JP6684680B2 - Internal combustion engine controller - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関制御装置に関し、特に二輪自動車等の車両の内燃機関に適用される内燃機関制御装置に関する。   The present invention relates to an internal combustion engine control device, and more particularly to an internal combustion engine control device applied to an internal combustion engine of a vehicle such as a motorcycle.

近年、二輪自動車等の車両の内燃機関に対しては、コントローラを用いて、内燃機関に対する燃料の供給、空気の供給並びに燃料及び空気から成る混合気への点火を協働させながら内燃機関の運転状態を電子制御する電子制御式の内燃機関制御装置が採用されている。   In recent years, for an internal combustion engine of a vehicle such as a two-wheeled vehicle, a controller is used to operate the internal combustion engine while cooperating with the supply of fuel to the internal combustion engine, the supply of air, and the ignition of a mixture of fuel and air. An electronically controlled internal combustion engine controller that electronically controls the state is adopted.

具体的には、かかる内燃機関制御装置は、エアフローセンサ、スロットル開度センサ及び吸気マニホルド負圧センサ等のセンサからの各々の検出信号を用いて得られる内燃機関に対する吸入空気量やクランク角センサからの検出信号を用いて得られる内燃機関回転数等に基づき、内燃機関での適切な空燃比を実現するための燃料噴射量を算出して、この燃料噴射量で内燃機関に対して燃料噴射を実行すると共に、所定の点火時期で吸入空気及び噴射燃料の混合気に対して点火を実行する構成を有する。また、この際、内燃機関制御装置においては、内燃機関におけるMBT(Minimum advance for the Best Torque)及びノック等に関する特性を考慮して、燃料噴射量及び点火時期における限界値が各々設定されている場合もある。また、このような内燃機関制御装置の中には、筒内圧センサ、ノックセンサ及びイオン電流センサ等のセンサからの各々の検出信号を用いて、燃焼室内の燃焼状態に応じた混合気への燃料噴射量及び点火時期の調整を各々実行する構成を有するものもある。   Specifically, such an internal combustion engine control device uses an intake air amount and a crank angle sensor for an internal combustion engine obtained by using respective detection signals from sensors such as an air flow sensor, a throttle opening sensor, and an intake manifold negative pressure sensor. Based on the internal combustion engine speed, etc. obtained by using the detection signal of, the fuel injection amount for realizing an appropriate air-fuel ratio in the internal combustion engine is calculated, and the fuel injection amount is used to inject fuel into the internal combustion engine. In addition to executing the ignition, ignition is performed on a mixture of intake air and injected fuel at a predetermined ignition timing. Further, at this time, in the internal combustion engine control device, when the fuel injection amount and the ignition timing are set to respective limit values in consideration of characteristics such as MBT (Minimum advance for the Best Torque) and knock in the internal combustion engine. There is also. Further, in such an internal combustion engine control device, by using respective detection signals from sensors such as an in-cylinder pressure sensor, a knock sensor and an ion current sensor, the fuel to the air-fuel mixture according to the combustion state in the combustion chamber is used. There is also a configuration in which the injection amount and the ignition timing are respectively adjusted.

かかる状況下で、特許文献1は、火花点火式内燃機関の点火時期制御装置に関し、内燃機関の燃焼室壁部の実際の温度と、予め記憶された内燃機関の運転状態に対応する燃焼室壁部の定常状態における温度データと、を比較し、その偏差に応じて内燃機関の点火時期を補正するための補正量を求める構成を開示する。   Under such circumstances, Patent Document 1 relates to an ignition timing control device for a spark ignition type internal combustion engine, and relates to an actual temperature of a combustion chamber wall of the internal combustion engine and a combustion chamber wall corresponding to an operating state of the internal combustion engine stored in advance. Disclosed is a configuration in which temperature data in a steady state of the engine portion is compared with and a correction amount for correcting the ignition timing of the internal combustion engine is obtained according to the deviation.

また、特許文献2は、内燃機関制御装置に関し、内燃機関の燃焼室を画成する壁部における第1の部位の温度に対応した第1の温度と壁部における第1の部位よりも外壁面側である第2の部位の温度に対応した第2の温度との差分に基づいて、内燃機関の運転状態を制御する構成を開示する。   Further, Patent Document 2 relates to an internal combustion engine controller, and a first temperature corresponding to a temperature of a first portion of a wall portion that defines a combustion chamber of the internal combustion engine and an outer wall surface of the first portion of the wall portion. A configuration for controlling the operating state of the internal combustion engine based on the difference from the second temperature corresponding to the temperature of the second portion on the side is disclosed.

特開平2−223677号公報JP-A-2-223677 国際公開WO2016/104186号International publication WO2016 / 104186

しかしながら、本発明者の検討によれば、特許文献1の構成では、内燃機関の点火時期が必要以上に遅角されることを防止し、内燃機関の出力及び効率の向上を図ると共に、その内燃機関を搭載した車両の加速性能の改善を図るものではあるが、内燃機関の燃焼室壁部の温度が内燃機関の筒内圧力に相関を持つことに着目して、燃焼室壁部の温度のみを制御パラメータにするものであるため、内燃機関の運転状態の制御の精度の向上に一定の限界が存在してこの点で改良の余地がある。   However, according to the study by the present inventor, in the configuration of Patent Document 1, it is possible to prevent the ignition timing of the internal combustion engine from being retarded more than necessary, to improve the output and efficiency of the internal combustion engine, and Although it is intended to improve the acceleration performance of a vehicle equipped with an engine, only the temperature of the combustion chamber wall is considered, considering that the temperature of the combustion chamber wall of the internal combustion engine has a correlation with the cylinder pressure of the internal combustion engine. Is used as a control parameter, there is a certain limit in improving the accuracy of control of the operating state of the internal combustion engine, and there is room for improvement in this respect.

また、本発明者の一部が共通する特許文献2の構成では、内燃機関の燃焼室壁部の温度の他に内燃機関の冷却系の冷却能力が内燃機関の筒内圧力に相関を持つことに着目して冷却系の冷却能力をも考慮し、内燃機関の燃焼室を画成する壁部における第1の部位の温度に対応した第1の温度と壁部における第1の部位よりも外壁面側である第2の部位の温度に対応した第2の温度との差分温度を用い、それと所定の閾値と比較することにより、ノックが生じることのない限界的な進角時期に点火時期を設定すること等を可能として、内燃機関の運転状態の制御の精度の向上を図るものであるが、例えばクーラントが冷却液である場合、それが流通するクーラント通路が形成されるウォータジャケットは内燃機関のシリンダブロック等の一部に設けられるため、燃焼室で生じた熱が伝熱することによるクーラント通路の壁面の温度の変化によって、クーラントの熱伝導率が変化して冷却系の冷却能力も変化してしまうことになる。このように冷却系の冷却能力の変化は、所定の閾値の的確性へも影響を及ぼすことがあるため、内燃機関をベストな効率で運転することができなくなる場合があってこの点で改良の余地がある。   Further, in the configuration of Patent Document 2 shared by some of the present inventors, the cooling capacity of the cooling system of the internal combustion engine has a correlation with the cylinder pressure of the internal combustion engine in addition to the temperature of the combustion chamber wall of the internal combustion engine. In consideration of the cooling capacity of the cooling system, the first temperature corresponding to the temperature of the first portion of the wall defining the combustion chamber of the internal combustion engine and the temperature outside the first portion of the wall By using the difference temperature from the second temperature corresponding to the temperature of the second portion on the wall surface side and comparing it with a predetermined threshold value, the ignition timing is set to a critical advance timing at which knock does not occur. It is possible to set the temperature and the like to improve the accuracy of control of the operating state of the internal combustion engine. For example, when the coolant is a coolant, the water jacket in which the coolant passage through which the coolant flows is formed is the internal combustion engine. Installed in a part of the cylinder block It is because, by the change in temperature of the wall surface of the coolant passage due to heat generated in the combustion chamber is heat transfer, so that the thermal conductivity of the coolant will also vary changed cooling capacity of the cooling system. In this way, the change in the cooling capacity of the cooling system may affect the accuracy of the predetermined threshold value, and therefore the internal combustion engine may not be able to operate at the best efficiency. There is room.

つまり、現状では、特に軽量、且つ、小型であることが要求される二輪車用等の車両に好適に適用され得るような、簡便な構成で、内燃機関の冷却能力の変動をも考慮して所定の閾値を含めた制御目標値の精度を向上し、より最適な効率で内燃機関の運転状態を制御可能な内燃機関制御装置の実現が待望された状況にあるといえる。   In other words, at present, with a simple configuration that can be suitably applied to a vehicle such as a motorcycle that is particularly required to be lightweight and small, the predetermined value is taken into consideration in consideration of the fluctuation of the cooling capacity of the internal combustion engine. It can be said that there is a long-awaited situation of realizing an internal combustion engine control device capable of improving the accuracy of the control target value including the threshold value and controlling the operating state of the internal combustion engine with more optimal efficiency.

本発明は、以上の検討を経てなされたものであり、簡便な構成で、内燃機関の冷却能力の変動をも考慮して制御目標値の精度を向上し、より最適な効率で内燃機関の運転状態を制御可能な内燃機関制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made through the above studies, has a simple structure, improves the accuracy of the control target value in consideration of the fluctuation of the cooling capacity of the internal combustion engine, and operates the internal combustion engine with more optimal efficiency. An object of the present invention is to provide an internal combustion engine control device capable of controlling the state.

以上の目的を達成するべく、本発明は、内燃機関の燃焼室を画成すると共に前記内燃機関を流通するクーラントに接する壁部の前記燃焼室側の温度である第1の温度と前記クーラントの温度との差分値である差分温度を算出し、前記差分温度に基づいて内燃機関の運転状態を制御する制御部を備えた内燃機関制御装置において、前記制御部は、前記運転状態に関するパラメータから基準目標差分温度を算出し、前記壁部の前記クーラント側の温度であり、かつ前記第1の温度から求める温度である第2の温度を算出し、前記基準目標差分温度を前記第2の温度に応じて補正することにより目標差分温度を算出し、前記目標差分温度と前記差分温度との偏差に応じて、前記運転状態を制御することを第1の局面とする。また、本発明は、第1の局面に加えて、前記第2の温度は、前記クーラントの温度に対応して算出した温度相関係数を前記基準目標差分温度に乗算して算出した降下温度を、前記第1の温度から減算して算出されることを第2の局面とする。 In order to achieve the above object, the present invention defines a combustion chamber of an internal combustion engine and a first temperature which is a temperature on the combustion chamber side of a wall portion which is in contact with a coolant flowing through the internal combustion engine and the coolant . In the internal combustion engine control device including a control unit that calculates a difference temperature that is a difference value with the temperature and controls the operating state of the internal combustion engine based on the difference temperature, the control unit is a reference from the parameters related to the operating state. calculates a target differential temperature, the Ri temperature der of the coolant side of the wall portion, and calculates the second temperature Ru temperature der obtained from the first temperature, said reference target differential temperature the second A first aspect is to calculate a target difference temperature by correcting the temperature according to the temperature and control the operating state according to a deviation between the target difference temperature and the difference temperature. In the present invention, in addition to the first aspect, the second temperature is a drop temperature calculated by multiplying the reference target difference temperature by a temperature correlation coefficient calculated corresponding to the temperature of the coolant. The second phase is calculated by subtracting from the first temperature.

本発明は、第1又は第2の局面に加えて、前記パラメータとして、前記内燃機関の回転数及び前記内燃機関が出力するトルクが含まれることを第の局面とする。 The present invention, in addition to the first or second aspect, as the parameter, as a third aspect that the rotational speed and the engine of the internal combustion engine include torque output.

本発明は、第1から第3のいずれかの局面に加えて、前記制御部は、前記壁部の伝熱特性を反映した伝熱時間遅れを加味して、更に前記基準目標差分温度を補正することにより前記目標差分温度を算出することを第の局面とする。 According to the present invention, in addition to any one of the first to third aspects, the control unit further corrects the reference target difference temperature by adding a heat transfer time delay reflecting the heat transfer characteristic of the wall. A fourth aspect is to calculate the target difference temperature by doing so.

以上の本発明の第1の局面にかかる内燃機関制御装置によれば、制御部が、内燃機関の燃焼室を画成すると共に内燃機関を流通するクーラントに接する壁部の燃焼室側の温度である第1の温度と内燃機関のクーラントの温度との差分値である差分温度を算出し、運転状態に関するパラメータから基準目標差分温度を算出し、壁部のクーラント側の温度であり、かつ第1の温度から求める温度である第2の温度を算出し、基準目標差分温度を第2の温度に応じて補正することにより目標差分温度を算出し、目標差分温度と差分温度との偏差に応じて、運転状態を制御するものであるため、簡便な構成で、内燃機関の冷却能力の変動をも考慮して制御目標値の精度を向上し、より最適な効率で内燃機関の運転状態を制御することができる。また、本発明の第2の局面にかかる内燃機関制御装置によっても、かかる効果を奏するものである。 According to the internal combustion engine controller according to the first aspect of the present invention described above, the controller controls the temperature on the combustion chamber side of the wall portion that defines the combustion chamber of the internal combustion engine and that is in contact with the coolant flowing through the internal combustion engine. calculating a differential temperature which is a difference value between the temperature of the coolant of a first temperature and the internal combustion engine, calculates a reference target differential temperature from the parameter related to the operating state, Ri temperature der coolant side of the wall portion, and the calculating a second temperature Ru temperature der determined from first temperature, a reference target differential temperature calculating the target differential temperature by correcting depending on the second temperature, the deviation between the target differential temperature and differential temperature Accordingly, since the operation state is controlled, the accuracy of the control target value is improved in consideration of the fluctuation of the cooling capacity of the internal combustion engine with a simple configuration, and the operating state of the internal combustion engine is more efficiently adjusted. Can be controlled. Further, the internal combustion engine control device according to the second aspect of the present invention also exerts such an effect.

また、本発明の第の局面にかかる内燃機関制御装置によれば、制御部が用いる運転状態に関するパラメータとして、内燃機関の回転数及び内燃機関が出力するトルクが含まれるものであるため、より精度のよい基準目標差分温度を算出して、これに基づき目標差分温度を算出することができ、より最適な効率で内燃機関の運転状態を制御することができる。 Further, according to the internal combustion engine control device in the third aspect of the present invention, the parameter relating to the operating state used by the control unit includes the rotational speed of the internal combustion engine and the torque output by the internal combustion engine, It is possible to calculate an accurate reference target difference temperature and calculate the target difference temperature based on this, and it is possible to control the operating state of the internal combustion engine with more optimal efficiency.

また、本発明の第の局面にかかる内燃機関制御装置によれば、制御部が、壁部の伝熱特性を反映した伝熱時間遅れを加味して、更に基準目標差分温度を補正することにより目標差分温度を算出するものであるため、より精度のよい目標差分温度を算出することができ、より最適な効率で内燃機関の運転状態を制御することができる。 Further, according to the internal combustion engine control device of the fourth aspect of the present invention, the control unit further corrects the reference target differential temperature by taking into account the heat transfer time delay that reflects the heat transfer characteristics of the wall. Since the target difference temperature is calculated by the above, the target difference temperature can be calculated with higher accuracy, and the operating state of the internal combustion engine can be controlled with more optimum efficiency.

図1は、本発明の実施形態における内燃機関及びそれに適用される内燃機関制御装置の構成を示す模式図であり、図1(a)は、本実施形態における水冷式の内燃機関及びそれに適用される内燃機関制御装置の構成を模式的に示すと共に、内燃機関で発生した熱量が冷却系や排気系に伝熱しながら出力系で消費される様子を模式的示す部分断面図であり、また図1(b)は、図1(a)に示す燃焼室の模式的な平面図であって、本実施形態における実験時での燃焼室内の温度測定位置を併せて示す。FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an internal combustion engine and an internal combustion engine control device applied to the same in an embodiment of the present invention, and FIG. 1A is a water-cooled internal combustion engine according to the present embodiment and its application. 1 is a partial cross-sectional view schematically showing a configuration of an internal combustion engine control device according to the present invention and showing how heat generated in an internal combustion engine is consumed in an output system while being transferred to a cooling system and an exhaust system. FIG. 1B is a schematic plan view of the combustion chamber shown in FIG. 1A and also shows the temperature measurement position in the combustion chamber during the experiment in the present embodiment. 図2は、本実施形態における実験結果で、水冷式の内燃機関の回転数を5000rpm及びスロットルバルブの開度を48度として進角方向の点火時期を変化したときの燃焼室の内表面の各位置における温度を、内燃機関の出力トルク及びノックレベルと共に示すグラフである。FIG. 2 is a result of an experiment in the present embodiment, showing each inner surface of the combustion chamber when the ignition timing in the advance direction is changed with the rotational speed of the water-cooled internal combustion engine being 5000 rpm and the opening of the throttle valve being 48 degrees. 6 is a graph showing the temperature at the position together with the output torque and knock level of the internal combustion engine. 図3は、本実施形態における実験結果で、内燃機関が空冷式で吸気バルブ及び排気バルブが各1個設けられている場合の混合気の燃焼時の内燃機関の燃焼室内の温度分布を示し、詳しくは、図3(a)及び図3(b)は、内燃機関の回転数を2000rpmに固定し、かつ、排気ガス中の一酸化炭素濃度が0.5%及び0.7%であるときの燃焼室の内表面の温度分布を順に対応して示し、また図3(c)から図3(g)は、内燃機関の排気ガス中の一酸化炭素濃度を0.5%に固定し、かつ、回転数が1400rpm、1800rpm、2000rpm、2200rpm及び2400rpmであるときの燃焼室の内表面の温度分布を順に対応して示す。FIG. 3 shows the temperature distribution in the combustion chamber of the internal combustion engine at the time of combustion of the air-fuel mixture when the internal combustion engine is an air-cooled type and one intake valve and one exhaust valve are provided, as experimental results in the present embodiment. Specifically, FIGS. 3 (a) and 3 (b) show when the rotation speed of the internal combustion engine is fixed at 2000 rpm and the carbon monoxide concentration in the exhaust gas is 0.5% and 0.7%. The temperature distribution of the inner surface of the combustion chamber of Fig. 3 is shown in order, and Figs. 3 (c) to 3 (g) show that the carbon monoxide concentration in the exhaust gas of the internal combustion engine is fixed at 0.5%, In addition, the temperature distribution of the inner surface of the combustion chamber when the number of rotations is 1400 rpm, 1800 rpm, 2000 rpm, 2200 rpm, and 2400 rpm is shown in order. 図4は、本実施形態における水冷式の内燃機関に適用される内燃機関制御装置の構成を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the internal combustion engine control device applied to the water-cooled internal combustion engine in this embodiment. 図5は、本実施形態における実験結果で、水冷式の内燃機関の回転数を5000rpm及びスロットルバルブの開度を40度として進角方向の点火時期を変化したときの差分温度を、内燃機関の出力トルク及びノックレベルと共に示すグラフである。FIG. 5 is a result of an experiment in the present embodiment, and shows the difference temperature of the internal combustion engine when the ignition timing in the advance direction is changed with the rotational speed of the water-cooled internal combustion engine being 5000 rpm and the opening of the throttle valve being 40 degrees. It is a graph shown with an output torque and a knock level. 図6は、本実施形態における実験結果で、水冷式の内燃機関の回転数を5000rpm及びスロットルバルブの開度を40度としたときに、差分温度とピーク筒内圧とを対比させて示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing, as an experimental result in the present embodiment, the differential temperature and the peak in-cylinder pressure in comparison when the rotational speed of the water-cooled internal combustion engine is 5000 rpm and the opening of the throttle valve is 40 degrees. is there. 図7は、本実施形態における水冷式の内燃機関の模式的な断面図であり、それに適用される内燃機関制御装置での基準目標差分温度の補正の内容を概念的に示す模式図である。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of the water-cooled internal combustion engine in the present embodiment, and is a schematic diagram conceptually showing the contents of correction of the reference target difference temperature in the internal combustion engine control device applied thereto. 図8は、本実施形態における水冷式の内燃機関に適用される内燃機関制御装置での基準目標差分温度の補正に用いられる差分温度補正値のテーブルデータを示す模式図である。FIG. 8 is a schematic diagram showing table data of difference temperature correction values used for correction of the reference target difference temperature in the internal combustion engine control device applied to the water-cooled internal combustion engine in the present embodiment. 図9は、本実施形態における水冷式の内燃機関に適用される内燃機関制御装置でのフィルタ処理前の目標差分温度及びフィルタ処理後の目標差分温度を比較して示す模式図である。FIG. 9 is a schematic diagram showing a comparison of the target difference temperature before filter processing and the target difference temperature after filter processing in the internal combustion engine control device applied to the water-cooled internal combustion engine in the present embodiment. 図10は、本実施形態における水冷式の内燃機関の圧縮比が量産想定時にばらついた場合の実験結果で、内燃機関の回転数を所定回転数及びスロットルバルブの開度を所定開度として内燃機関の出力トルク及びノックレベルを示すグラフであり、詳しくは、図10(a)は、比較例の内燃機関運転状態制御処理による内燃機関の出力トルク及びノックレベルを示すグラフであり、図10(b)は、本実施形態の内燃機関運転状態制御処理による内燃機関の出力トルク及びノックレベルを示すグラフである。FIG. 10 is an experimental result when the compression ratio of the water-cooled internal combustion engine according to the present embodiment varies when mass production is assumed. The internal combustion engine has a predetermined rotation speed of the internal combustion engine and a predetermined opening degree of the throttle valve. 10 (a) is a graph showing the output torque and knock level of the internal combustion engine according to the internal combustion engine operating state control process of the comparative example, and FIG. 10] is a graph showing an output torque and a knock level of the internal combustion engine by the internal combustion engine operating state control processing of the present embodiment. 図11は、本実施形態における種々の燃料種を用いた場合の実験結果で、水冷式の内燃機関の回転数を所定回転数及びスロットルバルブの開度を所定開度として内燃機関の進角方向の点火時期を変化したときの目標差分温度、内燃機関の出力トルク及びノックレベルを示すグラフである。FIG. 11 is an experimental result when various fuel types in the present embodiment are used, and shows the advancing direction of the internal combustion engine when the rotational speed of the water-cooled internal combustion engine is a predetermined rotational speed and the opening of the throttle valve is a predetermined opening. 6 is a graph showing a target difference temperature, an output torque of the internal combustion engine, and a knock level when the ignition timing of is changed. 12は、本実施形態における水冷式の内燃機関に適用される内燃機関制御装置が実行する目標差分温度算出処理の流れを例示するフローチャートである。12 is a flowchart illustrating the flow of the target difference temperature calculation process executed by the internal combustion engine control device applied to the water-cooled internal combustion engine in the present embodiment.

以下、図面を適宜参照して、本発明の実施形態における内燃機関制御装置につき、詳細に説明する。   Hereinafter, an internal combustion engine control device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.

[内燃機関の構成〕
まず、図1から図3を参照して、本実施形態における内燃機関制御装置が適用される内燃機関の構成について説明する。
[Structure of internal combustion engine]
First, the configuration of an internal combustion engine to which the internal combustion engine control device according to the present embodiment is applied will be described with reference to FIGS. 1 to 3.

図1は、本発明の実施形態における内燃機関及びそれに適用される内燃機関制御装置の構成を示す模式図であり、図1(a)は、本実施形態における水冷式の内燃機関及びそれに適用される内燃機関制御装置の構成を模式的に示すと共に、内燃機関で発生した熱量が冷却系や排気系に伝熱しながら出力系で消費される様子を模式的示す部分断面図であり、また図1(b)は、図1(a)に示す燃焼室の模式的な平面図であって、本実施形態における実験時での燃焼室内の温度測定位置を併せて示す。図2は、本実施形態における実験結果で、内燃機関の回転数を5000rpm及びスロットルバルブの開度を48度として進角方向の点火時期を変化したときの燃焼室の内表面の各位置における温度を、内燃機関の出力トルク及びノックレベルと共に示すグラフである。図3は、本実施形態における実験結果で、内燃機関が空冷式で吸気バルブ及び排気バルブが各1個設けられている場合の混合気の燃焼時の内燃機関の燃焼室内の温度分布を示し、詳しくは、図3(a)及び図3(b)は、内燃機関の回転数を2000rpmに固定し、かつ、排気ガス中の一酸化炭素濃度が0.5%及び0.7%であるときの燃焼室の内表面の温度分布を順に対応して示し、また図3(c)から図3(g)は、内燃機関の排気ガス中の一酸化炭素濃度を0.5%に固定し、かつ、回転数が1400rpm、1800rpm、2000rpm、2200rpm及び2400rpmであるときの燃焼室の内表面の温度分布を順に対応して示す。なお、図2では、便宜上、トルク及びノックレベルを同一の縦軸に表記している。   FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an internal combustion engine and an internal combustion engine control device applied to the same in an embodiment of the present invention, and FIG. 1A is a water-cooled internal combustion engine according to the present embodiment and its application. 1 is a partial cross-sectional view schematically showing a configuration of an internal combustion engine control device according to the present invention and showing how heat generated in an internal combustion engine is consumed in an output system while being transferred to a cooling system and an exhaust system. FIG. 1B is a schematic plan view of the combustion chamber shown in FIG. 1A and also shows the temperature measurement position in the combustion chamber during the experiment in the present embodiment. FIG. 2 is a result of an experiment in the present embodiment, showing the temperature at each position on the inner surface of the combustion chamber when the ignition timing in the advance direction is changed with the rotation speed of the internal combustion engine being 5000 rpm and the opening of the throttle valve being 48 degrees. 2 is a graph showing the output torque of an internal combustion engine and a knock level. FIG. 3 shows the temperature distribution in the combustion chamber of the internal combustion engine at the time of combustion of the air-fuel mixture when the internal combustion engine is an air-cooled type and one intake valve and one exhaust valve are provided, as experimental results in the present embodiment. Specifically, FIGS. 3 (a) and 3 (b) show when the rotation speed of the internal combustion engine is fixed at 2000 rpm and the carbon monoxide concentration in the exhaust gas is 0.5% and 0.7%. The temperature distribution of the inner surface of the combustion chamber of Fig. 3 is shown in order, and Figs. 3 (c) to 3 (g) show that the carbon monoxide concentration in the exhaust gas of the internal combustion engine is fixed at 0.5%, In addition, the temperature distribution of the inner surface of the combustion chamber when the number of rotations is 1400 rpm, 1800 rpm, 2000 rpm, 2200 rpm, and 2400 rpm is shown in order. Note that, in FIG. 2, for convenience, the torque and the knock level are shown on the same vertical axis.

図1に示すように、内燃機関1は、図示を省略する二輪自動車等の車両に搭載され、1又は複数の気筒2aを有するシリンダブロック2を備えている。シリンダブロック2の気筒2aに対応する部分の側壁内には、シリンダブロック2を冷却するための冷却液であるクーラントが流通するクーラント通路3が形成されている。なお、図1中では、便宜上、気筒2aの個数を1個のみとした例を示している。また、内燃機関1は、このような水冷式に限定されるものではなく、クーラント通路3を有さずに、シリンダブロック2を冷却するためのクーラントとしてその周囲の空気を用いる空冷式であってもよい。   As shown in FIG. 1, an internal combustion engine 1 is mounted on a vehicle such as a motorcycle (not shown) and includes a cylinder block 2 having one or a plurality of cylinders 2a. A coolant passage 3 is formed in a side wall of a portion of the cylinder block 2 corresponding to the cylinder 2a, through which a coolant serving as a cooling liquid for cooling the cylinder block 2 flows. Note that FIG. 1 shows an example in which the number of cylinders 2a is only one for convenience. Further, the internal combustion engine 1 is not limited to such a water cooling type, and is an air cooling type that does not have the coolant passage 3 and uses the surrounding air as a coolant for cooling the cylinder block 2. Good.

気筒2aの内部には、ピストン4が配置されている。ピストン4は、コンロッド5を介してクランクシャフト6に連結されている。クランクシャフト6には、それと共に同軸に回転するロータ7が設けられている。ロータ7の外周面には、その周方向に所定のパターンで並置された複数の歯部(リラクタ)7aが立設されている。   A piston 4 is arranged inside the cylinder 2a. The piston 4 is connected to the crankshaft 6 via the connecting rod 5. The crankshaft 6 is provided with a rotor 7 that rotates coaxially therewith. On the outer peripheral surface of the rotor 7, a plurality of tooth portions (reactors) 7a are arranged upright in the circumferential direction in a predetermined pattern.

シリンダブロック2の上部には、シリンダヘッド8が組み付けられている。シリンダブロック2の内壁面、ピストン4の上面、及びシリンダヘッド8の内壁面は、協働して気筒2aの燃焼室9を画成している。なお、クーラント通路3は、シリンダブロック2に加えシリンダヘッド8に形成されていてもよい。   A cylinder head 8 is attached to the upper part of the cylinder block 2. The inner wall surface of the cylinder block 2, the upper surface of the piston 4, and the inner wall surface of the cylinder head 8 cooperate to define the combustion chamber 9 of the cylinder 2a. The coolant passage 3 may be formed in the cylinder head 8 in addition to the cylinder block 2.

シリンダヘッド8には、燃焼室9内の燃料及び空気から成る混合気に点火する点火プラグ10が設けられている。各燃焼室9に対する点火プラグ10の個数は、複数であってもよい。   The cylinder head 8 is provided with a spark plug 10 for igniting a mixture of fuel and air in the combustion chamber 9. A plurality of spark plugs 10 may be provided for each combustion chamber 9.

シリンダヘッド8には、燃焼室9と対応して連通する吸気管11が組み付けられている。シリンダヘッド8内には、燃焼室9と吸気管11とを対応して連通する吸気通路11aが形成されている。燃焼室9と吸気通路11aとの対応する接続部位には、吸気バルブ12が設けられている。なお、吸気管11は、気筒2aの個数に応じた多岐管であってもよく、吸気通路11aの個数は、気筒2aの個数に等しくなる。各燃焼室9に対する吸気バルブ12の個数は、水冷式の内燃機関1の場合には2個を想定し、空冷式の内燃機関1の場合には1個を想定しているが、これらはその他の個数であってもよい。   An intake pipe 11 that communicates with the combustion chamber 9 is attached to the cylinder head 8. An intake passage 11 a is formed in the cylinder head 8 to connect the combustion chamber 9 and the intake pipe 11 to each other. An intake valve 12 is provided at a corresponding connection portion between the combustion chamber 9 and the intake passage 11a. The intake pipe 11 may be a manifold corresponding to the number of cylinders 2a, and the number of intake passages 11a is equal to the number of cylinders 2a. The number of intake valves 12 for each combustion chamber 9 is assumed to be two in the case of the water-cooled internal combustion engine 1 and one in the case of the air-cooled internal combustion engine 1. May be the number.

吸気管11には、その内部に燃料を噴射するインジェクタ13が設けられている。吸気管11には、インジェクタ13の上流側にスロットルバルブ14が設けられている。スロットルバルブ14は、図示を省略するスロットル装置の構成部品であり、スロットル装置の本体部が吸気管11に組み付けられている。なお、インジェクタ13は、対応する燃焼室9に燃料を直接噴射するものであってもよい。また、インジェクタ13及びスロットルバルブ14の個数は、各々複数であってもよい。   The intake pipe 11 is provided with an injector 13 for injecting fuel into the intake pipe 11. The intake pipe 11 is provided with a throttle valve 14 upstream of the injector 13. The throttle valve 14 is a component of a throttle device (not shown), and the body of the throttle device is assembled to the intake pipe 11. The injector 13 may directly inject the fuel into the corresponding combustion chamber 9. The number of injectors 13 and the number of throttle valves 14 may be plural.

また、シリンダヘッド8には、燃焼室9と対応して連通する排気管15が組み付けられている。シリンダヘッド8内には、燃焼室9と排気通路15aとを対応して連通する排気通路15aが形成されている。燃焼室9と排気管15との対応する接続部位には、排気バルブ16が設けられている。なお、排気管15は、気筒2aの個数に応じた多岐管であってもよく、排気通路15aの個数は、気筒2a及び排気管15の個数に等しくなる。なお、各燃焼室9に対する排気バルブ16の個数は、水冷式の内燃機関1の場合には2個を想定し、空冷式の内燃機関1の場合には1個を想定しているが、これらはその他の個数であってもよい。   In addition, an exhaust pipe 15 is attached to the cylinder head 8 so as to communicate with the combustion chamber 9. An exhaust passage 15a is formed in the cylinder head 8 to connect the combustion chamber 9 and the exhaust passage 15a to each other. An exhaust valve 16 is provided at a corresponding connection portion between the combustion chamber 9 and the exhaust pipe 15. The exhaust pipe 15 may be a manifold corresponding to the number of the cylinders 2a, and the number of the exhaust passages 15a is equal to the number of the cylinders 2a and the exhaust pipes 15. The number of exhaust valves 16 for each combustion chamber 9 is assumed to be two in the case of the water-cooled internal combustion engine 1 and one in the case of the air-cooled internal combustion engine 1. May be other numbers.

ここで、内燃機関1が水冷式の場合について検討すると、内燃機関1の冷却系の冷却機能が破綻しない前提で、以下の数式(数1)で示すように、内燃機関1で発生した総熱量QTは、内燃機関1が出力するトルクに変換された熱量Qtqと、内燃機関1の冷却熱量Qwと、内燃機関1の排気によって排出される熱量Qexと、の総和に等しく、この際に、内燃機関1が出力するトルクに変換された熱量Qtqと、内燃機関1の冷却熱量Qwと、は、比例関係にあるものである。また、冷却熱量Qwは、燃焼室9からクーラントに至る熱の通過部分の熱伝達率をh、燃焼室9の冷却表面積をA、及び時間をtで表記すれば、内燃機関1の燃焼室9を画成するシリンダブロック2又はシリンダヘッド8の壁部の燃焼室9側の壁表面の温度と、内燃機関1のクーラント通路3内を流通するクーラントの温度と、の差分温度TCCDに対して、以下の数式(数2)で示すような関係がある。この数式(数2)中の熱伝達率hは、Eichelbergの式である以下の数式(数3)で示され、ピストン4の速度(ピストン速度)Cmの3乗根、気筒2aの内部圧力(筒内圧)pの二乗根、及び内燃機関1の燃焼ガスの温度(燃焼ガス温度)Tgの二乗根に比例して増加する。よって、内燃機関1の任意の運転状態で、差分温度TCCDとトルクの間に正相関が成り立つことになる。なお、かかる議論は、原理的には、内燃機関1が空冷式の場合についても成立するものである。   Here, considering the case where the internal combustion engine 1 is a water-cooled type, on the assumption that the cooling function of the cooling system of the internal combustion engine 1 does not fail, the total amount of heat generated in the internal combustion engine 1 as shown by the following mathematical formula (Equation 1). QT is equal to the sum of the heat quantity Qtq converted into the torque output by the internal combustion engine 1, the cooling heat quantity Qw of the internal combustion engine 1, and the heat quantity Qex discharged by the exhaust gas of the internal combustion engine 1. At this time, The heat quantity Qtq converted into the torque output by the engine 1 and the cooling heat quantity Qw of the internal combustion engine 1 are in a proportional relationship. Further, the cooling heat quantity Qw is expressed as follows: h is the heat transfer coefficient of the heat passage portion from the combustion chamber 9 to the coolant, A is the cooling surface area of the combustion chamber 9, and t is the time. To the temperature difference between the temperature of the wall surface of the wall portion of the cylinder block 2 or the cylinder head 8 on the side of the combustion chamber 9 and the temperature of the coolant flowing in the coolant passage 3 of the internal combustion engine 1, There is a relationship as shown by the following mathematical formula (Equation 2). The heat transfer coefficient h in this equation (Equation 2) is represented by the following equation (Equation 3), which is the Eichelberg equation, and the cube root of the velocity (piston velocity) Cm of the piston 4 and the internal pressure of the cylinder 2a ( It increases in proportion to the square root of (cylinder pressure) p and the square root of the temperature of the combustion gas (combustion gas temperature) Tg of the internal combustion engine 1. Therefore, in an arbitrary operating state of the internal combustion engine 1, a positive correlation is established between the temperature difference TCCD and the torque. It should be noted that, in principle, such an argument holds even in the case where the internal combustion engine 1 is of the air cooling type.

Figure 0006684680
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また、図1(b)に示す温度測定位置に関する図2に示す実験結果から、点火時期を進角させていくと、水冷式の内燃機関1の出力するトルクは上昇していき、点火時期がMBTに達した後、内燃機関1のノックの始まりと共に燃焼室9の内表面の各位置において温度上昇が現れていることが分かる。ここで、燃焼室9の内表面の位置は、図2中で、スキッシュ領域1からスキッシュ領域5で示され、スキッシュ領域1は、燃焼室9中央から離間した吸気側スキッシュ領域、スキッシュ領域2は、燃焼室9中央へ接近した吸気側スキッシュ領域、スキッシュ領域3は、排気側スキッシュ領域、スキッシュ領域4は、燃焼室9中央及び点火プラグから離間したスキッシュ領域、及びスキッシュ領域5は、燃焼室9中央から離間し点火プラグ10に接近したスキッシュ領域を各々示している。図2中で、スキッシュ領域1からスキッシュ領域5の中で、温度上昇が最も顕著に現れる領域は、燃焼室9中央へ接近した吸気側スキッシュ領域であるスキッシュ領域2であるが、全般に、吸気側のスキッシュ領域の温度上昇は、排気側のスキッシュ領域の温度上昇よりも鋭敏に現れていることが分かる。これは、一般的に、内燃機関1の燃焼室9において、ノックが吸入側領域から始まることに起因するものと考えられる。また、MBTに至る前の内燃機関1のトルクの増加に関しても排気側の反応より吸気側領域の反応が鋭敏に現れているため、燃焼室9の温度分布を内燃機関1のノックを含む燃焼状態の指標とすることを考慮すると、燃焼室9の吸気側に燃焼室温度センサを設置することが好ましいことが分かる。更に、内燃機関1の量産条件を考慮して、一般的なサーミスタ型温度センサをスキッシュ領域1の近傍位置に設置したところ、この温度センサで図2に示す温度検出値を得ることができた。   Further, from the experimental result shown in FIG. 2 regarding the temperature measurement position shown in FIG. 1B, as the ignition timing is advanced, the torque output from the water-cooled internal combustion engine 1 increases and the ignition timing changes. It can be seen that, after reaching the MBT, the temperature rise appears at each position on the inner surface of the combustion chamber 9 with the start of knocking of the internal combustion engine 1. Here, the position of the inner surface of the combustion chamber 9 is shown as squish region 1 to squish region 5 in FIG. 2, and the squish region 1 is an intake side squish region separated from the center of the combustion chamber 9 and a squish region 2 is The intake side squish region near the center of the combustion chamber 9, the squish region 3 is the exhaust side squish region, the squish region 4 is the squish region separated from the center of the combustion chamber 9 and the spark plug, and the squish region 5 is the combustion chamber 9 Each of the squish regions spaced from the center and close to the spark plug 10 is shown. In FIG. 2, the squish region 1 to the squish region 5 where the temperature rise is most prominent is the squish region 2 which is the intake side squish region close to the center of the combustion chamber 9. It can be seen that the temperature increase in the squish region on the side appears more sharply than the temperature increase in the squish region on the exhaust side. This is generally considered to be due to knocking starting from the intake side region in the combustion chamber 9 of the internal combustion engine 1. Further, regarding the increase in the torque of the internal combustion engine 1 before reaching the MBT, the reaction on the intake side region is more sensitive than the reaction on the exhaust side. Therefore, the temperature distribution of the combustion chamber 9 is changed to the combustion state including knock of the internal combustion engine 1. It can be seen that it is preferable to install a combustion chamber temperature sensor on the intake side of the combustion chamber 9 in consideration of the use of the above as an index. Further, in consideration of the mass production conditions of the internal combustion engine 1, a general thermistor type temperature sensor was installed in the vicinity of the squish region 1, and the temperature detection value shown in FIG. 2 could be obtained by this temperature sensor.

また、燃焼室9における温度分布の特性を確認するために、冷却系の構成がシンプルな空冷式の内燃機関1を用いて、燃焼室9における温度分布を示す図3に示す実験結果を得た中の図3(a)及び図3(b)の実験結果においては、内燃機関1の発熱量の少ない無負荷運転状態でも、燃調(一酸化炭素濃度)の違いによる燃焼室9内の温度分布の違いが得られることが分かり、かかる温度分布は、それが吸気側(吸気バルブ12側)と排気側(排気バルブ16側)とで約40℃の温度差を呈していた。更に、その他の図3(c)から図3(g)の実験結果においては、内燃機関1の回転数が変化しても温度分布の高低の傾向は変わらず、その回転数が上がるにつれて温度が上昇する結果を呈していた。このため、吸排気バルブが1つずつの空冷式内燃機関でも燃焼状態を判断するためのパラメータを抽出して用いることができることが分かる。なお、図3中の符号Aから符号Kは、各々の領域内の温度範囲を示すもので、具体的には、符号Aは、165℃以上170℃未満の温度範囲、符号Bは、160℃以上165℃未満の温度範囲、符号Cは、155℃以上160℃未満の温度範囲、符号Dは、150℃以上155℃未満の温度範囲、符号Eは、145℃以上150℃未満の温度範囲、符号Fは、140℃以上145℃未満の温度範囲、符号Gは、135℃以上140℃未満の温度範囲、符号Hは、130℃以上135℃未満の温度範囲、符号Iは、125℃以上130℃未満の温度範囲、符号Jは、120℃以上125℃未満の温度範囲、及び符号Kは、115℃以上120℃未満の温度範囲を各々示している。   Further, in order to confirm the characteristics of the temperature distribution in the combustion chamber 9, an air-cooled internal combustion engine 1 having a simple cooling system configuration was used to obtain the experimental results shown in FIG. 3 showing the temperature distribution in the combustion chamber 9. In the experimental results shown in FIGS. 3A and 3B, the temperature distribution in the combustion chamber 9 due to the difference in fuel control (carbon monoxide concentration) is obtained even in the no-load operation state where the heat generation amount of the internal combustion engine 1 is small. It was found that the temperature difference between the intake side (intake valve 12 side) and the exhaust side (exhaust valve 16 side) was about 40 ° C. Further, in the other experimental results of FIG. 3 (c) to FIG. 3 (g), the tendency of the temperature distribution does not change even if the rotation speed of the internal combustion engine 1 changes, and the temperature increases as the rotation speed increases. The result was rising. Therefore, it is understood that the parameters for determining the combustion state can be extracted and used even in the air-cooled internal combustion engine having one intake / exhaust valve. It should be noted that reference numerals A to K in FIG. 3 indicate temperature ranges in the respective regions, specifically, the reference numeral A is a temperature range of 165 ° C. or higher and lower than 170 ° C., and the reference numeral B is 160 ° C. A temperature range of 165 ° C. or more and less than 165 ° C., a code C of 155 ° C. or more and less than 160 ° C., a code D of 150 ° C. or more and less than 155 ° C., and a code E of 145 ° C. or more and less than 150 ° C. Reference symbol F is a temperature range of 140 ° C. or higher and lower than 145 ° C., reference symbol G is a temperature range of 135 ° C. or higher and lower than 140 ° C., reference symbol H is a temperature range of 130 ° C. or higher and lower than 135 ° C., and reference symbol I is 125 ° C. or higher and 130 ° C. A temperature range of less than 0 ° C., a symbol J indicates a temperature range of 120 ° C. or more and less than 125 ° C., and a symbol K indicates a temperature range of 115 ° C. or more and less than 120 ° C., respectively.

〔内燃機関制御装置の構成〕
次に、図1に加え、図4から図11をも参照して、本実施形態における内燃機関制御装置の構成について説明する。
[Configuration of internal combustion engine controller]
Next, with reference to FIG. 4 to FIG. 11 in addition to FIG. 1, the configuration of the internal combustion engine controller in the present embodiment will be described.

図4は、本実施形態における水冷式の内燃機関に適用される内燃機関制御装置の構成を示すブロック図である。図5は、本実施形態における実験結果で、水冷式の内燃機関の回転数を5000rpm及びスロットルバルブの開度を40度として進角方向の点火時期を変化したときの差分温度を、内燃機関の出力トルク及びノックレベルと共に示すグラフである。図6は、本実施形態における実験結果で、水冷式の内燃機関の回転数を5000rpm及びスロットルバルブの開度を40度としたときに、差分温度とピーク筒内圧とを対比させて示すグラフである。
図7は、本実施形態における水冷式の内燃機関の模式的な断面図であり、それに適用される内燃機関制御装置での基準目標差分温度の補正の内容を概念的に示す模式図である。図8は、本実施形態における水冷式の内燃機関に適用される内燃機関制御装置での基準目標差分温度の補正に用いられる差分温度補正値のテーブルデータを示す模式図である。図9は、本実施形態における水冷式の内燃機関に適用される内燃機関制御装置でのフィルタ処理前の目標差分温度及びフィルタ処理後の目標差分温度を比較して示す模式図である。図10は、本実施形態における水冷式の内燃機関の圧縮比が量産想定時にばらついた場合の実験結果で、内燃機関の回転数を所定回転数及びスロットルバルブの開度を所定開度として内燃機関の出力トルク及びノックレベルを示すグラフであり、詳しくは、図10(a)は、比較例の内燃機関運転状態制御処理による内燃機関の出力トルク及びノックレベルを示すグラフであり、図10(b)は、本実施形態の内燃機関運転状態制御処理による内燃機関の出力トルク及びノックレベルを示すグラフである。また、図11は、本実施形態における種々の燃料種を用いた場合の実験結果で、水冷式の内燃機関の回転数を所定回転数及びスロットルバルブの開度を所定開度として内燃機関の進角方向の点火時期を変化したときの目標差分温度、内燃機関の出力トルク及びノックレベルを示すグラフである。なお、図5では、便宜上、差分温度及びノックレベルを同一の縦軸に表記し、図11では、便宜上、目標差分温度及びトルクを同一の縦軸に表記している。
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the internal combustion engine control device applied to the water-cooled internal combustion engine in this embodiment. FIG. 5 is a result of an experiment in the present embodiment, and shows the difference temperature of the internal combustion engine when the ignition timing in the advance direction is changed with the rotational speed of the water-cooled internal combustion engine being 5000 rpm and the opening of the throttle valve being 40 degrees. It is a graph shown with an output torque and a knock level. FIG. 6 is a graph showing, as an experimental result in the present embodiment, the differential temperature and the peak in-cylinder pressure in comparison when the rotational speed of the water-cooled internal combustion engine is 5000 rpm and the opening of the throttle valve is 40 degrees. is there.
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of the water-cooled internal combustion engine in the present embodiment, and is a schematic diagram conceptually showing the contents of correction of the reference target difference temperature in the internal combustion engine control device applied thereto. FIG. 8 is a schematic diagram showing table data of difference temperature correction values used for correction of the reference target difference temperature in the internal combustion engine control device applied to the water-cooled internal combustion engine in the present embodiment. FIG. 9 is a schematic diagram showing a comparison of the target difference temperature before filter processing and the target difference temperature after filter processing in the internal combustion engine control device applied to the water-cooled internal combustion engine in the present embodiment. FIG. 10 is an experimental result when the compression ratio of the water-cooled internal combustion engine according to the present embodiment varies when mass production is assumed. The internal combustion engine has a predetermined rotation speed of the internal combustion engine and a predetermined opening degree of the throttle valve. 10 (a) is a graph showing the output torque and knock level of the internal combustion engine according to the internal combustion engine operating state control process of the comparative example, and FIG. 10] is a graph showing an output torque and a knock level of the internal combustion engine by the internal combustion engine operating state control processing of the present embodiment. Further, FIG. 11 is an experimental result when various fuel types in the present embodiment are used. The engine speed of the water-cooled internal combustion engine is set to a predetermined rotation speed and the opening degree of the throttle valve is set to a predetermined opening degree. 6 is a graph showing a target difference temperature, an output torque of the internal combustion engine, and a knock level when the ignition timing in the angular direction is changed. In FIG. 5, the difference temperature and the knock level are shown on the same vertical axis for convenience, and in FIG. 11, the target difference temperature and the torque are shown on the same vertical axis for convenience.

図4に示すように、本実施形態における内燃機関制御装置100は、冷却水温センサ21、クランク角センサ22、吸気温センサ23、スロットル開度センサ24、及び壁部温度センサ25に電気的に接続されたECU(Electronic Control Unit)102を備えている。   As shown in FIG. 4, the internal combustion engine controller 100 according to the present embodiment is electrically connected to the cooling water temperature sensor 21, the crank angle sensor 22, the intake air temperature sensor 23, the throttle opening sensor 24, and the wall temperature sensor 25. An ECU (Electronic Control Unit) 102 is provided.

冷却水温センサ21は、クーラント通路3に侵入した態様でシリンダブロック2に装着され、クーラント通路3内を流通するクーラントの温度(クーラント温度)を検出し、このように検出したクーラント温度を示す電気信号をECU102に入力する。なお、かかるクーラント温度は、内燃機関1の代表温度(内燃機関代表温度)として用いられるものであるが、内燃機関代表温度としては、必要に応じて、内燃機関1の潤滑油の油温等を油温センサ等で検出してその油温等を用いることが可能である。また、内燃機関1が空冷式である場合には、内燃機関代表温度としては、内燃機関1の潤滑油の油温等を油温センサ等で検出してその油温等を用いればよい。   The cooling water temperature sensor 21 is attached to the cylinder block 2 so as to enter the coolant passage 3, detects the temperature of the coolant flowing in the coolant passage 3 (coolant temperature), and an electric signal indicating the coolant temperature thus detected. Is input to the ECU 102. The coolant temperature is used as a representative temperature of the internal combustion engine 1 (internal combustion engine representative temperature). As the internal combustion engine representative temperature, the oil temperature of the lubricating oil of the internal combustion engine 1 or the like is used as necessary. It is possible to detect with an oil temperature sensor etc. and to use the oil temperature etc. When the internal combustion engine 1 is an air-cooled type, the oil temperature of the lubricating oil of the internal combustion engine 1 may be detected by an oil temperature sensor or the like and used as the representative temperature of the internal combustion engine.

クランク角センサ22は、ロータ7の外周面に形成されている歯部7aに対向した態様でシリンダブロック2の下部に組み付けられた図示を省略するロアケース等に装着され、クランクシャフト6の回転に伴って回転する歯部7aを検出することによって、クランクシャフト6の角速度を検出する。クランク角センサ22は、このように検出した角速度を示す電気信号をECU102に入力する。   The crank angle sensor 22 is attached to a lower case or the like (not shown) that is assembled to the lower portion of the cylinder block 2 in such a manner as to face the tooth portion 7a formed on the outer peripheral surface of the rotor 7, and the crank angle sensor 22 rotates as the crankshaft 6 rotates. The angular velocity of the crankshaft 6 is detected by detecting the rotating tooth portion 7a. The crank angle sensor 22 inputs an electric signal indicating the angular velocity thus detected to the ECU 102.

吸気温センサ23は、吸気管11内に侵入した態様で吸気管11に装着され、吸気管11内に流入する空気の温度を検出し、このように検出した空気の温度を示す電気信号をECU102に入力する。   The intake air temperature sensor 23 is attached to the intake pipe 11 so as to enter the intake pipe 11, detects the temperature of the air flowing into the intake pipe 11, and outputs an electric signal indicating the detected air temperature to the ECU 102. To enter.

スロットル開度センサ24は、スロットル装置の本体部に装着され、スロットルバルブ14の開度を検出し、このように検出した開度を示す電気信号をECU102に入力する。   The throttle opening sensor 24 is mounted on the main body of the throttle device, detects the opening of the throttle valve 14, and inputs an electric signal indicating the detected opening to the ECU 102.

壁部温度センサ25は、燃焼室9を画成する部材、つまりシリンダブロック2又はシリンダヘッド8の壁部において燃焼室9側に受熱部が装着されてその壁部の燃焼室9側の壁表面の温度を検出し、このように検出した壁部の燃焼室9側の温度を示す電気信号をECU102に入力する。詳しくは、壁部温度センサ25は、燃焼室9内の混合気に点火プラグ10により点火されてそれが着火されることにより生成された火炎が伝播しにくい部位である吸気バルブ12側の壁表面温度(シリンダブロック2又はシリンダヘッド8における吸気バルブ12側であって燃焼室9側の内壁表面温度)を検出するように、かかる壁部の燃焼室9側のシリンダブロック2又はシリンダヘッド8に装着される。ここで、かかる吸気バルブ12側の壁表面温度に相当する壁部の温度は、燃焼室9内の混合気が着火されることにより生成された火炎が伝播しにくい部位の温度であるため、燃焼室9内の混合気の燃焼状態に敏感に反応する温度である。なお、図1中では、壁部温度センサ25は、燃焼室9を画成する部材としてのシリンダヘッド8の壁部において燃焼室9側に受熱部が装着された例を示し、これは、受熱部が図3中での燃焼室9中央から離間した吸気側のスキッシュ領域1の近傍位置に配置された構成に相当する。また、燃焼室9内の混合気の燃焼状態に敏感に反応する温度となるものであれば、壁部温度センサ25以外の温度センサで検出されるシリンダブロック2等の壁表面温度を壁部温度として採用することも可能である。   The wall portion temperature sensor 25 is a member that defines the combustion chamber 9, that is, a wall surface of the wall portion of the cylinder block 2 or the cylinder head 8 on which the heat receiving portion is mounted on the combustion chamber 9 side and the wall surface on the combustion chamber 9 side. Is detected, and an electric signal indicating the temperature on the combustion chamber 9 side of the wall portion thus detected is input to the ECU 102. Specifically, the wall temperature sensor 25 is a wall surface on the intake valve 12 side, which is a portion where the flame generated by igniting and igniting the air-fuel mixture in the combustion chamber 9 is difficult to propagate. Attached to the cylinder block 2 or cylinder head 8 on the side of the combustion chamber 9 of the wall portion so as to detect the temperature (inner wall surface temperature on the intake valve 12 side of the cylinder block 2 or the cylinder head 8 on the side of the combustion chamber 9). To be done. Here, the temperature of the wall portion, which corresponds to the wall surface temperature on the intake valve 12 side, is the temperature of the portion where the flame generated by the ignition of the air-fuel mixture in the combustion chamber 9 does not easily propagate, The temperature is a temperature at which the air-fuel mixture in the chamber 9 reacts sensitively to the combustion state. In addition, in FIG. 1, the wall temperature sensor 25 shows an example in which a heat receiving portion is attached to the combustion chamber 9 side in the wall portion of the cylinder head 8 as a member that defines the combustion chamber 9. This corresponds to the configuration in which the portion is arranged in the vicinity of the squish region 1 on the intake side, which is separated from the center of the combustion chamber 9 in FIG. Further, if the temperature is a temperature that is sensitive to the combustion state of the air-fuel mixture in the combustion chamber 9, the wall surface temperature of the cylinder block 2 or the like detected by a temperature sensor other than the wall temperature sensor 25 is used as the wall temperature. It is also possible to adopt as.

ECU102は、車両が備えるバッテリからの電力を利用して動作するもので、マイコン104、A/D(Analog to Digil)変換回路201a及び201b、波形成形回路202、並びに駆動回路301を備えている。   The ECU 102 operates using electric power from a battery included in the vehicle, and includes a microcomputer 104, A / D (Analog to Digil) conversion circuits 201a and 201b, a waveform shaping circuit 202, and a drive circuit 301.

マイコン104は、メモリ106及びCPU(Central Processing Unit)108を備えている。   The microcomputer 104 includes a memory 106 and a CPU (Central Processing Unit) 108.

メモリ106は、不揮発性及び揮発性の各種記憶装置によって構成され、内燃機関運転状態制御処理用等の制御プログラムや各種制御データを格納している。なお、不揮発性の記憶装置は、ECU102が内燃機関運転状態制御処理を実行する際に用いる制御データ(燃料噴射量の指示値や点火時期等)を一時的に記憶するワーキングエリアとして機能する。   The memory 106 is composed of various nonvolatile and volatile storage devices, and stores control programs for internal combustion engine operating state control processing and various control data. The nonvolatile storage device functions as a working area that temporarily stores control data (instruction value of fuel injection amount, ignition timing, etc.) used when the ECU 102 executes the internal combustion engine operating state control process.

CPU108は、冷却水温センサ21、クランク角センサ22、吸気温センサ23、スロットル開度センサ24、及び壁部温度センサ25からの電気信号を用いて、ECU102全体の動作を制御するもので、回転数算出部203、トルク算出部204、壁部温度算出部205、冷却水温算出部206、差分温度算出部207、基準目標差分温度算出部208、補正項算出部209、目標差分温度算出部210、運転状態制御部211、比較部212、及び点火時期算出部213を備えている。なお、回転数算出部203、トルク算出部204、壁部温度算出部205、冷却水温算出部206、差分温度算出部207、基準目標差分温度算出部208、補正項算出部209、目標差分温度算出部210、運転状態制御部211、比較部212、及び点火時期算出部213は、CPU108がメモリ106から必要な制御プログラム及び制御データを読み出して内燃機関運転状態制御処理等を実行する際の機能ブロックとして示している。   The CPU 108 controls the overall operation of the ECU 102 using electrical signals from the cooling water temperature sensor 21, the crank angle sensor 22, the intake air temperature sensor 23, the throttle opening sensor 24, and the wall temperature sensor 25. Calculation unit 203, torque calculation unit 204, wall temperature calculation unit 205, cooling water temperature calculation unit 206, difference temperature calculation unit 207, reference target difference temperature calculation unit 208, correction term calculation unit 209, target difference temperature calculation unit 210, operation The state control part 211, the comparison part 212, and the ignition timing calculation part 213 are provided. The rotation speed calculation unit 203, the torque calculation unit 204, the wall temperature calculation unit 205, the cooling water temperature calculation unit 206, the difference temperature calculation unit 207, the reference target difference temperature calculation unit 208, the correction term calculation unit 209, and the target difference temperature calculation. The unit 210, the operation state control unit 211, the comparison unit 212, and the ignition timing calculation unit 213 are functional blocks when the CPU 108 reads out a necessary control program and control data from the memory 106 and executes an internal combustion engine operation state control process and the like. Is shown as.

A/D変換回路201aは、壁部温度センサ25から入力されたアナログ形態の電気信号をデジタル形態に変換してそれを壁部温度算出部205に入力する。   The A / D conversion circuit 201 a converts the analog electric signal input from the wall temperature sensor 25 into a digital form and inputs the digital electric signal to the wall temperature calculation unit 205.

A/D変換回路201bは、冷却水温センサ21から入力されたアナログ形態の電気信号をデジタル形態に変換してそれを冷却水温算出部206に入力する。   The A / D conversion circuit 201 b converts the analog electric signal input from the cooling water temperature sensor 21 into a digital form and inputs the digital electric signal to the cooling water temperature calculation unit 206.

波形成形回路202は、クランク角センサ22から入力された電気信号に対してスムージング処理等の成形処理を施した後にその電気信号を回転数算出部203及びトルク算出部204に入力する。   The waveform shaping circuit 202 performs shaping processing such as smoothing processing on the electric signal input from the crank angle sensor 22, and then inputs the electric signal to the rotation speed calculation unit 203 and the torque calculation unit 204.

回転数算出部203は、波形成形回路202から入力された電気信号を用いて内燃機関1の回転数を算出し、このように回転数算出部203が算出した内燃機関1の回転数は、基準目標差分温度算出部208で用いられる。   The rotation speed calculation unit 203 calculates the rotation speed of the internal combustion engine 1 using the electric signal input from the waveform shaping circuit 202, and the rotation speed of the internal combustion engine 1 calculated by the rotation speed calculation unit 203 in this way is a reference value. It is used by the target difference temperature calculation unit 208.

トルク算出部204は、波形成形回路202から入力された電気信号を用いて内燃機関1の出力トルク(トルク)を算出し、このようにトルク算出部204が算出した内燃機関1のトルクは、基準目標差分温度算出部208で用いられる。なお、トルク算出部204は、このように算出した内燃機関1のトルクの値が滑らかに変化するように、それに所定のフィルタリング処理を施してもよい。   The torque calculation unit 204 calculates the output torque (torque) of the internal combustion engine 1 using the electric signal input from the waveform shaping circuit 202, and the torque of the internal combustion engine 1 calculated by the torque calculation unit 204 in this way is a reference value. It is used by the target difference temperature calculation unit 208. The torque calculation unit 204 may perform a predetermined filtering process on the torque value of the internal combustion engine 1 calculated in this way so that the torque value changes smoothly.

壁部温度算出部205は、A/D変換回路201aから入力された電気信号を用いて内燃機関1の燃焼室9を画成するシリンダブロック2又はシリンダヘッド8の壁部の燃焼室9側の温度(壁表面温度)を算出し、このように壁部温度算出部205が算出した壁部の燃焼室9側の温度は、差分温度算出部207及び補正項算出部209で用いられる。かかる壁部の燃焼室9側の温度は、内燃機関1の燃焼室9内の混合気の燃焼状態を直接的に反映する内燃機関1の温度であって、かつ、前述したように、燃焼室9内の混合気の燃焼の乱れ等の燃焼状態、つまり燃焼室9の壁表面の受熱の状態に敏感に反応する温度である。ここで、かかる燃焼室9の壁表面の受熱の状態は、内燃機関1のシリンダの内圧レベルやノックの発生状態に影響を受けるものであり、かかるシリンダの内圧レベルやノックの発生状態は、内燃機関1の点火時期に影響を受けるものである。なお、壁部温度算出部205は、このように算出した壁部の燃焼室9側の温度の値が滑らかに変化するように、それに所定のフィルタリング処理を施してもよい。なお、付言すれば、かかる壁部の燃焼室9側の温度は、内燃機関1のシリンダ内で発生する発生熱量を直接的に反映した温度であると評価され得るものであるため、かかる壁部の燃焼室9側の温度と、内燃機関1のシリンダ内、つまり燃焼室9内に供給される燃料噴射量と、は、概略的には相関があるものでもあるため、壁部の燃焼室9側の温度は点火時期の制御のみならず、燃料噴射量の制御にも利用可能である。   The wall temperature calculation unit 205 uses the electric signal input from the A / D conversion circuit 201a to define the combustion chamber 9 of the internal combustion engine 1 or the wall of the cylinder head 8 on the combustion chamber 9 side of the cylinder head 2. The temperature (wall surface temperature) is calculated, and the temperature of the wall portion on the combustion chamber 9 side calculated by the wall portion temperature calculation unit 205 is used by the difference temperature calculation unit 207 and the correction term calculation unit 209. The temperature of the wall portion on the combustion chamber 9 side is the temperature of the internal combustion engine 1 that directly reflects the combustion state of the air-fuel mixture in the combustion chamber 9 of the internal combustion engine 1, and as described above, The temperature is a temperature that is sensitive to the combustion state such as the turbulence of the combustion of the air-fuel mixture in 9, that is, the state of heat reception on the wall surface of the combustion chamber 9. Here, the state of heat reception on the wall surface of the combustion chamber 9 is affected by the internal pressure level of the cylinder of the internal combustion engine 1 and the knock generation state, and the internal pressure level of the cylinder and the knock generation state are This is affected by the ignition timing of the engine 1. The wall portion temperature calculation unit 205 may perform a predetermined filtering process on the wall portion so that the calculated temperature value of the wall portion on the combustion chamber 9 side changes smoothly. In addition, in addition, since the temperature of the wall on the side of the combustion chamber 9 can be evaluated to be a temperature that directly reflects the amount of heat generated in the cylinder of the internal combustion engine 1, the temperature of the wall may be evaluated. The temperature on the side of the combustion chamber 9 and the fuel injection amount supplied to the cylinder of the internal combustion engine 1, that is, the combustion chamber 9 are also roughly related to each other. The temperature on the side can be used not only for controlling the ignition timing but also for controlling the fuel injection amount.

冷却水温算出部206は、A/D変換回路201bから入力された電気信号を用いてクーラント通路3内を流通するクーラント温度を内燃機関代表温度として算出し、このように冷却水温算出部206が算出したクーラント温度は、差分温度算出部207及び補正項算出部209で用いられる。ここで、かかるクーラント温度は、内燃機関の温度を代表的に示す内燃機関1の代表温度、つまり内燃機関代表温度であって、内燃機関1のシリンダを冷却する冷却熱量を反映した温度であると評価され得るものである。また、かかるクーラント温度は、壁部温度算出部205が算出する壁部の燃焼室9側の温度に比較して、燃焼室9内の混合気の燃焼状態に敏感には反応しない温度である。なお、冷却水温算出部206は、このように算出したクーラント温度の値が滑らかに変化するように、それに所定のフィルタリング処理を施してもよい。また、かかる内燃機関代表温度としては、クーラント温度の他に、内燃機関1の潤滑油の温度等を用いてもよい。また、内燃機関1が空冷式である場合にも、内燃機関1の潤滑油の温度等を内燃機関代表温度として用いることが可能である。   The cooling water temperature calculating unit 206 calculates the temperature of the coolant flowing through the coolant passage 3 as the internal combustion engine representative temperature using the electric signal input from the A / D conversion circuit 201b, and the cooling water temperature calculating unit 206 calculates in this way. The calculated coolant temperature is used by the difference temperature calculation unit 207 and the correction term calculation unit 209. Here, the coolant temperature is a representative temperature of the internal combustion engine 1 representatively showing the temperature of the internal combustion engine, that is, a representative temperature of the internal combustion engine, and is a temperature that reflects the amount of cooling heat for cooling the cylinder of the internal combustion engine 1. It can be evaluated. Further, the coolant temperature is a temperature that does not react sensitively to the combustion state of the air-fuel mixture in the combustion chamber 9 as compared with the temperature of the wall portion on the combustion chamber 9 side calculated by the wall temperature calculation unit 205. The cooling water temperature calculation unit 206 may perform a predetermined filtering process on the coolant temperature calculated in this way so that the coolant temperature changes smoothly. In addition to the coolant temperature, the temperature of the lubricating oil of the internal combustion engine 1 may be used as the representative temperature of the internal combustion engine. Even when the internal combustion engine 1 is an air-cooled type, it is possible to use the temperature of the lubricating oil of the internal combustion engine 1 as the internal combustion engine representative temperature.

差分温度算出部207は、壁部温度算出部205が算出した壁部の燃焼室9側の温度と冷却水温算出部206が算出したクーラント温度との差分値である差分温度を算出し、このように差分温度算出部207が算出した差分温度は、運転状態制御部211の内燃機関運転状態制御処理で用いられる。ここで、壁部温度算出部205が算出する壁部の燃焼室9側の温度は、内燃機関1の燃焼室9内の混合気の燃焼状態に敏感に反応する温度であり、冷却水温算出部206が算出するクーラント温度は、燃焼室9内の混合気の燃焼状態に敏感には反応しない温度であるため、かかる差分温度は、燃焼室9内の燃焼状態が良好である場合には、大きな値を示す一方で、これに比較して、点火時期が遅角状態にあって内燃機関1の出力が低い場合には、小さな値を示すものである。これ故、かかる差分温度は、燃焼室9内の燃焼状態の良・不良を示す指標となると共に、内燃機関1の冷却系の冷却能力をも反映するものである。特に、内燃機関1の点火時期は、内燃機関1のシリンダの内圧レベルやノックの発生状態に影響を与え、シリンダの内圧レベルやノックの発生状態は、内燃機関1の燃焼室9の壁表面の受熱の状態に影響を与え、かつ、燃焼室9の壁部の燃焼室9側の温度と内燃機関のクーラント温度等である内燃機関代表温度と、の差分値である差分温度は、燃焼室9の壁表面の受熱の状態に敏感に反応するものであるから、かかる差分温度は、運転状態制御部211が内燃機関1の運転状態を制御する際の点火時期の制御に適用し得るものである。なお、必要に応じて、かかる差分温度は、運転状態制御部211が内燃機関1の運転状態を制御する際の燃料噴射量の制御にも適用することが可能である。   The difference temperature calculation unit 207 calculates a difference temperature which is a difference value between the temperature of the wall on the combustion chamber 9 side calculated by the wall temperature calculation unit 205 and the coolant temperature calculated by the cooling water temperature calculation unit 206. The differential temperature calculated by the differential temperature calculating unit 207 is used in the internal combustion engine operating state control process of the operating state control unit 211. Here, the temperature of the wall on the combustion chamber 9 side calculated by the wall temperature calculation unit 205 is a temperature that is sensitive to the combustion state of the air-fuel mixture in the combustion chamber 9 of the internal combustion engine 1, and the cooling water temperature calculation unit. Since the coolant temperature calculated by 206 is a temperature that does not react sensitively to the combustion state of the air-fuel mixture in the combustion chamber 9, this difference temperature is large when the combustion state in the combustion chamber 9 is good. On the other hand, when the ignition timing is in the retarded state and the output of the internal combustion engine 1 is low, the value is small compared to the value. Therefore, the difference temperature serves as an index indicating whether the combustion state in the combustion chamber 9 is good or bad, and also reflects the cooling capacity of the cooling system of the internal combustion engine 1. In particular, the ignition timing of the internal combustion engine 1 affects the internal pressure level of the cylinder of the internal combustion engine 1 and the knock generation state, and the internal pressure level of the cylinder and the knock generation state of the cylinder surface of the combustion chamber 9 of the internal combustion engine 1 The difference temperature that affects the state of heat reception and is the difference value between the temperature on the combustion chamber 9 side of the wall portion of the combustion chamber 9 and the internal combustion engine representative temperature such as the coolant temperature of the internal combustion engine is the difference temperature. The differential temperature can be applied to control of ignition timing when the operating state control unit 211 controls the operating state of the internal combustion engine 1, since it is sensitive to the heat receiving state of the wall surface of the internal combustion engine 1. . It should be noted that, if necessary, such a difference temperature can also be applied to control of the fuel injection amount when the operating state control unit 211 controls the operating state of the internal combustion engine 1.

ここで、図5に示す実験結果から、点火時期を進角させていくと、内燃機関1のトルクは上昇していき、そのトルクがピークに達するまでは差分温度も上昇していくと共に、そのトルクがピークに達した後から、ノックレベルが上昇を始めるまでに差分温度が一定値となる範囲があり、 その後ノックレベルが上昇を始めると共に差分温度は急峻な上昇傾向を示すことが分かる。   Here, from the experimental results shown in FIG. 5, as the ignition timing is advanced, the torque of the internal combustion engine 1 increases, and the differential temperature also increases until the torque reaches its peak. It can be seen that there is a range in which the differential temperature becomes a constant value after the torque reaches the peak and before the knock level begins to rise, and after that the knock level begins to rise and the differential temperature shows a steep rising tendency.

また、図6に示す実験結果から、差分温度とピーク筒内圧との関係には、非常に良い正相関があることが分かる。 点火時期を固定すれば、ピーク筒内圧と平均有効圧との関係には正相関があるので、MBTでの内燃機関1のトルクと差分温度との間には、正相関があることになる。このように内燃機関1のトルクと差分温度との間に正相関があるのであれば、この差分温度を目標差分温度として、実機の差分温度が目標差分温度となるよう制御することで、内燃機関1をベストトルクの状態で運転することが可能となる。また、内燃機関1における種々の回転数や負荷条件でそのトルクと差分温度との関係を計測したところ、回転数が1900rpmから5000rpmの範囲でスロットル開度がアイドル開度から全開開度の範囲において、このような正相関が認められた。   Further, from the experimental results shown in FIG. 6, it is found that the relationship between the differential temperature and the peak in-cylinder pressure has a very good positive correlation. If the ignition timing is fixed, the relationship between the peak in-cylinder pressure and the average effective pressure has a positive correlation, so that there is a positive correlation between the torque of the internal combustion engine 1 at the MBT and the differential temperature. In this way, if there is a positive correlation between the torque of the internal combustion engine 1 and the differential temperature, the internal temperature of the internal combustion engine is controlled by controlling the differential temperature of the actual machine to be the target differential temperature by using this differential temperature as the target differential temperature. It is possible to operate the No. 1 in the state of the best torque. Further, when the relationship between the torque and the differential temperature is measured under various rotation speeds and load conditions in the internal combustion engine 1, the rotation speed is in the range of 1900 rpm to 5000 rpm, and the throttle opening is in the range of the idle opening to the full opening. , Such a positive correlation was observed.

基準目標差分温度算出部208は、内燃機関1の運転状態に関するパラメータから基準目標差分温度を算出し、このように基準目標差分温度算出部208が算出した基準目標差分温度は、補正項算出部209及び目標差分温度算出部210で用いられる。ここで、かかる基準目標差分温度は、差分温度算出部207が算出する差分温度の目標値である目標差分温度の基準値となるものであり、内燃機関1がノックレベルが無視し得るレベルであってベストトルクを出力する運転状態にあるときの差分温度の理想値として算出されるものである。また、内燃機関1の運転状態に関するパラメータとしては、実際に運転されている内燃機関1において、その内燃機関1がベストトルクを出力する運転状態にあるときの理想値である基準目標差分温度を求めることが必要であるので、内燃機関1の実際の運転状態を呈するものとして抽出したパラメータを設定することが必要となる。かかる観点からは、内燃機関1の運転状態に関するパラメータとしては、内燃機関1の回転数及びその回転数における内燃機関1が出力するトルクを設定することが好ましい。   The reference target difference temperature calculation unit 208 calculates the reference target difference temperature from the parameter related to the operating state of the internal combustion engine 1, and the reference target difference temperature calculated by the reference target difference temperature calculation unit 208 in this way is the correction term calculation unit 209. And the target difference temperature calculation unit 210. Here, the reference target difference temperature is a reference value of the target difference temperature that is the target value of the difference temperature calculated by the difference temperature calculation unit 207, and the knock level of the internal combustion engine 1 is a level that can be ignored. It is calculated as an ideal value of the differential temperature in the operating state in which the best torque is output. Further, as a parameter related to the operating state of the internal combustion engine 1, in the actually operating internal combustion engine 1, a reference target difference temperature that is an ideal value when the internal combustion engine 1 is in an operating state that outputs the best torque is obtained. Therefore, it is necessary to set the extracted parameters that represent the actual operating state of the internal combustion engine 1. From this point of view, it is preferable to set the rotational speed of the internal combustion engine 1 and the torque output by the internal combustion engine 1 at the rotational speed as the parameter related to the operating state of the internal combustion engine 1.

具体的には、基準目標差分温度算出部208は、メモリ106中に予め格納されているデータ、つまり内燃機関1の運転状態に関するパラメータの値に対応して基準目標差分温度の値が規定されたテーブルデータやマップデータをメモリ106から読み出して、実際に運転されている内燃機関1の運転状態に関するパラメータの値と、メモリ106から読み出したデータと、を照らし合わせ、かかるデータから、このように実際に運転されている内燃機関1の運転状態に関するパラメータの値に対応する基準目標差分温度の値を算出することになる。例えば、内燃機関1の運転状態に関するパラメータとして、内燃機関1の回転数及びその回転数における内燃機関1が出力するトルクが設定されている場合には、メモリ106中に予め格納されているデータは、互いに直交する2つ軸に内燃機関1の回転数の値及びその回転数における内燃機関1が出力するトルクの値を対応して規定し、かかる2つの軸に直交する第3の軸に、それらの回転数の値及びトルクの値に対応して基準目標差分温度の値が規定されたマップデータの形態となる。このような場合には、基準目標差分温度算出部208は、かかるマップデータをメモリ106から読み出して参照し、回転数算出部203が算出した内燃機関1の回転数と、トルク算出部204が算出した内燃機関1のトルクと、に対応する基準目標差分温度を算出することになる。   Specifically, the reference target difference temperature calculation unit 208 defines the value of the reference target difference temperature corresponding to the data stored in advance in the memory 106, that is, the value of the parameter related to the operating state of the internal combustion engine 1. The table data and the map data are read out from the memory 106, and the values of the parameters relating to the operating state of the internal combustion engine 1 that is actually operating are compared with the data read out from the memory 106. The value of the reference target difference temperature corresponding to the value of the parameter related to the operating state of the internal combustion engine 1 that is being operated is calculated. For example, when the rotational speed of the internal combustion engine 1 and the torque output by the internal combustion engine 1 at the rotational speed are set as parameters relating to the operating state of the internal combustion engine 1, the data stored in advance in the memory 106 is , The value of the rotational speed of the internal combustion engine 1 and the value of the torque output by the internal combustion engine 1 at the rotational speed are correspondingly defined on the two axes orthogonal to each other, and on the third axis orthogonal to the two axes, The map data has a form in which the value of the reference target difference temperature is defined in correspondence with the value of the rotational speed and the value of the torque. In such a case, the reference target difference temperature calculation unit 208 reads the map data from the memory 106 and refers to the map data to calculate the rotation speed of the internal combustion engine 1 calculated by the rotation speed calculation unit 203 and the torque calculation unit 204. The reference target difference temperature corresponding to the torque of the internal combustion engine 1 is calculated.

補正項算出部209は、冷却水温算出部206が算出したクーラント温度及び基準目標差分温度算出部208が算出した基準目標差分温度を用いて、基準目標差分温度を補正するための補正項における補正値を算出し、このように補正項算出部209が算出した補正値は、目標差分温度算出部210で用いられる。かかる補正値は、主として、内燃機関1の許容熱量を超える熱量がそれに生じることをないようにその冷却系の冷却能力の時間変動を考慮して、基準目標差分温度を調整するためのものである。ここで、内燃機関1の出力増大時等において、燃焼室9を画成するシリンダブロック2の壁部に典型的には形成されたクーラント通路3側の壁表面の温度が冷却液であるクーラントの核沸騰点に近づくと、クーラント通路3の壁面又はその周囲のクーラントの流れ場の乱れが増大してクーラントの熱伝導率が増大する一方で、かかるクーラント通路3側の壁表面の温度が更に上昇して膜沸騰点に近づくと、クーラントの熱伝導率が減小するという現象が短時間に生じ、内燃機関1の冷却系が受熱可能な熱量が短時間に変動するため、かかるクーラント通路3側の温度から基準目標差分温度を調整する補正値が算出されればよいことになる。   The correction term calculation unit 209 uses the coolant temperature calculated by the cooling water temperature calculation unit 206 and the reference target difference temperature calculated by the reference target difference temperature calculation unit 208 to correct the correction value in the correction term for correcting the reference target difference temperature. And the correction value calculated by the correction term calculation unit 209 in this way is used by the target difference temperature calculation unit 210. The correction value is mainly for adjusting the reference target differential temperature in consideration of the time variation of the cooling capacity of the cooling system so that the heat amount exceeding the allowable heat amount of the internal combustion engine 1 is not generated in it. . Here, when the output of the internal combustion engine 1 is increased, the temperature of the wall surface on the coolant passage 3 side that is typically formed in the wall portion of the cylinder block 2 that defines the combustion chamber 9 is the coolant that is the coolant. When approaching the nucleate boiling point, the turbulence of the coolant flow field of the coolant passage 3 or its surroundings increases and the thermal conductivity of the coolant increases, while the temperature of the wall surface on the coolant passage 3 side further increases. When approaching the film boiling point, the phenomenon that the thermal conductivity of the coolant decreases decreases in a short time, and the amount of heat that can be received by the cooling system of the internal combustion engine 1 fluctuates in a short time. It suffices to calculate the correction value for adjusting the reference target difference temperature from the temperature.

具体的には、補正項算出部209は、メモリ106中に予め格納されているデータ、つまりクーラント温度の値に対応して温度相関係数の値が規定されたテーブルデータをメモリ106から読み出して、冷却水温算出部206が算出したクーラント温度の値と、メモリ106から読み出したテーブルデータと、を照らし合わせ、かかるデータから、冷却水温算出部206が算出したクーラント温度の値に対応する温度相関係数の値を算出する。ついで、補正項算出部209は、かかる温度相関係数を基準目標差分温度算出部208が算出した基準目標差分温度に乗算して、壁部の燃焼室9側の温度及び壁部のクーラント通路3側の温度間の降下温度を算出する。ついで、補正項算出部209は、かかる降下温度を壁部温度算出部205が算出した壁部の燃焼室9側の温度から減算して、壁部のクーラント通路3側の温度を算出する。ついで、補正項算出部209は、メモリ106中に予め格納されているデータ、つまり壁部のクーラント通路3側の温度の値に対応して差分温度補正値が規定されたテーブルデータをメモリ106から読み出して、補正項算出部209が算出した壁部のクーラント通路3側の温度と、メモリ106から読み出したテーブルデータと、を照らし合わせ、かかるデータから、補正項算出部209が算出した壁部のクーラント通路3側の温度の値に対応する差分温度補正値を算出することになる。なお、内燃機関1が空冷式の場合には、その冷却系の冷却能力は、内燃機関1が搭載される車両の速度、内燃機関1の代表温度、その吸気温度、その油温、及びそのシリンダブロック等の外皮の表面温度等に依存するものであるため、水冷式の内燃機関1における壁部のクーラント通路3側の温度に相当する温度は、内燃機関1の代表温度にその代表温度を検出した位置の補正を施し、かつこれに車速や吸気温度に対応する相関係数を乗算することにより算出することができるものである。   Specifically, the correction term calculation unit 209 reads out from the memory 106 the data stored in advance in the memory 106, that is, the table data in which the value of the temperature correlation coefficient is defined corresponding to the value of the coolant temperature. , The coolant temperature value calculated by the cooling water temperature calculation unit 206 is compared with the table data read from the memory 106, and from this data, the temperature phase relationship corresponding to the value of the coolant temperature calculated by the cooling water temperature calculation unit 206. Calculate the value of a number. Then, the correction term calculation unit 209 multiplies the reference target difference temperature calculated by the reference target difference temperature calculation unit 208 by the temperature correlation coefficient to obtain the temperature of the wall on the combustion chamber 9 side and the coolant passage 3 of the wall. Calculate the temperature drop between the two temperatures. Next, the correction term calculation unit 209 subtracts the drop temperature from the temperature of the wall portion on the combustion chamber 9 side calculated by the wall portion temperature calculation unit 205 to calculate the temperature of the wall portion on the coolant passage 3 side. Next, the correction term calculation unit 209 stores, from the memory 106, the data stored in advance in the memory 106, that is, the table data in which the differential temperature correction value is defined corresponding to the temperature value on the coolant passage 3 side of the wall portion. The temperature on the coolant passage 3 side of the wall portion, which is read out and calculated by the correction term calculation unit 209, is compared with the table data read out from the memory 106, and the data of the wall portion calculated by the correction term calculation unit 209 is calculated from this data. A difference temperature correction value corresponding to the temperature value on the coolant passage 3 side is calculated. When the internal combustion engine 1 is an air-cooled type, the cooling capacity of the cooling system depends on the speed of the vehicle in which the internal combustion engine 1 is mounted, the representative temperature of the internal combustion engine 1, its intake air temperature, its oil temperature, and its cylinder. Since the temperature depends on the surface temperature of the outer skin of the block or the like, the temperature corresponding to the temperature on the coolant passage 3 side of the wall of the water-cooled internal combustion engine 1 is detected as the representative temperature of the internal combustion engine 1. The calculated position can be calculated by correcting the position and multiplying it by a correlation coefficient corresponding to the vehicle speed or the intake air temperature.

目標差分温度算出部210は、補正項算出部209が算出した差分温度補正値を用いて、基準目標差分温度算出部208が算出した基準目標差分温度を補正して目標差分温度を算出し、このように目標差分温度算出部210が算出した目標差分温度は、運転状態制御部211で用いられる。具体的には、目標差分温度算出部210は、補正項算出部209が算出した差分温度補正値を基準目標差分温度算出部208が算出した基準目標差分温度の値に加算して、目標差分温度を算出することになる。また、この際、目標差分温度算出部210は、内燃機関1の燃焼室9を画成する壁部の伝熱特性を反映した燃焼室9から壁部への伝熱の時間遅れを加味して、基準目標差分温度を更に補正してもよい。かかる場合、具体的には、目標差分温度算出部210は、内燃機関1の出力の増大時及び減小時に応じたフィルタリング係数を算出し、かかるフィルタリング係数を差分温度補正値を用いて補正した基準目標差分温度に乗算して、目標差分温度を算出することになる。   The target difference temperature calculation unit 210 corrects the reference target difference temperature calculated by the reference target difference temperature calculation unit 208 using the difference temperature correction value calculated by the correction term calculation unit 209 to calculate the target difference temperature. The target difference temperature calculated by the target difference temperature calculation unit 210 is used by the operating state control unit 211. Specifically, the target difference temperature calculation unit 210 adds the difference temperature correction value calculated by the correction term calculation unit 209 to the value of the reference target difference temperature calculated by the reference target difference temperature calculation unit 208 to obtain the target difference temperature. Will be calculated. Further, at this time, the target difference temperature calculation unit 210 takes into consideration the time delay of the heat transfer from the combustion chamber 9 to the wall portion that reflects the heat transfer characteristics of the wall portion that defines the combustion chamber 9 of the internal combustion engine 1. The reference target difference temperature may be further corrected. In such a case, specifically, the target difference temperature calculation unit 210 calculates a filtering coefficient according to the increase and decrease of the output of the internal combustion engine 1, and a reference obtained by correcting the filtering coefficient using the difference temperature correction value. The target difference temperature is multiplied to calculate the target difference temperature.

ここで、図7に示すように、差分温度TCCDは、壁部温度算出部205が算出した壁部の燃焼室9側の温度TCCと冷却水温算出部206が算出したクーラント温度TWとの差分値であるから、内燃機関1の燃焼による発生熱量がその冷却系に伝達する熱量に対応したものである。つまり、差分温度TCCDは、内燃機関1のノックの有無や筒内圧の高低によって変化するものであるから、内燃機関1の燃焼の健全さを直接示しているパラメータであると評価し得るものであるが、冷却系に伝達する熱量は、それ自体がクーラントの熱伝導率に依存するものであるため、差分温度TCCDは、壁部のクーラント通路3側の温度TCCRの増減(図7中、TCCR’及びTCCR’’で示す)に対応してクーラントの熱伝導率が増減するとTCCD’やTCCD’’のように増減してしまう。このため、目標差分温度算出部210は、補正項算出部209が算出した差分温度補正値DTCCRを用いて、基準目標差分温度算出部208が算出した基準目標差分温度TCCDBPMを補正している(図7中、TCCDBPM’及びTCCDBPM’’で示す)。   Here, as shown in FIG. 7, the difference temperature TCCD is a difference value between the temperature TCC on the combustion chamber 9 side of the wall calculated by the wall temperature calculation unit 205 and the coolant temperature TW calculated by the cooling water temperature calculation unit 206. Therefore, the amount of heat generated by combustion of the internal combustion engine 1 corresponds to the amount of heat transferred to the cooling system. That is, since the difference temperature TCCD changes depending on the presence or absence of knocking of the internal combustion engine 1 and the level of the in-cylinder pressure, it can be evaluated as a parameter that directly indicates the soundness of combustion of the internal combustion engine 1. However, since the amount of heat transferred to the cooling system itself depends on the thermal conductivity of the coolant, the differential temperature TCCD increases or decreases the temperature TCCR on the coolant passage 3 side of the wall (TCCR ′ in FIG. 7). And TCCR ″), the thermal conductivity of the coolant increases / decreases like TCCD ′ and TCCD ″. Therefore, the target difference temperature calculation unit 210 corrects the reference target difference temperature TCCDBPM calculated by the reference target difference temperature calculation unit 208 using the difference temperature correction value DTCCR calculated by the correction term calculation unit 209 (FIG. 7, TCCDBPM 'and TCCDBPM' ').

また、図8に示すテーブルデータは、補正項算出部209が目標差分温度算出部210による基準目標差分温度の補正用の差分温度補正値を算出する際に用いるテーブルデータの一例であり、図8中の右側の差分温度補正値の変化の態様が、クーラントの核沸騰点及び膜沸騰点に対応している。   Further, the table data shown in FIG. 8 is an example of table data used when the correction term calculation unit 209 calculates a difference temperature correction value for correction of the reference target difference temperature by the target difference temperature calculation unit 210, and FIG. The mode of change of the difference temperature correction value on the right side of the inside corresponds to the nucleate boiling point and the film boiling point of the coolant.

また、図9に示すように、目標差分温度算出部210が、内燃機関1の燃焼室9を画成する壁部の伝熱特性を反映した燃焼室9から壁部への伝熱の時間遅れを加味して、基準目標差分温度を更に補正する際には、フィルタ処理前の目標差分温度よりも滑らかに啓示的に変化するフィルタ処理後の目標差分温度が得られている。   In addition, as shown in FIG. 9, the target difference temperature calculation unit 210 causes the time delay of the heat transfer from the combustion chamber 9 to the wall portion that reflects the heat transfer characteristics of the wall portion that defines the combustion chamber 9 of the internal combustion engine 1. In consideration of the above, when the reference target difference temperature is further corrected, the target difference temperature after the filter processing that smoothly and remarkably changes as compared with the target difference temperature before the filter processing is obtained.

運転状態制御部211は、内燃機関制御装置100全体の動作を制御する。具体的には、運転状態制御部211は、吸気温センサ23からECU102に入力された電気信号を用いてCPU108が算出したスロットルバルブ14の開度、吸気温センサ23からECU102に入力された電気信号を用いてCPU108が算出した吸気管11内に流入する空気の温度、差分温度算出部207が算出した差分温度、及び目標差分温度算出部210が算出した目標差分温度等に基づいて、点火時期及び燃料噴射量の指示値等を算出する。そして、運転状態制御部211は、このように算出した点火時期及び燃料噴射量の指示値等を内燃機関1に適用することにより、その運転状態を制御する内燃機関運転状態制御処理を実行する。また、運転状態制御部211は、内燃機関運転状態制御処理における点火時期の制御に着目すると、点火時期の指示値を算出するための機能ブロックとして比較部212及び点火時期算出部213を備えている。   The operating state control unit 211 controls the operation of the entire internal combustion engine control device 100. Specifically, the operating state control unit 211 uses the electric signal input from the intake air temperature sensor 23 to the ECU 102 to calculate the opening of the throttle valve 14 calculated by the CPU 108 and the electric signal input from the intake air temperature sensor 23 to the ECU 102. Based on the temperature of the air flowing into the intake pipe 11 calculated by the CPU 108, the difference temperature calculated by the difference temperature calculation unit 207, the target difference temperature calculated by the target difference temperature calculation unit 210, and the like, the ignition timing and An instruction value or the like of the fuel injection amount is calculated. Then, the operating state control unit 211 executes the internal combustion engine operating state control process for controlling the operating state by applying the ignition timing, the instruction value of the fuel injection amount, and the like thus calculated to the internal combustion engine 1. Further, when focusing on the control of the ignition timing in the internal combustion engine operating state control processing, the operating state control unit 211 includes a comparing unit 212 and an ignition timing calculating unit 213 as functional blocks for calculating an instruction value of the ignition timing. .

比較部212は、差分温度算出部207が算出した差分温度の値と、目標差分温度算出部210が算出した目標差分温度の値と、を比較し、これらの大小関係を判別し、このように比較部212が判別した大小関係は、点火時期算出部213で用いられる。   The comparison unit 212 compares the value of the difference temperature calculated by the difference temperature calculation unit 207 and the value of the target difference temperature calculated by the target difference temperature calculation unit 210, determines the magnitude relationship between them, and The magnitude relationship determined by the comparison unit 212 is used by the ignition timing calculation unit 213.

点火時期算出部213は、比較部212が判別した大小関係に基づき、差分温度算出部207が算出した差分温度の値が目標差分温度算出部210が算出した目標差分温度の値よりも大きい場合には、現在適用されている点火時期の指示値を所定量遅角した点火時期の指示値を算出し、差分温度算出部207が算出した差分温度の値が目標差分温度算出部210が算出した目標差分温度の値よりも小さい場合には、現在適用されている点火時期の指示値を所定量進角した点火時期の指示値を算出する。   The ignition timing calculation unit 213 determines whether the difference temperature value calculated by the difference temperature calculation unit 207 is larger than the target difference temperature value calculated by the target difference temperature calculation unit 210 based on the magnitude relationship determined by the comparison unit 212. Is the target value calculated by the target difference temperature calculation unit 210 by calculating the ignition timing command value obtained by delaying the currently applied ignition timing command value by a predetermined amount, and calculating the difference temperature value calculated by the difference temperature calculation unit 207. If it is smaller than the value of the differential temperature, the ignition timing instruction value obtained by advancing the currently applied ignition timing instruction value by a predetermined amount is calculated.

駆動回路301は、点火時期算出部213が算出した点火時期の指示値を点火プラグ10の点火動作に適用するために、運転状態制御部211から入力された制御信号に従って、点火コイル等を介して点火プラグ10を駆動することによって、内燃機関1の点火時期を制御する。   The drive circuit 301 applies the instruction value of the ignition timing calculated by the ignition timing calculation unit 213 to the ignition operation of the spark plug 10 in accordance with a control signal input from the operating state control unit 211 via an ignition coil or the like. The ignition timing of the internal combustion engine 1 is controlled by driving the spark plug 10.

ここで、図10に示す実験結果において、各々の内燃機関の圧縮比が−0.2から+0.5の範囲内でばらついたと仮定した場合、図10(a)に示すような目標差分温度を用いない一般的な固定点火時期を伴う内燃機関運転状態制御処理による内燃機関のトルクのばらつき幅W1は、約3.6%FS比程度あるが、これと比較して、図10(b)に示すような本実施形態の比較用目標差分温度を用いた点火時期の制御を伴う内燃機関運転状態制御処理による内燃機関1のトルクのばらつき幅W2は、図10(a)の固定点火時期におけるノックレベルと同等のノックレベルを呈する比較用目標差分温度を設定した際に、約1.6%FS比程度に改善したことが分かる。   Here, in the experimental results shown in FIG. 10, assuming that the compression ratio of each internal combustion engine varies within the range of −0.2 to +0.5, the target difference temperature as shown in FIG. The variation width W1 of the torque of the internal combustion engine due to the internal combustion engine operating state control process with a general fixed ignition timing that is not used is about 3.6% FS ratio, but as shown in FIG. As shown in FIG. 10A, the variation width W2 of the torque of the internal combustion engine 1 by the internal combustion engine operating state control process involving the ignition timing control using the comparative target difference temperature of the present embodiment is the knock at the fixed ignition timing of FIG. It can be seen that when the comparison target difference temperature exhibiting a knock level equivalent to the level is set, it is improved to about 1.6% FS ratio.

また、図11に示す実験結果から、高オクタン(いわゆるハイオクタンクラス)のガソリン、低オクタン(いわゆるレギュラークラス)のガソリン、及びエタノールを内燃機関1の燃料に用いた場合に、各々において、目標差分温度の挙動に互いの差異はなく、ノックの発生が起こると共に目標差分温度の上昇が始まり、ある一定以上のノックの状態を各々の燃料種で同様に判断することができることが分かった。なお、図11中で、高オクタンのガソリンの進角限界をL1、低オクタンのガソリンの進角限界をL2及びエタノールの進角限界をL3で、各々示している。   Further, from the experimental results shown in FIG. 11, when high octane (so-called high octane class) gasoline, low octane (so-called regular class) gasoline, and ethanol were used as the fuel of the internal combustion engine 1, the target difference It was found that there is no difference in temperature behavior, and the target differential temperature starts to rise with the occurrence of knock, and the knock state above a certain level can be similarly determined for each fuel type. In FIG. 11, the advance limit of high octane gasoline is indicated by L1, the advance limit of low octane gasoline is indicated by L2, and the advance limit of ethanol is indicated by L3.

以上のような構成を有する内燃機関制御装置100は、内燃機関運転状態制御処理を実行する際に、以下に示す目標差分温度算出処理を実行することによって、内燃機関1の個体差に実質的な影響を受けない態様で、最適な効率の内燃機関1の運転状態を実現する目標差分温度を算出する。以下、図12を更に参照して、この目標差分温度算出処理を実行する際の内燃機関制御装置100の動作について説明する。   The internal combustion engine control device 100 having the above-described configuration substantially eliminates the individual difference of the internal combustion engine 1 by executing the following target difference temperature calculation process when executing the internal combustion engine operating state control process. The target differential temperature that achieves the operating state of the internal combustion engine 1 with optimum efficiency is calculated in a manner that is not affected. Hereinafter, with further reference to FIG. 12, the operation of the internal combustion engine control device 100 when executing the target difference temperature calculation process will be described.

〔目標差分温度算出処理〕
図12は、本実施形態における内燃機関制御装置100が実行する目標差分温度算出処理の流れを例示するフローチャートである。
[Target difference temperature calculation process]
FIG. 12 is a flowchart exemplifying the flow of the target difference temperature calculation process executed by the internal combustion engine controller 100 according to this embodiment.

図12に示す目標差分温度算出処理のフローチャートは、車両のイグニッションスイッチがオフ状態からオン状態に切り替えられて内燃機関制御装置100が稼働して、内燃機関運転状態制御処理が実行されるタイミングに合わせて開始となり、目標差分温度算出処理はステップS1の処理に進む。かかる目標差分温度算出処理は、内燃機関運転状態制御処理は、内燃機関制御装置100が稼働状態で内燃機関運転状態制御処理が実行中ある間、メモリ106から必要な制御プログラムや制御データを読み出して所定の制御周期毎に繰り返し実行されるものである。   The flowchart of the target difference temperature calculation process shown in FIG. 12 is adjusted to the timing at which the internal combustion engine control device 100 is operated by switching the ignition switch of the vehicle from the off state to the on state and the internal combustion engine operating state control process is executed. Then, the target difference temperature calculation process proceeds to step S1. The target difference temperature calculation process is performed by reading a necessary control program and control data from the memory 106 while the internal combustion engine control device 100 is in an operating state and the internal combustion engine operation state control process is being executed. It is repeatedly executed every predetermined control cycle.

ステップS1の処理では、トルク算出部204が、波形成形回路202から入力された電気信号を用いて内燃機関1が出力するトルクDCBCPFLTを算出する。ここで、トルク算出部204は、それが算出する内燃機関1のトルクの値が滑らかに変化するように、一旦算出したトルクDCBCPに所定のフィルタリング係数CDCBPREFを乗算するフィルタリング処理を施し、内燃機関1のトルクDCBCPFLTを算出している。かかるフィルタリング係数CDCBPREFの値は、トルク算出部204がメモリ106か読み出したものを用いている。これにより、ステップS1の処理は完了し、目標差分温度算出処理はステップS2の処理に進む。   In the process of step S1, the torque calculation unit 204 calculates the torque DCBCPFLT output by the internal combustion engine 1 using the electric signal input from the waveform shaping circuit 202. Here, the torque calculation unit 204 performs a filtering process of multiplying the once calculated torque DCBCP by a predetermined filtering coefficient CDCBPREF so that the value of the torque of the internal combustion engine 1 calculated by the torque calculation unit 204 smoothly changes. The torque DCBCPFLT of is calculated. As the value of the filtering coefficient CDCBPREF, the value read from the memory 106 by the torque calculation unit 204 is used. As a result, the process of step S1 is completed, and the target difference temperature calculation process proceeds to step S2.

ステップS2の処理では、目標差分温度算出部210が、内燃機関1の燃焼室9を画成する壁部の伝熱特性を反映した燃焼室9から壁部への伝熱の時間遅れを加味したフィルタリング係数CDBPREFを算出する。ここで、目標差分温度算出部210は、内燃機関1の出力の増大時及び減小時に応じた伝熱の時間遅れを反映するフィルタリング係数CDBPREFのテーブルデータをメモリ106から読み出してこれを参照し、内燃機関1の出力の増大時及び減小時に対応したフィルタリング係数CDBPREFの値を算出している。これにより、ステップS2の処理は完了し、目標差分温度算出処理はステップS3の処理に進む。   In the process of step S2, the target difference temperature calculation unit 210 takes into consideration the time delay of the heat transfer from the combustion chamber 9 to the wall that reflects the heat transfer characteristics of the wall that defines the combustion chamber 9 of the internal combustion engine 1. The filtering coefficient CDBPREF is calculated. Here, the target difference temperature calculation unit 210 reads the table data of the filtering coefficient CDBPREF, which reflects the time delay of the heat transfer depending on the increase and decrease of the output of the internal combustion engine 1, from the memory 106 and refers to it. The value of the filtering coefficient CDBPREF corresponding to the increase and decrease of the output of the internal combustion engine 1 is calculated. As a result, the process of step S2 is completed, and the target difference temperature calculation process proceeds to step S3.

ステップS3の処理では、基準目標差分温度算出部208が、内燃機関1の運転状態に関するパラメータの値に対応して基準目標差分温度TCCDBPMの値が規定されたマップデータをメモリ106から読み出して、実際に運転されている内燃機関1の運転状態に関するパラメータの値と、メモリ106から読み出したデータと、を照らし合わせ、かかるデータから、内燃機関1の運転状態に関するパラメータの値に対応する基準目標差分温度TCCDBPMの値を算出する。ここで、基準目標差分温度算出部208は、内燃機関1の運転状態に関するパラメータとして、内燃機関1の回転数及び内燃機関1が出力するトルクを用いており、それが参照するデータは、マップデータの形態である。この際、基準目標差分温度算出部208は、内燃機関1の回転数の値としては、今回の処理における図示を省略したステップの処理で回転数算出部203が算出した内燃機関1の回転数NEの値を用い、内燃機関1が出力するトルクの値としては、今回の処理におけるステップS1でトルク算出部204が算出した内燃機関1のトルクDCBCPFLTの値を用いている。これにより、ステップS3の処理は完了し、目標差分温度算出処理はステップS4の処理に進む。   In the process of step S3, the reference target difference temperature calculation unit 208 reads out from the memory 106 the map data in which the value of the reference target difference temperature TCCDBPM is defined corresponding to the value of the parameter related to the operating state of the internal combustion engine 1, and actually The value of the parameter related to the operating state of the internal combustion engine 1 that is being driven is compared with the data read from the memory 106, and from this data, the reference target difference temperature corresponding to the value of the parameter related to the operating state of the internal combustion engine 1 Calculate the value of TCCDBPM. Here, the reference target difference temperature calculation unit 208 uses the rotational speed of the internal combustion engine 1 and the torque output by the internal combustion engine 1 as parameters regarding the operating state of the internal combustion engine 1, and the data referred to by the reference data is map data. It is in the form of. At this time, the reference target difference temperature calculation unit 208 determines, as the value of the rotation speed of the internal combustion engine 1, the rotation speed NE of the internal combustion engine 1 calculated by the rotation speed calculation unit 203 in the process of the step not shown in the present process. The value of the torque DCBCPFLT of the internal combustion engine 1 calculated by the torque calculation unit 204 in step S1 in the present process is used as the value of the torque output by the internal combustion engine 1. As a result, the process of step S3 is completed, and the target difference temperature calculation process proceeds to step S4.

ステップS4の処理では、補正項算出部209が、クーラント温度の値に対応して温度相関係数MTCCRの値が規定されたテーブルデータをメモリ106から読み出して、今回の処理における図示を省略したステップの処理で冷却水温算出部206が算出したクーラント温度の値と、メモリ106から読み出したテーブルデータと、を照らし合わせ、かかるデータから、冷却水温算出部206が算出したクーラント温度の値に対応する温度相関係数MTCCRの値を算出する。ここで、補正項算出部209は、クーラント温度の値として、冷却水温算出部206が所定のフィルタリング処理を施して算出したクーラント温度TWTCDFLTの値を用いている。これにより、ステップS4の処理は完了し、目標差分温度算出処理はステップS5の処理に進む。   In the process of step S4, the correction term calculation unit 209 reads out the table data in which the value of the temperature correlation coefficient MTCCR is defined corresponding to the value of the coolant temperature from the memory 106, and the step of which illustration is omitted in this process is omitted. The value of the coolant temperature calculated by the cooling water temperature calculation unit 206 in the processing of step 1 is compared with the table data read from the memory 106, and from this data, the temperature corresponding to the value of the coolant temperature calculated by the cooling water temperature calculation unit 206. The value of the correlation coefficient MTCCR is calculated. Here, the correction term calculation unit 209 uses the value of the coolant temperature TWTCDFLT calculated by the cooling water temperature calculation unit 206 by performing a predetermined filtering process as the value of the coolant temperature. As a result, the process of step S4 is completed, and the target difference temperature calculation process proceeds to step S5.

ステップS5の処理では、補正項算出部209が、今回の処理におけるステップS4の処理で補正項算出部209が算出した温度相関係数MTCCRの値を、今回の処理におけるステップS3の処理で基準目標差分温度算出部208が算出した基準目標差分温度TCCDBPMの値に乗算して、壁部の燃焼室9側の温度及び壁部のクーラント通路3側の温度間の降下温度MTCBPFを算出する。これにより、ステップS5の処理は完了し、目標差分温度算出処理はステップS6の処理に進む。   In the process of step S5, the correction term calculation unit 209 sets the value of the temperature correlation coefficient MTCCR calculated by the correction term calculation unit 209 in the process of step S4 in this process to the reference target in the process of step S3 in this process. The temperature difference MTCBPF between the temperature of the combustion chamber 9 side of the wall and the temperature of the coolant passage 3 side of the wall is calculated by multiplying the value of the reference target difference temperature TCCDBPM calculated by the difference temperature calculation unit 208. As a result, the process of step S5 is completed, and the target difference temperature calculation process proceeds to step S6.

ステップS6の処理では、補正項算出部209が、今回の処理におけるステップS5の処理で補正項算出部209が算出した降下温度MTCBPFの値を、今回の処理における図示を省略したステップの処理で壁部温度算出部205が算出した壁部の燃焼室9側の温度の値から減算して、壁部のクーラント通路3側の温度TCCRを算出する。ここで、補正項算出部209は、壁部の燃焼室9側の温度の値として、壁部温度算出部205が所定のフィルタリング処理を施して算出した壁部の燃焼室9側の温度TCCFLTの値を用いている。これにより、ステップS6の処理は完了し、目標差分温度算出処理はステップS7の処理に進む。   In the process of step S6, the correction term calculation unit 209 sets the value of the temperature drop MTCBPF calculated by the correction term calculation unit 209 in the process of step S5 in this process to the wall in the process of the step not shown in this process. The temperature TCCR on the side of the coolant passage 3 of the wall is calculated by subtracting from the value of the temperature on the side of the combustion chamber 9 of the wall calculated by the section temperature calculation unit 205. Here, the correction term calculation unit 209 calculates, as the temperature value of the combustion chamber 9 side of the wall, the temperature TCCFLT of the wall combustion chamber 9 side calculated by the wall temperature calculation unit 205 performing a predetermined filtering process. The value is used. As a result, the process of step S6 is completed, and the target difference temperature calculation process proceeds to step S7.

ステップS7の処理では、補正項算出部209が、壁部のクーラント通路3側の温度の値に対応して差分温度補正値が規定されたテーブルデータをメモリ106から読み出して、今回の処理におけるステップS6の処理で補正項算出部209が算出した壁部のクーラント通路3側の温度TCCRと、メモリ106から読み出したテーブルデータと、を照らし合わせ、かかるデータから、補正項算出部209が算出した壁部のクーラント通路3側の温度TCCRの値に対応する差分温度補正値DTCCRを算出することになる。これにより、ステップS7の処理は完了し、目標差分温度算出処理はステップS8の処理に進む。   In the process of step S7, the correction term calculation unit 209 reads out the table data in which the differential temperature correction value is defined corresponding to the temperature value of the coolant passage 3 side of the wall from the memory 106, and the step in this process The temperature TCCR on the coolant passage 3 side of the wall portion calculated by the correction term calculation unit 209 in the process of S6 is collated with the table data read from the memory 106, and the wall calculated by the correction term calculation unit 209 from the data. The difference temperature correction value DTCCR corresponding to the value of the temperature TCCR on the coolant passage 3 side of the part is calculated. As a result, the process of step S7 is completed, and the target difference temperature calculation process proceeds to step S8.

ステップS8の処理では、目標差分温度算出部210が、今回の処理におけるステップS7の処理で補正項算出部209が算出した差分温度補正値DTCCRを、今回の処理におけるステップS3の処理で基準目標差分温度算出部208が算出した基準目標差分温度TCCDBPMの値に加算して、目標差分温度TCCDBP0を算出する。これにより、ステップS8の処理は完了し、目標差分温度算出処理はステップS9の処理に進む。   In the process of step S8, the target difference temperature calculation unit 210 uses the difference temperature correction value DTCCR calculated by the correction term calculation unit 209 in the process of step S7 in this process as the reference target difference in the process of step S3 in this process. The target difference temperature TCCDBP0 is calculated by adding it to the value of the reference target difference temperature TCCDBPM calculated by the temperature calculation unit 208. As a result, the process of step S8 is completed, and the target difference temperature calculation process proceeds to step S9.

ステップS9の処理では、目標差分温度算出部210が、今回の処理におけるステップS2の処理で目標差分温度算出部210が算出した内燃機関1の出力の増大時及び減小時に応じたフィルタリング係数CDBPREFの値を、今回の処理におけるステップS8の処理で目標差分温度算出部210が算出した目標差分温度TCCDBP0の値に乗算して、目標差分温度TCCDBP0を算出する。これにより、ステップS9の処理は完了し、今回の一連の目標差分温度算出処理は終了する。   In the process of step S9, the target difference temperature calculation unit 210 determines the filtering coefficient CDBPREF according to the increase and decrease of the output of the internal combustion engine 1 calculated by the target difference temperature calculation unit 210 in the process of step S2 in the present process. The target difference temperature TCCDBP0 is calculated by multiplying the value by the value of the target difference temperature TCCDBP0 calculated by the target difference temperature calculation unit 210 in the process of step S8 in the present process. As a result, the process of step S9 is completed, and this series of target difference temperature calculation processes is completed.

以上の説明から明らかなように、本実施形態における内燃機関制御装置100では、制御部102が、内燃機関1の燃焼室9を画成すると共にクーラントに接する壁部の燃焼室9側の温度である第1の温度と内燃機関1の代表温度との差分値である差分温度を算出し、運転状態に関するパラメータから基準目標差分温度を算出し、壁部のクーラント側の温度である第2の温度を算出し、基準目標差分温度を第2の温度に応じて補正することにより目標差分温度を算出し、目標差分温度と差分温度との偏差に応じて、運転状態を制御するものであるため、簡便な構成で、内燃機関1の冷却能力の変動をも考慮して制御目標値の精度を向上し、より最適な効率で内燃機関の運転状態を制御することができる。   As is clear from the above description, in the internal combustion engine control device 100 according to the present embodiment, the control unit 102 defines the combustion chamber 9 of the internal combustion engine 1 and controls the temperature of the wall portion in contact with the coolant on the combustion chamber 9 side. A difference temperature, which is a difference value between a certain first temperature and a representative temperature of the internal combustion engine 1, is calculated, a reference target difference temperature is calculated from a parameter related to an operating state, and a second temperature is a temperature on the coolant side of the wall portion. Is calculated and the target difference temperature is calculated by correcting the reference target difference temperature according to the second temperature, and the operating state is controlled according to the deviation between the target difference temperature and the difference temperature. With a simple configuration, the accuracy of the control target value can be improved in consideration of the fluctuation of the cooling capacity of the internal combustion engine 1, and the operating state of the internal combustion engine can be controlled with more optimal efficiency.

また、本実施形態における内燃機関制御装置100では、制御部102が用いる運転状態に関するパラメータとして、内燃機関1の回転数及び内燃機関が出力するトルクが含まれるものであるため、より精度のよい基準目標差分温度を算出して、これに基づき目標差分温度を算出することができ、より最適な効率で内燃機関1の運転状態を制御することができる。   Further, in the internal combustion engine control device 100 according to the present embodiment, the rotation speed of the internal combustion engine 1 and the torque output by the internal combustion engine are included as the parameters related to the operating state used by the control unit 102, and therefore a more accurate reference is provided. The target difference temperature can be calculated and the target difference temperature can be calculated based on this, and the operating state of the internal combustion engine 1 can be controlled with more optimal efficiency.

また、本実施形態における内燃機関制御装置100では、制御部102が、壁部の伝熱特性を反映した伝熱時間遅れを加味して、更に基準目標差分温度を補正することにより目標差分温度を算出するものであるため、より精度のよい目標差分温度を算出することができ、より最適な効率で内燃機関1の運転状態を制御することができる。   Further, in the internal combustion engine control device 100 according to the present embodiment, the control unit 102 adds the heat transfer time delay that reflects the heat transfer characteristics of the wall portion, and further corrects the reference target difference temperature to obtain the target difference temperature. Since it is calculated, the target difference temperature can be calculated with higher accuracy, and the operating state of the internal combustion engine 1 can be controlled with more optimum efficiency.

なお、本発明は、部材の種類、形状、配置、個数等は前述の実施形態に限定されるものではなく、その構成要素を同等の作用効果を奏するものに適宜置換する等、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはもちろんである。   It should be noted that the present invention is not limited to the type, shape, arrangement, number, etc. of the members described above in the embodiment, and appropriately replaces the constituent elements with those having the same operational effect. Of course, it is possible to make appropriate changes without departing from the scope.

以上のように、本発明は、簡便な構成で、内燃機関の冷却能力の変動をも考慮して制御目標値の精度を向上し、より最適な効率で内燃機関の運転状態を制御可能な内燃機関制御装置を提供するものであり、その汎用普遍的な性格から車両等の内燃機関制御装置に広く適用され得るものと期待される。   INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, the present invention is an internal combustion engine that has a simple structure, improves the accuracy of the control target value in consideration of the fluctuation of the cooling capacity of the internal combustion engine, and can control the operating state of the internal combustion engine with more optimal efficiency. An engine control device is provided, and it is expected that the engine control device can be widely applied to an internal combustion engine control device of a vehicle or the like because of its general and universal nature.

1…内燃機関
2…シリンダブロック
2a…気筒
3…クーラント通路
4…ピストン
5…コンロッド
6…クランクシャフト
7…ロータ
7a…歯部(リラクタ)
8…シリンダヘッド
9…燃焼室
10…点火プラグ
11…吸気管
11a…吸気通路
12…吸気バルブ
13…インジェクタ
14…スロットルバルブ
15…排気管
15a…排気通路
16…排気バルブ
21…冷却水温センサ
22…クランク角センサ
23…吸気温センサ
24…スロットル開度センサ
25…壁部温度センサ
100…内燃機関制御装置
102…ECU
104…マイコン
106…メモリ
108…CPU
201a、201b…A/D変換回路
202…波形成形回路
203…回転数算出部
204…トルク算出部
205…壁部温度算出部
206…冷却水温算出部
207…差分温度算出部
208…基準目標差分温度算出部
209…補正項算出部
210…目標差分温度算出部
211…運転状態制御部
212…比較部
213…点火時期算出部
301…駆動回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Internal-combustion engine 2 ... Cylinder block 2a ... Cylinder 3 ... Coolant passage 4 ... Piston 5 ... Connecting rod 6 ... Crankshaft 7 ... Rotor 7a ... Tooth part (retractor)
8 ... Cylinder head 9 ... Combustion chamber 10 ... Spark plug 11 ... Intake pipe 11a ... Intake passage 12 ... Intake valve 13 ... Injector 14 ... Throttle valve 15 ... Exhaust pipe 15a ... Exhaust passage 16 ... Exhaust valve 21 ... Cooling water temperature sensor 22 ... Crank angle sensor 23 ... Intake air temperature sensor 24 ... Throttle opening sensor 25 ... Wall temperature sensor 100 ... Internal combustion engine control device 102 ... ECU
104 ... Microcomputer 106 ... Memory 108 ... CPU
201a, 201b ... A / D conversion circuit 202 ... Waveform shaping circuit 203 ... Rotation speed calculation unit 204 ... Torque calculation unit 205 ... Wall temperature calculation unit 206 ... Cooling water temperature calculation unit 207 ... Difference temperature calculation unit 208 ... Reference target difference temperature Calculation unit 209 ... Correction term calculation unit 210 ... Target difference temperature calculation unit 211 ... Operating state control unit 212 ... Comparison unit 213 ... Ignition timing calculation unit 301 ... Drive circuit

Claims (4)

内燃機関の燃焼室を画成すると共に前記内燃機関を流通するクーラントに接する壁部の前記燃焼室側の温度である第1の温度と前記クーラントの温度との差分値である差分温度を算出し、前記差分温度に基づいて内燃機関の運転状態を制御する制御部を備えた内燃機関制御装置において、
前記制御部は、
前記運転状態に関するパラメータから基準目標差分温度を算出し、
前記壁部の前記クーラント側の温度であり、かつ前記第1の温度から求める温度である第2の温度を算出し、
前記基準目標差分温度を前記第2の温度に応じて補正することにより目標差分温度を算出し、
前記目標差分温度と前記差分温度との偏差に応じて、前記運転状態を制御することを特徴とする内燃機関制御装置。
A difference temperature that is a difference value between a temperature of the coolant and a first temperature that is a temperature on the combustion chamber side of a wall portion that defines a combustion chamber of the internal combustion engine and that is in contact with a coolant that flows in the internal combustion engine is calculated. In an internal combustion engine control device including a control unit that controls the operating state of the internal combustion engine based on the differential temperature,
The control unit is
Calculate the reference target differential temperature from the parameters related to the operating state,
Ri temperature der of said coolant side of said wall portion, and calculates the second temperature Ru temperature der obtained from the first temperature,
A target difference temperature is calculated by correcting the reference target difference temperature according to the second temperature,
An internal combustion engine controller, wherein the operating state is controlled according to a deviation between the target difference temperature and the difference temperature.
前記第2の温度は、前記クーラントの温度に対応して算出した温度相関係数を前記基準目標差分温度に乗算して算出した降下温度を、前記第1の温度から減算して算出されるものであることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関制御装置。The second temperature is calculated by subtracting, from the first temperature, a drop temperature calculated by multiplying the reference target difference temperature by a temperature correlation coefficient calculated corresponding to the coolant temperature. The internal combustion engine controller according to claim 1, wherein 前記パラメータとして、前記内燃機関の回転数及び前記内燃機関が出力するトルクが含まれることを特徴とする請求項1又は2に記載の内燃機関制御装置。 The internal combustion engine control device according to claim 1 or 2 , wherein the parameters include a rotation speed of the internal combustion engine and a torque output by the internal combustion engine. 前記制御部は、前記壁部の伝熱特性を反映した伝熱時間遅れを加味して、更に前記基準目標差分温度を補正することにより前記目標差分温度を算出することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の内燃機関制御装置。 The control unit calculates the target difference temperature by further correcting the reference target difference temperature in consideration of a heat transfer time delay reflecting the heat transfer characteristic of the wall. 4. The internal combustion engine controller according to any one of 1 to 3 .
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