(57)【要約】【課題】筒内燃焼に対する点火時期感度を考慮して、内燃機関の点火時期を制御する。【解決手段】本発明の内燃機関１０の点火時期制御装置１は、気筒１３内に吸入されたガスの量および成分の少なくとも一方と、筒内燃焼に対しての点火時期感度との関係に基づいて、点火時期を制御する点火時期制御手段を備える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒内に吸入されたガスの量および成分の少なくとも一方と、筒内燃焼に対しての点火時期感度との関係に基づいて、点火時期を制御する点火時期制御手段を備えたことを特徴とする内燃機関の点火時期制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筒内燃焼に対する点火時期感度を考慮して点火時期を制御する内燃機関の点火時期制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ある燃焼室での、ある２点間におけるトータルの熱発生量（総熱発生量）に対する当該２点間の所定のタイミングまでの熱発生量の比（熱発生量比）である燃焼割合に着目して、内燃機関を制御することが提案されている。例えば、特許文献１には、ある燃焼室での特定のタイミングにおける燃焼割合を算出して、その燃焼割合に基づいて内燃機関の点火時期を設定することが開示されている。この燃焼割合の算出は、クランク角がθである際に筒内圧センサを用いて検出される筒内圧力Ｐ（θ）と、クランク角が同θである際の筒内容積Ｖ（θ）を比熱比（所定の指数）κで累乗した値Ｖκ（θ）との積値Ｐ（θ）・Ｖκ（θ）に着目して行われる。この算出では、吸気弁の閉弁後かつ点火前の第１タイミング（クランク角がθ１となるタイミング）における筒内圧力Ｐ（θ１）と、点火後かつ排気弁開弁前の第２タイミング（クランク角がθ２となるタイミング）における筒内圧力Ｐ（θ２）と、第１タイミングと第２タイミングとの間のクランク角がθ０（ただし、θ１＜θ０＜θ２）となる特定のタイミングにおける筒内圧力Ｐ（θ０）とが用いられる。そして、これら３点での筒内圧力に基づいてその特定のタイミングにおける燃焼割合を求め、その燃焼割合に基づいて点火時期が設定される。
【０００３】
他方、特許文献２には、多大なデータマップを必要とすることなく、多大な実機適合を実施することなく、精度よく内燃機関の点火時期を制御するように創案された内燃機関の点火時期制御装置が開示されている。この装置は、点火時期制御のマップデータに近似した回帰モデルを実装され、内燃機関の運転条件に基づき、その回帰モデルによる演算によって点火時期を決定し、点火時期制御を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１４４６４２号公報
【特許文献２】特開２００６−２００３９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者の鋭意研究の結果、気筒内に吸入されたガスの量や成分に応じて、点火時期を進角側に移動させたとき、所定燃焼割合となるタイミングが進角側に移動する程度が、変わることが見出された。これは、気筒内に吸入されたガスの量や成分に起因して、筒内燃焼に対する点火時期感度が変化することを意味する。この点に着目して点火時期制御を行うことで、混合気をより適切に燃焼させることが期待される。
【０００６】
そこで、本発明はかかる点に鑑みて創案されたものであり、その目的は、筒内燃焼に対する点火時期感度を考慮して、内燃機関の点火時期を制御することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による内燃機関の点火時期制御装置は、気筒内に吸入されたガスの量および成分の少なくとも一方と、筒内燃焼に対しての点火時期感度との関係に基づいて、点火時期を制御する点火時期制御手段を備えたことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】積値ＰＶκと、燃焼室内における熱発生量との相関例を示すグラフである。
【図２】積値ＰＶκに基づいて求められる燃焼割合と、熱発生率に基づいて求められる燃焼割合との相関例を示すグラフである。
【図３】５０％燃焼時期と、点火時期との関係例を表すグラフである。
【図４】充填効率および機関回転速度を一定とした場合の点火時期と内燃機関のトルクとの相関を示すグラフである。
【図５】本発明の一実施形態が適用された内燃機関を示す概略構成図である。
【図６】実施形態において実行される点火時期基本制御用ルーチンを説明するためのフローチャートである。
【図７】実施形態において実行される点火時期補正制御用ルーチンを説明するためのフローチャートである。
【図８】バルブオーバーラップ量と関係値との関係を表すグラフである。
【図９】充填効率と関係値との関係を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
まず、筒内圧力に基づく、燃焼室における燃焼割合の算出に関して、図１、２に基づいて例示的に説明する。
【００１０】
ここでは、クランク角がθであるタイミングに筒内圧検出手段によって検出あるいは推定される筒内圧力をＰ（θ）とし、クランク角がθであるタイミング（当該筒内圧力Ｐ（θ）の検出時あるいは推定時）の筒内容積をＶ（θ）とし、比熱比をκとする。そして筒内圧力Ｐ（θ）と、筒内容積Ｖ（θ）を比熱比（所定の指数）κで累乗した値Ｖ（θ）との積値Ｐ（θ）・Ｖκ（θ）（以下、適宜「ＰＶκ」と記す）に着目して、燃焼割合が算出される。
【００１１】
クランク角に対する内燃機関の燃焼室における熱発生量Ｑの変化パターンと、クランク角に対する積値ＰＶκの変化パターンとは、図１に示されるような相関を有することが知られている。図１において、実線は、所定のモデル気筒において所定の微小クランク角おきに検出された筒内圧力と、当該筒内圧力の検出時における筒内容積を所定の比熱比κで累乗した値との積値ＰＶκをプロットしたものである。また、図１において、破線は、上記モデル気筒における熱発生量Ｑを次の（１）式に基づき、
【００１２】
【数１】
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【００１３】
として算出・プロットしたものである。なお、何れの場合も、簡単のために、κ＝１．３２とした。また、図１において、−３６０°、０°および３６０°は上死点（ピストンが上死点に位置するとき）に、−１８０°および１８０°は下死点（ピストンが下死点に位置するとき）に対応する。
【００１４】
【数２】
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【００１５】
図１に示される結果からわかるように、クランク角に対する熱発生量Ｑの変化パターンと、クランク角に対する積値ＰＶκの変化パターンとは、概ね一致（相似）する。特に、筒内の混合気の燃焼開始（ガソリンエンジンでは火花点火時）の前後（例えば、図１における約−１８０°から約１３５°までの範囲）では、図１の両パターンは極めて良好に一致することが理解される。
【００１６】
燃焼室における熱発生量Ｑと積値ＰＶκとの相関を利用して、筒内圧検出手段によって検出あるいは推定される筒内圧力と、当該筒内圧力の検出時あるいは推定時における筒内容積との積値ＰＶκに基づいて、ある２点間におけるトータルの熱発生量（総熱発生量）に対する当該２点間の所定のタイミングまでの熱発生量の比（熱発生量比）である燃焼割合ＭＦＢが求められる（測定される）。ここで、積値ＰＶκに基づいて燃焼室における燃焼割合を算出すれば、高負荷な演算処理を要することなく燃焼室における燃焼割合を精度よく得ることができる。すなわち、図２に示されるように、積値ＰＶκに基づいて求められる燃焼割合（同図における実線参照）は、熱発生率に基づいて求められる燃焼割合（同図における破線参照）とほぼ一致する。
【００１７】
なお、図２において、実線は、上述のモデル気筒においてクランク角＝θとなるタイミングにおける燃焼割合を、次の（２）式に従うと共に、検出した筒内圧力Ｐ（θ）に基づいて算出し、プロットしたものである。ただし、簡単のために、κ＝１．３２とした。また、図２において、破線は、上述のモデル気筒においてクランク角＝θとなるタイミングにおける燃焼割合を、上記（１）式および次の（３）式に従うと共に、検出した筒内圧力Ｐ（θ）に基づいて算出し、プロットしたものである。この場合も、簡単のために、κ＝１．３２とした。
【００１８】
【数３】
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【００１９】
【数４】
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【００２０】
なお、ここでは、圧縮上死点前１２０°（（２）式では単に−１２０°）および圧縮上死点後１２０°（（２）式では単に１２０°）の２つのタイミングを採用した例を用いて、ＰＶκに着目した燃焼割合の算出を説明した。しかしながら、それらは、他のタイミングであってもよく、点火ノイズの影響を排除するように例えば圧縮上死点前６０°、および、全ての燃焼形態をカバーできるように例えば圧縮上死点後６０°であり得る。
【００２１】
ここで、気筒内に吸入されたガスの成分、具体的にはＥＧＲガスに起因する、筒内燃焼に対する点火時期感度について調べたので、その関係を図３に示す。当該実験では、機関回転速度ＮＥおよび吸気充填効率ＫＬを固定して、ＥＧＲ率に対応するバルブオーバーラップ量の変化に対する、燃焼室での燃焼サイクルにおいて燃焼割合が所定量となるタイミング（所定燃焼割合となるタイミング）、ここでは所定燃焼割合が５０％となるタイミング（５０％燃焼時期）ＣＡ５０と、点火時期ＳＡとの関係を調べた。図３では、横軸に５０％燃焼時期ＣＡ５０をとり、縦軸にその５０％燃焼時期ＣＡ５０を算出した燃焼サイクルにおける点火時期をとり、バルブオーバーラップ量が異なる４つの場合について、それらの実験結果がプロットされている。ただし、横軸において、「０°」はピストンが圧縮上死点に位置するときに対応し、「２０°」は圧縮上死点後２０°（ＡＴＤＣ２０°）のクランク角度に対応する。また、縦軸においては、ＭＢＴを基準（図３中の縦軸の０°に相当）として点火時期ＳＡがとられている。それぞれの実験データからＭＢＴを求め、そのＭＢＴを基準に実験結果が表されている。なお、図３の縦軸では、「０°」はＭＢＴである点火時期であり、縦軸の「２０°」はＭＢＴからクランク角度で２０°進角した点火時期であり、「−２０°」はＭＢＴからクランク角度で２０°遅角した点火時期である。
【００２２】
ここで、図４に基づいて上記「ＭＢＴ」について説明する。内燃機関の図示トルク（機関出力軸から出力される正味トルクに、機関内部の摩擦損失を加えた全トルク）は点火時期に応じて変化し、点火時期を遅角限界値から進角側に移動させると、図示トルクは上昇し、次いで下降する。このトルク特性曲線（吸気充填効率ＫＬおよび機関回転速度ＮＥは一定）の頂点付近は比較的平坦になっていて、点火時期を進角側に移動させた際にこの平坦部分に至る直前の点火時期がＭＢＴ（Minimum advance for Best Torque）とよばれる。ＭＢＴは、実質的に、大きなトルクが得られると共にノッキングが発生しないタイミングである。
【００２３】
図３に戻り、説明を続ける。点火時期ＳＡを進角側に移動させていくと、基本的には、５０％燃焼時期ＣＡ５０も進角側に移動する。しかし、図３にプロットされた実験結果からも理解できるように、その点火時期の進角度合いと、５０％燃焼時期ＣＡ５０の進角度合いとの関係は、ＥＧＲ量（あるいはＥＧＲ率）によって、変化する。バルブオーバーラップＯ／Ｌの異なる４つの場合に関する、点火時期ＳＡがＭＢＴよりも約８°遅角側にずれたタイミングでの傾きに対応する４つの線が、図３中に重ねて示されている。この４本の線の傾きは、バルブオーバーラップ量が多くなる（大きくなる）ほど、急になる、つまり、大きくなる関係を有している。これから、ＥＧＲ率が増大するに連れて、気筒内での混合気の燃焼（筒内燃焼）に対する点火時期の影響度（点火時期感度）が低下することが明らかになった。これは、１つには、ＥＧＲ率が高くなるほど、混合気の燃焼のし易さが低下することに由来するだろう。
【００２４】
同様に、気筒内に吸入されたガスの量、具体的には、吸気充填効率ＫＬに起因する、筒内燃焼に対する点火時期感度についても調べた。そして、吸気充填効率ＫＬに対する上述の図３の如き図（不図示）を得た。その結果、ＥＧＲ率に起因する、筒内燃焼に対する点火時期感度と同様に、吸気充填効率に起因する、筒内燃焼に対する点火時期感度も変化することが明らかになった。ただし、その傾向は、逆であった。つまり、吸気充填効率に関しては、吸気充填効率が増大するに連れて、筒内燃焼に対する点火時期感度が向上することが明らかになった。これは、１つには、吸気充填効率が高くなるほど、混合気の燃焼のし易さが向上することに由来するだろう。
【００２５】
そこで、本発明では、吸気充填効率やＥＧＲ率に起因する、より一般化すると、気筒内に吸入されたガスの量および成分の少なくとも一方に起因して変化する、筒内燃焼に対する点火時期感度を考慮して、点火時期を制御する。
【００２６】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について具体的に説明
する。
【００２７】
図５は、本発明の一実施形態に係る内燃機関の点火時期制御装置１が適用された内燃機関１０を示す概略構成図である。同図に示される内燃機関１０は、シリンダブロック１２に形成された気筒１３の燃焼室１４で燃料および空気の混合気を燃焼させ、気筒１３でピストン１６を往復移動させることにより動力を発生するものである。内燃機関１０は多気筒機関として構成されると好ましく、本実施形態の内燃機関１０は、例えば４気筒機関として構成される。なお、内燃機関１０は、ここでは、車両に搭載されている。
【００２８】
内燃機関１０のシリンダヘッドに形成されると共に各燃焼室１４に臨む吸気ポートは、吸気管（吸気マニホールド含む）１８にそれぞれ接続されている。また、シリンダヘッドに形成されると共に各燃焼室１４に臨む排気ポートは、排気管（排気マニホールドを含む）２０にそれぞれ接続されている。また、シリンダヘッドには、吸気弁Ｖｉおよび排気弁Ｖｅが燃焼室１４ごとに配設されている。各吸気弁Ｖｉは、対応する吸気ポートを開閉し、各排気弁Ｖｅは、対応する排気ポートを開閉する。各吸気弁Ｖｉおよび各排気弁Ｖｅは、可変動弁機構、例えば、バルブタイミングと位相角とを可変とする可変バルブタイミング機能を有する動弁機構（図示省略）によって動作させられる。更に、内燃機関１０は、気筒数に応じた数の点火プラグ２２を有し、点火プラグ２２は、対応する燃焼室１４内に臨むようにシリンダヘッドに配設されている。
【００２９】
吸気管１８は、図５に示されるように、サージタンク２４に接続されている。サージタンク２４には、給気ライン（吸気管）が接続されており、給気ラインは、エアクリーナ２６を介して、図示されない空気取入口に接続されている。そして、給気ラインの中途（サージタンク２４とエアクリーナ２６との間）には、スロットルバルブ（本実施形態では、電子制御式スロットルバルブ）２８およびエアフローメータ３０が組み込まれている。一方、排気管２０には、触媒装置が設けられ、ここでは図５に示されるように、三元触媒を含む前段触媒装置３２およびＮＯｘ吸蔵還元触媒を含む後段触媒装置３４が設けられている。
【００３０】
更に、内燃機関１０は、複数のインジェクタ３６を有し、各インジェクタ３６は、図５に示されるように、対応する吸気ポート内に臨むように配置されている。各インジェクタ３６は、各吸気通路にガソリン等の燃料を噴射する。なお、本実施形態の内燃機関１０は、いわゆるポート噴射式のガソリンエンジンとして説明されるが、他の構成を備える内燃機関にも本発明は適用され得る。例えば、本発明はいわゆる直噴式内燃機関に適用され得る。
【００３１】
上述の各点火プラグ２２、スロットルバルブ２８、各インジェクタ３６および動弁機構等は、内燃機関１０の制御手段として実質的に機能するＥＣＵ３８に電気的に接続されている。ＥＣＵ３８は、何れも図示されないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート、Ａ／ＤおよびＤ／Ａ変換器、ならびに記憶装置等を含むものである。ＥＣＵ３８には、図５に示されるように、クランク角センサ４０、エアフローメータ３０、排気管２０に設けられた空燃比センサ（Ｏ２センサ）４２等の各種センサが電気的に接続されている。ＥＣＵ３８は、記憶装置に記憶されている各種マップ等を用いると共に各種センサを用いて得られた検出値等に基づいて、所望の出力が得られるように、各点火プラグ２２、スロットルバルブ２８、各インジェクタ３６、動弁機構等を制御する。なお、点火時期補正制御手段を含む点火時期制御手段は、ＥＣＵ３８の一部を含んで構成される。
【００３２】
また、内燃機関１０は、半導体素子、圧電素子あるいは光ファイバ検出素子等を含む筒内圧センサ５０を、気筒数に応じた数だけ有している。各筒内圧センサ５０は、対応する燃焼室１４に受圧面が臨むようにシリンダヘッドに配設されており、かつＥＣＵ３８に電気的に接続されている。各筒内圧センサ５０は、対応する燃焼室１４における筒内圧力（例えば相対圧力）を検出するように、検出値に対応するセンサ出力信号をＥＣＵ３８に与える。各筒内圧センサ５０からのセンサ出力信号は、所定時間（所定クランク角）おきにＥＣＵ３８に順次与えられ、例えば絶対圧力値である検出値に変換された上でＥＣＵ３８の所定の記憶領域（バッファ）に所定量ずつ格納保持される。なお、筒内圧検出手段は、検知部としての筒内圧センサ５０と演算部としてのＥＣＵ３８の一部とを含んで構成される。
【００３３】
このように構成される内燃機関１０では、基本的に、運転中の各燃焼室１４における空気および燃料の空燃比が理論空燃比（約１４．７）に設定される。すなわち、空燃比センサ４２は、排気管２０内を流通する排気ガス中の酸素濃度に応じた電圧をセンサ出力信号として出力しており、ＥＣＵ３８は、空燃比センサ４２の応答遅れ等を考慮した上で、空燃比センサ４２の検出値に基づいて各燃焼室１４における空燃比のリッチ／リーン判定を行っている。そして、ＥＣＵ３８は、空燃比センサ４２を用いて得られた検出値に基づいて燃焼室１４における空燃比が理論空燃比よりも大きく（リーンに）なっていると判断すると、予め定められた手順に従ってインジェクタ３６からの燃料噴射量τを増量補正する。また、ＥＣＵ３８は、空燃比センサ４２を用いて得られた検出値に基づいて燃焼室１４における空燃比が理論空燃比よりも小さく（リッチに）なっていると判断すると、予め定められた手順に従ってインジェクタ３６からの燃料噴射量τを減量補正する。
【００３４】
また、このような内燃機関は、吸排気弁Ｖｉ、Ｖｅ制御用の上記動弁機構を備える。それ故、例えば、機関始動時や高負荷時には、バルブオーバーラップはなくされ、他方、機関運転状態が定常状態にあるときバルブオーバーラップが大きくされる。
【００３５】
次に、図６を参照しながら、上述の内燃機関１０における点火時期の制御手順について説明する。
【００３６】
内燃機関１０では、上述のような空燃比のフィードバック制御が実行されると共に、図６の点火時期制御ルーチンが、燃焼室１４ごとに繰り返し実行される。図６において、まず、ＥＣＵ３８は、先に設定されている点火時期が到来すると、対象となる燃焼室１４における点火プラグ２２に対する点火指示出力を行い、これによって点火を実行する（ステップＳ６０１）。
【００３７】
次に、ＥＣＵ３８は、筒内圧センサ５０からのセンサ出力信号により、筒内圧力値を取得し、これに基づいて、所定のタイミングにおける燃焼割合を算出する（Ｓ６０３）。この燃焼割合の算出は、次の手順によって行われる。ＥＣＵ３８は、まず、対象となる燃焼室１４について所定の記憶領域から、吸気弁Ｖｉ閉弁後かつ燃焼開始前である点火前の第１のタイミング（クランク角がθ１となるタイミング）における筒内圧力Ｐ（θ１）と、燃焼開始後相当の点火後かつ排気弁Ｖｅ開弁前の第２タイミング（クランク角がθ２となるタイミング）における筒内圧力Ｐ（θ２）と、第１のタイミングと第２のタイミングとの間に予め定められており、クランク角＝θ０（ただし、θ１＜θ０＜θ２）となる所定のタイミングにおける筒内圧力Ｐ（θ０）とを読み出す。
【００３８】
クランク角θ１は、燃焼室１４内において燃焼が開始される時点（点火時）よりも十分に前のタイミングに設定されると好ましく、例えば上死点前６０°（−６０°）とされる。また、クランク角θ２は、燃焼室１４内における混合気の燃焼が概ね完了したタイミングに設定されると好ましく、例えば上死点後６０°（６０°）とされる。更に、基準クランク角θ０は、初期設定では、燃焼割合ＭＦＢが５０％になることが実験的、経験的に知られている上死点後８°（８°）に設定されている。なお、燃焼割合ＭＦＢが５０％となるタイミングを、本明細書では、上記の如く５０％燃焼時期ＣＡ５０という。
【００３９】
ＥＣＵ３８は、筒内圧力Ｐ（θ１）、筒内圧力Ｐ（θ０）および筒内圧力Ｐ（θ２）を読み出すと、クランク角がθ１，θ０およびθ２となる時の積値Ｐ（θ１）・Ｖκ（θ１），Ｐ（θ０）・Ｖκ（θ０）およびＰ（θ２）・Ｖκ（θ２）を算出する。すなわち、ＥＣＵ３８は、筒内圧力Ｐ（θ１）と、筒内圧力Ｐ（θ１）の検出時、すなわち、クランク角がθ１となる時の筒内容積Ｖ（θ１）を比熱比κ（本実施形態では、κ＝１．３２）で累乗した値との積である積値Ｐ（θ１）・Ｖκ（θ１）を算出する。同様に、ＥＣＵ３８は、筒内圧力Ｐ（θ０）と、クランク角がθ０となる時の筒内容積Ｖ（θ０）を比熱比κで累乗した値との積である積値Ｐ（θ０）・Ｖκ（θ０）、および、筒内圧力Ｐ（θ２）と、クランク角がθ２となる時の筒内容積Ｖ（θ２）を比熱比κで累乗した値との積である積値Ｐ（θ２）・Ｖκ（θ２）を算出する。なお、Ｖκ（θ１），Ｖκ（θ０）およびＶκ（θ２），の値は、予め算出された上で記憶装置に記憶されている。
【００４０】
そして、ＥＣＵ３８は、クランク角がθ１，θ０およびθ２となる時の積値Ｐ（θ１）・Ｖκ（θ１），Ｐ（θ０）・Ｖκ（θ０）およびＰ（θ２）・Ｖκ（θ２）を用いて、次の（４）式からクランク角がθ０となるタイミングにおける燃焼割合ＭＦＢを算出する。これにより、３点において検出された筒内圧力Ｐ（θ１），Ｐ（θ０），Ｐ（θ２）に基づいて精度よく基準クランク角θ０までの燃焼割合ＭＦＢを求めることが可能となる。
【００４１】
【数５】
2010229861.tif 000007
【００４２】
このようにして、ステップＳ６０３にて燃焼割合ＭＦＢを算出すると、ＥＣＵ３８は、算出された燃焼割合ＭＦＢが、予め定められている基準燃焼割合を下回っているかを判断する（ステップＳ６０５）。この基準燃焼割合は、基準クランク角θ０に対応している燃焼割合であり、ここでは５０％に設定されている。
【００４３】
このステップＳ６０５での判断の結果が肯定の場合は、ＥＣＵ３８は所定の進角量テーブルまたは関数に従って、点火時期の進角量を設定し（ステップＳ６０７）、設定された進角量に従って、点火時期の進角を行う（ステップＳ６０９）。またステップＳ６０５における判断の結果が否定の場合には、ＥＣＵ３８は所定の遅角量テーブルまたは関数に従って、点火時期の遅角量を設定し（ステップＳ６１１）、設定された遅角量に従って、点火時期の遅角を行う（ステップＳ６１３）。以上の処理によって、点火時期は、燃焼割合ＭＦＢが基準燃焼割合に一致するように制御される。なお、この点火時期の制御では、制御のハンチングを防止するために、例えばステップＳ６０５の判定において所定の不感帯を設けてもよい。
【００４４】
このように点火時期基本制御を行うことは、５０％燃焼時期ＣＡ５０が基準クランク角θ０となるように、点火時期を制御することに等しい。それ故、基準クランク角θ０は、５０％燃焼時期ＣＡ５０のベース目標値ｔＣＡ５０であり、基本的には、５０％燃焼時期ＣＡ５０の目標値ｔＣＡ５０にされる。
【００４５】
なお、このような点火時期の進角あるいは遅角の目標は、基準クランク角θ０での燃焼割合ＭＦＢが基準燃焼割合と一致するように、定められる。こうして定められた（設定された）目標点火時期になるように、１つの燃焼サイクル当たり、基準ステップ幅ずつ点火時期は補正される。
【００４６】
このような点火時期基本制御が主として行われるが、燃焼室での燃焼をより適切に制御するためには、点火時期制御に、上述の点火時期感度が考慮された方が好ましい。具体的には、ここでは、ＥＧＲ率に応じて変化する点火時期感度に基づいて、点火時期が補正制御される。この補正を図７のフローチャートに基づいて説明する。ただし、図７のフローチャートは、上記した図６のフローチャートに組み込まれてもよい。
【００４７】
ＥＣＵ３８は、まず、ステップＳ７０１で、機関回転速度ＮＥ，充填効率ＫＬを読み込む。なお、ここで、さらに、吸気弁Ｖｉの位相角ＩＮや、排気弁Ｖｅの位相角ＥＸが読み込まれてもよい。なお、充填効率ＫＬは、エアフローメータ３０からの出力信号に基づいて求められる。
【００４８】
そして、ステップＳ７０３で機関運転状態が所定の運転状態、ここでは定常状態か否かが判定される。ただし、所定の運転状態は、定常状態に限られず、他の状態であってもよい。例えば、バルブオーバーラップ量が所定量以上か否か、つまり、機関運転状態がバルブオーバーラップ量が所定量以上となる運転状態か否かの判定が行われてもよい。
【００４９】
ステップＳ７０３で肯定判定されると、次ぐステップＳ７０５で、点火時期ＳＡと５０％燃焼時期ＣＡ５０との関係を表す値としての関係値γが算出される。関係値γの算出は、２つの燃焼サイクル、好ましくは連続する２つの燃焼サイクルにおける点火時期ＳＡと５０％燃焼時期ＣＡ５０とに基づいて行われる。
【００５０】
ここでは、まず、直近の燃焼サイクル、好ましくは現在の燃焼サイクルにおける、点火時期ＳＡ０が読み込まれ、さらに当該点火時期ＳＡ０を用いて点火を行った結果得られたデータに基づいて算出された５０％燃焼時期ＣＡ５００が読み込まれる。そして、その点火時期ＳＡ０を所定角度ｄｅｌＳＡ分進角させることで得られた次の燃焼サイクル用の点火時期ＳＡ１と、こうして得られた点火時期ＳＡ１を用いて点火を行った結果得られたデータに基づいて算出された５０％燃焼時期ＣＡ５０１とが読み込まれる。なお、５０％燃焼時期ＣＡ５００、ＣＡ５０１は、検出した筒内圧力に基づいて、例えば図２に示したようなグラフを描くが如く演算することで、算出される。
【００５１】
そして、それら点火時期ＳＡ０、ＳＡ１、５０％燃焼時期ＣＡ５００、ＣＡ５０１を次の（５）式に代入することで、点火時期ＳＡと５０％燃焼時期ＣＡ５０との関係を評価するための関係値γが算出される。なお、この関係値γは、図４に表した如き点火時期ＳＡと５０％燃焼時期ＣＡ５０との関係を表すグラフの傾きに相当する。
【００５２】
【数６】
2010229861.tif 000008
【００５３】
こうして算出された関係値γは、不図示のマップ化されたデータを学習・更新するように所定の記憶領域に格納される。このデータは、機関回転速度ＮＥと充填効率ＫＬとに対して関係値γをまとめたものであり、種々の条件に対してのデータの集合体として構成される。なお、初期段階では、このデータは実験等に基づいて構築されていて、その後の内燃機関１０の運転（作動）に連れて更新される。なお、吸気弁Ｖｉの位相角ＩＮや、排気弁Ｖｅの位相角ＥＸが、そのデータに関連付けられてもよい。
【００５４】
そして、ステップＳ７０７で、バルブオーバーラップ量Ｏ／Ｌが第１所定値α以上か否か、かつ、充填効率ＫＬが第２所定値β以下か否かが判定される。この判定は、ＥＧＲ率を判定することに対応する。ここでは、バルブオーバーラップ量Ｏ／ＬはＲＡＭから読み込まれる、あるいは読み込まれたデータに基づいて算出される。充填効率ＫＬはステップＳ７０１で得られた値が用いられる。なお、ＥＧＲ率が所定値以上か否かの判定そのものが、ステップＳ７０７で行われてもよい。
【００５５】
ステップＳ７０７で肯定判定されると、つまり、ＥＧＲ率が所定値以上であるとみなされる場合、ステップＳ７０９に進み、補正量ΔｔＣＡ５０が算出される。具体的には、上記ステップＳ７０５で算出された関係値γと、予め定められている係数ｋとの積が求められる。
【００５６】
そして、次ぐステップＳ７１１で、ベース目標値ＣＡ５０ｂｓｅに、上記ステップＳ７０９で算出された補正量ΔｔＣＡ５０を加えることで、５０％燃焼時期ＣＡ５０の目標値ｔＣＡ５０が定められる。ここでは、５０％燃焼時期ＣＡ５０の目標値ｔＣＡ５０は、初期値で上死点後８°に設定されている。つまり、上記の如く、ベース目標値ＣＡ５０ｂｓｅは基準クランク角θ０であり、上死点後８°に設定されている。そして、ＥＧＲ率が所定値以上であることに対応して、上記補正量ΔｔＣＡ５０としては、例えば３°や５°が算出される。この結果、５０％燃焼時期ＣＡ５０の目標値ｔＣＡ５０は、上死点後１１°や１３°に設定される。これは、上記基準クランク角θ０が補正されることを意味する。
【００５７】
こうして、５０％燃焼時期ＣＡ５０の目標値ｔＣＡ５０が補正されることで、基準クランク角θ０での燃焼割合ＭＦＢと基準燃焼割合との関係が変わり、結果として、上記の如く燃焼割合ＭＦＢが基準燃焼割合に一致するように点火時期制御を行うことで点火時期ＳＡが補正される。したがって、筒内燃焼に対しての点火時期感度を考慮して、気筒内の混合気の燃焼をより適切に制御することが可能になる。
【００５８】
なお、このように、ＥＧＲ率が所定値以上であることに対応して、５０％燃焼時期ＣＡ５０の目標値ｔＣＡ５０が補正されるのは、上記図３に基づいて説明したことによる。これを、関係値γとバルブオーバーラップＯ／Ｌとの関係で表すと、図８のようになる。図８から理解できるように、バルブオーバーラップ量Ｏ／Ｌが大きくなる（図８中右側ほど）、つまり、ＥＧＲ率が大きくなると、関係値γの大きさ（絶対値）が大きくなる傾向にある。関係値γの大きさが大きくなることは、関係値γの点火時期ＳＡに対する傾きが大きくなることを意味し、筒内燃焼に対する点火時期感度が低下することを意味する。そこで、ここでは、そのようなときに、上記のように、５０％燃焼時期ＣＡ５０の目標値ｔＣＡ５０を、点火時期補正量を大きくするように補正する。
【００５９】
他方、上記ステップＳ７０７で、否定判定されると、つまり、ＥＧＲ率が所定値以上であるとみなされない場合、ステップＳ７１３で、５０％燃焼時期ＣＡ５０の目標値ｔＣＡ５０は、ベース目標値ＣＡ５０ｂｓｅに設定される。こうして、点火時期ＳＡが制御される。
【００６０】
なお、上記ステップＳ７０３で機関運転状態が定常状態でないとして否定判定される場合、ステップＳ７１５で、関係値γに関する上記データから、機関運転状態、ここでは機関回転速度ＮＥおよび充填効率ＫＬとに基づいて、関係値γが抽出される（読み込まれる）。そして、その抽出された関係値γを用いて、上記ステップＳ７０７以下が行われる。この場合、ステップＳ７０９に至るときには、ステップＳ７１５で読み込まれた関係値γが用いられる。
【００６１】
次に、本発明に係る第２実施形態について説明する。第２実施形態が適用された内燃機関の構成は、上記第１実施形態が適用された内燃機関１０の構成と概ね同じである。それ故、以下の説明では、第２実施形態が適用された内燃機関の構成要素に、対応する、上記第１実施形態で既に説明した構成要素の符号を付して、それらの説明を省略する。
【００６２】
第２実施形態における点火時期制御は、気筒内に吸入されたガスの量、具体的には充填効率ＫＬと、筒内燃焼に対しての点火時期感度との関係に基づいて、行われる。この点火時期制御は、図７のステップＳ７０７での判定以外、概ね、上記第１実施形態の点火時期制御と同様にして行われる。そこで、図７のステップＳ７０７に置き換えられる、本第２実施形態でのステップＳ７０７´およびそれに関連した点について以下説明し、他の説明は省略される。
【００６３】
ステップＳ７０５あるいはステップＳ７１５を経ることで至ったステップＳ７０７´では、充填効率ＫＬが所定値δ以下か否かが判定される。充填効率ＫＬとしては、上記ステップＳ７０１で用いられた充填効率ＫＬが用いられる。あるいは、充填効率ＫＬは、エアフローメータ３０を用いて求められる。そして、ステップＳ７０７´で肯定判定されると、ステップＳ７０９へ進み、他方、ステップＳ７０７´で否定判定されると、ステップＳ７１３へ進む。
【００６４】
なお、このように、充填効率ＫＬが所定値δ以下であることに対応して、５０％燃焼時期ＣＡ５０の目標値ｔＣＡ５０が補正されるのは、上記した通りである。これを、関係値γと充填効率ＫＬとの関係で表すと、図９のようになる。図９から理解できるように、充填効率ＫＬが大きくなると、関係値γの大きさ（絶対値）が小さくなる傾向にある。関係値γの大きさが小さくなることは、関係値γの点火時期ＳＡに対する傾きが小さくなることを意味し、筒内燃焼に対する点火時期感度が向上することを意味する。そこで、ここでは、充填効率ＫＬが所定値δ以下のとき、５０％燃焼時期ＣＡ５０の目標値ｔＣＡ５０を、点火時期補正量を大きくするように補正する。
【００６５】
以上、本発明を第１実施形態と第２実施形態とに基づいて説明したが、本発明はこれら２つの実施形態を部分的にあるいは全体的に組み合わせた実施形態を許容する。具体的には、ＥＧＲ率および充填効率の両方に対して変化する、筒内燃焼に対しての点火時期感度に基づいて、点火時期を制御する態様が可能とされる。このように、本発明では、気筒内に吸入されたガスの量、ガスの成分、それらの両方というような、ガスの量および成分の少なくとも一方と、筒内燃焼に対しての点火時期感度との関係に基づいて、点火時期が制御される。
【００６６】
なお、上記２つの実施形態およびその変形例等では本発明をある程度の具体性をもって説明したが、本発明はこれらに限定されず、本発明については、特許請求の範囲に記載された発明の精神や範囲から離れることなしに、さまざまな改変や変更が可能であることは理解されなければならない。すなわち、本発明は特許請求の範囲およびその等価物の範囲および趣旨に含まれる修正および変更を包含するものである。
【符号の説明】
【００６７】
１  内燃機関の制御装置
１０  内燃機関
１４  燃焼室
２２  点火プラグ
３６  インジェクタ
４０  クランク角センサ
５０  筒内圧センサ
３８  ＥＣＵ
Ｖｅ  排気弁
Ｖｉ  吸気弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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