(57)【要約】【課題】バルブ特性可変機構の作動状況により負のバルブオーバーラップ量が大きくなる内燃機関でも、バルブ特性可変機構の作動状況に応じた点火時期の補正を的確に行うことのできる内燃機関の点火時期制御装置を提供する。【解決手段】吸気バルブのバルブタイミングの変更を通じて吸排気バルブのバルブオーバーラップ量を可変とするバルブ特性可変機構６を備える内燃機関にあって、電子制御ユニット１は、負の値として設定されたオフセット量よりもバルブオーバーラップ量が大きいときに限り、バルブ特性可変機構６の作動状況に応じた点火時期の補正を実施する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも吸気バルブの閉弁時期の変更を含むバルブ特性の変更を行って吸排気バルブのバルブオーバーラップ量を可変とするバルブ特性可変機構を備える内燃機関に適用される点火時期制御装置であって、
負の値として設定されたオフセット量ＯＦＳＥＴよりもバルブオーバーラップ量が大きいときに限り、バルブ特性可変機構の作動状況に応じた点火時期の補正を行う点火時期補正手段を備える
ことを特徴とする内燃機関の点火時期制御装置。
【請求項２】
前記点火時期補正手段は、実バルブオーバーラップ量ｏｖｒｐｒｅａｌと目標バルブオーバーラップ量ｏｖｒｐｔｂｉとの比率であるオーバーラップ率ｅｋａｖｖｔｂに応じて前記点火時期の補正を実施する
請求項１に記載の内燃機関の点火時期制御装置。
【請求項３】
前記オーバーラップ率ｅｋａｖｖｔｂを、「ｅｋａｖｖｔｂ＝（ｏｖｒｐｒｅａｌ−ＯＦＳＥＴ）／（ｏｖｒｐｔｂｉ−ＯＦＳＥＴ）」なる式に基づき算出する
請求項２に記載の内燃機関の点火時期制御装置。
【請求項４】
前記点火時期補正手段による点火時期の補正量は、目標バルブオーバーラップ量ｏｖｒｐｔｂｉに基づき算出されたベースの点火補正量ａｖｖｔｂと前記オーバーラップ率ｅｋａｖｖｔｂとの乗算値として設定される
請求項３に記載の内燃機関の点火時期制御装置。
【請求項５】
前記オフセット量ＯＦＳＥＴは、吸気バルブの閉弁時期の早期化に伴う内燃機関の圧縮比の上昇がノッキングの発生状況に影響を与え始めるときのバルブオーバーラップ量がその値に設定されてなる
請求項１〜４のいずれか１項に記載の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、少なくとも吸気バルブの閉弁時期の変更を含むバルブ特性の変更を行って吸排気バルブのバルブオーバーラップ量を可変とするバルブ特性可変機構を備える内燃機関に適用される点火時期制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、吸気効率の向上、ＮＯｘ低減による排気エミッションの向上、及び内部ＥＧＲの導入に応じたポンピング損失の低減による燃費性能の向上などを目的として、吸排気弁のバルブ特性を機関運転状況に応じて可変とするバルブ特性可変構を備える内燃機関が実用されている。例えば車載内燃機関では、吸排気弁の開閉時期、すなわちバルブタイミングを可変とする可変バルブタイミング機構や、吸排気弁のバルブリフト量を可変とする可変バルブリフト機構などが、バルブ特性可変機構として広く採用されている。こうしたバルブ特性可変機構を搭載する内燃機関では、吸排気バルブのバルブオーバーラップ量が、バルブ特性可変機構の作動に応じて変更されるようになっている。
【０００３】
ちなみに、バルブオーバーラップ量［°ＣＡ］は、排気バルブの閉弁時期［°ＣＡ］から吸気バルブの開弁時期［°ＣＡ］を減算した値として求められる。したがって、排気バルブの閉弁時期が吸気バルブの開弁時期よりも遅く、両バルブの開弁期間が重なるときには、バルブオーバーラップ量は正の値を取る。これに対して、排気バルブの閉弁時期が吸気バルブの開弁時期よりも早く、両バルブの開弁期間が重ならないときには、バルブオーバーラップ量は負の値を取る。
【０００４】
さて上記のようなバルブ特性可変機構を備える内燃機関では、バルブ特性可変機構の作動による吸排気弁のバルブオーバーラップ量の変化に応じて、シリンダ内に存在する内部ＥＧＲ量が増減する。内部ＥＧＲ量の変化は、内燃機関でのノッキングの発生状況に無視し得ない影響を与える。一方、内燃機関の点火時期は、ノッキングの発生状況を考慮して設定されている。そのため、こうした内燃機関では、バルブ特性可変機構の作動に応じた内部ＥＧＲ量の変化を考慮して、点火時期の設定を行う必要がある。
【０００５】
従来、バルブ特性可変機構の作動に応じた内部ＥＧＲ量の変化を考慮した点火時期の設定を行う内燃機関の点火時期制御装置として、特許文献１に記載の装置が知られている。同文献１に記載の内燃機関の点火時期制御装置では、機関回転速度及び機関負荷に応じて算出されたベースの点火補正量に、目標バルブオーバーラップ量の二乗値に対する実バルブオーバーラップ量の二乗値の比を乗算した値を、バルブ特性可変機構の作動に応じた内部ＥＧＲ量の変化に対する点火時期の補正量として求めるようにしている。
【０００６】
なおバルブ特性可変機構の作動に応じた内部ＥＧＲ量の変化は、バルブオーバーラップ量が正の値のときにのみ発生する。よって上記のようなバルブ特性可変機構の作動に応じた内部ＥＧＲ量の変化に対する点火時期の補正は、バルブオーバーラップ量が正の値のときにのみ実施されるものとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２５１１８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、吸気バルブの閉弁時期を変更するバルブ特性可変機構を備える内燃機関では、バルブオーバーラップ量の変化に伴う内部ＥＧＲ量の変化に加え、吸気バルブ閉弁時期の進角化に伴う内燃機関の圧縮比の増大もノッキングの発生状況に影響を与える。すなわち、吸気バルブの閉弁時期を早めれば、内燃機関の圧縮行程が早く開始されることになり、その分、混合気の圧縮比が大きくなってノッキングが発生し易くなる。
【０００９】
しかしながら、上記従来の点火時期制御装置では、バルブ特性可変機構の作動による内部ＥＧＲ量の変化のみしか考慮されておらず、バルブオーバーラップ量が正の領域でのみ、バルブ特性可変機構の作動状況に応じた点火時期の補正を行っている。そのため、特にバルブ特性可変機構の作動状況により負のバルブオーバーラップ量が大きくなる内燃機関では、必ずしも最適な点火時期の設定が行えないことがある。
【００１０】
本発明は、こうした実状に鑑みてなされたものであって、その解決しようとする課題は、バルブ特性可変機構の作動状況により負のバルブオーバーラップ量が大きくなる内燃機関でも、バルブ特性可変機構の作動状況に応じた点火時期の補正を的確に行うことのできる内燃機関の点火時期制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果を記載する。
上記課題を解決するため、内燃機関の点火時期制御装置としての請求項１に記載の発明は、少なくとも吸気バルブの閉弁時期の変更を含むバルブ特性の変更を行って吸排気バルブのバルブオーバーラップ量を可変とするバルブ特性可変機構を備える内燃機関に適用される点火時期制御装置であって、負の値として設定されたオフセット量ＯＦＳＥＴよりもバルブオーバーラップ量が大きいときに限り、バルブ特性可変機構の作動状況に応じた点火時期の補正を行う点火時期補正手段を備えることをその要旨としている。
【００１２】
上記構成では、負の値として設定されたオフセット量ＯＦＳＥＴよりもバルブオーバーラップ量が大きいときには、バルブ特性可変機構の作動状況に応じた点火時期の補正が行われる。こうした内燃機関の点火時期制御装置では、バルブオーバーラップ量が負の値であるときから、バルブ特性可変機構の作動状況に応じた点火時期の補正が行われる。そのため、バルブオーバーラップ量が負のときの吸気バルブ閉弁時期の進角化に伴う内燃機関の圧縮比の増大がノッキングの発生状況に与える影響を考慮した点火時期の設定を行うことができる。したがって、上記構成によれば、バルブ特性可変機構の作動状況により負のバルブオーバーラップ量が大きくなる内燃機関でも、バルブ特性可変機構の作動状況に応じた点火時期の補正を的確に行うことができるようになる。
【００１３】
なお、点火時期補正手段による点火時期の補正は、請求項２に記載のように、実バルブオーバーラップ量ｏｖｒｐｒｅａｌと目標バルブオーバーラップ量ｏｖｒｐｔｂｉとの比率であるオーバーラップ率ｅｋａｖｖｔｂに応じて実施することができる。
【００１４】
そしてこのときのオーバーラップ率ｅｋａｖｖｔｂは、請求項３に記載のように、「ｅｋａｖｖｔｂ＝（ｏｖｒｐｒｅａｌ−ＯＦＳＥＴ）／（ｏｖｒｐｔｂｉ−ＯＦＳＥＴ）」なる式に基づき算出するようにすると良い。
【００１５】
またこのときの点火時期補正手段による点火時期の補正量は、請求項４によるように、目標バルブオーバーラップ量ｏｖｒｐｔｂｉに基づき算出されたベースの点火補正量ａｖｖｔｂとオーバーラップ率ｅｋａｖｖｔｂとの乗算値として設定することができる。
【００１６】
更に上記オフセット量ＯＦＳＥＴは、請求項５に記載のように吸気バルブの閉弁時期の進角化に伴う内燃機関の圧縮比の上昇がノッキングの発生状況に影響を与え始めるときのバルブオーバーラップ量をその値に設定するようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る内燃機関の点火時期制御装置の一実施形態についてその全体構造を模式的に示すブロック図。
【図２】同実施形態に採用される目標オーバーラップ量の算出マップの設定態様の一例を示すグラフ。
【図３】同実施形態に採用されるベースの点火補正量の算出マップの設定態様の一例を示すグラフ。
【図４】同実施形態におけるオーバーラップ率の設定態様と従来の点火時期制御装置におけるオーバーラップ率の設定態様の設定態様とを併せ示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の内燃機関の点火時期制御装置を具体化した一実施形態を、図１〜図４を参照して詳細に説明する。本実施形態では、吸気バルブのバルブタイミングを可変とするタイプのバルブ特性可変機構を備える車載内燃機関に本発明を適用した場合について説明する。
【００１９】
図１は、本実施形態に係る内燃機関の点火時期制御装置の全体構造を示している。同図に示すように、本実施形態の点火時期制御装置は、電子制御ユニット１を中心に構成されている。内燃機関の制御全般を司る電子制御ユニット１は、機関制御に係る各種演算処理を実施する中央演算装置（ＣＰＵ）、機関制御用のプログラムやデータが格納された読込専用メモリー（ＲＯＭ）、ＣＰＵの演算結果やセンサーの検出結果等が一時的に格納されるランダムアクセスメモリー（ＲＡＭ）、及び外部との信号の授受を行うための入出力ポート（Ｉ／Ｏ）を備えて構成されている。
【００２０】
こうした電子制御ユニット１の入力ポートには、機関出力軸であるクランクシャフトの回転位相を検出するクランク角センサー２、吸気側カムシャフトの回転位相を検出するカム角センサー３、アクセル操作量を検出するアクセルセンサー４を始めとするセンサー類が接続されている。また電子制御ユニット１の出力ポートには、内燃機関の燃焼室内の混合気を火花着火する点火プラグ５及び吸気バルブのバルブタイミングを可変とするバルブ特性可変機構６の駆動回路が接続されている。
【００２１】
ちなみに電子制御ユニット１は、クランク角センサー２の検出信号から機関回転速度を演算して求めている。また電子制御ユニット１は、クランク角センサー２及びカム角センサー３の検出結果からクランクシャフトに対する吸気側カムシャフトの回転位相差を、ひいてはバルブ特性可変機構６の作動位置を演算して求めている。
【００２２】
以上のように構成された本実施形態では、電子制御ユニット１は、機関制御の一環として、バルブ特性可変機構６の作動による吸気バルブのバルブタイミング制御を実施する。このときの電子制御ユニット１は、図２に示されるような機関回転速度ＮＥと機関負荷ＫＬとのマップより算出された目標バルブオーバーラップ量ｏｖｒｐｔｂｉと実バルブオーバーラップ量ｏｖｒｐｒｅａｌとが一致するようにバルブ特性可変機構６の作動位置を制御している。
【００２３】
また電子制御ユニット１は、やはり機関制御の一環として、点火時期制御を実施している。このときの電子制御ユニット１は、ノッキングの発生を抑止できる範囲内において、ＭＢＴ（Minimum Advance for Best Torque ）点に近い時期に点火時期を制御する。そして電子制御ユニット１は、そうした点火時期制御に際して、バルブ特性可変機構６の作動状況に応じた点火時期の補正を行うようにしている。
【００２４】
こうした点火時期の補正に際して、電子制御ユニット１は、図３に示されるような機関回転速度ＮＥと機関負荷ＫＬとに基づくマップを参照して、バルブ特性可変機構６の作動状況に応じた点火時期の補正量のベース値であるベースの点火補正量ａｖｖｔｂを算出する。このベースの点火補正量ａｖｖｔｂには、バルブオーバーラップ量が現在の機関回転速度ＮＥ及び機関負荷ＫＬにおける目標バルブオーバーラップ量ｏｖｒｐｔｂｉにあるときに必要な点火時期の補正量がその値に設定される。
【００２５】
続いて電子制御ユニット１は、オーバーラップ率ｅｋａｖｖｔｂを算出する。オーバーラップ率ｅｋａｖｖｔｂは、目標バルブオーバーラップ量ｏｖｒｐｔｂｉと実バルブオーバーラップ量ｏｖｒｐｒｅａｌとの偏差に応じた上記ベースの点火補正量ａｖｖｔｂの補正率を示している。そしてオーバーラップ率ｅｋａｖｖｔｂは、そのときの目標バルブオーバーラップ量ｏｖｒｐｔｂｉに応じて、次のように場合分けして算出される。
【００２６】
（Ａ）目標バルブオーバーラップ量ｏｖｒｐｔｂｉがオフセット量ＯＦＳＥＴよりも小さいとき（ｏｖｒｐｔｂｉ＜ＯＦＳＥＴ）
このときの電子制御ユニット１は、オーバーラップ率ｅｋａｖｖｔｂの値に「０」を設定する。なおオフセット量ＯＦＳＥＴには、負の値が設定され、吸気バルブの閉弁時期の進角化に伴う内燃機関の圧縮比の上昇がノッキングの発生状況に影響を与え始めるときのバルブオーバーラップ量がその値に設定されている。
【００２７】
（Ｂ）目標バルブオーバーラップ量ｏｖｒｐｔｂｉがオフセット量ＯＦＳＥＴ以上のとき（ｏｖｒｐｔｂｉ≧ＯＦＳＥＴ）
このときの電子制御ユニット１は、次式（１）に基づいてオーバーラップ率ｅｋａｖｖｔｂを設定する。なおこのときのオーバーラップ率ｅｋａｖｖｔｂは、目標バルブオーバーラップ量ｏｖｒｐｔｂｉからのオフセット量ＯＦＳＥＴの減算値に対する実バルブオーバーラップ量ｏｖｒｐｒｅａｌからのオフセット量ＯＦＳＥＴの減算値の比を示している。
ｅｋａｖｖｔｂ＝（ｏｖｒｐｒｅａｌ−ＯＦＳＥＴ）／（ｏｖｒｐｔｂｉ−ＯＦＳＥＴ）
…（１）
【００２８】
こうしてオーバーラップ率ｅｋａｖｖｔｂを設定した後、電子制御ユニット１は、下式（２）に示すように、上記ベースの点火補正量ａｖｖｔｂとオーバーラップ率ｅｋａｖｖｔｂとの乗算値として、最終的な点火補正量ａｖｖｔを算出する。その後、電子制御ユニット１は、こうして算出した点火補正量ａｖｖｔによる点火時期の補正を実施する。
ａｖｖｔ＝ｅｋａｖｖｔ×ａｖｖｔｂ  …（２）
【００２９】
図４は、機関回転速度及び機関負荷が一定のときの、すなわち目標バルブオーバーラップ量ｏｖｒｐｔｂｉが一定の状態での実バルブオーバーラップ量ｏｖｒｐｒｅａｌとオーバーラップ率ｅｋａｖｖｔｂとの関係を示している。なお同図には、バルブ特性可変機構６の作動状況がノッキングの発生状況に与える影響として、内部ＥＧＲ量の変化のみを考慮した従来の点火時期制御装置の同関係が点線にて併せ示されている。同図より明らかなように、本実施形態の場合、バルブオーバーラップ量が負のときより、オーバーラップ率ｅｋａｖｖｔｂが立ち上っており、バルブ特性可変機構６の作動状況に応じた点火時期の補正が行われるようになっている。これに対して従来の制御装置の場合には、バルブオーバーラップ量が正となってからオーバーラップ率ｅｋａｖｖｔｂが立ち上っており、バルブオーバーラップ量が正のときにしかバルブ特性可変機構６の作動状況に応じた点火時期の補正が行われないようになっている。
【００３０】
なお、こうした本実施形態では、電子制御ユニット１が上記点火時期補正手段としての処理を実施するように構成されている。
以上説明した本実施形態の内燃機関の点火時期制御装置によれば、次の効果を奏することができる。
【００３１】
・本実施形態では、負の値として設定されたオフセット量ＯＦＳＥＴよりもバルブオーバーラップ量が大きいときには、バルブ特性可変機構６の作動状況に応じた点火時期の補正が行われる。こうした本実施形態では、バルブオーバーラップ量が負の値であるときから、バルブ特性可変機構６の作動状況に応じた点火時期の補正が行われるようになる。そのため、バルブオーバーラップ量が負のときの吸気バルブ閉弁時期の進角に伴う内燃機関の圧縮比の増大がノッキングの発生状況に与える影響を考慮した点火時期の設定を行うことができる。したがって、本実施形態によれば、バルブ特性可変機構６の作動状況により負のバルブオーバーラップ量が大きくなる内燃機関でも、バルブ特性可変機構の作動状況に応じた点火時期の補正を的確に行うことができるようになる。
【００３２】
なお上記実施形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・上記実施形態では、オーバーラップ率ｅｋａｖｖｔｂを上式（１）にて算出するようにしていたが、オフセット量ＯＦＳＥＴの絶対値が十分小さいときには、実バルブオーバーラップ量ｏｖｒｐｒｅａｌと目標バルブオーバーラップ量ｏｖｒｐｔｂｉとの比率をそのままオーバーラップ率ｅｋａｖｖｔｂに設定するようにしても良い。
【００３３】
・上記実施形態では、目標バルブオーバーラップ量ｏｖｒｐｔｂｉに基づき算出されたベースの点火補正量ａｖｖｔｂとオーバーラップ率ｅｋａｖｖｔｂとの乗算値として点火補正量ａｖｖｔを設定するようにしていたが、点火補正量ａｖｖｔの算出ロジックは、これに限らず適宜に変更しても良い。いずれにせよ、バルブ特性可変機構の作動状況に応じた内部ＥＧＲ量や圧縮比の変化に対する点火時期の補正量として点火補正量ａｖｖｔが設定されているのであれば、その点火補正量ａｖｖｔによる点火時期の補正を、負の値として設定されたオフセット量ＯＦＳＥＴよりもバルブオーバーラップ量が大きいとき限り行うことで上記実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００３４】
・上記実施形態では、吸気バルブのバルブタイミングを可変とするタイプのバルブ特性可変機構６を備える内燃機関に本発明を適用した場合を例に説明したが、それ以外のタイプのバルブ特性可変機構を備える内燃機関にも本発明は適用可能である。例えば吸気バルブに加えて排気バルブのバルブタイミングも可変とするバルブ特性可変機構や吸気バルブのバルブ作用角やバルブリフト量を可変とするバルブ特性可変機構を備える内燃機関にも本発明を適用することができる。いずれにせよ、少なくとも吸気バルブの閉弁時期の変更を含むバルブ特性の変更を行って吸排気バルブのバルブオーバーラップ量を可変とするバルブ特性可変機構を備える内燃機関であれば、本発明に係る点火時期制御装置を上記実施形態に準じた態様で適用することが可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１…電子制御ユニット、２…クランク角センサー、３…カム角センサー、４…アクセルセンサー、５…点火プラグ、６…バルブ特性可変機構。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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