(57)【要約】【課題】アイドル運転時及び通常運転時で点火時期を適切に制御し、エンジン運転の安定化及び燃費性能の向上を図る。【解決手段】内燃機関の目標点火時期を設定するために用いる点火効率係数を、アイドル運転時にはアイドル運転時目標点火効率係数に向けて所定時間毎に第１の所定値ずつ近付くように変化させる一方、通常運転時には通常運転時目標点火効率係数に向けて所定時間毎に第２の所定値ずつ近付くように変化させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の運転状態に基づいて出力トルクが最大となる点火時期である最大トルク点火時期を演算する最大トルク点火時期演算手段と、
前記最大トルク点火時期演算手段により演算された最大トルク点火時期と現在設定されている目標点火時期とに基づいて点火効率係数を演算する点火効率係数演算手段と、
前記内燃機関のアイドル運転時における前記点火効率係数の目標値であるアイドル運転時目標点火効率係数を設定するアイドル運転時目標点火効率係数設定手段と、
前記アイドル運転時以外の前記内燃機関の運転時である通常運転時における前記点火効率係数の目標値である通常運転時目標点火効率係数を設定する通常運転時目標点火効率係数設定手段と、
前記点火効率演算手段により演算した点火効率係数を、前記アイドル運転時には前記アイドル運転時目標点火効率係数に向けて所定時間毎に第１の所定値ずつ近付くように変化させる一方、前記通常運転時には前記通常運転時目標点火効率係数に向けて所定時間毎に第２の所定値ずつ近付くように変化させる点火効率係数補正手段と、
前記点火効率係数補正手段により補正した前記点火効率係数に基づいて前記最大トルク点火時期からのリタード量を演算し、当該リタード量に基づいて前記目標点火時期を設定する点火時期設定手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記第２の所定値は、前記第１の所定値より大きいことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
内燃機関への要求トルクに応じて目標トルクを算出し、該目標トルクより目標充填効率を算出するとともに現在の内燃機関の運転状態より実充填効率を算出し、該実充填効率に基づいて点火時期、吸入空気量或いは燃料噴射量を調整する出力制御装置を車両に備え、
前記最大トルク点火時期演算手段は、前記実充填効率に基づいて前記最大トルク点火時期を演算することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の点火時期の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
アイドリング時におけるエンジン回転速度を安定化させるため、エンジン回転速度の変動に応じてエンジンの出力を制御し、所定のアイドル回転速度に維持する制御が行なわれている。
エンジンの出力を制御する方法としては、スロットルバルブや燃料噴射量等の制御があるが、エンジン回転速度の変動により迅速に対応すべく、点火時期を制御する方法が提案されている。
【０００３】
例えば、アイドル運転時ではＭＢＴ（Minimum advance for Best Torque：最大トルク点火時期）より所定角度遅角させた位置をアイドル時基本点火時期として、エンジン回転速度が設定値より低下した場合にはアイドル時基本点火時期より進角させてＭＢＴに近づけて出力トルクを上昇させエンジン回転速度を上昇させる。また、エンジンの回転速度が設定値より上昇した場合にはアイドル時基本点火時期より遅角させて出力トルクを低下させエンジンの回転速度を低下させる。これにより、エンジン回転速度を設定値に維持させることが可能となる。
【０００４】
また、アイドル運転時において燃費を向上させるために、点火時期に対応する値である点火効率が最大値（例えば１であり、点火時期がＭＢＴとなる）とそれより所定値低い値との間に維持されるように、点火時期を制御する方法も開発されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１４４５６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１においては、周期的に目標点火効率を変化させる際に空気量の変化を伴うことから、エンジン回転速度が吹け上がり気味となるおそれがある。そこで、アイドリング時におけるエンジン回転速度の安定性を損なうことなく、より一層の燃費向上を実現できる技術が求められている。
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、アイドル運転時におけるエンジン運転の安定性を確保しつつ、アイドル運転から通常運転への切り換え直後において、点火時期を適切に制御し、燃費性能を向上させることが可能な内燃機関の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】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１の内燃機関の制御装置は、内燃機関の運転状態に基づいて出力トルクが最大となる点火時期である最大トルク点火時期を演算する最大トルク点火時期演算手段と、最大トルク点火時期演算手段により演算された最大トルク点火時期と現在設定されている目標点火時期とに基づいて点火効率係数を演算する点火効率係数演算手段と、内燃機関のアイドル運転時における点火効率係数の目標値であるアイドル運転時目標点火効率係数を設定するアイドル運転時目標点火効率係数設定手段と、アイドル運転時以外の内燃機関の運転時である通常運転時における点火効率係数の目標値である通常運転時目標点火効率係数を設定する通常運転時目標点火効率係数設定手段と、点火効率演算手段により演算した点火効率係数を、アイドル運転時にはアイドル運転時目標点火効率係数に向けて所定時間毎に第１の所定値ずつ近付くように変化させる一方、通常運転時には通常運転時目標点火効率係数に向けて所定時間毎に第２の所定値ずつ近付くように変化させる点火効率係数補正手段と、点火効率係数補正手段により補正した点火効率係数に基づいて最大トルク点火時期からのリタード量を演算し、当該リタード量に基づいて目標点火時期を設定する点火時期設定手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２の内燃機関の制御装置は、請求項１において、第２の所定値は、第１の所定値より大きいことを特徴とする。
また、請求項３の内燃機関の制御装置は、請求項１または２において、内燃機関への要求トルクに応じて目標トルクを算出し、該目標トルクより目標充填効率を算出するとともに現在の内燃機関の運転状態より実充填効率を算出し、該実充填効率に基づいて点火時期、吸入空気量或いは燃料噴射量を調整する出力制御装置を車両に備え、最大トルク点火時期演算手段は、実充填効率に基づいて最大トルク点火時期を演算することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の請求項１の内燃機関の制御装置によれば、最大トルク点火時期からのリタード量を演算するための点火効率係数を、アイドル運転時にはアイドル運転時目標点火効率係数に向けて所定時間毎に第１の所定値ずつ近付くように変化させるので、急激な点火効率係数の変化が抑えられ、アイドル運転時のエンジン運転の安定性を向上させることができる。また、通常運転時においては、通常運転時目標点火効率係数に向けて所定時間毎に第２の所定値ずつ近付くように変化させるので、アイドル運転から通常運転に切り換わった直後でも点火効率係数の急激な増加が抑制される。これにより、エンジン回転速度の吹き上がりが抑えられ、燃費性能を向上させることができる。
【００１０】
本発明の請求項２の内燃機関の制御装置によれば、第２の所定量を第１の所定量より大きく設定しているので、通常運転時における通常運転時目標点火効率係数への切り換えがアイドル運転時におけるアイドル運転時目標点火効率係数への切り換えより早く行なわれ、迅速に効率のよい運転が可能となり、燃費性能を更に向上させることができる。
本発明の請求項３の内燃機関の制御装置によれば、内燃機関への要求トルクに応じて目標トルクを算出し、該目標トルクより目標充填効率を算出するとともに現在の内燃機関の運転状態より実充填効率を算出し、該実充填効率に基づいて点火時期、吸入空気量或いは燃料噴射量を調整する車両の出力制御装置において算出される実充填効率より最大トルク点火時期が演算されるので、当該出力制御装置における算出過程での値を利用して容易に点火時期を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る内燃機関の出力制御装置を示す概略構成図である。
【図２】点火トルク補正部のブロック図である。
【図３】点火時期と点火効率係数との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面に基づき本発明の一実施形態について説明する。
本発明の実施形態に係る内燃機関の制御装置は、車両に搭載されたエンジン（内燃機関）の点火時期を制御するものであり、例えばガソリンエンジンの出力制御装置に採用されている。当該出力制御装置は、例えばドライブ・バイ・ワイヤと呼ばれる吸気システムを備えて構成されている。
【００１３】
このドライブ・バイ・ワイヤと呼ばれる吸気システムは、アクセルペダルの操作情報等に応じて電子コントロールユニットによりスロットルバルブの開度を独立して制御するように構成されている。
図１は、電子コントロールユニット（ＥＣＵ）１０において実行される本発明に係る内燃機関の出力制御装置の全体構成を示す制御ブロック図である。
【００１４】
同図に示すように、ＥＣＵ１０の入力側には車両のドライバによるアクセルペダルの操作度合いを検出するアクセルポジションセンサ２０、スロットルバルブ７０の開度を検出するスロットルポジションセンサ３０、吸入空気流量を検出するエアフローセンサ４０、エンジンのクランク角ひいてはエンジン回転速度Ｎeを検出するクランク角センサ５０（実回転速度検出手段）等のセンサ類の他、例えば無断変速機や車両姿勢制御システム等のエンジンに対する各種の外部負荷要素６０の信号線が電気的に接続されており、出力側にはスロットルバルブ７０及び点火装置８０が電気的に接続されている。
【００１５】
そして、同図に示すように、ＥＣＵ１０には、アクセルポジションセンサ２０からのアクセル要求やクランク角センサ５０により検出されたエンジン回転速度Ｎeに基づき要求トルクの指標としての図示平均有効圧Ｐi（アクセル要求Ｐia）を算出するアクセル要求Ｐi算出ブロックＢ１０、外部負荷要素６０からの外部負荷要求に基づき図示平均有効圧Ｐi（外部要求Ｐio）を算出する外部要求Ｐi算出ブロックＢ１２、アクセル要求Ｐiと外部要求Ｐiとに基づき目標トルクの指標としての図示平均有効圧Ｐiの目標値（目標Ｐi）を算出する目標Ｐi算出ブロックＢ１４、目標Ｐiに基づき充填効率の目標値（目標Ｅc）を算出する目標Ｅc算出ブロックＢ１６、目標Ｅcに基づきスロットルバルブ７０を通過する吸入空気流量の目標値（目標吸気流量Ｑt）を算出する目標吸気流量Ｑt算出ブロックＢ１８、目標吸気流量Ｑtに基づきスロットルバルブ７０の開度の目標値（目標スロットルバルブ開度）を算出しスロットルバルブ７０に出力信号を供給する目標スロットルバルブ開度算出ブロックＢ２０、スロットルポジションセンサ３０からのスロットルバルブ７０の開度情報に基づきスロットルバルブ７０の開度を調整するスロットルバルブ開度調整ブロックＢ２２、エアフローセンサ４０からの情報に基づき上記調整したスロットルバルブ７０の開度での実際の吸入空気流量（実吸気流量Ｑr）を算出する実吸気流量Ｑr算出ブロックＢ２４、実吸気流量Ｑrに基づき実際の充填効率（実Ｅc）を算出する実Ｅc算出ブロックＢ２６、実Ｅcに基づき実際の図示平均有効圧Ｐi（実Ｐi）を算出する実Ｐi算出ブロックＢ２８、エンジンがアイドル運転状態にあるとき、実Ｐiに基づきクランク角センサ５０により検出されたエンジン回転速度Ｎeが目標アイドル回転速度となるようにエンジン回転速度フィードバック制御（Ｎe−Ｆ／Ｂ）を併せて行いながらスロットルバルブ７０のフィードバック制御を行うＦ／Ｂ制御ブロックＢ３０が含まれ、同制御ブロック図に従って制御プログラムが構成されている。
【００１６】
即ち、本発明に係る内燃機関の出力制御装置では、ＥＣＵ１０はエンジンの出力トルクを基調とする所謂トルクベース制御を行い、要求トルクの指標から目標トルクの指標を求め、この目標トルクの指標に基づいてスロットルバルブ７０を適正な開度に調節し、エンジンにおいて所望の出力トルクを得るように図っている。これにより、スロットルバルブ７０の制御を目標トルクの指標に基づいて的確に制御でき、エンジンにおいて所望の出力トルクを確実に得ることが可能である。
【００１７】
また、実Ｐi算出ブロックＢ２８において実Ｐｉを算出する際に熱効率係数が乗算される。詳しくは、ＭＢＴ点火時期算出ブロックＢ４０（最大トルク点火時期演算手段）において、実Ｅｃ算出ブロックＢ２６にて算出した実Ｅｃで最大トルクを発生する点火時期であるＭＢＴ点火時期Ｓmbt（最大トルク点火時期）を演算する。そして、熱効率係数算出ブロックＢ４１にて、当該ＭＢＴ点火時期Ｓmbtと目標点火時期とに基づき点火時期のリタード量を求め、ＭＢＴ点火時期での図示平均有効圧Ｐiと点火時期を当該リタード量だけ遅角した場合の図示平均有効圧Ｐiとの割合である点火効率係数を演算し（点火効率係数演算手段）、当該点火効率係数に空燃比やＥＧＲ率の係数を乗じて熱効率係数を算出する。当該熱効率係数は、ストイキかつＭＢＴ時においては１である。
【００１８】
更に、本実施形態では、点火トルク補正部Ｂ４５において、上記ＭＢＴ点火時期算出ブロックＢ４０において求めたＭＢＴ点火時期に基づいて、点火時期を補正制御する。
図２は、点火トルク補正部Ｂ４５のブロック図であり、以下、同図に基づき、アイドル運転時の点火時期のリタード量Ｒidの算出手順について説明する。なお、本リタード量Ｒidの算出は、エンジン運転時に所定時間毎に繰り返し行なわれる。
【００１９】
まず、アイドル点火時期演算部Ｂ５０において、アイドル点火時期Sidが演算される。アイドル点火時期Sidは、アイドル運転時における目標点火時期であって、実Ｅｃ算出ブロックＢ２６において演算された実Ｅｃとエンジン回転速度Ｎeとに基づいて、あらかじめ記憶されたマップから読み出して求められる。
次に、ＭＢＴ点火時期算出ブロックＢ４０において求められたＭＢＴ点火時期Ｓmbtを入力し、この値Ｓmbtからアイドル点火時期演算部Ｂ５０において求められたアイドル点火時期Ｓidを減算し、アイドル点火時期ＳidのＭＢＴ点火時期Ｓmbtからのリタード量ΔＳを演算する。
【００２０】
次に点火効率係数演算部Ｂ５１（アイドル運転時目標点火効率係数設定手段）において、このリタード量ΔＳとエンジン回転速度Ｎeに基づいてマップから点火効率係数を読み出し、この点火効率係数をアイドル運転時目標点火効率係数Ｋid０として求める。
次に、点火効率係数補正部Ｂ５２（点火効率係数補正手段）において、点火効率係数Ｋidを補正する。点火効率係数補正部Ｂ５２は、アイドル運転時に設定される点火効率係数であるアイドル運転時点火効率係数Ｋidを入力し、これに予め設定された所定値を増減補正して設定する。詳しくは、停車時かつアイドル運転時では、アイドル運転時点火効率係数Ｋidに対し、点火効率係数変化率ａ(第１の所定値)を減算して補正する。この補正による補正後の値は点火効率係数演算部Ｂ５１において演算されたアイドル運転時目標点火効率係数Ｋid０を下限とする。一方、停車時かつアイドル運転時以外のエンジン運転時では、アイドル運転時点火効率係数Ｋidに対し、点火効率係数変化率ｂ(第２の所定値)を加算して補正する。この補正による補正後の値は１を上限とする（通常運転時目標点火効率係数設定手段）。
【００２１】
次に、リタード量演算手段Ｂ５３において、点火効率係数補正部Ｂ５２において補正した点火効率係数Ｋidとエンジン回転速度Ｎeに基づいて、リタード量Ｒmbtをマップから読み出す。リタード量Ｒmbtは、ＭＢＴ点火時期Ｓmbtからのリタード量である。
次に、リタード量演算手段Ｂ５３において演算したリタード量Ｒmbtを最終的なアイドル運転時の設定リタード量Ｒidとして出力する。そして、このリタード量Ｒidに基づき、点火装置８０における点火時期を制御する（点火時期設定手段）。
【００２２】
図３は、点火時期と点火効率係数との関係、及びこれらの値の設定値の推移の一例を示すグラフである。
図３に示すように、ＭＢＴ時において点火効率係数は１となり、点火時期が遅角することで、点火効率係数が低下する。アイドル点火時期Ｓidのときの点火効率係数は、アイドル運転時点火効率係数Ｋid０となる。
【００２３】
以上のように制御することで、本実施形態では、停車かつアイドル運転時において実Ｅｃ及びエンジン回転速度Ｎeに基づくアイドル点火時期Ｓidに対応する点火効率係数Ｋid０を目標値として設定する一方、停車かつアイドル運転時でない通常運転時には点火効率係数の目標値を１に設定する。そして、停車かつアイドル運転時でない例えば通常運転状態から停車かつアイドル状態への切り換え時には、点火効率係数は所定時間毎に所定の変化率ａ（点火効率係数減少率）ずつ減少して点火効率係数Ｋid０まで変更される。また、停車かつアイドル時から通常運転時への切り換え時には、所定時間毎に所定の変化率ｂ（点火効率係数増加率）ずつ増加して目標値１まで変更される。
【００２４】
このように点火効率係数を変化させることで、点火効率係数に基づいて設定されるリタード量Ｒidの急激な変化を抑制する。よって、急激なトルク変動を抑制し、エンジン回転速度の安定化を図ることができる。特に、停車かつアイドル状態から通常運転状態への切り換え時に、点火効率係数の急激な増加が抑えられるので、エンジン回転速度の吹き上がりが抑えられ、燃費性能を向上させることができる。
【００２５】
更に、本実施形態では、点火効率係数変化率ｂを点火効率係数変化率ａよりも大きく設定している。即ち、通常運転状態から停車かつアイドル状態への切り換え時には、比較的ゆるやかに点火効率係数Ｋidを変更し、停車かつアイドル状態から通常運転状態への切り換え時には、比較的大きく点火効率係数Ｋidを変更する。アイドル状態への切り換え時には、出力トルクが低下しエンジン回転速度が不安定になりやすいが、点火効率係数Ｋidをゆるやかに変更することで確実にエンジン回転速度の安定化を図ることができる。通常運転状態への切り換え時には、トルク(負荷)が増加しエンジン回転速度が安定した状態となるので、比較的大きく点火効率係数Ｋidを変更し迅速に上昇させることで、エンジン回転速度の安定性を維持しつつ点火時期を迅速に基本点火時期Ｓbsに進角させ、燃費を迅速に向上させることができる。
【００２６】
また、本実施形態では、点火トルク補正部Ｂ４５による点火時期の補正制御を、エンジンのトルク制御指標として図示平均有効圧Ｐｉを用いてスロットルバルブを制御する出力制御装置に適用しているが、スロットルバルブの制御とは独立して点火時期制御を単独に行なってもよい。しかしながら、本実施形態のような出力制御装置の制御の一部として点火時期の補正制御を適用することで、実Ｐiを算出する際に求められる実Ｅｃ時におけるＭＢＴを利用でき、点火時期の補正制御が容易になるとともに、出力制御装置による出力制御をより迅速かつ正確に行なうことができる。
【符号の説明】
【００２７】
１０  ＥＣＵ
Ｂ４０  ＭＢＴ点火時期算出ブロック
Ｂ４１  熱効率係数算出ブロック
Ｂ５１  点火効率係数演算部
Ｂ５２  点火効率係数補正部
Ｂ５３  リタード量演算手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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