(57)【要約】【課題】ノック限界点火時期を精度良く算出する。【解決手段】内燃機関１の運転状態に基づいて基本ノック限界点火時期を算出する基本ノック限界点火時期算出手段（Ｓ１１）と、内燃機関１の所定の２つの運転領域におけるノック限界点火時期を学習し、その２つの運転領域におけるノック限界点火時期の学習値に基づいて、そのうちの一方の運転領域における学習領域オクタン価分変化量及び学習領域湿度分変化量を算出する学習領域変化量算出手段（Ｓ１４）と、学習領域オクタン価分変化量と、学習領域湿度分変化量と、に基づいて、現在の運転状態におけるオクタン価分変化量及び湿度分変化量を推定する推定変化量算出手段（Ｓ１５，Ｓ１６）と、基本ノック限界点火時期、オクタン価分変化量、及び湿度分変化量に基づいて、現在の運転状態におけるノック限界点火時期を算出するノック限界点火時期算出手段（Ｓ１７）と、を備える内燃機関１の点火時期制御装置。【選択図】図８
2011256792.tif 000002
【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、所定の基本オクタン価燃料使用時、かつ、所定の基本外気湿度時のノック限界点火時期である基本ノック限界点火時期を算出する基本ノック限界点火時期算出手段と、
前記内燃機関の所定の２つの運転領域におけるノック限界点火時期を学習し、その２つの運転領域におけるノック限界点火時期の学習値に基づいて、そのうちの一方の運転領域における使用燃料のオクタン価の影響による前記基本ノック限界点火時期からのノック限界点火時期変化量である学習領域オクタン価分変化量と、外気湿度の影響による前記基本ノック限界点火時期からのノック限界点火時期変化量である学習領域湿度分変化量と、を算出する学習領域変化量算出手段と、
前記学習領域オクタン価分変化量と、前記学習領域湿度分変化量と、に基づいて、現在の運転状態における使用燃料のオクタン価の影響による前記基本ノック限界点火時期からのノック限界点火時期変化量であるオクタン価分変化量と、外気湿度の影響による前記基本ノック限界点火時期からのノック限界点火時期変化量である湿度分変化量と、を推定する推定変化量算出手段と、
前記基本ノック限界点火時期、前記オクタン価分変化量、及び前記湿度分変化量に基づいて、現在の運転状態におけるノック限界点火時期を算出するノック限界点火時期算出手段と、
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】
前記基本ノック限界点火時期と、前記基本オクタン価燃料とはオクタン価が異なる基準オクタン価燃料使用時かつ前記基本外気湿度時のノック限界点火時期と、の差分Δｏｃｔと、
基本ノック限界点火時期と、前記基本外気湿度とは湿度が異なる基準外気湿度時かつ前記基本オクタン価燃料使用時のノック限界点火時期と、の差分Δｈｕｍと、
を前記内燃機関の回転速度毎に予め記憶しておき、
前記学習領域変化量算出手段は、
前記２つの運転領域におけるノック限界点火時期の学習値と、
前記２つの運転領域における前記差分Δｏｃｔ及び前記差分Δｈｕｍと、
に基づいて前記学習領域オクタン価分変化量及び前記学習領域湿度分変化量を算出する、
ことを特徴とする請求項１に記載の内燃期間の点火時期制御装置。
【請求項３】
前記オクタン価分変化量算出手段は、
前記内燃機関の現在の回転速度における前記差分Δｏｃｔに、前記２つの運転領域のうちの一方の運転領域における前記差分Δｏｃｔと前記学習領域オクタン価分変化量との比率を乗じて、前記オクタン価分変化量を算出する、
ことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の点火時期制御装置。
【請求項４】
前記湿度分変化量算出手段は、
前記内燃機関の現在の回転速度における前記差分Δｈｕｍに、前記２つの運転領域のうちの一方の運転領域における前記差分Δｈｕｍと前記学習領域湿度分変化量との比率を乗じて、前記湿度分変化量を算出する、
ことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の内燃機関の点火時期制御装置。
【請求項５】
前記２つの運転領域は、前記内燃機関の運転領域の中で使用頻度の高い運転領域である、
ことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１つに記載の内燃機関の点火時期制御装置。
【請求項６】
給油されたかどうかを検出する給油検出手段を備え、
学習領域変化量算出手段は、
給油されたときに前記２つの運転領域におけるノック限界点火時期の学習値を初期値に戻す、
ことを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１つ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】
本発明は内燃機関の点火時期制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の内燃機関の点火時期制御装置は、ノックが起きない点火時期まで点火時期を進角させ、使用燃料のノック耐性を表す指標を計算し、予め記憶しておいたレギュラガソリン使用時のノック限界点火時期とハイオクガソリン使用時のノック限界点火時期とを、ノック耐性を表す指標に応じて補間計算していた（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２３９４８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前述した従来の内燃機関の点火時期制御装置では、ノック限界点火時期単体の情報からは、燃料のオクタン価の違いによってノック耐性が上がって点火時期が進角しているのか、外気湿度が高いためにノック耐性が上がって点火時期が進角しているのかを区別できなかった。そのため、外気湿度が高いために点火時期を進角させていた場合には、実際のノック限界点火時期と補間計算されたノック限界点火時期とに剥離が生じるおそれがあるという問題点があった。
【０００５】
本発明はこのような問題点に着目してなされたものであり、精度良くノック限界点火時期を算出することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、内燃機関の運転状態に基づいて、所定の基本オクタン価燃料使用時、かつ、所定の基本外気湿度時のノック限界点火時期である基本ノック限界点火時期を算出する。そして、前記内燃機関の所定の２つの運転領域におけるノック限界点火時期を学習し、その２つの運転領域におけるノック限界点火時期の学習値に基づいて、そのうちの一方の運転領域における使用燃料のオクタン価の影響による前記基本ノック限界点火時期からのノック限界点火時期変化量である学習領域オクタン価分変化量と、外気湿度の影響による前記基本ノック限界点火時期からのノック限界点火時期変化量である学習領域湿度分変化量と、を算出する。次に、前記学習領域オクタン価分変化量と、前記学習領域湿度分変化量と、に基づいて、現在の運転状態における使用燃料のオクタン価の影響による前記基本ノック限界点火時期からのノック限界点火時期変化量であるオクタン価分変化量と、外気湿度の影響による前記基本ノック限界点火時期からのノック限界点火時期変化量である湿度分変化量と、を推定する。最後に、前記基本ノック限界点火時期、前記オクタン価分変化量、及び前記湿度分変化量に基づいて、現在の運転状態におけるノック限界点火時期を算出する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、使用燃料のオクタン価の影響による基本ノック限界点時期からのノック限界点火時期変化量と、外気湿度の影響による基本ノック限界点時期からのノック限界点火時期変化量と、をそれぞれ区別して算出するので、使用燃料のオクタン価及び外気湿度の影響を正確に反映したノック限界点火時期を算出することができる。したがって、ノック限界点火時期を精度良く算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態による火花点火式内燃機関の点火時期制御装置の概略構成図である。
【図２】本発明の一実施形態によるノック限界点火時期算出制御を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態による基本ノック限界点火時期を算出するマップである。
【図４】本発明の一実施形態による学習値算出ルーチンについて説明するフローチャートである。
【図５】本発明の一実施形態による学習領域オクタン価分進角量及び学習領域湿度分進角量の算出方法について説明する図である。
【図６】エンジン回転速度と、高オクタン価燃料使用時のノック限界点火時期と低オクタン価燃料使用時のノック限界点火時期との差分Δｏｃｔと、の関係を示したテーブルである。
【図７】エンジン回転速度と、高湿度時のノック限界点火時期と低湿度時のノック限界点火時期との差分Δｈｕｍと、の関係を示したテーブルである。
【図８】本発明の一実施形態によるノック限界点火時期算出ルーチンについて説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。なお、以下の説明において、低オクタン価燃料とは、オクタン価が９２程度の燃料であり、たとえばレギュラガソリンである。一方で、高オクタン価燃料とは、オクタン価が１０２程度の燃料であり、例えばハイオクガソリンである。また、低湿度とは、空気中の水蒸気の圧力（以下「水蒸気分圧」という。）が１[ｋＰａ]程度のときをいう。一方で、高湿度とは、水蒸気分圧が７[ｋＰａ]程度のときをいう。
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態による火花点火式内燃機関（以下「エンジン」という。）１の点火時期制御装置１００の概略構成図である。
【００１１】
エンジン１の点火時期制御装置は、エンジン１に吸入される空気（以下「吸気」という。）が流れる吸気通路２と、エンジン１から排出される燃焼ガス（以下「排気」という。）が流れる排気通路３と、コントローラ４と、を備える。
【００１２】
エンジン１は、シリンダブロック１１と、シリンダヘッド１２と、を備える。
【００１３】
シリンダブロック１１は、シリンダ部１１ａとクランクケース部１１ｂとを備える。
【００１４】
シリンダ部１１ａには、複数のシリンダ１１０が形成される。シリンダ１１０の内部には、燃焼圧力を受けてシリンダ１１０の内部を往復運動するピストン１１１が収められる。ピストン１１１には、コンロッド１１２の一端部を取り付けるためのピストンピン１１３が挿入される。
【００１５】
クランクケース部１１ｂは、シリンダ部１１ａの下方に形成される。クランクケース部１１ｂは、クランクシャフト１１４を回転自在に支持する。クランクシャフト１１４は、ピストン１１１の往復運動をコンロッド１１２を介して回転運動に変換する。
【００１６】
シリンダヘッド１２は、シリンダブロック１１の上面に取り付けられ、シリンダ１１０及びピストン１１１とともに燃焼室１３の一部を形成する。
【００１７】
シリンダヘッド１２には、吸気通路２に接続され燃焼室１３の頂壁に開口する吸気ポート１２０と、排気通路３に接続され燃焼室１３の頂壁に開口する排気ポート１２１と、が形成され、燃焼室１３の頂壁中央に臨むように点火栓１２２が設けられる。また、シリンダヘッド１２には、燃焼室１３と吸気ポート１２０との開口を開閉する吸気弁１２３と、燃焼室１３と排気ポート１２１との開口を開閉する排気弁１２４と、が設けられる。さらに、シリンダヘッド１２には、吸気弁１２３を開閉駆動する吸気カムシャフト１２５と、排気弁１２４を開閉駆動する排気カムシャフト１２６とが設けられる。
【００１８】
吸気通路２には、上流から順に、エアクリーナ２１と、エアフローメータ２２と、電子制御式のスロットル弁２３と、燃料噴射弁２４と、が設けられる。
【００１９】
エアクリーナ２１は、吸気中に含まれる砂などの異物を除去する。
【００２０】
エアフローメータ２２は、吸気量を検出する。
【００２１】
スロットル弁２３は、吸気通路２の通路段面積を変化させることで、シリンダ１１０に吸入される吸気量を調整する。スロットル弁２３は、スロットルアクチュエータ２４によって開閉駆動され、スロットルセンサ２５によってその開度が検出される。
【００２２】
燃料噴射弁２４は、エンジン１の運転状態に応じて吸気ポート１２０に向けて燃料を噴射する。
【００２３】
排気通路３には、排気中の炭化水素や窒素酸化物などの有害物質を取り除く三元触媒３１が設けられる。
【００２４】
コントローラ４は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。
【００２５】
コントローラ４には、前述したエアフローメータ２２やスロットルセンサ２５からの検出信号のほか、クランク角に基づいてエンジン回転速度を検出するエンジン回転速度センサ４１、エンジン負荷としてのアクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルストロークセンサ４２、給油がされたかを検出する給油センサ４３、及びエンジン始動信号を検出するイグニッションセンサ４４などのエンジン１の運転状態を検出する各種センサからの検出信号が入力される。
【００２６】
そしてコントローラ４は、検出したエンジン１の運転状態に応じて、点火栓１２２の点火時期を最適点火時期（ＭＢＴ；Minimum advance for the Best Torque）又はノック限界点火時期に制御する。具体的には、最適点火時期がノック限界点火時期よりも遅角側にあれば、点火時期を最適点火時期に制御する。一方で、最適点火時期がノック限界点火時期よりも進角側にあれば、点火時期をノック限界点火時期に制御する。これは、点火時期をノック限界点火時期よりも進角させてしまうと、許容範囲を超えたノックが発生し、エンジン出力及びエンジン耐久性が低下するためである。
【００２７】
したがって、点火時期をノック限界点火時期よりも進角させることは避けなければならず、ノック限界点火時期を精度良く算出することが求められる。
【００２８】
ここで、最適点火時期は、使用燃料のオクタン価や外気湿度に依存せず、エンジン回転速度及びエンジン負荷が同じであれば、使用燃料のオクタン価や外気湿度が変化しても変化しない。そのため、最適点火時期は、エンジン運転状態に基づいて１つのマップから算出することができる。
【００２９】
しかしながら、ノック限界点火時期は、使用燃料のオクタン価や外気湿度に依存し、エンジン回転速度及びエンジン負荷が同じであっても、使用燃料のオクタン価や外気湿度に応じて変化する。具体的には、ノック限界点火時期は、エンジン回転速度及びエンジン負荷が同じであっても使用燃料のオクタン価が大きいほど進角側に移動し、また、外気湿度が高いほど進角側に移動する。
【００３０】
そのため、ノック限界点火時期をマップのみによって算出しようとすると、エンジン回転速度及びエンジン負荷に基づいて基本となるノック限界点火時期を設定したマップと、使用燃料のオクタン価や外気湿度に応じた複数の補正マップとを備え、それらのマップを参照してノック限界点火時期を算出する必要がある。したがって、ノック限界点火時期を精度良く算出するには、マップの格子数やマップそのものを増やす必要があるので、マップを作成するために膨大な予備実験を要し、開発工数及び開発コストが増大するという問題点がある。
【００３１】
このような問題点を解決するために、ノック限界点火時期を学習して算出する方法がある。これは、エンジン回転速度及びエンジン負荷に基づいて基本ノック限界点火時期を算出し、その基本ノック限界点火時期から点火時期を徐々に進角させて、微弱なノックが発生した点火時期をその運転状態におけるノック限界点火時期として学習させるものである。
【００３２】
このような方法で精度良くノック限界点火時期を学習させるには、全運転領域でこのような学習を実施する必要がある。しかしながら、エンジン回転速度及びエンジン負荷は時々刻々と変化するので、同じエンジン回転速度及びエンジン負荷のときに長時間学習することが難しいとともに、比較的使用頻度の低い運転領域では学習の機会自体が少なくなる。
【００３３】
また、前述したように、ノック限界点火時期は、エンジン回転速度及びエンジン負荷が同じであっても使用燃料のオクタン価や外気湿度に応じて変化する。つまり、ノック限界点火時期を学習したときの学習値は、オクタン価の影響による進角量（以下「オクタン価分進角量」という。）と、外気湿度の影響による進角量（以下「湿度分進角量」という。）と、の和と考えることができる。しかしながら、単純に学習値からは、学習値に占めるオクタン価分進角量及び湿度分進角量それぞれの割合を求めることができない。そのため、例えば外気湿度が低い場合に、点火時期を外気湿度が高いときに学習したノック限界点火時期に設定してしまうと、過進角によってノックが発生するおそれがある。逆に、外気湿度が高い場合に、外気湿度が低いときに学習したノック限界点火時期に設定してしまうと、過遅角によって燃費が悪化するおそれがある。
【００３４】
以上より、ノック限界点火時期を学習して算出する方法では、結果として実際のノック限界点火時期と学習したノック限界点火時期との間に剥離が生じやすく、ノック限界点火時期を精度良く算出することができないという問題点がある。
【００３５】
そこで本実施形態では、オクタン価分進角量と湿度分進角量とをそれぞれ区別して算出することで、精度良くノック限界点火時期を算出する。具体的には、まず、エンジン回転速度及びエンジン負荷に基づいて低湿度時かつ低オクタン価燃料使用時の現在の運転状態におけるノック限界点火時期である基本ノック限界点火時期を算出する。
【００３６】
次に、比較的使用頻度の高い所定の２つの運転領域でノック限界点火時期を学習し、その２つの運転領域におけるノック限界点火時期の学習値に基づいて、そのうちの一方の運転領域におけるオクタン価分進角量（以下「学習領域オクタン価分進角量」という。）及び湿度分進角量（以下「学習領域湿度分進角量」という。）を算出する。そして、学習領域オクタン価分進角量及び学習領域湿度分進角量に基づいて、現在の運転状態におけるオクタン価分進角量（以下「推定オクタン価分進角量」という。）及び湿度分進角量（以下「推定湿度分進角量」という。）を算出する。
【００３７】
最後に、基本ノック限界点火時期に推定オクタン価分進角量と推定湿度分進角量とを加算して、現在の運転状態におけるノック限界点火時期を算出する。以下、この本実施形態によるノック限界点火時期算出制御について説明する。
【００３８】
図２は、本実施形態によるノック限界点火時期算出制御を示すブロック図である。
【００３９】
図２に示すように、ノック限界点火時期算出部１０は、基本ノック限界点火時期算出部５と、学習値算出部６と、学習領域進角量算出部７と、推定進角量算出部８と、加算部９と、を備える。
【００４０】
基本ノック限界点火時期算出部５は、エンジン回転速度とエンジン負荷とに基づいて、基本ノック限界点火時期を算出する。詳細については、図３を参照して後述する。
【００４１】
学習値算出部６は、比較的使用頻度の高い所定の２つの運転領域におけるノック限界点火時期の学習値を算出する。具体的には、比較的使用頻度の高い低回転側の運転領域（以下「低回転領域」という。）におけるノック限界点火時期の学習値、すなわち低回転領域における基本ノック限界点火時期からの進角量（以下「低回転側学習進角量」という。）ＡＬを算出する。また、比較的使用頻度の高い高回転側の運転領域（以下「高回転領域」という。）におけるノック限界点火時期の学習値、すなわち高回転領域における基本ノック限界点火時期からの進角量（以下「高回転側学習進角量」という。）ＡＨを算出する。詳細については、図４を参照して後述する。
【００４２】
なお、本実施形態でいう低回転領域とはエンジン回転速度が概ね８００[ｒｐｍ]から１２００[ｒｐｍ]の領域である。一方で、高回転領域とはエンジン回転速度が３０００[ｒｐｍ]から３４００[ｒｐｍ]の領域である。低回転領域及び高回転領域については、エンジン１特性に応じて比較的使用頻度の高い運転領域を設定すれば良いものであり、前述したエンジン回転速度に特定されるものではない。
【００４３】
学習領域進角量算出部７は、低回転側学習進角量ＡＬ及び高回転側学習進角量ＡＨに基づいて、学習領域オクタン価分進角量及び学習領域湿度分進角量を算出する。本実施形態では、低回転領域におけるオクタン価分進角量ＡＯＬ及び湿度分進角量ＡＳＬをそれぞれ学習領域オクタン価分進角量及び学習領域湿度分進角量としている。詳細については、図５から図７を参照して後述する。
【００４４】
推定進角量算出部８は、学習領域オクタン価分進角量及び学習領域湿度分進角量に基づいて、推定オクタン価分進角量ＡＯＲ及び推定湿度分進角量ＡＳＲを算出する。詳細については、図５から図７を参照して後述する。
【００４５】
加算部９は、基本ノック限界点火時期に推定オクタン価分進角量ＡＯＲと推定湿度分進角量ＡＳＲとを加算してノック限界点火時期を算出する。
【００４６】
図３は、エンジン回転速度とエンジン負荷とに基づいて、基本ノック限界点火時期を算出するマップである。このマップは、予備実験等によって予め作成されたものであり、コントローラ４に記憶されている。前述したように、本実施形態では基本ノック限界点火時期を低湿度時かつ低オクタン価燃料使用時のノック限界点火時期としている。これは、低湿度時かつ低オクタン価燃料使用時が最もノックが発生しやすく、そのためにノック限界点火時期が最も遅角側となるためである。
【００４７】
図３に示すように、基本ノック限界点火時期は、エンジン回転速度とエンジン負荷とに基づいて算出され、エンジン回転速度が大きいときほど、また、エンジン負荷が小さいときほど進角側に設定される。
【００４８】
図４は、低回転側学習進角量ＡＬ及び高回転側学習進角量ＡＨを算出する学習値算出ルーチンについて説明するフローチャートである。コントローラ４は、このルーチンを所定の演算周期（例えば１０ｍｓ）ごとに繰り返し実行する。
【００４９】
ステップＳ１において、コントローラ４は、使用燃料のオクタン価が変化したかどうかを判定する。具体的には、燃料が追加されたかどうかを検出する。コントローラ４は、燃料が追加されていればステップＳ２の処理を行い、燃料が追加されていなければステップＳ３の処理を行う。
【００５０】
ステップＳ２において、コントローラ４は、低回転側学習進角量ＡＬ及び高回転側学習進角量ＡＨを初期値ゼロに戻す。
【００５１】
ステップＳ３において、コントローラ４は、エンジン回転速度が低回転領域にあるかどうかを判定する。コントローラ４は、エンジン回転速度が低回転領域にあればステップＳ４の処理を行い、そうでなければステップＳ７の処理を行う。
【００５２】
ステップＳ４において、コントローラ４は、ノックが発生しているかどうかを判定する。コントローラ４は、ノックが発生していなければステップＳ５の処理を行い、ノックが発生していればステップＳ６の処理を行う。
【００５３】
ステップＳ５において、コントローラ４は、低回転側学習進角量ＡＬを第１所定量だけ大きくする。
【００５４】
ステップＳ６において、コントローラ４は、低回転側学習進角量ＡＬを第２所定量だけ小さくする。第２所定量は、第１所定量よりも大きい値である。
【００５５】
ステップＳ７において、コントローラ４は、エンジン回転速度が高回転領域にあるかどうかを判定する。コントローラ４は、エンジン回転速度が高回転領域にあればステップＳ８の処理を行い、そうでなければ今回の処理を終了する。
【００５６】
ステップＳ８において、コントローラ４は、ノックが発生しているかどうかを判定する。コントローラ４は、ノックが発生していなければステップＳ９の処理を行い、ノックが発生していればステップＳ１０の処理を行う。
【００５７】
ステップＳ９において、コントローラ４は、高回転側学習進角量ＡＨを第１所定量だけ大きくする。
【００５８】
ステップＳ１０において、コントローラ４は、高回転側学習進角量ＡＨを第２所定量だけ小さくする。
【００５９】
図５から図７を参照して、学習領域オクタン価分進角量及び学習領域湿度分進角量の算出方法について説明する。
【００６０】
図５（Ａ）は、低湿度時（基本外気湿度時）、かつ、所定エンジン負荷時におけるエンジン回転速度とノック限界点火時期との関係を、使用燃料のオクタン価に応じて示した図である。図５において、細い実線が低オクタン価燃料使用時（基本オクタン価燃料使用時）のノック限界点火時期であり、太い実線が高オクタン価燃料使用時（基準オクタン価燃料使用時）のノック限界点火時期である。したがって、細い実線は所定エンジン負荷時における基本ノック限界点火時期を示す。
【００６１】
図５（Ａ）に示すように、エンジン負荷及び外気湿度を同じ条件にして低オクタン価燃料使用時と高オクタン価燃料使用時のノック限界点火時期を比べると、高オクタン価燃料使用時のほうが、低オクタン価燃料使用時よりもノック限界点火時期が全体として進角側に位置する。これは、オクタン価が大きい燃料ほど対ノック性が高くなるためである。
【００６２】
また、ノック限界点火時期は、エンジン回転速度が高くなるほど緩やかに上に凸な弧を描きながら進角側に移動する。しかしながら、その移動量は、使用燃料のオクタン価に応じて異なり、高オクタン価燃料使用時のほうが、低オクタン価燃料使用時よりも進角側への移動量が小さくなる。つまり、高オクタン価燃料使用時のノック限界点火時期と低オクタン価燃料使用時のノック限界点火時期との差分ΔOctは、図６に示すようにエンジン回転速度が高くなるほど小さくなる。
【００６３】
図６は、エンジン回転速度と、高オクタン価燃料使用時のノック限界点火時期と低オクタン価燃料使用時のノック限界点火時期との差分Δｏｃｔと、の関係を示したテーブルである。本実施形態では、このテーブルを予備実験等によって予め作成してコントローラ４に記憶させている。そして、このテーブルを参照して、現在のエンジン回転速度における高オクタン価燃料使用時のノック限界点火時期と低オクタン価燃料使用時のノック限界点火時期との差分Δｏｃｔ、すなわち、現在のエンジン回転速度における低オクタン価燃料のノック限界点火時期から高オクタン価燃料のノック限界点火時期までの進角量（以下「オクタン価分最大進角量」という。）ＯＲを算出している。
【００６４】
再び図５（Ａ）に戻り説明する。差分Δｏｃｔは、エンジン負荷が変化しても変わらず、エンジン回転速度のみに依存する。つまり、ノック限界点火時期を示す曲線は、エンジン負荷が変化しても図５（Ａ）に実線で示した形を保ちながら、エンジン負荷に応じて上下に移動する。そのため、差分Δｏｃｔは、低湿度時におけるオクタン価分進角量の最大値と言い換えることができる。
【００６５】
また、使用燃料のオクタン価が高くなるほど進角側への移動量が小さくなるというノック限界点火時期の特性から、低オクタン価と高オクタン価の間のオクタン価をとる燃料（以下「所定オクタン価燃料」という。）のノック限界点火時期は図５（Ａ）に破線で示す通りとなり、その移動量は低オクタン価燃料使用時よりも小さく、高オクタン価燃料よりも大きくなる。
【００６６】
そして、現在の使用燃料が所定オクタン価燃料であるとすると、図５（Ａ）に示すように、低回転領域における低オクタン価燃料のノック限界点火時期から所定オクタン価燃料のノック限界点火時期までの進角量が、低回転領域におけるオクタン価分進角量ＡＯＬとなる。本実施形態では、この低回転領域におけるオクタン価分進角量ＡＯＬを学習領域オクタン価分進角量としている。また、高回転領域における低オクタン価燃料のノック限界点火時期から所定オクタン価燃料のノック限界点火時期までの進角量が、高回転領域におけるオクタン価分進角量ＡＯＨとなる。
【００６７】
図５（Ｂ）は、低オクタン価燃料使用時（基本オクタン価燃料使用時）、かつ、所定エンジン負荷時におけるエンジン回転速度とノック限界点火時期との関係を、外気湿度に応じて示した図である。図６において、細い実線が低湿度時（基本外気湿度時）のノック限界点火時期であり、太い実線が高湿度時（基準外気湿度時）のノック限界点火時期である。したがって、細い実線が所定エンジン負荷時における基本ノック限界点火時期となる。
【００６８】
図５（Ｂ）に示すように、エンジン負荷及び使用燃料のオクタン価を同じ条件にして低湿度時と高湿度時のノック限界点火時期を比べると、高湿度時のほうが、低湿度時よりもノック限界点火時期は全体として進角側に位置する。これは、高湿度時ほど対ノック性が高くなるためである。
【００６９】
また、ノック限界点火時期は、エンジン回転速度が高くなるほど緩やかに上に凸な弧を描きながら進角側に移動する。しかしながら、その移動量は、外気湿度に応じて異なり、低湿度時のほうが、高湿度時よりも進角側への移動量が小さくなる。つまり、高湿度時のノック限界点火時期と低湿度時のノック限界点火時期との差分Δｈｕｍは、図７に示すようにエンジン回転速度が高くなるほど大きくなる。つまり、図５（Ａ）の場合と逆の関係になっている。
【００７０】
図７は、エンジン回転速度と、高湿度時のノック限界点火時期と低湿度時のノック限界点火時期との差分Δｈｕｍと、の関係を示すテーブルである。本実施形態では、このテーブルを予備実験等によって予め作成してコントローラ４に記憶させている。そして、このテーブルを参照して、現在のエンジン回転速度における高湿度時のノック限界点火時期と低湿度時のノック限界点火時期との差分Δｈｕｍ、すなわち、現在のエンジン回転速度における低湿度時のノック限界点火時期から高湿度時のノック限界点火時期までの進角量（以下「湿度分最大進角量」という。）ＳＲを算出している。
【００７１】
再び図５（Ｂ）に戻り説明する。差分Δｈｕｍは、エンジン負荷が変化しても変わらず、エンジン回転速度のみに依存する。つまり、ノック限界点火時期を示す曲線は、エンジン負荷が変化しても図５（Ｂ）に実線で示した形を保ちながら、エンジン負荷に応じて移動する。そのため、差分Δｈｕｍは、低オクタン価燃料使用時のおける湿度分進角量の最大値と言い換えることができる。
【００７２】
また、外気湿度が高くなるほど進角側への移動量が大きくなるというノック限界点火時期の特性から、低湿度時と高湿度時の間の湿度（以下「所定湿度」という。）時のノック限界点火時期は図５（Ｂ）に破線で示す通りとなり、その移動量は低湿度時よりも大きく、高湿度時よりも小さくなる。
【００７３】
そして、現在の外気湿度が所定湿度であるとすると、図５（Ｂ）に示すように、低回転領域における低湿度時のノック限界点火時期から所定湿度時のノック限界点火時期までの進角量が、低回転領域における湿度分進角量ＡＳＬとなる。本実施形態では、この低回転領域における湿度分進角量ＡＳＬを学習領域湿度分進角量としている。また、高回転領域における低湿度時のノック限界点火時期から所定湿度時のノック限界点火時期までの進角量が、高回転領域における湿度分進角量ＡＳＨとなる。
【００７４】
ここで、前述したように、ノック限界点火時期の学習値は、オクタン価分進角量と、湿度分進角量と、の和と考えることができる。したがって、低回転側学習進角量ＡＬは、以下の（１）式に示すように、低回転領域におけるオクタン価分進角量ＡＯＬと、低回転領域における湿度分進角量ＡＳＬと、の和と考えることができる。
【００７５】
【数１】
2011256792.tif 000003
ＡＬ：低回転側学習進角量
ＡＯＬ：低回転領域におけるオクタン価分進角量
ＡＳＬ：低回転領域における湿度分進角量
【００７６】
また、高回転側学習進角量ＡＨは、以下の（２）式に示すように、高回転領域におけるオクタン価分進角量ＡＯＨと、高回転領域における湿度分進角量ＡＳＨと、の和と考えることができる。
【００７７】
【数２】
2011256792.tif 000004
ＡＨ：高回転側学習進角量
ＡＯＨ：高回転領域におけるオクタン価分進角量
ＡＳＨ：高回転領域における湿度分進角量
【００７８】
ここで、図５（Ａ）に示すように、低回転領域における高オクタン価燃料使用時のノック限界点火時期と低オクタン価燃料使用時のノック限界点火時期との差分Δｏｃｔを、低回転領域におけるオクタン価分最大進角量ＯＬと定義する。同様に、高回転領域における高オクタン価燃料使用時のノック限界点火時期と低オクタン価燃料使用時のノック限界点火時期との差分Δｏｃｔを、高回転領域におけるオクタン価分最大進角量ＯＨと定義する。
【００７９】
そして、低オクタン価燃料のノック限界点火時期から高オクタン価燃料のノック限界点火時期までの進角量（すなわちオクタン価分最大進角量）と、低オクタン価燃料のノック限界点火時期から所定オクタン価燃料のノック限界点火時期までの進角量と、の比率が全エンジン回転速度で同じと仮定する。すなわち、以下の（３）式が成立するものと仮定する。
【００８０】
【数３】
2011256792.tif 000005
ＯＲ：現在のエンジン回転速度におけるオクタン価分最大進角量
ＡＯＲ：現在のエンジン回転速度におけるオクタン価分進角量
ＯＬ：低回転領域におけるオクタン価分最大進角量
ＯＨ：高回転領域におけるオクタン価分最大進角量
【００８１】
そうすると、高回転領域におけるオクタン価分進角量ＡＯＨは、（３）式を変形して以下の（４）式に示す通りとなる。
【００８２】
【数４】
2011256792.tif 000006
【００８３】
また、図５（Ｂ）に示すように、低回転領域における高湿度時のノック限界点火時期と低湿度時のノック限界点火時期との差分Δｈｕｍを、低回転領域における湿度分最大進角量ＳＬと定義する。同様に、高回転領域における高湿度時のノック限界点火時期と低湿度時のノック限界点火時期との差分Δｈｕｍを、高回転領域における湿度分最大進角量ＳＨと定義する。
【００８４】
そして、低湿度時のノック限界点火時期から高湿度時のノック限界点火時期までの進角量（すなわち湿度分最大進角量）と、低湿度時のノック限界点火時期から所定湿度時のノック限界点火時期までの進角量と、の比率が、全エンジン回転速度で同じと仮定する。すなわち、以下の（５）式が成立するものと仮定する。
【００８５】
【数５】
2011256792.tif 000007
ＳＲ：現在のエンジン回転速度における湿度分最大進角量
ＡＳＲ：現在のエンジン回転速度における湿度分進角量
ＳＬ：低回転領域における湿度分最大進角量
ＳＨ：高回転領域における湿度分最大進角量
【００８６】
そうすると、高回転領域における湿度分進角量ＡＳＨは、（５）式を変形して以下の（６）式に示す通りとなる。
【００８７】
【数６】
2011256792.tif 000008
【００８８】
ここで、（２）式に（４）式及び（６）式を代入すると、以下の（７）式となる。
【００８９】
【数７】
2011256792.tif 000009
【００９０】
（１）式から（７）式にＳＬ／ＳＨを乗じたものを引くと、以下の（８）式となる。
【００９１】
【数８】
2011256792.tif 000010
【００９２】
（８）式より、低回転領域におけるオクタン価分進角量ＡＯＬは以下の（９）式のように表すことができる。
【００９３】
【数９】
2011256792.tif 000011
【００９４】
ここで、（９）式において、低回転側学習進角量ＡＬ及び高回転側学習進角量ＡＨはエンジン運転時に検出される学習値である。したがって、低回転領域におけるオクタン価分最大進角量ＯＬ、高回転領域におけるオクタン価分最大進角量ＯＨ、低回転領域における湿度分最大進角量ＳＬ、及び高回転領域における湿度分最大進角量ＳＨを予備実験によって予め算出しておいてコントローラ４に記憶させておけば、低回転領域におけるオクタン価分進角量ＡＯＬを算出できる。
【００９５】
そして、低回転領域におけるオクタン価分進角量ＡＯＬがわかれば、（１）式と（９）式から、以下の（１０）式に示すように低回転領域における湿度分進角量ＡＳＬを算出することができる。
【００９６】
【数１０】
2011256792.tif 000012
【００９７】
同様の手法で高回転領域におけるオクタン価分進角量ＡＯＨ及び高回転領域における湿度分進角量ＡＳＨも算出することができる。
【００９８】
次に、推定オクタン価分進角量ＡＯＲ及び推定湿度分進角量ＡＳＲの算出方法について説明する。
【００９９】
低回転領域におけるオクタン価分進角量ＡＯＬが分かれば、（３）式より現在のエンジン回転速度におけるオクタン価分進角量、すなわち推定オクタン価分進角量ＡＯＲは、以下の（１１）式のように表すことができる。
【０１００】
【数１１】
2011256792.tif 000013
【０１０１】
また、低回転領域における湿度分進角量ＡＳＬが分かれば、（５）式より現在のエンジン回転速度における湿度分進角量、すなわち推定湿度分進角量ＡＳＲは、以下の（１２）式のように表すことができる。
【０１０２】
【数１２】
2011256792.tif 000014
【０１０３】
ここで、現在のエンジン回転速度におけるオクタン価分最大進角量ＯＲは、図６のテーブルを参照して算出することができる。また、現在のエンジン回転速度における湿度分差代進角量ＳＲは、図７のテーブルを参照して算出することができる。
【０１０４】
以上より、現在の運転状態における使用燃料のオクタン価及び外気湿度を考慮したノック限界点火時期を、以下の（１３）式の通り算出することができる。
【０１０５】
【数１３】
2011256792.tif 000015
【０１０６】
図８は、ノック限界点火時期算出ルーチンについて説明するフローチャートである。コントローラ４は、このルーチンを所定の演算周期（例えば１０ｍｓ）ごとに繰り返し実行する。
【０１０７】
ステップＳ１１において、コントローラ４は、図３のマップを参照し、エンジン回転速度とエンジン負荷とに基づいて基本ノック限界点火時期を算出する。
【０１０８】
ステップＳ１２において、コントローラ４は、図６のテーブルを参照し、現在のエンジン回転速度におけるオクタン価分最大進角量ＯＲを算出する。
【０１０９】
ステップＳ１３において、コントローラ４は、図７のテーブルを参照し、現在のエンジン回転速度における湿度分最大進角量ＳＲを算出する。
【０１１０】
ステップＳ１４において、コントローラ４は、検出した低回転側学習進角量ＡＬ及び高回転側学習進角量ＡＨと、予めコントローラ４に記憶しておいた低回転領域におけるオクタン価分最大進角量ＯＬ、高回転領域におけるオクタン価分最大進角量ＯＨ、低回転領域における湿度分最大進角量ＳＬ、及び高回転領域における湿度分最大進角量ＳＨと、に基づいて、（９）式から学習領域オクタン価分進角量ＡＯＬを算出し、（１０）式から学習領域湿度分進角量ＡＳＬを算出する。
【０１１１】
ステップＳ１５において、コントローラ４は、現在のエンジン回転速度におけるオクタン価分最大進角量ＯＲ、低回転領域におけるオクタン価分最大進角量ＯＬ、及び学習領域オクタン価分進角量ＡＯＬに基づいて、（１１）式から現在のエンジン回転速度における推定オクタン価分進角量ＡＯＲを算出する。
【０１１２】
ステップＳ１６において、コントローラ４は、現在のエンジン回転速度における湿度分最大進角量ＳＲ、低回転領域における湿度分最大進角量ＳＬ、及び学習領域湿度分進角量ＡＳＬに基づいて、（１２）式から現在のエンジン回転速度における推定湿度分進角量ＡＳＲを算出する。
【０１１３】
ステップＳ１７において、コントローラ４は、基本ノック限界点火時期ＢＩＴ、推定オクタン価分進角量ＡＯＲ、及び推定湿度分進角量ＡＳＲに基づいて、（１３）式からノック限界点火時期を算出する。
【０１１４】
以上説明した本実施形態によれば、使用燃料のオクタン価の影響による基本ノック限界点火時期からの進角量（オクタン価分進角量）と、外気湿度の影響による基本ノック限界点火時期からの進角量（湿度分進角量）と、をそれぞれ区別して算出することとした。つまり、所定オクタン価燃料使用時、かつ、所定湿度時のノック限界点火時期を基本ノック限界点火時期とし、所定オクタン価燃料と使用燃料とのオクタン価の違いによる基本ノック限界点時期からのノック限界点火時期の変化量と、所定湿度と現在の外気湿度との違いよる基本ノック限界点時期からのノック限界点火時期の変化量と、をそれぞれ区別して算出することとした。
【０１１５】
これにより、使用燃料のオクタン価及び外気湿度の影響による基本ノック限界点時期からの進角量を正確に反映したノック限界点火時期を算出することができるので、ノック限界点火時期を精度良く算出することができる。
【０１１６】
また、所定の２つの運転領域で学習したノック限界点火時期の学習値に基づいて、そのうちの一方の運転領域におけるオクタン価分進角量（学習領域オクタン価分進角量）及び湿度分進角量（学習領域湿度分進角量）を算出し、それらに基づき現在の運転状態におけるオクタン価分進角量及び湿度分進角量を算出することとした。
【０１１７】
これにより各エンジン回転速度、エンジン負荷ごとに全ての運転領域でノック限界点火時期を学習しなくても、特定の２つの運転領域でノック限界点火時期を学習すれば、全ての運転領域におけるオクタン価分進角量及び湿度分進角量を算出することができる。このとき、所定の２つの運転領域を比較的使用頻度の高い運転領域に設定すれば、学習頻度を増やしてより精度良くノック限界点火時期を算出することができる。
【０１１８】
また、オクタン価分進角量及び湿度分進角量を算出するために、予めコントローラ４に記憶させておくマップ及びテーブルとしては、図５〜７に示すもので足りるので、予備実験等に要する開発工数を削減できる。
【０１１９】
さらに、燃料の追加等により使用燃料のオクタン価が変化したと判定するまでは、エンジン１が停止された後も前回までのノック限界点火時期の学習値を保持しておくこととした。エンジン１が停止するごとに学習値を元に戻すと、学習が進むまでは実際のノック限界点火時期よりも遅角側で点火する可能性があるため燃費が悪化するが、上記のようにオクタン価が変化すると判定されるまでは前回までの学習値を保持しておくことで、このような燃費の悪化を防止できる。
【０１２０】
なお、本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【０１２１】
例えば、上記実施形態では、低湿度時、かつ、低オクタン価燃料使用時のノック限界点火時期を基本ノック限界点火時期としていたが、高湿度時、かつ、高オクタン価燃料使用時のノック限界点火時期を基本ノック限界点火時期として、使用燃料のオクタン価の影響による基本ノック限界点火時期からの遅角量及び外気湿度の影響による基本ノック限界点火時期からの遅角量を算出してノック限界点火時期を算出しても良い。
【０１２２】
また、所定の２つの運転領域でノック限界点火時期を学習していたが、３つ以上の運転領域で学習させても良い。
【符号の説明】
【０１２３】
１    火花点火式内燃機関（内燃機関）
５    基本ノック限界点火時期算出部（基本ノック限界点火時期算出手段）
７    学習領域進角量算出部（学習領域変化量算出手段）
８    推定進角量算出部（推定変化量算出手段）
９    加算部（ノック限界点火時期算出手段）
４３    給油センサ（給油検出手段）
Ｓ１１  基本ノック限界点火時期算出手段
Ｓ１４  学習領域変化量算出手段
Ｓ１５  推定変化量算出手段
Ｓ１６  推定変化量算出手段
Ｓ１７  ノック限界点火時期算出手段
【図１】
2011256792.tif 000016
【図２】
2011256792.tif 000017
【図３】
2011256792.tif 000018
【図４】
2011256792.tif 000019
【図５】
2011256792.tif 000020
【図６】
2011256792.tif 000021
【図７】
2011256792.tif 000022
【図８】
2011256792.tif 000023