(57)【要約】【課題】エンジン運転時に常に回転速度の安定化及び燃費性能の向上を図る。【解決手段】目標出力トルクＰitに基づいて内燃機関の点火時期のリタード量Ｒtdを演算し、該リタード量Ｒtdに応じて点火時期Ｓactを制御する内燃機関の制御装置において、点火作動係数演算ブロックＢ52にて、エンジンの回転速度Ｎeと負荷とに基づいて、リタード量Ｒtdの点火時期Ｓactへの反映率に相当する点火作動係数Ｋを演算し、目標点火時期演算ブロックＢ56にて、点火作動係数Ｋに基づいてリタード量Ｒtdを増減する。【選択図】図２
2011226385.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標出力トルクに基づいて内燃機関の点火時期のリタード量を演算し、該リタード量に応じて点火時期を制御するトルク制御手段を備えた内燃機関の制御装置において、
前記内燃機関の回転速度と負荷とに基づいて、前記トルク制御手段において演算した前記リタード量の点火時期への反映率に相当する点火作動係数を演算する点火作動係数演算手段と、
前記点火作動係数演算手段により演算された点火作動係数に基づいて、前記トルク制御手段において点火時期に付与するリタード量を増減するリタード量設定手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記点火作動係数は、負荷及びエンジン回転速度が低下するにしたがって増加するように、０と１との間で設定される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】
前記点火作動係数は、外部要求に応じて安定したエンジン運転を必要とする所定の運転状態では前記負荷及びエンジン回転速度に拘わらず１に設定され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。
【請求項４】
前記所定の運転状態は、燃料カットからの復帰時、エンジン回転速度のフィードバック制御時、またはエンジン以外の外部機器からのトルク低減要求時であることを特徴とする請求項３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】
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、所望の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、スロットルバルブと点火時期の両方を補正制御することで、アイドル運転時においてエンジンの回転速度を安定化させる技術も開発されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３８７６６０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１では、点火時期等の制御によりアイドル運転時における
エンジン回転速度の安定化及び燃費向上の両立を図っているが、アイドル運転時以外においても、点火時期を適切に制御することで、エンジン運転の安定化と燃費向上の両立化を図ることが望まれる。アイドル運転時以外では、負荷及びエンジン回転速度の可変範囲が大きく、１つのマップにより点火時期を設定すると、膨大なマップ容量が必要となってしまう。また、減速時等での燃料カットからの復帰時や変速機等の外部からの出力トルク低減要求時等、各種要求に応じて点火時期の設定が異なり、マップが複雑化してしまう。
【０００７】
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、エンジン運転時において点火時期の制御を適切に行ない、常にエンジン運転の安定化及び燃費性能向上の両立化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】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、目標出力トルクに基づいて内燃機関の点火時期のリタード量を演算し、該リタード量に応じて点火時期を制御するトルク制御手段を備えた内燃機関の制御装置において、内燃機関の回転速度と負荷とに基づいて、トルク制御手段において演算したリタード量の点火時期への反映率に相当する点火作動係数を演算する点火作動係数演算手段と、点火作動係数演算手段により演算された点火作動係数に基づいて、トルク制御手段において点火時期に付与するリタード量を増減するリタード量設定手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
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、点火作動係数は、負荷及びエンジン回転速度が低下するにしたがって増加するように、０と１との間で設定されることを特徴とする。
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、点火作動係数は、外部要求に応じて安定したエンジン運転を必要とする所定の運転状態では負荷及びエンジン回転速度に拘わらず１に設定されることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４の内燃機関の制御装置は、請求項３において、所定の運転状態は、燃料カットからの復帰時、エンジン回転速度のフィードバック制御時、またはエンジン以外の外部機器からのトルク低減要求時であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の請求項１の内燃機関の制御装置によれば、エンジン回転速度と負荷とに基づいて演算された点火作動係数に応じて、目標トルクに基づいて設定される点火時期のリタード量を増減させるので、エンジン運転時には常にトルク制御における点火時期の制御を反映させてエンジン回転速度の安定化及び燃費性能向上の両立化を図ることが可能となる。
本発明の請求項２の内燃機関の制御装置によれば、低負荷低回転時には点火作動係数が１となり、点火時期へのトルク制御の反映が大きくなるので、エンジン運転の安定化を確実に図ることができる。また、高負荷高回転時には点火作動係数が０となり、点火時期にトルク制御が反映されなくなるので、リタード量が０となり、エンジンの燃焼効率が上昇して燃費性能及び出力性能を向上させることができる。
【００１２】
本発明の請求項３の内燃機関の制御装置によれば、所定の運転状態では負荷及びエンジン回転速度に拘わらず点火作動係数が１に設定されるので、目標出力トルクに基づいた点火時期の制御が行なわれ、外部要求に応じてエンジン回転速度を迅速に安定化させることができる。
本発明の請求項４の内燃機関の制御装置によれば、燃料カットからの復帰時、エンジン回転速度のフィードバック制御時、またはエンジン以外の外部機器からのトルク低減要求時には、負荷及びエンジン回転速度に拘わらず点火作動係数が１に設定されるので、安定したエンジン運転を迅速に実現させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【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】点火時期演算部のブロック図である。
【図３】点火作動係数を求めるマップである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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（ＤＢＷ）と呼ばれる吸気システムを備えて構成されている。
【００１５】
このＤＢＷ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電子制御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。
【００１６】
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、電子制御スロットルバルブ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（ＣＶＴ）や車両姿勢制御システム等の各種外部システム要素６０の信号線が電気的に接続されており、出力側には電子制御スロットルバルブ７０及び点火装置８０が電気的に接続されている。
【００１７】
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、外部システム要素６０からの外部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に基づき電子制御スロットルバルブ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に基づき電子制御スロットルバルブ７０の開度の目標値（目標スロットルバルブ開度）を算出し電子制御スロットルバルブ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からの電子制御スロットルバルブ７０の開度情報に基づき電子制御スロットルバルブ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電子制御スロットルバルブ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電子制御スロットルバルブ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。
【００１８】
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電子制御スロットルバルブ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、電子制御スロットルバルブ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。
【００１９】
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と基本目標点火時期Ｓmain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に対する点火時期をリタードした場合の図示平均有効圧Ｐiの割合である点火効率係数を演算し、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。
【００２０】
また、本実施形態では、実行点火時期演算部Ｂ４５にて、点火時期の実際の制御値である実行点火時期Ｓactを演算する。図２は、実行点火時期演算部Ｂ４５のブロック図であり、以下、同図に基づき、実行点火時期Ｓactの算出手順について説明する。なお、本実行点火時期Ｓactの演算は、エンジン運転時に所定時間毎に繰り返し行なわれる。
アクセルポジションセンサ２０からのアクセル開度信号Ｒaps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は要求負荷率算出ブロックＢ５０に入力され、要求負荷率算出ブロックＢ５０において要求負荷率Ｚpiが算出される。要求負荷率Ｚpiはアクセル開度信号Ｒapsとエンジン回転速度Ｎeに基づいて、エンジンがアイドル運転状態の負荷を０％として最大トルクを発生可能な負荷を１００％として補間される値であり、予め記憶したアクセル開度信号Ｒapsとエンジン回転速度Ｎeとをパラメータとするマップから読み出される。
【００２１】
点火作動係数算出ブロックＢ５２（点火作動係数演算手段）では、要求負荷率算出ブロックＢ５０において演算された要求負荷率Ｚpiとエンジン回転速度Ｎeとに基づいて、予め記憶された点火作動係数マップより点火作動係数Ｋを読み出す。点火作動係数マップは、例えば図３に示すように、エンジン回転速度Ｎｅ及び要求負荷率Ｚpiが比較的低い低負荷低回転時（図３中斜線部）では点火作動係数Ｋが１に、エンジン回転速度Ｎｅや要求負荷率が比較的大きくなる高負荷または高回転時では点火作動係数Ｋが０に設定されている。１の領域と０の領域との間には、０と１の間を補関する値（例えば０．５にしたり、１と０との間で連続的に可変したりするよう）に設定する領域が設けられている（図３中ドット部）。
【００２２】
また、燃料カット復帰時にショックを防止するためのＰｉの制限値である燃料カット復帰時制限Ｐｉ（Ｐif）と目標Ｐi算出ブロックＢ１４にて演算された目標Ｐｉ（Ｐiｔ）を入力し、次式（１）に示すように、小さい方の値をＭＢＴ時Ｐｉ値Ｐafで除算して、目標点火効率係数Ｋstを算出する。
Ｋst＝MIN［Ｐif、Ｐit］／Ｐaf・・・（１）
ＭＢＴ時Ｐｉ値Ｐafは、燃料カット復帰後の点火回数であるＦ/Ｃ復帰後ＩＧ数（Ｃfig）が所定値Ｘigより小さい場合には、ＭＢＴ時における実ＰｉであるＭＢＴ条件実Ｐｉ（Ｐmbt）を所定値で除算した値に設定される。Ｆ/Ｃ復帰後ＩＧ数Ｃfigが所定値Ｘig以上である場合には、ＭＢＴ条件実Ｐｉ（Ｐmbt）がそのままＭＢＴ時Ｐｉ値Ｐafに設定される。
【００２３】
なお、点火遅角外部要求Ｐrtdがある場合には、次式（２）に示すように、目標ＳＡ条件実Ｐi（Ｐiaｆ）から点火遅角外部要求Ｐrtdを減算した値をＭＢＴ時Ｐｉ値Ｐafで除算して、目標点火効率係数Ｋstを算出するようにしてもよい。
Ｋst＝（Ｐiaf−Ｐrtd）／Ｐaf  (Ｐrtd＞０の場合)・・・（２）
次に、遅角量演算ブロックＢ５４において、点火効率係数から遅角量に変換するマップを用いて、上記のように求めた目標点火効率係数Ｋstに基づいて、ＭＢＴからの遅角量Ｒtdを演算する。
【００２４】
なお、上記のように目標Ｐｉ等に基づいてリタード量Ｒtdを演算し、このリタード量Ｒtdを点火時期に適用させるトルク制御が本発明のトルク制御手段に該当する。
次に、トルク制御時目標点火時期ａを演算する。トルク制御時目標点火時期ａは、上記目標Ｐｉ等に基づいて演算されたリタード量Ｒtdを適用した点火時期であって、詳しくは、次式（３）に示すように、遅角量Ｒtdに点火遅角Ｎｅ補正係数Ｋneを乗算した値を、ＭＢＴ点火時期算出ブロックＢ４０において演算したＭＢＴ点火時期Ｓmbtから減算して求められる。
【００２５】
ａ＝Ｓmbt−Ｒtd×Ｋne・・・（３）
次に、目標点火時期演算ブロックＢ５６において、目標点火時期Ｓtを演算する。詳しくは、燃料カットからの復帰時における点火要求時、Ｆ／Ｂ制御ブロックＢ３０による回転フィードバック制御（Ｎe−ＦＢ）時または回転速度制限時（変速装置等の外部機器からのトルク制限要求時）においては、点火作動係数Ｋに拘わらず、目標点火時期Ｓtがトルク制御点火時期ａに設定される。
【００２６】
点火要求時、回転フィードバック制御時及び回転速度制限時以外の通常運転時においては、次式（４）に示すように目標点火時期Ｓtを演算する。
Ｓt＝Ｋ×ａ＋（１−Ｋ）×ｂ・・・（４）
但しｂは、上記トルク制御を施さない基本目標点火時期Ｓmainである。
なお、目標点火時期演算ブロックＢ５６は、目標点火時期Ｓtを演算することで、基本目標点火時期Ｓmainからのリタード量を増減することになり、本発明のリタード量設定手段に該当する。
【００２７】
次に、目標点火時期演算ブロックＢ５６において演算した目標点火時期Ｓtを必要に応じて制限し、最終的な実行点火時期Ｓactとして出力する。詳しくは、空燃比フィードバック時遅角補正後の基本点火時期Ｓfbからノッキングを防止するためのリタード量ΔＳkを減算した値と、実ＥＣ時ＭＢＴ点火時期Ｓmbtと、目標点火時期演算ブロックＢ５６において演算した目標点火時期Ｓtのうち、最も小さい（進角している）値を選択し、更にこの選択した値と遅角設定最小値Ｓminとを比較して大きい（遅角している）方の値を最終的な実行点火時期Ｓactとして出力する。遅角設定最小値Ｓminは、制御の安定性を図るべく極端に小さい値のリタードが規制されるように適宜設定される。
【００２８】
そして、この出力した実行点火時期Ｓactに基づいて点火装置８０を制御する。
また、目標点火時期演算ブロックＢ５６において演算した目標点火時期Ｓtと基本目標点火時期Ｓmainと実ＥＣ時ＭＢＴ点火時期Ｓmbtとのうち、最も小さい値を選択し、更にこの選択した値と遅角設定最小値Ｓminとを比較して大きい方の値をノッキング補正なしの実行点火時期Ｓact1として出力する。この実行点火時期Ｓact1は、他のトルク補正演算時、例えば電子制御スロットルバルブ７０の開度制御におけるパラメータとして利用される。
【００２９】
以上のように制御することで、本実施形態では、低負荷低回転時には点火作動係数ｋが１に、高負荷高回転時には点火作動係数ｋが０に、中間域では点火作動係数ｋが０と１の間の数に設定される。点火要求時、回転フィードバック制御時または回転速度制限時を除く通常運転時においては、目標Ｐｉ等を実現させるために演算されたリタード量Ｒtdを反映させたトルク制御点火時期ａと基本目標点火時期ｂとの間で点火作動係数ｋに基づいて目標点火時期Ｓtが設定される。
【００３０】
点火作動係数ｋが１の場合、即ち低回転低負荷時には、目標点火時期Ｓtはトルク制御点火時期ａに設定される。即ち、目標Ｐｉを実現させるためのトルク制御を反映させた点火時期に設定されるので、エンジン回転速度の安定化を確実に図ることができる。
点火作動係数ｋが０の場合、即ち高負荷または高回転時には、目標点火時期Ｓtは基本目標点火時期ｂに設定される。したがって、リタード量が抑制され、エンジンの効率的な運転を図ることができ、出力及び燃費の向上を図ることができる。
【００３１】
中間域では、目標点火時期Ｓtは、トルク制御点火時期ａと基本目標点火時期ｂとの間の値に点火作動係数ｋに応じて設定されるので、エンジン回転速度の安定化及び出力及び燃費の向上を点火作動係数ｋの設定に応じて適宜実現させることができる。
また、点火要求時、回転フィードバック時または回転速度制限時においては、点火作動係数に拘わらず、目標点火時期Ｓtがトルク制御点火時期ａに設定される。したがって、各種外部要求に応じて目標Ｐｉを迅速かつ確実に実現させることができる。
【００３２】
即ち、本実施形態では、負荷とエンジン回転速度に基づく点火作動係数ｋを用いて、目標Ｐｉを実現させるためのトルク制御において設定される点火時期のリタード量Ｒtdを増減させることで、エンジン運転が不安定となり易い低負荷低回転時にはエンジン運転の安定化を図り、エンジン運転が比較的安定し易い高回転、または高出力に制御される高負荷時には、リタード量Ｒtdを抑えて出力及び燃費の向上を図る。更に、点火要求時、回転フィードバック時または回転速度制限時といったトルク制御に関する要求がある場合には、要求に応じた点火時期に確実に設定し、トルク制御を確実に反映させてエンジン運転の安定化を確実に実現させることができる。そして、これらの制御を点火作動係数ｋを用いた算出により行なうことで、マップの複雑化を抑え複雑な制御を簡単にした上で、エンジン運転の安定化及び燃費性能の両立化を図ることが可能となる。
【符号の説明】
【００３３】
１０  ＥＣＵ
Ｂ４５  実行点火時期演算部
Ｂ５２  点火作動係数算出ブロック
Ｂ５４  遅角量演算ブロック
Ｂ５６  目標点火時期演算ブロック
【図１】
2011226385.tif 000003
【図２】
2011226385.tif 000004
【図３】
2011226385.tif 000005