(57)【要約】【課題】最大の正味トルクが得られるように点火時期を制御可能な内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】本発明に係る内燃機関の制御装置は、図示トルクが最大となるような点火時期を算出する手段と、機関運転状態に基づいてフリクショントルクＦＭＥＰを算出する手段と、図示トルクからフリクショントルクを減じて得られる正味トルクが最大となるように、前記手段によって算出された、図示トルクが最大となるような点火時期を補正する手段とを備えたことを特徴とする。【選択図】図４
2008051005.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
図示トルクが最大となるような点火時期を算出する最大図示トルク点火時期算出手段と、
機関運転状態に基づいてフリクショントルクを算出するフリクショントルク算出手段と、
図示トルクからフリクショントルクを減じて得られる正味トルクが最大となるように、前記最大図示トルク点火時期算出手段によって算出された点火時期を補正する点火時期補正手段と
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】
機関運転状態に基づいて図示トルクを算出する図示トルク算出手段をさらに備え、
前記点火時期補正手段は、前記フリクショントルク算出手段によって算出されたフリクショントルクと、前記図示トルク算出手段によって算出された図示トルクとに基づいて点火時期補正量を算出する
ことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記点火時期補正手段は、前記フリクショントルクと前記図示トルクとの比に基づいて前記点火時期補正量を算出する
ことを特徴とする請求項２記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
筒内圧を検出する筒内圧検出手段と、機関回転速度を検出する回転速度検出手段とをさらに備え、
前記フリクショントルク算出手段は、前記筒内圧検出手段によって検出された筒内圧の最大値と、前記回転速度検出手段によって検出された機関回転速度とに基づいて前記フリクショントルクを算出する
ことを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記最大図示トルク点火時期算出手段は、所定クランク角における燃焼割合が所定値になるような点火時期を算出する
ことを特徴とする請求項１乃至４いずれか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制御装置に係り、特に、内燃機関の点火時期を好適に制御可能な装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、内燃機関の制御装置においては、回転速度や負荷などのエンジン運転状態を表す各状態量を検出し、これら各状態量に基づいて、予め実験等を通じて適合されたマップを参照することにより、点火時期を決定するようにしている。
【０００３】
しかし、近年のエンジンでは様々な可変機構が備えられており、また、構成部品も多く、燃焼状態にバラツキが生じやすくなっている。よってエンジンの運転状態の数は膨大な数に至っており、これら全ての運転状態に適合するよう点火時期を予め定めておくことはもはや困難な状況となっている。
【０００４】
そこで、近年では、最大トルクを得られるような最適な点火時期、即ちＭＢＴ（Minimum Advance for Best Torque）を機種毎に定め、実際の点火時期がこのＭＢＴに一致するようにフィードバック制御することが検討されている（例えば特許文献１参照）。これによれば、固体バラツキに影響されることなく常に点火時期を最適点火時期に近づけることができ、また、従来多大な時間と労力とが費やされていた各種マップの作成、即ち適合という作業を大幅に簡略化することができて、開発期間の大幅な短縮等を図れる利点がある。このＭＢＴ制御では筒内情報の取得が不可欠であり、このため筒内圧センサ等の筒内情報を検知し得るセンサが装備される。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１４６９８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、従来にいう最適点火時期即ちＭＢＴとは、あくまで筒内圧と筒内容積とに基づく図示トルクが最大となるような点火時期である。言い換えれば、燃焼室内部で起こる燃焼自体について最大のトルクが得られるような点火時期である。
【０００７】
一方、エンジンに要求される性能は、実際にクランク軸から出力されるトルク、即ち正味トルクが最大となることである。そこでこの観点に鑑みて正味トルクが最大となるような点火時期を調べてみたところ、その点火時期は、従来にいう図示トルクが最大となる点火時期とは必ずしも一致しないことが判明した。
【０００８】
そこで、本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、最大の正味トルクが得られるように点火時期を制御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】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る内燃機関の制御装置は、図示トルクが最大となるような点火時期を算出する最大図示トルク点火時期算出手段と、機関運転状態に基づいてフリクショントルクを算出するフリクショントルク算出手段と、図示トルクからフリクショントルクを減じて得られる正味トルクが最大となるように、前記最大図示トルク点火時期算出手段によって算出された点火時期を補正する点火時期補正手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
好ましくは、機関運転状態に基づいて図示トルクを算出する図示トルク算出手段がさらに備えられ、前記点火時期補正手段は、前記フリクショントルク算出手段によって算出されたフリクショントルクと、前記図示トルク算出手段によって算出された図示トルクとに基づいて点火時期補正量を算出する。
【００１１】
好ましくは、前記点火時期補正手段は、前記フリクショントルクと前記図示トルクとの比に基づいて前記点火時期補正量を算出する。
【００１２】
好ましくは、筒内圧を検出する筒内圧検出手段と、機関回転速度を検出する回転速度検出手段とがさらに備えられ、前記フリクショントルク算出手段は、前記筒内圧検出手段によって検出された筒内圧の最大値と、前記回転速度検出手段によって検出された機関回転速度とに基づいて前記フリクショントルクを算出する。
【００１３】
好ましくは、前記最大図示トルク点火時期算出手段は、所定クランク角における燃焼割合が所定値になるような点火時期を算出する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、最大の正味トルクが得られるように点火時期を制御可能な内燃機関の制御装置を提供することができるという、優れた効果が発揮される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基づき説明する。
【００１６】
図１は、本実施形態の構成を示す概略図である。図示されるように、内燃機関１は、シリンダブロック２に形成された燃焼室３の内部で燃料および空気の混合気を燃焼させ、燃焼室３内でピストン４を往復移動させることにより動力を発生する。内燃機関１は車両用多気筒エンジン（１気筒のみ図示）であり、火花点火式内燃機関、より具体的にはガソリンエンジンである。
【００１７】
内燃機関１のシリンダヘッドには、吸気ポートを開閉する吸気弁Ｖｉと、排気ポートを開閉する排気弁Ｖｅとが気筒ごとに配設されている。各吸気弁Ｖｉおよび各排気弁Ｖｅは図示しないカムシャフトによって開閉させられる。ここで吸気弁Ｖｉには可変バルブタイミング機構（以下「ＶＶＴｉ」と称す）２１が付設され、吸気弁Ｖｉの開閉タイミングが変更可能となっている。また、シリンダヘッドの頂部には、燃焼室３内の混合気に点火するための点火プラグ７が気筒ごとに取り付けられている。さらにシリンダヘッドにはインジェクタ（燃料噴射弁）１２が気筒ごとに配設され、燃焼室３内に直接燃料噴射するようになっている。ピストン４はいわゆる深皿頂面型に構成されており、その上面には凹部４ａが形成されている。そして内燃機関１では、燃焼室３内に空気を吸入させた状態で、インジェクタ１２からピストン４の凹部４ａに向けて燃料が直接噴射される。これにより点火プラグ７の近傍に、燃料と空気との混合気の層が周囲の空気層と分離された状態で形成（成層化）され、安定した成層燃焼が実行される。
【００１８】
各気筒の吸気ポートは気筒毎の枝管を介して吸気集合室であるサージタンク８に接続されている。サージタンク８の上流側には吸気集合通路をなす吸気管１３が接続されており、吸気管１３の上流端にはエアクリーナ９が設けられている。そして吸気管１３には、上流側から順に、吸入空気量を検出するためのエアフローメータ５と、電子制御式スロットルバルブ１０とが組み込まれている。なお吸気ポート、サージタンク８及び吸気管１３により吸気通路が形成される。
【００１９】
一方、各気筒の排気ポートは気筒毎の枝管を介して排気集合通路をなす排気管６に接続されており、排気管６には三元触媒からなる触媒１１が取り付けられている。なお排気ポート、枝管及び排気管６により排気通路が形成される。触媒１１の上流側に排気空燃比を検出するための触媒前センサ１７が設置されている。
【００２０】
上述の点火プラグ７、スロットルバルブ１０、インジェクタ１２及びＶＶＴｉ２１等は、制御手段としての電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」と称す）２０に電気的に接続されている。ＥＣＵ２０は、何れも図示されないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート、および記憶装置等を含むものである。またＥＣＵ２０には、図示されるように、前述のエアフローメータ５、触媒前センサ１７のほか、内燃機関１のクランク角（位相）を検出するクランク角センサ１４、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ１５、吸気圧を検出する吸気圧センサ１６、スロットルバルブ１０の開度を検出するスロットル開度センサ１９、その他の各種センサが図示されないＡ／Ｄ変換器等を介して電気的に接続されている。ＥＣＵ２０は、各種センサの検出値等に基づいて、所望の出力が得られるように、点火プラグ７、スロットルバルブ１０、インジェクタ１２、ＶＶＴｉ２１等を制御し、点火時期、燃料噴射量、燃料噴射時期、スロットル開度、吸気弁開閉タイミング等を制御する。なおスロットル開度は通常アクセル開度に応じた開度に制御され、吸気弁開閉タイミングはエンジン運転状態に応じたタイミングに制御される。
【００２１】
各気筒には、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２２が設けられている。各筒内圧センサ２２は、対応する燃焼室３内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、図示されないＡ／Ｄ変換器等を介してＥＣＵ２０に電気的に接続されている。各筒内圧センサ２２は、対応する燃焼室３の筒内圧に比例した電圧信号をＥＣＵ２０に与える。各筒内圧センサ２２の検出値は、微小時間おきにＥＣＵ２０に順次与えられ、ＥＣＵ２０の所定の記憶領域（バッファ）に所定量ずつ更新記憶される。
【００２２】
次に、本実施形態における点火時期制御について説明する。
【００２３】
本実施形態においては、基本の点火時期が、エンジンの機種毎に予め定められた、図示トルクが最大となるような最適点火時期θＺＭＢＴに制御される。この点火時期θＺＭＢＴは従来にいうＭＢＴであり、便宜上「図示トルクＭＢＴ」と称す。具体的には、所定の基準クランク角θ０における燃焼割合ＭＦＢが所定値φになるように基本点火時期が制御される。本実施形態ではφ＝５０％、θ０＝８°ＡＴＤＣに設定される。但し、図示トルク最大のときのＭＦＢ＝φを示すクランク角θ０は、エンジンの機種に応じて適合される。燃焼割合ＭＦＢとは、１気筒１サイクル（吸気、圧縮、膨張、排気の各行程を経て１サイクルとされる）当たりの全発生熱量に対するその時々の発生熱量の比である。燃焼割合ＭＦＢはＥＣＵ２０により後述の如く微小時間おきに演算される。
【００２４】
ここで図示トルクについて説明する。図２は内燃機関のＰＶ線図であり、縦軸が筒内圧Ｐｃ、横軸が筒内容積Ｖ、Ｖｔｄｃ及びＶｂｄｃがそれぞれピストン上死点及び下死点の筒内容積である。知られているように、線図は矢示される如く変化し、Ａで示される領域の面積がエンジンのする仕事量、Ｂで示される領域の面積がポンピングロスにそれぞれ相当する。ここで図示トルクＴｚはＴｚ＝Ａ−Ｂとして定義される。大きな図示トルクＴｚを得るためには、領域Ａの面積を増やし、領域Ｂの面積を減らす必要がある。
【００２５】
ところで、前述のようなクランク角がθ０の時にＭＦＢ＝φを実現させるような点火時期は、ここでの図示トルクＴｚを最大にするという意味で最適な点火時期であり、言い換えれば燃焼室内の燃焼だけを考慮した場合の最適な点火時期である。しかしながら、実際のエンジンでは、燃焼室で発生した図示トルクからフリクショントルクといった摩擦等の機械損失分を差し引いた値、即ち正味トルクがクランク軸から出力として取り出されるものであり、且つ、実際に車両の駆動等に使用されるのは正味トルクである。よって、図示トルクが最大となるような点火時期（図示トルクＭＢＴ）よりもむしろ、正味トルクが最大になるような点火時期（以下、「正味トルクＭＢＴ」という）に点火時期を制御する方が好ましい。
【００２６】
これら図示トルクＭＢＴと正味トルクＭＢＴとについて調べたところ、両者は必ずしも一致しないことが判明した。図３は、各点火時期に対する図示トルクと正味トルクとの関係を示す。図示されるように、正味トルクＭＢＴθＳＭＢＴと図示トルクＭＢＴθＺＭＢＴは異なる時期にあり、両者の間には誤差が存在する。図示トルクと正味トルクとの差分であるフリクショントルクは点火時期に応じて変化し、図示トルクＭＢＴθＺＭＢＴが進角するほどフリクショントルクは大きくなる。この図示トルクＭＢＴθＺＭＢＴが進角側の値となり、フリクショントルクが大きくなる場合とは、例えばエンジン負荷が低負荷であるとき、バルブオーバーラップが大であるとき、又はエンジン温度が低温であるとき等である。図示トルクＭＢＴθＺＭＢＴが進角側の値となっている領域では、図示トルクＭＢＴθＺＭＢＴと正味トルクＭＢＴθＳＭＢＴとの間の誤差の影響が決して無視できなくなり、この誤差が機関効率低下の原因ともなる。
【００２７】
そこで本実施形態では、以下のようにして図示トルクＭＢＴを補正することにより、点火時期を正味トルクＭＢＴθＳＭＢＴに一致させるように制御することとしている。
【００２８】
図４は、本実施形態の点火時期制御における点火時期の算出処理のルーチンを示す。この算出処理はＥＣＵ２０によって微小クランク角毎（例えば１０°毎）に実行される。この算出処理における各タイミングを図５に示すので適宜参照されたい。図５はエンジンの所定の１気筒、１サイクルにおけるクランク角θに対する筒内圧Ｐｃの変化を示す。図示されるように、圧縮上死点ＴＤＣ（θ＝０°）の所定角度前で点火が実行され、この点火により燃焼室内の混合気が燃焼され、筒内圧Ｐｃは、圧縮上死点後の所定角度で最大圧Ｐｃｍａｘとなり、その後減少する。
【００２９】
図４を参照すると、まずステップＳ１０１では、クランク角センサ１４により排気ＴＤＣ（θ＝−３６０°、図５にＩで示すタイミング）が検出されたか否かが判断される。検出されてなければ再度ステップＳ１０１を実行して検出されるまで待機し、検出されたならばステップＳ１０２に進んで、吸気弁Ｖｉ及び排気弁Ｖｅのバルブタイミングが取得される。ここでＥＣＵ２０は、エンジン運転状態（例えば回転速度及び負荷）に基づいてＶＶＴｉ２１を制御していることから、そのＶＶＴｉ２１の位置に基づく現在の吸気弁Ｖｉの開閉タイミングを取得する。またＥＣＵ２０は、一定値として予め記憶された排気弁Ｖｅの開閉タイミングを取得する。
【００３０】
次に、ステップＳ１０３〜Ｓ１０５において、クランク角θが吸気弁閉タイミングＩＶＣ（図５にＩＩで示すタイミング）に至るまで、微小クランク角毎のクランク角取得と筒内圧Ｐｃ検出とが繰り返される。即ち、ステップＳ１０３においてはクランク角センサ１４により検出された現在のクランク角θの値が取得され、ステップＳ１０４においてはそのクランク角θの時点で筒内圧センサ２２により検出された筒内圧Ｐｃの値が取得される。この取得された筒内圧Ｐｃの値はクランク角θの値に対応づけてバッファに記憶される。そしてステップＳ１０５において、クランク角θが吸気弁閉タイミングＩＶＣに達したか否かが判断され、クランク角θが吸気弁閉タイミングＩＶＣに達していなければステップＳ１０３，Ｓ１０４が繰り返し実行され、クランク角θが吸気弁閉タイミングＩＶＣに達していればステップＳ１０６に移行される。
【００３１】
次に、ステップＳ１０６〜Ｓ１１０においては、クランク角θが排気弁開タイミングＥＶＯ（図５にＩＩＩで示すタイミング）に至るまで、クランク角θと筒内圧Ｐｃとが繰り返し検出、記憶され、また、微小クランク角毎に、現時点での加熱率ｄＱと、その累積値である累積加熱率Ｑとが計算される。即ち、ステップＳ１０６においてはクランク角センサ１４により検出された現在のクランク角θの値が取得され、ステップＳ１０７においてはそのクランク角θの時点で筒内圧センサ２２により検出された筒内圧Ｐｃの値が取得される。取得された筒内圧Ｐｃの値はクランク角θの値に対応づけてバッファに記憶される。
【００３２】
そしてステップＳ１０８において、現時点での加熱率ｄＱが次式数１に基づいて算出される。
【００３３】
【数１】
2008051005.tif 000003
【００３４】
κは筒内混合気の比熱比であり、ここでは一定値として取り扱う。例えばκ＝１．３２である。Ｖは筒内容積で、クランク角θの関数であることから、現時点でのクランク角θに基づきＥＣＵ２０によって計算される。
【００３５】
次のステップＳ１０９においては、現時点までの加熱率ｄＱの累積値或いは積分値である累積加熱率Ｑが算出される。つまり、今回算出された加熱率ｄＱが前回算出された加熱率ｄＱの累積値に加算されて現時点での累積加熱率Ｑが算出される。このようにして算出された現時点までの累積加熱率Ｑの値は現時点でのクランク角θの値に対応づけてバッファに記憶される。
【００３６】
ステップＳ１１０においては、クランク角θが排気弁開タイミングＥＶＯに達したか否かが判断され、クランク角θが排気弁開タイミングＥＶＯに達していなければステップＳ１０６〜Ｓ１０９が繰り返し実行され、クランク角θが排気弁開タイミングＥＶＯに達していればステップＳ１１１に移行される。こうして、累積加熱率Ｑの計算は吸気弁閉タイミングＩＶＣから排気弁開タイミングＥＶＯまで繰り返し実行されることになる。クランク角θが排気弁開タイミングＥＶＯに達した時点での最大累積加熱率Ｑｍａｘは次式数２の通りとなる。
【００３７】
【数２】
2008051005.tif 000004
【００３８】
次に、ステップＳ１１１では、累積加熱率Ｑと最大累積加熱率Ｑｍａｘとの比である燃焼割合ＭＦＢ＝Ｑ／Ｑｍａｘがφ（＝５０％）となるクランク角θ５０が算出される。即ち、吸気弁閉タイミングＩＶＣから排気弁開タイミングＥＶＯまでの間における各クランク角毎の燃焼割合ＭＦＢがバッファの記憶値に基づいて計算されると共に、その計算された燃焼割合ＭＦＢをφとする累積加熱率Ｑに対応したクランク角がθ５０として算出される。
【００３９】
ここで、クランク角θに対する燃焼割合ＭＦＢ＝Ｑ／Ｑｍａｘの変化の様子を図６に示す。図示されるように、クランク角θが増大するにつれ、即ち、筒内の混合気が着火して燃焼が進行するにつれ、燃焼割合ＭＦＢはゼロから次第に上昇し、最終的に１に収束する。ステップＳ１１１では、ＭＦＢ＝φ＝０．５に対応するクランク角θ５０が算出される。
【００４０】
次に、ステップＳ１１２〜Ｓ１１４において、クランク角θが排気下死点（θ＝１８０°、図５にＩＶで示すタイミング）に至るまで、微小クランク角毎のクランク角取得と筒内圧Ｐｃ検出とが繰り返し実行される。即ち、ステップＳ１１２においてはクランク角センサ１４により検出された現在のクランク角θの値が取得され、ステップＳ１１３においてはそのクランク角θの時点で筒内圧センサ２２により検出された筒内圧Ｐｃの値が取得される。この取得された筒内圧Ｐｃの値はクランク角θの値に対応づけてバッファに記憶される。そしてステップＳ１１４において、クランク角θが排気下死点（排気ＢＤＣ）に達したか否かが判断され、クランク角θが排気下死点に達していなければステップＳ１１２，Ｓ１１３が繰り返し実行され、クランク角θが排気下死点に達していればステップＳ１１５に移行される。
【００４１】
ステップＳ１１５においては、当該サイクルの図示トルクＩＭＥＰが次式数３に基づいて算出される。
【００４２】
【数３】
2008051005.tif 000005
【００４３】
即ちここでは、微小クランク角毎の筒内圧と筒内容積との積値Ｐｃ・ｄＶ／ｄθが、吸気下死点ＩＮＢＤＣ（θ＝−１８０°、図５にＶで示すタイミング）から排気下死点ＥＸＢＤＣ（θ＝１８０°、図５にＩＶで示すタイミング）まで積分されて図示トルクＩＭＥＰが算出される。
【００４４】
図２を参照して説明したように、厳密な意味での図示トルクはＴｚ＝Ａ−Ｂで表され、領域Ａの面積から領域Ｂの面積を減じた値である。よって図示トルクＴｚを正確に求めようとするときは１サイクルの全てに亘ってこのような積分を行わなければならない。しかしながら、例えばエンジンが定常運転している場合など、ポンピングロス（Ｂ）は一定とみなせる場合がある。ここでは簡単のためエンジンの仕事量に相当する領域Ａのみに着目し、吸気下死点ＩＮＢＤＣから排気下死点ＥＸＢＤＣまでの領域の面積によって図示トルクＩＭＥＰを規定している。もっとも、１サイクルの全てに亘って積分処理を実行しても一向に差し支えないし、また、ポンピングロス（Ｂ）を一定値又はエンジン運転状態に応じた値としてエンジンの仕事量（Ａ）から減じるようにしてもよい。
【００４５】
次に、ステップＳ１１６において、記憶された筒内圧データに基づき当該サイクルにおける最大筒内圧Ｐｃｍａｘの値が取得される共に、クランク角センサ１４の出力に基づいて算出されるエンジン回転速度ＮＥの値が取得される。そしてこれら最大筒内圧Ｐｃｍａｘ及び回転速度ＮＥの値に基づき、次式数４に従ってフリクショントルクＦＭＥＰが算出される。
【００４６】
【数４】
2008051005.tif 000006
【００４７】
Ｃ１〜Ｃ４は予め適合された定数である。なお、トルクは平均有効圧と線形の関係にあり、両者は等価であるので、トルクを平均有効圧と置き換えても差し支えない。ここで平均有効圧とは仕事を行程容積で除した値である。
【００４８】
次に、ステップＳ１１８においては、ステップＳ１１５で算出された図示トルクＩＭＥＰ及びステップＳ１１７で算出されたフリクショントルクＦＭＥＰの値に基づき、図示トルクＭＢＴθＺＭＢＴを正味トルクＭＢＴθＳＭＢＴに一致させるための補正量である点火時期補正量ΔＳＡが算出される。この算出においては、まず次式数５により図示トルクＩＭＥＰとフリクショントルクＦＭＥＰとの比であるトルク比ＲＭＥＰが算出される。
【００４９】
【数５】
2008051005.tif 000007
【００５０】
その後、この算出されたトルク比ＲＭＥＰに基づき、図７に示す所定の補正量マップに従って点火時期補正量ΔＳＡが算出される。このマップによれば、トルク比ＲＭＥＰが大きい領域よりも小さい領域の方が大きな補正量ΔＳＡが得られ、また、トルク比ＲＭＥＰが小さくなるほど大きな補正量ΔＳＡが得られる。これの意味するところは、図示トルクＩＭＥＰに対してフリクショントルクＦＭＥＰが相対的に大きくなるほど、正味トルクＭＢＴθＳＭＢＴが図示トルクＭＢＴθＺＭＢＴからずれていくということである。例えば、エンジン運転状態が高回転である場合や低負荷である場合などには、フリクショントルクＦＭＥＰが相対的に大きくなり、補正の程度が増大される。なおマップは関数に置換されてもよい。
【００５１】
こうして点火時期補正量ΔＳＡが算出されたら、次にステップＳ１１９において、次式数６により、次回サイクルの点火時期ＳＡｎｅｘｔが算出される。
【００５２】
【数６】
2008051005.tif 000008
【００５３】
ＳＡは今回サイクルの点火時期であり、具体的には、前回サイクルのステップＳ１１９で算出され、今回サイクルで実際に点火が実行された点火時期である。ここで注意すべきは、点火時期及びその補正量を示す値ＳＡｎｅｘｔ、ＳＡ、ΔＳＡについては、圧縮上死点ＴＤＣを基準に単位がＢＴＤＣであり、他方、クランク角を示す値θ５０、θ０については単位がＡＴＤＣである点である。これらの関係を図８に示す。
【００５４】
以上により今回サイクルの処理が終了され、最終的に算出された次回サイクルの点火時期ＳＡｎｅｘｔは、次回サイクルで実際に点火が実行される点火時期となる。
【００５５】
ここで、図８を参照しつつ、数６で表される次回サイクルの点火時期ＳＡｎｅｘｔについて説明する。数６の右辺｛ＳＡ＋（θ５０−θ０）｝の部分は、従来と同様の、点火時期を図示トルクＭＢＴθＺＭＢＴに一致させるようにするためのフィードバック部分である。また、数６の右辺｛−ΔＳＡ｝の部分は、最終的な点火時期を正味トルクＭＢＴθＳＭＢＴに一致させるよう、図示トルクＭＢＴθＺＭＢＴを補正する部分である。
【００５６】
図８において、実線は、図示トルクＭＢＴθＺＭＢＴで点火が行われた場合のクランク角θに対する燃焼割合ＭＦＢ＝Ｑ／Ｑｍａｘの変化を示す。理解されるように、この場合、基準クランク角θ０（８°ＡＴＤＣ）の時点で燃焼割合ＭＦＢがφ（０．５＝５０％）となっている。
【００５７】
他方、今回サイクルの点火時期ＳＡで点火した結果の燃焼割合ＭＦＢの変化が一点鎖線の如きであったとする。この場合、燃焼割合ＭＦＢがφとなる時点でのクランク角θ５０は基準クランク角θ０より早い時期にズレている。次回サイクルにおける図示トルクＭＢＴθＺＭＢＴは、今回サイクルの点火時期ＳＡに、点火時期のズレ量（θ５０−θ０）を加算すれば得られる。図示例では（θ５０−θ０）が負の値であるので、最終的に得られる値は今回サイクルの点火時期ＳＡより少ない値、即ち圧縮上死点ＴＤＣにより近い遅角側の値となる。こうして図示トルクＭＢＴに関する今回サイクルの点火時期のズレ量が次回サイクルにフィードバックされることになる。
【００５８】
そして、本実施形態ではさらに、この図示トルク最大となるような点火時期｛ＳＡ＋（θ５０−θ０）｝にフリクショントルクを考慮した補正が加わる。即ち、図示トルク最大となるような点火時期｛ＳＡ＋（θ５０−θ０）｝から、補正量ΔＳＡが減算されて最終的な次回サイクルの点火時期ＳＡｎｅｘｔが算出される。前述したように、図示トルクＩＭＥＰに対してフリクショントルクＦＭＥＰが相対的に大きくなるほど、補正量ΔＳＡが大きくなり、最終的に得られる点火時期ＳＡｎｅｘｔは圧縮上死点ＴＤＣにより近づけられ、或いは遅角側の値に変更される。例えば、前式数４から分かるように、エンジン回転速度ＮＥが高いほどフリクショントルクＦＭＥＰが増大するので、点火時期は遅角側に補正される。また、エンジン負荷が低負荷であるほど（又は図示トルクが小であるほど）、フリクショントルクＦＭＥＰが図示トルクＩＭＥＰに対し相対的に大きくなるので、点火時期は遅角側に補正される。
【００５９】
このように本実施形態によれば、図示トルクが最大となるような点火時期が、正味トルクが最大となるように補正され、言い換えれば、点火時期は、正味トルクＭＢＴθＳＭＢＴに一致するように制御される。よって、クランク軸から実際に最大のトルクを得ることが可能となり、機関効率を高めることができるほか、燃費の向上等を達成することができる。
【００６０】
なお、ステップＳ１１９における次回サイクルの点火時期ＳＡｎｅｘｔの算出にあたっては、バルブタイミング或いはバルブオーバーラップに基づく補正等を加えてもよい。
【００６１】
また、ステップＳ１０８における加熱率ｄＱの算出にあたっては、次の数７に従って算出される比熱比κを用いてもよい。
【００６２】
【数７】
2008051005.tif 000009
【００６３】
ここで、ＧＡはエアフローメータ５によって検出されるか又はエアモデルに基づいて計算される吸入空気量、ＡＦは空燃比でＡＦ＝ＧＡ／ＧＦから算出される値（但しＧＦは燃料噴射量）、κａｉｒは空気の比熱比、κｆｕｅｌは燃料の比熱比、κｒｅｓは筒内における残留ガス（ＣＯ２、Ｈ２Ｏ、Ｎ２の混合ガス）の比熱比、Ｒは気体定数、Ｔは筒内ガス温度、Ｆｄは筒内ガス中における残留ガス（筒内に残る前サイクルの既燃焼ガス）が占める質量割合、ｃ１１〜ｃ３６は所定の係数である。Ｐ１，Ｖ１は、ステップＳ１０８の加熱率ｄＱ算出タイミングにおける（つまり現在の）筒内圧及び筒内容積であり、Ｐ２，Ｖ２は、その算出タイミングより１回前の算出タイミングにおける筒内圧及び筒内容積である。Ｍは次式数８に従って求められる値である。なお、このような比熱比κの算出はＪＡＮＡＦ表のデータに基づく近似式を利用して行うことができる。
【００６４】
【数８】
2008051005.tif 000010
【００６５】
なお、前記実施形態では、ＥＣＵ２０により、最大図示トルク点火時期算出手段、フリクショントルク算出手段、点火時期補正手段、図示トルク算出手段が構成される。また筒内圧センサ２２により筒内圧検出手段が構成され、クランク角センサ１４及びＥＣＵ２０により回転速度検出手段が構成される。
【００６６】
以上、本発明の好適一実施形態を述べたが、本発明の実施形態は他にも様々なものが可能である。例えば、筒内の燃焼状態を検出する手段としては、前記筒内圧センサ２２のほか、イオンセンサを用いることもできる。筒内の燃焼は化学反応であり、燃焼時にイオンが発生することから、このイオン発生量をイオンセンサで検出することにより筒内の燃焼状態を検出することができる。
【００６７】
本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本実施形態の構成を示す概略図である。
【図２】内燃機関のＰＶ線図である。
【図３】図示トルク、正味トルク及びフリクショントルクと点火時期との関係を示すグラフである。
【図４】本実施形態の点火時期制御における点火時期の算出処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図５】図５の算出処理における各タイミングを示すためのサイクル線図である。
【図６】燃焼割合ＭＦＢ＝Ｑ／Ｑｍａｘとクランク角θとの関係を示すグラフである。
【図７】点火時期補正量マップを示す。
【図８】次回サイクルの点火時期の算出方法を説明するためのグラフである。
【符号の説明】
【００６９】
１  内燃機関
３  燃焼室
７  点火プラグ
１２  インジェクタ
１４  クランク角センサ
２０  電子制御ユニット（ＥＣＵ）
２２  筒内圧センサ
θＺＭＢＴ  図示トルクＭＢＴ
θＳＭＢＴ  正味トルクＭＢＴ
ΔＳＡ  点火時期補正量
ＦＭＥＰ  フリクショントルク
ＩＭＥＰ  図示トルク
ＲＭＥＰ  トルク比
Ｐｃ  筒内圧
Ｐｃｍａｘ  最大筒内圧
θ  クランク角
Ｖ  筒内容積
ＭＦＢ  燃焼割合
φ  燃焼割合の所定値
θ０  基準クランク角
【図１】
2008051005.tif 000011
【図２】
2008051005.tif 000012
【図３】
2008051005.tif 000013
【図４】
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【図５】
2008051005.tif 000015
【図６】
2008051005.tif 000016
【図７】
2008051005.tif 000017
【図８】
2008051005.tif 000018