(57)【要約】【課題】内燃機関の点火時期制御装置に関し、ノックを発生させない限界近くまで点火時期を進角することを可能にする。【解決手段】内燃機関の回転速度、負荷及び吸気弁閉時の筒内温度からノック点火時期を求め、そのノック点火時期を基準にして内燃機関の点火時期を制御する。ノック点火時期は、内燃機関の回転速度、負荷及び吸気弁閉時の筒内温度に対応したマップデータとして記憶しておくのが好ましい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の回転速度を測定する回転速度測定手段と、
内燃機関の負荷を測定する負荷測定手段と、
吸気弁閉時の筒内温度を測定する筒内温度測定手段と、
測定された内燃機関の回転速度、負荷及び吸気弁閉時の筒内温度からノック点火時期を求めるノック点火時期算出手段と、
ノック点火時期を基準にして内燃機関の点火時期を制御する制御手段と、
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】
前記ノック点火時期算出手段は、内燃機関の回転速度、負荷及び吸気弁閉時の筒内温度に対応したマップデータを有し、このマップデータを検索してノック点火時期を求めることを特徴とする請求項１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し、詳しくは、ノック点火時期を基準にして内燃機関の点火時期を制御する点火時期制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の点火時期制御においては、ノックが発生しない範囲内で点火時期をＭＢＴに近付けることが行われている。ノックが発生する点火時期は、内燃機関の運転条件に依存する。このため、従来は、実験等によってノック点火時期を運転条件毎に求め、それをマップデータにしたものを用いて点火時期制御が行われていた。マップデータの作成においてノック点火時期に対応させる運転条件としては、例えば特許文献１に開示されているように、内燃機関の回転速度と内燃機関の負荷を用いるのが一般的であった。
【特許文献１】特開２００２−３１０２４号公報
【特許文献２】特開２００６−２２７１６号公報
【特許文献３】特開２００５−１４００５４号公報
【特許文献４】特開２００４−２４５１７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、実際のノック点火時期は内燃機関の回転速度や負荷以外の条件によっても変化する。このため、確実にノックが起こらないように点火時期を設定しようとすると、マップデータから求まるノック点火時期に対してマージンを大きく取る必要があった。つまり、実際のノック点火時期とマップデータとの誤差を考慮すると、マップデータから求まるノック点火時期まで点火時期を進角することができず、その分、使用可能な点火時期の範囲が狭くなっていた。
【０００４】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、ノックを発生させない限界近くまで点火時期を進角することが可能な内燃機関の点火時期制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の点火時期制御装置であって、
内燃機関の回転速度を測定する回転速度測定手段と、
内燃機関の負荷を測定する負荷測定手段と、
吸気弁閉時の筒内温度を測定する筒内温度測定手段と、
測定された内燃機関の回転速度、負荷及び吸気弁閉時の筒内温度からノック点火時期を求めるノック点火時期算出手段と、
ノック点火時期を基準にして内燃機関の点火時期を制御する制御手段と、
を備えることを特徴としている。
【０００６】
第２の発明は、第１の発明において、
前記ノック点火時期算出手段は、内燃機関の回転速度、負荷及び吸気弁閉時の筒内温度に対応したマップデータを有し、このマップデータを検索してノック点火時期を求めることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
第１の発明によれば、内燃機関の回転速度と負荷に加え、ノックへの影響が特に大きい吸気弁閉時の筒内温度も参酌してノック点火時期が求められる。このノック点火時期を基準にすれば実際のノック点火時期との誤差を考慮したマージンは小さくて済み、ノックを発生させない限界近くまで点火時期を進角することが可能になる。
【０００８】
第２の発明によれば、ノック点火時期をマップデータとして記憶しておくことで、内燃機関の回転速度、負荷及び吸気弁閉時の筒内温度に応じたノック点火時期を速やかに求めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図１乃至図３を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１０】
本発明の実施の形態では、内燃機関（以下、エンジン）を総合的に制御するＥＣＵ(Electronic Control Unit)の一機能として点火時期制御装置が実現される。ＥＣＵには、エンジンの運転条件に関する種々の情報を取得するための複数のセンサが接続されている。具体的には、クランク角センサ、エアフローメータ、筒内温度センサなどである。クランク角センサの信号からはエンジンの回転速度を測定することができる。エアフローメータの信号からはエンジンの負荷を測定することができる。そして、筒内温度センサの信号からは気筒内のガス温度を測定することができる。
【００１１】
ＥＣＵによる点火時期制御では、エンジンの運転条件に基づいてノック点火時期が求められ、ノック点火時期を基準にして点火時期が制御される。ノック点火時期はエンジンの運転条件に対応したマップデータとしてＥＣＵに記憶されている。ＥＣＵは、このマップデータを検索してノック点火時期を決定する。
【００１２】
ＥＣＵには、図１に示すような形式でノック点火時期のマップデータが記憶されている。この図に示すように、ノック点火時期を決定するためのマップはエンジンの負荷毎に用意されている。そして、各マップにおいて、エンジン回転速度Ｎｅと吸気弁が閉じた時点（ＩＶＣ時）の筒内温度とに応じてノック点火時期が定まるようになっている。具体的には、エンジン回転速度によって決まる曲線（実線で示す曲線）と、ＩＶＣ時の筒内温度によって決まる曲線（破線で示す曲線）との交点に対応する点火時期がノック点火時期となる。ＥＣＵは、エンジン回転速度、エンジン負荷及びＩＶＣ時の筒内温度を検索条件として図１に示すマップデータから現在の運転条件下におけるノック点火時期を検索する。
【００１３】
図１に示すマップデータから求められるノック点火時期は、エンジンの回転速度と負荷に加え、ノックへの影響が特に大きいＩＶＣ時の筒内温度にも対応していることで、実際のノック点火時期との誤差は極めて小さい。したがって、ノック点火時期を基準にして点火時期を制御する上で、実際のノック点火時期との誤差を考慮したマージンは小さくて済み、ノックを発生させない限界近くまで点火時期を進角することが可能になる。
【００１４】
ＥＣＵによる点火時期の制御は、図２のフローチャートに示すルーチンにしたがって実行される。なお、図２に示すルーチンはサイクル毎に実行される。
【００１５】
図２に示すルーチンの最初のステップＳ１０では、クランク角センサの信号からエンジンの回転速度Ｎｅが計測され、エアフローメータの信号からエンジンの負荷ＫＬが測定される。次のステップＳ１２では、筒内温度センサの信号からＩＶＣ時の筒内温度が測定される。なお、ＩＶＣのタイミング（吸気弁の閉タイミング）は、吸気弁のバルブタイミングの設定とクランク角センサの信号とから判断される。
【００１６】
次のステップＳ１４では、ステップＳ１０で計測されたエンジン回転速度Ｎｅ及びエンジン負荷ＫＬと、ステップＳ１２で計測されたＩＶＣ時の筒内温度とに対応するノック点火時期がマップから求められる。
【００１７】
ステップＳ１６では、ステップＳ１４で求められたノック点火時期と要求点火時期とが比較される。要求点火時期はノック以外の様々な要求から決定される点火時期であり、ＭＢＴもこの要求点火時期の１つに含まれる。比較の結果、要求点火時期がノック点火時期よりも遅角側にある場合には、そのまま要求点火時期に基づいて点火時期が制御される。
【００１８】
一方、要求点火時期がノック点火時期よりも進角側にある場合には、要求点火時期に基づいて点火時期を制御するとノックが発生してしまう。そこで、この場合には、ステップＳ１８の処理が実行される。ステップＳ１８では、ノック点火時期が要求点火時期として再設定される。これにより、ノックの発生を防止しつつ、ノックを発生させない限界近くまで点火時期を進角することが可能になる。
【００１９】
本実施の形態では、ＥＣＵが上記ルーチンのステップＳ１０の処理を実行することにより、本発明の「回転速度測定手段」と「負荷測定手段」とが実現され、ステップＳ１２の処理を実行することにより、本発明の「筒内温度測定手段」が実現される。また、ＥＣＵがステップＳ１４の処理を実行することにより、本発明の「ノック点火時期算出手段」が実現され、ステップＳ１６及びＳ１８の処理を実行することにより、本発明の「制御手段」が実現される。
【００２０】
なお、図１に示すマップデータの作成は、内燃機関の実機を用いて図２のフローチャートに示す手順で実施される。最初のステップＳ２０では、エンジン回転速度Ｎｅ、エンジン負荷ＫＬ、及びＩＶＣ時の筒内温度が設定される。ＩＶＣ時の筒内温度は、エンジンの水温制御によって制御することができる。ステップＳ２２では、設定された運転条件下で実際にエンジンが運転され、その際、点火時期は最遅角時期に設定される。
【００２１】
次のステップＳ２４では、エンジンにノックが発生しているか否か判定される。ノックの発生はノックセンサで検出することができる。ノックが発生していないならば、ステップＳ２６の処理が実行される。ステップＳ２６では、点火時期が１°だけ進角される。
【００２２】
ステップＳ２４及びＳ２６の処理は、エンジンにノックが発生するまで繰り返し実行される。そして、ステップＳ２４の判定の結果、ノックが発生したときには、点火時期の進角は停止されてステップＳ２８の処理が実行される。ステップＳ２８では、現時点の点火時期、つまり、ノックが発生した時点の点火時期がノック点火時期とされ、ステップＳ２０で設定されたエンジン回転速度Ｎｅ、エンジン負荷ＫＬ、及びＩＶＣ時の筒内温度に対応させてマップに記録される。
【００２３】
上記の手順をエンジン回転速度Ｎｅ、エンジン負荷ＫＬ、ＩＶＣ時の筒内温度の値を変えて繰り返し実行することで、図１に示すようなマップデータが完成する。
【００２４】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、上記実施の形態では、エンジン回転速度、エンジン負荷、及びＩＶＣ時の筒内温度に対応させてマップデータを作成しているが、他の運転条件にも対応させてマップデータを作成してもよい。つまり、少なくともエンジン回転速度、エンジン負荷、及びＩＶＣ時の筒内温度に基づいてノック点火時期が求められるようになっていればよい。
【００２５】
また、上記実施の形態では、ＩＶＣ時の筒内温度を筒内温度センサによって測定しているが、エアフローメータの信号から測定される空気量と、筒内圧センサの信号から測定される筒内圧とを用い、状態方程式によって筒内温度を算出するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態において点火時期制御に用いられるマップデータの構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態において実行される点火時期制御のルーチンを示すフローチャートである。
【図３】図１に示すマップデータの作成の手順を示すフローチャートである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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