(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の運転条件を検出する運転条件検出手段と、
ノックが発生する際のクランクアングルにおける燃焼割合と点火時期との間の多次式からなる関係式と、前記運転条件検出手段が検出した運転条件とに基づいて、ノック限界点火時期を推定する推定手段と、
ノックを検出するノック検出手段と、
前記ノック検出手段によってノックが検出される場合において、ノックが発生するクランクアングルにおける燃焼割合を学習する学習手段と、
前記運転条件検出手段が検出した運転条件に基づいて熱発生パターンおよび自着火発生率曲線を算出する第１の算出手段と、
前記学習手段が学習したノックが発生するクランクアングルにおける燃焼割合と前記第１の算出手段が算出した前記熱発生パターンとに基づいて第１の関係線を算出する第２の算出手段と、
前記学習手段が学習したノックが発生するクランクアングルにおける燃焼割合と前記第１の算出手段が算出した自着火発生率曲線とに基づいて第２の関係線を算出する第３の算出手段とを備え、
前記推定手段は、前記第１の関係線と前記第２の関係線との交点の点火時期が前記ノック限界点火時期であると推定す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】
前記学習手段は、あらかじめ定めておいた前記多次式を用いて、特定の点火時期ごとのノックが発生するクランクアングルにおける燃焼割合に基づいて他の点火時期におけるノックが発生するクランクアングルにおける燃焼割合を補間することによって、ノックが発生するクランクアングルにおける燃焼割合を学習することを特徴とする請求項１記載の点火時期制御装置。
【請求項３】
前記ノック検出手段によってノックが検出される場合において、前記運転条件に基づいて前記多次式を算出する第４の算出手段をさらに備え、
前記推定手段は、前記算出手段が算出した多次式に基づいてノック限界点火時期を推定す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。
【請求項４】
前記運転条件検出手段が検出した運転条件に基づいて熱発生パターンを算出する第５の算出手段と、
前記第４の算出手段によって算出された前記多次式に基づいて前記熱発生パターンを修正する修正手段とをさらに備えることを特徴とする請求項３記載の内燃機関の点火時期制御装置。
【請求項５】
前記多次式は、２次式であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の点火時期制御装置。
【請求項６】
前記ノック検出手段は、加速度センサであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関の点火時期制御装置。
【請求項７】
前記ノック検出手段は、筒内圧力を検出する圧力検出手段を備え、
前記ノック検出手段は、前記筒内圧力に基づいてノックを検出することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関の点火時期制御装置。
【請求項８】
前記運転条件は、点火時期、エンジン回転数、負荷、吸気弁および排気弁の開弁特性、ならびに空燃比であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか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】
エンジンの点火時期が適正な範囲にない場合、ノックが発生する可能性がある。したがって、エンジンの点火時期を適正な範囲に制御することが非常に重要である。そこで、燃焼速度および熱発生パターンに基づいて筒内温度および筒内圧力を推定し、これらの推定値に基づいてノックを発生しないノック限界点火時期を推定する技術が開示されている（特許文献１参照）。この技術によれば、適切な点火時期制御を行うことができる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２３３１１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、熱発生パターンは、機差ばらつき、経時変化等の影響により変化する。したがって、特許文献１の技術では、ノック限界点火時期の予測精度が悪化するおそれがある。また、熱発生パターンを作成する際に種々の運転条件でサンプリングする必要がある。したがって、ＥＣＵの負荷が増大する。それにより、サンプリング結果が反映されるまで間にノック限界点火時期の予測精度が悪化するおそれもある。
【０００５】
本発明は、ノック限界点火時期の予測精度を向上させることができる内燃機関の点火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】
【０００６】
本発明に係る内燃機関の点火時期制御装置は、内燃機関の運転条件を検出する運転条件検出手段と、ノックが発生する際のクランクアングルにおける燃焼割合と点火時期との間の多次式からなる関係式と運転条件検出手段が検出した運転条件とに基づいてノック限界点火時期を推定する推定手段と、ノックを検出するノック検出手段と、ノック検出手段によってノックが検出される場合においてノックが発生するクランクアングルにおける燃焼割合を学習する学習手段と、運転条件検出手段が検出した運転条件に基づいて熱発生パターンおよび自着火発生率曲線を算出する第１の算出手段と、学習手段が学習したノックが発生するクランクアングルにおける燃焼割合と第１の算出手段が算出した熱発生パターンとに基づいて第１の関係線を算出する第２の算出手段と、学習手段が学習したノックが発生するクランクアングルにおける燃焼割合と第１の算出手段が算出した自着火発生率曲線とに基づいて第２の関係線を算出する第３の算出手段とを備え、推定手段は、第１の関係線と第２の関係線との交点の点火時期がノック限界点火時期であると推定することを特徴とするものである。
【０００７】
本発明に係る内燃機関の点火時期制御装置においては、運転条件検出手段によって内燃機関の運転条件が検出され、推定手段によってノックが発生する際のクランクアングルにおける燃焼割合と点火時期との間の多次式からなる関係式と運転条件検出手段が検出した運転条件とに基づいてノック限界点火時期が推定される。この場合、ノックが発生する際のクランクアングルにおける燃焼割合と点火時期との間の適切な関係式を用いることによって、正確なノック限界点火時期を推定することが可能である。したがって、ノック限界点火時期の予測精度が向上する。
【０００９】
学習手段は、あらかじめ定めておいた多次式を用いて、特定の点火時期ごとのノックが発生するクランクアングルにおける燃焼割合に基づいて他の点火時期におけるノックが発生するクランクアングルにおける燃焼割合を補間することによって、ノックが発生するクランクアングルにおける燃焼割合を学習してもよい。この場合、学習手段は、少ないサンプル数で学習することができる。
【００１１】
ノックを検出するノック検出手段と、ノック検出手段によってノックが検出される場合において、運転条件に基づいて多次式を算出する第４の算出手段とをさらに備え、推定手段は、前記算出手段が算出した多次式に基づいてノック限界点火時期を推定してもよい。この場合、ノックが発生する際のクランクアングルにおける燃焼割合と点火時期との間の関係が多次式であることを見出したことから、第４の算出手段は、容易に多次式を算出することができる。それにより、本発明に係る内燃機関の点火時期制御装置の負荷が増大することを防止することができる。したがって、サンプルがノック限界点火時期の推定に反映されるまでの時間を短縮することができる。その結果、ノック限界点火時期の予測精度悪化を防止することができる。
【００１２】
運転条件検出手段が検出した運転条件に基づいて熱発生パターンを算出する第５の算出手段と、第４の算出手段によって算出された多次式に基づいて熱発生パターンを修正する修正手段とをさらに備えていてもよい。この場合、修正された熱発生パターンに基づいて点火時期を制御することが可能になる。したがって、ノックの発生を防止することができる。
【００１３】
多次式は、２次式であってもよい。この場合、少ないサンプル数で多次式を算出することができる。したがって、本発明に係る内燃機関の点火時期制御装置の負荷が増大することを防止することができる。また、ノック検出手段は、加速度センサであってもよい。さらに、ノック検出手段は筒内圧力を検出する圧力検出手段を備え、ノック検出手段は筒内圧力に基づいてノックを検出してもよい。この場合、ノックの検出精度が向上する。
【００１４】
運転条件は、点火時期、エンジン回転数、負荷、吸気弁および排気弁の開弁特性、ならびに空燃比であってもよい。この場合、複数の運転条件に基づいてノック限界点火時期を推定することが可能である。したがって、ノック限界点火時期の予測精度が向上する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ノック限界点火時期の予測精度が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１は、第１実施例に係る点火時期制御装置１００の全体構成を示すブロック図である。図１に示すように、点火時期制御装置１００は、内燃機関１０、運転条件センサ部２０およびＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）３０を含む。
【００１８】
内燃機関１０は、ＥＣＵ３０の指示に従って作動する。また、内燃機関１０は、筒内圧センサ１１およびクランクアングルセンサ１２を含む。筒内圧センサ１１は、内燃機関１０の筒内圧力を検出し、その検出結果をＥＣＵ３０に与える。筒内圧センサ１１は、ノック波を検出できる程度のサンプリング周期で筒内圧力を検出できることが好ましい。クランクアングルセンサ１２は、内燃機関１０内のクランクアングルを検出し、その検出結果をＥＣＵ３０に与える。クランクアングルセンサ１２は、１ｄｅｇ程度の精度でクランクアングルを検出できることが好ましい。
【００１９】
運転条件センサ部２０は、各運転条件を検出するセンサを含む。運転条件センサ部２０の各センサが検出する運転条件には、例えば、点火時期、エンジン回転数、負荷、吸気弁および排気弁の開弁特性（バルブタイミングおよびバルブリフト量）、混合気の空燃比、燃料噴射量、吸入空気量、スロットル角、外気温度、外気湿度、冷却水温、油温、車速、変速比、燃料性状等が含まれる。運転条件センサ部２０は、各運転条件を検出し、その検出結果をＥＣＵ３０に与える。
【００２０】
ＥＣＵ３０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）等から構成される。ＥＣＵ３０は、運転条件センサ部２０、筒内圧センサ１１およびクランクアングルセンサ１２の検出結果に基づいて内燃機関１０を制御する。以下、ＥＣＵ３０による点火時期制御装置１００の制御について説明する。
【００２１】
ＥＣＵ３０は、まず、運転条件センサ部２０の各センサから運転条件を取得する。ＥＣＵ３０は、上記運転条件のうち特に点火時期、エンジン回転数負荷、吸気弁および排気弁の開弁特性ならびに混合気の空燃比に基づいて、以下の制御を行うことが好ましい。次に、ＥＣＵ３０は、筒内圧センサ１１およびクランクアングルセンサ１２の検出結果を取得しつつ、内燃機関１０におけるノックの有無を判定する。以下、図２を用いてノックの有無の判定方法の詳細を説明する。
【００２２】
図２は、ノックの有無の判定方法について説明するための図である。図２（ａ）はクランクアングルと筒内圧力との関係を示す図である。図２（ａ）の横軸はクランクアングルを示し、図２（ａ）の縦軸は筒内圧力を示す。図２（ａ）に示すように、筒内圧力は、クランクアングルが進角側から上死点に向かって変化するにつれて増大し、クランクアングルが上死点を越えると減少する。内燃機関１０内においてノック波が発生しない場合には、筒内圧力は振動せずに滑らかな曲線を描く。しかしながら、ノック波が発生すると筒内圧力は振動する。図２（ａ）の区間Ａは、ノック波が発生している区間を示す。
【００２３】
図２（ｂ）はクランクアングルとノック波の周波数成分（例えば、７ｋＨｚ付近）との関係を示す図である。図２（ｂ）の横軸はクランクアングルを示し、図２（ｂ）の縦軸はノック波の周波数成分を示す。ＥＣＵ３０は、図２（ａ）の筒内圧力に対してフィルタリングすることによって、図２（ｂ）の波形を得ることができる。
【００２４】
図２（ｂ）に示すように、ノック波が発生すると筒内圧力が大きく振幅することになる。ＥＣＵ３０は、ノック周波数成分の振幅の絶対値がしきい値を超えた場合にノック波が発生していると判定することができる。また、ＥＣＵ３０は、所定期間内にノック周波数成分の振幅の絶対値がしきい値を所定回数超えた場合にノック波が発生していると判定してもよい。この場合、ノック波発生の検出精度が向上する。
【００２５】
ノック波が発生していると判定された場合、ＥＣＵ３０は、ノック波が発生するクランクアングル（以下、自着火ＣＡと称する。）を算出する。例えば、ＥＣＵ３０は、上記しきい値を超える波形の開始点を自着火ＣＡとして算出することができる。次に、ＥＣＵ３０は、ノック波発生時の燃焼割合（以下、自着火ＢＲと称する。）を算出する。自着火ＢＲは、自着火ＣＡと筒内圧力とから算出することができる。
【００２６】
次いで、ＥＣＵ３０は、内燃機関１０の点火時期と自着火ＢＲとに基づいて、ノック波発生時における点火時期と燃焼割合との関係を修正して学習する。ここで、点火時期は、クランクアングルによって表され、以下、点火時期ＣＡと称する。
【００２７】
図３は、ノック波発生時における点火時期ＣＡと自着火ＢＲとの関係を示す図である。図３の縦軸は自着火ＢＲを示し、図３の横軸は点火時期ＣＡを示す。図３の実線は、ＥＣＵ３０があらかじめ記憶している、ノック波発生時における点火時期ＣＡと自着火ＢＲとの関係を示す曲線である。本発明者は、図３の実線に示すように、自着火ＢＲが点火時期ＣＡのｎ乗に比例し、例えば、点火時期ＣＡの２乗または３乗に比例して増大することを見出した。点火時期ＣＡが所定の値を超えると、自着火ＢＲはほぼ一定の値を示す。
【００２８】
ＥＣＵ３０は、点火時期ＣＡと自着火ＢＲとを１回またはそれ以上サンプリングし、そのサンプリング結果から図３の破線のように点火時期ＣＡと自着火ＢＲとの関係を修正する。その後、ＥＣＵ３０は、修正した点火時期ＣＡと自着火ＢＲとの関係を記憶する。この場合、ＥＣＵ３０は、機差ばらつき、経年変化（例えば、センサ劣化）にかかわらず、点火時期ＣＡと自着火ＢＲとの正確な関係を学習することができる。
【００２９】
次いで、ＥＣＵ３０は、ノックが発生する限界の点火時期（以下、ノック限界点火時期ＣＡと称する。）を予測する。以下、その過程を詳細に説明する。
【００３０】
まず、ＥＣＵ３０は、熱発生パターンを用いて点火時期ＣＡの変化に対する第１の関係線を算出する。図４は、熱発生パターンを示す図である。図４の縦軸は燃焼割合を示し、図４の横軸はクランクアングルを示す。熱発生パターンは、従来から知られているＷｉｅｂｅ関数、燃焼速度モデル等によって求めることができる。図４の実線に示すように、点火された後においては、クランクアングルの増加とともに燃焼割合も増加する。熱発生パターン曲線は、点火時期ＣＡが進角側にシフトすると低角度側にシフトし、点火時期ＣＡが遅角側にシフトすると高角度側にシフトする。
【００３１】
ＥＣＵ３０は、図３および図４に基づいて、点火時期ＣＡの変化に対する第１の関係線を求める。まず、図３の修正された曲線における所定の点を点Ｐ（点火時期ＣＡＰ，自着火ＢＲＰ）とする。次に、ＥＣＵ３０は、点火時期ＣＡＰに対応する熱発生パターンを算出する。その算出結果の一例を図４の破線に示す。ＥＣＵ３０は、この熱発生パターンを用いて、自着火ＢＲＰに対応するクランクアングルを求める。このアングルは、燃焼割合が自着火ＢＲに到達するクランクアングルである。図３のその他の点に対して同様の処理を行うことによって、図５に示すような点火時期ＣＡの変化に対する第１の関係線を得ることができる。
【００３２】
また、ＥＣＵ３０は、自着火発生率を用いて点火時期に対する第２の関係線を算出する。図６は、自着火発生率を示す図である。図６の縦軸は自着火発生率を示し、図６の横軸はクランクアングルを示す。ここで、自着火発生率とは、従来から知られている自着火予測式（モデル計算式、素反応計算式、総括反応式等）によって算出することができる自着火発生の指標のことを意味する。本実施例においては、一例として自着火発生率が１になると自着火が発生すると判断する。自着火発生率は、自着火予測式に運転条件センサ部２０が検出した運転条件等を代入することによって求めることができる。
【００３３】
図６の実線に示すように、クランクアングルの増加とともに自着火発生率も増加する。自着火発生率曲線は、点火時期ＣＡが進角側にシフトすると低角度側にシフトし、点火時期ＣＡが遅角側にシフトすると高角度側にシフトする。ＥＣＵ３０は、図６に基づいて、点火時期に対する第２の関係線を求める。まず、図６においてある点火時期ＣＡに対応する曲線を算出し、その曲線上の値が１になる場合のクランクアングルを求める。同様の処理を複数回行うことによって、図７に示すような点火時期ＣＡに対する第２の関係線を得ることができる。
【００３４】
次に、ＥＣＵ３０は、図８の実線に示すように、図５に示す第１の関係線と図７に示す第２の関係線との交点を、ノック限界点火時期ＣＡであると予測する。その後、ＥＣＵ３０は、ノック限界点火時期ＣＡに基づいて、点火時期をノック限界点火時期ＣＡより進角しないように制御する。それにより、ノック波の発生を防止することができる。なお、図８の破線に示すように、ノック波発生時における点火時期ＣＡと自着火ＢＲとの関係が修正されると、第１の関係線および第２の関係線はシフトする。それにより、機差ばらつき、経年変化（例えば、センサ劣化）にかかわらず、ノック限界点火時期ＣＡをより適切な値に修正することができる。
【００３５】
なお、ＥＣＵ３０は、ノック波が発生していないと判定していれば、図３のノック波発生時における点火時期ＣＡと自着火ＢＲとの関係を修正および記憶することなく、あらかじめ記憶している点火時期ＣＡと自着火ＢＲとの関係に基づいてノック限界点火時期ＣＡを算出してその後の制御を行う。したがって、ＥＣＵ３０に不必要な負荷がかかることを防止することができる。
【００３６】
以上のように、本実施例においては、点火時期ＣＡと自着火ＢＲとの適切な関係を見出したことによって、正確なノック限界点火時期ＣＡを算出することが可能である。また、点火時期ＣＡと自着火ＢＲとの関係が多次式であることを見出したことから、少ないサンプル数で点火時期ＣＡと自着火ＢＲとの関係を修正および記憶することができる。それにより、ＥＣＵ３０の負荷が増大することを防止することができる。したがって、サンプルがノック限界点火時期ＣＡの推定に反映されるまでの時間を短縮することができる。その結果、ノック限界点火時期ＣＡの予測精度悪化を防止することができる。
【００３７】
続いて、ＥＣＵ３０がノック限界点火時期ＣＡを求める際に行うフローチャートの一例について説明する。図９は、上記フローチャートの一例を示す図である。ＥＣＵ３０は、所定の周期で図９のフローチャートを実行する。図９に示すように、まず、ＥＣＵ３０は、運転条件センサ部２０の各センサから運転条件を取得する（ステップＳ１）。次に、ＥＣＵ３０は、筒内圧センサ１１およびクランクアングルセンサ１２の検出結果に基づいて、ノックが発生しているか否かを判定する（ステップＳ２）。この場合、ＥＣＵ３０は、図２で説明した方法に基づいて判定することができる。
【００３８】
ステップＳ２においてノックが発生していると判定された場合、ＥＣＵ３０は、筒内圧センサ１１およびクランクアングルセンサ１２の検出結果に基づいて自着火ＣＡを算出する（ステップＳ３）。次いで、ＥＣＵ３０は、ステップＳ３において算出された自着火ＣＡと筒内圧センサ１１の検出結果とから自着火ＢＲを算出する（ステップＳ４）。次に、ＥＣＵ３０は、図３の点火時期ＣＡと自着火ＢＲとの関係を修正し、修正後の点火時期ＣＡと自着火ＢＲとの関係を記憶する（ステップＳ５）。
【００３９】
次いで、ＥＣＵ３０は、記憶した点火時期ＣＡと自着火ＢＲとの関係からノック限界点火時期ＣＡを予測する（ステップＳ６）。この場合、ＥＣＵ３０は、図８で説明した方法によりノック限界点火時期ＣＡを予測する。その後、ＥＣＵ３０は図９のフローチャートの実行を終了する。なお、ステップＳ２においてノックが発生していると判定されなかった場合、ＥＣＵ３０は、ステップＳ６の動作を行う。
【００４０】
以上のように、図９のフローチャートに従った制御により、正確なノック限界点火時期ＣＡを算出することが可能である。また、ＥＣＵ３０の負荷が増大することを防止することができる。
【００４１】
本実施例においては、運転条件センサ部２０が運転条件検出手段に相当し、筒内圧センサ１１がノック検出手段および圧力検出手段に相当し、ＥＣＵ３０が推定手段、学習手段、第１の算出手段、第２の算出手段および第３の算出手段に相当し、図３の曲線が多次式に相当する。
【実施例２】
【００４２】
本発明の第２実施例に係る点火時期制御装置１００ａについて説明する。図１０は、点火時期制御装置１００ａの全体構成を示すブロック図である。図１０に示すように、点火時期制御装置１００ａが図１の点火時期制御装置１００と異なる点は、筒内圧センサ１１およびクランクアングルセンサ１２が設けられていない点およびノックセンサ１３が設けられている点である。その他の点においては、点火制御時期装置１００ａは点火時期制御装置１００と同様の構成を有する。なお、実施例１と同様の部位には同一符号を付すことで重複する説明を省略する。
【００４３】
ノックセンサ１３は、例えば、加速度センサから構成される。ノックセンサ１３は、内燃機関１０の筒外に設けられ、ノック波を検出する。具体的には、ノックセンサ１３は、内燃機関１０の振動を電圧に変換し、その電圧値をＥＣＵ３０に与える。
【００４４】
続いて、ＥＣＵ３０による点火時期制御装置１００ａの制御について説明する。ＥＣＵ３０は、まず、運転条件センサ部２０の各センサから運転条件を取得する。ＥＣＵ３０は、ノックセンサ１３の検出結果を取得しつつ、内燃機関１０におけるノックの有無を判定する。具体的には、ＥＣＵ３０は、ノックセンサ１３が検出する電圧値が所定値を超えた場合にノック波が発生していると判定する。また、ＥＣＵ３０は、所定期間内にノックセンサ１３が検出する電圧値が所定回数超えた場合にノック波が発生していると判定してもよい。この場合、ノック波発生の検出精度が向上する。
【００４５】
ノック波が発生していると判定された場合、ＥＣＵ３０は、図３に示したノック波発生時における点火時期ＣＡと自着火ＢＲとの関係式を算出する。ここで、点火時期ＣＡをｘとし、自着火ＢＲをｙとすると、一例として下記式（１）の関係が成立する。
ｙ＝ａ・ｘ２＋ｂ・ｘ＋ｃ  （１）
ａ，ｃ：定数
【００４６】
また、式（１）のｂは、下記式（２）から求めることができる。
ｂ＝ｎ１＋ｎ２・ｎｅ＋ｎ３・ＫＬ＋ｎ４・Ｓａ＋ｎ５・ｎｅ２＋ｎ６・ｎｅ・ＥＧＲ＋ｎ７・ｎｅ・Ｓａ２  （２）
ｎ１〜ｎ７：定数
ｎｅ：エンジン回転数
ＫＬ：エンジン負荷
Ｓａ：点火時期
ＥＧＲ：残留ガス量
上記ｎ１〜ｎ７は、あらかじめ行った実験結果に基づいて定めることができる。なお、上記式（１）は、統計学的にあらゆる特性（曲線）に対応して、例えばＲＢＦ関数、単調増加関数等の複雑な近似関数を用いて表すことも可能である。
【００４７】
ＥＣＵ３０は、運転条件センサ部２０から与えられた運転条件を上記式（２）に代入することによってｂを算出し、算出されたｂを上記式（１）に代入することによってノック波発生時における点火時期ＣＡと自着火ＢＲとの関係式を算出することができる。次に、ＥＣＵ３０は、運転条件センサ部２０から与えられた運転条件に基づいて算出した図６の自着火発生率曲線を用いて、自着火ＣＡを算出する。
【００４８】
次いで、ＥＣＵ３０は、算出された自着火ＣＡと上記式（１）とに基づいて、自着火ＢＲ１を求める。また、ＥＣＵ３０は、運転条件センサ部２０から与えられた運転条件に基づいて算出した図４の熱発生パターン曲線と自着火ＣＡとに基づいて自着火ＢＲ２を求める。
【００４９】
次に、ＥＣＵ３０は、自着火ＢＲ２が自着火ＢＲ１に等しくなるように、熱発生パターン曲線を修正する。この場合、熱発生パターン曲線を算出する際に用いたＷｉｅｂｅ関数、燃焼速度モデル等のモデル式の各定数を修正することによって、熱発生パターン曲線を修正することができる。以後、ＥＣＵ３０は、修正された熱発生パターンと上記式（１）とに基づいて、燃焼割合が自着火ＢＲに到達しないように内燃機関１０の点火時期ＣＡを制御する。それにより、ノック波発生を防止することができる。なお、ＥＣＵ３０は、ノック波が発生していないと判定していれば、熱発生パターン曲線の修正を行わない。したがって、ＥＣＵ３０に不必要な負荷がかかることを防止することができる。
【００５０】
続いて、ＥＣＵ３０が点火時期制御装置１００ａを制御する際に行うフローチャートの一例について説明する。図１１は、上記フローチャートの一例を示す図である。図１１に示すように、まず、ＥＣＵ３０は、運転条件センサ部２０の各センサから運転条件を取得する（ステップＳ１１）。次に、ＥＣＵ３０は、ノックセンサ１３の検出結果に基づいて、ノックが発生しているか否かを判定する（ステップＳ１２）。
【００５１】
ステップＳ１２においてノックが発生していると判定された場合、ＥＣＵ３０は、運転条件に基づいて、上記式（１）を算出する（ステップＳ１３）。次に、ＥＣＵ３０は、運転条件に基づいて算出した自着火発生率曲線を用いて自着火ＣＡを算出する（ステップＳ１４）。次いで、ＥＣＵ３０は、自着火ＣＡと式（１）とに基づいて、自着火ＢＲ１を求めるとともに、運転条件に基づいて算出した熱発生パターン曲線と自着火ＣＡとに基づいて自着火ＢＲ２を求める（ステップＳ１５）。
【００５２】
次に、ＥＣＵ３０は、自着火ＢＲ２が自着火ＢＲ１に等しくなるように、熱発生パターン曲線を修正する（ステップＳ１６）。その後、ＥＣＵ３０は図１１のフローチャートの実行を終了する。なお、ステップＳ１２においてノックが発生していると判定されなかった場合、ＥＣＵ３０は、図１１のフローチャートの実行を終了する。
【００５３】
以上のように、本実施例においては、点火時期ＣＡと自着火ＢＲとの適切な関係を見出したことによって、正確なノック限界点火時期ＣＡを算出することが可能である。また、点火時期ＣＡと自着火ＢＲとの関係が多次式であることを見出したことから、点火時期ＣＡと自着火ＢＲとの関係を平易な式を用いて算出することができる。それにより、ＥＣＵ３０の負荷が増大することを防止することができる。したがって、サンプルがノック限界点火時期ＣＡの推定に反映されるまでの時間を短縮することができる。その結果、ノック限界点火時期ＣＡの予測精度悪化を防止することができる。また、筒内圧センサを用いていないことから、実施例１の点火時期制御装置１００に比較して構成が簡略化される。
【００５４】
なお、上記式（１）は、２次式に限定されない。例えば、３次以上の多次式であってもよい。また、上記式（２）を構成する項は上記のものに限定されない。例えば、外気温度、外気湿度、冷却水温、油温、燃料性状等を含む式であってもよい。
【００５５】
本実施例においては、運転条件センサ部２０が運転条件検出手段に相当し、ノックセンサ１３がノック検出手段に相当し、ＥＣＵ３０が推定手段、第４の算出手段、第５の算出手段および修正手段に相当し、式（１）が多次式に相当する。
【実施例３】
【００５６】
続いて、本発明の第３実施例に係る点火時期制御装置１００ｂについて説明する。図１２は、点火時期制御装置１００ｂの全体構成を示すブロック図である。図１２に示すように、点火時期制御装置１００ｂが図１の点火時期制御装置１００と異なる点は、筒内圧センサ１１が設けられていない点およびノックセンサ１３が設けられている点である。その他の点においては、点火制御時期装置１００ｂは点火時期制御装置１００と同様の構成を有する。なお、実施例１と同様の部位には同一符号を付すことで重複する説明を省略する。
【００５７】
続いて、ＥＣＵ３０による点火時期制御装置１００ｂの制御について説明する。ＥＣＵ３０は、まず、運転条件センサ部２０の各センサから運転条件を取得する。ＥＣＵ３０は、ノックセンサ１３の検出結果を取得しつつ、内燃機関１０におけるノックの有無を判定する。ノック波が発生していると判定された場合、ＥＣＵ３０は、クランクアングルセンサ１２の検出結果に基づいて自着火ＣＡを算出する。例えば、ＥＣＵ３０は、ノックセンサ１３の検出値が所定のしきい値を超える波形の開始点を自着火ＣＡとして算出することができる。なお、ＥＣＵ３０は、クランクアングルセンサのセンサ遅れを考慮してクランクアングルを算出する。
【００５８】
次に、ＥＣＵ３０は、運転条件センサ部２０の検出結果に基づいて上記式（１）を算出する。次いで、ＥＣＵ３０は、自着火ＣＡと式（１）とに基づいて、自着火ＢＲ３を求める。また、ＥＣＵ３０は、運転条件センサ部２０から与えられた運転条件に基づいて算出した図４の熱発生パターン曲線と自着火ＣＡとに基づいて自着火ＢＲ４を求める。
【００５９】
次に、ＥＣＵ３０は、自着火ＢＲ４が自着火ＢＲ３に等しくなるように、熱発生パターン曲線を修正する。この場合、熱発生パターン曲線を算出する際に用いた総括反応式等の各定数を修正することによって、熱発生パターン曲線を修正することができる。以後、ＥＣＵ３０は、修正された熱発生パターンと上記式（１）とに基づいて、燃焼割合が自着火ＢＲに到達しないように内燃機関１０の点火時期ＣＡを制御する。それにより、ノック波発生を防止することができる。なお、ＥＣＵ３０は、ノック波が発生していないと判定していれば、熱発生パターン曲線の修正を行わない。したがって、ＥＣＵ３０に不必要な負荷がかかることを防止することができる。
【００６０】
続いて、ＥＣＵ３０が点火時期制御装置１００ｂを制御する際に行うフローチャートの一例について説明する。図１３は、上記フローチャートの一例を示す図である。図１３に示すように、まず、ＥＣＵ３０は、運転条件センサ部２０の各センサから運転条件を取得する（ステップＳ２１）。次に、ＥＣＵ３０は、ノックセンサ１３の検出結果に基づいて、ノックが発生しているか否かを判定する（ステップＳ２２）。
【００６１】
ステップＳ１２においてノックが発生していると判定された場合、ＥＣＵ３０は、運転条件に基づいて、上記式（１）を求める（ステップＳ２３）。次に、ＥＣＵ３０は、クランクアングルセンサ１２の検出結果に基づいて自着火ＣＡを計測する（ステップＳ２４）。次いで、ＥＣＵ３０は、自着火ＣＡと式（１）とに基づいて、自着火ＢＲ３を求めるとともに、運転条件に基づいて算出した熱発生パターン曲線と自着火ＣＡとに基づいて自着火ＢＲ４を算出する（ステップＳ２５）。また、ＥＣＵ３０は、自着火ＢＲ４が自着火ＢＲ３に等しくなるように、熱発生パターン曲線を修正する（ステップＳ２６）。その後、ＥＣＵ３０は図１３のフローチャートの実行を終了する。なお、ステップＳ２２においてノックが発生していると判定されなかった場合、ＥＣＵ３０は、図１３のフローチャートの実行を終了する。
【００６２】
以上のように、本実施例においては、点火時期ＣＡと自着火ＢＲとの適切な関係を見出したことによって、正確なノック限界点火時期ＣＡを算出することが可能である。また、点火時期ＣＡと自着火ＢＲとの関係が多次式であることを見出したことから、点火時期ＣＡと自着火ＢＲとの関係を平易な式を用いて算出することができる。それにより、ＥＣＵ３０の負荷が増大することを防止することができる。したがって、サンプルがノック限界点火時期ＣＡの推定に反映されるまでの時間を短縮することができる。その結果、ノック限界点火時期ＣＡの予測精度悪化を防止することができる。また、自着火発生率曲線を求めずにクランクアングルセンサによってクランクアングルを直接得ることができることから、より正確な自着火ＣＡを算出することができる。その結果、ノック限界点火時期ＣＡの予測精度が向上する。
【００６３】
本実施例においては、運転条件センサ部２０が運転条件検出手段に相当し、ノックセンサ１３がノック検出手段に相当し、ＥＣＵ３０が推定手段、第４の算出手段、第５の算出手段および修正手段に相当し、式（１）が多次式に相当する。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】第１実施例に係る点火時期制御装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】ノックの有無の判定方法について説明するための図である。
【図３】ノック波発生時における点火時期ＣＡと自着火ＢＲとの関係を示す図である。
【図４】熱発生パターンを示す図である。
【図５】点火時期ＣＡの変化に対する第１の関係線を示す図である。
【図６】自着火発生率を示す図である。
【図７】点火時期ＣＡの変化に対する第２の関係線を示す図である。
【図８】ノック限界点火時期ＣＡを示す図である。
【図９】ノック限界点火時期ＣＡを求める際に行うフローチャートの一例を示す図である。
【図１０】第２実施例に係る点火時期制御装置の全体構成を示すブロック図である。
【図１１】ＥＣＵが点火制御装置を制御する際に行うフローチャートの一例を示す図である。
【図１２】第３実施例に係る点火時期制御装置の全体構成を示すブロック図である。
【図１３】ＥＣＵが点火制御装置を制御する際に行うフローチャートの一例を示す図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０  内燃機関
１１  筒内圧センサ
１２  クランクアングルセンサ
１３  ノックセンサ
２０  運転条件センサ部
３０  ＥＣＵ
１００，１００ａ，１００ｂ  点火時期制御装置
【図１】
0004462168.tif 000002
【図２】
0004462168.tif 000003
【図３】
0004462168.tif 000004
【図４】
0004462168.tif 000005
【図５】
0004462168.tif 000006
【図６】
0004462168.tif 000007
【図７】
0004462168.tif 000008
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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