(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒内圧を取得する筒内圧取得手段と、
前記筒内圧に基づいて、燃焼割合を算出する燃焼割合算出手段と、
前記筒内圧に基づいて、図示トルクを算出する図示トルク算出手段と、
燃焼割合が所定値となるクランク角位置を算出するクランク角位置算出手段と、
複数サイクルにおける前記クランク角位置の分布を算出する燃焼割合クランク角位置分布算出手段と、
前記複数サイクルにおける前記図示トルクの分布を算出する図示トルク分布算出手段と、
点火時期を遅角させた際の前記クランク角位置の分布を推定する燃焼割合クランク角位置分布推定手段と、
前記図示トルクの分布及び推定した前記クランク角位置の分布に基づいて、点火時期を遅角させた際の図示トルクの分布を推定する図示トルク分布推定手段と、
前記図示トルクの分布に基づいて、内燃機関のトルク変動が所定範囲となる条件下で遅角された点火時期を求める点火時期算出手段と、
前記点火時期算出手段により算出された点火時期に基づいて、点火時期の遅角制御を実行する点火時期遅角制御実行手段と、
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】
前記点火時期算出手段は、前記図示トルクの分布に基づいて、内燃機関のトルク変動が前記所定範囲となる条件下で最も遅角された点火時期を求めることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記燃焼割合クランク角位置分布推定手段は、前記クランク角位置の分布を表す標準偏差を前記クランク角位置の平均値を含む値で除算した値が点火時期によらずほぼ一定値となることに基づいて、点火時期を遅角させた際の前記クランク角位置の分布を推定することを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記図示トルク分布推定手段は、前記クランク角位置の分布を表す標準偏差を前記図示トルクの分布を表す標準偏差で除算した値と、点火時期との関係を規定した数式又はマップを用いて、点火時期を遅角させた際の前記図示トルクの分布を推定することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記数式又はマップは、前記クランク角位置の分布を表す標準偏差を前記図示トルクの分布を表す標準偏差で除算した値と、点火時期との関係を一次関数で規定したものであることを特徴とする請求項４記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記数式又はマップを内燃機関の経年変化又は機差に応じて補正する補正手段を更に備えたことを特徴とする請求項４又は５記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
推定した前記図示トルクの分布に基づいて、内燃機関のクランク軸の軸トルクの分布を算出する軸トルク分布算出手段を更に備え、
前記点火時期算出手段は、前記図示トルクの分布から算出された前記軸トルクの分布に基づいて、内燃機関のトルク変動が所定範囲となる条件下で遅角された点火時期を求め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制御装置。
【請求項８】
前記燃焼割合クランク角位置分布推定手段は、前記図示トルク分布算出手段で算出された前記図示トルクの分布が小さい場合ほど、前記クランク角位置の分布を推定する際の点火時期の遅角量を大きくす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制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特開平８−２３２７５２号公報には、図示平均有効圧の標準偏差を図示平均有効圧の平均値で除した値を判定指標として、図示平均有効圧の変動限界を判別する方法が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２３２７５２号公報
【特許文献２】特開平１１−１０７８２２号公報
【特許文献３】特開平９−１８９２８１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、特開平８−２３２７５２号公報に記載された手法は、実測値から算出した判定指標を用いて変動限界を判別するものであるため、判定指標が変動限界に達するまでの間は、図示平均有効圧が限界値に到達したか否かを判別することができないという問題がある。このため、判定の際には図示平均有効圧が実際に変動限界値に到達してしまい、ドライバビリティが悪化するという問題が生じる。
【０００５】
また、特開平８−２３２７５２号公報に記載された手法は、図示平均有効圧を判定指標としているため、実際に内燃機関から出力される軸トルクが変動限界に達したか否かを判別することができないという問題がある。
【０００６】
この発明は、上述のような問題を解決するためになされたものであり、ドライバビリティを悪化させることなく、トルク変動の許容範囲内で最も遅角された点火時期を求めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、筒内圧を取得する筒内圧取得手段と、前記筒内圧に基づいて、燃焼割合を算出する燃焼割合算出手段と、前記筒内圧に基づいて、図示トルクを算出する図示トルク算出手段と、燃焼割合が所定値となるクランク角位置を算出するクランク角位置算出手段と、複数サイクルにおける前記クランク角位置の分布を算出する燃焼割合クランク角位置分布算出手段と、前記複数サイクルにおける前記図示トルクの分布を算出する図示トルク分布算出手段と、点火時期を遅角させた際の前記クランク角位置の分布を推定する燃焼割合クランク角位置分布推定手段と、前記図示トルクの分布及び推定した前記クランク角位置の分布に基づいて、点火時期を遅角させた際の図示トルクの分布を推定する図示トルク分布推定手段と、前記図示トルクの分布に基づいて、内燃機関のトルク変動が所定範囲となる条件下で遅角された点火時期を求める点火時期算出手段と、前記点火時期算出手段により算出された点火時期に基づいて、点火時期の遅角制御を実行する点火時期遅角制御実行手段と、を備えたことを特徴とする。
第２の発明は、第１の発明において、前記点火時期算出手段は、前記図示トルクの分布に基づいて、内燃機関のトルク変動が前記所定範囲となる条件下で最も遅角された点火時期を求めることを特徴とする。
【０００８】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記燃焼割合クランク角位置分布推定手段は、前記クランク角位置の分布を表す標準偏差を前記クランク角位置の平均値を含む値で除算した値が点火時期によらずほぼ一定値となることに基づいて、点火時期を遅角させた際の前記クランク角位置の分布を推定することを特徴とする。
【０００９】
第４の発明は、第１〜第３の発明のいずれかにおいて、前記図示トルク分布推定手段は、前記クランク角位置の分布を表す標準偏差を前記図示トルクの分布を表す標準偏差で除算した値と、点火時期との関係を規定した数式又はマップを用いて、点火時期を遅角させた際の前記図示トルクの分布を推定することを特徴とする。
【００１０】
第５の発明は、第４の発明において、前記数式又はマップは、前記クランク角位置の分布を表す標準偏差を前記図示トルクの分布を表す標準偏差で除算した値と、点火時期との関係を一次関数で規定したものであることを特徴とする。
【００１１】
第６の発明は、第４又は第５の発明において、前記数式又はマップを内燃機関の経年変化又は機差に応じて補正する補正手段を更に備えたことを特徴とする。
【００１２】
第７の発明は、第１〜第６の発明のいずれかにおいて、推定した前記図示トルクの分布に基づいて、内燃機関のクランク軸の軸トルクの分布を算出する軸トルク分布算出手段を更に備え、前記点火時期算出手段は、前記図示トルクの分布から算出された前記軸トルクの分布に基づいて、内燃機関のトルク変動が所定範囲となる条件下で遅角された点火時期を求めることを特徴とする。
【００１３】
第８の発明は、第１〜第７の発明のいずれかにおいて、前記燃焼割合クランク角位置分布推定手段は、前記図示トルク分布算出手段で算出された前記図示トルクの分布が小さい場合ほど、前記クランク角位置の分布を推定する際の点火時期の遅角量を大きくすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
第１の発明によれば、点火時期を遅角させた際の図示トルクの分布を推定することができるため、トルク変動が許容レベルとなる範囲で遅角することのできる点火時期をモデル計算により求めることができる。従って、ドライバビリティを良好に保った状態で点火時期を遅角させることができ、始動時の触媒暖機を短時間で行うことが可能となる。
第２の発明によれば、点火時期を遅角させた際の図示トルクの分布を推定することができるため、トルク変動が許容レベルとなる範囲で最も遅角することのできる点火時期をモデル計算により求めることができる。従って、ドライバビリティを良好に保った状態で点火時期を最も遅角させることができ、始動時の触媒暖機を短時間で行うことが可能となる。
【００１５】
第３の発明によれば、燃焼割合が所定値となるクランク角位置の分布を表す標準偏差をクランク角位置の平均値を含む値で除算した値は、点火時期によらずほぼ一定値となるため、点火時期を遅角させた際のクランク角位置の分布を推定することが可能となる。
【００１６】
第４の発明によれば、クランク角位置の分布を表す標準偏差を図示トルクの分布を表す標準偏差で除算した値と、点火時期との関係を規定した数式又はマップを予め構築しておくことで、点火時期を遅角させた際の図示トルクの分布を推定することが可能となる。
【００１７】
第５の発明によれば、クランク角位置の分布を表す標準偏差を図示トルクの分布を表す標準偏差で除算した値と、点火時期との関係を一次関数で規定するため、数式又はマップを簡素に構築することができる。
【００１８】
第６の発明によれば、数式又はマップを内燃機関の経年変化又は機差に応じて補正するため、点火時期を遅角させた際の図示トルクの分布を高精度に推定することが可能となる。
【００１９】
第７の発明によれば、内燃機関のクランク軸の軸トルクの分布に基づいて点火時期を求めるため、ドライバビリティを考慮した上での点火時期の遅角制御を更に高精度に行うことが可能となる。
【００２０】
第８の発明によれば、図示トルクの分布が小さい場合ほど、クランク角位置の分布を推定する際の点火時期の遅角量を大きくするため、点火時期を目標値に設定するまでの処理量を低減することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面に基づいてこの発明のいくつかの実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。なお、以下の実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００２２】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる内燃機関の制御装置及びその周辺の構造を説明するための図である。内燃機関１０には吸気通路１２および排気通路１４が連通している。吸気通路１２は、上流側の端部にエアフィルタ１６を備えている。エアフィルタ１６には、吸気温ＴＨＡ（すなわち外気温）を検出する吸気温センサ１８が組みつけられている。排気通路１４には、排気浄化触媒３１が設けられている。
【００２３】
エアフィルタ１６の下流には、エアフロメータ２０が配置されている。エアフロメータ２０は、吸気通路１２を流れる吸入空気量Ｇａを検出するセンサである。エアフロメータ２０の下流には、スロットルバルブ２２が設けられている。スロットルバルブ２２の近傍には、スロットル開度ＴＡを検出するスロットルセンサ２４と、スロットルバルブ２２が全閉となることでオンとなるアイドルスイッチ２６とが配置されている。
【００２４】
スロットルバルブ２２の下流には、サージタンク２８が設けられている。また、サージタンク２８の更に下流には、内燃機関１０の吸気ポートに燃料を噴射するための燃料噴射弁３０が配置されている。
【００２５】
内燃機関１０の各気筒はシリンダ３２、ピストン３４、点火プラグ３５を備えている。ピストン３４には、その往復運動によって回転駆動されるクランク軸３６が連結されている。車両駆動系と補機類（エアコンのコンプレッサ、オルタネータ、トルクコンバータ、パワーステアリングのポンプ等）は、このクランク軸３６の回転トルクによって駆動される。クランク軸３６の近傍には、クランク軸３６の回転角（機関回転数）を検出するためのクランク角センサ３８が取り付けられている。また、内燃機関１０には、筒内の圧力（筒内圧）を検出するための筒内圧センサ４４が設けられている。
【００２６】
シリンダ３２、ピストン３４など内燃機関１０を構成する部材は、周囲を流れる冷却水によって冷却されている。内燃機関１０のシリンダブロックには、冷却水温ＴＨＷを検出する水温センサ４２が取り付けられている。
【００２７】
図１に示すように、本実施形態の燃料制御装置はＥＣＵ（Electronic Control Unit）４０を備えている。ＥＣＵ４０には、上述した各種センサに加え、大気圧を検出する大気圧センサや、ノッキングの発生を検知するKCSセンサ、車速、排気温度、潤滑油温度、触媒床温度などを検出するための各種センサ（不図示）が接続されている。また、ＥＣＵ４０には、上述した燃料噴射弁３０、点火プラグ３５などの各アクチュエータが接続されている。
【００２８】
このように構成された本実施形態のシステムでは、冷間始動時など排気浄化触媒３１の温度が活性温度に到達していない条件下では、点火時期を遅角させることで触媒暖機を行う。点火時期を遅角させる制御によれば、シリンダ３２に送られたガスを触媒側で燃焼させることができるため、早期に排気浄化触媒３１を暖機することができる。従って、機関始動時の排気ガスのエミッションを良好にすることができる。
【００２９】
一方、点火時期を過度に遅角させると、クランク軸３６のトルク変動のバラツキが大きくなり、ドライバビリティが悪化する場合がある。このため、本実施形態では、トルク変動を抑えた状態で点火時期を最も遅角させるように制御を行う。これにより、ドライバビリティを良好に保つとともに、排気浄化触媒３１を早期に暖機することが可能となる。
【００３０】
この際、本実施形態では、モデル計算によりドライバビリティが悪化しない最適な点火時期を算出し、これに基づいて実際の点火時期を遅角させる制御を行う。このような手法によれば、点火時期を実際に変更した上でトルク変動を観測する必要がないため、実際の点火時期がトルク変動の許容範囲を超える状態に設定されてしまうことを回避でき、ドライバビリティの悪化を確実に抑止することができる。従って、トルクのバラツキの安定性を確保しつつ、すばやく触媒暖機効果を高めることのできる点火時期に設定することが可能となる。
【００３１】
以下、図２のフローチャートに基づいて、本実施形態のシステムにおける処理について説明する。図２の処理は、所定の時間間隔毎に繰り返し実行されるものである。先ず、ステップＳ１では、運転モードを表すフラグ(flag)の状態を読み込み、flag=1の場合はステップＳ２へ進む。一方、flag=0の場合はステップＳ３へ進む。
【００３２】
ここで、flagは現在の運転モードを表しており、本実施形態の手法による点火時期遅角補正モードによる運転が行われる場合はflag=1とされる。一方、通常走行時など点火時期遅角補正が行われていない場合はflag=0とされる。
【００３３】
ステップＳ３では、点火時期遅角補正モードにおけるサイクルカウント数cycを0に設定する(cyc=0)。ステップＳ３の後はステップＳ２へ進む。
【００３４】
ステップＳ２では、現在の内燃機関１０の機関回転数Ne、負荷KL、吸入空気量Ｇａなどの運転状態を計測し、保存する。次のステップＳ４では、ステップＳ２で計測した運転状態に基づいて、現サイクルと前サイクルの運転状態を比較することで、現在の運転状態が定常状態であるか否かを判定する。
【００３５】
ステップＳ４で現在の運転状態が定常状態であると判定された場合は、ステップＳ５へ進む。ステップＳ５では、運転モードを表すフラグflagを1に設定する(flag=1)。一方、ステップＳ４で現在の運転状態が定常状態ではないと判定された場合、すなわち、現在の運転状態が過渡運転状態と判定された場合は、点火時期遅角補正を行わないため、ステップＳ１７へ進み、flag=0とする。そして、ステップＳ１７の後は処理を終了する(RETURN)。
【００３６】
ステップＳ５の後はステップＳ６へ進む。ステップＳ６では、現在のサイクルカウント数cycに1を加算する処理を行う(cyc=cyc+1)。次のステップＳ７では、現サイクル(cyc+1)において、筒内圧センサ４４により筒内圧を計測する。この際、内燃機関１０が４気筒の機関の場合は、圧縮行程および膨張行程のクランク角３６０°の区間で筒内圧を計測する。
【００３７】
次のステップＳ８では、ステップＳ７で計測した筒内圧に基づいて、現サイクルにおける５０％燃焼点（ＢＰ）[CA]、および図示トルクＩＴＱを算出する。図３は、５０％燃焼点[CA]を表す模式図であって、横軸はクランク角を表している。また、縦軸は、現サイクルの総発熱量に対して、任意のクランク角までに発生した発熱量の割合（燃焼割合）を表している。
【００３８】
図３に示すように、クランク角θ０で点火が行われると、クランク角が進むにつれて燃焼割合が増加していく。５０％燃焼点[CA]は、燃焼割合が５０％になるクランク角を表している。５０％燃焼点[CA]は、以下の（１）式、（２）式から算出することができる。
【００３９】
【数１】
0004419975.tif 000002
【００４０】
（１）式は、筒内圧Ｐ、筒内容積Ｖ、及び発熱量（累積加熱率）Ｑの間に成立するエネルギー保存則である。（１）式中、κは比熱比である。また、筒内容積Ｖおよびその変化率dＶ／dθは、クランク角θに応じて幾何学的に決定される値である。また、θ０は点火を行ったクランク角であり、Ｐは筒内圧センサ４４で検出された筒内圧である。従って、（１）式による積分値を算出することで、クランク角θ０から任意のクランク角ＥＶＯまでの間に発生した発熱量Ｑを算出することができる。
【００４１】
そして、（１）式によれば、任意のクランク角ＥＶＯにおける発熱量Ｑを順次に算出することで、発熱量Ｑの最大値Ｑｍａｘを求めることができる。そして、Ｑｍａｘの５０％の熱量Ｑが発生するクランク角ＥＶＯが５０％燃焼点[CA]となる。なお、Ｑｍａｘの５０％の発熱量Ｑは、（２）式において、燃焼割合ｘｂ＝５０［％］とすることで算出される。
【００４２】
また、現サイクルにおける図示トルクＩＴＱは、以下の（３）式、（４）式から算出することができる。（３）式は、筒内圧Ｐに基づいて圧縮行程、膨張行程のクランク角３６０°の区間における仕事量Ｗを算出する式である。また、（４）式は、仕事量Ｗに基づいて図示トルクＩＴＱを算出する式である。なお、（４）式において、Ｎｃはシリンダ数を表している。
【００４３】
【数２】
0004419975.tif 000003
【００４４】
このようにして求められた５０％燃焼点[CA]、図示トルクＩＴＱの値は例えばＥＣＵ４０内のメモリに保存される。
【００４５】
次のステップＳ９では、現サイクルのサイクルカウント数cycが100以上か否かを判定する。すなわち、ここではcyc≧100であるか否かを判定する。cyc≧100の場合は、５０％燃焼点[CA]、および図示トルクＩＴＱの100サイクル分のデータの取得が完了しているため、ステップＳ１０へ進む。ここで、サイクルカウント数cycの判定値100は、５０％燃焼点[CA]および図示トルクＩＴＱの標準偏差σ５０，σＩＴＱを算出するためのサイクル数であるが、サイクルカウント数の判定値は１００以外の値に設定しても良い。一方、ステップＳ９でcyc＜100の場合は、５０％燃焼点[CA]、および図示トルクＩＴＱの100サイクル分のデータが取得できていないため、現ルーチンの処理を終了する(RETURN)。この場合、次のルーチンのステップＳ６で、サイクルカウント数cycに1が加算され、次サイクルにおける５０％燃焼点[CA]、および図示トルクＩＴＱの算出が引き続き行われる。
【００４６】
ステップＳ１０へ進んだ場合は、５０％燃焼点[CA]、および図示トルクＩＴＱの100サイクル分のデータに基づいて、５０％燃焼点[CA]の平均値μ５０及び標準偏差σ５０と、図示トルクＩＴＱの標準偏差σＩＴＱを算出する処理が行われる。ここで、標準偏差σ５０，σＩＴＱは、以下の（５）式から算出できる。
【００４７】
【数３】
0004419975.tif 000004
【００４８】
（５）式において、ｘの値に５０％燃焼点[CA]の100サイクル分のデータを代入することで標準偏差σ５０が求まる。また、ｘの値に図示トルクＩＴＱの100サイクル分のデータを代入することで標準偏差σＩＴＱが求まる。なお、（５）式においてcyc=100である。
【００４９】
次のステップＳ１１では、点火時期ＳＡｒが現在の点火時期に設定される。すなわち、ここでは、ステップＳ５〜Ｓ９のルーチンで５０％燃焼点[CA]、および図示トルクＩＴＱの100サイクル分のデータを取得した際の点火時期がＳＡｒに設定される。
【００５０】
次のステップＳ１２では、点火時期ＳＡｒを２°遅角させる処理が行われる。すなわち、ここでは、ステップＳ１１で設定された現在の点火時期ＳＡｒに２°を加算する処理が行われる（ＳＡｒ＝ＳＡｒ＋２）。
【００５１】
次のステップＳ１３では、ステップＳ１２で設定された点火時期ＳＡｒにおいて５０％燃焼点[CA]の標準偏差σ５０ｒを算出する。ここでは、標準偏差σ５０ｒを算出する方法を図４、図５及び図６に基づいて詳細に説明する。
【００５２】
図４は、点火時期と図示トルクとの関係を示す特性図である。図４において、横軸は圧縮上死点を基準とする点火時期[ATDC]を示している。すなわち、横軸の点火時期の値が大きくなるほど、点火時期は遅角されることになる。図４の特性に示すように、点火時期を遅角するほど、図示トルクの値は低下する。
【００５３】
図４中に示す点火時期θ１は、ステップＳ１１で設定された点火時期ＳＡｒを示しており、ステップＳ５〜Ｓ９のルーチンで５０％燃焼点[CA]、および図示トルクＩＴＱの100サイクル分のデータを取得した際の点火時期ＳＡｒを示している。また、図４中に示す点火時期θ２は、ステップＳ１２で設定された点火時期ＳＡｒを示しており、ステップＳ１１で設定された点火時期ＳＡｒを２°遅角させた値である。
【００５４】
図４中に示す小座標Ａ１の分布Ａ２は、ステップＳ５〜Ｓ９のルーチンで取得された５０％燃焼点[CA]、および図示トルクＩＴＱの100サイクル分のデータの分布を表している。このように、ステップＳ５〜Ｓ９のルーチンで取得された５０％燃焼点[CA]の１００個のデータは、平均値μ５０を中心に標準偏差σ５０で分布している。また、ステップＳ５〜Ｓ９のルーチンで取得された図示トルクＩＴＱの１００個のデータは、標準偏差σＩＴＱで分布している。小座標Ａ１の分布Ａ２で表される５０％燃焼点[CA]、および図示トルクＩＴＱの分布は、ステップＳ１０で既に算出されている値である。
【００５５】
一方、図４中に示す小座標Ｂ１の分布Ｂ２は、ステップＳ１２設定された、２°遅角させた点火時期ＳＡｒにおける５０％燃焼点[CA]、および図示トルクＩＴＱのデータの分布を示している。ここで、標準偏差σ５０ｒは小座標Ｂ１の分布Ｂ２における５０％燃焼点[CA]の標準偏差であり、平均値μ５０ｒは小座標Ｂ１の分布Ｂ２における５０％燃焼点[CA]の平均値である。また、標準偏差σＩＴＱｒは、小座標Ｂ１の分布Ｂ２における図示トルクＩＴＱｒの標準偏差である。
【００５６】
ステップＳ１３では、小座標Ａ１の分布Ａ２における標準偏差σ５０、標準偏差σＩＴＱに基づいて、点火時期を２°遅角させた小座標Ｂ１の分布Ｂ２において、５０％燃焼点[CA]の標準偏差σ５０ｒを推定する処理を行う。以下、点火時期を２°遅角させた後の５０％燃焼点[CA]の標準偏差σ５０ｒを推定する手法を詳細に説明する。
【００５７】
図５は、５０％燃焼点[CA]の標準偏差σ５０と点火時期との関係を示す特性図である。上述したように、５０％燃焼点[CA]は、燃焼割合が５０％となるクランク角である。図５に示すように、５０％燃焼点[CA]の標準偏差σ５０の値は点火時期に応じて変化し、点火時期を遅角するほど標準偏差σ５０の値は大きくなる。すなわち、点火時期を遅角するほど、５０％燃焼点[CA]の値のバラツキは大きくなる。
【００５８】
一方、図６は、５０％燃焼点[CA]の標準偏差σ５０を平均値μ５０＋Ｃで除算した値と、点火時期との関係を示す特性図である。このように、標準偏差σ５０／（平均値μ５０＋Ｃ）と点火時期との関係においては、点火時期が変化した場合であっても、標準偏差σ／（平均値μ５０＋Ｃ）の値は一定値に保たれる。すなわち、σ５０／（μ５０＋Ｃ）と点火時期との関係においては、点火時期の感度が無くなるという特性が得られる。従って、図６の特性によれば、小座標Ａ１の分布Ａ２における標準偏差σ５０／（平均値μ５０＋Ｃ）の値と、小座標Ｂ１の分布Ｂ２における標準偏差σ５０ｒ／（平均値μ５０ｒ＋Ｃ）の値は等しくなる。なお、定数Ｃは、内燃機関１０ごとに同定される値である。従って、以下の（６）式の関係が成立する。
【００５９】
また、５０％燃焼点[CA]の平均値μ５０の値は、点火時期を遅角させると、遅角量だけ変化する。すなわち、小座標Ａ１の分布Ａ２における５０％燃焼点[CA]の平均値μ５０と、小座標Ｂ１の分布Ｂ２における５０％燃焼点[CA]の平均値μ５０ｒとの差分は、遅角した２°に相当する。従って、以下の（７）式の関係が成立する。
【００６０】
そして、（６）式、（７）式をσ５０ｒについて解くと、以下の（８）式が得られる。（８）式において、右辺の各項は既知の値である。従って、ステップＳ１３において、（８）式に基づいて、ステップＳ１２で設定された２°遅角された点火時期ＳＡｒにおける５０％燃焼点[CA]の標準偏差σ５０ｒを算出することができる。
【００６１】
【数４】
0004419975.tif 000005
【００６２】
ステップＳ１３の後は、ステップＳ１４へ進む。ステップＳ１４では、ステップＳ１３で算出した標準偏差σ５０ｒに基づいて、小座標Ｂ１の分布Ｂ２における図示トルクＩＴＱｒの標準偏差σＩＴＱｒを算出する。以下、標準偏差σ５０ｒに基づいて標準偏差σＩＴＱｒを算出する方法を詳細に説明する。
【００６３】
標準偏差σＩＴＱｒは、図４の小座標Ｂ２の分布Ｂ２における図示トルクＩＴＱｒの分布である。ここで、本発明者らは、図４の特性曲線の任意の点火時期において、図示トルクの標準偏差σＩＴＱを５０％燃焼点[CA]の標準偏差σ５０で除した値（＝σＩＴＱ／σ５０）が、その点火時期における図４の特性曲線の傾きとほぼ一致することを見出した。すなわち、図４の小座標Ｂ１の分布Ｂ２において、σＩＴＱｒ／σ５０ｒの値は点火時期ＳＡｒ（＝θ２）における特性曲線の傾き（Δ図示トルク／Δ点火時期）と一致する。
【００６４】
また、図４の特性曲線は、２次関数で近似することができる。従って、σＩＴＱ／σ５０と点火時期との関係は、図７に示すように、一次関数で表すことができ、以下の（９）式で表すことができる。また、（９）式を変形すると、以下の（１０）式が得られる。
【００６５】
【数５】
0004419975.tif 000006
【００６６】
（９）式、（１０）式において、係数ａ，ｂの値は、機関回転数Ｎｅ、負荷ＫＬに応じて定められる値であり、予め取得された値である。
【００６７】
従って、ステップＳ１４では、図７の特性（（１０）式）に基づいて、ステップＳ１３で算出した５０％燃焼点[CA]の標準偏差σ５０ｒから、図示トルクＩＴＱｒの標準偏差σＩＴＱｒを算出することが可能となる。
【００６８】
ステップＳ１４の後はステップＳ１５へ進む。ステップＳ１５では、ステップＳ１４で算出した標準偏差σＩＴＱｒの値と所定のしきい値ｔｈｒとを比較し、σＩＴＱｒ＞ｔｈｒであるか否かを判定する。
【００６９】
ステップＳ１５でσＩＴＱｒ＞ｔｈｒの場合は、ステップＳ１６へ進む。この場合は、ステップＳ１２で設定された点火時期ＳＡｒにおける図示トルクＩＴＱｒの標準偏差σＩＴＱｒが所定のしきい値ｔｈｒを超えているため、図示トルクＩＴＱｒの変動が大きく、ドライバビリティが悪化することが想定できる。従って、ステップＳ１６では、現在設定されている点火時期ＳＡｒから２°を減算する処理を行う（ＳＡｒ＝ＳＡｒ−２）。
【００７０】
ステップＳ１６の後はステップＳ１７へ進む。ステップＳ１７では、運転モードを表すフラグ(flag)を０に設定する(flag=0)。ステップＳ１７の後は処理を終了する(RETURN)。
【００７１】
一方、ステップＳ１５でσＩＴＱｒ≦ｔｈｒの場合は、ステップＳ１２へ戻る。この場合は、図示トルクＩＴＱｒの標準偏差σＩＴＱｒが所定のしきい値ｔｈｒに到達していないため、図示トルクの変動限界まで更に点火時期を遅角させることができる。従って、ステップＳ１２以降の処理により、点火時期を更に遅角させる処理を行う。
【００７２】
図２の処理によれば、図示トルクの標準偏差σＩＴＱｒが所定の変動限界（しきい値ｔｈｒ）に達しない範囲で、点火時期ＳＡｒを最も遅角させることができる。従って、点火時期を実際に変更して内燃機関１０のトルク変動を観測する必要が無く、トルクのバラツキの安定性を確保しつつ、すばやく触媒暖機効果を高めることのできる点火時期まで遅角することが可能となる。これにより、ドライバビリティを良好に保った状態でトルク変動限界点まで点火時期を最も遅角させることができ、触媒暖機を短時間で行うことが可能となる。
【００７３】
以上説明したように実施の形態１によれば、図示トルクの値がトルク変動の変動限界点となる点火時期をモデル計算により算出することができる。従って、触媒暖機時に、ドライバビリティを良好に保った状態で、点火時期を最も遅角する制御が可能となる。これにより、ドライバビリティを悪化させることなく、早期に触媒暖機を行うことが可能となる。
【００７４】
実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２について説明する。実施の形態１では、図示トルクの標準偏差σＩＴＱｒが所定のしきい値ｔｈｒ未満となるように点火時期を遅角させたが、ドライバビリティはクランク軸４６が発生する軸トルクの影響を直接的に受けるため、より好適には、クランク軸４６の軸トルクに基づいて点火時期を決定することが望ましい。
【００７５】
このため、実施の形態２では、実施の形態１で算出した図示トルクσＩＴＱｒの標準偏差σＩＴＱｒに基づいて、クランク軸４６が発生する軸トルクＢＴＱｒの標準偏差σＢＴＱｒを算出し、これに基づいて点火時期の遅角量を決定するようにしている。
【００７６】
図８は、図示トルクの標準偏差σＩＴＱｒと、軸トルクの標準偏差σＢＴＱｒとの関係を示す特性図である。図８に示すように、軸トルクの標準偏差σＢＴＱｒは、図示トルクの標準偏差σＩＴＱｒの増加に伴って増加する。
【００７７】
また、図８に示すように、図示トルクの標準偏差σＩＴＱｒと軸トルクの標準偏差σＢＴＱｒとの関係は、機関回転数Ｎｅに応じて変化し、図示トルクの標準偏差σＩＴＱｒの値が同一であっても、機関回転数が大きくなるほど軸トルクの標準偏差σＢＴＱｒの値は小さくなる。これは、機関回転数Ｎｅが大きくなると、回転の慣性の影響により、標準偏差σＩＴＱｒに対して標準偏差σＢＴＱｒの値が低下するためである。
【００７８】
実施の形態２では、実施の形態１の手法で図示トルクの標準偏差σＩＴＱｒを算出し、図８の特性に基づいて軸トルクの標準偏差σＢＴＱｒを算出する。そして、軸トルクの標準偏差σＢＴＱｒが所定のしきい値未満となるように点火時期を遅角する制御を行う。
【００７９】
これにより、車両振動に直接影響する軸トルクの標準偏差σＢＴＱｒに基づいて点火時期を遅角制御することができ、より正確にトルク変動の限界点まで点火時期を遅角制御することが可能となる。
【００８０】
以上説明したように実施の形態２によれば、図示トルクの標準偏差σＩＴＱｒから軸トルクの標準偏差σＢＴＱｒを算出し、軸トルクの標準偏差σＢＴＱｒに基づいて点火時期を遅角制御するようにしたため、ドライバビリティを考慮した上での点火時期の遅角制御を更に高精度に行うことが可能となる。
【００８１】
実施の形態３．
次に、本発明の実施の形態３について説明する。実施の形態３は、実施の形態１で説明した図７のマップを、所定のタイミングで随時更新するものである。
【００８２】
実施の形態１で説明したように、図７のマップを表す一次関数の（９）式、（１０）式では、機関回転数ＮＥ、負荷ＫＬに応じて係数ａ，ｂの値が設定される。ここで、内燃機関１０の経年変化、機差バラツキ等によって係数ａ，ｂの値は変動する。
【００８３】
このため、実施の形態３では、係数ａ，ｂの値を所定のタイミングで更新し、図７のマップを内燃機関１０の状態に応じた最新のマップに更新する処理を行う。具体的には、筒内圧の計測結果に基づいて、σ５０、σＩＴＱのデータを点火時期ＳＡｒ、機関回転数ＮＥ、負荷ＫＬを可変させて取得し、これらのデータに基づいて図７のマップ（係数ａ，ｂ）の値を更新する処理を行う。マップ更新のタイミングとしては、例えば車両走行距離が所定距離に到達する毎に行う。
【００８４】
これにより、経年変化、機差バラツキ等を考慮した最新のマップを用いて図示トルクの標準偏差σＩＴＱｒを算出することができる。従って、標準偏差σＩＴＱｒに応じた点火時期の制御を高精度に行うことが可能となる。
【００８５】
以上説明したように実施の形態３によれば、内燃機関１０の経年変化、機差バラツキ等に応じてトルク変動限界の指標となる標準偏差σＩＴＱｒを算出するマップを更新するようにしたため、標準偏差σＩＴＱｒに基づく点火時期の遅角制御を高精度に行うことが可能となる。
【００８６】
実施の形態４．
次に、本発明の実施の形態４について説明する。実施の形態４は、実施の形態１の手法で点火時期を遅角させる際に、現在設定されている点火時期がトルク変動限界の点火時期から離れている場合は、点火時期の操作量を大きくするものである。
【００８７】
実施の形態１の図２で説明したように、点火時期の遅角は、図示トルクの標準偏差σＩＴＱｒが所定のしきい値未満ｔｈｒとなる条件下で、点火時期の操作量（ΔＳＡｒ）を２°として（図２のステップＳ１２）クランク角を遅角させることで行う。この場合において、図２のステップＳ５〜Ｓ９のルーチンで５０％燃焼点[CA]、図示トルクＩＴＱの100サイクル分のデータを取得した点火時期が、例えば図４中のＭＢＴの点火時期の近傍にある場合は、トルク変動限界の点火時期が算出されるまで２°毎の遅角制御を複数回行う必要があり、演算処理量が多くなることが想定される。
【００８８】
このため、実施の形態４では、図示トルクの標準偏差σＩＴＱｒに基づいて、点火時期の操作量ΔＳＡｒを可変する制御を行う。図９は、図示トルクの標準偏差σＩＴＱｒと点火時期の操作量ΔＳＡｒとの関係を示すマップである。図９に示すように、図示トルクの標準偏差σＩＴＱｒが小さい場合ほど、点火時期の操作量ΔＳＡｒが大きくなるように制御が行われる。
【００８９】
図示トルクの標準偏差σＩＴＱｒが小さい場合は、トルク変動限界の点火時期からの乖離が大きいと考えられるため、点火時期の操作量ΔＳＡｒを大きくすることができる。従って、図示トルクの標準偏差σＩＴＱｒが小さく、トルク変動限界の点火時期までの遅角量が大きい場合は、点火時期の操作量ΔＳＡｒを大きく設定することで、点火時期をトルク変動限界に到達させるまでの処理量を削減することが可能となる。従って、トルク変動限界への点火時期の遅角制御を短時間で行うことが可能となる。
【００９０】
以上説明したように実施の形態４によれば、図示トルクの標準偏差σＩＴＱｒの値に応じて点火時期の操作量ΔＳＡｒを可変するようにしたため、点火時期を目標値に設定するまでの処理量を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる内燃機関の制御装置及びその周辺の構造を説明するための図である。
【図２】実施の形態１のシステムにおける処理の手順を示すフローチャートである。
【図３】５０％燃焼点[CA]を表す模式図である。
【図４】点火時期と図示トルクとの関係を示す特性図である。
【図５】５０％燃焼点[CA]の標準偏差σ５０と点火時期との関係を示す特性図である。
【図６】５０％燃焼点[CA]の標準偏差σ５０をμ５０＋Ｃで除算した値と、点火時期との関係を示す特性図である。
【図７】σＩＴＱ／σ５０と点火時期との関係を表すマップを示す模式図である。
【図８】図示トルクの標準偏差σＩＴＱｒと、軸トルクの標準偏差σＢＴＱｒとの関係を示す特性図である。
【図９】図示トルクの標準偏差σＩＴＱｒと点火時期の操作量ΔＳＡｒとの関係を表すマップを示す模式図である。
【符号の説明】
【００９２】
４０  ＥＣＵ
４４  筒内圧センサ
【図１】
0004419975.tif 000007
【図２】
0004419975.tif 000008
【図３】
0004419975.tif 000009
【図４】
0004419975.tif 000010
【図５】
0004419975.tif 000011
【図６】
0004419975.tif 000012
【図７】
0004419975.tif 000013
【図８】
0004419975.tif 000014
【図９】
0004419975.tif 000015