(57)【要約】【課題】内燃機関の気筒内に液体状態で流入する燃料の量の応じた点火時期の補正制御を実行し、内燃機関の気筒内に液体状態で流入する燃料の量の変化に伴うＭＢＴ及びノック点火時期の変動を考慮した最適な点火時期制御を実現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。【解決手段】本発明の内燃機関の点火時期制御装置は、内燃機関の気筒内に液体状態で流入する燃料の量を検出する液体燃料流入量検出手段と、該液体燃料流入量検出手段から検出された情報に基づいて点火時期補正量を算出し、該点火時期補正量に基づいて点火時期を補正する点火時期補正手段とを具備する、ことを特徴とする。【選択図】図１
2007315180.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の点火時期を制御する点火時期制御装置において、
内燃機関の気筒内に液体状態で流入する燃料の量を検出する液体燃料流入量検出手段と、
前記液体燃料流入量検出手段により検出された内燃機関の気筒内に液体状態で流入する燃料の量に基づいて点火時期補正量を算出し、該点火時期補正量に基づいて点火時期を補正する点火時期補正手段と、
を具備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】
前記点火時期補正手段は、前記液体燃料流入量検出手段により検出された量の全ての燃料が気化して燃焼に寄与するものとして、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１に記載の内燃機関の点火時期制御装置。
【請求項３】
当該内燃機関の点火時期制御装置は更に、前記気筒内に液体状態で流入した燃料のうちで、気化して燃焼に寄与する燃料の量を検出する燃焼燃料量検出手段を有し、
前記点火時期補正手段は、前記液体燃料流入量検出手段により検出された量の燃料のうちで、前記燃焼燃料量検出手段により検出された量の燃料は気化して燃焼に寄与し、残りの燃料は燃焼に寄与することなく前記気筒内に残留するものとして、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１に記載の内燃機関の点火時期制御装置。
【請求項４】
当該内燃機関の点火時期制御装置は更に、
内燃機関の気筒内に液体状態で流入した燃料のうちで、燃焼に寄与することなくオイルに混入して前記気筒内から排出される燃料の量を検出するオイル混入燃料量検出手段と、
前記気筒内に液体状態で流入した燃料のうちで、気化して燃焼に寄与する燃料の量を検出する燃焼燃料量検出手段とを有し、
前記点火時期補正手段は、前記液体燃料流入量検出手段により検出された量の燃料のうちで、前記オイル混入燃料量検出手段により検出された量の燃料は燃焼に寄与することなくオイルに混入し前記気筒内から排出され、前記燃焼燃料量検出手段により検出された量の燃料は気化して燃焼に寄与し、残りの燃料は燃焼に寄与することなく前記気筒内に残留するのとして、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１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、点火時期制御装置、特に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】
内燃機関では、点火プラグから与えられる火花で点火プラグ付近の混合気が着火せしめられ、その火炎が混合気全体に伝わることによって、燃料の燃焼が起こる。その場合の異常燃焼の一つにノッキングがある。ノッキングは、火炎伝播の途中で圧力が異常に高くなった場合に火炎の伝播を待たずに未燃焼部分が自己着火する現象である。ノッキングが発生すると、燃焼ガスが振動することにより熱が伝搬しやすくなり、その結果、機関が破損するおそれがある。このようなノッキングは、点火時期と密接な関係があり、点火時期を早めると燃焼最大圧力が高まり、ノッキングが発生しやすくなる。
【０００３】
一方で、内燃機関では、燃焼によって得られる出力を最大限に効率よく得ようとするために、あるいは、排気ガス浄化性能や燃費性能を良好とするために点火時期制御が行われる。内燃機関が最大トルクを発生する点火時期はＭＢＴ（Ｍｉｎｉｍｕｍ ｓｐａｒｋ ａｄｖａｎｃｅ ｆｏｒ Ｂｅｓｔ Ｔｏｒｑｕｅ）とも呼ばれており、内燃機関の種類や回転数にもよるが、ＭＢＴはノッキングが発生し始める点火時期（以下、ノック点火時期と称す）の近傍にある。そこで、シリンダブロック等に振動を感知するノックセンサを取り付け、ノッキングの発生を検出しつつ、ノッキングが発生する限界近傍まで点火時期を早める補正制御すなわちノック制御が点火時期制御の一部として行われている。
【０００４】
ノック点火時期よりもＭＢＴが遅角側にあるときは点火時期をＭＢＴとすることが最大トルクを得られるので最適な点火時期といえる。一方、ノック点火時期がＭＢＴよりも遅角側にあるときには、点火時期をノック点火時期より進角させることはエンジン破損に繋がるため、ノック点火時期が最適な点火時期といえる。このように、内燃機関の点火時期は、ＭＴＢやノック点火時期などを考慮して点火時期が補正制御されることが知られている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２７０６１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、内燃機関の運転状態により、燃料噴射弁から噴射された燃料の一部が気筒内に液体状態で流入する場合がある。気筒内に液体状態で流入する燃料がある場合、その燃料が気化する際に気筒内のガスから熱を奪うことにより、気筒内のガスの温度、圧力あるいは伝熱量などが変化する。そして、気筒内のガスの温度、圧力あるいは伝熱量などの変化に伴い、ＭＢＴやノック点火時期も変化する。
【０００７】
このことは、気筒内に液体状態で流入する燃料がある場合であって、この燃料の存在が考慮されることなく点火時期が制御される場合に、最適な点火時期制御が実行されずに、燃焼によって得られる出力を最大限に効率よく得られないことをもたらしうる。
【０００８】
従って、気筒内に液体状態で流入する燃料がある場合において、燃焼によって得られる出力を最大限に効率よく得るためには、気筒内に液体状態で流入する燃料の量の変化に伴うＭＢＴ及びノック点火時期の変動を考慮した点火時期の補正制御が必要となる。
【０００９】
特許文献１においては、燃料噴射弁から噴射された燃料には、気化してあるいは微粒噴霧のまま燃焼室内に流入して燃焼に寄与する燃焼分と、吸気ポートに付着している燃料より気化してあるいは微粒噴霧となって燃焼に寄与する燃焼分とがあり、また、燃焼室に付着している燃料には、燃焼までの間に蒸発して燃焼に寄与する燃焼分と、燃焼が完了してから蒸発し燃焼に寄与せずに未燃のまま排出される未燃分とがあるというモデルを用いて、燃料噴射量を算出する燃料噴射制御装置が開示されている。
【００１０】
しかしながら、特許文献１に開示された内燃機関の燃料噴射量制御装置においては、内燃機関の気筒内に液体状態で流入する燃料の量の変化に伴うＭＢＴ及びノック点火時期などの変動を考慮して、点火時期を補正制御することは記載されていない。
【００１１】
本発明は上記課題に鑑み、内燃機関の気筒内に液体状態で流入する燃料の量の応じた点火時期の補正制御を実行し、内燃機関の気筒内に液体状態で流入する燃料の量の変化に伴うＭＢＴ及びノック点火時期の変動を考慮した最適な点火時期制御を実現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している。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、内燃機関の点火時期を制御する点火時期制御装置において、内燃機関の気筒内に液体状態で流入する燃料の量を検出する液体燃料流入量検出手段と、前記液体燃料流入量検出手段から検出された情報に基づいて点火時期補正量を算出し、該点火時期補正量に基づいて点火時期を補正する点火時期補正手段と、を具備する、ことを特徴とする内燃機関の点火時期制御装置が提供される。
【００１３】
すなわち、請求項１の発明では、本発明に係る内燃機関の点火時期制御装置が、内燃機関の気筒内に液体状態で流入する燃料の量を検出する液体燃料流入量検出手段と、液体燃料流入量検出手段から検出された情報に基づいて点火時期補正量を算出し、該点火時期補正量に基づいて点火時期を補正する点火時期補正手段とを具備することで、内燃機関の気筒内に液体状態で流入する燃料の量の応じた点火時期の補正制御が実行でき、内燃機関の気筒内に液体状態で流入する燃料の量の変化に伴うＭＢＴ及びノック点火時期の変動を考慮した最適な点火時期制御を実現することが可能となる。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、前記点火時期補正手段は、前記液体燃料流入量検出手段により検出された量の全ての燃料が気化して燃焼に寄与するものとして、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１に記載の内燃機関の点火時期制御装置が提供される。
【００１５】
すなわち、請求項２の発明では、気筒内に液体状態で流入する全ての燃料が気化して燃焼に寄与するものと仮定して、点火時期補正手段による点火時期補正量が算出される。
【００１６】
請求項３に記載の発明によれば、当該内燃機関の点火時期制御装置は更に、前記気筒内に液体状態で流入した燃料のうちで、気化して燃焼に寄与する燃料の量を検出する燃焼燃料量検出手段を有し、前記点火時期補正手段は、前記液体燃料流入量検出手段により検出された量の燃料のうちで、前記燃焼燃料量検出手段により検出された量の燃料は気化して燃焼に寄与し、残りの燃料は燃焼に寄与することなく前記気筒内に残留するものとして、
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１に記載の内燃機関の点火時期制御装置が提供される。
【００１７】
すなわち、請求項３の発明では、気筒内に液体状態で流入した燃料が、気化して燃焼に寄与する燃料と燃焼に寄与することなく気筒に付着して残留する燃料とに分類されるものと仮定して、点火時期補正手段による点火時期補正量が算出される。
【００１８】
請求項４に記載の発明によれば、当該内燃機関の点火時期制御装置は更に、内燃機関の気筒内に液体状態で流入した燃料のうちで、燃焼に寄与することなくオイルに混入して前記気筒内から排出される燃料の量を検出するオイル混入燃料量検出手段と、前記気筒内に液体状態で流入した燃料のうちで、気化して燃焼に寄与する燃料の量を検出する燃焼燃料量検出手段とを有し、前記点火時期補正手段は、前記液体燃料流入量検出手段により検出された量の燃料のうちで、前記オイル混入燃料量検出手段により検出された量の燃料は燃焼に寄与することなくオイルに混入し前記気筒内から排出され、前記燃焼燃料量検出手段により検出された量の燃料は気化して燃焼に寄与し、残りの燃料は燃焼に寄与することなく前記気筒内に残留するのとして、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１に記載の内燃機関の点火時期制御装置が提供される。
【００１９】
すなわち、請求項４の発明では、気筒内に液体状態で流入した燃料が、燃焼に寄与することなくオイルに混入し気筒内から排出される燃料と、気化して燃焼に寄与する燃料と、燃焼に寄与することなく気筒に付着して残留する燃料とに分類されるものと仮定して、点火時期補正手段による点火時期補正量が算出される。
【発明の効果】
【００２０】
各請求項の発明によれば、内燃機関の気筒内に液体状態で流入する燃料の量の応じた点火時期の補正制御が実行でき、内燃機関の気筒内に液体状態で流入する燃料の量の変化に伴うＭＢＴ及びノック点火時期の変動を考慮した最適な点火時期制御を実現することが可能となる共通の効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る点火時期制御装置を備えた内燃機関の全体概要図である。内燃機関１は、車両搭載用のガソリン機関である。内燃機関１は、シリンダブロック２及びシリンダヘッド３を備えている。シリンダブロック２には、上下方向へ延びる複数個のシリンダ４が紙面の厚み方向へ並設され、各シリンダ４内には、ピストン５が往復動可能に収容されている。各ピストン５は、コネクティングロッド６を介し共通のクランクシャフト７に連結されている。各ピストン５の往復運動は、コネクティングロッド６を介してクランクシャフト７の回転運動に変換される。
【００２２】
シリンダブロック２とシリンダヘッド３との間において、各ピストン５の上側は燃焼室８となっている。シリンダヘッド３には、その両外側面と各燃焼室８とを連通させる吸気ポート９及び排気ポート１０がそれぞれ設けられている。これらのポート９及び１０を開閉するために、シリンダヘッド３には吸気バルブ１１及び排気バルブ１２がそれぞれ略上下方向への往復動可能に支持されている。また、シリンダヘッド３において、バルブ１１及び１２の上方には、それぞれ吸気側カムシャフト１３及び排気側カムシャフト１４が回転可能に設けられている。カムシャフト１３及び１４には、バルブ１１及び１２を駆動するためのカム１５及び１６がそれぞれ取り付けられている。カムシャフト１３及び１４の端部にそれぞれ設けられたタイミングプーリ１７及び１８は、クランクシャフト７の端部に設けられたタイミングプーリ１９へタイミングベルト２０により連結されている。
【００２３】
吸気ポート９には、エアクリーナ３１、スロットルバルブ３２、サージタンク３３、吸気マニホルド３４等を備えた吸気通路３０が接続されている。内燃機関１外部の空気（外気）は、燃焼室８へ向けて吸気通路３０の各部３１，３２，３３及び３４を順に通過する。吸気マニホルド３４には、各吸気ポート９へ向けて燃料を噴射するインジェクタ４０が取付けられている。燃料は、燃料タンク４１に貯蔵されており、そこから燃料ポンプ４２によりくみ上げられ、燃料配管４３を経てインジェクタ４０に供給される。そして、インジェクタ４０から噴射される燃料と吸気通路３０内を流れる空気とからなる混合気は、吸気バルブ１１を介して燃焼室８へ導入される。
【００２４】
この混合気に着火するために、シリンダヘッド３には点火プラグ５０が取付けられている。点火時には、点火信号を受けたイグナイタ５１が、点火コイル５２の１次電流の通電及び遮断を制御し、その２次電流が、点火ディストリビュータ５３を介して点火プラグ５０に供給される。
【００２５】
燃焼した混合気は、排気ガスとして排気バルブ１２を介して排気ポート１０に導かれる。排気ポート１０には、排気マニホルド６１、触媒コンバータ６２等を備えた排気通路６０が接続されている。触媒コンバータ６２には、不完全燃焼成分であるＨＣ（炭化水素）及びＣＯ（一酸化炭素）の酸化と、空気中の窒素と燃え残りの酸素とが反応して生成されるＮＯx （窒素酸化物）の還元とを同時に促進する三元触媒が収容されている。こうして触媒コンバータ６２において浄化された排気ガスが大気中に排出される。
【００２６】
内燃機関１には各種のセンサが取付けられている。例えば、シリンダブロック２には、ノッキングを振動として感知するノックセンサ８８が取り付けられている。また、サージタンク３３には、その内部の圧力（吸気管圧力）を機関負荷として検出するための吸気圧センサ７１が取付けられている。
【００２７】
ディストリビュータ５３には、クランクシャフト７の回転に同期して回転する２個のロータが内蔵されており、クランクシャフト７の基準位置を検出するために一方のロータの回転に基づいてクランク角（ＣＡ）に換算して７２０°ＣＡごとに基準位置検出用パルスを発生させるクランク基準位置センサ８０が設けられ、また、クランクシャフト７の回転速度（機関回転速度ＮＥ）を検出するために他方のロータの回転に基づいて３０°ＣＡごとに回転速度検出用パルスを発生させるクランク角センサ８１が設けられている。
【００２８】
電子制御装置（以下、ＥＣＵと称する）９０は、ＣＰＵ（中央演算装置）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）、入出力ポートを双方向バスで接続した公知のデジタルコンピュータからなり、各種センサーや駆動装置と信号をやり取りして内燃機関の回転数や吸入空気量などの制御に必要なパラメータを算出するとともに、算出されたパラメータに基づいて燃焼空燃比制御あるいは燃料噴射量制御や点火時期制御等の内燃機関の運転に関する種々の制御を行う役割を果すものである。
【００２９】
ところで、内燃機関における点火時期は、一般的には、機関の回転速度、吸入空気量、機関温度などの複数のパラメータの組み合わせを種々変更した各々の場合において内燃機関が最適な燃焼状態あるいは運転状態が得られるような基本点火時期を予め実験などにより求めておき、それらの種々の場合における基本点火時期が格納された基本点火時期マップを搭載することで、該基本点火時期マップとその時点での上記複数のパラメータとに基づき、同時点での点火時期を決定するようになっている。
【００３０】
本実施形態においても、このような基本点火時期マップ９５がＥＣＵ９０に格納されており、基本点火時期は、クランク角センサ８１から得られる機関回転速度及びその他のセンサからの信号などに基づいて基本点火時期マップ９５により決定される。また、点火時期制御として、点火時期を機関のノッキング限界に入らせず、しかもそれに極めて近い位置に制御することにより、機関効率の向上、出力性能の向上、燃料消費率の低減等を図るノック制御が実行される。
【００３１】
しかしながら、インジェクタ４０から噴射された燃料は、機関運転状態によって、その一部が液体状態で気筒内に流入する場合があり、このような場合においても、より最適な燃焼状態あるいは運転状態を実現するためには、上記基本点火時期マップ９５による点火時期制御及びノック制御に加えて、内燃機関の気筒内に液体状態で流入した燃料を考慮した点火時期の補正制御が実行されることが好適である。
【００３２】
気筒内に液体状態で流入する燃料がある場合、その燃料が気化する際に気筒内のガスから熱を奪うことにより、気筒内のガスの温度、圧力あるいは伝熱量などが変化する。そして、気筒内のガスの温度、圧力あるいは伝熱量などの変化に伴い、ＭＢＴやノック点火時期も変化する。従って、気筒内に液体状態で流入する燃料がある場合であって、この燃料の存在が考慮されることなく点火時期が制御される場合には、最適な点火時期制御が実行されずに、燃焼によって得られる出力を最大限に効率よく得られない場合があるという問題がある。
【００３３】
このことに基づいて、本発明の内燃機関の点火時期制御装置においては、内燃機関の気筒内に液体状態で流入する燃料の量を検出する液体燃料流入量検出手段９１と、該液体燃料流入量検出手段９１から検出された情報に基づいて点火時期補正量を算出し、該点火時期補正量に基づいて点火時期を補正する点火時期補正手段９２とを具備することで、気筒内に液体状態で流入する燃料の量に応じた最適な点火時期制御を可能にする。また、本実施形態においては、内燃機関の点火時期制御装置が上記基本点火時期マップ９５を備えており、上記点火時期補正手段９２によれば、基本点火時期を決定するための既存のマップをそのまま利用しつつ容易に最適な点火時期を算出することが可能となる。
【００３４】
本実施形態における上記液体燃料流入量検出手段の構成９１および気筒内に液体状態で流入する燃料の量の算出方法について、以下に説明する。
【００３５】
本実施形態において、液体燃料流入量検出手段９１は、インジェクタ４０から噴射された燃料のうちで吸気通路構成部材に付着する燃料の割合を表す吸気通路付着率（Ｒｐ）と、吸気通路構成部材に付着していた燃料のうちで吸気通路構成部材に付着したまま残留する燃料の割合を表す吸気通路残留率（Ｐｐ）と、吸気通路構成部材に付着していた燃料であって吸気通路構成部材に付着したまま残留せずに離脱して気筒内に流入する燃料のうちで液体状態で気筒内に流入する燃料の割合を表す第二液体燃料流入率（Ｔｐ）と、インジェクタ４０から噴射された燃料であって吸気通路構成部材に付着せずに気筒内に流入する燃料のうちで液体状態で流入する燃料の割合を表す第一液体燃料流入率（Ｓｐ）とを用いて、液体状態で気筒内に流入する燃料の量を算出するように構成される。この構成によれば、液体状態で気筒内に流入する燃料量を精度よく算出することができる。
【００３６】
図２は、インジェクタ４０から噴射された燃料量（ｆｉ）、吸気通路構成部材の燃料付着量（ｆｗ）、および気筒内に流入する燃料量（ｆｃ）などの関係を示す図である。
図２において、ｆｉはインジェクタ４０から一吸気行程に対して噴射された燃料噴射量、ｆｗはポート壁面などの吸気通路構成部材に既に付着している燃料付着量、Ｐｐは吸気通路構成部材に既に付着している燃料のうちで一吸気行程を経た後に吸気通路構成部材に付着したまま残留している燃料を割合、Ｒｐはインジェクタ４０から噴射された燃料のうちで吸気通路構成部材に付着する燃料の割合、Ｓｐは、インジェクタ４０から噴霧された燃料であって吸気通路構成部材に付着せずに気筒内に流入する燃料のうちで液体状態で流入する燃料の割合を表す第一液体燃料流入率、Ｔｐは、吸気通路構成部材に付着していた燃料であって吸気通路構成部材に付着したまま残留せずに離脱して気筒内に流入する燃料のうちで液体状態で気筒内に流入する燃料の割合を表す第二液体燃料流入率、添え字ｋを今回の演算値（今回の吸気行程に対する値）、添え字ｋ＋１は次回の演算値（次回の吸気行程に対する値）をそれぞれ示す。
【００３７】
図２に示されるように、今回噴射された燃料のうち吸気通路構成部材に新たに付着する燃料量は、Ｒｐ×ｆｉ（ｋ）となる。また、吸気通路構成部材に既に付着していた燃料のうちで吸気通路部材に残留する燃料は、Ｐｐ×ｆｗ（ｋ）となる。よって、燃料付着量ｆｗ（ｋ＋１）について下記式１が成り立つことになる。
ｆｗ（ｋ＋１）＝Ｐｐ×ｆｗ（ｋ）＋Ｒｐ×ｆｉ（ｋ）・・・式１
【００３８】
本実施形態においては、上述したような燃料付着モデルを利用して求めた吸気通路構成部材への燃料付着量に基づいて、気筒内に流入する燃料量を、気化して気筒内に流入する燃料と、液体状態で気筒内に流入する燃料とに分けて算出する。
【００３９】
また、本実施形態においては、一吸気行程において、今回の燃料噴射の際に吸気通路構成部材に付着せずに気筒内に流入する燃料は、気化して気筒内に流入する燃料と、液体状態で気筒内に流入する燃料とに分類されるものとする。図２に示されるように、今回の燃料噴射の際に吸気通路構成部材に付着せずに気筒内に流入する燃料のうちで、気化して気筒内に流入する燃料ｆｖｉについては下記式２が成立し、液体状態で気筒内に流入する燃料ｆｌｉについては下記式３が成立する。
ｆｖｉ（ｋ）＝（１−Ｒｐ）×ｆｉ（ｋ）×（１−Ｓｐ）・・・式２
ｆｌｉ（ｋ）＝（１−Ｒｐ）×ｆｉ（ｋ）×Ｓｐ・・・式３
【００４０】
更に、本実施形態においては、一吸気行程において、吸気通路構成部材に付着していた燃料のうちで吸気通路構成部材から離脱して気筒内に流入する燃料は、気化して気筒内に流入する燃料と、液体状態で気筒内に流入する燃料とに分類されるものとする。図２に示されるように、吸気通路構成部材に付着していた燃料のうちで吸気通路構成部材から離脱して気筒内に流入する燃料のうちで、気化して気筒内に流入する燃料ｆｖｗについては下記式４が成立し、液体状態で気筒内に流入する燃料ｆｌｗについては下記式５が成立する。
ｆｖｗ（ｋ）＝（１−Ｐｐ）×ｆｗ（ｋ）×（１−Ｔｐ）・・・式４
ｆｌｗ（ｋ）＝（１−Ｐｐ）×ｆｗ（ｋ）×Ｔｐ・・・式５
【００４１】
このことから、気筒内に液体状態で流入する燃料量ｆｌについては下記に示す式６が成り立ち、気化して気筒内に流入する燃料量ｆｖについては下記に示す式７が成り立ち、気筒内に流入する全燃料量ｆｃについては下記に示す式８が成り立つことになる。
ｆｌ（ｋ）＝ｆｌｉ（ｋ）＋ｆｌｗ（ｋ）
＝（１−Ｒｐ）×ｆｉ（ｋ）×Ｓｐ＋（１−Ｐｐ）×ｆｗ（ｋ）×Ｔｐ・・・式６
ｆｖ（ｋ）＝ｆｖｉ（ｋ）＋ｆｖｗ（ｋ）
＝（１−Ｒｐ）×ｆｉ（ｋ）×（１−Ｓｐ）＋（１−Ｐｐ）×ｆｗ（ｋ）×（１−Ｔｐ）
・・・式７
ｆｃ（ｋ）＝ｆｌ（ｋ）＋ｆｖ（ｋ）・・・式８
【００４２】
以上のように本実施形態の内燃機関の点火時期制御装置においては、インジェクタ４０から噴射された燃料のうちで吸気通路構成部材に付着する燃料の割合を表す吸気通路付着率（Ｒｐ）と、吸気通路構成部材に付着していた燃料のうちで吸気通路構成部材に付着したまま残留する燃料の割合を表す吸気通路残留率（Ｐｐ）と、吸気通路構成部材に付着していた燃料であって吸気通路構成部材に付着したまま残留せずに離脱して気筒内に流入する燃料のうちで液体状態で気筒内に流入する燃料の割合を表す第二液体燃料流入率（Ｔｐ）と、インジェクタ４０から噴射された燃料であって吸気通路構成部材に付着せずに気筒内に流入する燃料のうちで液体状態で流入する燃料の割合を表す第一液体燃料流入率（Ｓｐ）とを有する燃料付着モデルを用いて、液体状態で気筒内に流入する燃料の量を算出するように構成された液体燃料流入量検出手段９１を具備することで、気筒内に流入する燃料量、気化して気筒内に流入する燃料量、および液体状態で気筒内に流入する燃料量のそれぞれの燃料量を算出することが可能となる。上記に述べたＲｐ、Ｐｐ、ＴｐおよびＳｐなどの各係数は、運転状態や設計仕様などにより適宜決定されるものである。
【００４３】
尚、一吸気行程において、今回の燃料噴射の際に気化して気筒内に流入する燃料量を、今回の噴射された燃料噴射量ｆｉ（ｋ）のうちで吸気通路構成部材に付着せずに気筒内に直接流入する燃料量とし、今回の燃料噴射の際に液体状態で気筒内に流入する燃料量を、吸気通路構成部材に付着していた燃料のうちで吸気通路構成部材から離脱して気筒内に流入する燃料量とするものとしてもよい。この場合には、一吸気行程において、今回の燃料噴射の際に気化して気筒内に直接流入する燃料量は、（１−Ｒｐ）×ｆｉ（ｋ）となり、今回の燃料噴射の際に液体状態で気筒内に流入する燃料量は、（１−Ｐｐ）×ｆｗ（ｋ）となる。
【００４４】
また、本実施形態の内燃機関の点火時期制御装置は、上記液体燃料流入量検出手段９１から検出された情報に基づいて点火時期補正量を算出し、該点火時期補正量に基づいて点火時期を補正する点火時期補正手段９２を具備する。
【００４５】
点火時期補正量の算出に当たっては、まず、気筒内に液体状態で流入する燃料量に基づいて、内燃機関が最大トルクを発生する点火時期となるＭＢＴと、ノッキングが発生し始める点火時期となるノック点火時期が特定される。本実施形態においては、ＭＢＴおよびノック点火時期は、解析評価や試作評価によるデータに基づいて作成されたマップであって、気筒内に液体状態で流入する燃料量を一つのパラメータとしてＭＢＴおよびノック点火時期を推定するマップを使用して特定される。そして、特定されたＭＢＴおよびノック点火時期に基づいて、点火時期補正量が算出される。
【００４６】
例えば、ノック点火時期よりもＭＢＴが遅角側にあると特定された場合には、点火時期をＭＢＴとすることが最大トルクを得られるので最適な点火時期といえる。よって、点火時期補正量は、点火時期がＭＴＢとなるように算出される。また、ノック点火時期がＭＢＴよりも遅角側にあると特定された場合には、点火時期をノック点火時期より進角させることはエンジン破損に繋がるため、ノック点火時期が最適な点火時期といえる。よって、点火時期補正量は、点火時期がノック点火時期となるように算出される。
【００４７】
更に、本実施形態の内燃機関の点火時期制御装置は、気筒内に液体状態で流入した燃料のうちで、燃焼に寄与する燃料の量を検出する燃焼燃料量検出手段９３を具備する。
【００４８】
本実施形態において、燃焼燃料量検出手段９３は、気筒内に流入した燃料のうちでシリンダ内すなわち気筒内に付着する燃料の割合を表す気筒付着率（Ｒｃ）を用いて、気筒内に液体状態で流入した燃料のうちで、気化して燃焼に寄与する燃料の量を算出するように構成される。この構成によれば、気筒内に液体状態で流入した燃料のうちで、気化して燃焼に寄与する燃料の量を精度よく算出することができる。
【００４９】
図３は、気筒内に流入する燃料量（ｆｃ）、気筒内の燃料付着量（ｆｗｃ）、及び、燃焼に寄与する燃料量（ｆｃ’）などの関係を示す図である。
図３において、ｆｃは気筒内に流入した全燃料量、ｆｖは気筒内に流入した燃料のうちで気化して気筒内に流入した燃料量、ｆｌは気筒内に流入した燃料のうちで液体状態で気筒内に流入した燃料量をそれぞれ示す。また、ｆｗｃは気筒内に既に付着している燃料付着量、Ｒｃは液体状態で気筒内に流入した燃料のうちで気筒内に付着する燃料の割合、Ｐｃは気筒内に既に付着している燃料のうちで一吸気行程を経た後に気筒内に付着したまま残留している燃料を割合、ｆｃ’は燃焼に寄与する燃料量、添え字ｋを今回の演算値（今回の吸気行程に対する値）、添え字ｋ＋１は次回の演算値（次回の吸気行程に対する値）をそれぞれ示す。
【００５０】
尚、本実施形態においては、気化して気筒内に流入した燃料と、液体状態で気筒内に流入した燃料のうちで気筒内に付着する燃料以外の燃料と、気筒内に既に付着している燃料のうちで一吸気行程を経た後に気筒に付着したまま残留せずに脱離する燃料とが、燃焼に寄与するものとする。
【００５１】
図３に示されるように、今回液体状態で流入した燃料のうちで、気筒内に新たに付着し残留する燃料量は、Ｒｃ×ｆｌ（ｋ）となり、気筒内に新たに付着することなく燃焼に寄与する燃料量は、（１−Ｒｃ）×ｆｌ（Ｋ）となる。また、気筒内に既に付着している燃料のうちで一吸気行程を経た後に気筒内に付着したまま残留せずに脱離し燃焼に寄与する燃料量は、（１−Ｐｃ）×ｆｗｃ（ｋ）となる。よって、気筒内に残留する燃料ｆｗｃ（ｋ＋１）については下記式９が成り立ち、燃焼に寄与する全燃料ｆｃ’については下記式１０が成り立つことになる。
ｆｗｃ（ｋ＋１）＝Ｐｃ×ｆｗｃ（ｋ）＋Ｒｃ×ｆｌ（ｋ）・・・式９
ｆｃ’＝（１−Ｒｃ）×ｆｌ（ｋ）＋ｆｖ（ｋ）＋（１−Ｐｃ）×ｆｗｃ（ｋ）
・・・式１０
【００５２】
以上のように本実施形態の内燃機関の点火時期制御装置においては、気筒内に流入した燃料のうちでシリンダ内すなわち気筒内に付着する燃料の割合を表す気筒付着率（Ｒｃ）と、気筒内に既に付着している燃料のうちで一吸気行程を経た後に気筒内に付着したまま残留している燃料を割合を表す気筒残留率（Ｐｃ）とを有する燃料付着モデルを用いて、気筒内に液体状態で流入した燃料のうちで、気化して燃焼に寄与する燃料の量を算出するように構成された燃焼燃料量検出手段を具備することで、気筒内に液体状態で流入した燃料のうちで気化して燃焼に寄与する燃料の量や燃焼に寄与する全燃料を精度よく算出することが可能となる。上記に述べたＲｃ、Ｐｃなどの各係数は、運転状態や設計仕様などにより適宜決定されるものである。
【００５３】
尚、気筒内に既に付着している燃料は脱離することなく燃焼に寄与しない燃料として、気化して気筒内に流入した燃料と、液体状態で気筒内に流入した燃料のうちで気筒内に付着する燃料以外の燃料とが、燃焼に寄与するものとしてもよい。
【００５４】
更に、本実施形態の内燃機関の点火時期制御装置は、内燃機関の気筒内に液体状態で流入した燃料のうちで、燃焼に寄与することなくオイルに混入して気筒内から排出される燃料の量を検出するオイル混入燃料量検出手段９４を具備する。
【００５５】
本実施形態において、オイル混入燃料量検出手段９４は、気筒内に液体状態で流入した燃料のうちでオイルに混入する燃料の割合を表すオイル混入率を用いて、燃焼に寄与することなくオイルに混入して気筒内から排出される燃料の量を算出するように構成される。上記オイル混入率は、運転状態や設計仕様などにより適宜決定されるものである。この構成によれば、気筒内に液体状態で流入した燃料のうちで、オイルに混入して気筒内から排出される燃料の量を算出することができ、気筒内に液体状態で流入した燃料のうちで、燃焼に寄与しうる燃料を、より精度よく算出することを可能とする。尚、内燃機関の気筒内に液体状態で流入した燃料のうちで、燃焼に寄与することなくオイルに混入して気筒内から排出される燃料はないものとされてもよい。
【００５６】
次に、上述したような各構成要素を具備する本実施形態の内燃機関に点火時期制御装置による、幾つかの点火時期制御について説明する。
図４は、本発明の点火時期制御装置が適用された図１に示された一実施形態の内燃機関における点火時期の補正制御ルーチンの第一の実施形態を示すフローチャート図である。
【００５７】
図４に示す第一の実施形態の点火時期の制御ルーチンにおいては、点火時期補正手段９２は、液体燃料流入量検出手段９１により検出された量の全ての燃料が気化して燃焼に寄与するものとして、点火時期補正量を算出する。
【００５８】
具体的には、ステップ１０１において、液体燃料流入量検出手段９１により、気筒内に液体状態で流入する燃料量（ｆｌ）が算出される。続く、ステップ１０２およびステップ１０３において、液体燃料流入量検出手段９１により検出された量の燃料の全てが気化して燃焼に寄与するものとして、すなわち、気筒内に液体状態で流入する燃料量（ｆｌ）の全てが気化して燃焼に寄与するものとして、点火時期補正手段９２により、点火時期補正量が算出され点火時期が補正される。
【００５９】
図５は、点火時期の補正制御ルーチンの第二の実施形態を示すフローチャート図である。図５に示す第二の実施形態の点火時期の補正制御ルーチンにおいては、点火時期補正手段９２は、液体燃料流入量検出手段９１により検出された量の燃料のうち、燃焼燃料量検出手段９３により検出された量の燃料は燃焼に寄与し、残りの燃料は燃焼に寄与することなく気筒内に残留するものとして、点火時期補正量を算出する。
【００６０】
具体的には、ステップ２０１において、液体燃料流入量検出手段９１により、気筒内に液体状態で流入する燃料量（ｆｌ）が算出される。続く、ステップ２０２において、燃焼燃料量検出手段９３により、気筒内に液体状態で流入した燃料量のうちで気化して燃焼に寄与する燃料量（ｍｖ）が算出される。続く、ステップ２０３およびステップ２０４においては、液体燃料流入量検出手段９１により検出された量の燃料のうちで、燃焼燃料量検出手段９３により検出された量の燃料は気化して燃焼に寄与し、残りの燃料は燃焼に寄与することなく気筒内に残留するものとして、点火時期補正手段９２により、点火時期補正量が算出され点火時期が補正される。
【００６１】
図６は、点火時期の制御ルーチンの第三の実施形態を示すフローチャート図である。図６に示す第三の実施形態の点火時期の制御ルーチンにおいては、点火時期補正手段９２は、液体燃料流入量検出手段９１により検出された量の燃料のうち、オイル混入燃料量検出手段９４に検出された量の燃料は燃焼に寄与することなくオイルに混入し気筒内から排出され、燃焼燃料量検出手段９３により検出された量の燃料は気化して燃焼に寄与し、残りの燃料は燃焼に寄与することなく気筒内に残留するのとして、点火時期補正量を算出する。
【００６２】
具体的には、ステップ３０１において、液体燃料流入量検出手段９１により、気筒内に液体状態で流入する燃料量（ｆｌ）が算出される。続く、ステップ３０２においては、オイル混入燃料量検出手段９４により、内燃機関の気筒内に液体状態で流入した燃料のうちで、燃焼に寄与することなくオイルに混入して気筒内から排出される燃料量（ｍｏ）が算出される。続く、ステップ３０３において、気筒内に液体状態で流入する燃料量（ｆｌ）と、気筒内に液体状態で流入した燃料のうちで燃焼に寄与することなくオイルに混入して気筒内から排出される燃料量（ｍｏ）とに基づいて、燃焼燃料量検出手段９３により、気筒内に液体状態で流入した燃料量（ｆｌ）からオイルに混入した燃料量（ｍｏ）が除かれた燃料のうちで、燃焼に寄与する燃料量（ｍｖ）が算出される。続く、ステップ３０４およびステップ３０５においては、液体燃料流入量検出手段９１により検出された量の燃料のうちで、オイル混入燃料量検出手段９４に検出された量の燃料は燃焼に寄与することなくオイルに混入し気筒内から排出され、燃焼燃料量検出手段９３により検出された量の燃料は気化して燃焼に寄与し、残りの燃料は燃焼に寄与することなく気筒内に残留するのとして、点火時期補正手段９２により、点火時期補正量が算出され点火時期が補正される。
【００６３】
以上、図１を参照して燃料が吸気ポート９に噴射される内燃機関に本発明の点火時期制御装置を適用した実施形態について述べてきたが、本発明の点火時期制御装置は、気筒内に直接燃料を噴射する内燃機関においても適用可能である。この場合には、気筒内に流入する燃料量（ｆｃ）は、気筒内に直接噴射された燃料の量に対応することになる。そして、液体燃料流入量検出手段を、気筒内に直接噴射された燃料のうちで液体状態で気筒内に流入する燃料の割合を表す第三液体燃料流入率を用いて、液体状態で気筒内に流入する燃料の量を算出するように構成することで、気筒内に直接噴射された燃料のうちで液体状態で気筒内に流入する燃料量を算出する。上記第三液体燃料流入率は、運転状態や設計仕様などにより適宜決定されるものである。これにより、図１を参照して上述されたような、燃料が吸気ポート９に噴射される内燃機関に本発明の点火時期制御装置を適用した実施形態と同様の作用効果が得られる。つまり、内燃機関の気筒内に液体状態で流入した燃料量に応じた点火時期の制御が実行でき、内燃機関の気筒内に液体状態で流入した燃料量の変化に伴うＭＢＴ及びノック点火時期の変動を考慮した最適な点火時期制御を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の一実施形態に係る点火時期制御装置を備えた内燃機関の全体概要図である。
【図２】インジェクタから噴射された燃料量（ｆｉ）、吸気通路構成部材の燃料付着量（ｆｗ）、および気筒内に流入する燃料量（ｆｃ）などの関係を示す図である。
【図３】気筒内に流入する燃料量（ｆｃ）、気筒内の燃料付着量（ｆｗｃ）、及び、燃焼に寄与する燃料量（ｆｃ’）などの関係を示す図である。
【図４】本発明の点火時期制御装置が適用された図１に示された一実施形態の内燃機関における点火時期の補正制御ルーチンの第一の実施形態を示すフローチャート図である。
【図５】点火時期の補正制御ルーチンの第二の実施形態を示すフローチャート図である。
【図６】点火時期の補正制御ルーチンの第三の実施形態を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
【００６５】
１    内燃機関
４    シリンダ
５    ピストン
８    燃焼室
９    吸気ポート
１０    排気ポート
１１    吸気バルブ
１２    排気バルブ
３０    吸気通路
３２    スロットルバルブ
３４    吸気マニホルド
４０    インジェクタ
５０    点火プラグ
６０    排気通路
６１    排気マニホルド
６２    触媒コンバータ
８８    ノックセンサ
９０    ＥＣＵ
９１    液体燃料流入量検出手段
９２    点火時期補正手段
９３    燃焼燃料量検出手段
９４    オイル混入燃料量検出手段
９５    基本点火時期マップ
【図１】
2007315180.tif 000003
【図２】
2007315180.tif 000004
【図３】
2007315180.tif 000005
【図４】
2007315180.tif 000006
【図５】
2007315180.tif 000007
【図６】
2007315180.tif 000008