(57)【要約】【課題】軸トルクに基づいて点火時期制御を実施する場合に、比較的簡単な構成によって、しかも正確にかつ迅速に点火時期を最適値で制御する。【解決手段】ＥＣＵ４０は、エンジン１０の回転軸で生じる軸トルクを、気筒毎に定めたトルク検出区間で検出するとともに、検出した軸トルクに基づいて、燃焼トルクのピークが現れた時のエンジン回転位置を実ピーク位置として算出する。また、ＥＣＵ４０は、トルク最大となる点火時期での燃焼により生成される燃焼トルクのピークが現れるエンジン回転位置として予め定めたトルク最大位置を記憶する。そして、実ピーク位置と、予め記憶してあるトルク最大位置とに基づいて、点火装置による点火時期を制御する。【選択図】図１
2012112253.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料噴射弁による燃料噴射と点火装置による点火とを気筒毎に実施するエンジンに適用され、
前記燃料噴射弁から噴射された燃料の燃焼に伴いエンジンの回転軸で生じる軸トルクを、気筒毎に定めたトルク検出区間で検出するトルク検出手段と、
前記トルク検出手段により検出した軸トルクに基づいて、前記燃焼により生成される燃焼トルクのピークが現れた時のエンジン回転位置を実ピーク位置として算出するピーク位置算出手段と、
トルク最大となる点火時期での燃焼により生成される燃焼トルクのピークが現れるエンジン回転位置として予め定めたトルク最大位置を記憶する位置記憶手段と、
前記ピーク位置算出手段により算出した実ピーク位置と、前記位置記憶手段に記憶したトルク最大位置とに基づいて、前記点火装置による点火時期を制御する点火制御手段と、
を備えることを特徴とするエンジン制御装置。
【請求項２】
エンジン運転状態に基づいて、前記回転軸の回転時に生じる慣性トルクを算出する慣性トルク算出手段を備え、
前記ピーク位置算出手段は、前記トルク検出手段により検出した軸トルクと、前記慣性トルク算出手段により算出した慣性トルクとに基づいて前記実ピーク位置を算出する請求項１に記載のエンジン制御装置。
【請求項３】
前記ピーク位置算出手段は、
前記トルク検出手段により検出した軸トルクのピークが現れた時のエンジン回転位置を検出ピーク位置として算出する手段と、
前記慣性トルク算出手段により算出した慣性トルクに基づいて、前記検出ピーク位置を補正して前記実ピーク位置を算出する手段と、
を備える請求項２に記載のエンジン制御装置。
【請求項４】
前記ピーク位置算出手段は、
前記慣性トルク算出手段により算出した慣性トルクに基づいて、前記トルク検出手段により検出した軸トルクを補正する手段と、
該補正後の軸トルクがピークとなる時のエンジン回転位置を前記実ピーク位置として算出する手段と、
を備える請求項２に記載のエンジン制御装置。
【請求項５】
前記回転軸に設けられ、該回転軸のねじれ角度により軸トルクを検出するトルクセンサを備えるエンジンに適用され、
前記トルク検出手段は、前記トルクセンサの検出値に基づいて軸トルクを検出する請求項１乃至４のいずれか一項に記載のエンジン制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン制御装置に関し、特に、エンジン気筒内の燃焼に伴いエンジンの回転軸に加わる軸トルクに基づいてエンジンの点火時期を制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンにおいては、エンジン気筒内の燃焼に伴いエンジンの回転軸に加わる軸トルクをトルクセンサにより検出し、その検出値に基づいて、トルクが最大となる点火時期（ＭＢＴ：Minimum  Advance  for  Best  Torque）となるようにエンジンの点火時期を制御することが行われている（例えば、特許文献１や特許文献２参照）。
【０００３】
特許文献１では、点火時期がＭＢＴからずれた場合にはそのずれに応じて軸トルクが減少することに着目し、圧縮行程の上死点において点火時期を周期的に変化させ、その点火時期の変化に伴うトルクの変化に基づいて点火時期の制御方向を定めている。この特許文献１では、上記制御方向を定めた場合の点火時期の変更量については一定としている。
【０００４】
また、特許文献２では、基本点火時期を補正制御値により補正するとともに、この補正制御値につき、検出した軸トルクに基づいて、軸トルクが最大となるように学習を行っている。補正制御値の学習の際には、点火時期を進角又は遅角した場合のトルク変化量に応じて補正制御値の修正値を可変にしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５２−３９０３８号公報
【特許文献２】実公平１−２１１８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１，２では、ＭＢＴを求めるために点火時期を強制変化させる必要があり、制御が複雑になることが考えられる。また、ＭＢＴを求める際に、上記特許文献１のように点火時期の変更量を一定としたり、あるいは上記特許文献２のように単位進角量当たりのトルク変化量に応じて点火時期の変更量を設定したりする場合、その変更量が小さすぎると、トルク最大となるまでに要する時間が長くなり、逆に、点火時期の変更量が大きすぎると、トルク最大点を正確に検出できないことが考えられる。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、軸トルクに基づいて点火時期制御を実施する場合に、比較的簡単な構成によって、しかも正確にかつ迅速に点火時期を最適値で制御することができるエンジン制御装置を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用した。
【０００９】
請求項１に記載の発明は、燃料噴射弁による燃料噴射と点火装置による点火とを気筒毎に実施するエンジンに適用され、前記燃料噴射弁から噴射された燃料の燃焼に伴いエンジンの回転軸で生じる軸トルクを、気筒毎に定めたトルク検出区間で検出するトルク検出手段と、前記トルク検出手段により検出した軸トルクに基づいて、前記燃焼により生成される燃焼トルクのピークが現れた時のエンジン回転位置を実ピーク位置として算出するピーク位置算出手段と、トルク最大となる点火時期での燃焼により生成される燃焼トルクのピークが現れるエンジン回転位置として予め定めたトルク最大位置を記憶する位置記憶手段と、前記ピーク位置算出手段により算出した実ピーク位置と、前記位置記憶手段に記憶したトルク最大位置とに基づいて、前記点火装置による点火時期を制御する点火制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明者らは、エンジンの回転軸では１つの検出手段によって気筒毎のトルクピークを検出できること、及び、エンジン気筒内の燃焼により生成される燃焼トルクが最大となるトルク最大点火時期で点火を行った場合にはエンジン運転状態にかかわらず各気筒の燃焼トルクの瞬時値のピークが略一定のエンジン回転位置で現れることに着目し、これらに基づき点火時期を制御することとした。
【００１１】
すなわち、本発明では、トルク最大点火時期で点火を行った場合に燃焼トルクの瞬時値のピークが現れるエンジン回転位置をトルク最大位置として予め定めて記憶手段に記憶しておく。そして、そのトルク最大位置と、検出軸トルクに基づいて算出した燃焼トルクのピーク時のエンジン回転位置とに基づいて点火時期を制御する。この場合、トルク最大となる点火時期を、点火時期を強制変化させて求めることをしなくても、記憶手段から読み出すだけで把握することができる。したがって、本発明によれば、複雑な制御を用いなくても、点火時期を迅速にかつ正確に最適値で制御することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明では、エンジン運転状態に基づいて、前記回転軸の回転時に生じる慣性トルクを算出する慣性トルク算出手段を備え、前記ピーク位置算出手段は、前記トルク検出手段により検出した軸トルクと、前記慣性トルク算出手段により算出した慣性トルクとに基づいて前記実ピーク位置を算出する。
【００１３】
エンジンの回転軸で軸トルクを検出する場合、その検出軸トルクは、エンジンの回転軸の回転時に生じる慣性トルク、具体的には、例えば各気筒内のピストン等といった往復運動部の慣性質量によるトルクの影響を受ける。この慣性トルクは、ピークを生じながら周期的に変動するが、その変動幅（振幅）はエンジン運転状態によって相違し、例えばエンジン回転速度が大きいほど慣性トルクの変動幅が大きくなる。また、慣性トルクのピーク位置は、燃焼トルクのピーク位置とは一致していない。そのため、慣性トルクの変動幅の相違により、検出軸トルクのピーク時のエンジン回転位置がエンジン運転状態に応じて変動し、結果として、燃焼トルクのピーク位置と検出軸トルクのピーク位置との間にずれが生じることが考えられる。
【００１４】
その点、上記構成によれば、慣性トルクを加味して実ピーク位置を算出するため、慣性トルクの影響を排除しつつ燃焼トルクのピーク時のエンジン回転位置を算出することができる。つまり、エンジン運転状態に影響されず、燃焼トルクのピーク時のエンジン回転位置を高精度に算出することができ、ひいては点火時期の制御性を高めることができる。
【００１５】
請求項２の構成において、具体的には、請求項３に記載の発明のように、前記ピーク位置算出手段は、前記トルク検出手段により検出した軸トルクのピークが現れた時のエンジン回転位置を検出ピーク位置として算出する手段と、前記慣性トルク算出手段により算出した慣性トルクに基づいて、前記検出ピーク位置を補正して前記実ピーク位置を算出する手段と、を備える構成とするとよい。あるいは、請求項４に記載の発明のように、前記ピーク位置算出手段は、前記慣性トルク算出手段により算出した慣性トルクに基づいて、前記トルク検出手段により検出した軸トルクを補正する手段と、該補正後の軸トルクがピークとなる時のエンジン回転位置を前記実ピーク位置として算出する手段と、を備える構成とするとよい。
【００１６】
また、請求項５に記載の発明のように、前記回転軸に設けられ、該回転軸のねじれ角度により軸トルクを検出するトルクセンサを備えるエンジンに適用され、前記トルク検出手段は、前記トルクセンサの検出値に基づいて軸トルクを検出する構成とするとよい。
【００１７】
エンジントルクを検出する手段としては、例えば気筒内の燃焼圧力を検出する筒内圧センサの検出値に基づくものなどが挙げられるが、筒内圧センサによるトルク検出の場合、各気筒のトルクピークを検出しようとすると、気筒ごとにセンサを設ける必要があり、システムの複雑化やコストアップを招くことが考えられる。これに対し、回転軸に設けられたトルクセンサによれば、１つのセンサにより、気筒毎に定めたトルク検出区間で軸トルクを検出することができる。また、トルクセンサによれば、軸トルクを直接検出可能であることから、エンジントルクを高精度に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】エンジン制御システムの概要を示す構成図。
【図２】燃焼トルク（瞬時値）の推移を示すタイムチャート。
【図３】燃焼トルクの平均トルクとピーク位置との関係を示す図。
【図４】慣性トルクとエンジン回転速度との関係を示す図。
【図５】エンジン回転速度が高低異なる場合の検出軸トルクのピーク位置と平均トルクとの関係を示す図。
【図６】ＥＣＵ４０の全体構成を示す機能ブロック図。
【図７】位置補正値設定用マップの一例を示す図。
【図８】点火時期制御の処理手順を示すフローチャート。
【図９】ピーク位置算出手段の他の構成を示す機能ブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、火花点火式の多気筒ガソリンエンジンを搭載した車両に本発明を具体化した実施形態について図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態のエンジン制御システムの概要を示す構成図である。
【００２０】
図１において、エンジン１０には、吸気管１１と排気管１２とが接続されており、吸気管１１には気筒内への吸入空気量を調整するためのスロットルバルブ１３が設けられている。スロットルバルブ１３は、モータ等からなるスロットルアクチュエータ１４により電気的に開閉駆動される空気量調整手段である。スロットルアクチュエータ１４にはスロットルバルブ１３の開度（スロットル開度）を検出するためのスロットルセンサが内蔵されている。
【００２１】
エンジン１０は、同エンジン１０の各気筒に燃料を噴射供給する燃料噴射手段としてのインジェクタ１５と、気筒ごとに設けられた点火プラグ１６に点火火花を発生させる点火手段としてのイグナイタ（点火装置）１７と、吸排気の各バルブの開閉タイミングを調整するバルブタイミング調整手段としての吸気側バルブ駆動機構１８及び排気側バルブ駆動機構１９とを備えている。なお、本実施形態では、吸気ポート噴射式エンジンを採用しており、インジェクタ１５が吸気ポート近傍に設けられる構成としているが、これに代えて、直噴式エンジンを採用し、インジェクタ１５が各気筒のシリンダヘッド等に設けられる構成としてもよい。
【００２２】
吸気側及び排気側の各バルブ駆動機構１８，１９は、エンジン１０のクランク軸に対する吸気側及び排気側の各カム軸の進角量を調整するものである。吸気側バルブ駆動機構１８によれば、吸気バルブの開閉タイミングが進角側又は遅角側に変更され、排気側バルブ駆動機構１９によれば、排気バルブの開閉タイミングが進角側又は遅角側に変更される。つまり、バルブ駆動機構１８，１９によれば、吸気バルブの開弁期間と排気バルブの開弁期間とがオーバーラップする際のバルブオーバーラップ量が変更される。なお、本実施形態では、吸気側バルブ駆動機構１８及び排気側バルブ駆動機構１９の両方を備える構成としたが、オーバーラップ量の変更に際し開弁時期を変更する側のバルブ機構を備えていれば、いずれか一方のみを備える構成であってもよい。
【００２３】
排気管１２には、排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ２１が設けられている。また、酸素濃度センサ２１の下流側には、排気浄化装置としての触媒２２が設けられている。触媒２２は例えば三元触媒であり、排気が通過する際に排気中の有害成分等を浄化する。
【００２４】
エンジン１０には、クランク軸で生じるトルクである軸トルクを検出するトルクセンサ３３が設けられている。本実施形態のトルクセンサ３３は、エンジン１０のクランク軸、具体的にはクランク軸において出力側の端部に取り付けられている。また、トルクセンサ３３は、クランク軸のひずみ角度を検出する接触式又は非接触式のセンサであり、エンジン１０の燃焼に伴いクランク軸に発生した軸トルクを直接検出可能になっている。
【００２５】
本システムには、排気の一部をＥＧＲガスとして吸気系に導入するＥＧＲ装置（排気再循環装置）が設けられている。すなわち、吸気管１１と排気管１２との間には、一端が吸気管１１のスロットルバルブ下流側に接続され、他端が排気管１２の触媒下流側（上流側でも可）に接続されたＥＧＲ配管２５が設けられている。また、そのＥＧＲ配管２５の途中には電磁式のＥＧＲ弁２６が設けられている。この場合、ＥＧＲ弁２６の開度を調整することで、ＥＧＲガス量が増減調整されるようになっている。
【００２６】
本制御システムは、エンジン制御の中枢をなすＥＣＵ（電子制御装置）４０を備えており、そのＥＣＵ４０によりエンジン１０の運転に関する各種制御が実施される。すなわち、ＥＣＵ４０は、周知の通りＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等よりなるマイクロコンピュータを主体として構成され、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じてエンジン１０の各種制御を実施する。本システムでは、エンジン運転状態を検出するための運転状態検出手段として、エンジン回転速度を検出する回転速度センサ４１、吸入空気量や吸気管負圧といったエンジン負荷を検出する負荷センサ４２、エンジン１０の冷却を行う冷却水の温度を検出する水温センサ３２、エンジン１０のノッキングを検出するノックセンサ３４等を備えており、これら各センサや、上述した酸素濃度センサ２１やトルクセンサ３３等の各検出信号がＥＣＵ４０に適宜入力される。
【００２７】
ＥＣＵ４０は、上述した各種センサから各々検出信号を入力し、それらの各種検出信号に基づいてインジェクタ１５による燃料噴射制御、イグナイタ１７による点火時期制御、バルブ駆動機構１８，１９によるバルブタイミング制御、スロットルバルブ１３（スロットルアクチュエータ１４）による空気量制御を実施する。上記の各種制御は、基本的には、都度のエンジン運転状態においてエンジン１０の最高効率（最高燃費）が得られるよう適合データ等に基づいて実施される。
【００２８】
例えば、点火時期制御については、エンジン気筒内の燃焼により生成されるトルク（燃焼トルク）が最大となる点火時期（ＭＢＴ）で点火時期が制御されるように、都度のエンジン回転速度やエンジン負荷等に基づいて一次コイルの通電時間を調整している。
【００２９】
また、本実施形態では、トルクセンサ３３により検出される軸トルクに基づいて点火時期を調整している。特に、本実施形態では、点火時期をＭＢＴとした場合にはエンジン運転状態にかかわらず各気筒の燃焼トルクの瞬時値のピークが略一定のエンジン回転位置で現れることに着目し、この事象を利用して点火時期をＭＢＴで制御するようにしている。以下、本実施形態の点火時期制御について詳しく説明する。
【００３０】
図２は、燃焼トルクＴｒｃの瞬時値の推移を示すタイムチャートである。なお、図２では、エンジン定常状態の場合を想定している。また、同図では、各気筒の点火順序を第１気筒（♯１）→第３気筒（♯３）→第４気筒（♯４）→第２気筒（♯２）とした場合を示している。
【００３１】
図２に示すように、燃焼トルクＴｒｃの瞬時値（以下、単に燃焼トルクＴｒｃともいう）は、１気筒ずつの燃焼周期（４気筒エンジンでは１８０℃Ａ）において略同じ推移で変動しており、具体的には、燃焼に伴い上昇して正側のピークＰ１〜Ｐ４が現れるとともに、その後クランク軸等に作用する負荷により降下して負側のピークが現れる。このトルクピークＰ１〜Ｐ４は、エンジン１０が定常状態であれば、１気筒ずつの燃焼周期で見た場合に略同じクランク角位置で現れる。なお、上記の「１気筒ずつの燃焼周期」が「気筒毎に定めたトルク検出区間」に相当する。
【００３２】
図示は省略するが、燃焼トルクＴｒｃの推移について、点火時期をＭＢＴとした場合とＭＢＴよりも遅角した場合とを比較したとき、後者では前者に比べてトルクピークＰ１〜Ｐ４が遅角側に現れるとともに、そのピーク値が小さくなる。また、１気筒ずつの燃焼周期における燃焼トルクＴｒｃの平均値を平均トルクとし、この平均トルクについて比較すると、点火時期をＭＢＴよりも遅角した場合には、ＭＢＴとした場合よりも小さくなる。
【００３３】
さらに、燃焼トルクＴｒｃについて、その平均トルクとピーク位置との関係を図３に示す。なお、図３では、吸気バルブの開閉タイミング及びＥＧＲ量がそれぞれ異なる３つのエンジン運転状態Ｌ１〜Ｌ３について上記関係を示してある。具体的には、Ｌ１では、吸気バルブの開閉タイミングをθｖ１、ＥＧＲ量＝０とし、Ｌ２では、吸気バルブの開閉タイミングをθｖ１よりも進角側のθｖ２、ＥＧＲ量＝０とし、Ｌ３では、吸気バルブの開閉タイミングをθｖ１、ＥＧＲ量＝Ｑ１としている。また、図３では、エンジン回転速度及び充填効率については一定としてある。
【００３４】
図３において、３つのエンジン運転状態Ｌ１〜Ｌ３のいずれにおいても、燃焼トルクＴｒｃのピーク位置が所定のクランク角位置となる場合に、燃焼トルクＴｒｃの平均トルクが最大値を示しており、例えば図３では、上記所定のクランク角位置が圧縮上死点後２３℃Ａ付近となっている。ＭＢＴでは燃焼トルクＴｒｃの平均トルクが最大になることを考慮すると、図３によれば、点火時期をＭＢＴとした場合には、燃焼トルクＴｒｃの正側のピークが略一定のクランク角位置θｍｂｔで現れることが分かる。なお、このクランク角位置θｍｂｔは、点火時期をＭＢＴとした場合においてトルクピークＰ１〜Ｐ４が現れるクランク角位置と略一致している。
【００３５】
そこで、本実施形態では、点火時期をＭＢＴとした場合に燃焼トルクＴｒｃのピークが現れるクランク角位置を予め定めておく。そして、これをＭＢＴ位置θｍｂｔ（トルク最大位置に相当）として、記憶手段であるＲＯＭ等に予め記憶しておく。また、エンジン運転時には、トルクセンサ３３によりエンジントルク（軸トルク）を、１気筒ずつの燃焼周期毎に検出し、その検出軸トルクに基づいて、燃焼トルクＴｒｃのピークが現れた時のクランク角位置を実ピーク位置θｐとして算出する。そして、記憶手段に記憶したＭＢＴ位置θｍｂｔと、算出した実ピーク位置θｐとを比較し、その比較結果に基づいてエンジン１０の点火時期を制御することとしている。
【００３６】
ただし、トルクセンサ３３によりエンジントルクを検出する場合、その検出軸トルクは、回転軸の回転時に生じる慣性トルク、より具体的には、気筒内のピストン等といった往復運動部の慣性質量によるトルクの影響を受ける。一方、この慣性トルクは、エンジン回転速度やクランク角等といったエンジン運転状態を表すパラメータの変化に伴い変動し、その中でも特に、エンジン回転速度の影響を受けやすい。
【００３７】
図４は、エンジン回転速度と慣性トルクとの関係を示す図である。図４に示すように、慣性トルクは、１気筒ずつの燃焼周期を１周期として、ピークを生じながら変動している。また、慣性トルクの変動幅（振幅）は、エンジン回転速度の高回転時と低回転時とで相違し、エンジン回転速度が大きいほど、慣性トルクの変動幅が大きくなっている。ここで、慣性トルクのピーク位置を見ると、燃焼トルクのピーク位置とは異なる位置となっている。この場合、慣性トルクの変動幅の大小に応じて、軸トルクのピークが現れるエンジン回転位置が変化し、その結果、燃焼トルクのピーク位置と検出軸トルクのピーク位置との間にずれが生じることが考えられる。
【００３８】
図５は、トルクセンサ３３による検出軸トルクＴｒｓについて、エンジン回転速度が高低異なる場合の瞬時トルクのピーク位置と平均トルクとの関係を示す図である。なお、図５では、図３と同じ３つのエンジン運転状態Ｌ１〜Ｌ３について示してある。また、Ｌ１〜Ｌ３のうち、実線は低回転時を示し、一点鎖線は高回転時を示す。図５によれば、軸トルクＴｒｓについて評価した場合には、エンジン低回転時（実線）と高回転時（一点鎖線）では、軸トルクＴｒｓの平均トルクが最大値となるクランク角位置が相違することが分かる。
【００３９】
そこで、本実施形態では、エンジン運転状態に基づいて、ピストン等といった往復運動部の慣性質量によるトルクを算出し、その算出した慣性トルクと、検出軸トルクＴｒｓとに基づいて実ピーク位置θｐを算出する。より具体的には、本実施形態では、検出軸トルクＴｒｓに基づいて、検出軸トルクＴｒｓのピーク時におけるクランク角位置を検出ピーク位置θｐ１として算出し、その検出ピーク位置θｐ１を慣性トルクにより補正する。その補正後の検出ピーク位置θｐ１を実ピーク位置θｐとし、この実ピーク位置θｐと、記憶手段に予め記憶してあるＭＢＴ位置θｍｂｔとに基づいて点火時期を制御することとしている。
【００４０】
次に、本実施形態の点火時期制御について、ＥＣＵ４０の全体構成を示す機能ブロック図（図６）を用いて説明する。
【００４１】
図６に示すように、ＥＣＵ４０は、基本となる点火時期を算出するベース点火時期算出部Ｍ１を備えている。ベース点火時期算出部Ｍ１では、例えばエンジン負荷とエンジン回転速度ＮＥと基本点火時期との関係を示す点火時期設定用マップが予め記憶されており、そのマップを用いてベース点火時期ＩＧｂｓを算出する。
【００４２】
また、ＥＣＵ４０は、ベース点火時期算出部Ｍ１で算出したベース点火時期ＩＧｂｓの補正量を算出する構成として、ノッキング発生の有無に応じたノック補正量ｋ１を算出するノック補正量算出部Ｍ３と、最高効率で運転するためのＭＢＴ補正量ｋ２を算出するＭＢＴ補正量算出部Ｍ４と、その他各種補正のための補正量ｋ３を算出する各種補正量算出部Ｍ５とを備えている。ノック補正量算出部Ｍ３では、ノックセンサ３４の検出信号を入力し、その検出信号に基づいてノック補正量ｋ１を算出する。各種補正量算出部Ｍ５では、例えば暖機要求やアイドル安定化要求などの各種要求があった場合に、それらの要求に応じた補正量ｋ３を算出する。
【００４３】
次に、ＭＢＴ補正量算出部Ｍ４について説明する。ＭＢＴ補正量算出部Ｍ４では、気筒内での燃焼により生じる燃焼トルクＴｒｃの瞬時値のピークが、予め定めたＭＢＴ位置θｍｂｔで現れるようにするべく点火時期の補正量を算出する。
【００４４】
詳しくは、ＥＣＵ４０は、軸トルクＴｒｓを検出するトルク検出部Ｍ２と、その検出軸トルクＴｒｓのピークを検出するトルクピーク検出部Ｍ６と、トルクピークが生じたときの回転位置を算出する検出ピーク位置算出部Ｍ７と、予め定めたＭＢＴ位置θｍｂｔを記憶するＭＢＴ位置記憶部Ｍ９とを備えている。トルク検出部Ｍ２では、トルクセンサ３３の検出信号を入力して軸トルクＴｒｓを検出する。トルクピーク検出部Ｍ６では、その検出軸トルクＴｒｓの微分値に基づいて、検出軸トルクＴｒｓの正側のピークを検出する。なお、トルクピーク検出部Ｍ６は、検出軸トルクＴｒｓの前回値と今回値との差分に基づいてトルクピークを検出する構成としてもよい。このトルクピーク検出部Ｍ６は、トルクピークを検出した場合に、検出ピーク位置算出部Ｍ７にピーク検出信号ｓｐを出力する。
【００４５】
検出ピーク位置算出部Ｍ７では、トルクピーク検出部Ｍ６からピーク検出信号ｓｐを入力したときのクランク角位置を検出ピーク位置θｐ１として記憶し、その検出ピーク位置θｐ１をピーク位置補正部Ｍ８に出力する。なお、クランク角位置については、回転速度センサ４１の検出信号に基づいてＥＣＵ４０により算出される。
【００４６】
ピーク位置補正部Ｍ８では、検出ピーク位置算出部Ｍ７からの検出ピーク位置θｐ１と、慣性トルク算出部Ｍ１０で算出した慣性トルクＴｉとを入力し、慣性トルクＴｉに応じて検出ピーク位置θｐ１を補正する。
【００４７】
具体的には、慣性トルク算出部Ｍ１０は、例えばエンジン回転速度ＮＥとクランク角と慣性トルクＴｉとの関係を示す慣性トルク設定用マップを予め記憶しており、そのマップを用いて慣性トルクＴｉを算出する。また、ピーク位置補正部Ｍ８は、例えば慣性トルクＴｉと位置補正値ｋ４との関係を示す補正値設定用マップを予め記憶しており、そのマップを用いて位置補正値ｋ４を算出する。そして、その算出した位置補正値ｋ４を用いて検出ピーク位置θｐ１を補正し、これを実ピーク位置θｐとして記憶する。図７に、位置補正値設定用マップの一例を示す。図７では、慣性トルクＴｉが大きいほど位置補正値ｋ４を大きく設定してある。
【００４８】
なお、トルクピーク検出部Ｍ６、検出ピーク位置算出部Ｍ７及びピーク位置補正部Ｍ８（図６中のＦ１）がピーク位置算出手段に相当する。
【００４９】
図６の説明に戻り、ＭＢＴ補正量算出部Ｍ４では、ピーク位置補正部Ｍ８からの実ピーク位置θｐと、ＭＢＴ位置記憶部Ｍ９に記憶されたＭＢＴ位置θｍｂｔとを入力する。そして、実ピーク位置θｐとＭＢＴ位置θｍｂｔとの差に応じたＭＢＴ補正量ｋ２を算出する。
【００５０】
さらに、ＥＣＵ４０は、ベース点火時期ＩＧｂｓと上記の各補正量ｋ１〜ｋ３とに基づいて最終点火時期ＩＧを算出する最終点火時期算出部Ｍ１１を備えている。最終点火時期算出部Ｍ１１では、ベース点火時期算出部Ｍ１からのベース点火時期ＩＧｂｓを入力するとともに、ノック補正量算出部Ｍ３からのノック補正量ｋ１、ＭＢＴ補正量算出部Ｍ４からのＭＢＴ補正量ｋ２、各種補正量算出部Ｍ５からの補正量ｋ３を入力する。そして、それらの各補正量ｋ１〜ｋ３に基づきベース点火時期ＩＧｂｓを補正して最終点火時期ＩＧを算出する。なお、最終点火時期ＩＧについては、ノック限界を超えない範囲の値に設定される。ＥＣＵ４０は、最終点火時期算出部Ｍ１１で算出した最終点火時期ＩＧに基づいて、イグナイタ１７の通電時間を制御する。
【００５１】
次に、本実施形態の点火時期制御の処理手順について図８のフローチャートを用いて説明する。この処理は、ＥＣＵ４０により所定周期毎に実行される。
【００５２】
図８において、ステップＳ１１では、点火時期をＭＢＴで制御するための条件であるＭＢＴ制御条件が成立しているか否かを判断する。ＭＢＴ制御条件としては、例えば、ノックセンサ３４によりノッキングが検出されていないこと、触媒暖機要求が生じていないこと、アイドル運転時でないこと等が挙げられる。ＭＢＴ制御条件が成立していない場合、ＭＢＴ補正量ｋ２による点火時期補正を行わず、そのまま本ルーチンを終了する。一方、ＭＢＴ制御条件が成立している場合にはステップＳ１２へ進む。
【００５３】
ステップＳ１２では、トルクセンサ３３のセンサ値を入力して軸トルクＴｒｓの瞬時値を検出し、ステップＳ１３において、その瞬時トルクのピークを検出したか否かを判定する。ステップＳ１３がＹＥＳの場合、ステップＳ１４へ進み、トルクピークが現れたときの回転位置として現在のクランク角位置θｎ［℃Ａ］を取得し、これを検出ピーク位置θｐ１［℃Ａ］とする。また、ステップＳ１５では、エンジン運転状態、具体的には、エンジン回転速度及びクランク角に基づいて、ピストン等の慣性質量による慣性トルクＴｉを算出する。その後、ステップＳ１６では、算出した慣性トルクＴｉに基づいて、例えば上記図７のマップにより検出ピーク位置θｐ１を補正し、その補正後の値を実ピーク位置θｐ［℃Ａ］として記憶する。
【００５４】
ステップＳ１７では、ＲＯＭ等の記憶手段からＭＢＴ位置θｍｂｔを読み出し、ステップＳ１８においてＭＢＴ補正量ｋ２を算出する。本実施形態では、実ピーク位置θｐ［℃Ａ］とＭＢＴ位置θｍｂｔ［℃Ａ］との差に応じてＭＢＴ補正量ｋ２を算出する。このとき、実ピーク位置θｐがＭＢＴ位置θｍｂｔよりも遅角側であれば、ＭＢＴ補正量ｋ２は、両者の差に応じた点火進角量として算出される。また、実ピーク位置θｐがＭＢＴ位置θｍｂｔよりも進角側であれば、ＭＢＴ補正量ｋ２は、両者の差に応じた点火遅角量として算出される。その後、ステップＳ１９では、エンジン運転状態に基づき算出したベース点火時期ＩＧｂｓとＭＢＴ補正量ｋ２とに基づいて最終点火時期を算出し、本ルーチンを終了する。
【００５５】
本実施形態では、次の燃焼気筒の点火時期に対してＭＢＴ補正量ｋ２を反映させることとしている。例えば、各気筒の点火順序が♯１→♯３→♯４→♯２の場合、今回の燃焼気筒が♯１であれば、♯３の点火時期をＭＢＴ補正量ｋ２に応じて進角し、今回の燃焼気筒が♯４であれば、♯２の点火時期をＭＢＴ補正量ｋ２に応じて進角する。なお、ＭＢＴ補正量ｋ２を次の燃焼気筒に反映させる構成に代えて、次の燃焼気筒よりも後の燃焼気筒に対してＭＢＴ補正量ｋ２を反映させる構成としてもよい。
【００５６】
以上詳述した本実施形態によれば、次の優れた効果が得られる。
【００５７】
ＭＢＴで点火を行った場合に燃焼トルクの瞬時値のピークが現れるエンジン回転位置をＭＢＴ位置θｍｂｔとして予め定めて記憶手段に記憶しておき、そのＭＢＴ位置θｍｂｔと、検出軸トルクＴｒｓに基づき算出される燃焼トルクのピーク時のエンジン回転位置である実ピーク位置θｐとに基づいて点火時期を制御する構成としたため、点火時期を強制変化させてＭＢＴを求めることをしなくても、記憶手段から読み出すだけでＭＢＴを把握することができる。よって、複雑な制御を用いなくても、点火時期を迅速にかつ正確に最適値で制御することができる。
【００５８】
また、トルクセンサ３３によりエンジントルクを検出する構成では、トルクセンサ３３による検出軸トルクＴｒｓのピーク位置が、ピストン等の往復運動部の慣性質量によるトルクの影響を受けて変動することに鑑み、検出軸トルクＴｒｓのピーク時のエンジン回転位置である検出ピーク位置θｐ１を慣性トルクＴｉに応じて補正して実ピーク位置θｐとする構成としたため、トルクセンサ３３により検出したエンジントルクについて、慣性質量によるトルクの影響を排除することができる。よって、エンジン運転状態に影響されずに燃焼トルクのピーク時のエンジン回転位置を算出することができ、ひいては点火時期の制御性を高めることができる。
【００５９】
エンジントルクを検出するセンサとしてトルクセンサ３３を備えるとともに、そのトルクセンサ３３により軸トルクを検出する構成としたため、トルクを検出するためのセンサをシステム内に１つ設けるだけで、各気筒のトルクピークを検出することができる。また、トルクセンサ３３によれば、軸トルクを直接検出可能であることから、エンジントルクを高精度に検出することができる。
【００６０】
ＭＢＴ制御条件が成立している場合にＭＢＴ補正量ｋ２に基づく点火時期補正を実施する構成としたため、ノッキング回避のための点火時期補正を優先して行うことができる。この場合、ノッキングが発生しやすいエンジン運転領域ではトレースノック点火時期での点火時期制御を実施し、それ以外のエンジン運転領域ではＭＢＴでの点火時期制御を実施するといったように、それぞれのエンジン運転状態に適した点火時期制御を実現することができる。
【００６１】
（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施されてもよい。
【００６２】
・上記実施形態では、ＭＢＴ補正量ｋ２を次の燃焼気筒の点火時期に反映させる構成としたが、１燃焼サイクル後の燃焼気筒、つまり同じ気筒の点火時期に反映させる構成としてもよい。つまり、気筒ごとにＭＢＴ補正を実施する構成としてもよい。
【００６３】
・上記実施形態では、トルク検出手段として、クランク軸のねじれ角度を検出するトルクセンサ３３をエンジン回転軸としてのクランク軸に設ける構成としたが、トルクセンサ３３に代えて、回転速度センサ４１をトルク検出手段とし、回転速度センサ４１の検出値に基づいて軸トルクを検出する構成としてもよい。
【００６４】
・上記実施形態では、検出軸トルクＴｒｓのピークが現れた時のクランク角位置として検出ピーク位置θｐ１を算出し、その検出ピーク位置θｐ１を慣性トルクＴｉにより補正して実ピーク位置θｐを算出した。本実施形態では、慣性トルクＴｉに基づいて軸トルクＴｒｓを補正し、その補正後のトルクがピークとなる時のエンジン回転位置を実ピーク位置θｐとして算出する。
【００６５】
図９は、ピーク位置算出手段について、上記図６とは異なる構成を示す機能ブロック図である。なお、図９では、上記図６との相違点を中心に示している。
【００６６】
ＥＣＵ４０は、上記図６のピーク位置算出手段Ｆ１としてのトルクピーク検出部Ｍ６、検出ピーク位置算出部Ｍ７及びピーク位置補正部Ｍ８に代えて、図９に点線で示すように、ピーク位置算出手段Ｆ１１として、軸トルク補正部Ｍ２１及び実ピーク位置算出部Ｍ２２を備えている。軸トルク補正部Ｍ２１は、トルク検出部Ｍ２からの検出軸トルクＴｒｓと、慣性トルク算出部Ｍ１０からの慣性トルクＴｉとを入力し、慣性トルクＴｉにより検出軸トルクＴｒｓを補正する。ここでは、検出軸トルクＴｒｓから慣性トルクＴｉを差し引くことにより検出軸トルクＴｒｓの補正を行う。
【００６７】
実ピーク位置算出部Ｍ２２では、軸トルク補正部Ｍ２１から補正後の軸トルクを入力し、その入力した補正後の軸トルクにおけるピーク時の回転位置を実ピーク位置θｐとして算出する。ＭＢＴ補正量算出部Ｍ４では、実ピーク位置算出部Ｍ２２から実ピーク位置θｐを入力するとともに、ＭＢＴ位置記憶部Ｍ９からＭＢＴ位置θｍｂｔを入力し、これらに基づいてＭＢＴ補正量ｋ２を算出する。
【００６８】
・上記実施形態では、検出軸トルクＴｒｓと慣性トルクＴｉとに基づいて実ピーク位置θｐを算出したが、慣性トルクＴｉを考慮せず、検出ピーク位置θｐ１を実ピーク位置θ１とする構成であってもよい。
【００６９】
・エンジン回転速度が判定値以上の場合に、慣性トルクＴｉと検出軸トルクＴｒｓとに基づいて実ピーク位置θｐを算出し、エンジン回転速度が判定値未満の場合に慣性トルクＴｉを考慮せず、検出軸トルクＴｒｓに基づいて実ピーク位置θｐを算出する構成とする。上記図４に示すように、エンジン低回転領域では慣性トルクＴｉが小さく、慣性トルクＴｉの軸トルクへの影響が小さいからである。
【００７０】
・ＭＢＴが、エンジン１０の経年変化や個体差、あるいは外気温やエンジン温度、ＥＧＲ量、圧縮比等の要因によって変化することに鑑み、記憶手段に予め記憶したＭＢＴ回転位置θｍｂｔに対して上記要因を加味した補正を行い、その補正後のＭＢＴ位置と実ピーク位置θｐとの比較に基づいて点火時期を制御する構成としてもよい。
【００７１】
・上記実施形態では、検出軸トルクＴｒｓと慣性トルクＴｉとに基づいて実ピーク位置θｐを算出し、これにより慣性トルクＴｉの軸トルクへの影響を考慮した。この構成を変更し、予め記憶してあるＭＢＴ位置θｍｂｔに対して慣性トルクＴｉによる補正を行い、その補正後のＭＢＴ位置θｍｂｔと、検出軸トルクＴｒｓのピーク時のエンジン回転位置とに基づいて点火時期制御を行う構成としてもよい。
【符号の説明】
【００７２】
１０…エンジン、１３…スロットルバルブ、１５…インジェクタ、１７…イグナイタ、１８，１９…バルブ駆動機構、４０…ＥＣＵ（トルク検出手段、ピーク位置算出手段、位置記憶手段、点火制御手段、慣性トルク算出手段）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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