JP4438575B2 - 内燃機関の点火時期制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、可変バルブタイミング機構を装備する内燃機関に用いて好適な内燃機関の点火時期制御装置に関する。

内燃機関の運転状態に応じて常時最適な任意のバルブタイミングを設定することが可能な連続可変バルブタイミング機構が開発されている。この種の可変バルブタイミング機構を有する内燃機関では、出力性能の向上に寄与する吸入効率の観点、並びにＮＯ_Ｘの低減による排出ガス浄化性能の向上及びポンピング損失の低減による燃費の向上に寄与する内部排気ガス再循環（内部ＥＧＲ）の観点から、機関運転状態に応じてバルブタイミングが制御される。
ところで、機関運転状態に応じてバルブタイミングを調整した場合の内部ＥＧＲについて、検討すると次のようになる。

即ち、図８（ａ）〜（Ｃ）に示すように、エンジンが吸気トップ前（ＴＤＣ直前）である排気行程（図８（ａ）参照）にあると、燃焼室の排ガスは排気ポートのみならず吸気ポートにも押し戻され、その吸気ポート戻しＥＧＲａが内部ＥＧＲの一部をなす。次に、エンジンが吸気トップＴＤＣ（図８（ｂ）参照）にある場合、最小のＴＤＣ燃焼室容量分の排ガスがＥＧＲｂとして残り、これが内部ＥＧＲの一部をなす。更に、エンジンが吸気トップ後（ＴＤＣ直後）である吸気行程（図８（ｃ）参照）にあると、新気に先立ち吸気ポートより排ガスが燃焼室に吸い戻され（ＥＧＲａ参照）、同時に排気ポートからも排ガスが逆流し、この排気戻りＥＧＲｃが内部ＥＧＲの一部をなす。
これらの点を考慮すると、エンジンは各吸気行程において燃焼室に内部ＥＧＲ（＝ＥＧＲａ＋ＥＧＲｂ＋ＥＧＲｃ）の量の排ガスを吸入し、これを新気に混合させることとなり、これにより燃焼室の新気は薄められて燃焼が遅くなることより、点火時期を進める必要性が生じている。

ところで、可変バルブタイミング機構を有する内燃機関では、上述のような出力性能の向上、排出ガス浄化性能の向上及び燃費の向上の観点から、機関運転状態に応じてバルブタイミングが調整されると共に、これに応じて点火時期が調整されることとなる。この場合において、可変バルブタイミング機構が図９（ａ）に示すように、吸気ＶＶＴ（吸気カムのみ進退操作される）のエンジンであると、図９（ｂ）に示すように、吸気位相変化域（例えば１０ｄｅｇ毎に）に複数（例えば６）の点火時期マップｍａｐａを用い、それぞれエンジン回転数Ｎｅと体積効率（エンジン負荷）ηｖ相当の点火時期ｋｐを演算するようにしている。

なお、特許第３０８５１８１号（特許文献１）には、吸気ＶＶＴ（吸気カムのみ進退操作される）のエンジンにおいて、内部ＥＧＲ量の変化による影響を是正するため、吸気バルブの目標タイミングと実タイミングとの偏差に応じて点火時期を補正する技術が開示される。

特許第３０８５１８１号

ところで、従来のように、機関の運転状態に応じた複数の点火時期マップに依存して点火時期を設定する手段では、可変バルブタイミング機構が図１０（ａ）に示すように、吸排ＶＶＴ（吸排両カムが進退操作される）のエンジンであると、エンジン制御系のソフト容量が極端に増大してしまう問題を生じる。即ち、図１０（ｂ）に示すように、吸排それぞれの位相変化域（例えば吸気カム１０ｄｅｇ毎、排気カム１０ｄｅｇ毎に進退操作される）に対応した多数（例えば６×６＝３６）の点火時期マップｍａｍｂを必要とすることなり、必要とするソフト容量が極端に増大するという問題が生じる。

そこで、ソフト容量増大抑制のため、単に、吸排ＶＶＴエンジンにおいて、最適ＶＶＴ位相時の点火時期を設定するような点火時期マップを１枚のみとし、制御を簡素化することが考えられる。しかし、この場合、目標ＶＶＴ位相と実ＶＶＴ位相が一致する定常運転域での点火時期は問題ないが、目標ＶＶＴ位相と実ＶＶＴ位相が一致する前の過渡時にはＶＶＴアクチュエータの動作遅れにより、目標ＶＶＴ位相と実ＶＶＴ位相にずれが発生しており、内部ＥＧＲ率が定常運転時と異なってしまうことより、過渡時であっても定常時と同様に最適点火時期を再現させるということはできず、点火時期マップを１枚にすることには問題がある。

なお、特許文献１の吸気ＶＶＴ（吸気カムのみ進退操作される）のエンジンにおいては、内部ＥＧＲ量の変化に応じて点火時期を補正するにあたり、吸気バルブの目標タイミングと実タイミングとの偏差に応じて点火時期を補正していた。
しかしながら、吸排両バルブが可変バルブタイミング機構を備えた吸排ＶＶＴエンジンにおいては、目標タイミングと実タイミングとの偏差と内部ＥＧＲ量とは単純な相関関係ではなくなることから、吸気ＶＶＴのエンジン制御例をそのまま適用することはできない。

本発明は以上のような課題に基づきなされたもので、目的とするところは、吸排ＶＶＴエンジンにおいて、ＶＶＴの位相角変化による内部ＥＧＲガス量の変化に適合する点火時期を演算するにあたり、点火時期マップ数を抑え、エンジン制御系のソフト容量増大を防止できる内燃機関の点火時期制御装置を提供することにある。

この発明の請求項１に係る内燃機関の点火時期制御装置は、吸気バルブと排気バルブとにそれぞれバルブタイミング可変機構が設けられた内燃機関の点火時期制御装置において、上記機関の回転数と負荷に応じて基本点火時期を設定する基本点火時期設定手段と、上記吸気バルブの吸気実バルブタイミング及び上記排気バルブの排気実バルブタイミングを検出する実バルブタイミング検出手段と、上記機関の運転状態に基づき目標内部ＥＧＲ指標を設定する目標内部ＥＧＲ指標設定手段と、上記吸気実バルブタイミングと上記排気実バルブタイミングに基づき機関の実内部ＥＧＲ指標を算出する実内部ＥＧＲ指標算出手段と、上記目標内部ＥＧＲ指標と実内部ＥＧＲ指標との偏差に応じて過渡点火時期補正値を演算すると共に同補正値を機関が低負荷領域にあると大きく設定する点火時期補正値算出手段と、吸気目標バルブタイミングと上記吸気実バルブタイミングとの偏差に応じて過渡点火時期補正値を演算すると共に同補正値を機関が高負荷領域にあると大きく設定する第２点火時期補正値算出手段と、上記点火時期補正値算出手段からの過渡点火時期補正値と上記第２点火時期補正値算出手段からの過渡点火時期補正値とを上記基本点火時期に加算して目標点火時期を演算する点火時期補正手段と、を備えたことを特徴とする。

この発明の請求項２にかかる内燃機関の点火時期制御装置は、請求項１記載の内燃機関の点火時期制御装置において、上記点火時期補正手段は機関の低負荷領域で低負荷になるほど上記点火時期補正値算出手段が設定した補正値の取り込み率を大きく設定することを特徴とする。

この発明の請求項３にかかる内燃機関の点火時期制御装置は、請求項２記載の内燃機関の点火時期制御装置において、上記第２点火時期補正手投は機関の高負荷領域で高負荷になるほど上記第２点火時期補正値算出手段が設定した補正値の取り込み率を大きく設定することを特徴とする。

この発明によれば、基本点火時期を求め、その上で、エンジン運転域が低負荷運転域にあると燃費向上の観点から適正な内部ＥＧＲ率の保持のための点火補正を主に行い、エンジン運転域が高負荷運転域にあると出力性能向上の観点から吸気位相による点火補正を主に行うことができ、全負荷運転域で適正な点火時期補正を行える。特に、バルブタイミング可変機構が設けられたエンジンの点火制御装置において、演算マップ数を低減でき、ソフト容量の抑制を行うことができる。特に、目標内部ＥＧＲ率と実内部ＥＧＲ率との偏差が大きな過渡時の点火時期を適正に設定できる。

請求項２の発明によれば、低負荷領域で内部ＥＧＲ偏差に応じた補正を大きく行うので、内部ＥＧＲの影響を大きく受ける低負荷領域で過渡時の点火時期を効果的に補正できる。

請求項３の発明によれば、内部ＥＧＲ偏差に応じた点火時期補正手段と吸気バルブタイミング偏差に応じた第２点火時期補正手段とを組み合わせて使用するので、各負荷領域に合わせた効果的な補正を行うことができ、多くの点火時期マップを必要とすることなく過渡時の点火時期を全負荷域で良好に保つことができる。

図１、２にはこの発明の一実施形態としての内燃機関の点火時期制御装置を適用したＤＯＨＣ式４気筒エンジン（以後単にエンジン１と記す）である。本装置において、エンジン１はその燃焼室２に通じる吸気通路３および排気通路４を有しており、吸気通路３と燃焼室２とは吸気弁５によって、排気通路４と燃焼室２とは排気弁６によってそれぞれ連通制御されるようになっている。
吸気通路３には、上流側から順にエアクリーナ７、スロットル弁８および電磁式燃料噴射弁（インジェクタ９）が設けられており、排気通路４には、その上流側から順に排ガス浄化用の触媒コンバータ（三元触媒）１１および図示しないマフラ（消音器）が設けられている。

エンジン１は吸気管噴射型エンジンとして構成されており、その動弁機構としてはＤＯＨＣ式が採用されている。シリンダヘッド上の吸気カム軸１２及び排気カム軸１３の前端にはタイミングプーリ１４、１５が接続され、これらのタイミングプーリはタイミングベルト１６を介してクランク軸１７に連結されている。クランク軸１７の回転に伴ってタイミングプーリ１４、１５と共にカム軸が回転駆動され、これらカム軸１２、１３により吸気弁５及び排気弁６が開閉駆動される。

各カム軸１２、１３とタイミングプーリ１４、１５との間には、ベーン式の吸排バルブタイミング可変機構（吸排ＶＶＴ）２０が設けられている。吸排ＶＶＴ２０の構成は、例えば特開２０００−２７６０９号公報等で公知のため詳細は説明しないが、タイミングプーリ１４、１５に設けた吸排ハウジング１４１、１５１内にベーンロータを回動可能に設け、そのベーンロータに吸排カム軸１２、１３を連結して構成されている。吸排ＶＶＴ２０には吸排オイルコントロールバルブ（以下、ＯＣＶｉ、ＯＣＶｅという）１８、１９が接続され、エンジン１のオイルポンプ２１から供給される作動油を利用して、ＯＣＶｉ１８、ＯＣＶｅ１９の各切換に応じてベーンロータに油圧を作用させ、その結果、タイミングプーリ１４、１５に対するカム軸１２、１３の位相、即ち、図５（ａ）に示すように吸気弁（ＩＶと記す）５、排気弁（ＥＶと記す）６の開閉タイミング（排気実バルブタイミングδｅｖｃｎ（閉時）、吸気実バルブタイミングδｉｖｏｎ（開時））、及びオーバラップＯＲ（＝δｉｖｏｎ−δｅｖｃｎ）を調整するようになっている。なお、図５（ａ）に２点鎖線で示すように、実質のオーバラップが生じない場合は、排気実バルブタイミングδｅｖｃｎ（閉時）と吸気実バルブタイミングδｉｖｏｎ（開時）が間隔―ＯＲのマイナスオーバーラップだけ離れることとなる。

ここでの吸排オイルコントロールバルブ（以下、ＯＣＶｉ、ＯＣＶｅという）１８、１９は後述するＥＣＵ３０の油圧弁ドライバー１８１、１９１に接続されている。
更に、エンジン１のシリンダヘッドの排気ポート４ｐには排気通路４が接続される。燃焼室２内の混合気は点火プラグ２２により点火され、燃焼した後の排ガスは排気弁６の開弁時にピストン１０の上昇に伴って排気ポート４ｐから排気通路４に流下し、触媒１１及び図示しない消音器を経て外部に排出される。なお、エンジン１は直列４気筒エンジン１であり、点火プラグ２２は４個設けられ（ここでは１つのみ示した）、各点火プラグ２２はディストリビュータ３７を経て、点火コイル３８、イグナイタ３９を介しＥＣＵ３０の点火ドライバー３９１に接続される。これによって、点火信号を受けたイグナイタ３９の働きで点火コイル３８の１次電流を断接制御し、２次電流をディストリビュータ３７を介し各点火プラグ２２に順次供給して混合気の着火を行っている。

エンジン１は気筒数だけ吸気多岐管を分岐して備え、そこに吸気ポート３ｐを夫々設けている。エンジン１は直列４気筒エンジン１であり、インジェクタ９は４個設けられ（ここでは１つのみ示した）、各インジェクタ９は燃料噴射ドライバー９０１に接続され、いわゆるマルチポイント燃料噴射（ＭＰＩ）方式の多気筒エンジン１を成している。また、スロットル弁８はワイヤケーブルを介してアクセルペダル（不図示）に連結されており、これによりアクセルペダルの踏込み量に応じて開度が変わるようになっている。更に、スロットル弁８はアイドルスピードコントロール用モータ（ＩＳＣモータ）２３、ＩＳＣドライバー２３１に接続され、これによっても開閉駆動されるようになっている。これによりアイドリング時にアクセルペダルを踏まなくても、スロットル弁８の開度を変えることができるようになっている。

このような構成により、スロットル弁８の開度に応じ、吸入された空気が吸気多岐管部分でインジェクタ９からの燃料と適宜の空燃比となるように混合され、燃焼室２内で適宜のタイミングで点火プラグ２２によって点火され、燃焼されて、エンジントルクを発生させる。燃焼室２内の排ガスは排気通路４へ排出され、触媒コンバータ１１で有害成分を浄化され、マフラで消音されて大気側へ放出されるようになっている。

さらに、エンジン１の吸気通路３側には、そのエアクリーナ７の配設部分に、吸入空気量（体積流量）をカルマン渦情報から検出するエアフローセンサ（吸気センサ）２４、吸入空気温度Ｔａを検出する吸気温センサ２５等が設けられており、スロットル弁８の配設部分にスロットル開度θｓをスロットルセンサ２６等が設けられている。
また、エンジン１には水温センサ２７や、クランク角度を検出するクランク角センサ２８（このクランク角センサはエンジン回転数を検出する回転数センサも兼ねている）、吸排カム軸１２、１３に対設され、吸排カム角βｃｉ、βｃｅをそれぞれ検出する吸気カム角センサ３６、排気カム角センサ３７等が設けられている。

そして、これらのセンサからの検出信号は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）３０へ入力されるようになっている。図２に示すように、このＥＣＵ３０はその主要部としてＣＰＵ３１を備え、ＣＰＵ３１へは吸気温センサ２５、スロットルセンサ２６、水温センサ２７、吸気路圧センサ４１、排気路圧センサ４２からの検出信号が入力インタフェイス３０１およびＡ／Ｄコンバータ３０２を介して入力されるとともに、エアフローセンサ２４、クランク角センサ２８、イグニッションスイッチ２９等からの検出信号が入力インタフェイス３０３を介して入力されるようになっている。

さらに、ＣＰＵ３１は、バスラインを介して、プログラムデータや固定値データを記憶するＲＯＭ３２、更新して順次書き替えられるＲＡＭ３３および不図示のバッテリが接続されている間はその記憶内容が保持されることによってバックアップされたバッテリバックアップＲＡＭ（図示せず）との間でデータの授受を行なうようになっている。なお、ＲＡＭ３３内のデータはイグニッションスイッチ２９をオフすると消えてリセットされるようになっている。

ここでＥＣＵ３０を点火駆動制御手段として着目すると、図３、図４に示すように、ＥＣＵ３０は後述の手法で演算された点火時期信号ｔＫｐをイグナイタ３４を介して４つの点火プラグ２２へ出力し、順次点火駆動するようになっている。この点火駆動制御のために、ＥＣＵ３０は、図３に示すように、基本点火時期設定手段Ａ１と実バルブタイミング検出手段Ａ２と目標内部ＥＧＲ指標設定手段Ａ３と実内部ＥＧＲ指標算出手段Ａ４と点火時期補正手投Ａ５としての機能を備える。更に、これに加え、ＥＣＵ３０は吸排ＶＶＴ２０の制御手段としての機能部を兼ねた目標バルブタイミング設定手段Ｂ１と、バルブタイミング制御手段Ｂ２としての機能をも備える。

基本点火時期設定手段Ａ１はエンジン回転数Ｎｅと体積効率ηｖ（負荷）に応じて基本点火時期Ｋｂを設定する。ここでは、定常運転域に達した状態において目標ＶＶＴ位相と実ＶＶＴ位相が一致することを前提にしている。即ち、目標内部ＥＧＲＯと実内部ＥＧＲＮとが一致する定常運転域に達した状態において、最適とみなされる点火時期Ｋｂがエンジン回転数Ｎｅと体積効率ηｖ（負荷）に応じて基本点火時期マップｍａｐ１（図４参照）により設定される。基本点火時期マップｍａｐ１は、各運転域で定常的に生じる内部ＥＧＲ率（指標）に応じた燃焼速度の低下に対処できるような進角値が設定されることとなる。

実バルブタイミング検出手段Ａ２は、クランク角センサ２８からのクランク角Ｃｓと吸排カム角センサ３５、３６からの吸排カム角βｃｉ、βｃｅを検出した上で、吸気バルブ５の吸気実バルブタイミングδｉｖｎ及び排気バルブ６の排気実バルブタイミングδｅｖｏを検出する。
目標内部ＥＧＲ指標設定手段Ａ３は、機関の運転状態であるエンジン回転数Ｎｅと体積効率ηｖ（負荷）とに基づく目標内部ＥＧＲ率（指標）ＥＧＲＯを予め作成済みの目標内部ＥＧＲ率マップ（不図示）で演算する。

実内部ＥＧＲ指標算出手段Ａ４は、吸気弁（ＩＶ）５の開時の吸気開バルブタイミングδｉｖｏ（図５（ａ）のδｉｖｏｎ）と排気弁（ＥＶ）６の閉時の排気閉バルブタイミングδｅｖｃ（図５（ａ）のδｅｖｃｎ）に基づきオーバラップＯＲ（＝δｉｖｏ−δｅｖｃ）を求め、更に、このオーバラップＯＲとエンジン回転数Ｎｅ相当の基本実内部ＥＧＲ率を予め作成済みの基本実内部ＥＧＲ率マップ（不図示）で演算する。更に、基本実内部ＥＧＲ率を吸気温度Ｔａ、吸気路圧ｐａ、排気圧ｐｅ相当の各補正係数で処理してエンジンの実内部ＥＧＲ率（指標）ＥＧＲＮを算出する。

次に、点火時期補正手投Ａ５の機能説明に先立ち、目標バルブタイミング設定手段Ｂ１と、バルブタイミング制御手段Ｂ２との機能を先に説明する。
目標バルブタイミング設定手段Ｂ１はエンジン回転数Ｎｅと体積効率ηｖ（負荷）に応じて吸気目標バルブタイミングδｉｖｏ、δｉｖｃ、排気目標バルブタイミングδｅｖｏ、δｅｖｃを設定する。

バルブタイミング制御手段Ｂ２は、タイミングプーリ１４、１５に対するカム軸１２、１３の位相、即ち、図５（ａ）に示すように吸気弁（ＩＶと記す）５の開δｉｖｏ、排気弁（ＥＶと記す）６の閉δｅｖｃのタイミングを調整してオーバラップＯＲを調整する。即ち、吸排ＶＶＴ２０には吸排オイルコントロールバルブＯＣＶｉ１８、ＯＣＶｅ１９が接続され、エンジン１のオイルポンプ２１から供給される作動油を利用して、ＯＣＶｉ１８、ＯＣＶｅ１９の各切換に応じてベーンロータに油圧を作用させ、その結果、吸気弁５、排気弁６の開閉タイミングを調整しオーバラップＯＲを調整するようになっている。

このように、ここでの目標バルブタイミング設定手段Ｂ１とバルブタイミング制御手段Ｂ２とは吸排ＶＶＴ２０の制御手段として機能することとなる。
点火時期補正手投Ａ５は、図３、４に示すように、点火時期補正値算出部ａ１と、第２点火時期補正値算出部ａ２と、加算部ａ３とを備える。

点火時期補正値算出部ａ１は、目標内部ＥＧＲ率（指標）ＥＧＲＯと実内部ＥＧＲ率（指標）ＥＧＲＮとの偏差αＥＧＲに応じた最適点火補正値ｄｋＬを演算する。ここでは偏差αＥＧＲ相当の低負荷用の過渡点火時期補正値ｄｋＬを過渡点火時期マップｍａｐ２で演算する。ここで、エンジン運転域が低負荷運転域にある場合、所定の内部ＥＧＲ率までは進角補正が無く、それ以上で一定ゲインで進角する傾向があることを考慮し過渡点火時期マップｍａｐ２は不感帯を有している。

なお、この低負荷用の過渡点火補正値ｄｋＬはその時の体積効率ηｖが低負荷値であるほど大きな取り込み比率ε１で取り込まれ、基本点火時期Ｋｂの補正値とする。
第２点火時期補正値算出部ａ２（第２点火時期補正手段）は、図４中に示すように、吸気目標バルブタイミングδｉｖｏｏと実吸気バルブタイミングδｉｖｏｎとの偏差ｄｉｖに応じて第２点火補正量ｄｋＨを演算する。

ここで、高負荷運転域では排気位相の変化によるノック点の変化がほとんど無く、吸気位相（実吸気バルブタイミングδｉｖｏｎ）の進角によりノック点が遅角する傾向にあり、その吸気位相の進角は実圧縮比の上昇によるものと考えられる。このため、高負荷運転域では吸気位相偏差による進角補正とする必要があることを考慮し、高負荷用の過過渡点火時期マップｍａｐ４は設定される。
なお、この第２点火補正量ｄｋＨはその時の体積効率ηｖが高負荷値であるほど大きな比率ε２で第２点火補正量ｄｋＨを取り込み、基本点火時期Ｋｂの補正値とする。

加算部ａ３は基本点火時期Ｋｂに最適点火補正値ｄｋＬと第２点火補正量ｄｋＨとをそれぞれの取り込み率ε１、ε２に応じて加算して今回の目標点火時期ｔＫｐを演算し、同値をイグナイタ３４に出力する。
このような演算処理が行なわれて、ＣＰＵ３１から、燃料噴射用制御信号である目標点火時期ｔＫｐがドライバ３３を介してインジェクタソレノイド３４へ出力され、４つのインジェクタ９が順次駆動されて、所望の点火制御が行なわれる。

このように、ここでの点火時期補正手投Ａ５は内部ＥＧＲ偏差に応じた点火時期補正値算出部ａ１と吸気バルブタイミング偏差に応じた第２点火時期補正値算出部ａ２とを組み合わせて使用するので、体積効率ηｖ（負荷）領域に合わせた効果的な補正を行うことができ、多くの点火時期マップを必要とすることなく過渡時の点火時期を全負荷域で良好に保つことができる。

次に、ＥＣＵ３０は不図示のメインルーチンで、各データ取り込み、各種制御系機構の故障チェック処理等を実行し、その途中の所定クランク角での割り込み処理によって点火時期制御や吸排ＶＶＴ制御が、図６、図７の各フローチャートに沿って実行される。
図６の吸排ＶＶＴ制御に達すると、ここでのステップｓ１では最新のエンジン回転数Ｎｅ、現在の吸入空気質量Ｑａより体積効率ηｖ（負荷）が算出され、取り込まれる。ステップｓ２ではエンジン回転数Ｎｅ、体積効率ηｖ相当の吸気目標バルブタイミングδｉｖｏｏ（開時）、排気目標バルブタイミングδｅｖｃｏ（閉時）が予め設定されている目標バルブタイミング設定マップ（不図示）で設定される（図５（ａ）参照）。次いで、ステップｓ３ではクランク角ｄｃ、吸排カム角βｃｉ、βｃｅを取り込み、実吸気バルブタイミングδｉｖｏｎ（開時）、実排気バルブタイミングδｅｖｃｎ（閉時）を検出する。

ステップｓ４に達すると、吸排目標バルブタイミングδｉｖｏｏ、δｅｖｃｏ（開時）と、実吸排バルブタイミングδｉｖｏｎ（開時）、δｅｖｃｎ（閉時）を取り込み、吸気バルブタイミング偏差ｄｉｖ（＝δｉｖｏｏ―δｉｖｏｎ）、排気バルブタイミング偏差ｄｅｖ（＝δｅｖｃｏ―δｅｖｃｎ）を演算し、ステップｓ５に進み、偏差ｄｉｖ、偏差ｄｅｖこれがゼロではこの回の制御を終え、ゼロでないとステップｓ６に進み、ゼロとなるようにＯＣＶｉ１８、ＯＣＶｅ１９に切換え出力を発し、この回の制御を終え、メインルーチンに戻る。なお、このステップｓ１〜ｓ６を繰り返すことで偏差ｄｉｖ、偏差ｄｅｖがゼロ、即ち、実吸排バルブタイミングδｉｖｏｎ（開時）、δｅｖｃｎ（閉時）が吸排目標バルブタイミングδｉｖｏｏ（開時）、δｅｖｃｏ（閉時）に収束することとなる。

図７の点火制御処理ルーチンは所定のクランク角ごとに実行される。まず、ステップａ１で現在のエンジン回転速度ＮＥと、体積効率ηｖ（負荷）、吸気温度Ｔａ、吸気路圧ｐａ、排気圧ｐｅ等を検出する。
次いで、ステップａ２で現在の体積効率ηｖ（負荷）及びエンジン回転数Ｎｅに応じた基本点火時期Ｋｂを算出する（図４のマップｍａｐ１参照）。なお、点火時期は、圧縮上死点前のクランク角に相当する数値（点火進角値）として表される。また、この基本点火進角値Ｋｂのマップｍａｐ１は、予めＲＯＭ３２に格納されている。次いで、ステップａ３では現在の体積効率ηｖ（負荷）及びエンジン回転数Ｎｅに応じた目標内部ＥＧＲ率ＥＧＲＯを予め作成済みの目標内部ＥＧＲ率マップ（不図示）で演算する。更に、ステップａ４で吸気開バルブタイミングδｉｖｏ（図５（ａ）のδｉｖｏｎ）と排気閉バルブタイミングδｅｖｃ（図５（ａ）のδｅｖｃｎ）に基づきオーバラップＯＲ（＝δｉｖｏ−δｅｖｃ）を求め、このオーバラップＯＲとエンジン回転数Ｎｅ相当の基本実内部ＥＧＲ率を基本実内部ＥＧＲ率マップ（不図示）で演算し、その基本実内部ＥＧＲ率を吸気温度Ｔａ、吸気路圧ｐａ、排気圧ｐｅ相当の各補正係数で処理してエンジンの実内部ＥＧＲ率ＥＧＲＮを算出する。

更に、ステップａ５では目標内部ＥＧＲ率（指標）ＥＧＲＯと実内部ＥＧＲ率ＥＧＲＮとの偏差αＥＧＲを求め、過渡時ほど大きくなる偏差αＥＧＲ相当の低負荷用の過渡点火時期補正値ｄｋＬを過渡点火時期マップｍａｐ２で演算し、さらに、現在の体積効率ηｖ（負荷）相当の取り込み率ε１を低負荷用取り込み率マップｍａｐ３で求める。ここでは低負荷ほど大きな取り込み率ε１で過渡点火時期補正値ｄｋＬを補正する（図４のａ１参照）。

更に、ステップａ６では吸気目標バルブタイミングδｉｖｏｏ（開時）と実吸気バルブタイミングδｉｖｏｎ（開時）との偏差ｄｉｖを求め、過渡時ほど大きな偏差ｄｉｖ相当の高負荷用の過渡点火時期補正値ｄｋＨを過渡点火時期マップｍａｐ４で演算し、さらに、現在の体積効率ηｖ（負荷）相当の取り込み率ε２を高負荷用取り込み率マップｍａｐ５で求める。ここでは高負荷ほど大きな取り込み率ε２で過渡点火時期補正値ｄｋＨを補正する。（図４のａ２参照）。

次いで、ステップａ７では低負荷用の過渡点火時期補正値ε１×ｄｋＬと高負荷用の過渡点火時期補正値ε２×ｄｋＨとを基本点火進角値Ｋｂに加算して、即ち、低負荷運転時には過渡点火時期補正値ε１×ｄｋＬを、高負荷運転時には過渡点火時期補正値ε２×ｄｋＨを選択的により大きな補正値として反映させて、目標点火時期ｔＫｐを演算し、イグナイタ３９に出力し、点火処理が成されることとなる。

このように、基本点火進角値Ｋｂを単一の基本点火進角値マップｍａｐ１で求め、その上で、エンジン運転域が低負荷運転域にあると過渡点火時期マップｍａｐ２を用いて内部ＥＧＲ率による点火補正を主に行い、エンジン運転域が高負荷運転域にあると過渡点火時期マップｍａｐ４を用いて吸気位相による点火補正を主に行うことができ、全負荷運転域で適正点火時期補正を行え、特に、吸気バルブと排気バルブとにそれぞれ吸排ＶＶＴ２０（バルブタイミング可変機構）が設けられたエンジン１の点火制御装置において、演算マップ数を低減でき、ソフト容量の抑制を行うことができる。特に、目標内部ＥＧＲ率（指標）ＥＧＲＯと実内部ＥＧＲ率ＥＧＲＮとの偏差αＥＧＲが大きな過渡時の点火時期を適正に設定できる。更に、低負荷領域で内部ＥＧＲ偏差αＥＧＲに応じた補正を大きく行うので、内部ＥＧＲの影響を大きく受ける低負荷領域で過渡時の点火時期を効果的に補正できる。

図１の点火制御装置では、内部ＥＧＲ偏差αＥＧＲに応じた点火時期補正手段と吸気バルブタイミング偏差ｄｉｖ（＝δｉｖｏｏ―δｉｖｏｎ）に応じた第２点火時期補正値算出部ａ２（第２点火時期補正手段）とを組み合わせて使用するので、負荷領域に合わせた効果的な補正を行うことができ、多くの点火時期マップを必要とすることなく過渡時の点火時期を全負荷域で良好に保つことができる。

本発明の一実施形態としての内燃機関の点火時期制御装置を有するエンジンの全体構成図である。 本発明の一実施形態としての内燃機関の点火時期制御装置の制御系のブロック図である。 本発明の一実施形態としての内燃機関の点火時期制御装置の制御系の機能ブロック図である。 本発明の一実施形態としての内燃機関の点火時期制御装置の点火時期補正手段の機能詳細説明図である。 本発明の一実施形態としての内燃機関の点火時期制御装置の適用されたエンジンの弁リフト及びオーバーラップの説明線図である。 本発明の一実施形態としての内燃機関の点火時期制御装置で用いる吸排ＶＶＴ制御ルーチンのフローチャートである。 本発明の一実施形態としての内燃機関の点火時期制御装置で用いる点火時期制御ルーチンのフローチャートである。 エンジンの燃焼室の排ガス特性の説明図で（ａ）はエンジンが吸気トップ前、（ｂ）は吸気トップＴＤＣ、（Ｃ）は吸気トップ後を説明する図である。 従来の吸気ＶＶＴの吸排気位相変化域を（ａ）に、用いる点火時期マップを（ｂ）に示す。 従来の吸排ＶＶＴの吸排気位相変化域を（ａ）に、用いる点火時期マップを（ｂ）に示す。

符号の説明

１ エンジン動弁系の潤滑装置
５ 吸気バルブ
６ 排気バルブ
２０ 吸排ＶＶＴ
αＥＧＲ 偏差
δｉｖｏ 吸気目標バルブタイミング
δｅｖｏ 排気目標バルブタイミング
δｉｖｏｎ 吸気実バルブタイミング
δｉｖｏｏ 吸気目標バルブタイミング
δｅｖｃｎ 排気実バルブタイミング
ｔＫｐ 目標点火時期
Ａ１ 基本点火時期設定手段
Ａ２ 実バルブタイミング検出手段
Ａ３ 目標内部ＥＧＲ指標設定手段
Ａ４ 実内部ＥＧＲ指標算出手段
Ａ５ 点火時期補正手段
ＥＧＲ０ 目標内部ＥＧＲ率
ＥＧＲＮ 実内部ＥＧＲ指標
Ｋｂ 基本点火時期
ＯＲ オーバラップ

Claims (3)

1. 吸気バルブと排気バルブとにそれぞれバルブタイミング可変機構が設けられた内燃機関の点火時期制御装置において、
   上記機関の回転数と負荷に応じて基本点火時期を設定する基本点火時期設定手段と、
   上記吸気バルブの吸気実バルブタイミング及び上記排気バルブの排気実バルブタイミングを検出する実バルブタイミング検出手段と、
   上記機関の運転状態に基づき目標内部ＥＧＲ指標を設定する目標内部ＥＧＲ指標設定手段と、
   上記吸気実バルブタイミングと上記排気実バルブタイミングに基づき機関の実内部ＥＧＲ指標を算出する実内部ＥＧＲ指標算出手段と、
   上記目標内部ＥＧＲ指標と実内部ＥＧＲ指標との偏差に応じて過渡点火時期補正値を演算すると共に同補正値を機関が低負荷領域にあると大きく設定する点火時期補正値算出手段と、
   吸気目標バルブタイミングと上記吸気実バルブタイミングとの偏差に応じて過渡点火時期補正値を演算すると共に同補正値を機関が高負荷領域にあると大きく設定する第２点火時期補正値算出手段と、
   上記点火時期補正値算出手段からの過渡点火時期補正値と上記第２点火時期補正値算出手段からの過渡点火時期補正値とを上記基本点火時期に加算して目標点火時期を演算する点火時期補正手段と、
   を備えたことを特徴とする内燃機関の点火時期制御装置。
2. 請求項１記載の内燃機関の点火時期制御装置において、
   上記点火時期補正手段は機関の低負荷領域で低負荷になるほど上記点火時期補正値算出手段が設定した補正値の取り込み率を大きく設定することを特徴とする内燃機関の点火時期制御装置。
3. 請求項２記載の内燃機関の点火時期制御装置において、
   上記第２点火時期補正手投は機関の高負荷領域で高負荷になるほど上記第２点火時期補正値算出手段が設定した補正値の取り込み率を大きく設定することを特徴とする内燃機関の点火時期制御装置。

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