JP2006046084A

JP2006046084A - 内燃機関の点火時期制御装置

Info

Publication number: JP2006046084A
Application number: JP2004224715A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Miyashita; 茂樹宮下
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-07-30
Filing date: 2004-07-30
Publication date: 2006-02-16
Also published as: EP1781942A1; EP1781942B1; CN1989339A; US20060021595A1; WO2006011536A1; CN1989339B; US7134420B2

Abstract

【課題】筒内噴射用インジェクタと吸気ポート噴射用インジェクタとを備える内燃機関において、安定的な燃焼が得られ、燃費の悪化を抑制することができる内燃機関の点火時期制御装置を提供する。
【解決手段】筒内に向けて燃料を噴射する筒内噴射用インジェクタ３３と吸気ポート内に向けて燃料を噴射する吸気ポート噴射用インジェクタ３１とを備え、運転状態に応じて定められた基本点火時期を、燃焼速度に影響する因子である冷却水温度、吸気温度およびＥＧＲ量からなる群から選ばれた少なくとも一つの変動に応じて補正し、最終点火時期を設定するようにした内燃機関の点火時期制御装置であって、その点火時期補正量を筒内噴射よりもポート噴射の方を大きくした。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の点火時期制御装置に関し、より詳しくは、筒内に向けて燃料を噴射する筒内噴射用インジェクタと吸気ポート内に向けて燃料を噴射する吸気ポート噴射用インジェクタとを備える、いわゆるデュアル噴射型内燃機関の点火時期制御装置に関する。

筒内に向けて燃料を噴射する筒内噴射用インジェクタと吸気通路または吸気ポート内に向けて燃料を噴射する吸気ポート噴射用インジェクタとを備え、運転状態に応じてこれらのインジェクタを切替え使用することにより、例えば低負荷運転領域での成層燃焼と高負荷運転領域での均質燃焼を実現させたり、両者をそれらの燃料噴射分担率を変えつつ同時に使用して均質リーン燃焼や均質ストイキ燃焼を実現させて、燃費特性や出力特性の改善を図った、いわゆるデュアル噴射型の内燃機関が特許文献１等により知られている。

特開２００１−２０８３７号公報

一般に、燃料噴射式の内燃機関においては、運転状態に応じた適正な燃焼を行なわせるべく、運転状態に対応して予め設定されマップ等に保存されている基本点火時期値に対し、機関の状態に応じた種々の補正進角（ないしは遅角）値を加えて、最終的な点火時期が求められ、これに基づき点火が実行されて運転が行われる。

ところで、上述のデュアル噴射型の内燃機関においては、筒内噴射用インジェクタから燃料が噴射される噴射形態の場合と吸気ポート噴射用インジェクタから燃料が噴射される噴射形態の場合とでは、その噴射形態の相違に起因して燃焼室内における混合気の温度や燃料の混合状態が異なることがあり、単に、運転状態に対応して設定された点火時期値に基づき点火が実行されて運転が行われても、適正な点火時期とならないという問題がある。すなわち、筒内噴射用インジェクタによる燃料噴射形態と吸気ポート噴射用インジェクタによる燃料噴射形態とでは混合気の燃焼速度が変化するので、点火時期を適切に設定しないと、ノッキング等の異常燃焼が発生したり、発生出力が充分に得られないからである。

また、筒内噴射用インジェクタや吸気ポート噴射用インジェクタからの噴射形態の切替えや、あるいはそれらからの噴射分担率が変更される過渡運転時においても、噴射形態や噴射分担率の変更により、ポート壁温や筒内壁温、さらにはポート壁、筒内壁およびピストン頂壁への燃料付着量が定常状態と異なるために、燃焼室内における混合気の温度や燃料の混合状態が異なることがある。このときに、単に一律に補正された点火時期に設定すると、適正値と異なることから、過進角に起因するノッキングの発生や、過遅角に起因する発生出力の不足により燃費の悪化等を招くおそれがある。

そこで、本発明はかかる従来の問題に着目し、筒内噴射用インジェクタと吸気ポート噴射用インジェクタとを備える内燃機関において、安定的な燃焼が得られ、燃費の悪化を抑制することができる内燃機関の点火時期制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明の一形態に係る内燃機関の点火時期制御装置は、筒内に向けて燃料を噴射する筒内噴射用インジェクタと吸気ポート内に向けて燃料を噴射する吸気ポート噴射用インジェクタとを備え、運転状態に応じて定められた基本点火時期を、少なくとも燃焼速度に影響する因子の変動に応じて補正し、最終点火時期を設定するようにした内燃機関の点火時期制御装置であって、その点火時期補正量を筒内噴射よりもポート噴射の方を大きくしたことを特徴とする。

ここで、前記少なくとも燃焼速度に影響する因子は、冷却水温度、吸気温度およびＥＧＲ量からなる群から選ばれた少なくとも一つであってもよい。

本発明の一形態に係る内燃機関の点火時期制御装置によると、運転状態に応じて定められた基本点火時期に対し、少なくとも燃焼速度に影響する因子の変動に応じた補正量でもって補正が行なわれ、最終点火時期が設定される。そして、その補正量は筒内噴射よりもポート噴射の方が大きくされているので、燃焼速度への影響度の大きいポート噴射の方での点火時期補正も適切に行なわれ、安定な運転と燃費の向上が図れる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。先ず、本発明が適用されるデュアル噴射型の内燃機関の全体構成について、図１を用いて説明する。

同図において、符号１０は、可変バルブタイミング機構及び過給機付のエンジン（以下、単に「エンジン」と称する）であり、図においては、吸気ポート噴射用インジェクタ３１と筒内噴射用インジェクタ３３とを備えたガソリンエンジンを示している。このエンジン１０のシリンダブロック１１の上部には、シリンダヘッド１２が設けられ、シリンダヘッド１２に気筒毎に吸気ポート１３と排気ポート１４とが形成されている。

エンジン１０の吸気系として、各吸気ポート１３に吸気マニホルド１５が連通され、この吸気マニホルド１５に各気筒の吸気通路が集合するサージタンク１６を介してスロットル弁１７が介装されたスロットルチャンバ１８が連通されている。スロットル弁１７はスロットルモータ１９によって駆動される。そして、このスロットルチャンバ１８の上流にインタークーラ２０が介装され、インタークーラ２０が吸気管２１を介して過給機の一例としてのターボチャージャ２２のコンプレッサ２２Ｃに連通され、更に、エアクリーナ２３に連通されている。

吸気マニホルド１５の各気筒の吸気ポート１３の直上流には、吸気ポート噴射用インジェクタ３１が配設され、また、シリンダヘッド１２には、シリンダブロック１１における各気筒の燃焼室内に直接に燃料を噴射する筒内噴射用インジェクタ３３が配置されている。この筒内噴射用インジェクタ３３は各々、高圧燃料ポンプ３４から高圧の燃料が供給される燃料デリバリパイプ３５に連通されている。更に、シリンダヘッド１２の気筒毎にイグナイタと共に点火プラグ３６が配設されている。

一方、エンジン１０の排気系としては、シリンダヘッド１２の各排気ポート１４に連通する排気マニホルド２５により排気が合流され、排気マニホルド２５に排気管２６が接続されている。そして、排気管２６にターボチャージャ２２のタービン２２Ｔが介装され、その下流に、触媒、マフラー等が配設されて大気に開放されている。ターボチャージャ２２は、タービン２２Ｔに流入する排気のエネルギーによりコンプレッサ２２Ｃが回転駆動されて、空気を吸入、加圧して過給するものであり、タービン２２Ｔの入口側には、入力される排気ガスの流速や圧力を調整すべく、電動式アクチュエータからなる可変ノズル作動用アクチュエータ２７を備えた可変ノズル２８が設けられている。可変ノズル作動用アクチュエータ２７は、後述する電子制御装置（以下、ＥＣＵと称す）１００から出力される制御信号に応じて、可変ノズル２８の開度が調節されて過給圧が制御される。

ここで、エンジン１０の可変バルブタイミング機構について説明する。エンジン１０のクランクシャフト５１の回転は、周知の如く、シリンダヘッド１２内にそれぞれ配設された吸気カムシャフト及び排気カムシャフトに、クランクシャフト５１に固設された不図示のクランクプーリ、タイミングベルト、吸気カムプーリ、排気カムプーリ等を介して伝達され、クランクシャフト５１とカムシャフトとが２対１の回転角度となるよう設定されている。そして、吸気カムシャフトに設けられた吸気カム及び排気カムシャフトに設けられた排気カム（いずれも図示せず）は、それぞれクランクシャフト５１と２対１の回転角度に維持される各カムシャフトの回転に基づいて、吸気バルブ４０、排気バルブ４１を開閉駆動する。

吸気カムシャフトと吸気カムプーリとの間には、吸気カムプーリと吸気カムシャフトとを相対回動させてクランクシャフト５１に対する吸気カムシャフトの回転位相（変位角）を連続的に変更する油圧駆動式の可変バルブタイミング機構ＩｎＶＶＴが配設されている。この可変バルブタイミング機構ＩｎＶＶＴは、周知のように、リニアソレノイド弁或いはデューティソレノイド弁等からなるオイルコントロールバルブ４２によって油圧が切換え制御されるものであり、後述のエンジン制御用のＥＣＵ１００からの駆動信号により作動する。

同様に、排気カムシャフトと排気カムプーリとの間には、排気カムプーリと排気カムシャフトとを相対回動させてクランクシャフト５１に対する排気カムシャフトの回転位相（変位角）を連続的に変更する油圧駆動式の可変バルブタイミング機構ＥｘＶＶＴが配設されている。この可変バルブタイミング機構ＥｘＶＶＴは、吸気側の可変バルブタイミング機構ＩｎＶＶＴと同様に、オイルコントロールバルブ４３によって油圧が切換え制御されるものであり、後述のエンジン制御用のＥＣＵ１００からの駆動信号により作動する。

なお、上述の吸気ポート１３と排気ポート１４との間には排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと称す）通路４４が設けられ、その途中にはその開度を制御するＥＧＲ弁４５が設けられている。

次に、エンジン運転状態を検出するための各種センサについて説明する。吸気管２１のエアクリーナ２３の直下流には、エアフローメータ１０１、及びインタークーラ２０の直下流には、吸気温度センサ１０２が介装されている。また、スロットルチャンバ１８に配設され、空気の量を調整するためのスロットル弁１７に関しその開度を検出するスロットルポジションセンサ１０３が連設されている。更に、エンジン１０のシリンダブロック１１の壁面にはノックセンサ１０４が取付けられ、同じくシリンダブロック１１に冷却水の温度を検出する水温センサ１０５が設けられている。また、ＥＧＲ弁４５の開度を検出するＥＧＲ弁開度センサ１０６が配設されている。

上述の吸気側の可変バルブタイミング機構ＩｎＶＶＴ及び排気側の可変バルブタイミング機構ＥｘＩｎＶＶＴには、その作動位置を検出するセンサとして、吸気カムシャフト及び排気カムシャフトに固設されて同期回転するカムロータの外周に形成された等角度毎の複数の突起を検出し、カム位置を表すカム位置パルスを出力する吸気側のカムポジションセンサ１０７及び排気側のカムポジションセンサ１０８がそれぞれ設けられている。また、クランクシャフト５１に軸着されて同期回転するクランクロータ５２の外周に形成された所定クランク角毎の突起を検出し、クランク角を表すクランクパルスを出力するクランクポジションセンサ１０９が設けられている。なお、１１０はアクセルペダルの踏込み量に比例した出力電圧を発生するアクセル開度センサである。

そして、図１において、１００は電子制御装置（以下、「ＥＣＵ」と称す）であり、上述の各種センサ類からの信号を処理して各種アクチュエータ類に対する制御量を演算し、燃料噴射制御、点火時期制御、アイドル回転数制御、過給圧制御、吸気バルブおよび排気バルブに対するバルブタイミング制御等を行うものである。ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ、カウンタ・タイマ群、Ｉ／Ｏインターフェース等がバスラインを介して接続されるマイクロコンピュータを中心として構成され、各部に安定化電源を供給する定電圧回路、Ｉ／Ｏインターフェースに接続される駆動回路、Ａ／Ｄ変換器等の周辺回路が内蔵されている。また、Ｉ／Ｏインターフェースの入力ポートには、エアフローメータ１０１、吸気温度センサ１０２、スロットルポジションセンサ１０３、ノックセンサ１０４、冷却水温センサ１０５、ＥＧＲ弁開度センサ１０６、カムポジションセンサ１０７，１０８、クランクポジションセンサ１０９、アクセル開度センサ１１０等が接続されている。

一方、Ｉ／Ｏインターフェースの出力ポートには、スロットルモータ１９、可変ノズル作動用アクチュエータ２７、吸気ポート噴射用インジェクタ３１、筒内噴射用インジェクタ３３、ＥＧＲ弁４５、点火プラグ３６、オイルコントロールバルブ４２および４３等が駆動回路を介して接続されている。

ＥＣＵ１００は、ＲＯＭに記憶されている制御プログラムに従って、Ｉ／Ｏインターフェースを介して入力されるセンサ類からの検出信号等を処理し、ＲＡＭに格納される各種データ、及びバックアップＲＡＭに格納されている各種学習値データ，ＲＯＭに記憶されている制御マップ等の固定データ等に基づき、燃料噴射量及び時期制御、点火時期制御、過給圧制御、バルブタイミング制御等のエンジン運転制御を行う。

なお、本実施の形態におけるエンジン１では、例えば、図２に示すような運転領域ないしは条件マップに対応して、燃焼形態ないしは噴射形態が設定されると共に、筒内噴射用インジェクタ３３と吸気ポート噴射用インジェクタ３１とによる噴射比率αおよびβが定められている。ここで、筒内噴射比率αとは、全燃料噴射量に対する筒内噴射用インジェクタ３３から噴射される燃料量の割合、ポート噴射比率βとは、全燃料噴射量に対する吸気ポート噴射用インジェクタ３１から噴射される燃料量の割合の意味で用い、α＋β＝１００％となる。そして、図２において、筒内噴射１００％とは、筒内噴射用インジェクタ３３のみから噴射が行なわれる比率α＝１００％、すなわちβ＝０％領域であることを意味し、筒内噴射０％とは、吸気ポート噴射用インジェクタ３１のみからの噴射が行なわれる比率β＝１００％、すなわちα＝０％領域であることを意味している。さらに、蛇足ながら筒内噴射４０〜８０％とは、α＝４０〜８０％、β＝６０〜２０％であることを意味しているが、これらの比率αおよびβの値は、用いられるエンジン１に要求される運転条件に応じて、適度に変えられるものである。

このように本実施形態のエンジン１では、機関運転状態に応じて噴射形態を変更することにより、混合気の均質性確保と高負荷領域でのエンジン１の出力向上とを図っている。すなわち、吸気ポート噴射用インジェクタ３１を用いると筒内噴射用インジェクタ３３を用いる場合と比較して混合気の均質性を促進しやすい。このため、低負荷から中負荷の運転領域においては、筒内噴射用インジェクタ３３と吸気ポート噴射用インジェクタ３１とを燃料噴射比率を変えて用いることで、混合気の均質性を確保しつつ燃焼を改善することができる。一方、筒内噴射用インジェクタ３３を用いて燃料噴射を行う場合には吸気ポート噴射用インジェクタ３１を用いて燃料噴射を行う場合と比較して、気化潜熱により混合気の温度、延いては燃焼室内温度を低下させ易い。このため、高負荷運転領域においては、筒内噴射用インジェクタ３３を用いることで吸気の充填効率の増大による、機関出力の向上が図られている。

ここで、本実施形態にかかるエンジン１の点火時期制御の概要についてまず説明する。ＥＣＵ１００は、機関回転数および機関負荷率等といったパラメータで表される機関運転状態に基づいて、例えば、ポート噴射、筒内噴射およびそれらの同時噴射と云った各噴射形態毎に定められ、最大機関出力が得られる点火時期として二次元マップに設定されている基本点火時期を求め、これに対して少なくとも燃焼速度に影響する因子の変動に応じた各種補正量でもって適切な進角または遅角補正を行い、次式に基づいて最終点火時期を設定するように制御する。ここで、最終点火時期は、各気筒で点火を実施させる時期を、各気筒の圧縮上死点を基準としたクランク角（ＢＴＤＣ）で表したものである。
最終点火時期＝基本点火時期±各種補正量
ＥＣＵ１００は、こうして算出される最終点火時期により示される時期にオンとなる点火信号を、各気筒の点火プラグ２１のイグナイタに出力し点火を実行する。

ここで、本実施の形態では、かかる基本点火時期値が、筒内噴射用インジェクタ３３からの燃料噴射比率α＝１００％（以下、直噴１００％とも云う）の場合と、吸気ポート噴射用インジェクタ３１からの燃料噴射比率β＝１００％（以下、ポート噴射１００％とも云う）の場合とにそれぞれ対応させて設定されている。すなわち、基本点火時期値は図３（Ａ）および（Ｂ）にそれぞれ示すように、縦軸に負荷率、横軸に機関回転数を取った二次元マップである基本マップＡおよび基本マップＢに、運転状態に対応されて保存されている。より詳しくは、基本マップＡには直噴１００％時における基本点火時期値Ｄij、基本マップＢにはポート噴射１００％時における基本点火時期値Ｐijのデータが保存されている。ここで、基本点火時期値ＤijおよびＰijは圧縮上死点を基準とするクランク角で表したものである。なお、筒内噴射用インジェクタ３３および吸気ポート噴射用インジェクタ３１から所定の燃料噴射比率αおよび／またはβで噴射が行なわれる運転状態においては、この燃料噴射比率αおよび／またはβに対応させた適正点火時期値（Ｄ＋Ｐ）ijが、上述の基本マップＡおよび基本マップＢから、そこにそれぞれ設定されていた基本点火時期値ＤijおよびＰijを補間計算することにより求められる。

一方、上述の各種補正量に関しては、燃焼速度に影響する因子として、例えば、少なくとも冷却水温度、吸気温度およびＥＧＲ量について、それぞれ予め実験により求められマップに保存されている。

まず、冷却水温度に関する補正量としての水温補正進角値が、横軸に水温（°Ｃ）、縦軸に水温補正進角値（°ＣＡ）を取って表わした図４のマップに示すように、水温の変化に応じて設定されている。この水温補正進角値は機関の暖機運転中における燃焼の安定化のために設定され、水温が低い、すなわち機関の冷間時には燃焼速度が遅いので、安定運転および燃費向上の目的でより進角させるべく、水温が低いほどその水温補正進角値は大きくされている。そして、冷却水温の影響を大きく受けるのは、直噴の場合には筒内の壁温のみであるが、ポート噴射の場合にはそれに加えて吸気ポート壁温もあるので、ポート噴射の方が影響度が大きいため、燃焼のより安定化のために、ポート噴射時における水温補正進角値が筒内噴射（直噴）時の水温補正進角値よりも大きくされている。なお、図４に示されているポート噴射および直噴とは、それぞれの１００％のときの水温補正進角値である。

次に、吸気温度に関する補正量としての吸気温補正遅角値が、横軸に吸気温度（°Ｃ）、縦軸に吸気温補正遅角値（°ＣＡ）を取って表わされた図５のマップに示すように、吸気温度の変化に応じて設定されている。この吸気温補正遅角値は、吸気温度が高いときには燃焼速度が速いので、安定運転および燃費向上の目的でより遅角させるべく、吸気温度が高くなるほどその遅角量が大きくされている。そして、吸気温度の影響を多く受けるのは、ポート噴射の場合であるのでポート噴射時における吸気温補正遅角値が筒内噴射時の吸気温補正遅角値よりも大きくされている。蓋し、筒内噴射の場合には、燃料の気化潜熱による吸気冷却効果が大きいので、高吸気温時においても冷却効果が高まるからである。なお、図５に示されているポート噴射および直噴とは、上述の場合と同様に、それぞれそれらの１００％時の吸気温補正遅角値である。

さらに、ＥＧＲ量に関する補正量としては、図６（Ａ）のマップに示すように、横軸にＥＧＲ弁開度、縦軸に外部ＥＧＲ補正進角値（°ＣＡ）を取って、外部ＥＧＲ補正進角値がＥＧＲ弁４５の開度、延いては外部ＥＧＲ量の変化に応じて決定される様子が表わされている。また、図６（Ｂ）には、吸気側の可変バルブタイミング機構ＩｎＶＶＴにおける吸気側カムシャフトの変位角であるＩｎＶＶＴ進角度を横軸に取り、縦軸に内部ＥＧＲ補正進角値（°ＣＡ）を取って、内部ＥＧＲ補正進角値がバルブオーバーラップ量を決定するＩｎＶＶＴ進角度、延いては内部ＥＧＲ量の変化に応じて決定される様子が表わされている。いずれの場合もＥＧＲ量が多くなると燃焼速度が遅くなるので、安定運転および燃費向上の目的でより進角させるべくＥＧＲ量が多くなるほどＥＧＲ補正進角値は大きくされている。そして、筒内噴射の方が成層混合気形成による成層燃焼時や均質燃焼時においても弱成層的な混合気を形成し易いことから、ＥＧＲの影響が比較的少ないのに対し、ポート噴射の方がＥＧＲの影響を多く受けるので、ポート噴射時における外部および内部のＥＧＲ補正進角値が筒内噴射時の外部および内部のＥＧＲ補正進角値よりも大きくされている。なお、図６（Ａ）および（Ｂ）にそれぞれ示されているポート噴射および直噴とは、上述の場合と同様に、それぞれ、それらの１００％時の外部および内部のＥＧＲ補正進角値である。

なお、上述の内部ＥＧＲ補正進角値に関しては、バルブオーバーラップ量が大きくなるとＥＧＲ量が多くなるので、このバルブオーバーラップ量を決定するという観点から、図示はしないが、排気側の可変バルブタイミング機構ＥｘＶＶＴにおける排気側カムシャフトの変位角であるＥｘＶＶＴ遅角度が大きくなるに従い内部ＥＧＲ補正進角値を大きくするように設定してもよい。

さらに、上述の各種補正量に関しては、筒内噴射用インジェクタ３３および吸気ポート噴射用インジェクタ３１から所定の燃料噴射比率αおよび／またはβで噴射が行なわれる運転状態においては、この燃料噴射比率αおよび／またはβに対応させた補正量が、基本点火時期値の場合と同様に補間計算により求められる。

ここで、上記構成になるエンジン１０における点火時期制御装置の制御ルーチンの一形態を、図７のフローチャートを参照しつつ説明する。なお、この制御ルーチンは、エアフローメータ１０１、吸気管圧力センサ１０４およびアクセル開度センサ１１０のいずれかから制御対象に対応させて求められるエンジン負荷とエンジン回転数とに基づいて燃料噴射量と時期とが求められる燃料噴射制御、可変バルブタイミング機構ＩｎＶＶＴおよびＥｘＶＶＴを介したバルブタイミング制御により吸気バルブ４０と排気バルブ４１とが共に開弁状態となるバルブオーバーラップ量制御、及び、ターボチャージャ２２を介した過給圧制御等のエンジンを最適な状態に制御する通常の制御ルーチンの一部として、クランクシャフト５１の１８０度回転毎に実行されるものである。

まず、制御が開始されると、ＥＣＵ１００はステップＳ７０１において、所定時間毎にアクセル開度センサ１１０やエアフローメータ１０１からの検出により得られるエンジン負荷とクランクポジションセンサ１０９からの算出により得られるエンジン回転数とが読み込まれ、同時にこの運転状態に対応させて、筒内噴射用インジェクタ３３のみから燃料が噴射される筒内噴射１００％か、吸気ポート噴射用インジェクタ３１のみから燃料が噴射されるポート噴射１００％（筒内噴射０％）か、または吸気ポート噴射用インジェクタ３１と筒内噴射用インジェクタ３３とからの所定の割合による噴射比率のいずれかが取得される。

そして、次のステップＳ７０２において、この取得された噴射比率に基づき基本点火時期が算出される。これは上述した基本マップＡおよび基本マップＢに基づき求められる。例えば、直噴１００％の場合には、基本マップＡからそのまま運転状態に対応した値が求められるが、直噴α％の場合には、基本マップＡおよび基本マップＢから補間計算により算出されることになる。

次にステップＳ７０３に進み、冷却水温センサ１０５からの検出による水温が読込まれる。そして、図４に示されているマップから、ステップＳ７０４において筒内噴射（直噴）１００％時の水温補正進角値が取得され、ステップＳ７０５においてポート噴射１００％時の水温補正進角値が取得される。さらに、ステップＳ７０６において、ステップＳ７０４およびステップＳ７０５にてそれぞれ取得された、直噴１００％時の水温補正進角値とポート噴射１００％時の水温補正進角値とから、ステップＳ７０１にて取得した噴射比率に対応させて水温補正進角値が補間計算により算出される。

次にステップＳ７０７に進み、吸気温度センサ１０２からの検出による吸気温度が読込まれる。そして、図５に示されているマップから、ステップＳ７０８において直噴１００％時の吸気温補正遅角値が取得され、ステップＳ７０９においてポート噴射１００％時の吸気温補正遅角値が取得される。さらに、ステップＳ７１０において、ステップＳ７０８およびステップＳ７０９にてそれぞれ取得された、直噴１００％時の吸気温補正遅角値とポート噴射１００％時の吸気温補正遅角値とから、ステップＳ７０１にて取得した噴射比率に対応させて吸気温補正遅角値が補間計算により算出される。

次にステップＳ７１１に進み、ＥＧＲ弁開度センサ１０６からの検出によるＥＧＲ弁開度が読込まれる。そして、図６（Ａ）に示されているマップから、ステップＳ７１２において直噴１００％時の外部ＥＧＲ補正進角値が取得され、ステップＳ７１３においてポート噴射１００％時の外部ＥＧＲ補正進角値が取得される。さらに、ステップＳ７１４において、ステップＳ７１２およびステップＳ７１３にてそれぞれ取得された、直噴１００％時の外部ＥＧＲ補正進角値とポート噴射１００％時の外部ＥＧＲ補正進角値とから、ステップＳ７０１にて取得した噴射比率に対応させて最終的な外部ＥＧＲ補正進角値が補間計算により算出される。

さらにステップＳ７１５に進み、吸気側のカムポジションセンサ１０７からの検出によるＩｎＶＶＴの進角度が読込まれる。そして、図６（Ｂ）に示されているマップから、ステップＳ７１６において直噴１００％時の内部ＥＧＲ補正進角値が取得され、ステップＳ７１７においてポート噴射１００％時の内部ＥＧＲ補正進角値が取得される。さらに、ステップＳ７１８において、ステップＳ７１６およびステップＳ７１７にてそれぞれ取得された、直噴１００％時の内部ＥＧＲ補正進角値とポート噴射１００％時の内部ＥＧＲ補正進角値とから、ステップＳ７０１にて取得した噴射比率に対応させて最終的な内部ＥＧＲ補正進角値が補間計算により算出される。

さらに、ステップＳ７１９に進み、排気側のカムポジションセンサ１０８からの検出によるＥｘＶＶＴの遅角度が読込まれる。そして、不図示のマップから、ステップＳ７２０において直噴１００％時の内部ＥＧＲ補正進角値が取得され、ステップＳ７２１においてポート噴射１００％時の内部ＥＧＲ補正進角値が取得される。さらに、ステップＳ７２２において、ステップＳ７２０およびステップＳ７２１にてそれぞれ取得された、直噴１００％時の内部ＥＧＲ補正進角値とポート噴射１００％時の内部ＥＧＲ補正進角値とから、ステップＳ７０１にて取得した噴射比率に対応させて最終的な内部ＥＧＲ補正進角値が補間計算により算出される。

そして、最後にステップＳ７２３において、ステップＳ７０２で算出された基本点火時期に対し、ステップＳ７０６で算出された水温補正進角値、ステップＳ７１０で算出された吸気温補正遅角値、ステップＳ７１４で算出された外部ＥＧＲ補正進角値、ステップＳ７１８で算出された内部ＥＧＲ補正進角値、およびステップＳ７２２で算出された内部ＥＧＲ補正進角値が各々加減されて、最終点火時期が求められる。かくて、ＥＣＵ１００は、こうして算出された最終点火時期により示される時期にオンとなる点火信号を各気筒の点火プラグ２１のイグナイタに出力し点火を実行するのである。

なお、上述した図７のフローチャートにおいて、エンジン１０の運転状態が直噴１００％またはポート噴射１００％のいずれかの場合には、各種補正量を求めるのに補間計算を行なうことなく、いずれかの運転状態に対応したマップから直接に取得される。また、上述の内部ＥＧＲ補正進角値に関しては、吸気カムシャフト及び排気カムシャフトに対する可変バルブタイミング機構ＩｎＶＶＴおよびＥｘＶＶＴのいずれか一方を介したバルブタイミング制御によりバルブオーバーラップを制御することも可能であり、この場合には、図７のフローチャートにおけるステップＳ７１５ないしＳ７１８またはステップＳ７１９ないしＳ７２２のいずれかが省略されることになる。

本発明に係る点火時期制御装置が適用される内燃機関の概略構成を示す模式図である。本発明の一実施形態において、運転領域に対応させた噴射形態および噴射比率を示すグラフである。本発明の一実施形態において、運転状態に対応されて保存されている基本点火時期値の基本マップであり、（Ａ）は直噴１００％時における基本点火時期値を保存する基本マップＡ、（Ｂ）はポート噴射１００％時における基本点火時期値を保存する基本マップＢである。本発明の一実施形態において、水温の変化に応じて決定される水温補正進角値を保存するマップである。本発明の一実施形態において、吸気温度の変化に応じて決定される吸気温補正遅角値を保存するマップである。本発明の一実施形態において、ＥＧＲ量の変化に応じて決定されるＥＧＲ補正進角値を保存するマップであり、（Ａ）はＥＧＲ弁の開度に応じて決定される外部ＥＧＲ補正進角値、（Ｂ）はＩｎＶＶＴ進角度に応じて決定される内部ＥＧＲ補正進角値を示している。本発明の一実施形態における制御手順の一例を示すフローチャートである。

符号の説明

３１吸気ポート噴射用インジェクタ
３３筒内噴射用インジェクタ
３６点火プラグ
４５ＥＧＲ弁
１００電子制御ユニット
１０２吸気温度センサ
１０５冷却水温センサ
１０６ＥＧＲ弁開度センサ
１０７、１０８カムポジションセンサ
１０９クランクポジションセンサ
１１０アクセル開度センサ

Claims

筒内に向けて燃料を噴射する筒内噴射用インジェクタと吸気ポート内に向けて燃料を噴射する吸気ポート噴射用インジェクタとを備え、運転状態に応じて定められた基本点火時期を、少なくとも燃焼速度に影響する因子の変動に応じて補正し、最終点火時期を設定するようにした内燃機関の点火時期制御装置であって、
その点火時期補正量を筒内噴射よりもポート噴射の方を大きくしたことを特徴とする内燃機関の点火時期制御装置。
前記少なくとも燃焼速度に影響する因子は、冷却水温度、吸気温度およびＥＧＲ量からなる群から選ばれた少なくとも一つであ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。