JP4462168B2 - Ignition timing control device for internal combustion engine - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関の点火時期制御装置に関する。   The present invention relates to an ignition timing control device for an internal combustion engine.

エンジンの点火時期が適正な範囲にない場合、ノックが発生する可能性がある。したがって、エンジンの点火時期を適正な範囲に制御することが非常に重要である。そこで、燃焼速度および熱発生パターンに基づいて筒内温度および筒内圧力を推定し、これらの推定値に基づいてノックを発生しないノック限界点火時期を推定する技術が開示されている（特許文献１参照）。この技術によれば、適切な点火時期制御を行うことができる。   If the engine ignition timing is not within the proper range, knocking may occur. Therefore, it is very important to control the ignition timing of the engine within an appropriate range. Therefore, a technique for estimating the in-cylinder temperature and the in-cylinder pressure based on the combustion rate and the heat generation pattern and estimating the knock limit ignition timing that does not generate knock based on these estimated values is disclosed (Patent Document 1). reference). According to this technique, appropriate ignition timing control can be performed.

特開２００５−２３３１１０号公報JP 2005-233110 A

しかしながら、熱発生パターンは、機差ばらつき、経時変化等の影響により変化する。したがって、特許文献１の技術では、ノック限界点火時期の予測精度が悪化するおそれがある。また、熱発生パターンを作成する際に種々の運転条件でサンプリングする必要がある。したがって、ＥＣＵの負荷が増大する。それにより、サンプリング結果が反映されるまで間にノック限界点火時期の予測精度が悪化するおそれもある。   However, the heat generation pattern changes due to the influence of machine difference variation, change with time, and the like. Therefore, in the technique of Patent Document 1, there is a possibility that the prediction accuracy of the knock limit ignition timing is deteriorated. In addition, it is necessary to sample under various operating conditions when creating the heat generation pattern. Therefore, the load on the ECU increases. As a result, the prediction accuracy of the knock limit ignition timing may be deteriorated before the sampling result is reflected.

本発明は、ノック限界点火時期の予測精度を向上させることができる内燃機関の点火制御装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide an ignition control device for an internal combustion engine that can improve the prediction accuracy of the knock limit ignition timing.

本発明に係る内燃機関の点火時期制御装置は、内燃機関の運転条件を検出する運転条件検出手段と、ノックが発生する際のクランクアングルにおける燃焼割合と点火時期との間の多次式からなる関係式と運転条件検出手段が検出した運転条件とに基づいてノック限界点火時期を推定する推定手段と、ノックを検出するノック検出手段と、ノック検出手段によってノックが検出される場合においてノックが発生するクランクアングルにおける燃焼割合を学習する学習手段と、運転条件検出手段が検出した運転条件に基づいて熱発生パターンおよび自着火発生率曲線を算出する第１の算出手段と、学習手段が学習したノックが発生するクランクアングルにおける燃焼割合と第１の算出手段が算出した熱発生パターンとに基づいて第１の関係線を算出する第２の算出手段と、学習手段が学習したノックが発生するクランクアングルにおける燃焼割合と第１の算出手段が算出した自着火発生率曲線とに基づいて第２の関係線を算出する第３の算出手段とを備え、推定手段は、第１の関係線と第２の関係線との交点の点火時期がノック限界点火時期であると推定することを特徴とするものである。 An ignition timing control device for an internal combustion engine according to the present invention comprises an operating condition detecting means for detecting an operating condition of the internal combustion engine, and a multi-order expression between a combustion ratio at a crank angle and an ignition timing when knocking occurs. An estimation means for estimating the knock limit ignition timing based on the relational expression and the driving condition detected by the driving condition detection means, a knock detection means for detecting knock, and a knock is generated when the knock is detected by the knock detection means Learning means for learning a combustion ratio at a crank angle to be performed, first calculation means for calculating a heat generation pattern and a self-ignition rate curve based on the operating conditions detected by the operating condition detecting means, and knocks learned by the learning means The first relationship line is calculated based on the combustion rate at the crank angle at which the heat is generated and the heat generation pattern calculated by the first calculation means. Second calculating means for calculating the second relation line based on the combustion rate at the crank angle at which the knock generated by the learning means and the self-ignition occurrence rate curve calculated by the first calculating means are calculated. The estimation means estimates that the ignition timing at the intersection of the first relation line and the second relation line is a knock limit ignition timing.

本発明に係る内燃機関の点火時期制御装置においては、運転条件検出手段によって内燃機関の運転条件が検出され、推定手段によってノックが発生する際のクランクアングルにおける燃焼割合と点火時期との間の多次式からなる関係式と運転条件検出手段が検出した運転条件とに基づいてノック限界点火時期が推定される。この場合、ノックが発生する際のクランクアングルにおける燃焼割合と点火時期との間の適切な関係式を用いることによって、正確なノック限界点火時期を推定することが可能である。したがって、ノック限界点火時期の予測精度が向上する。   In the ignition timing control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the operating condition of the internal combustion engine is detected by the operating condition detection means, and the difference between the combustion ratio at the crank angle and the ignition timing when the knocking is generated by the estimation means. The knock limit ignition timing is estimated based on the relational expression consisting of the following expression and the operating condition detected by the operating condition detecting means. In this case, it is possible to estimate an accurate knock limit ignition timing by using an appropriate relational expression between the combustion ratio at the crank angle when the knock occurs and the ignition timing. Therefore, the prediction accuracy of the knock limit ignition timing is improved.

学習手段は、あらかじめ定めておいた多次式を用いて、特定の点火時期ごとのノックが発生するクランクアングルにおける燃焼割合に基づいて他の点火時期におけるノックが発生するクランクアングルにおける燃焼割合を補間することによって、ノックが発生するクランクアングルにおける燃焼割合を学習してもよい。この場合、学習手段は、少ないサンプル数で学習することができる。   The learning means interpolates the combustion rate at the crank angle at which knocking occurs at other ignition timings based on the combustion rate at the crank angle at which knocking occurs at each specific ignition timing, using a predetermined multi-order equation. By doing so, the combustion ratio at the crank angle at which knocking may occur may be learned. In this case, the learning means can learn with a small number of samples.

ノックを検出するノック検出手段と、ノック検出手段によってノックが検出される場合において、運転条件に基づいて多次式を算出する第４の算出手段とをさらに備え、推定手段は、前記算出手段が算出した多次式に基づいてノック限界点火時期を推定してもよい。この場合、ノックが発生する際のクランクアングルにおける燃焼割合と点火時期との間の関係が多次式であることを見出したことから、第４の算出手段は、容易に多次式を算出することができる。それにより、本発明に係る内燃機関の点火時期制御装置の負荷が増大することを防止することができる。したがって、サンプルがノック限界点火時期の推定に反映されるまでの時間を短縮することができる。その結果、ノック限界点火時期の予測精度悪化を防止することができる。   A knock detecting means for detecting knock; and a fourth calculating means for calculating a multi-order expression based on operating conditions when the knock is detected by the knock detecting means, and the estimating means includes: The knock limit ignition timing may be estimated based on the calculated multi-order equation. In this case, since the relationship between the combustion rate at the crank angle when the knock occurs and the ignition timing is found to be a multi-order equation, the fourth calculation means easily calculates the multi-order equation. be able to. Thereby, it is possible to prevent an increase in the load of the ignition timing control device for an internal combustion engine according to the present invention. Therefore, the time until the sample is reflected in the estimation of the knock limit ignition timing can be shortened. As a result, it is possible to prevent the prediction accuracy of the knock limit ignition timing from deteriorating.

運転条件検出手段が検出した運転条件に基づいて熱発生パターンを算出する第５の算出手段と、第４の算出手段によって算出された多次式に基づいて熱発生パターンを修正する修正手段とをさらに備えていてもよい。この場合、修正された熱発生パターンに基づいて点火時期を制御することが可能になる。したがって、ノックの発生を防止することができる。   Fifth calculation means for calculating the heat generation pattern based on the operation condition detected by the operation condition detection means, and correction means for correcting the heat generation pattern based on the multi-order expression calculated by the fourth calculation means. Furthermore, you may provide. In this case, the ignition timing can be controlled based on the corrected heat generation pattern. Therefore, knocking can be prevented from occurring.

多次式は、２次式であってもよい。この場合、少ないサンプル数で多次式を算出することができる。したがって、本発明に係る内燃機関の点火時期制御装置の負荷が増大することを防止することができる。また、ノック検出手段は、加速度センサであってもよい。さらに、ノック検出手段は筒内圧力を検出する圧力検出手段を備え、ノック検出手段は筒内圧力に基づいてノックを検出してもよい。この場合、ノックの検出精度が向上する。   The multi-order expression may be a quadratic expression. In this case, a multi-order expression can be calculated with a small number of samples. Therefore, it is possible to prevent an increase in the load of the ignition timing control device for an internal combustion engine according to the present invention. The knock detection means may be an acceleration sensor. Further, the knock detection means may include pressure detection means for detecting in-cylinder pressure, and the knock detection means may detect knock based on the in-cylinder pressure. In this case, the knock detection accuracy is improved.

運転条件は、点火時期、エンジン回転数、負荷、吸気弁および排気弁の開弁特性、ならびに空燃比であってもよい。この場合、複数の運転条件に基づいてノック限界点火時期を推定することが可能である。したがって、ノック限界点火時期の予測精度が向上する。   The operating conditions may be ignition timing, engine speed, load, valve opening characteristics of intake and exhaust valves, and air-fuel ratio. In this case, it is possible to estimate the knock limit ignition timing based on a plurality of operating conditions. Therefore, the prediction accuracy of the knock limit ignition timing is improved.

本発明によれば、ノック限界点火時期の予測精度が向上する。   According to the present invention, the prediction accuracy of the knock limit ignition timing is improved.

以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described.

図１は、第１実施例に係る点火時期制御装置１００の全体構成を示すブロック図である。図１に示すように、点火時期制御装置１００は、内燃機関１０、運転条件センサ部２０およびＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）３０を含む。   FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of an ignition timing control apparatus 100 according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the ignition timing control device 100 includes an internal combustion engine 10, an operating condition sensor unit 20, and an ECU (Electronic Control Unit) 30.

内燃機関１０は、ＥＣＵ３０の指示に従って作動する。また、内燃機関１０は、筒内圧センサ１１およびクランクアングルセンサ１２を含む。筒内圧センサ１１は、内燃機関１０の筒内圧力を検出し、その検出結果をＥＣＵ３０に与える。筒内圧センサ１１は、ノック波を検出できる程度のサンプリング周期で筒内圧力を検出できることが好ましい。クランクアングルセンサ１２は、内燃機関１０内のクランクアングルを検出し、その検出結果をＥＣＵ３０に与える。クランクアングルセンサ１２は、１ｄｅｇ程度の精度でクランクアングルを検出できることが好ましい。   The internal combustion engine 10 operates according to instructions from the ECU 30. The internal combustion engine 10 includes an in-cylinder pressure sensor 11 and a crank angle sensor 12. The in-cylinder pressure sensor 11 detects the in-cylinder pressure of the internal combustion engine 10 and gives the detection result to the ECU 30. It is preferable that the in-cylinder pressure sensor 11 can detect the in-cylinder pressure at a sampling period that can detect a knock wave. The crank angle sensor 12 detects the crank angle in the internal combustion engine 10 and gives the detection result to the ECU 30. It is preferable that the crank angle sensor 12 can detect the crank angle with an accuracy of about 1 deg.

運転条件センサ部２０は、各運転条件を検出するセンサを含む。運転条件センサ部２０の各センサが検出する運転条件には、例えば、点火時期、エンジン回転数、負荷、吸気弁および排気弁の開弁特性（バルブタイミングおよびバルブリフト量）、混合気の空燃比、燃料噴射量、吸入空気量、スロットル角、外気温度、外気湿度、冷却水温、油温、車速、変速比、燃料性状等が含まれる。運転条件センサ部２０は、各運転条件を検出し、その検出結果をＥＣＵ３０に与える。   The driving condition sensor unit 20 includes a sensor that detects each driving condition. The operating conditions detected by the sensors of the operating condition sensor unit 20 include, for example, ignition timing, engine speed, load, valve opening characteristics of the intake and exhaust valves (valve timing and valve lift amount), and air-fuel ratio of the air-fuel mixture. , Fuel injection amount, intake air amount, throttle angle, outside air temperature, outside air humidity, cooling water temperature, oil temperature, vehicle speed, gear ratio, fuel properties, and the like. The driving condition sensor unit 20 detects each driving condition and gives the detection result to the ECU 30.

ＥＣＵ３０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）等から構成される。ＥＣＵ３０は、運転条件センサ部２０、筒内圧センサ１１およびクランクアングルセンサ１２の検出結果に基づいて内燃機関１０を制御する。以下、ＥＣＵ３０による点火時期制御装置１００の制御について説明する。   The ECU 30 includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and the like. The ECU 30 controls the internal combustion engine 10 based on the detection results of the operating condition sensor unit 20, the in-cylinder pressure sensor 11 and the crank angle sensor 12. Hereinafter, control of the ignition timing control device 100 by the ECU 30 will be described.

ＥＣＵ３０は、まず、運転条件センサ部２０の各センサから運転条件を取得する。ＥＣＵ３０は、上記運転条件のうち特に点火時期、エンジン回転数負荷、吸気弁および排気弁の開弁特性ならびに混合気の空燃比に基づいて、以下の制御を行うことが好ましい。次に、ＥＣＵ３０は、筒内圧センサ１１およびクランクアングルセンサ１２の検出結果を取得しつつ、内燃機関１０におけるノックの有無を判定する。以下、図２を用いてノックの有無の判定方法の詳細を説明する。   The ECU 30 first acquires operating conditions from each sensor of the operating condition sensor unit 20. The ECU 30 preferably performs the following control based on the ignition timing, the engine speed load, the valve opening characteristics of the intake valve and the exhaust valve, and the air-fuel ratio of the air-fuel mixture among the above operating conditions. Next, the ECU 30 determines the presence or absence of knocking in the internal combustion engine 10 while acquiring the detection results of the in-cylinder pressure sensor 11 and the crank angle sensor 12. Hereinafter, the details of the method for determining the presence or absence of knock will be described with reference to FIG.

図２は、ノックの有無の判定方法について説明するための図である。図２（ａ）はクランクアングルと筒内圧力との関係を示す図である。図２（ａ）の横軸はクランクアングルを示し、図２（ａ）の縦軸は筒内圧力を示す。図２（ａ）に示すように、筒内圧力は、クランクアングルが進角側から上死点に向かって変化するにつれて増大し、クランクアングルが上死点を越えると減少する。内燃機関１０内においてノック波が発生しない場合には、筒内圧力は振動せずに滑らかな曲線を描く。しかしながら、ノック波が発生すると筒内圧力は振動する。図２（ａ）の区間Ａは、ノック波が発生している区間を示す。   FIG. 2 is a diagram for explaining a method for determining the presence or absence of knocking. FIG. 2A is a diagram showing the relationship between the crank angle and the in-cylinder pressure. The horizontal axis of Fig.2 (a) shows a crank angle, and the vertical axis | shaft of Fig.2 (a) shows in-cylinder pressure. As shown in FIG. 2A, the in-cylinder pressure increases as the crank angle changes from the advance side toward the top dead center, and decreases when the crank angle exceeds the top dead center. When no knock wave is generated in the internal combustion engine 10, the in-cylinder pressure draws a smooth curve without vibration. However, when a knock wave is generated, the in-cylinder pressure vibrates. A section A in FIG. 2A shows a section in which a knock wave is generated.

図２（ｂ）はクランクアングルとノック波の周波数成分（例えば、７ｋＨｚ付近）との関係を示す図である。図２（ｂ）の横軸はクランクアングルを示し、図２（ｂ）の縦軸はノック波の周波数成分を示す。ＥＣＵ３０は、図２（ａ）の筒内圧力に対してフィルタリングすることによって、図２（ｂ）の波形を得ることができる。   FIG. 2B is a diagram showing the relationship between the crank angle and the frequency component (for example, around 7 kHz) of the knock wave. The horizontal axis of FIG. 2B shows the crank angle, and the vertical axis of FIG. 2B shows the frequency component of the knock wave. ECU30 can obtain the waveform of FIG.2 (b) by filtering with respect to the cylinder pressure of Fig.2 (a).

図２（ｂ）に示すように、ノック波が発生すると筒内圧力が大きく振幅することになる。ＥＣＵ３０は、ノック周波数成分の振幅の絶対値がしきい値を超えた場合にノック波が発生していると判定することができる。また、ＥＣＵ３０は、所定期間内にノック周波数成分の振幅の絶対値がしきい値を所定回数超えた場合にノック波が発生していると判定してもよい。この場合、ノック波発生の検出精度が向上する。   As shown in FIG. 2B, when a knock wave is generated, the in-cylinder pressure greatly increases. The ECU 30 can determine that a knock wave is generated when the absolute value of the amplitude of the knock frequency component exceeds the threshold value. The ECU 30 may determine that a knock wave is generated when the absolute value of the amplitude of the knock frequency component exceeds a threshold value a predetermined number of times within a predetermined period. In this case, the detection accuracy of knock wave generation is improved.

ノック波が発生していると判定された場合、ＥＣＵ３０は、ノック波が発生するクランクアングル（以下、自着火ＣＡと称する。）を算出する。例えば、ＥＣＵ３０は、上記しきい値を超える波形の開始点を自着火ＣＡとして算出することができる。次に、ＥＣＵ３０は、ノック波発生時の燃焼割合（以下、自着火ＢＲと称する。）を算出する。自着火ＢＲは、自着火ＣＡと筒内圧力とから算出することができる。   When it is determined that a knock wave is generated, the ECU 30 calculates a crank angle at which the knock wave is generated (hereinafter referred to as self-ignition CA). For example, the ECU 30 can calculate the start point of the waveform exceeding the threshold as the self-ignition CA. Next, the ECU 30 calculates a combustion ratio (hereinafter referred to as self-ignition BR) when a knock wave is generated. The self-ignition BR can be calculated from the self-ignition CA and the in-cylinder pressure.

次いで、ＥＣＵ３０は、内燃機関１０の点火時期と自着火ＢＲとに基づいて、ノック波発生時における点火時期と燃焼割合との関係を修正して学習する。ここで、点火時期は、クランクアングルによって表され、以下、点火時期ＣＡと称する。   Next, the ECU 30 learns by correcting the relationship between the ignition timing and the combustion ratio when the knock wave is generated, based on the ignition timing of the internal combustion engine 10 and the self-ignition BR. Here, the ignition timing is represented by a crank angle and is hereinafter referred to as an ignition timing CA.

図３は、ノック波発生時における点火時期ＣＡと自着火ＢＲとの関係を示す図である。図３の縦軸は自着火ＢＲを示し、図３の横軸は点火時期ＣＡを示す。図３の実線は、ＥＣＵ３０があらかじめ記憶している、ノック波発生時における点火時期ＣＡと自着火ＢＲとの関係を示す曲線である。本発明者は、図３の実線に示すように、自着火ＢＲが点火時期ＣＡのｎ乗に比例し、例えば、点火時期ＣＡの２乗または３乗に比例して増大することを見出した。点火時期ＣＡが所定の値を超えると、自着火ＢＲはほぼ一定の値を示す。   FIG. 3 is a diagram showing a relationship between the ignition timing CA and the self-ignition BR when the knock wave is generated. The vertical axis in FIG. 3 represents the self-ignition BR, and the horizontal axis in FIG. 3 represents the ignition timing CA. The solid line in FIG. 3 is a curve that indicates the relationship between the ignition timing CA and the self-ignition BR when the knock wave is generated, which is stored in advance by the ECU 30. As shown by the solid line in FIG. 3, the present inventor has found that the self-ignition BR increases in proportion to the nth power of the ignition timing CA, for example, increases in proportion to the square or the third power of the ignition timing CA. When the ignition timing CA exceeds a predetermined value, the self-ignition BR shows a substantially constant value.

ＥＣＵ３０は、点火時期ＣＡと自着火ＢＲとを１回またはそれ以上サンプリングし、そのサンプリング結果から図３の破線のように点火時期ＣＡと自着火ＢＲとの関係を修正する。その後、ＥＣＵ３０は、修正した点火時期ＣＡと自着火ＢＲとの関係を記憶する。この場合、ＥＣＵ３０は、機差ばらつき、経年変化（例えば、センサ劣化）にかかわらず、点火時期ＣＡと自着火ＢＲとの正確な関係を学習することができる。   The ECU 30 samples the ignition timing CA and the self-ignition BR one or more times, and corrects the relationship between the ignition timing CA and the self-ignition BR as shown by a broken line in FIG. 3 based on the sampling result. Thereafter, the ECU 30 stores the relationship between the corrected ignition timing CA and the self-ignition BR. In this case, the ECU 30 can learn an accurate relationship between the ignition timing CA and the self-ignition BR regardless of machine difference variation and aging (for example, sensor deterioration).

次いで、ＥＣＵ３０は、ノックが発生する限界の点火時期（以下、ノック限界点火時期ＣＡと称する。）を予測する。以下、その過程を詳細に説明する。   Next, the ECU 30 predicts a limit ignition timing at which knocking occurs (hereinafter referred to as knock limit ignition timing CA). The process will be described in detail below.

まず、ＥＣＵ３０は、熱発生パターンを用いて点火時期ＣＡの変化に対する第１の関係線を算出する。図４は、熱発生パターンを示す図である。図４の縦軸は燃焼割合を示し、図４の横軸はクランクアングルを示す。熱発生パターンは、従来から知られているＷｉｅｂｅ関数、燃焼速度モデル等によって求めることができる。図４の実線に示すように、点火された後においては、クランクアングルの増加とともに燃焼割合も増加する。熱発生パターン曲線は、点火時期ＣＡが進角側にシフトすると低角度側にシフトし、点火時期ＣＡが遅角側にシフトすると高角度側にシフトする。   First, the ECU 30 calculates a first relationship line with respect to a change in the ignition timing CA using the heat generation pattern. FIG. 4 is a diagram showing a heat generation pattern. The vertical axis in FIG. 4 indicates the combustion ratio, and the horizontal axis in FIG. 4 indicates the crank angle. The heat generation pattern can be obtained by a conventionally known Wiebe function, a combustion rate model, or the like. As shown by the solid line in FIG. 4, after ignition, the combustion rate increases as the crank angle increases. The heat generation pattern curve shifts to the low angle side when the ignition timing CA shifts to the advance side, and shifts to the high angle side when the ignition timing CA shifts to the retard side.

ＥＣＵ３０は、図３および図４に基づいて、点火時期ＣＡの変化に対する第１の関係線を求める。まず、図３の修正された曲線における所定の点を点Ｐ（点火時期ＣＡＰ，自着火ＢＲＰ）とする。次に、ＥＣＵ３０は、点火時期ＣＡＰに対応する熱発生パターンを算出する。その算出結果の一例を図４の破線に示す。ＥＣＵ３０は、この熱発生パターンを用いて、自着火ＢＲＰに対応するクランクアングルを求める。このアングルは、燃焼割合が自着火ＢＲに到達するクランクアングルである。図３のその他の点に対して同様の処理を行うことによって、図５に示すような点火時期ＣＡの変化に対する第１の関係線を得ることができる。 The ECU 30 obtains a first relationship line with respect to the change in the ignition timing CA based on FIGS. 3 and 4. First, let a predetermined point in the corrected curve of FIG. 3 be a point P (ignition timing CA P , self-ignition BR P ). Next, ECU 30 calculates a heat generation pattern corresponding to the ignition timing CA P. An example of the calculation result is shown by a broken line in FIG. ECU30 uses the heat generation pattern, obtains a crank angle corresponding to ignition BR P. This angle is a crank angle at which the combustion ratio reaches the self-ignition BR. By performing the same processing on the other points in FIG. 3, it is possible to obtain the first relationship line for the change in the ignition timing CA as shown in FIG.

また、ＥＣＵ３０は、自着火発生率を用いて点火時期に対する第２の関係線を算出する。図６は、自着火発生率を示す図である。図６の縦軸は自着火発生率を示し、図６の横軸はクランクアングルを示す。ここで、自着火発生率とは、従来から知られている自着火予測式（モデル計算式、素反応計算式、総括反応式等）によって算出することができる自着火発生の指標のことを意味する。本実施例においては、一例として自着火発生率が１になると自着火が発生すると判断する。自着火発生率は、自着火予測式に運転条件センサ部２０が検出した運転条件等を代入することによって求めることができる。   Further, the ECU 30 calculates a second relationship line with respect to the ignition timing using the self-ignition occurrence rate. FIG. 6 is a diagram showing a self-ignition occurrence rate. The vertical axis in FIG. 6 represents the autoignition occurrence rate, and the horizontal axis in FIG. 6 represents the crank angle. Here, the self-ignition occurrence rate means a self-ignition occurrence index that can be calculated by a conventionally known self-ignition prediction formula (model calculation formula, elementary reaction calculation formula, general reaction formula, etc.). To do. In this embodiment, as an example, when the self-ignition occurrence rate becomes 1, it is determined that self-ignition occurs. The self-ignition occurrence rate can be obtained by substituting the operation condition detected by the operation condition sensor unit 20 into the self-ignition prediction formula.

図６の実線に示すように、クランクアングルの増加とともに自着火発生率も増加する。自着火発生率曲線は、点火時期ＣＡが進角側にシフトすると低角度側にシフトし、点火時期ＣＡが遅角側にシフトすると高角度側にシフトする。ＥＣＵ３０は、図６に基づいて、点火時期に対する第２の関係線を求める。まず、図６においてある点火時期ＣＡに対応する曲線を算出し、その曲線上の値が１になる場合のクランクアングルを求める。同様の処理を複数回行うことによって、図７に示すような点火時期ＣＡに対する第２の関係線を得ることができる。   As indicated by the solid line in FIG. 6, the autoignition rate increases with increasing crank angle. The self-ignition occurrence rate curve shifts to the low angle side when the ignition timing CA shifts to the advance side, and shifts to the high angle side when the ignition timing CA shifts to the retard side. The ECU 30 obtains a second relationship line with respect to the ignition timing based on FIG. First, a curve corresponding to a certain ignition timing CA in FIG. 6 is calculated, and a crank angle when the value on the curve is 1 is obtained. By performing the same process a plurality of times, a second relationship line with respect to the ignition timing CA as shown in FIG. 7 can be obtained.

次に、ＥＣＵ３０は、図８の実線に示すように、図５に示す第１の関係線と図７に示す第２の関係線との交点を、ノック限界点火時期ＣＡであると予測する。その後、ＥＣＵ３０は、ノック限界点火時期ＣＡに基づいて、点火時期をノック限界点火時期ＣＡより進角しないように制御する。それにより、ノック波の発生を防止することができる。なお、図８の破線に示すように、ノック波発生時における点火時期ＣＡと自着火ＢＲとの関係が修正されると、第１の関係線および第２の関係線はシフトする。それにより、機差ばらつき、経年変化（例えば、センサ劣化）にかかわらず、ノック限界点火時期ＣＡをより適切な値に修正することができる。   Next, as shown by the solid line in FIG. 8, the ECU 30 predicts the intersection of the first relation line shown in FIG. 5 and the second relation line shown in FIG. 7 as the knock limit ignition timing CA. Thereafter, the ECU 30 controls the ignition timing so as not to advance from the knock limit ignition timing CA based on the knock limit ignition timing CA. Thereby, generation | occurrence | production of a knock wave can be prevented. As shown by the broken line in FIG. 8, when the relationship between the ignition timing CA and the self-ignition BR when the knock wave is generated is corrected, the first relationship line and the second relationship line are shifted. Thereby, the knock limit ignition timing CA can be corrected to a more appropriate value regardless of machine difference variation and aging (for example, sensor deterioration).

なお、ＥＣＵ３０は、ノック波が発生していないと判定していれば、図３のノック波発生時における点火時期ＣＡと自着火ＢＲとの関係を修正および記憶することなく、あらかじめ記憶している点火時期ＣＡと自着火ＢＲとの関係に基づいてノック限界点火時期ＣＡを算出してその後の制御を行う。したがって、ＥＣＵ３０に不必要な負荷がかかることを防止することができる。   If it is determined that the knock wave is not generated, the ECU 30 stores the relationship between the ignition timing CA and the self-ignition BR when the knock wave is generated in FIG. 3 without correcting and storing the relationship. The knock limit ignition timing CA is calculated based on the relationship between the ignition timing CA and the self-ignition BR, and the subsequent control is performed. Therefore, unnecessary load on the ECU 30 can be prevented.

以上のように、本実施例においては、点火時期ＣＡと自着火ＢＲとの適切な関係を見出したことによって、正確なノック限界点火時期ＣＡを算出することが可能である。また、点火時期ＣＡと自着火ＢＲとの関係が多次式であることを見出したことから、少ないサンプル数で点火時期ＣＡと自着火ＢＲとの関係を修正および記憶することができる。それにより、ＥＣＵ３０の負荷が増大することを防止することができる。したがって、サンプルがノック限界点火時期ＣＡの推定に反映されるまでの時間を短縮することができる。その結果、ノック限界点火時期ＣＡの予測精度悪化を防止することができる。   As described above, in this embodiment, it is possible to calculate an accurate knock limit ignition timing CA by finding an appropriate relationship between the ignition timing CA and the self-ignition BR. Further, since it has been found that the relationship between the ignition timing CA and the self-ignition BR is a multi-order equation, the relationship between the ignition timing CA and the self-ignition BR can be corrected and stored with a small number of samples. Thereby, it is possible to prevent the load on the ECU 30 from increasing. Therefore, the time until the sample is reflected in the estimation of the knock limit ignition timing CA can be shortened. As a result, it is possible to prevent the prediction accuracy of the knock limit ignition timing CA from deteriorating.

続いて、ＥＣＵ３０がノック限界点火時期ＣＡを求める際に行うフローチャートの一例について説明する。図９は、上記フローチャートの一例を示す図である。ＥＣＵ３０は、所定の周期で図９のフローチャートを実行する。図９に示すように、まず、ＥＣＵ３０は、運転条件センサ部２０の各センサから運転条件を取得する（ステップＳ１）。次に、ＥＣＵ３０は、筒内圧センサ１１およびクランクアングルセンサ１２の検出結果に基づいて、ノックが発生しているか否かを判定する（ステップＳ２）。この場合、ＥＣＵ３０は、図２で説明した方法に基づいて判定することができる。   Subsequently, an example of a flowchart performed when the ECU 30 obtains the knock limit ignition timing CA will be described. FIG. 9 is a diagram showing an example of the flowchart. The ECU 30 executes the flowchart of FIG. 9 at a predetermined cycle. As shown in FIG. 9, first, the ECU 30 acquires operating conditions from each sensor of the operating condition sensor unit 20 (step S1). Next, the ECU 30 determines whether or not knocking has occurred based on the detection results of the in-cylinder pressure sensor 11 and the crank angle sensor 12 (step S2). In this case, the ECU 30 can make a determination based on the method described in FIG.

ステップＳ２においてノックが発生していると判定された場合、ＥＣＵ３０は、筒内圧センサ１１およびクランクアングルセンサ１２の検出結果に基づいて自着火ＣＡを算出する（ステップＳ３）。次いで、ＥＣＵ３０は、ステップＳ３において算出された自着火ＣＡと筒内圧センサ１１の検出結果とから自着火ＢＲを算出する（ステップＳ４）。次に、ＥＣＵ３０は、図３の点火時期ＣＡと自着火ＢＲとの関係を修正し、修正後の点火時期ＣＡと自着火ＢＲとの関係を記憶する（ステップＳ５）。   When it is determined in step S2 that knock has occurred, the ECU 30 calculates self-ignition CA based on the detection results of the in-cylinder pressure sensor 11 and the crank angle sensor 12 (step S3). Next, the ECU 30 calculates the self-ignition BR from the self-ignition CA calculated in step S3 and the detection result of the in-cylinder pressure sensor 11 (step S4). Next, the ECU 30 corrects the relationship between the ignition timing CA and the self-ignition BR shown in FIG. 3, and stores the relationship between the corrected ignition timing CA and the self-ignition BR (step S5).

次いで、ＥＣＵ３０は、記憶した点火時期ＣＡと自着火ＢＲとの関係からノック限界点火時期ＣＡを予測する（ステップＳ６）。この場合、ＥＣＵ３０は、図８で説明した方法によりノック限界点火時期ＣＡを予測する。その後、ＥＣＵ３０は図９のフローチャートの実行を終了する。なお、ステップＳ２においてノックが発生していると判定されなかった場合、ＥＣＵ３０は、ステップＳ６の動作を行う。   Next, the ECU 30 predicts the knock limit ignition timing CA from the relationship between the stored ignition timing CA and self-ignition BR (step S6). In this case, the ECU 30 predicts the knock limit ignition timing CA by the method described with reference to FIG. Thereafter, the ECU 30 ends the execution of the flowchart of FIG. If it is not determined in step S2 that knocking has occurred, the ECU 30 performs the operation of step S6.

以上のように、図９のフローチャートに従った制御により、正確なノック限界点火時期ＣＡを算出することが可能である。また、ＥＣＵ３０の負荷が増大することを防止することができる。   As described above, an accurate knock limit ignition timing CA can be calculated by the control according to the flowchart of FIG. Further, an increase in the load on the ECU 30 can be prevented.

本実施例においては、運転条件センサ部２０が運転条件検出手段に相当し、筒内圧センサ１１がノック検出手段および圧力検出手段に相当し、ＥＣＵ３０が推定手段、学習手段、第１の算出手段、第２の算出手段および第３の算出手段に相当し、図３の曲線が多次式に相当する。   In this embodiment, the driving condition sensor unit 20 corresponds to driving condition detection means, the in-cylinder pressure sensor 11 corresponds to knock detection means and pressure detection means, and the ECU 30 includes estimation means, learning means, first calculation means, This corresponds to the second calculation means and the third calculation means, and the curve in FIG. 3 corresponds to a multi-order expression.

本発明の第２実施例に係る点火時期制御装置１００ａについて説明する。図１０は、点火時期制御装置１００ａの全体構成を示すブロック図である。図１０に示すように、点火時期制御装置１００ａが図１の点火時期制御装置１００と異なる点は、筒内圧センサ１１およびクランクアングルセンサ１２が設けられていない点およびノックセンサ１３が設けられている点である。その他の点においては、点火制御時期装置１００ａは点火時期制御装置１００と同様の構成を有する。なお、実施例１と同様の部位には同一符号を付すことで重複する説明を省略する。   An ignition timing control device 100a according to a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 10 is a block diagram showing the overall configuration of the ignition timing control device 100a. As shown in FIG. 10, the ignition timing control device 100a is different from the ignition timing control device 100 of FIG. 1 in that the in-cylinder pressure sensor 11 and the crank angle sensor 12 are not provided, and a knock sensor 13 is provided. Is a point. In other respects, the ignition control timing device 100a has the same configuration as the ignition timing control device 100. In addition, the description which overlaps by omitting the same code | symbol to the site | part similar to Example 1 is attached.

ノックセンサ１３は、例えば、加速度センサから構成される。ノックセンサ１３は、内燃機関１０の筒外に設けられ、ノック波を検出する。具体的には、ノックセンサ１３は、内燃機関１０の振動を電圧に変換し、その電圧値をＥＣＵ３０に与える。   For example, the knock sensor 13 includes an acceleration sensor. Knock sensor 13 is provided outside the cylinder of internal combustion engine 10 and detects a knock wave. Specifically, knock sensor 13 converts the vibration of internal combustion engine 10 into a voltage, and gives the voltage value to ECU 30.

続いて、ＥＣＵ３０による点火時期制御装置１００ａの制御について説明する。ＥＣＵ３０は、まず、運転条件センサ部２０の各センサから運転条件を取得する。ＥＣＵ３０は、ノックセンサ１３の検出結果を取得しつつ、内燃機関１０におけるノックの有無を判定する。具体的には、ＥＣＵ３０は、ノックセンサ１３が検出する電圧値が所定値を超えた場合にノック波が発生していると判定する。また、ＥＣＵ３０は、所定期間内にノックセンサ１３が検出する電圧値が所定回数超えた場合にノック波が発生していると判定してもよい。この場合、ノック波発生の検出精度が向上する。   Next, control of the ignition timing control device 100a by the ECU 30 will be described. The ECU 30 first acquires operating conditions from each sensor of the operating condition sensor unit 20. The ECU 30 determines the presence or absence of knock in the internal combustion engine 10 while acquiring the detection result of the knock sensor 13. Specifically, the ECU 30 determines that a knock wave is generated when the voltage value detected by the knock sensor 13 exceeds a predetermined value. ECU 30 may determine that a knock wave is generated when the voltage value detected by knock sensor 13 exceeds a predetermined number of times within a predetermined period. In this case, the detection accuracy of knock wave generation is improved.

ノック波が発生していると判定された場合、ＥＣＵ３０は、図３に示したノック波発生時における点火時期ＣＡと自着火ＢＲとの関係式を算出する。ここで、点火時期ＣＡをｘとし、自着火ＢＲをｙとすると、一例として下記式（１）の関係が成立する。
ｙ＝ａ・ｘ２＋ｂ・ｘ＋ｃ （１）
ａ，ｃ：定数 When it is determined that a knock wave is generated, the ECU 30 calculates a relational expression between the ignition timing CA and the self-ignition BR when the knock wave is generated as shown in FIG. Here, when the ignition timing CA is x and the self-ignition BR is y, the relationship of the following formula (1) is established as an example.
y = a · x 2 + b · x + c (1)
a, c: constant

また、式（１）のｂは、下記式（２）から求めることができる。
ｂ＝ｎ１＋ｎ２・ｎｅ＋ｎ３・ＫＬ＋ｎ４・Ｓａ＋ｎ５・ｎｅ２＋ｎ６・ｎｅ・ＥＧＲ＋ｎ７・ｎｅ・Ｓａ２ （２）
ｎ１〜ｎ７：定数
ｎｅ：エンジン回転数
ＫＬ：エンジン負荷
Ｓａ：点火時期
ＥＧＲ：残留ガス量
上記ｎ１〜ｎ７は、あらかじめ行った実験結果に基づいて定めることができる。なお、上記式（１）は、統計学的にあらゆる特性（曲線）に対応して、例えばＲＢＦ関数、単調増加関数等の複雑な近似関数を用いて表すことも可能である。 Moreover, b of Formula (1) can be calculated | required from following formula (2).
b = n 1 + n 2 · ne + n 3 · KL + n 4 · Sa + n 5 · ne 2 + n 6 · ne · EGR + n 7 · ne · Sa 2 (2)
n 1 to n 7 : Constant ne: Engine speed KL: Engine load Sa: Ignition timing EGR: Residual gas amount The above n 1 to n 7 can be determined based on the results of experiments performed in advance. Note that the above equation (1) can be represented by using a complex approximate function such as an RBF function or a monotonically increasing function, corresponding to all characteristics (curves) statistically.

ＥＣＵ３０は、運転条件センサ部２０から与えられた運転条件を上記式（２）に代入することによってｂを算出し、算出されたｂを上記式（１）に代入することによってノック波発生時における点火時期ＣＡと自着火ＢＲとの関係式を算出することができる。次に、ＥＣＵ３０は、運転条件センサ部２０から与えられた運転条件に基づいて算出した図６の自着火発生率曲線を用いて、自着火ＣＡを算出する。   The ECU 30 calculates b by substituting the driving condition given from the driving condition sensor unit 20 into the above equation (2), and substituting the calculated b into the above equation (1) to generate a knock wave. A relational expression between the ignition timing CA and the self-ignition BR can be calculated. Next, the ECU 30 calculates the self-ignition CA using the self-ignition occurrence rate curve of FIG. 6 calculated based on the operating conditions given from the operating condition sensor unit 20.

次いで、ＥＣＵ３０は、算出された自着火ＣＡと上記式（１）とに基づいて、自着火ＢＲ１を求める。また、ＥＣＵ３０は、運転条件センサ部２０から与えられた運転条件に基づいて算出した図４の熱発生パターン曲線と自着火ＣＡとに基づいて自着火ＢＲ２を求める。 Next, the ECU 30 determines the self-ignition BR 1 based on the calculated self-ignition CA and the above equation (1). Further, the ECU 30 determines the self-ignition BR 2 based on the heat generation pattern curve of FIG. 4 calculated based on the operation condition given from the operation condition sensor unit 20 and the self-ignition CA.

次に、ＥＣＵ３０は、自着火ＢＲ２が自着火ＢＲ１に等しくなるように、熱発生パターン曲線を修正する。この場合、熱発生パターン曲線を算出する際に用いたＷｉｅｂｅ関数、燃焼速度モデル等のモデル式の各定数を修正することによって、熱発生パターン曲線を修正することができる。以後、ＥＣＵ３０は、修正された熱発生パターンと上記式（１）とに基づいて、燃焼割合が自着火ＢＲに到達しないように内燃機関１０の点火時期ＣＡを制御する。それにより、ノック波発生を防止することができる。なお、ＥＣＵ３０は、ノック波が発生していないと判定していれば、熱発生パターン曲線の修正を行わない。したがって、ＥＣＵ３０に不必要な負荷がかかることを防止することができる。 Next, the ECU 30 corrects the heat generation pattern curve so that the self-ignition BR 2 becomes equal to the self-ignition BR 1 . In this case, the heat generation pattern curve can be corrected by correcting the constants of the model formulas such as the Wiebe function and the combustion speed model used when calculating the heat generation pattern curve. Thereafter, the ECU 30 controls the ignition timing CA of the internal combustion engine 10 based on the corrected heat generation pattern and the above equation (1) so that the combustion ratio does not reach the self-ignition BR. Thereby, the generation of knock waves can be prevented. Note that if the ECU 30 determines that no knock wave is generated, the ECU 30 does not correct the heat generation pattern curve. Therefore, unnecessary load on the ECU 30 can be prevented.

続いて、ＥＣＵ３０が点火時期制御装置１００ａを制御する際に行うフローチャートの一例について説明する。図１１は、上記フローチャートの一例を示す図である。図１１に示すように、まず、ＥＣＵ３０は、運転条件センサ部２０の各センサから運転条件を取得する（ステップＳ１１）。次に、ＥＣＵ３０は、ノックセンサ１３の検出結果に基づいて、ノックが発生しているか否かを判定する（ステップＳ１２）。   Next, an example of a flowchart performed when the ECU 30 controls the ignition timing control device 100a will be described. FIG. 11 is a diagram showing an example of the flowchart. As shown in FIG. 11, first, the ECU 30 acquires operating conditions from each sensor of the operating condition sensor unit 20 (step S11). Next, the ECU 30 determines whether or not knocking has occurred based on the detection result of the knock sensor 13 (step S12).

ステップＳ１２においてノックが発生していると判定された場合、ＥＣＵ３０は、運転条件に基づいて、上記式（１）を算出する（ステップＳ１３）。次に、ＥＣＵ３０は、運転条件に基づいて算出した自着火発生率曲線を用いて自着火ＣＡを算出する（ステップＳ１４）。次いで、ＥＣＵ３０は、自着火ＣＡと式（１）とに基づいて、自着火ＢＲ１を求めるとともに、運転条件に基づいて算出した熱発生パターン曲線と自着火ＣＡとに基づいて自着火ＢＲ２を求める（ステップＳ１５）。 When it is determined in step S12 that knocking has occurred, the ECU 30 calculates the above equation (1) based on the driving conditions (step S13). Next, the ECU 30 calculates the self-ignition CA using the self-ignition occurrence rate curve calculated based on the operating conditions (step S14). Next, the ECU 30 calculates the self-ignition BR 1 based on the self-ignition CA and the formula (1), and calculates the self-ignition BR 2 based on the heat generation pattern curve calculated based on the operating conditions and the self-ignition CA. Obtained (step S15).

次に、ＥＣＵ３０は、自着火ＢＲ２が自着火ＢＲ１に等しくなるように、熱発生パターン曲線を修正する（ステップＳ１６）。その後、ＥＣＵ３０は図１１のフローチャートの実行を終了する。なお、ステップＳ１２においてノックが発生していると判定されなかった場合、ＥＣＵ３０は、図１１のフローチャートの実行を終了する。 Next, the ECU 30 corrects the heat generation pattern curve so that the self-ignition BR 2 becomes equal to the self-ignition BR 1 (step S16). Thereafter, the ECU 30 ends the execution of the flowchart of FIG. If it is not determined in step S12 that knock has occurred, the ECU 30 ends the execution of the flowchart of FIG.

以上のように、本実施例においては、点火時期ＣＡと自着火ＢＲとの適切な関係を見出したことによって、正確なノック限界点火時期ＣＡを算出することが可能である。また、点火時期ＣＡと自着火ＢＲとの関係が多次式であることを見出したことから、点火時期ＣＡと自着火ＢＲとの関係を平易な式を用いて算出することができる。それにより、ＥＣＵ３０の負荷が増大することを防止することができる。したがって、サンプルがノック限界点火時期ＣＡの推定に反映されるまでの時間を短縮することができる。その結果、ノック限界点火時期ＣＡの予測精度悪化を防止することができる。また、筒内圧センサを用いていないことから、実施例１の点火時期制御装置１００に比較して構成が簡略化される。   As described above, in this embodiment, it is possible to calculate an accurate knock limit ignition timing CA by finding an appropriate relationship between the ignition timing CA and the self-ignition BR. Further, since it has been found that the relationship between the ignition timing CA and the self-ignition BR is a multi-order equation, the relationship between the ignition timing CA and the self-ignition BR can be calculated using a simple equation. Thereby, it is possible to prevent the load on the ECU 30 from increasing. Therefore, the time until the sample is reflected in the estimation of the knock limit ignition timing CA can be shortened. As a result, it is possible to prevent the prediction accuracy of the knock limit ignition timing CA from deteriorating. Further, since the in-cylinder pressure sensor is not used, the configuration is simplified compared to the ignition timing control device 100 of the first embodiment.

なお、上記式（１）は、２次式に限定されない。例えば、３次以上の多次式であってもよい。また、上記式（２）を構成する項は上記のものに限定されない。例えば、外気温度、外気湿度、冷却水温、油温、燃料性状等を含む式であってもよい。   In addition, said Formula (1) is not limited to a quadratic formula. For example, it may be a third-order or higher-order expression. Moreover, the term which comprises the said Formula (2) is not limited to said thing. For example, a formula including the outside air temperature, the outside air humidity, the cooling water temperature, the oil temperature, the fuel property and the like may be used.

本実施例においては、運転条件センサ部２０が運転条件検出手段に相当し、ノックセンサ１３がノック検出手段に相当し、ＥＣＵ３０が推定手段、第４の算出手段、第５の算出手段および修正手段に相当し、式（１）が多次式に相当する。   In this embodiment, the driving condition sensor unit 20 corresponds to driving condition detection means, the knock sensor 13 corresponds to knock detection means, and the ECU 30 is estimation means, fourth calculation means, fifth calculation means, and correction means. (1) corresponds to a multi-order expression.

続いて、本発明の第３実施例に係る点火時期制御装置１００ｂについて説明する。図１２は、点火時期制御装置１００ｂの全体構成を示すブロック図である。図１２に示すように、点火時期制御装置１００ｂが図１の点火時期制御装置１００と異なる点は、筒内圧センサ１１が設けられていない点およびノックセンサ１３が設けられている点である。その他の点においては、点火制御時期装置１００ｂは点火時期制御装置１００と同様の構成を有する。なお、実施例１と同様の部位には同一符号を付すことで重複する説明を省略する。   Subsequently, an ignition timing control apparatus 100b according to a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 12 is a block diagram showing the overall configuration of the ignition timing control device 100b. As shown in FIG. 12, the ignition timing control device 100b is different from the ignition timing control device 100 of FIG. 1 in that the in-cylinder pressure sensor 11 is not provided and a knock sensor 13 is provided. In other respects, the ignition control timing device 100b has the same configuration as the ignition timing control device 100. In addition, the description which overlaps by omitting the same code | symbol to the site | part similar to Example 1 is attached.

続いて、ＥＣＵ３０による点火時期制御装置１００ｂの制御について説明する。ＥＣＵ３０は、まず、運転条件センサ部２０の各センサから運転条件を取得する。ＥＣＵ３０は、ノックセンサ１３の検出結果を取得しつつ、内燃機関１０におけるノックの有無を判定する。ノック波が発生していると判定された場合、ＥＣＵ３０は、クランクアングルセンサ１２の検出結果に基づいて自着火ＣＡを算出する。例えば、ＥＣＵ３０は、ノックセンサ１３の検出値が所定のしきい値を超える波形の開始点を自着火ＣＡとして算出することができる。なお、ＥＣＵ３０は、クランクアングルセンサのセンサ遅れを考慮してクランクアングルを算出する。   Next, control of the ignition timing control device 100b by the ECU 30 will be described. The ECU 30 first acquires operating conditions from each sensor of the operating condition sensor unit 20. The ECU 30 determines the presence or absence of knock in the internal combustion engine 10 while acquiring the detection result of the knock sensor 13. When it is determined that the knock wave is generated, the ECU 30 calculates the self-ignition CA based on the detection result of the crank angle sensor 12. For example, the ECU 30 can calculate the start point of the waveform in which the detection value of the knock sensor 13 exceeds a predetermined threshold value as the self-ignition CA. The ECU 30 calculates the crank angle in consideration of the sensor delay of the crank angle sensor.

次に、ＥＣＵ３０は、運転条件センサ部２０の検出結果に基づいて上記式（１）を算出する。次いで、ＥＣＵ３０は、自着火ＣＡと式（１）とに基づいて、自着火ＢＲ３を求める。また、ＥＣＵ３０は、運転条件センサ部２０から与えられた運転条件に基づいて算出した図４の熱発生パターン曲線と自着火ＣＡとに基づいて自着火ＢＲ４を求める。 Next, the ECU 30 calculates the above equation (1) based on the detection result of the operating condition sensor unit 20. Next, the ECU 30 determines the self-ignition BR 3 based on the self-ignition CA and the formula (1). Further, the ECU 30 determines the self-ignition BR 4 based on the heat generation pattern curve of FIG. 4 calculated based on the operation condition given from the operation condition sensor unit 20 and the self-ignition CA.

次に、ＥＣＵ３０は、自着火ＢＲ４が自着火ＢＲ３に等しくなるように、熱発生パターン曲線を修正する。この場合、熱発生パターン曲線を算出する際に用いた総括反応式等の各定数を修正することによって、熱発生パターン曲線を修正することができる。以後、ＥＣＵ３０は、修正された熱発生パターンと上記式（１）とに基づいて、燃焼割合が自着火ＢＲに到達しないように内燃機関１０の点火時期ＣＡを制御する。それにより、ノック波発生を防止することができる。なお、ＥＣＵ３０は、ノック波が発生していないと判定していれば、熱発生パターン曲線の修正を行わない。したがって、ＥＣＵ３０に不必要な負荷がかかることを防止することができる。 Next, the ECU 30 corrects the heat generation pattern curve so that the self-ignition BR 4 becomes equal to the self-ignition BR 3 . In this case, the heat generation pattern curve can be corrected by correcting each constant such as the overall reaction equation used when calculating the heat generation pattern curve. Thereafter, the ECU 30 controls the ignition timing CA of the internal combustion engine 10 based on the corrected heat generation pattern and the above equation (1) so that the combustion ratio does not reach the self-ignition BR. Thereby, the generation of knock waves can be prevented. Note that if the ECU 30 determines that no knock wave is generated, the ECU 30 does not correct the heat generation pattern curve. Therefore, unnecessary load on the ECU 30 can be prevented.

続いて、ＥＣＵ３０が点火時期制御装置１００ｂを制御する際に行うフローチャートの一例について説明する。図１３は、上記フローチャートの一例を示す図である。図１３に示すように、まず、ＥＣＵ３０は、運転条件センサ部２０の各センサから運転条件を取得する（ステップＳ２１）。次に、ＥＣＵ３０は、ノックセンサ１３の検出結果に基づいて、ノックが発生しているか否かを判定する（ステップＳ２２）。   Next, an example of a flowchart performed when the ECU 30 controls the ignition timing control device 100b will be described. FIG. 13 is a diagram showing an example of the flowchart. As shown in FIG. 13, first, the ECU 30 acquires operating conditions from each sensor of the operating condition sensor unit 20 (step S21). Next, the ECU 30 determines whether or not knocking has occurred based on the detection result of the knock sensor 13 (step S22).

ステップＳ１２においてノックが発生していると判定された場合、ＥＣＵ３０は、運転条件に基づいて、上記式（１）を求める（ステップＳ２３）。次に、ＥＣＵ３０は、クランクアングルセンサ１２の検出結果に基づいて自着火ＣＡを計測する（ステップＳ２４）。次いで、ＥＣＵ３０は、自着火ＣＡと式（１）とに基づいて、自着火ＢＲ３を求めるとともに、運転条件に基づいて算出した熱発生パターン曲線と自着火ＣＡとに基づいて自着火ＢＲ４を算出する（ステップＳ２５）。また、ＥＣＵ３０は、自着火ＢＲ４が自着火ＢＲ３に等しくなるように、熱発生パターン曲線を修正する（ステップＳ２６）。その後、ＥＣＵ３０は図１３のフローチャートの実行を終了する。なお、ステップＳ２２においてノックが発生していると判定されなかった場合、ＥＣＵ３０は、図１３のフローチャートの実行を終了する。 When it is determined in step S12 that knocking has occurred, the ECU 30 obtains the above equation (1) based on the driving conditions (step S23). Next, the ECU 30 measures self-ignition CA based on the detection result of the crank angle sensor 12 (step S24). Next, the ECU 30 obtains the self-ignition BR 3 based on the self-ignition CA and the formula (1), and calculates the self-ignition BR 4 based on the heat generation pattern curve calculated based on the operating conditions and the self-ignition CA. Calculate (step S25). Further, the ECU 30 corrects the heat generation pattern curve so that the self-ignition BR 4 becomes equal to the self-ignition BR 3 (step S26). Thereafter, the ECU 30 ends the execution of the flowchart of FIG. If it is not determined in step S22 that knocking has occurred, the ECU 30 ends the execution of the flowchart of FIG.

以上のように、本実施例においては、点火時期ＣＡと自着火ＢＲとの適切な関係を見出したことによって、正確なノック限界点火時期ＣＡを算出することが可能である。また、点火時期ＣＡと自着火ＢＲとの関係が多次式であることを見出したことから、点火時期ＣＡと自着火ＢＲとの関係を平易な式を用いて算出することができる。それにより、ＥＣＵ３０の負荷が増大することを防止することができる。したがって、サンプルがノック限界点火時期ＣＡの推定に反映されるまでの時間を短縮することができる。その結果、ノック限界点火時期ＣＡの予測精度悪化を防止することができる。また、自着火発生率曲線を求めずにクランクアングルセンサによってクランクアングルを直接得ることができることから、より正確な自着火ＣＡを算出することができる。その結果、ノック限界点火時期ＣＡの予測精度が向上する。   As described above, in this embodiment, it is possible to calculate an accurate knock limit ignition timing CA by finding an appropriate relationship between the ignition timing CA and the self-ignition BR. Further, since it has been found that the relationship between the ignition timing CA and the self-ignition BR is a multi-order equation, the relationship between the ignition timing CA and the self-ignition BR can be calculated using a simple equation. Thereby, it is possible to prevent the load on the ECU 30 from increasing. Therefore, the time until the sample is reflected in the estimation of the knock limit ignition timing CA can be shortened. As a result, it is possible to prevent the prediction accuracy of the knock limit ignition timing CA from deteriorating. Further, since the crank angle can be obtained directly by the crank angle sensor without obtaining the self-ignition occurrence rate curve, more accurate self-ignition CA can be calculated. As a result, the prediction accuracy of the knock limit ignition timing CA is improved.

本実施例においては、運転条件センサ部２０が運転条件検出手段に相当し、ノックセンサ１３がノック検出手段に相当し、ＥＣＵ３０が推定手段、第４の算出手段、第５の算出手段および修正手段に相当し、式（１）が多次式に相当する。   In this embodiment, the driving condition sensor unit 20 corresponds to driving condition detection means, the knock sensor 13 corresponds to knock detection means, and the ECU 30 is estimation means, fourth calculation means, fifth calculation means, and correction means. (1) corresponds to a multi-order expression.

第１実施例に係る点火時期制御装置の全体構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the whole structure of the ignition timing control apparatus which concerns on 1st Example. ノックの有無の判定方法について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the determination method of the presence or absence of a knock. ノック波発生時における点火時期ＣＡと自着火ＢＲとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the ignition timing CA at the time of a knock wave generation | occurrence | production, and self-ignition BR. 熱発生パターンを示す図である。It is a figure which shows a heat generation pattern. 点火時期ＣＡの変化に対する第１の関係線を示す図である。It is a figure which shows the 1st relationship line with respect to the change of ignition timing CA. 自着火発生率を示す図である。It is a figure which shows a self-ignition incidence. 点火時期ＣＡの変化に対する第２の関係線を示す図である。It is a figure which shows the 2nd relationship line with respect to the change of ignition timing CA. ノック限界点火時期ＣＡを示す図である。It is a figure which shows knock limit ignition timing CA. ノック限界点火時期ＣＡを求める際に行うフローチャートの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the flowchart performed when calculating | requiring knock limit ignition timing CA. 第２実施例に係る点火時期制御装置の全体構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the whole structure of the ignition timing control apparatus which concerns on 2nd Example. ＥＣＵが点火制御装置を制御する際に行うフローチャートの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the flowchart performed when ECU controls an ignition control apparatus. 第３実施例に係る点火時期制御装置の全体構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the whole structure of the ignition timing control apparatus which concerns on 3rd Example. ＥＣＵが点火制御装置を制御する際に行うフローチャートの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the flowchart performed when ECU controls an ignition control apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

１０ 内燃機関
１１ 筒内圧センサ
１２ クランクアングルセンサ
１３ ノックセンサ
２０ 運転条件センサ部
３０ ＥＣＵ
１００，１００ａ，１００ｂ 点火時期制御装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Internal combustion engine 11 In-cylinder pressure sensor 12 Crank angle sensor 13 Knock sensor 20 Operating condition sensor part 30 ECU
100, 100a, 100b Ignition timing control device

Claims (8)

内燃機関の運転条件を検出する運転条件検出手段と、
ノックが発生する際のクランクアングルにおける燃焼割合と点火時期との間の多次式からなる関係式と、前記運転条件検出手段が検出した運転条件とに基づいて、ノック限界点火時期を推定する推定手段と、
ノックを検出するノック検出手段と、
前記ノック検出手段によってノックが検出される場合において、ノックが発生するクランクアングルにおける燃焼割合を学習する学習手段と、
前記運転条件検出手段が検出した運転条件に基づいて熱発生パターンおよび自着火発生率曲線を算出する第１の算出手段と、
前記学習手段が学習したノックが発生するクランクアングルにおける燃焼割合と前記第１の算出手段が算出した前記熱発生パターンとに基づいて第１の関係線を算出する第２の算出手段と、
前記学習手段が学習したノックが発生するクランクアングルにおける燃焼割合と前記第１の算出手段が算出した自着火発生率曲線とに基づいて第２の関係線を算出する第３の算出手段とを備え、
前記推定手段は、前記第１の関係線と前記第２の関係線との交点の点火時期が前記ノック限界点火時期であると推定することを特徴とする内燃機関の点火時期制御装置。 An operating condition detecting means for detecting an operating condition of the internal combustion engine;
Estimation for estimating the knock limit ignition timing based on a relational expression consisting of a multi-order equation between the combustion ratio at the crank angle when the knock occurs and the ignition timing, and the operating condition detected by the operating condition detecting means Means,
Knock detection means for detecting knock; and
Learning means for learning a combustion ratio at a crank angle at which knocking occurs when knocking is detected by the knocking detecting means;
First calculation means for calculating a heat generation pattern and a self-ignition rate curve based on the operation conditions detected by the operation condition detection means;
Second calculating means for calculating a first relation line based on a combustion rate at a crank angle at which the knock learned by the learning means occurs and the heat generation pattern calculated by the first calculating means;
And third calculating means for calculating a second relation line based on the combustion ratio at the crank angle at which the knock learned by the learning means occurs and the self-ignition occurrence rate curve calculated by the first calculating means. ,
The ignition timing control device for an internal combustion engine, wherein the estimation means estimates that an ignition timing at an intersection of the first relation line and the second relation line is the knock limit ignition timing. 前記学習手段は、あらかじめ定めておいた前記多次式を用いて、特定の点火時期ごとのノックが発生するクランクアングルにおける燃焼割合に基づいて他の点火時期におけるノックが発生するクランクアングルにおける燃焼割合を補間することによって、ノックが発生するクランクアングルにおける燃焼割合を学習することを特徴とする請求項１記載の点火時期制御装置。 The learning means uses the predetermined multi-order equation, and based on the combustion rate at the crank angle at which knocking occurs at each specific ignition timing, the combustion rate at the crank angle at which knocking occurs at other ignition timings The ignition timing control apparatus according to claim 1, wherein the combustion ratio at a crank angle at which knocking occurs is learned by interpolating 前記ノック検出手段によってノックが検出される場合において、前記運転条件に基づいて前記多次式を算出する第４の算出手段をさらに備え、
前記推定手段は、前記算出手段が算出した多次式に基づいてノック限界点火時期を推定することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の点火時期制御装置。 In the case where the knock is detected by the knock detection means, further comprising a fourth calculation means for calculating the multi-order expression based on the operating condition,
2. The ignition timing control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the estimating means estimates a knock limit ignition timing based on the multi-order equation calculated by the calculating means. 前記運転条件検出手段が検出した運転条件に基づいて熱発生パターンを算出する第５の算出手段と、
前記第４の算出手段によって算出された前記多次式に基づいて前記熱発生パターンを修正する修正手段とをさらに備えることを特徴とする請求項３記載の内燃機関の点火時期制御装置。 Fifth calculation means for calculating a heat generation pattern based on the operation condition detected by the operation condition detection means;
The ignition timing control device for an internal combustion engine according to claim 3 , further comprising a correction unit that corrects the heat generation pattern based on the multi-order expression calculated by the fourth calculation unit. 前記多次式は、２次式であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の点火時期制御装置。 The ignition timing control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, wherein the multi-order equation is a quadratic equation. 前記ノック検出手段は、加速度センサであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関の点火時期制御装置。 6. The ignition timing control device for an internal combustion engine according to claim 1 , wherein the knock detection means is an acceleration sensor. 前記ノック検出手段は、筒内圧力を検出する圧力検出手段を備え、
前記ノック検出手段は、前記筒内圧力に基づいてノックを検出す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点火時期制御装置。 The knock detection means includes pressure detection means for detecting in-cylinder pressure,
The ignition timing control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 6, wherein the knock detection means detects a knock based on the in-cylinder pressure. 前記運転条件は、点火時期、エンジン回転数、負荷、吸気弁および排気弁の開弁特性、ならびに空燃比であ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点火時期制御装置。 The ignition timing of the internal combustion engine according to any one of claims 1 to 7, wherein the operating conditions are ignition timing, engine speed, load, valve opening characteristics of an intake valve and an exhaust valve, and an air-fuel ratio. Control device.
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