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JP2008240569A - Ignition timing control device for internal combustion engine - Google Patents

Ignition timing control device for internal combustion engine Download PDF

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JP2008240569A
JP2008240569A JP2007079720A JP2007079720A JP2008240569A JP 2008240569 A JP2008240569 A JP 2008240569A JP 2007079720 A JP2007079720 A JP 2007079720A JP 2007079720 A JP2007079720 A JP 2007079720A JP 2008240569 A JP2008240569 A JP 2008240569A
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JP
Japan
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ignition timing
learning
timing control
index value
initial
Prior art date
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Pending
Application number
JP2007079720A
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Japanese (ja)
Inventor
Sakanori Moriya
栄記 守谷
Akira Tadokoro
亮 田所
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ignition timing control device wherein an actual ignition timing does not greatly deviate from an adequate ignition timing even when an ignition timing control model is learned disproportionately in a specified operation region. <P>SOLUTION: The ignition timing control device comprises an initial ignition timing control model which is adapted to calculate such an ignition timing that a combustion condition index value (an 8° combustion rate MFB8) approximately corresponds to a target combustion condition index value. The control device learns the initial ignition timing control model to be corrected to reduce a difference between the axial combustion condition index value and the target combustion condition index value. Then, it acquires a total learning frequency CN and a by-operation-region learning frequency Cx, y and determines a final ignition timing SA(k) from a learning frequency (Cx, y/CN) obtained by dividing the by-operation-region learning frequency corresponding to a current operation region by the total learning frequency, and an initial ignition timing SAin and an after-learning ignition timing SAgk found by the initial ignition timing control model and an after-learning ignition timing control model, respectively. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、内燃機関の点火時期制御装置に係り、特に、点火時期制御モデルを用いて点火時期を制御する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, and more particularly to an ignition timing control device for an internal combustion engine that controls the ignition timing using an ignition timing control model.

従来より、筒内圧検出手段により検出される筒内圧(燃焼室内の圧力)に基づいて燃焼割合MFB(Mass Fraction Burned)を算出し、所定のクランク角度(例えば、圧縮上死点後のクランク角度8°)における燃焼割合MFBが目標燃焼割合と一致するように点火時期を制御する内燃機関の点火時期制御装置が知られている。これにより、内燃機関の個体差がある場合でも、各機関に対して適切な点火時期が設定され得る。従って、燃焼効率が改善され、内燃機関の出力トルクを増大させることができる。   Conventionally, a combustion ratio MFB (Mass Fraction Burned) is calculated based on the in-cylinder pressure (pressure in the combustion chamber) detected by the in-cylinder pressure detecting means, and a predetermined crank angle (for example, a crank angle 8 after compression top dead center) An ignition timing control device for an internal combustion engine is known that controls the ignition timing so that the combustion rate MFB at (°) matches the target combustion rate. Thereby, even when there are individual differences among internal combustion engines, an appropriate ignition timing can be set for each engine. Therefore, the combustion efficiency is improved and the output torque of the internal combustion engine can be increased.

燃焼割合MFBは機関の燃焼状態を示す燃焼状態指標値である。燃焼割合MFBは図示熱量の割合と実質的に等価な値である。図示熱量の割合は、一回の燃焼行程に関して、「燃焼室において燃焼した総ての燃料によって発生した熱のうちピストンに対する仕事に変換された熱の総量Qtotalに対する、所定のタイミングまでに同燃焼室において燃焼した燃料によって発生した熱のうちピストンに対する仕事に変換された熱の積算量Qsumの割合Qsum/Qtotal」と定義される。燃焼割合MFBは、「燃焼室において燃焼した総ての燃料のうちピストンに対する仕事に寄与した燃料の総量に対する、所定のタイミングまでに同燃焼室において燃焼した燃料のうちピストンに対する仕事に寄与した燃料の積算量の割合」と定義される。   The combustion ratio MFB is a combustion state index value indicating the combustion state of the engine. The combustion ratio MFB is a value substantially equivalent to the ratio of the indicated heat quantity. The ratio of the indicated amount of heat is as follows: “With respect to a single combustion stroke, the combustion chamber has a predetermined timing with respect to the total amount Qtotal of heat generated by all fuel combusted in the combustion chamber and converted into work for the piston. Is defined as the ratio Qsum / Qtotal of the cumulative amount Qsum of heat converted into work for the piston among the heat generated by the fuel combusted in FIG. The combustion ratio MFB is “of the fuel that contributed to work for the piston among the fuel burned in the combustion chamber by a predetermined timing relative to the total amount of fuel that contributed to work for the piston among all the fuel burned in the combustion chamber”. It is defined as “the percentage of the integrated amount”.

かかる点火時期制御装置の一つは、所定のクランク角度における実際の燃焼割合を取得するとともに、その取得した燃焼割合と目標燃焼割合との差に応じて点火時期を所定量だけ進角又は遅角するようになっている(例えば、特許文献1を参照)。
特開平9−317522号公報
One of such ignition timing control devices acquires an actual combustion ratio at a predetermined crank angle, and advances or retards the ignition timing by a predetermined amount according to the difference between the acquired combustion ratio and the target combustion ratio. (For example, refer to Patent Document 1).
JP-A-9-317522

ところで、内燃機関の運転状態を表す運転状態量(例えば、機関の負荷及び機関回転速度)を引数とするマップ(ルックアップ−テーブル)を用いて点火時期を決定する手法に代え、点火時期制御モデルを用いて点火時期を決定する手法が開発されて来ている。点火時期制御モデルは、内燃機関の運転状態量を変数とする関数(数式)により表される。この点火時期制御モデルは、種々の運転状態量に対して所定のクランク角度における燃焼割合が目標燃焼割合と一致するように予め適合される。より具体的に述べると、点火時期制御モデルを表す関数は一般に複数の係数を有する関数であり、それらの係数が上述したように適合される。本明細書において、このように予め適合された関数(適合された係数等を有する関数)によって表される点火時期制御モデルを、便宜上「初期点火時期制御モデル」と称呼する。   By the way, an ignition timing control model is used in place of the method of determining the ignition timing using a map (look-up table) with operating state quantities (for example, engine load and engine speed) representing the operating state of the internal combustion engine as arguments. A technique for determining the ignition timing using the engine has been developed. The ignition timing control model is represented by a function (formula) having the operating state quantity of the internal combustion engine as a variable. This ignition timing control model is preliminarily adapted so that the combustion ratio at a predetermined crank angle matches the target combustion ratio for various operating state quantities. More specifically, the function representing the ignition timing control model is generally a function having a plurality of coefficients, and these coefficients are adapted as described above. In this specification, the ignition timing control model represented by a function (function having a coefficient and the like) adapted in advance is referred to as an “initial ignition timing control model” for convenience.

一方、個々の内燃機関の間には機体差(個体差)が存在する。更に、内燃機関の使用に伴って機関の特性は経時変化する。従って、初期点火時期制御モデルにより、常に最適な点火時期を求めることはできない。そこで、所定のクランク角度における実際の燃焼割合が目標燃焼割合と一致するように(実際の燃焼状態指標値が目標燃焼状態指標値と一致するように)、点火時期制御モデルを表す関数を学習によって修正する学習制御を実行することが考えられる。即ち、学習制御は、所定のクランク角度における実際の燃焼割合と目標燃焼割合との差が0になるように、逐次最小二乗法等の周知の誤差低減手法によって前記係数を順次修正して行く。本明細書において、このように学習された関数(修正された係数等を有する関数)によって表される点火時期制御モデルを、便宜上「学習後点火時期制御モデル」と称呼する。   On the other hand, there is an airframe difference (individual difference) between individual internal combustion engines. Furthermore, with the use of an internal combustion engine, the characteristics of the engine change over time. Therefore, the optimal ignition timing cannot always be obtained by the initial ignition timing control model. Therefore, a function representing the ignition timing control model is learned by learning so that the actual combustion ratio at a predetermined crank angle matches the target combustion ratio (so that the actual combustion state index value matches the target combustion state index value). It is conceivable to execute learning control to be corrected. That is, in the learning control, the coefficient is sequentially corrected by a known error reduction method such as a sequential least square method so that the difference between the actual combustion ratio and the target combustion ratio at a predetermined crank angle becomes zero. In this specification, the ignition timing control model represented by the function learned in this way (function having a modified coefficient or the like) is referred to as a “post-learning ignition timing control model” for convenience.

しかしながら、発明者は更に検討を重ねた結果、学習が特定の運転領域(学習領域)において偏ってなされると、学習が不十分な運転領域において学習後点火時期制御モデルに基いて算出される点火時期が不適切な値となって、ノッキングが発生したり、燃焼状態が不安定になってトルク変動が発生する等の問題が生じることを見いだした。   However, as a result of further examination, the inventor has calculated ignition based on a post-learning ignition timing control model in an operation region where learning is insufficient when learning is biased in a specific operation region (learning region). It was found that problems such as knocking occurred and the combustion state became unstable and torque fluctuations occurred due to inappropriate timing.

以下、この点について詳述する。図13は総ての運転領域に対して偏りなく学習が行われた場合の点火時期制御モデルにより算出される点火時期を示している。即ち、図13により示される点火時期制御モデルにより得られる点火時期は略適正値である。これに対し、図14はある特定運転領域(例えば、中低負荷且つ中回転の領域)においてのみ学習が行われた後の点火時期制御モデルにより算出される点火時期を示している。図13と図14との比較から、特定運転領域において偏って学習が行われると、その特定運転領域の点火時期は適正値に近い値となるが、他の領域における点火時期が特定運転領域における学習の影響を受け、適正値と乖離してしまうことが理解される。   Hereinafter, this point will be described in detail. FIG. 13 shows the ignition timing calculated by the ignition timing control model when learning is performed without bias for all the operation regions. That is, the ignition timing obtained by the ignition timing control model shown in FIG. 13 is a substantially appropriate value. On the other hand, FIG. 14 shows the ignition timing calculated by the ignition timing control model after learning is performed only in a specific operation region (for example, a region of medium and low load and medium rotation). From a comparison between FIG. 13 and FIG. 14, if learning is performed biased in the specific operation region, the ignition timing in the specific operation region becomes a value close to an appropriate value, but the ignition timing in other regions is in the specific operation region. It is understood that it is different from the appropriate value under the influence of learning.

一方、図15は、ある時点まで車両を走行させた場合における運転領域別の学習回数(学習頻度)を示したグラフである。図15から、学習は特定の運転領域において集中的に行われることが多いということが理解される。   On the other hand, FIG. 15 is a graph showing the number of learning (learning frequency) for each driving region when the vehicle is driven to a certain point. From FIG. 15, it is understood that learning is often performed intensively in a specific driving region.

以上から、本発明の目的の一つは、点火時期制御モデルの学習が特定運転領域において集中的に行われた場合であっても、実際の点火時期が適正な点火時期から大きく乖離することがない内燃機関の点火時期制御装置を提供することにある。   From the above, one of the objects of the present invention is that even when learning of the ignition timing control model is intensively performed in a specific operation region, the actual ignition timing may deviate greatly from the appropriate ignition timing. There is no internal combustion engine ignition timing control device.

上記目的を達成する本発明による内燃機関の点火時期制御装置は、初期点火時期制御モデルを備える。初期点火時期制御モデルは、学習の対象となる点火時期制御モデルの原形となるモデルである。これらの点火時期制御モデルは、機関の運転状態を表す運転状態量を変数として同機関の点火時期を算出する関数により表される。初期点火時期制御モデルは、初期点火時期制御モデルにより算出された点火時期にて点火を実行したとき、機関の燃焼状態を示す燃焼状態指標値が所定の目標燃焼状態を示す目標燃焼状態指標値と一致するように、予め適合されている。   An ignition timing control device for an internal combustion engine according to the present invention that achieves the above object includes an initial ignition timing control model. The initial ignition timing control model is a model that is a prototype of the ignition timing control model to be learned. These ignition timing control models are represented by a function for calculating the ignition timing of the engine with the operating state quantity representing the operating state of the engine as a variable. In the initial ignition timing control model, when ignition is performed at the ignition timing calculated by the initial ignition timing control model, a combustion state index value indicating a combustion state of the engine is a target combustion state index value indicating a predetermined target combustion state. Pre-adapted to match.

この点火時期制御装置は、更に、運転状態量取得手段と、初期点火時期算出手段と、燃焼状態指標値取得手段と、モデル学習手段と、学習後点火時期算出手段と、を備える。   The ignition timing control device further includes an operating state quantity acquisition unit, an initial ignition timing calculation unit, a combustion state index value acquisition unit, a model learning unit, and a post-learning ignition timing calculation unit.

運転状態量取得手段は、実際の前記運転状態量を実運転状態量として取得する。運転状態量とは、例えば、機関の負荷及び機関回転速度である。
初期点火時期算出手段は、前記取得された実運転状態量を前記初期点火時期制御モデルに適用することにより初期点火時期を算出する。
The operation state quantity acquisition means acquires the actual operation state quantity as the actual operation state quantity. The operating state quantity is, for example, an engine load and an engine speed.
The initial ignition timing calculation means calculates the initial ignition timing by applying the acquired actual operation state quantity to the initial ignition timing control model.

燃焼状態指標値取得手段は、実際の燃焼状態指標値を実燃焼状態指標値として取得する。燃焼状態指標値とは、例えば、所定クランク角度における燃焼割合、所定クランク角度における図示熱量の割合、及び、所定クランク角度における筒内圧等である。
モデル学習手段は、前記実燃焼状態指標値が取得されたとき同取得された実燃焼状態指標値と前記目標燃焼状態指標値との差が小さくなるように前記初期点火時期制御モデルを表す関数を順次修正する(即ち、その時点で得られている点火時期制御モデルを更に修正する)学習を行う。
学習後点火時期算出手段は、前記取得された実運転状態量を前記モデル学習手段により学習された前記点火時期制御モデル(即ち、学習後点火時期制御モデル)に適用することにより学習後点火時期を算出する。
The combustion state index value acquisition means acquires an actual combustion state index value as an actual combustion state index value. The combustion state index value is, for example, a combustion ratio at a predetermined crank angle, a ratio of indicated heat quantity at a predetermined crank angle, an in-cylinder pressure at a predetermined crank angle, and the like.
The model learning means represents a function representing the initial ignition timing control model so that a difference between the actual combustion state index value acquired when the actual combustion state index value is acquired and the target combustion state index value is reduced. Learning that sequentially corrects (that is, further corrects the ignition timing control model obtained at that time) is performed.
The post-learning ignition timing calculation means applies the acquired actual operating state quantity to the ignition timing control model (that is, the post-learning ignition timing control model) learned by the model learning means, thereby calculating the post-learning ignition timing. calculate.

加えて、この点火時期制御装置は、総学習回数取得手段と、運転領域別学習回数取得手段と、点火時期制御手段と、を備えている。   In addition, the ignition timing control device includes a total number of learning times acquisition unit, a learning number-by-operation region acquisition number acquisition unit, and an ignition timing control unit.

総学習回数取得手段は、前記モデル学習手段による前記学習の回数を積算することにより総学習回数(前記モデル学習手段による前記学習回数の総数)を取得する。
運転領域別学習回数取得手段は、前記機関の運転領域を複数の運転領域に予め区分し、前記モデル学習手段による前記学習の回数を、同学習が行われたときの前記実運転状態量によって示される運転状態が属する同複数の運転領域のうちの一つの運転領域(学習時運転領域)に対応させて積算することにより、運転領域別学習回数を取得する。即ち、運転領域別学習回数取得手段は、前記モデル学習手段による前記学習回数を所定の運転領域別に運転領域別学習回数として取得する。これにより、前記学習が行われると、学習時運転領域に対応する運転領域別学習回数が増大(インクリメント)される。
The total learning number acquisition means acquires the total learning number (the total number of learning times by the model learning means) by accumulating the learning times by the model learning means.
The learning count by operation region acquisition means divides the operation region of the engine into a plurality of operation regions in advance, and indicates the number of times of learning by the model learning device by the actual operation state quantity when the learning is performed. The number of learning for each driving region is acquired by integrating the driving state corresponding to one driving region (learning driving region) of the plurality of driving regions to which the driving state belongs. In other words, the learning number by driving region acquisition unit acquires the learning number by the model learning unit as a learning number by driving region for each predetermined driving region. As a result, when the learning is performed, the number of learning for each driving region corresponding to the learning driving region is increased (incremented).

点火時期制御手段は、「現時点における前記実運転状態量によって示される運転状態(現時点の機関の運転状態)が属する前記複数の運転領域のうちの一つの運転領域」である「現時点の運転領域(現運転領域)」に対応して取得されている前記運転領域別学習回数と、前記総学習回数と、の比に対応する値である学習比率を取得する。例えば、前記学習比率は、前記総学習回数に対する、前記現運転領域に対応する運転領域別学習回数の比(学習比率=現運転領域の運転領域別学習回数/総学習回数)である。更に、点火時期制御手段は、前記初期点火時期と前記学習後点火時期とを前記学習比率に応じて反映した最終点火時期を求め、同求めた最終点火時期にて点火を実行する。   The ignition timing control means is “current operation region (one operation region of the plurality of operation regions to which the operation state (current operation state of the engine) indicated by the actual operation state quantity at the present time belongs)”. The learning ratio which is a value corresponding to the ratio of the number of learnings for each driving region acquired corresponding to “current driving region)” and the total number of learnings is acquired. For example, the learning ratio is the ratio of the number of learnings for each driving region corresponding to the current driving region to the total number of learnings (learning ratio = number of learnings for each driving region in the current driving region / total number of learnings). Further, the ignition timing control means obtains a final ignition timing reflecting the initial ignition timing and the post-learning ignition timing in accordance with the learning ratio, and executes ignition at the obtained final ignition timing.

前記学習比率は、現運転領域における学習後点火時期モデルの精度を表す。つまり、前記学習比率は前記学習後点火時期の信頼度を表すことになる。一方、初期点火時期は、予め適合した初期点火時期制御モデルにより算出される点火時期であるから、その信頼度は或る程度高い。   The learning ratio represents the accuracy of the after-learning ignition timing model in the current operation region. That is, the learning ratio represents the reliability of the post-learning ignition timing. On the other hand, since the initial ignition timing is an ignition timing calculated by an initial ignition timing control model adapted in advance, the reliability thereof is somewhat high.

従って、前記点火時期制御手段は、前記初期点火時期と前記学習後点火時期とを、その学習比率に応じて反映した最終点火時期を求め、その最終点火時期にて点火を行う。この結果、仮に、現運転領域と相違する運転領域において集中的に学習がなされた結果、現運転領域における学習後点火時期が適正値から乖離していたとしても、最終点火時期が適正値から大きく乖離することを回避することができる。更に、現運転領域において十分な学習がなされていれば、信頼度の高い学習後点火時期を最終点火時期に設定するか又は最終点火時期に大きく反映させることができるので、より適正値に近い点火時期にて実際の点火を実行することが可能となる。   Therefore, the ignition timing control means obtains a final ignition timing reflecting the initial ignition timing and the post-learning ignition timing according to the learning ratio, and performs ignition at the final ignition timing. As a result, even if the learning timing in the current operation region is deviated from the appropriate value as a result of intensive learning in the operation region different from the current operation region, the final ignition timing is greatly increased from the appropriate value. Deviation can be avoided. Furthermore, if sufficient learning is performed in the current operation region, a highly reliable post-learning ignition timing can be set as the final ignition timing or greatly reflected in the final ignition timing. It becomes possible to execute actual ignition at the timing.

この場合、前記燃焼状態指標値は前記機関のクランク角度が所定のクランク角度であるときの実際の燃焼割合であり、前記目標燃焼状態指標値は同機関のクランク角度が同所定のクランク角度であるときの燃焼割合の目標値であることが好適である。   In this case, the combustion state index value is an actual combustion ratio when the crank angle of the engine is a predetermined crank angle, and the target combustion state index value is the crank angle of the engine having the predetermined crank angle. It is preferable that the target value of the combustion rate at that time.

これによれば、機関の個体差が存在する場合でも、各機関に対して適切な点火時期が設定され得る。従って、燃焼効率が改善され、内燃機関の出力トルクを増大させることができる。   According to this, even when there is an individual difference between engines, an appropriate ignition timing can be set for each engine. Therefore, the combustion efficiency is improved and the output torque of the internal combustion engine can be increased.

更に、前記点火時期決定手段は、
前記現運転領域(現時点の運転領域)についての前記学習比率が所定比率よりも大きいとき前記学習後点火時期を前記最終点火時期として決定し、同学習比率が所定比率よりも小さいとき前記初期点火時期を前記最終点火時期として決定するように構成されることができる。
Further, the ignition timing determining means includes
The post-learning ignition timing is determined as the final ignition timing when the learning ratio for the current operation region (current operation region) is larger than a predetermined ratio, and the initial ignition timing when the learning ratio is smaller than the predetermined ratio. May be configured to determine the final ignition timing.

これによれば、前記学習比率が所定比率よりも大きいとき、即ち、学習後点火時期が適正値に近いとき、前記学習後点火時期にて実際の点火が行われる。この結果、実際の燃焼状態指標値が目標燃焼状態指標値に近い値となるので、燃焼状態を狙いとする燃焼状態により近づけることができる。また、前記学習比率が所定比率よりも小さいとき、即ち、学習後点火時期が適正値から大きく乖離している可能性が大きいとき、前記初期点火時期にて実際の点火が行われる。この結果、点火時期が適正な時期から大きく乖離することを回避することができるので、燃焼を安定させることができる。   According to this, when the learning ratio is larger than the predetermined ratio, that is, when the post-learning ignition timing is close to an appropriate value, actual ignition is performed at the post-learning ignition timing. As a result, the actual combustion state index value becomes a value close to the target combustion state index value, so that the combustion state can be made closer to the target combustion state. Further, when the learning ratio is smaller than the predetermined ratio, that is, when there is a high possibility that the post-learning ignition timing is greatly deviated from the appropriate value, actual ignition is performed at the initial ignition timing. As a result, it is possible to avoid the ignition timing from greatly deviating from an appropriate timing, so that combustion can be stabilized.

一方、前記点火時期制御手段は、前記学習後点火時期と前記初期点火時期とに前記現運転領域についての学習比率に応じた重み付けを行うことにより前記最終点火時期を求めるように構成されていてもよい。この場合、点火時期制御手段は、前記現運転領域についての学習比率が大きいほど前記学習後点火時期の重みが大きくなり且つ前記初期点火時期の重みが小さくなるように最終点火時期を求める。   On the other hand, the ignition timing control means may be configured to obtain the final ignition timing by weighting the post-learning ignition timing and the initial ignition timing according to a learning ratio for the current operation region. Good. In this case, the ignition timing control means obtains the final ignition timing so that the weight of the post-learning ignition timing increases and the weight of the initial ignition timing decreases as the learning ratio for the current operating region increases.

これによれば、学習後点火時期の信頼度が高いほど(学習後点火時期が適正値に近いほど)、その学習後点火時期が最終点火時期に大きく反映される。換言すると、学習後点火時期の信頼度が低いほど、初期点火時期が最終点火時期に大きく反映される。この結果、より適正値に近い点火時期にて実際の点火を実行することができる。   According to this, the higher the reliability of the ignition timing after learning (the closer the ignition timing after learning is to an appropriate value), the more the ignition timing after learning is reflected in the final ignition timing. In other words, the lower the reliability of the after-learning ignition timing, the more the initial ignition timing is reflected in the final ignition timing. As a result, actual ignition can be executed at an ignition timing closer to an appropriate value.

本発明による他の内燃機関の点火時期制御装置は、前述した点火時期制御装置と同様、初期点火時期制御モデルと、運転状態量取得手段と、初期点火時期算出手段と、燃焼状態指標値取得手段と、モデル学習手段と、学習後点火時期算出手段と、を備える。   The ignition timing control device for another internal combustion engine according to the present invention is similar to the ignition timing control device described above, in that the initial ignition timing control model, the operating state quantity acquisition means, the initial ignition timing calculation means, and the combustion state index value acquisition means. And a model learning means and a post-learning ignition timing calculation means.

そして、その点火時期制御装置は、
前記機関の負荷(例えば、スロットル弁開度、アクセルペダル操作量、及び、機関の一吸気行程における吸入空気量等)の変化速度を取得する負荷変化速度取得手段と、
前記取得された負荷の変化速度(変化速度の大きさ)が所定の負荷変化速度閾値よりも小さいときには前記学習後点火時期を最終点火時期として決定し、同取得された負荷の変化速度が同負荷変化速度閾値よりも大きいときには前記初期点火時期を最終点火時期として決定し、同決定した最終点火時期にて点火を実行する点火時期制御手段と、
を備えている。
And the ignition timing control device is
Load change speed acquisition means for acquiring a change speed of a load of the engine (for example, throttle valve opening, accelerator pedal operation amount, intake air amount in one intake stroke of the engine, etc.);
When the obtained load change speed (change speed magnitude) is smaller than a predetermined load change speed threshold, the post-learning ignition timing is determined as the final ignition timing, and the acquired load change speed is the same load. An ignition timing control means for determining the initial ignition timing as a final ignition timing when greater than a change speed threshold, and executing ignition at the determined final ignition timing;
It has.

前記学習は、過去の情報を残しながら、フィードバック制御によって点火時期制御モデルを修正する制御である。従って、学習は、急加速等の機関の負荷が急激に変化する過渡運転時において十分な応答性をもって点火時期制御モデルを修正することができない。そこで、上記構成のように、負荷の変化速度が所定の負荷変化速度閾値よりも大きいとき、即ち、学習による点火時期制御モデルの修正が間に合わないとき、学習後点火時期に代えて初期点火時期にて点火を実行すれば、点火時期が適正値から大きく乖離することを回避することができる。   The learning is control for correcting the ignition timing control model by feedback control while leaving past information. Therefore, learning cannot correct the ignition timing control model with sufficient responsiveness during transient operation such as rapid acceleration when the engine load changes rapidly. Therefore, as described above, when the load change rate is larger than the predetermined load change rate threshold, that is, when the correction of the ignition timing control model by learning is not in time, the initial ignition timing is substituted for the post-learning ignition timing. If ignition is performed in this manner, it is possible to avoid the ignition timing from greatly deviating from the appropriate value.

本発明による更に別の内燃機関の点火時期制御装置は、前述した点火時期制御装置と同様、初期点火時期制御モデルと、運転状態量取得手段と、初期点火時期算出手段と、燃焼状態指標値取得手段と、モデル学習手段と、学習後点火時期算出手段と、を備える。   Still another ignition timing control device for an internal combustion engine according to the present invention is similar to the ignition timing control device described above. An initial ignition timing control model, an operating state quantity acquisition means, an initial ignition timing calculation means, and a combustion state index value acquisition. Means, model learning means, and post-learning ignition timing calculation means.

そして、その点火時期制御装置は、前記学習後点火時期と前記初期点火時期算との差(差の大きさ、差の絶対値)が所定閾値より小さいときには前記学習後点火時期を最終点火時期として決定し、同差が同所定閾値より大きいときには前記初期点火時期に基いて定められる制限点火時期を最終点火時期として決定し、同決定した最終点火時期にて点火を実行する点火時期制御手段を備える。   When the difference between the learned ignition timing and the initial ignition timing calculation (the magnitude of the difference, the absolute value of the difference) is smaller than a predetermined threshold, the ignition timing control device uses the learned ignition timing as the final ignition timing. When the difference is larger than the predetermined threshold value, there is provided an ignition timing control means for determining a limited ignition timing determined based on the initial ignition timing as a final ignition timing and executing ignition at the determined final ignition timing. .

制限点火時期は、学習後点火時期が初期点火時期よりも進角側にある場合、初期点火時期を第1所定量だけ進角した点火時期に設定され、学習後点火時期が初期点火時期よりも遅角側にある場合、初期点火時期を第2所定量だけ遅角した点火時期に設定されてもよい。第1所定量は第2所定量と等しくてもよく、相違していてもよい。点火時期の過度の進角によるノッキングを抑制するために、第1所定量は第2所定量よりも小さくすることができる。また、前記所定閾値は、一定であってもよく、機関の運転状態量に応じて変化する値であってもよい。特に、高負荷側におけるノッキングの発生を回避するため、前記所定閾値は機関の負荷が大きくなるほど小さくなるように定められていてもよい。   The limited ignition timing is set to an ignition timing obtained by advancing the initial ignition timing by a first predetermined amount when the post-learning ignition timing is on the advance side with respect to the initial ignition timing. If it is on the retard side, the initial ignition timing may be set to an ignition timing retarded by a second predetermined amount. The first predetermined amount may be equal to or different from the second predetermined amount. In order to suppress knocking due to excessive advance of the ignition timing, the first predetermined amount can be made smaller than the second predetermined amount. Further, the predetermined threshold value may be constant, or may be a value that changes according to the amount of operating state of the engine. In particular, in order to avoid occurrence of knocking on the high load side, the predetermined threshold value may be set so as to decrease as the engine load increases.

前述したように、初期点火時期制御モデルは予め適合されている。従って、初期点火時期は、適正な点火時期とそれ程大きく乖離していない。そこで、前記学習後点火時期と前記初期点火時期算との差が所定閾値より大きいときには、他の運転領域における学習の影響を点火時期制御モデルが受けた結果、現時点の運転領域における学習後点火時期が適正値から大きく乖離していると考えることができる。従って、上記点火時期制御手段は、前記学習後点火時期と前記初期点火時期算との差が所定閾値より大きいときには前記初期点火時期に基いて定められる制限点火時期を最終点火時期として決定し、前記学習後点火時期と前記初期点火時期算との差が所定閾値より小さいときには前記学習後点火時期を最終点火時期として決定し、そのように決定した最終点火時期にて点火を実行する。この結果、点火時期が適正値から大きく乖離することを回避することができる。   As described above, the initial ignition timing control model is adapted in advance. Therefore, the initial ignition timing is not so different from the proper ignition timing. Therefore, when the difference between the post-learning ignition timing and the initial ignition timing calculation is greater than a predetermined threshold, the ignition timing control model is affected by the learning in the other operating regions, so that the post-learning ignition timings in the current operating region Can be considered to deviate significantly from the appropriate value. Therefore, the ignition timing control means determines the limited ignition timing determined based on the initial ignition timing as the final ignition timing when the difference between the post-learning ignition timing and the initial ignition timing calculation is greater than a predetermined threshold, When the difference between the post-learning ignition timing and the initial ignition timing calculation is smaller than a predetermined threshold, the post-learning ignition timing is determined as the final ignition timing, and ignition is performed at the final ignition timing determined as such. As a result, it is possible to avoid the ignition timing from greatly deviating from the appropriate value.

以下、本発明の各実施形態に係る内燃機関の点火時期制御装置について図面を参照しつつ説明する。
<第1実施形態>
(構成)
図1は、本発明の第1実施形態に係る点火時期制御装置(以下、「第1制御装置」と称呼することもある。)をピストン往復動型の火花点火式多気筒(4気筒)4サイクル内燃機関10に適用したシステムの概略構成を示している。なお、図1は、特定の気筒の断面のみを図示しているが、他の気筒も同様な構成を備えている。
Hereinafter, an ignition timing control device for an internal combustion engine according to each embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
<First Embodiment>
(Constitution)
FIG. 1 shows a spark ignition type multi-cylinder (four-cylinder) 4 of a piston reciprocating type which is an ignition timing control device (hereinafter also referred to as “first control device”) according to a first embodiment of the present invention. 1 shows a schematic configuration of a system applied to a cycle internal combustion engine 10. Although FIG. 1 shows only a cross section of a specific cylinder, other cylinders have the same configuration.

この内燃機関10は、シリンダブロック、シリンダブロックロワーケース及びオイルパン等を含むシリンダブロック部20と、シリンダブロック部20の上に固定されるシリンダヘッド部30と、シリンダブロック部20にガソリン混合気を供給するための吸気系統40と、シリンダブロック部20からの排ガスを外部に放出するための排気系統50とを含んでいる。   The internal combustion engine 10 includes a cylinder block portion 20 including a cylinder block, a cylinder block lower case, an oil pan, and the like, a cylinder head portion 30 fixed on the cylinder block portion 20, and a gasoline mixture to the cylinder block portion 20. An intake system 40 for supplying and an exhaust system 50 for releasing exhaust gas from the cylinder block 20 to the outside are included.

シリンダブロック部20は、シリンダ21、ピストン22、コンロッド23及びクランク軸24を含んでいる。ピストン22はシリンダ21内を往復動し、ピストン22の往復動がコンロッド23を介してクランク軸24に伝達され、これによりクランク軸24が回転するようになっている。シリンダ21とピストン22のヘッドは、シリンダヘッド部30とともに燃焼室25を形成している。   The cylinder block unit 20 includes a cylinder 21, a piston 22, a connecting rod 23, and a crankshaft 24. The piston 22 reciprocates in the cylinder 21, and the reciprocating motion of the piston 22 is transmitted to the crankshaft 24 through the connecting rod 23, whereby the crankshaft 24 rotates. The heads of the cylinder 21 and the piston 22 form a combustion chamber 25 together with the cylinder head portion 30.

シリンダヘッド部30は、燃焼室25に連通した吸気ポート31、吸気ポート31を開閉する吸気弁32、吸気弁32を開閉駆動する吸気弁制御装置33、燃焼室25に連通した排気ポート34、排気ポート34を開閉する排気弁35、排気弁35を駆動するエキゾーストカムシャフト36、点火プラグ37、点火プラグ37に与える高電圧を発生するイグニッションコイルを含むイグナイタ38及び燃料を吸気ポート31内に噴射するインジェクタ(燃料噴射手段)39を備えている。   The cylinder head unit 30 includes an intake port 31 that communicates with the combustion chamber 25, an intake valve 32 that opens and closes the intake port 31, an intake valve control device 33 that opens and closes the intake valve 32, an exhaust port 34 that communicates with the combustion chamber 25, an exhaust An exhaust valve 35 that opens and closes the port 34, an exhaust camshaft 36 that drives the exhaust valve 35, an ignition plug 37, an igniter 38 that includes an ignition coil that generates a high voltage applied to the ignition plug 37, and fuel are injected into the intake port 31. An injector (fuel injection means) 39 is provided.

吸気弁制御装置33は、インテークカムシャフトとインテークカム(図示せず)との相対回転角度(位相角度)を油圧により調整・制御する周知の構成を備え、吸気弁32の開弁時期(吸気弁開弁時期)を変更することができるようになっている。本例において、吸気弁の開弁期間(開弁クランク角度幅)は一定である。従って、吸気弁開弁時期が所定角度だけ進角又は遅角させられると、吸気弁閉弁時期も同所定角度だけ進角又は遅角させられる。また、排気弁35の開弁時期及び閉弁時期は一定である。従って、吸気弁制御装置33によって吸気弁開弁時期が変更されることに伴ってオーバーラップ期間が変化する。   The intake valve control device 33 has a known configuration that adjusts and controls the relative rotation angle (phase angle) between an intake cam shaft and an intake cam (not shown) by hydraulic pressure, and opens the intake valve 32 (intake valve). The valve opening time) can be changed. In this example, the valve opening period (the valve opening crank angle width) of the intake valve is constant. Therefore, when the intake valve opening timing is advanced or retarded by a predetermined angle, the intake valve closing timing is also advanced or retarded by the predetermined angle. Further, the opening timing and closing timing of the exhaust valve 35 are constant. Accordingly, the overlap period changes as the intake valve opening timing is changed by the intake valve control device 33.

吸気系統40は、吸気ポート31に連通し吸気ポート31とともに吸気通路を形成するインテークマニホールドを含む吸気管41、吸気管41の端部に設けられたエアフィルタ42、吸気管41内にあって吸気通路の開口断面積を可変とするスロットル弁43及びスロットル弁駆動手段を構成するDCモータからなるスロットル弁アクチュエータ43aを備えている。   The intake system 40 includes an intake manifold 41 including an intake manifold that communicates with the intake port 31 and forms an intake passage together with the intake port 31, an air filter 42 provided at an end of the intake pipe 41, and an intake pipe 41. A throttle valve 43 having a variable opening cross-sectional area of the passage and a throttle valve actuator 43a including a DC motor constituting throttle valve driving means are provided.

排気系統50は、排気ポート34に連通したエキゾーストマニホールド51、エキゾーストマニホールド51に接続されたエキゾーストパイプ(排気管)52、上流側の三元触媒53及び下流側の三元触媒54を備えている。上流側の三元触媒53は、エキゾーストパイプ52に配設されている。下流側の三元触媒54は、上流側の三元触媒53の下流においてエキゾーストパイプ52に配設されている。排気ポート34、エキゾーストマニホールド51及びエキゾーストパイプ52は、排気通路を構成している。   The exhaust system 50 includes an exhaust manifold 51 communicating with the exhaust port 34, an exhaust pipe (exhaust pipe) 52 connected to the exhaust manifold 51, an upstream three-way catalyst 53, and a downstream three-way catalyst 54. The upstream three-way catalyst 53 is disposed in the exhaust pipe 52. The downstream three-way catalyst 54 is disposed in the exhaust pipe 52 downstream of the upstream three-way catalyst 53. The exhaust port 34, the exhaust manifold 51, and the exhaust pipe 52 constitute an exhaust passage.

一方、このシステムは、熱線式エアフローメータ61、スロットルポジションセンサ62、カムポジションセンサ63、クランクポジションセンサ64、各気筒に設けられた筒内圧センサ65、冷却水温センサ66、第1触媒53の上流の排気通路に配設された空燃比センサ67、第1触媒53の下流であって第2触媒54の上流の排気通路に配設された空燃比センサ68及びアクセル開度センサ69を備えている。   On the other hand, this system includes a hot-wire air flow meter 61, a throttle position sensor 62, a cam position sensor 63, a crank position sensor 64, an in-cylinder pressure sensor 65 provided in each cylinder, a coolant temperature sensor 66, and an upstream of the first catalyst 53. An air-fuel ratio sensor 67 disposed in the exhaust passage, an air-fuel ratio sensor 68 and an accelerator opening sensor 69 disposed in the exhaust passage downstream of the first catalyst 53 and upstream of the second catalyst 54 are provided.

熱線式エアフローメータ61は、吸気管41内を流れる吸入空気の単位時間あたりの質量流量を検出し、質量流量Gaを表す信号を出力するようになっている。スロットルポジションセンサ62は、スロットル弁43の開度を検出し、スロットル弁開度TAを表す信号を出力するようになっている。カムポジションセンサ63は、インテークカムシャフトが所定角度から90度、次いで90度、更に180度回転する毎に一つのパルスを出力するようになっている。この信号はG2信号とも称呼される。クランクポジションセンサ64は、クランク軸24が10度回転する毎にパルスを出力するようになっている。クランクポジションセンサ64から出力されるパルスはエンジン回転速度NEを表す信号に変換されるようになっている。更に、カムポジションセンサ63及びクランクポジションセンサ64からの信号に基いて、機関10のクランク角度が求められるようになっている。筒内圧センサ65は、燃焼室25内の圧力を検出し、筒内圧Pcを表す信号を出力するようになっている。   The hot-wire air flow meter 61 detects the mass flow rate per unit time of the intake air flowing through the intake pipe 41 and outputs a signal representing the mass flow rate Ga. The throttle position sensor 62 detects the opening of the throttle valve 43 and outputs a signal representing the throttle valve opening TA. The cam position sensor 63 outputs one pulse every time the intake camshaft rotates 90 degrees, 90 degrees, and 180 degrees from a predetermined angle. This signal is also referred to as a G2 signal. The crank position sensor 64 outputs a pulse every time the crankshaft 24 rotates 10 degrees. The pulse output from the crank position sensor 64 is converted into a signal representing the engine speed NE. Further, the crank angle of the engine 10 is obtained based on signals from the cam position sensor 63 and the crank position sensor 64. The in-cylinder pressure sensor 65 detects the pressure in the combustion chamber 25 and outputs a signal representing the in-cylinder pressure Pc.

上流側空燃比センサ67及び下流側空燃比センサ68は、触媒53の上下流の空燃比を検出し、その上下流の空燃比を表す信号をそれぞれ出力するようになっている。アクセル開度センサ69は、運転者によって操作されるアクセルペダル81の操作量を検出し、アクセルペダル81の操作量Accpを表す信号を出力するようになっている。   The upstream air-fuel ratio sensor 67 and the downstream air-fuel ratio sensor 68 detect the upstream and downstream air-fuel ratios of the catalyst 53 and output signals representing the upstream and downstream air-fuel ratios, respectively. The accelerator opening sensor 69 detects the operation amount of the accelerator pedal 81 operated by the driver, and outputs a signal representing the operation amount Accp of the accelerator pedal 81.

電気制御装置70は、互いにバスで接続されたCPU71、CPU71が実行するルーチン(プログラム)、テーブル(ルックアップテーブル、マップ)及び定数等を予め記憶したROM72、CPU71が必要に応じてデータを一時的に格納するRAM73、電源が投入された状態でデータを格納するとともに格納したデータを電源が遮断されている間も保持するバックアップRAM74、並びに、ADコンバータを含むインターフェース75等からなるマイクロコンピュータである。インターフェース75は、前記センサ61〜69と接続され、CPU71にセンサ61〜69からの信号を供給するようになっている。インターフェース75は、CPU71の指示に応じて吸気弁制御装置33、インジェクタ39及びスロットル弁アクチュエータ43aに駆動信号を送出するとともに、イグナイタ38に点火信号を送出するようになっている。   The electric control device 70 includes a CPU 71 connected by a bus, a routine (program) executed by the CPU 71, a ROM 72 pre-stored with tables (look-up tables, maps), constants, and the like, and the CPU 71 temporarily stores data as necessary. The microcomputer 73 includes a RAM 73 that stores data, a backup RAM 74 that stores data while the power is on, and retains the stored data even when the power is shut off, and an interface 75 that includes an AD converter. The interface 75 is connected to the sensors 61 to 69 and supplies signals from the sensors 61 to 69 to the CPU 71. The interface 75 sends a drive signal to the intake valve control device 33, the injector 39, and the throttle valve actuator 43a in accordance with an instruction from the CPU 71, and sends an ignition signal to the igniter 38.

(制御の概要)
次に、上記のように構成された内燃機関10の点火時期制御装置(第1制御装置)により行われる点火時期制御の概要について説明する。
(Outline of control)
Next, an outline of ignition timing control performed by the ignition timing control device (first control device) of the internal combustion engine 10 configured as described above will be described.

<燃焼割合MFBの推定(取得)>
上述のように定義された燃焼割合MFBは上述のように定義された図示熱量の割合Qsum/Qtotalを表す値として推定(取得)される。燃焼割合MFB及び図示熱量の割合は、何れも機関10の燃焼状態を示す燃焼状態指標値である。燃焼割合MFBを筒内圧センサ65によって検出された筒内圧Pcから求める手法の詳細は、例えば、特開2006−144645号公報に開示されているので、以下、その概略について述べる。
<Estimation (acquisition) of combustion ratio MFB>
The combustion ratio MFB defined as described above is estimated (acquired) as a value representing the ratio Qsum / Qtotal of the indicated heat quantity defined as described above. The combustion ratio MFB and the ratio of the indicated heat quantity are both combustion state index values indicating the combustion state of the engine 10. Details of the method for obtaining the combustion ratio MFB from the in-cylinder pressure Pc detected by the in-cylinder pressure sensor 65 are disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-144645, and the outline thereof will be described below.

本例において、燃焼割合MFBは所定のタイミングを表すクランク角度θに対応して求められる。クランク角度θにおける燃焼割合MFBをMFBθと表す。このクランク角度θは圧縮上死点において0となり、圧縮上死点から圧縮上死点前に向って進角するほど絶対値が大きくなる負の値をとり、圧縮上死点から圧縮上死点後に向って遅角するほど絶対値が大きくなる正の値をとるように定義される。例えば、θ=−θ1°(θ1>0)であることは、クランク角度がBTDCθ1であることを示す。θ=θ2°(θ2>0)であることは、クランク角度がATDCθ2であることを示す。   In this example, the combustion ratio MFB is obtained corresponding to the crank angle θ representing a predetermined timing. The combustion ratio MFB at the crank angle θ is expressed as MFBθ. This crank angle θ is 0 at the compression top dead center, takes a negative value that increases in absolute value as it advances from the compression top dead center toward the compression top dead center, and from the compression top dead center to the compression top dead center. It is defined to take a positive value, the absolute value of which increases as the angle is retarded later. For example, θ = −θ1 ° (θ1> 0) indicates that the crank angle is BTDCθ1. θ = θ2 ° (θ2> 0) indicates that the crank angle is ATDCθ2.

クランク角度θにおける燃焼割合MFBθは、下記の(1)式により推定される。(1)式において、クランク角度θs(θs<0)は、対象とする燃焼行程(膨張行程)に向う圧縮行程において吸気弁32及び排気弁35の両方が閉じた状態にあり且つ点火時期よりも十分に進角した時期(例えば、θs=−60°、即ち、BTDC 60°)である。クランク角度θe(θe>0)は、対象とする燃焼行程における燃焼が実質的に終了する最も遅い時期よりも遅い所定の時期且つ排気弁開弁時期よりも進角した時期(例えば、θe=60°、即ち、ATDC 60°)である。

Figure 2008240569
The combustion ratio MFBθ at the crank angle θ is estimated by the following equation (1). In the equation (1), the crank angle θs (θs <0) is set so that both the intake valve 32 and the exhaust valve 35 are closed in the compression stroke toward the target combustion stroke (expansion stroke) and is higher than the ignition timing. It is a time when the angle is sufficiently advanced (for example, θs = −60 °, that is, BTDC 60 °). The crank angle θe (θe> 0) is a predetermined timing later than the latest timing at which combustion in the target combustion stroke is substantially ended and a timing advanced from the exhaust valve opening timing (for example, θe = 60). °, ie ATDC 60 °).
Figure 2008240569

この(1)式は、発生した熱のうちピストンに対する仕事に寄与した熱の積算量Qの変化パターンがPc(θ)V(θ)κの変化パターンと概ね一致するという知見に基いている。Pc(θ)はクランク角度θにおける筒内圧、V(θ)はクランク角度θにおける燃焼室25の容積、κは混合ガスの比熱比(例えば、1.32)である。なお、(1)式の分母はMFBの100%に相当する値である。 This equation (1) is based on the knowledge that the change pattern of the accumulated amount Q of heat contributed to the work for the piston among the generated heat is substantially coincident with the change pattern of Pc (θ) V (θ) κ . Pc (θ) is the in-cylinder pressure at the crank angle θ, V (θ) is the volume of the combustion chamber 25 at the crank angle θ, and κ is the specific heat ratio (for example, 1.32) of the mixed gas. The denominator of equation (1) is a value corresponding to 100% of MFB.

<点火時期制御の基本的内容>
先ず、第1制御装置による点火時期制御の基本的内容について説明する。なお、第1制御装置の学習(学習制御)及び最終的な点火時期(最終点火時期)の決定方法の詳細については、後述する。
<Basic contents of ignition timing control>
First, the basic contents of ignition timing control by the first control device will be described. The details of the first control device learning (learning control) and the final ignition timing (final ignition timing) determination method will be described later.

図2は、点火時期SAと、8°燃焼割合MFB8と、機関10の発生トルクTRQと、の関係を示したグラフである。8°燃焼割合MFB8とは、クランク角度θが圧縮上死点後8°(=ATDC 8°)にあるときの燃焼割合MFBである。図2から明らかなように、発生トルクTRQが最大となる8°燃焼割合MFB8は約60%(図2の領域Aを参照。)である。従って、第1制御装置は、8°燃焼割合MFB8が所定の目標値MFB8tgt(例えば、60%近傍の値)となるように点火時期を制御する。   FIG. 2 is a graph showing the relationship between the ignition timing SA, the 8 ° combustion ratio MFB8, and the generated torque TRQ of the engine 10. The 8 ° combustion rate MFB8 is the combustion rate MFB when the crank angle θ is 8 ° (= ATDC 8 °) after compression top dead center. As is apparent from FIG. 2, the 8 ° combustion ratio MFB8 at which the generated torque TRQ is maximum is about 60% (see region A in FIG. 2). Accordingly, the first control device controls the ignition timing so that the 8 ° combustion ratio MFB8 becomes a predetermined target value MFB8tgt (for example, a value close to 60%).

より具体的に述べると、第1制御装置は機能ブロック図である図3に示した各機能達成部を有する。以下、各ブロックの機能を順に説明する。本明細書において、変数の後に付与される記号(k)は、その変数がある特定の気筒において次に発生する燃焼行程(即ち、今回の燃焼行程)に対する変数であることを示す。従って、(k−1)が付与された変数は、その特定の気筒における前回の燃焼行程(既に終了した直前の燃焼行程、即ち、1回前(720°クランク角前)の燃焼行程)に対する変数である。また、点火時期SA(SA>0)とは、点火がBTDC SA°(圧縮上死点前のクランク角度SA°)において行われることを意味する。   More specifically, the first control device has each function achievement unit shown in FIG. 3 which is a functional block diagram. Hereinafter, the function of each block will be described in order. In this specification, the symbol (k) given after a variable indicates that the variable is a variable for a combustion stroke that occurs next in a specific cylinder (that is, the current combustion stroke). Therefore, the variable to which (k-1) is assigned is a variable for the previous combustion stroke (the combustion stroke immediately before the end of the combustion, that is, the combustion stroke one time before (720 ° crank angle)) in the specific cylinder. It is. Further, the ignition timing SA (SA> 0) means that ignition is performed at BTDC SA ° (crank angle SA ° before compression top dead center).

運転状態量取得部A1は、機関の運転状態を表す量(運転状態量)を取得するようになっている。本例において、運転状態量は、機関10の負荷KL及び機関回転速度NEである。負荷KLは吸入された筒内空気重量に比例する値(充填率)でありエアフローメータ61の検出する質量流量Ga及び機関回転速度NEにより求められる。負荷KLは、空気の挙動を記述した周知の空気モデルにより取得されてもよい。運転状態量取得部A1は、負荷(充填率)KLに代え、機関10の負荷としてアクセルペダル81の操作量Accp及びスロットル弁開度TA等を取得するように構成されていてもよい。   The operation state amount acquisition unit A1 acquires an amount (operation state amount) representing the operation state of the engine. In this example, the operating state quantities are the load KL and the engine speed NE of the engine 10. The load KL is a value (filling rate) proportional to the in-cylinder air weight sucked, and is obtained from the mass flow rate Ga detected by the air flow meter 61 and the engine speed NE. The load KL may be acquired by a well-known air model describing the behavior of air. The operating state quantity acquisition unit A1 may be configured to acquire the operation amount Accp of the accelerator pedal 81, the throttle valve opening degree TA, and the like as the load of the engine 10 instead of the load (filling rate) KL.

目標値設定部A2は、8°燃焼割合MFB8に対する目標値である「目標燃焼割合MFB8tgt」を出力するようになっている。目標燃焼割合MFB8tgtは本例において一定値(例えば、60%)である。なお、目標値設定部A2は、運転状態量を入力し、その運転状態量に応じて目標燃焼割合MFB8tgtを変更するように構成されていてもよい。目標燃焼割合MFB8tgtは、機関の燃焼効率が良く、且つ、HCやCO等の排出量が低い値となり、且つ、ノッキング等によるトルク変動等が発生しないような値に設定される。   The target value setting unit A2 outputs “target combustion ratio MFB8tgt” which is a target value for the 8 ° combustion ratio MFB8. The target combustion ratio MFB8tgt is a constant value (for example, 60%) in this example. The target value setting unit A2 may be configured to input an operation state quantity and change the target combustion ratio MFB8tgt according to the operation state quantity. The target combustion ratio MFB8tgt is set to such a value that the combustion efficiency of the engine is good, the emission amount of HC, CO, etc. is low, and torque fluctuation due to knocking or the like does not occur.

実燃焼割合MFB8算出部A3は、上記(1)式に従って、前回の燃焼行程中のATDC 8°における燃焼割合MFB8(k−1)を算出するようになっている。即ち、実燃焼割合MFB8算出手段A3は、下記の(2)式に基いて8°燃焼割合MFB8(k−1)を算出する。(2)式における右辺の各値は、総て前回の燃焼行程中において得られた値である。なお、−60°とは圧縮上死点前のクランク角度60°を意味する。

Figure 2008240569
The actual combustion ratio MFB8 calculating unit A3 calculates the combustion ratio MFB8 (k−1) at ATDC 8 ° during the previous combustion stroke according to the above equation (1). That is, the actual combustion ratio MFB8 calculating means A3 calculates the 8 ° combustion ratio MFB8 (k−1) based on the following equation (2). Each value on the right side in equation (2) is a value obtained during the previous combustion stroke. Note that −60 ° means a crank angle of 60 ° before compression top dead center.
Figure 2008240569

点火時期偏差量算出部A4は、目標値設定部A2から取得される目標燃焼割合MFB8tgtと実燃焼割合MFB8算出部A3から取得される実際の8°燃焼割合MFB8(k−1)との差ΔMに基づき、今回の点火時期SA(k)を前回の点火時期SA(k−1)に対し進角するべき量(進角するべきクランク角度、即ち、点火時期補正量又は点火時期偏差量)ΔSA(k−1)を算出する。具体的に述べると、点火時期偏差量算出部A4は、差ΔMと点火時期偏差量ΔSAとの関係を予め規定したテーブル(又は、関数)を備えている。点火時期偏差量算出部A4は、そのテーブルに実際に得られた差ΔMを適用することにより、実際の点火時期偏差量ΔSA(k−1)を算出する。   The ignition timing deviation amount calculation unit A4 calculates the difference ΔM between the target combustion rate MFB8tgt acquired from the target value setting unit A2 and the actual 8 ° combustion rate MFB8 (k−1) acquired from the actual combustion rate MFB8 calculation unit A3. Based on the above, the amount by which the current ignition timing SA (k) should be advanced with respect to the previous ignition timing SA (k−1) (the crank angle to be advanced, ie, the ignition timing correction amount or the ignition timing deviation amount) ΔSA (K-1) is calculated. Specifically, the ignition timing deviation amount calculation unit A4 includes a table (or function) that predefines the relationship between the difference ΔM and the ignition timing deviation amount ΔSA. The ignition timing deviation amount calculation unit A4 calculates the actual ignition timing deviation amount ΔSA (k−1) by applying the actually obtained difference ΔM to the table.

遅延部A5は、運転状態量取得部A1により取得された今回の燃焼行程に対する運転状態量(NE(k)、KL(k))を保持し、前回燃焼行程に対する点火時期を決定するために使用された前回の燃焼行程に対する運転状態量(NE(k−1)、KL(k−1))を出力する。   The delay unit A5 holds the operation state amount (NE (k), KL (k)) for the current combustion stroke acquired by the operation state amount acquisition unit A1, and is used to determine the ignition timing for the previous combustion stroke. The operation state quantity (NE (k-1), KL (k-1)) for the previous combustion stroke is output.

モデル学習部A6は、点火時期偏差量算出部A4から得られる点火時期偏差量ΔSA(k−1)と、遅延部A5から得られる前回の運転状態量(NE(k−1)、KL(k−1))と、に基いて、点火時期制御モデルの学習を行う。より具体的には、モデル学習部A6は、点火時期偏差量ΔSA(k−1)が最小の値となるように、後述する点火時期制御モデルを表す関数の係数θ0〜θ3を、周知の「逐次最小二乗法(RLS:Recrusive Least-Squares)」に基いて算出する。   The model learning unit A6 calculates the ignition timing deviation amount ΔSA (k−1) obtained from the ignition timing deviation amount calculation unit A4 and the previous operating state amount (NE (k−1), KL (k) obtained from the delay unit A5. -1)), the ignition timing control model is learned. More specifically, the model learning unit A6 sets the coefficients θ0 to θ3 of a function representing an ignition timing control model, which will be described later, so that the ignition timing deviation amount ΔSA (k−1) becomes a minimum value. It calculates based on a recursive least squares (RLS).

点火時期制御部A7は、下記の(3)式の関数によって表される点火時期制御モデルを有する。

Figure 2008240569
The ignition timing control unit A7 has an ignition timing control model represented by the function of the following equation (3).
Figure 2008240569

前述したように、(3)式における係数θ0〜θ3はモデル学習部A6により修正(学習)されて行く。この係数θ0〜θ3は、モデル学習部A6によって修正される前の段階(即ち、初期状態)において、種々の機関回転速度NE及び機関負荷KLに対して、「8°燃焼割合MFB8が目標燃焼割合MFB8tgtと略一致する」ような点火時期SA(k)が得られるように、実験等により予め適合されている。点火時期制御部A7は、この修正される前の係数(初期係数)を用いた(3)式により表される関数を「初期点火時期制御モデル」を表す関数として保持するようになっている。更に、点火時期制御部A7は、修正された係数(学習後係数)を用いた(3)式により表される関数を「学習後点火時期制御モデル」を表す関数として保持するようになっている。なお、初期係数及び学習後係数は、バックアップRAM74内に格納されるようになっている。   As described above, the coefficients θ0 to θ3 in the equation (3) are corrected (learned) by the model learning unit A6. The coefficients θ0 to θ3 are “8 ° combustion ratio MFB8 is a target combustion ratio for various engine speeds NE and engine loads KL before the model learning unit A6 corrects them (that is, initial state). It is preliminarily adapted by experiment or the like so as to obtain an ignition timing SA (k) that substantially matches MFB8tgt. The ignition timing control unit A7 holds the function represented by the equation (3) using the coefficient (initial coefficient) before correction as a function representing the “initial ignition timing control model”. Further, the ignition timing control unit A7 holds the function represented by the equation (3) using the modified coefficient (the post-learning coefficient) as a function representing the “post-learning ignition timing control model”. . The initial coefficient and the post-learning coefficient are stored in the backup RAM 74.

そして、第1制御装置の点火時期制御部A7は、初期点火時期制御モデルに今回の燃焼行程に対する運転状態量(NE(k),KL(k))を適用して初期点火時期SAinを算出するとともに、学習後点火時期制御モデルに今回の燃焼行程に対する運転状態量(NE(k),KL(k))を適用して学習後点火時期SAgkを算出する。更に、点火時期制御部A7は、後述するように、初期点火時期SAinと学習後点火時期SAgkとを用いて最終的な点火時期(最終点火時期)SA(k)を決定し、その最終点火時期にて点火が行われるようにイグナイタ38に点火信号(点火指示信号)を送出する。   Then, the ignition timing control unit A7 of the first control device calculates the initial ignition timing SAin by applying the operation state quantities (NE (k), KL (k)) for the current combustion stroke to the initial ignition timing control model. At the same time, the after-learning ignition timing SAgk is calculated by applying the operating state quantities (NE (k), KL (k)) for the current combustion stroke to the after-learning ignition timing control model. Further, as will be described later, the ignition timing control unit A7 determines a final ignition timing (final ignition timing) SA (k) using the initial ignition timing SAin and the post-learning ignition timing SAgk, and the final ignition timing. An ignition signal (ignition instruction signal) is sent to the igniter 38 so that ignition is performed at.

<点火時期制御の詳細>
次に、第1制御装置による点火時期制御の詳細について説明する。第1制御装置は、モデル学習部A6による学習回数(学習により係数θ0〜θ3が修正された回数)の総数を総学習回数として取得する。更に、第1制御装置は、モデル学習部A6による学習回数をその学習が行われたときの運転領域別に運転領域別学習回数として取得する。
<Details of ignition timing control>
Next, details of ignition timing control by the first control device will be described. The first control device acquires the total number of times of learning by the model learning unit A6 (the number of times the coefficients θ0 to θ3 have been corrected by learning) as the total number of learning times. Further, the first control device acquires the number of learning by the model learning unit A6 as the number of learning for each driving region when the learning is performed.

そして、第1制御装置は、現時点の運転状態量(今回の点火時期を決定する際の運転状態量)が示す現時点の運転状態が属する運転領域(現運転領域)に対応した運転領域別の学習回数を読み出し、取得された総学習回数に対する読み出した運転領域別の学習回数の比率である学習比率を求める。更に、第1制御装置は、初期点火時期と学習後点火時期とを、その学習比率に応じて反映させた最終点火時期を求め、求めた最終点火時期にて点火を実行する。   Then, the first control device learns by operation region corresponding to the operation region (current operation region) to which the current operation state indicated by the current operation state amount (the operation state amount at the time of determining the current ignition timing) belongs. The number of times is read, and a learning ratio that is the ratio of the number of learning times for each driving region to the total number of learning times acquired is obtained. Further, the first control device obtains a final ignition timing reflecting the initial ignition timing and the post-learning ignition timing according to the learning ratio, and executes ignition at the obtained final ignition timing.

より具体的に述べると、第1制御装置は、現時点の運転領域についての前記学習比率が所定比率よりも大きいとき前記学習後点火時期を前記最終点火時期として決定し、同学習比率が所定比率よりも小さいとき前記初期点火時期を前記最終点火時期として決定する。以下、第1制御装置の実際の作動についてフローチャートを参照しながら説明する。   More specifically, the first control device determines the post-learning ignition timing as the final ignition timing when the learning ratio for the current operating region is greater than a predetermined ratio, and the learning ratio is greater than the predetermined ratio. Is smaller, the initial ignition timing is determined as the final ignition timing. Hereinafter, the actual operation of the first control device will be described with reference to a flowchart.

電気制御装置70のCPU71は、図示しない筒内圧取得ルーチンを実行することにより、各気筒のPc(−60°)、Pc(8°)及びPc(60°)を筒内圧センサ65の出力に基いて取得し、各気筒別にRAM73に格納している。更に、CPU71は、図4にフローチャートにより示した点火時期制御ルーチンを特定の気筒のクランク角度が燃焼行程開始直前の所定のクランク角度(例えば、特定気筒の圧縮上死点前クランク角度90°=BTDC 90°)に一致する毎に繰り返し実行している。なお、CPU71は、他の気筒に対しても同様なルーチンを同様なタイミングにて実行するようになっている。   The CPU 71 of the electric control device 70 executes an in-cylinder pressure acquisition routine (not shown) so that the Pc (−60 °), Pc (8 °), and Pc (60 °) of each cylinder are based on the output of the in-cylinder pressure sensor 65. And stored in the RAM 73 for each cylinder. Further, the CPU 71 performs the ignition timing control routine shown in the flowchart of FIG. 4 with a predetermined crank angle immediately before the start of the combustion stroke when the crank angle of the specific cylinder (for example, crank angle 90 ° before compression top dead center of the specific cylinder = BTDC). It is repeatedly executed every time it matches 90 °. The CPU 71 executes the same routine for other cylinders at the same timing.

特定の気筒のクランク角度が前記所定のクランク角度に一致すると、CPU71は図4のルーチンの処理をステップ400から開始し、ステップ405〜ステップ460にて以下の処理を行う。   When the crank angle of the specific cylinder coincides with the predetermined crank angle, the CPU 71 starts the processing of the routine of FIG. 4 from step 400, and performs the following processing from step 405 to step 460.

ステップ405:CPU71は、特定気筒の前回の燃焼行程における実際の8°燃焼割合MFB8(k−1)を上記(2)式に基いて算出する。このとき、CPU71は、RAM73に格納してある特定気筒のPc(−60°)、Pc(8°)及びPc(60°)を(2)式に適用する。CPU71は、(2)式の燃焼室体積V(−60°)、V(8°)及びV(60°)に、予めROM72内に記憶してある値を代入する。   Step 405: The CPU 71 calculates the actual 8 ° combustion ratio MFB8 (k−1) in the previous combustion stroke of the specific cylinder based on the above equation (2). At this time, the CPU 71 applies Pc (−60 °), Pc (8 °), and Pc (60 °) of the specific cylinder stored in the RAM 73 to the equation (2). The CPU 71 assigns values stored in the ROM 72 in advance to the combustion chamber volumes V (−60 °), V (8 °), and V (60 °) of the equation (2).

ステップ410:CPU71は、特定気筒の前回の燃焼行程に対する(特定気筒の前回の点火時期を決定する際に使用した)機関回転速度NE(k−1)及び負荷KL(k−1)を取得する。同時に、CPU71は、特定気筒の今回の燃焼行程に対する(特定気筒の今回の点火時期を決定する際に使用する)機関回転速度NE(k)及び負荷KL(k)を取得する。機関回転速度NE(k)及び負荷KL(k)は、現時点における機関回転速度NE及び負荷KLにそれぞれ等しい。   Step 410: The CPU 71 obtains the engine speed NE (k−1) and the load KL (k−1) (used when determining the previous ignition timing of the specific cylinder) for the previous combustion stroke of the specific cylinder. . At the same time, the CPU 71 obtains the engine speed NE (k) and the load KL (k) for the current combustion stroke of the specific cylinder (used when determining the current ignition timing of the specific cylinder). The engine speed NE (k) and the load KL (k) are equal to the engine speed NE and the load KL at the current time, respectively.

ステップ415:CPU71は、予め定められた目標燃焼割合MFB8tgtとステップ405にて取得した実際の8°燃焼割合MFB8(k−1)との差ΔM(目標燃焼割合MFB8tgtから8°燃焼割合MFB8(k−1)を減じた値ΔM)を求める。
ステップ420:CPU71は、差ΔMを関数f(又はルックアップテーブル)に適用することにより点火時期偏差量ΔSA(k−1)を算出する。本例において、関数fは差ΔMを定数k倍する関数(又は、差ΔMに関する単調増加関数)である。
Step 415: The CPU 71 determines the difference ΔM between the predetermined target combustion rate MFB8tgt and the actual 8 ° combustion rate MFB8 (k−1) acquired in Step 405 (from the target combustion rate MFB8tgt to 8 ° combustion rate MFB8 (k A value ΔM) obtained by subtracting -1) is obtained.
Step 420: The CPU 71 calculates the ignition timing deviation amount ΔSA (k−1) by applying the difference ΔM to the function f (or look-up table). In this example, the function f is a function that multiplies the difference ΔM by a constant k (or a monotonically increasing function with respect to the difference ΔM).

ステップ425:CPU71は、点火時期制御モデルの学習を実行する。具体的に述べると、CPU71は、逐次最小二乗法に基いて点火時期偏差量ΔSA(k−1)を最小とする係数θ0、θ1、θ2及びθ3を算出(決定)する。このとき、CPU71は、機関回転速度NE(k−1)及び負荷KL(k−1)を計算に使用する。算出された新たな係数θ0、θ1、θ2及びθ3は、学習後係数としてバックアップRAM74に格納される。   Step 425: The CPU 71 executes learning of the ignition timing control model. Specifically, the CPU 71 calculates (determines) the coefficients θ0, θ1, θ2, and θ3 that minimize the ignition timing deviation amount ΔSA (k−1) based on the sequential least square method. At this time, the CPU 71 uses the engine speed NE (k−1) and the load KL (k−1) for calculation. The calculated new coefficients θ0, θ1, θ2, and θ3 are stored in the backup RAM 74 as post-learning coefficients.

ステップ430:CPU71は、機関回転速度NE(k−1)及び負荷KL(k−1)が属する運転領域(学習時運転領域)を特定し、その特定した運転領域に固有の学習回数カウンタである運転領域別学習カウンタCm,nの値を読み込む。具体的に述べると、運転領域(学習領域)は図5に示したように、機関回転速度NE及び負荷KLによって複数の領域に区分されている。CPU71は、機関回転速度NE(k−1)及び負荷KL(k−1)により示される運転状態が、図5に示した複数の運転領域のうちのどの運転領域に存在しているかを特定し、その特定した運転領域に対して割り当てられている運転領域別学習回数カウンタCm,nの値を読み込む。   Step 430: The CPU 71 is a learning counter that identifies an operation region (learning operation region) to which the engine speed NE (k-1) and the load KL (k-1) belong, and is specific to the identified operation region. The value of the learning counter for each operation area Cm, n is read. More specifically, as shown in FIG. 5, the operation region (learning region) is divided into a plurality of regions according to the engine speed NE and the load KL. The CPU 71 specifies in which of the plurality of operation areas shown in FIG. 5 the operation state indicated by the engine speed NE (k-1) and the load KL (k-1) exists. Then, the value of the learning area counter Cm, n assigned to the identified operation area is read.

ステップ435:CPU71は、ステップ430にて読み込んだ運転領域別学習回数カウンタCm,nの値を「1」だけ増大する。この結果、運転領域別学習回数カウンタCm,nの値は、その学習回数カウンタCm,nが割り当てられている運転領域において、点火時期制御モデルが学習された回数(係数θ0〜θ3が修正された回数、即ち、点火時期制御モデルの運転領域別学習回数)を表す値となる。   Step 435: The CPU 71 increases the value of the learning region-specific learning counter Cm, n read in Step 430 by “1”. As a result, the value of the learning region-by-operation region counter Cm, n is the number of times the ignition timing control model is learned in the operation region to which the learning number counter Cm, n is assigned (coefficients θ0 to θ3 are corrected). This is a value representing the number of times, that is, the number of times of learning for each operation region of the ignition timing control model.

ステップ440:CPU71は、総学習回数カウンタCNの値を「1」だけ増大する。この結果、総学習回数カウンタCNの値は、点火時期制御モデルが学習された回数の総数(運転領域に関わらず係数θ0〜θ3が修正された回数の合計、即ち、総学習回数)を表す値となる。
ステップ445:CPU71は、機関回転速度NE(k)及び負荷KL(k)が属する運転領域を特定し、その特定した領域の運転領域別学習カウンタCx,yの値を読み込む。機関回転速度NE(k)及び負荷KL(k)(現時点の運転状態量が示す現時点の機関の運転状態)が属する運転領域を、「現運転領域」と称呼する。
Step 440: The CPU 71 increases the value of the total learning number counter CN by “1”. As a result, the value of the total learning number counter CN is a value representing the total number of times that the ignition timing control model has been learned (the total number of times that the coefficients θ0 to θ3 are corrected regardless of the operation region, that is, the total number of learning times). It becomes.
Step 445: The CPU 71 specifies the operation region to which the engine speed NE (k) and the load KL (k) belong, and reads the value of the learning counter for each operation region Cx, y in the specified region. The operating region to which the engine speed NE (k) and load KL (k) (the current operating state of the engine indicated by the current operating state amount) belongs is referred to as a “current operating region”.

ステップ450:CPU71は、上記(3)式の係数θ0〜θ3をステップ425にて更新された(学習された)係数θ0〜θ3に設定し、その(3)式に機関回転速度NE(k)及び負荷KL(k)を代入することにより、今回の点火時期(次に到来する燃焼行程に対する点火時期)に対応する点火時期SAgkを算出する。このように係数θ0〜θ3が学習された値(学習後係数)に設定された点火時期制御モデル(学習後点火時期制御モデル)によって求められる点火時期を「学習後点火時期」とも称呼する。   Step 450: The CPU 71 sets the coefficients θ0 to θ3 in the above expression (3) to the coefficients θ0 to θ3 updated (learned) in step 425, and the engine speed NE (k) is set in the expression (3). Then, by substituting the load KL (k), the ignition timing SAgk corresponding to the current ignition timing (ignition timing for the next combustion stroke) is calculated. The ignition timing obtained by the ignition timing control model (post-learning ignition timing control model) in which the coefficients θ0 to θ3 are set to the learned values (post-learning coefficients) in this way is also referred to as “post-learning ignition timing”.

ステップ455:CPU71は、上記(3)式の係数θ0〜θ3を初期値(初期係数)に設定し、その(3)式に機関回転速度NE(k)及び負荷KL(k)を代入することにより、今回の点火時期に対応する点火時期SAinを算出する。このように係数θ0〜θ3が初期値に戻された点火時期制御モデル(初期点火時期制御モデル)によって求められる点火時期を「初期点火時期」とも称呼する。   Step 455: The CPU 71 sets the coefficients θ0 to θ3 in the above expression (3) to initial values (initial coefficients), and substitutes the engine speed NE (k) and the load KL (k) into the expression (3). Thus, the ignition timing SAin corresponding to the current ignition timing is calculated. The ignition timing obtained by the ignition timing control model (initial ignition timing control model) in which the coefficients θ0 to θ3 are returned to the initial values in this way is also referred to as “initial ignition timing”.

ステップ460:CPU71は、ステップ445にて読み込んだ運転領域別学習カウンタCx,yを総学習回数カウンタCNにより除し、学習比率(=Cx,y/CN)を求める。そして、CPU71は、学習比率(=Cx,y/CN)が閾値(所定比率)Thより大きいか否かを判定する。   Step 460: The CPU 71 obtains a learning ratio (= Cx, y / CN) by dividing the learning counter for each operation region Cx, y read in step 445 by the total learning number counter CN. Then, the CPU 71 determines whether or not the learning ratio (= Cx, y / CN) is larger than a threshold value (predetermined ratio) Th.

いま、学習比率(=Cx,y/CN)が閾値Thより大きいと仮定する。学習比率(=Cx,y/CN)が閾値Thより大きいことは、機関回転速度NE(k)及び負荷KL(k)により表される現在の運転状態が属する現運転領域において、相対的に十分な学習がなされていること、又は、現運転領域における学習回数は少ないが、他の運転領域における学習が現運転領域における点火時期制御モデルに及ぼす影響が小さいことを意味する。即ち、この場合、学習後点火時期SAgkは信頼の高い値(適正値に近い値)となっていると考えられる。従って、CPU71は、ステップ460にて「Yes」と判定してステップ465に進み、最終点火時期(今回の燃焼行程に対する点火時期)SA(k)にステップ450にて求めた学習後点火時期SAgkを設定する。   Now, it is assumed that the learning ratio (= Cx, y / CN) is larger than the threshold Th. That the learning ratio (= Cx, y / CN) is larger than the threshold value Th is relatively sufficient in the current operating region to which the current operating state represented by the engine speed NE (k) and the load KL (k) belongs. This means that the learning is performed or that the number of times of learning in the current operation region is small, but the learning in other operation regions has a small influence on the ignition timing control model in the current operation region. That is, in this case, the post-learning ignition timing SAgk is considered to be a highly reliable value (a value close to the appropriate value). Accordingly, the CPU 71 makes a “Yes” determination at step 460 to proceed to step 465 where the post-learning ignition timing SAgk obtained at step 450 is set to the final ignition timing (ignition timing for the current combustion stroke) SA (k). Set.

次いで、CPU71はステップ470に進んで、上記ステップ465にて設定された最終点火時期SA(k)(即ち、学習後点火時期SAgk)にて点火が行われるようにイグナイタ38に指示信号を送出する。そして、CPU71はステップ495に進み、本ルーチンを一旦終了する。   Next, the CPU 71 proceeds to step 470 and sends an instruction signal to the igniter 38 so that ignition is performed at the final ignition timing SA (k) set in step 465 (that is, the post-learning ignition timing SAgk). . Then, the CPU 71 proceeds to step 495 and once ends this routine.

一方、学習比率(=Cx,y/CN)が閾値Thより小さい場合(学習比率が閾値Th以下である場合)、他の運転領域における学習が、上記現運転領域における点火時期制御モデルに大きな影響を及ぼしていることを意味する。即ち、この場合、学習後点火時期SAgkよりも初期点火時期SAinの方が信頼の高い値となっている。従って、CPU71は、ステップ460にて「No」と判定してステップ475に進み、最終点火時期SA(k)にステップ455にて求めた初期点火時期SAinを設定する。   On the other hand, when the learning ratio (= Cx, y / CN) is smaller than the threshold value Th (when the learning ratio is equal to or less than the threshold value Th), learning in other operation regions has a great influence on the ignition timing control model in the current operation region. Means that In other words, in this case, the initial ignition timing SAin is more reliable than the post-learning ignition timing SAgk. Accordingly, the CPU 71 makes a “No” determination at step 460 to proceed to step 475 to set the initial ignition timing SAin obtained at step 455 to the final ignition timing SA (k).

次いで、CPU71はステップ470に進んで、上記ステップ475にて設定された最終点火時期SA(k)(即ち、初期点火時期SAin)にて点火が行われるようにイグナイタ38に指示信号を送出する。そして、CPU71はステップ495に進み、本ルーチンを一旦終了する。   Next, the CPU 71 proceeds to step 470 and sends an instruction signal to the igniter 38 so that ignition is performed at the final ignition timing SA (k) set in step 475 (that is, the initial ignition timing SAin). Then, the CPU 71 proceeds to step 495 and once ends this routine.

以上、説明したように、第1制御装置は、現時点の運転領域についての学習比率(=Cx,y/CN)が所定比率(Th)よりも大きいとき前記学習後点火時期SAgkを前記最終点火時期SA(k)として決定し、同学習比率(=Cx,y/CN)が所定比率(Th)よりも小さいとき前記初期点火時期SAinを前記最終点火時期SA(k)として決定するように構成された点火時期制御手段を備えている。   As described above, the first control device determines the post-learning ignition timing SAgk as the final ignition timing when the learning ratio (= Cx, y / CN) for the current operation region is larger than the predetermined ratio (Th). SA (k) is determined, and when the learning ratio (= Cx, y / CN) is smaller than a predetermined ratio (Th), the initial ignition timing SAin is determined as the final ignition timing SA (k). Ignition timing control means.

従って、前記学習比率(=Cx,y/CN)が所定比率(Th)よりも大きいとき、即ち、学習後点火時期SAgkが適正値に近いとき、その学習後点火時期SAgkにて実際の点火が行われる。この結果、実際の燃焼状態指標値(8°燃焼割合MFB8)が目標燃焼状態指標値(目標燃焼割合MFB8tgt)に近い値となるので、燃焼状態を狙いとする燃焼状態により近づけることができる。これにより、機関の効率を高く維持することができる。   Therefore, when the learning ratio (= Cx, y / CN) is larger than the predetermined ratio (Th), that is, when the post-learning ignition timing SAgk is close to an appropriate value, the actual ignition is performed at the post-learning ignition timing SAgk. Done. As a result, the actual combustion state index value (8 ° combustion ratio MFB8) is close to the target combustion state index value (target combustion ratio MFB8tgt), so that the combustion state can be made closer to the target combustion state. Thereby, the efficiency of the engine can be kept high.

また、前記学習比率(=Cx,y/CN)が所定比率(Th)よりも小さいとき、即ち、学習後点火時期SAgkが適正値から大きく乖離している可能性が大きいとき、前記初期点火時期SAinにて実際の点火が行われる。この結果、点火時期が適正な時期から大きく乖離することを回避することができるので、燃焼を安定させることができる。   Further, when the learning ratio (= Cx, y / CN) is smaller than the predetermined ratio (Th), that is, when it is highly possible that the post-learning ignition timing SAgk is greatly deviated from an appropriate value, the initial ignition timing is set. Actual ignition is performed at SAin. As a result, it is possible to avoid the ignition timing from greatly deviating from an appropriate timing, so that combustion can be stabilized.

<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態に係る点火時期制御装置(以下、「第2制御装置」と称呼する。)について説明する。第2制御装置は、最終点火時期を決定する手法のみが第1制御装置と相違している。従って、以下、この相違点を中心として説明する。
Second Embodiment
Next, an ignition timing control device (hereinafter referred to as “second control device”) according to a second embodiment of the present invention will be described. The second controller differs from the first controller only in the method for determining the final ignition timing. Therefore, hereinafter, this difference will be mainly described.

第2制御装置のCPU71は、図4に代わる図6にフローチャートにより示した点火時期制御ルーチンを特定の気筒のクランク角度が燃焼行程開始直前の所定のクランク角度(例えば、BTDC90°)に一致する毎に繰り返し実行している。図6において図4に示したステップと同一の処理を行うためのステップには、図4のそのようなステップに付された符号と同一の符号が付されている。これらのステップについての詳細な説明は省略される。   The CPU 71 of the second control device performs the ignition timing control routine shown in the flowchart of FIG. 6 instead of FIG. 4 every time the crank angle of a specific cylinder matches a predetermined crank angle (for example, BTDC 90 °) immediately before the start of the combustion stroke. Repeatedly executed. In FIG. 6, steps for performing the same processing as the steps shown in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals as those assigned to such steps in FIG. 4. A detailed description of these steps is omitted.

CPU71は、特定の気筒のクランク角度が前記所定のクランク角度に一致すると、図6のルーチンの処理をステップ600から開始し、上述したステップ405〜ステップ455の処理を行う。これにより、前回の燃焼に基いて点火時期制御モデルが学習によって修正され(ステップ425)、その学習を行った運転領域に対応する運転領域別学習カウンタCm,nが増大され(ステップ435)、更に、総学習回数カウンタCNの値が増大される(ステップ440)。加えて、学習後点火時期SAgk及び初期点火時期SAinが算出される(ステップ450、ステップ455)。   When the crank angle of the specific cylinder coincides with the predetermined crank angle, the CPU 71 starts the processing of the routine of FIG. 6 from step 600 and performs the processing of step 405 to step 455 described above. As a result, the ignition timing control model is corrected by learning based on the previous combustion (step 425), and the learning region-specific learning counter Cm, n corresponding to the learned operation region is increased (step 435). Then, the value of the total learning number counter CN is increased (step 440). In addition, a post-learning ignition timing SAgk and an initial ignition timing SAin are calculated (step 450, step 455).

次いで、CPU71はステップ605に進み、下記の(4)式に基いて最終点火時期SA(k)を算出する。

Figure 2008240569
Next, the CPU 71 proceeds to step 605 to calculate the final ignition timing SA (k) based on the following equation (4).
Figure 2008240569

即ち、CPU71は、ステップ605において、現時点の運転領域(現運転領域)についての前記学習比率(=Cx,y/CN)が大きいほど前記学習後点火時期SAgkの重みが大きくなり且つ前記初期点火時期SAinの重みが小さくなるように、同学習後点火時期SAgkと同初期点火時期SAinとに同学習比率(=Cx,y/CN)に応じた重み付けを行う。即ち、学習後点火時期SAgk、初期点火時期SAin及び学習比率(=Cx,y/CN)を用いて学習後点火時期SAgk及び初期点火時期SAinの重み付け平均値を求め、その重み付け平均値を最終点火時期SA(k)に設定する。   That is, in step 605, the CPU 71 increases the weight of the post-learning ignition timing SAgk and increases the initial ignition timing as the learning ratio (= Cx, y / CN) for the current operation region (current operation region) increases. In order to reduce the weight of SAin, the post-learning ignition timing SAgk and the initial ignition timing SAin are weighted according to the learning ratio (= Cx, y / CN). That is, using the post-learning ignition timing SAgk, the initial ignition timing SAin, and the learning ratio (= Cx, y / CN), the weighted average value of the post-learning ignition timing SAgk and the initial ignition timing SAin is obtained, and the weighted average value is used as the final ignition. Set to time SA (k).

次いで、CPU71はステップ470に進み、上記ステップ605にて決定された最終点火時期SA(k)にて点火が行われるようにイグナイタ38に指示信号を送出する。そして、CPU71はステップ495に進み、本ルーチンを一旦終了する。   Next, the CPU 71 proceeds to step 470 and sends an instruction signal to the igniter 38 so that ignition is performed at the final ignition timing SA (k) determined in step 605. Then, the CPU 71 proceeds to step 495 and once ends this routine.

以上、説明したように、第2制御装置は、前記学習後点火時期SAgkと前記初期点火時期SAinとに前記学習比率(=Cx,y/CN)に応じた重み付けを行うことにより前記最終点火時期SA(k)を算出する点火時期制御手段を備えている。   As described above, the second control device weights the post-learning ignition timing SAgk and the initial ignition timing SAin according to the learning ratio (= Cx, y / CN), thereby making the final ignition timing. Ignition timing control means for calculating SA (k) is provided.

これによれば、学習後点火時期SAgkの信頼度が高いほど(学習後点火時期SAgkが適正値に近いほど)、その学習後点火時期SAgkが最終点火時期SA(k)に大きく反映される。換言すると、学習後点火時期SAgkの信頼度が低いほど、初期点火時期SAinが最終点火時期SA(k)に大きく反映される。この結果、より適正値に近い点火時期にて実際の点火を実行することができる。従って、機関の効率を高く維持するとともに、点火時期が適正な時期から大きく乖離することを回避することができるので、燃焼を安定させることができる。   According to this, the higher the reliability of the post-learning ignition timing SAgk (the closer the post-learning ignition timing SAgk is to an appropriate value), the more the post-learning ignition timing SAgk is reflected in the final ignition timing SA (k). In other words, the lower the reliability of the after-learning ignition timing SAgk, the more the initial ignition timing SAin is reflected in the final ignition timing SA (k). As a result, actual ignition can be executed at an ignition timing closer to an appropriate value. Accordingly, the efficiency of the engine can be maintained high, and the ignition timing can be prevented from greatly deviating from the appropriate timing, so that combustion can be stabilized.

<第3実施形態>
次に、本発明の第3実施形態に係る点火時期制御装置(以下、「第3制御装置」と称呼する。)について説明する。第3制御装置は、学習後点火時期を最終点火時期として用いることが望ましくない場合を機関10の運転状態に基づいて判定し、学習後点火時期を最終点火時期として用いることが望ましくない場合において初期点火時期を最終点火時期とするように構成されている点のみにおいて、第1制御装置と相違している。従って、以下、この相違点を中心として説明する。
<Third Embodiment>
Next, an ignition timing control apparatus (hereinafter referred to as “third control apparatus”) according to a third embodiment of the present invention will be described. The third control device determines a case where it is not desirable to use the post-learning ignition timing as the final ignition timing based on the operating state of the engine 10, and an initial case where it is not desirable to use the post-learning ignition timing as the final ignition timing. It is different from the first control device only in that the ignition timing is set as the final ignition timing. Therefore, hereinafter, this difference will be mainly described.

第3制御装置のCPU71は、図4に代わる図7にフローチャートにより示した点火時期制御ルーチンを特定の気筒のクランク角度が燃焼行程開始直前の所定のクランク角度(例えば、BTDC90°)に一致する毎に繰り返し実行している。図7においても、図4に示したステップと同一の処理を行うためのステップには、図4のそのようなステップに付された符号と同一の符号が付されている。これらのステップについての詳細な説明は省略される。   The CPU 71 of the third controller performs the ignition timing control routine shown in the flowchart of FIG. 7 instead of FIG. 4 every time the crank angle of a specific cylinder matches a predetermined crank angle (for example, BTDC 90 °) immediately before the start of the combustion stroke. Repeatedly executed. Also in FIG. 7, steps for performing the same processing as the steps shown in FIG. 4 are given the same reference numerals as those given for such steps in FIG. 4. A detailed description of these steps is omitted.

CPU71は、特定の気筒のクランク角度が前記所定のクランク角度に一致すると、図7のルーチンの処理をステップ700から開始し、上述したステップ405〜ステップ425、ステップ450及びステップ455の処理を行う。これにより、前回の燃焼に基いて点火時期制御モデルが学習によって修正される(ステップ425)。更に、学習後点火時期SAgk及び初期点火時期SAinが算出される(ステップ450、ステップ455)。   When the crank angle of the specific cylinder coincides with the predetermined crank angle, the CPU 71 starts the processing of the routine of FIG. 7 from step 700 and performs the processing of step 405 to step 425, step 450 and step 455 described above. Thereby, the ignition timing control model is corrected by learning based on the previous combustion (step 425). Further, a post-learning ignition timing SAgk and an initial ignition timing SAin are calculated (step 450, step 455).

次に、CPU71はステップ705に進み、スロットル弁開度TAの単位時間あたりの変化量(即ち、スロットル弁開度変化速度)ΔTAが所定のスロットル弁開度変化速度閾値ΔTAthより小さいか否かを判定する。スロットル弁開度TAは、アクセルペダル81の操作量Accpが大きくなるほど大きくなるようにCPU71及びスロットル弁アクチュエータ43aによって制御されている。また、スロットル弁開度TAの単位時間あたりの変化量は、図示しない所定時間Δtの経過毎に実行されるルーチンにおいて、そのルーチンを実行する時点のスロットル弁開度TAと、そのルーチンを前回実行した時点におけるスロットル弁開度TA(=TAold=Δt前のスロットル弁開度)と、の差(ΔTA=TA−TAold)を求めることにより取得される。   Next, the CPU 71 proceeds to step 705, and determines whether or not the amount of change in the throttle valve opening TA per unit time (that is, the throttle valve opening changing speed) ΔTA is smaller than a predetermined throttle valve opening changing speed threshold ΔTAth. judge. The throttle valve opening TA is controlled by the CPU 71 and the throttle valve actuator 43a so as to increase as the operation amount Accp of the accelerator pedal 81 increases. In addition, the amount of change per unit time of the throttle valve opening TA is a routine executed every time a predetermined time Δt (not shown) is executed, and the throttle valve opening TA at the time of executing the routine and the previous execution of the routine are executed. It is obtained by obtaining the difference (ΔTA = TA−TAold) between the throttle valve opening TA (= TAold = throttle valve opening before Δt) at that time.

いま、スロットル弁開度変化速度ΔTAがスロットル弁開度変化速度閾値ΔTAthより小さいと仮定する。この場合、機関の運転状態は急変していないので、現時点の運転領域(学習領域)及びその近傍の運転領域において十分な回数の学習がなされている。従って、学習後点火時期制御モデルにより求められる学習後点火時期は適正値に近い値(信頼の高い値)となる。   Assume that the throttle valve opening change rate ΔTA is smaller than the throttle valve opening change rate threshold ΔTAth. In this case, since the operating state of the engine has not changed suddenly, a sufficient number of times of learning has been performed in the current operating region (learning region) and in the nearby operating region. Therefore, the post-learning ignition timing obtained by the post-learning ignition timing control model is a value close to an appropriate value (a highly reliable value).

従って、CPU71は、ステップ705にて「Yes」と判定してステップ465に進み、最終点火時期SA(k)にステップ450にて求めた学習後点火時期SAgkを設定する。次いで、CPU71はステップ470に進んで、上記ステップ465にて設定された最終点火時期SA(k)(即ち、学習後点火時期SAgk)にて点火が行われるようにイグナイタ38に指示信号を送出する。そして、CPU71はステップ495に進み、本ルーチンを一旦終了する。   Accordingly, the CPU 71 determines “Yes” in step 705 and proceeds to step 465 to set the post-learning ignition timing SAgk obtained in step 450 as the final ignition timing SA (k). Next, the CPU 71 proceeds to step 470 and sends an instruction signal to the igniter 38 so that ignition is performed at the final ignition timing SA (k) set in step 465 (that is, the post-learning ignition timing SAgk). . Then, the CPU 71 proceeds to step 495 and once ends this routine.

一方、スロットル弁開度変化速度ΔTAがスロットル弁開度変化速度閾値ΔTAthより大きい場合(スロットル弁開度変化速度ΔTAがスロットル弁開度変化速度閾値ΔTAth以上である場合)、運転領域が比較的短時間内に変化するから、現運転領域における点火時期制御モデルの学習は十分ではないと考えられる。換言すると、学習が運転状態の変化に対して十分に追従していないので、学習後点火時期SAgkよりも初期点火時期SAinの方が信頼の高い値となっていると考えられる。   On the other hand, when the throttle valve opening change rate ΔTA is greater than the throttle valve opening change rate threshold ΔTAth (when the throttle valve opening change rate ΔTA is equal to or greater than the throttle valve opening change rate threshold ΔTAth), the operation region is relatively short. Since it changes in time, it is considered that learning of the ignition timing control model in the current operation region is not sufficient. In other words, since the learning does not sufficiently follow the change in the driving state, it is considered that the initial ignition timing SAin is a more reliable value than the post-learning ignition timing SAgk.

従って、この場合、CPU71は、ステップ705にて「No」と判定してステップ475に進み、最終点火時期SA(k)にステップ455にて求めた初期点火時期SAinを設定する。次いで、CPU71はステップ470に進んで、上記ステップ475にて設定された最終点火時期SA(k)(即ち、初期点火時期SAin)にて点火が行われるようにイグナイタ38に指示信号を送出する。そして、CPU71はステップ495に進み、本ルーチンを一旦終了する。以上が、第3制御装置の作動である。   Therefore, in this case, the CPU 71 determines “No” in step 705 and proceeds to step 475 to set the initial ignition timing SAin obtained in step 455 to the final ignition timing SA (k). Next, the CPU 71 proceeds to step 470 and sends an instruction signal to the igniter 38 so that ignition is performed at the final ignition timing SA (k) set in step 475 (that is, the initial ignition timing SAin). Then, the CPU 71 proceeds to step 495 and once ends this routine. The above is the operation of the third control device.

図8は、過渡運転時である加速運転時における第3制御装置の作動を説明するためのタイムチャートである。図8において、時刻t1までは、曲線C1にて示したスロットル弁開度変化速度ΔTAはスロットル弁開度変化速度閾値ΔTAth以下である。従って、破線の曲線C3により示した学習後点火時期SAgkにて点火が実行される。但し、時刻t1までは、機関の運転状態の変化に対して学習が大きく遅れることなくなされるので、破線の曲線C3により示した学習後点火時期SAgkは実線の曲線C2により示した初期点火時期SAinと略等しく、且つ、初期点火時期SAinよりも最適値に近い値になっている。   FIG. 8 is a time chart for explaining the operation of the third control device during acceleration operation, which is transient operation. In FIG. 8, until time t1, the throttle valve opening change rate ΔTA indicated by the curve C1 is equal to or less than the throttle valve opening change rate threshold ΔTAth. Therefore, ignition is performed at the after-learning ignition timing SAgk indicated by the dashed curve C3. However, until time t1, learning is not significantly delayed with respect to changes in the operating state of the engine, so the after-learning ignition timing SAgk indicated by the dashed curve C3 is the initial ignition timing SAin indicated by the solid curve C2. And a value closer to the optimum value than the initial ignition timing SAin.

時刻t1以降になると、スロットル弁開度変化速度ΔTAはスロットル弁開度変化速度閾値ΔTAthより大きくなる。この場合、時刻t1以降においても、学習後点火時期SAgkは徐々に最適値へと変化する。しかしながら、最適点火時期は初期点火時期SAinに類似して急変するから、学習後点火時期SAgkにて点火を行っていると点火時期が進角し過ぎることになり、ノッキング等が生じる。そこで、第3制御装置は、時刻t1以降において、学習後点火時期SAgkに代え、初期点火時期SAinにて点火を行う。   After time t1, the throttle valve opening change speed ΔTA becomes larger than the throttle valve opening change speed threshold ΔTAth. In this case, the post-learning ignition timing SAgk gradually changes to an optimum value even after time t1. However, since the optimal ignition timing changes abruptly similar to the initial ignition timing SAin, if ignition is performed at the post-learning ignition timing SAgk, the ignition timing will advance too much, causing knocking and the like. Therefore, after the time t1, the third control device performs ignition at the initial ignition timing SAin instead of the after-learning ignition timing SAgk.

時刻t2以降になると、スロットル弁開度変化速度ΔTAはスロットル弁開度変化速度閾値ΔTAth以下となる。この時点までに学習は十分に進むから、学習後点火時期SAgkは最適値に近い値とへと変化する。従って、第3制御装置は、時刻t2以降において、機関の個々の特性が反映された学習後点火時期SAgkにて点火を実行する。この結果、時刻t1以前及び時刻t2以降において、初期点火時期SAinにて点火を実行する場合よりも、より最適な時期に点火が実行される。   After time t2, the throttle valve opening change rate ΔTA becomes equal to or less than the throttle valve opening change rate threshold ΔTAth. Since the learning is sufficiently advanced by this time, the post-learning ignition timing SAgk changes to a value close to the optimum value. Therefore, after the time t2, the third control device performs ignition at the after-learning ignition timing SAgk in which individual characteristics of the engine are reflected. As a result, before time t1 and after time t2, ignition is performed at a more optimal timing than when ignition is performed at the initial ignition timing SAin.

このように第3制御装置によれば、負荷の変化速度(スロットル弁開度変化速度ΔTA)が所定の負荷変化速度閾値(スロットル弁開度変化速度閾値ΔTAth)よりも大きいとき、学習による点火時期制御モデルの修正が間に合わないと判断し、その場合、学習後点火時期SAgkに代えて初期点火時期SAinにて点火を実行する点火時期制御手段を備える。これにより、過渡運転時において点火時期が適正値から大きく乖離することを回避することができる。   Thus, according to the third control apparatus, when the load change rate (throttle valve opening change rate ΔTA) is larger than a predetermined load change rate threshold (throttle valve opening change rate threshold ΔTAth), the ignition timing by learning It is determined that the correction of the control model is not in time, and in this case, ignition timing control means for performing ignition at the initial ignition timing SAin instead of the after-learning ignition timing SAgk is provided. Thereby, it is possible to avoid the ignition timing from greatly deviating from an appropriate value during transient operation.

なお、上記ステップ705においては、スロットル弁開度TAの単位時間あたりの変化量ΔTAが所定のスロットル弁開度変化速度閾値ΔTAthより小さいか否かを判定していたが、これに代え、スロットル弁開度TAの単位時間あたりの変化量ΔTAの絶対値がスロットル弁開度変化速度閾値ΔTAthより小さいか否かを判定するように構成されてもよい。また、ステップ705において、スロットル弁開度TAの単位時間あたりの変化量に代え、アクセルペダル81の操作量Accpの単位時間あたりの変化量及び負荷KLの単位時間あたりの変化量等を用いてもよい。   In step 705, it is determined whether or not the change amount ΔTA of the throttle valve opening TA per unit time is smaller than a predetermined throttle valve opening change speed threshold ΔTAth. It may be configured to determine whether or not the absolute value of the change amount ΔTA per unit time of the opening degree TA is smaller than the throttle valve opening change rate threshold value ΔTAth. Further, in step 705, instead of the change amount per unit time of the throttle valve opening TA, the change amount per unit time of the operation amount Accp of the accelerator pedal 81 and the change amount per unit time of the load KL may be used. Good.

<第4実施形態>
次に、本発明の第4実施形態に係る点火時期制御装置(以下、「第4制御装置」と称呼する。)について説明する。第4制御装置は、初期点火時期に基いて学習後点火時期を制限し、その制限された学習後点火時期を最終点火時期とする点において第1制御装置と相違している。従って、以下、この相違点を中心として説明する。
<Fourth embodiment>
Next, an ignition timing control apparatus (hereinafter referred to as “fourth control apparatus”) according to a fourth embodiment of the present invention will be described. The fourth control device is different from the first control device in that the post-learning ignition timing is limited based on the initial ignition timing, and the limited post-learning ignition timing is set as the final ignition timing. Therefore, hereinafter, this difference will be mainly described.

第4制御装置のCPU71は、図4に代わる図9にフローチャートにより示した点火時期制御ルーチンを特定の気筒のクランク角度が燃焼行程開始直前の所定のクランク角度(例えば、BTDC90°)に一致する毎に繰り返し実行している。図9においても、図4に示したステップと同一の処理を行うためのステップには、図4のそのようなステップに付された符号と同一の符号が付されている。これらのステップについての詳細な説明は省略される。   The CPU 71 of the fourth controller performs the ignition timing control routine shown in the flowchart of FIG. 9 instead of FIG. 4 every time the crank angle of a specific cylinder matches a predetermined crank angle (for example, BTDC 90 °) immediately before the start of the combustion stroke. Repeatedly executed. Also in FIG. 9, steps for performing the same processing as the steps shown in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals as those given for such steps in FIG. 4. A detailed description of these steps is omitted.

CPU71は、特定の気筒のクランク角度が前記所定のクランク角度に一致すると、図9のルーチンの処理をステップ900から開始し、上述したステップ405〜ステップ425、ステップ450及びステップ455の処理を行う。これにより、前回の燃焼に基いて点火時期制御モデルが学習によって修正される(ステップ425)。更に、学習後点火時期SAgk及び初期点火時期SAinが算出される(ステップ450、ステップ455)。   When the crank angle of the specific cylinder coincides with the predetermined crank angle, the CPU 71 starts the processing of the routine of FIG. 9 from step 900 and performs the processing of step 405 to step 425, step 450, and step 455 described above. Thereby, the ignition timing control model is corrected by learning based on the previous combustion (step 425). Further, a post-learning ignition timing SAgk and an initial ignition timing SAin are calculated (step 450, step 455).

次に、CPU71はステップ905に進み、学習後点火時期SAgkから初期点火時期SAinを減じた値が所定の閾値(ガード幅)Dth(Dth>0)より大きいか否かを判定する。換言すると、ステップ905において、学習後点火時期SAgkが、初期点火時期SAinから閾値Dthだけ進角した点火時期より、更に進角した値となっているか否かが判定される。   Next, the CPU 71 proceeds to step 905 to determine whether or not the value obtained by subtracting the initial ignition timing SAin from the post-learning ignition timing SAgk is greater than a predetermined threshold (guard width) Dth (Dth> 0). In other words, in step 905, it is determined whether or not the post-learning ignition timing SAgk is a value further advanced than the ignition timing advanced by the threshold value Dth from the initial ignition timing SAin.

いま、学習後点火時期SAgkから初期点火時期SAinを減じた値が所定の閾値Dthより大きいと仮定する。前述したように、初期点火時期制御モデルは、予め8°燃焼割合が目標燃焼割合MFB8tgtと一致するように適合されている。従って、学習後点火時期SAgkから初期点火時期SAinを減じた値が所定の閾値Dthより大きくなっているということは、学習が現時点の運転領域とは相違する運転領域において高い頻度で行われた結果、現時点の運転領域に対する学習後点火時期制御モデル(従って、現時点の運転領域に対する学習後点火時期)が不適切になっていることを意味する。係る観点に基き、第4制御装置は、学習後点火時期を初期点火時期に基づいて制限する。   Now, it is assumed that the value obtained by subtracting the initial ignition timing SAin from the post-learning ignition timing SAgk is larger than a predetermined threshold value Dth. As described above, the initial ignition timing control model is adapted in advance so that the 8 ° combustion ratio matches the target combustion ratio MFB8tgt. Therefore, the value obtained by subtracting the initial ignition timing SAin from the post-learning ignition timing SAgk is larger than the predetermined threshold value Dth. This is because learning is performed at a high frequency in an operation region different from the current operation region. This means that the post-learning ignition timing control model for the current operating region (and hence the post-learning ignition timing for the current operating region) is inappropriate. Based on this viewpoint, the fourth control device limits the post-learning ignition timing based on the initial ignition timing.

具体的に述べると、CPU71はステップ905にて「Yes」と判定してステップ910に進み、初期点火時期SAinに閾値Dthを加えた値(初期点火時期SAinを閾値Dthだけ進角させた点火時期)を最終点火時期SA(k)として決定する。初期点火時期SAinに閾値Dthを加えた点火時期は、制限点火時期とも称呼される。次いで、CPU71はステップ915に進んで点火時期偏差量ΔSA(k)を閾値Dthに設定し、ステップ920に進んで点火時期制御モデルの学習を再び実行する。即ち、CPU71は、ステップ920において、逐次最小二乗法に基いて点火時期偏差量ΔSA(k)を最小とする係数θ0、θ1、θ2及びθ3を算出(決定)する。このとき、CPU71は、機関回転速度NE(k)及び負荷KL(k)を計算に使用する。   More specifically, the CPU 71 makes a “Yes” determination at step 905 to proceed to step 910 where a value obtained by adding a threshold Dth to the initial ignition timing SAin (an ignition timing obtained by advancing the initial ignition timing SAin by the threshold Dth). ) As the final ignition timing SA (k). The ignition timing obtained by adding the threshold value Dth to the initial ignition timing SAin is also referred to as a limited ignition timing. Next, the CPU 71 proceeds to step 915 to set the ignition timing deviation amount ΔSA (k) to the threshold value Dth, and proceeds to step 920 to execute learning of the ignition timing control model again. That is, in step 920, the CPU 71 calculates (determines) the coefficients θ0, θ1, θ2, and θ3 that minimize the ignition timing deviation amount ΔSA (k) based on the sequential least square method. At this time, the CPU 71 uses the engine speed NE (k) and the load KL (k) for calculation.

次いで、CPU71はステップ470に進み、上記ステップ910にて決定された最終点火時期SA(k)にて点火が行われるようにイグナイタ38に指示信号を送出する。そして、CPU71はステップ995に進み、本ルーチンを一旦終了する。この結果、実際の点火は、初期点火時期SAinを閾値Dthだけ進角させた制限点火時期にて実行される。   Next, the CPU 71 proceeds to step 470 and sends an instruction signal to the igniter 38 so that ignition is performed at the final ignition timing SA (k) determined in step 910. Then, the CPU 71 proceeds to step 995 to end the present routine tentatively. As a result, actual ignition is executed at the limited ignition timing obtained by advancing the initial ignition timing SAin by the threshold value Dth.

一方、ステップ455の処理を終了した時点において、学習後点火時期SAgkから初期点火時期SAinを減じた値が所定の閾値Dthより小さいが、初期点火時期SAinから学習後点火時期SAgkを減じた値が所定の閾値Dthより大きいと仮定する。この場合も、学習が現時点の運転領域とは相違する運転領域において高い頻度で行われた結果、現時点の運転領域に対する学習後点火時期制御モデル(従って、現時点の運転領域に対する学習後点火時期)が不適切になっていることを意味する。係る観点に基き、第4制御装置は、学習後点火時期を初期点火時期に基づいて制限する。   On the other hand, when the processing of step 455 is completed, the value obtained by subtracting the initial ignition timing SAin from the post-learning ignition timing SAgk is smaller than the predetermined threshold Dth, but the value obtained by subtracting the post-learning ignition timing SAgk from the initial ignition timing SAin Assume that it is greater than a predetermined threshold Dth. Also in this case, as a result of learning being performed frequently in an operation region different from the current operation region, a post-learning ignition timing control model for the current operation region (and hence a post-learning ignition timing for the current operation region) is obtained. It means that it is inappropriate. Based on this viewpoint, the fourth control device limits the post-learning ignition timing based on the initial ignition timing.

即ち、CPU71はステップ905にて「No」と判定してステップ925に進み、初期点火時期SAinから学習後点火時期SAgkを減じた値が所定の閾値Dthより大きいか否かを判定する。換言すると、学習後点火時期SAgkが、初期点火時期SAinを閾値Dthだけ遅角した点火時期より、更に遅角した値となっているか否かが判定される。前述の仮定に従えば、この条件は成立している。従って、CPU71はステップ925にて「Yes」と判定してステップ930に進み、初期点火時期SAinから閾値Dthを減じた値(初期点火時期SAinを閾値Dthだけ遅角させた点火時期)を最終点火時期SA(k)として決定する。この初期点火時期SAinから閾値Dthを減じた点火時期も、制限点火時期とも称呼される。そして、CPU71はステップ935に進んで、点火時期偏差量ΔSA(k)を閾値Dthの符号を反転した値(−Dth)に設定し、ステップ920に進んで点火時期制御モデルの学習を実行する。   That is, the CPU 71 makes a “No” determination at step 905 and proceeds to step 925 to determine whether or not the value obtained by subtracting the post-learning ignition timing SAgk from the initial ignition timing SAin is greater than a predetermined threshold Dth. In other words, it is determined whether or not the post-learning ignition timing SAgk is a value further retarded than the ignition timing obtained by retarding the initial ignition timing SAin by the threshold value Dth. According to the above assumption, this condition is satisfied. Accordingly, the CPU 71 makes a “Yes” determination at step 925 and proceeds to step 930 to finalize the value obtained by subtracting the threshold Dth from the initial ignition timing SAin (ignition timing obtained by retarding the initial ignition timing SAin by the threshold Dth). Determined as time SA (k). The ignition timing obtained by subtracting the threshold value Dth from the initial ignition timing SAin is also referred to as a limited ignition timing. Then, the CPU 71 proceeds to step 935, sets the ignition timing deviation amount ΔSA (k) to a value (−Dth) obtained by inverting the sign of the threshold value Dth, and proceeds to step 920 to execute learning of the ignition timing control model.

次いで、CPU71はステップ470に進んで、上記ステップ930にて決定された最終点火時期SA(k)にて点火が行われるようにイグナイタ38に指示信号を送出する。そして、CPU71はステップ995に進み、本ルーチンを一旦終了する。この結果、実際の点火は、初期点火時期SAinを閾値Dthだけ遅角させた制限点火時期に実行される。   Next, the CPU 71 proceeds to step 470 and sends an instruction signal to the igniter 38 so that ignition is performed at the final ignition timing SA (k) determined in step 930. Then, the CPU 71 proceeds to step 995 to end the present routine tentatively. As a result, actual ignition is executed at the limited ignition timing obtained by retarding the initial ignition timing SAin by the threshold value Dth.

他方、ステップ455の処理を終了した時点において、学習後点火時期SAgkと初期点火時期SAinとの差の絶対値がDthより小さい(Dth以下)である場合、現時点の運転領域に対する学習後点火時期制御モデル(従って、現時点の運転領域に対する学習後点火時期)は不適切になってはいないと考えられる。   On the other hand, when the absolute value of the difference between the post-learning ignition timing SAgk and the initial ignition timing SAin is smaller than Dth (below Dth) at the time when the processing of step 455 is finished, post-learning ignition timing control for the current operating region. The model (and hence the post-learning ignition timing for the current operating region) is not considered inappropriate.

そこで、この場合、CPU71はステップ905及びステップ925の両ステップにて「No」と判定してステップ940に進み、学習後点火時期SAgkを最終点火時期SA(k)として設定する。次いで、CPU71はステップ470に進んで、上記ステップ940にて決定された最終点火時期SA(k)にて点火が行われるようにイグナイタ38に指示信号を送出する。そして、CPU71はステップ995に進み、本ルーチンを一旦終了する。この結果、実際の点火は、学習後点火時期SAgkにて実行される。   Therefore, in this case, the CPU 71 determines “No” in both step 905 and step 925 and proceeds to step 940 to set the after-learning ignition timing SAgk as the final ignition timing SA (k). Next, the CPU 71 proceeds to step 470 and sends an instruction signal to the igniter 38 so that ignition is performed at the final ignition timing SA (k) determined in step 940. Then, the CPU 71 proceeds to step 995 to end this routine once. As a result, actual ignition is executed at the after-learning ignition timing SAgk.

以上、説明したように、第4制御装置は、前記学習後点火時期SAgkと前記初期点火時期SAinとの差(差の大きさ、即ち、差の絶対値の意味)が所定閾値Dthより小さいときには前記学習後点火時期SAgkを最終点火時期SA(k)として決定し、同差が同所定閾値SAgkより大きいときには前記初期点火時期SAinに基いて定められる制限点火時期(初期点火時期SAinを閾値Dthだけ進角させた点火時期、又は、初期点火時期SAinを閾値Dthだけ遅角させた点火時期)を最終点火時期SA(k)として決定し、同決定した最終点火時期SA(k)にて点火を実行する点火時期制御手段を備えている。この結果、点火時期が不適切な学習後点火時期SAgkに設定されないので、点火時期が適正値から大きく乖離することを回避することができる。   As described above, the fourth control device, when the difference between the after-learning ignition timing SAgk and the initial ignition timing SAin (the magnitude of the difference, that is, the meaning of the absolute value of the difference) is smaller than the predetermined threshold Dth. The post-learning ignition timing SAgk is determined as the final ignition timing SA (k), and when the difference is greater than the predetermined threshold SAgk, the limited ignition timing (initial ignition timing SAin is determined by the threshold Dth) determined based on the initial ignition timing SAin. The ignition timing advanced or the initial ignition timing SAin retarded by the threshold value Dth) is determined as the final ignition timing SA (k), and ignition is performed at the determined final ignition timing SA (k). Ignition timing control means is provided. As a result, since the ignition timing is not set to the inappropriate after-learning ignition timing SAgk, it is possible to avoid the ignition timing from greatly deviating from the appropriate value.

なお、制限点火時期は、学習後点火時期SAgkが初期点火時期SAinよりも進角側にある場合、初期点火時期SAinを第1所定量(Dth1>0)だけ進角した点火時期に設定され、学習後点火時期SAgkが初期点火時期SAinよりも遅角側にある場合、初期点火時期SAinを第1所定量(Dth1)と相違する第2所定量(Dth2>0)だけ遅角した点火時期に設定されてもよい。点火時期の過度の進角によるノッキングを抑制するために、第1所定量Dth1は第2所定量Dth2よりも小さくすることが望ましい。また、前記所定閾値Dthは、一定であってもよく、機関の運転状態量に応じて変化する値であってもよい。特に、高負荷側におけるノッキングの発生を回避するため、前記所定閾値Dthは機関の負荷(例えば、負荷KL)が大きくなるほど小さくなるように定められていてもよい。   The limited ignition timing is set to an ignition timing obtained by advancing the initial ignition timing SAin by a first predetermined amount (Dth1> 0) when the after-learning ignition timing SAgk is on the advance side of the initial ignition timing SAin. When the post-learning ignition timing SAgk is retarded from the initial ignition timing SAin, the initial ignition timing SAin is retarded by a second predetermined amount (Dth2> 0) different from the first predetermined amount (Dth1). It may be set. In order to suppress knocking due to excessive advance of the ignition timing, it is desirable that the first predetermined amount Dth1 is smaller than the second predetermined amount Dth2. Further, the predetermined threshold value Dth may be constant, or may be a value that changes in accordance with the engine operating state quantity. In particular, in order to avoid occurrence of knocking on the high load side, the predetermined threshold value Dth may be set so as to decrease as the engine load (for example, load KL) increases.

更に、第4制御装置は、前記制限点火時期にて点火を実行した場合、その時点の機関回転速度NE(k)及び機関負荷KL(k)を、その時点における学習後点火時期制御モデルに適用したときに、同学習後点火時期制御モデルが同制限点火時期の点火時期を算出するように係数θ0〜θ3を修正する(再学習を行う。)。従って、制限されたという事実(更には、前記制限点火時期)を学習によって学習後点火時期制御モデルに反映させることができる。この結果、学習後点火時期制御モデルを、より適正なモデルへと近づけさせることができる。   Further, when the ignition is executed at the limited ignition timing, the fourth control device applies the engine rotational speed NE (k) and the engine load KL (k) at that time to the post-learning ignition timing control model at that time. Then, the coefficients θ0 to θ3 are corrected so that the post-learning ignition timing control model calculates the ignition timing of the same limited ignition timing (relearning is performed). Therefore, the fact that the engine is limited (and the above-mentioned limited ignition timing) can be reflected in the post-learning ignition timing control model by learning. As a result, the post-learning ignition timing control model can be brought closer to a more appropriate model.

次に、上記第1〜3制御装置の変形例について説明する。これらの変形例は、第4制御装置にて実行した図9のステップ915、ステップ935及びステップ920と同様な再学習を行う。   Next, modified examples of the first to third control devices will be described. In these modified examples, re-learning similar to Step 915, Step 935, and Step 920 of FIG. 9 executed by the fourth control device is performed.

(第1制御装置の変形例)
第1制御装置の変形例は、図4に示したルーチンのステップ475とステップ470との間に図10に示したステップ1005及びステップ1010の処理を行う。具体的に説明すると、CPU71は、運転領域別学習カウンタCx,yを総学習回数カウンタCNにより除した学習比率(=Cx,y/CN)が閾値Thより小さい場合、ステップ460にて「No」と判定してステップ475に進み、最終点火時期SA(k)にステップ455にて求めた初期点火時期SAinを設定する。これにより、機関回転速度NE(k)及び負荷KL(k)により表される現在の運転状態が属する現運転領域において、より信頼性の高い初期点火時期SAinが学習後点火時期SAgkに代えて採用される。
(Modification of the first control device)
In the modified example of the first control device, the processing of Step 1005 and Step 1010 shown in FIG. 10 is performed between Step 475 and Step 470 of the routine shown in FIG. More specifically, the CPU 71 determines “No” in step 460 when the learning ratio (= Cx, y / CN) obtained by dividing the learning counter for each driving region Cx, y by the total learning number counter CN is smaller than the threshold value Th. In step 475, the initial ignition timing SAin obtained in step 455 is set as the final ignition timing SA (k). Thereby, in the current operating region to which the current operating state represented by the engine speed NE (k) and the load KL (k) belongs, a more reliable initial ignition timing SAin is adopted instead of the post-learning ignition timing SAgk. Is done.

次いで、CPU71はステップ1005に進み、点火時期偏差量ΔSA(k)に「学習後点火時期SAgkから初期点火時期SAinを減じた値(SAgk−SAin)」を設定する。そして、CPU71は、ステップ1010に進み、図9のステップ920と同様、点火時期制御モデルの学習を再び実行する。具体的に述べると、CPU71は、逐次最小二乗法に基いて点火時期偏差量ΔSA(k)(=SAgk−SAin)を最小とする係数θ0、θ1、θ2及びθ3を算出(決定)する。このとき、CPU71は、機関回転速度NE(k)及び負荷KL(k)を計算に使用する。その後、CPU71は図4のステップ470へと進み、点火実行処理を行う。   Next, the CPU 71 proceeds to step 1005 to set “a value obtained by subtracting the initial ignition timing SAin from the post-learning ignition timing SAgk (SAgk−SAin)” as the ignition timing deviation amount ΔSA (k). Then, the CPU 71 proceeds to step 1010, and again executes learning of the ignition timing control model as in step 920 of FIG. Specifically, the CPU 71 calculates (determines) the coefficients θ0, θ1, θ2, and θ3 that minimize the ignition timing deviation amount ΔSA (k) (= SAgk−SAin) based on the successive least square method. At this time, the CPU 71 uses the engine speed NE (k) and the load KL (k) for calculation. Thereafter, the CPU 71 proceeds to step 470 in FIG. 4 to perform an ignition execution process.

この結果、現運転領域における学習後点火時期制御モデルを、より適正なモデルへと近づけさせることができる。   As a result, the post-learning ignition timing control model in the current operation region can be brought closer to a more appropriate model.

(第2制御装置の変形例)
第2制御装置の変形例は、図6に示したルーチンのステップ605とステップ470との間に図11に示したステップ1105及びステップ1110の処理を行う。具体的に説明すると、CPU71は、図6のステップ605に続いて図11のステップ1105に進み、点火時期偏差量ΔSA(k)に「学習後点火時期SAgkから図6のステップ605にて求めた最終点火時期SA(k)を減じた値」を設定する。この最終点火時期SA(k)は、前述したように、学習後点火時期SAgkと初期点火時期SAinとを学習比率(=Cx,y/CN)を用いて重み付け平均した点火時期である。
(Modification of the second control device)
In the modified example of the second control device, the processing of Step 1105 and Step 1110 shown in FIG. 11 is performed between Step 605 and Step 470 of the routine shown in FIG. More specifically, the CPU 71 proceeds to step 1105 in FIG. 11 following step 605 in FIG. 6, and determines the ignition timing deviation amount ΔSA (k) from the “learned ignition timing SAgk in step 605 in FIG. 6. A value obtained by subtracting the final ignition timing SA (k) is set. As described above, the final ignition timing SA (k) is an ignition timing obtained by weighting and averaging the after-learning ignition timing SAgk and the initial ignition timing SAin using the learning ratio (= Cx, y / CN).

そして、CPU71は、ステップ1110に進み、図9のステップ920と同様、点火時期制御モデルの学習を再び実行する。具体的に述べると、CPU71は、逐次最小二乗法に基いて点火時期偏差量ΔSA(k)(=SAgk−SA(k))を最小とする係数θ0、θ1、θ2及びθ3を算出(決定)する。このとき、CPU71は、機関回転速度NE(k)及び負荷KL(k)を計算に使用する。その後、CPU71は図6のステップ470へと進み、点火実行処理を行う。   Then, the CPU 71 proceeds to step 1110 and executes learning of the ignition timing control model again as in step 920 of FIG. Specifically, the CPU 71 calculates (determines) the coefficients θ0, θ1, θ2, and θ3 that minimize the ignition timing deviation amount ΔSA (k) (= SAgk−SA (k)) based on the sequential least square method. To do. At this time, the CPU 71 uses the engine speed NE (k) and the load KL (k) for calculation. Thereafter, the CPU 71 proceeds to step 470 in FIG. 6 to perform an ignition execution process.

この結果、現運転領域における学習後点火時期制御モデルを、より適正なモデルへと近づけさせることができる。   As a result, the post-learning ignition timing control model in the current operation region can be brought closer to a more appropriate model.

(第3制御装置の変形例)
第3制御装置の変形例は、図7に示したルーチンのステップ475とステップ470との間に図12に示したステップ1205及びステップ1210の処理を行う。具体的に説明すると、CPU71は、スロットル弁開度変化速度ΔTAがスロットル弁開度変化速度閾値ΔTAthより大きい場合、ステップ705にて「No」と判定してステップ475に進み、最終点火時期SA(k)に図7のステップ455にて求めた初期点火時期SAinを設定する。これにより、機関回転速度NE(k)及び負荷KL(k)により表される現在の運転状態が属する現運転領域において、より信頼性の高い初期点火時期SAinが学習後点火時期SAgkに代えて採用される。
(Modification of the third control device)
In the modified example of the third control device, the processing of Step 1205 and Step 1210 shown in FIG. 12 is performed between Step 475 and Step 470 of the routine shown in FIG. More specifically, if the throttle valve opening change rate ΔTA is greater than the throttle valve opening change rate threshold ΔTAth, the CPU 71 makes a “No” determination at step 705 to proceed to step 475, where the final ignition timing SA ( k) is set to the initial ignition timing SAin obtained in step 455 of FIG. Thereby, in the current operating region to which the current operating state represented by the engine speed NE (k) and the load KL (k) belongs, a more reliable initial ignition timing SAin is adopted instead of the post-learning ignition timing SAgk. Is done.

次いで、CPU71はステップ1205に進み、点火時期偏差量ΔSA(k)に「学習後点火時期SAgkから初期点火時期SAinを減じた値(SAgk−SAin)」を設定する。そして、CPU71は、ステップ1210に進み、図9のステップ920と同様、点火時期制御モデルの学習を再び実行する。具体的に述べると、CPU71は、逐次最小二乗法に基いて点火時期偏差量ΔSA(k)(=SAgk−SAin)を最小とする係数θ0、θ1、θ2及びθ3を算出(決定)する。このとき、CPU71は、機関回転速度NE(k)及び負荷KL(k)を計算に使用する。その後、CPU71は図4のステップ470へと進み、点火実行処理を行う。   Next, the CPU 71 proceeds to step 1205 to set “a value obtained by subtracting the initial ignition timing SAin from the post-learning ignition timing SAgk (SAgk−SAin)” as the ignition timing deviation amount ΔSA (k). Then, the CPU 71 proceeds to step 1210 and performs learning of the ignition timing control model again as in step 920 of FIG. Specifically, the CPU 71 calculates (determines) the coefficients θ0, θ1, θ2, and θ3 that minimize the ignition timing deviation amount ΔSA (k) (= SAgk−SAin) based on the successive least square method. At this time, the CPU 71 uses the engine speed NE (k) and the load KL (k) for calculation. Thereafter, the CPU 71 proceeds to step 470 in FIG. 4 to perform an ignition execution process.

この結果、現運転領域における学習後点火時期制御モデルを、より適正なモデルへと近づけさせることができる。   As a result, the post-learning ignition timing control model in the current operation region can be brought closer to a more appropriate model.

以上から明らかなように、第1制御装置乃至第3制御装置の各変形例、及び、第4制御装置は、前記最終点火時期SA(k)と前記学習後点火時期SAgkとが相違する場合、同最終点火時期SA(k)と同学習後点火時期SAgkの差が小さくなるように前記点火時期制御モデルを表す関数を修正する学習(再学習)を行うモデル学習手段(再学習手段)を備えていると言うこともできる。   As is apparent from the above, each of the modified examples of the first to third control devices and the fourth control device are configured so that the final ignition timing SA (k) and the post-learning ignition timing SAgk are different from each other. Model learning means (relearning means) for performing learning (relearning) for correcting the function representing the ignition timing control model so that the difference between the final ignition timing SA (k) and the post-learning ignition timing SAgk is reduced. You can also say.

以上、説明したように、本発明による点火時期制御の各実施形態によれば、不適切な学習後点火時期SAgkが点火時期として用いられないから、ノッキング及び不安定燃焼状態の発生等を回避することができる。   As described above, according to each embodiment of the ignition timing control according to the present invention, since the inappropriate post-learning ignition timing SAgk is not used as the ignition timing, knocking, occurrence of unstable combustion state, and the like are avoided. be able to.

本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記各実施形態において、点火時期制御モデルの学習は逐次最小二乗法により行われていたが、他の手法を用いて学習を行ってもよい。また、点火時期制御モデルの学習は、係数θ0〜θ3の全てを修正することにより行われていたが、係数θ0〜θ3のうちのいくつかの係数のみを修正するように学習を実行してもよい。更に、点火時期制御モデルが係数θ0〜θ3以外の適合パラメータを備えている場合、初期点火時期制御モデルはそのような適合パラメータが適合されたモデルであり、学習後点火時期制御モデルはそのような適合パラメータを学習により修正したものでもよい。   The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be employed within the scope of the present invention. For example, in each of the above embodiments, learning of the ignition timing control model is performed by the sequential least square method, but learning may be performed using other methods. The learning of the ignition timing control model has been performed by correcting all the coefficients θ0 to θ3. However, even if the learning is executed so as to correct only some of the coefficients θ0 to θ3. Good. In addition, when the ignition timing control model has adaptation parameters other than coefficients θ0 to θ3, the initial ignition timing control model is a model in which such adaptation parameters are adapted, and the post-learning ignition timing control model is such a model. The adaptation parameter may be corrected by learning.

また、上記各実施形態は、燃焼割合MFB(従って、図示熱量の割合Qsum/Qtotal)を筒内圧に基いて取得していたが、燃焼割合MFBをWiebe関数と呼ばれる燃焼モデル(例えば、特開2006−9720号公報を参照。)により求めるように構成することもできる。更に、燃焼状態指標値は、所定のクランク角度における燃焼割合MFBに限定されず、例えば、所定のクランク角度における筒内圧及び/又は筒内圧の変化速度等であってもよい。   In each of the above embodiments, the combustion rate MFB (accordingly, the indicated rate of heat quantity Qsum / Qtotal) is obtained based on the in-cylinder pressure. (See Japanese Patent No. 9720). Further, the combustion state index value is not limited to the combustion ratio MFB at a predetermined crank angle, and may be, for example, the in-cylinder pressure and / or the change rate of the in-cylinder pressure at a predetermined crank angle.

本発明の第1実施形態に係る点火時期制御装置を適用した内燃機関の概略図である。1 is a schematic view of an internal combustion engine to which an ignition timing control device according to a first embodiment of the present invention is applied. 点火時期と8°燃焼割合と機関の発生トルクとの関係を示したグラフである。It is the graph which showed the relationship between ignition timing, an 8 degree combustion ratio, and the generated torque of an engine. 図1に示した電気制御装置(点火時期制御装置)の機能ブロック図である。FIG. 2 is a functional block diagram of the electric control device (ignition timing control device) shown in FIG. 1. 図1に示したCPUが実行するルーチンを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the routine which CPU shown in FIG. 1 performs. 点火時期制御モデルの学習領域の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the learning area | region of an ignition timing control model. 本発明の第2実施形態に係る点火時期制御装置のCPUが実行するルーチンを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the routine which CPU of the ignition timing control apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention performs. 本発明の第3実施形態に係る点火時期制御装置のCPUが実行するルーチンを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the routine which CPU of the ignition timing control apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention performs. 加速運転時における第3実施形態に係る点火時期制御装置の作動を説明するためのタイムチャートである。It is a time chart for demonstrating the action | operation of the ignition timing control apparatus which concerns on 3rd Embodiment at the time of acceleration operation. 本発明の第4実施形態に係る点火時期制御装置のCPUが実行するルーチンを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the routine which CPU of the ignition timing control apparatus which concerns on 4th Embodiment of this invention performs. 本発明の第1実施形態の変形例に係る点火時期制御装置のCPUが実行するルーチンの一部を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed a part of routine which CPU of the ignition timing control apparatus which concerns on the modification of 1st Embodiment of this invention performs. 本発明の第2実施形態の変形例に係る点火時期制御装置のCPUが実行するルーチンの一部を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed a part of routine which CPU of the ignition timing control apparatus which concerns on the modification of 2nd Embodiment of this invention performs. 本発明の第3実施形態の変形例に係る点火時期制御装置のCPUが実行するルーチンの一部を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed a part of routine which CPU of the ignition timing control apparatus which concerns on the modification of 3rd Embodiment of this invention performs. 総ての運転領域に対して偏りなく学習が行われた場合の点火時期制御モデルにより算出される点火時期を示した図である。It is the figure which showed the ignition timing calculated by the ignition timing control model when learning is performed without a bias with respect to all the operation areas. ある特定運転領域においてのみ学習が行われた後の点火時期制御モデルにより算出される点火時期を示した図である。It is the figure which showed the ignition timing calculated by the ignition timing control model after learning was performed only in a certain specific operation area | region. 所定の運転を行った後における点火時期制御モデルの学習の運転領域別頻度を表したグラフである。It is a graph showing the frequency according to the driving | operation area | region of learning of the ignition timing control model after performing a predetermined driving | operation.

符号の説明Explanation of symbols

10…内燃機関、25…燃焼室、37…点火プラグ、38…イグナイタ、43…スロットル弁、65…筒内圧センサ、69…アクセル開度センサ、70…電気制御装置、71…CPU、A1…運転状態量取得部、A2…目標値設定部、A3…実燃焼割合MFB8算出部、A4…点火時期偏差量算出部、A5…遅延部、A6…モデル学習部、A7…点火時期制御部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Internal combustion engine, 25 ... Combustion chamber, 37 ... Spark plug, 38 ... Igniter, 43 ... Throttle valve, 65 ... In-cylinder pressure sensor, 69 ... Accelerator opening sensor, 70 ... Electric control device, 71 ... CPU, A1 ... Operation State quantity acquisition unit, A2 ... target value setting unit, A3 ... actual combustion ratio MFB8 calculation unit, A4 ... ignition timing deviation amount calculation unit, A5 ... delay unit, A6 ... model learning unit, A7 ... ignition timing control unit.

Claims (6)

内燃機関の運転状態を表す運転状態量を変数として同機関の点火時期を算出する関数により表された点火時期制御モデルであって同機関の燃焼状態を示す燃焼状態指標値が所定の目標燃焼状態を示す目標燃焼状態指標値と一致するように予め適合された初期点火時期制御モデルを備えた内燃機関の点火時期制御装置であって、
実際の前記運転状態量を実運転状態量として取得する運転状態量取得手段と、
前記取得された実運転状態量を前記初期点火時期制御モデルに適用することにより初期点火時期を算出する初期点火時期算出手段と、
実際の前記燃焼状態指標値を実燃焼状態指標値として取得する燃焼状態指標値取得手段と、
前記実燃焼状態指標値が取得されたとき同取得された実燃焼状態指標値と前記目標燃焼状態指標値との差が小さくなるように前記初期点火時期制御モデルを表す関数を順次修正する学習を行うモデル学習手段と、
前記取得された実運転状態量を前記モデル学習手段により学習された前記点火時期制御モデルに適用することにより学習後点火時期を算出する学習後点火時期算出手段と、
前記モデル学習手段による前記学習の回数を積算することにより総学習回数を取得する総学習回数取得手段と、
前記機関の運転領域を複数の運転領域に予め区分し、前記モデル学習手段による前記学習の回数を、同学習が行われたときの前記実運転状態量によって示される運転状態が属する同複数の運転領域のうちの一つの運転領域に対応させて積算することにより、運転領域別学習回数を取得する運転領域別学習回数取得手段と、
現時点における前記実運転状態量によって示される運転状態が属する前記複数の運転領域のうちの一つの運転領域である現運転領域に対応して取得されている前記運転領域別学習回数と、前記総学習回数と、の比に対応する値である学習比率を取得するとともに、前記初期点火時期と前記学習後点火時期とを同学習比率に応じて反映した最終点火時期を求め、同求めた最終点火時期にて点火を実行する点火時期制御手段と、
を備えた点火時期制御装置。
An ignition timing control model expressed by a function for calculating the ignition timing of the engine with the operating state quantity representing the operating state of the internal combustion engine as a variable, and a combustion state index value indicating the combustion state of the engine is a predetermined target combustion state An ignition timing control device for an internal combustion engine comprising an initial ignition timing control model adapted in advance to match a target combustion state index value indicating
Driving state quantity acquisition means for acquiring the actual driving state quantity as an actual driving state quantity;
Initial ignition timing calculation means for calculating an initial ignition timing by applying the acquired actual operating state quantity to the initial ignition timing control model;
Combustion state index value acquisition means for acquiring the actual combustion state index value as an actual combustion state index value;
Learning to sequentially correct the function representing the initial ignition timing control model so that the difference between the acquired actual combustion state index value and the target combustion state index value becomes smaller when the actual combustion state index value is acquired. Model learning means to perform,
A post-learning ignition timing calculating means for calculating a post-learning ignition timing by applying the acquired actual operating state quantity to the ignition timing control model learned by the model learning means;
Total learning number acquisition means for acquiring a total learning number by accumulating the number of times of learning by the model learning means;
The engine operating region is divided into a plurality of operating regions in advance, and the number of times of learning by the model learning means is the same as the plurality of operations to which the operating state indicated by the actual operating state quantity when the learning is performed belongs. A learning area-by-driving area acquisition means for acquiring the learning area-by-driving area count by accumulating corresponding to one driving area in the area;
The number of learnings for each driving region acquired corresponding to the current driving region that is one of the plurality of driving regions to which the driving state indicated by the actual driving state amount at the present time belongs, and the total learning And a learning ratio that is a value corresponding to the ratio of the number of times and a final ignition timing that reflects the initial ignition timing and the post-learning ignition timing according to the learning ratio. Ignition timing control means for performing ignition at
Ignition timing control device.
請求項1に記載の内燃機関の点火時期制御装置において、
前記燃焼状態指標値は前記機関のクランク角度が所定のクランク角度であるときの実際の燃焼割合であり、前記目標燃焼状態指標値は同機関のクランク角度が同所定のクランク角度であるときの燃焼割合の目標値である点火時期制御装置。
The ignition timing control device for an internal combustion engine according to claim 1,
The combustion state index value is an actual combustion ratio when the crank angle of the engine is a predetermined crank angle, and the target combustion state index value is a combustion when the crank angle of the engine is the predetermined crank angle. Ignition timing control device that is the target value of the ratio.
請求項1又は2に記載の内燃機関の点火時期制御装置であって、
前記点火時期制御手段は、
前記現運転領域についての前記学習比率が所定比率よりも大きいとき前記学習後点火時期を前記最終点火時期として決定し、同学習比率が所定比率よりも小さいとき前記初期点火時期を前記最終点火時期として決定するように構成された点火時期制御装置。
An ignition timing control device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2,
The ignition timing control means includes
When the learning ratio for the current operating region is larger than a predetermined ratio, the post-learning ignition timing is determined as the final ignition timing, and when the learning ratio is smaller than the predetermined ratio, the initial ignition timing is set as the final ignition timing. An ignition timing control device configured to determine.
請求項1又は2に記載の内燃機関の点火時期制御装置であって、
前記点火時期制御手段は、
前記現運転領域についての前記学習比率が大きいほど前記学習後点火時期の重みが大きくなり且つ前記初期点火時期の重みが小さくなるように同学習後点火時期と同初期点火時期とに同学習比率に応じた重み付けを行うことにより前記最終点火時期を求めるように構成された点火時期制御装置。
An ignition timing control device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2,
The ignition timing control means includes
The greater the learning ratio for the current operating region, the greater the weight of the post-learning ignition timing and the smaller the weight of the initial ignition timing, so that the same learning ratio is set for the post-learning ignition timing and the initial ignition timing. An ignition timing control device configured to obtain the final ignition timing by performing a corresponding weighting.
内燃機関の運転状態を表す運転状態量を変数として同機関の点火時期を算出する関数により表された点火時期制御モデルであって同機関の燃焼状態を示す燃焼状態指標値が所定の目標燃焼状態を示す目標燃焼状態指標値と一致するように予め適合された初期点火時期制御モデルを備えた内燃機関の点火時期制御装置であって、
実際の前記運転状態量を実運転状態量として取得する運転状態量取得手段と、
前記取得された実運転状態量を前記初期点火時期制御モデルに適用することにより初期点火時期を算出する初期点火時期算出手段と、
実際の前記燃焼状態指標値を実燃焼状態指標値として取得する燃焼状態指標値取得手段と、
前記実燃焼状態指標値が取得されたとき同取得された実燃焼状態指標値と前記目標燃焼状態指標値との差が小さくなるように前記初期点火時期制御モデルを表す関数を順次修正する学習を行うモデル学習手段と、
前記取得された実運転状態量を前記モデル学習手段により学習された前記点火時期制御モデルに適用することにより学習後点火時期を算出する学習後点火時期算出手段と、
前記機関の負荷の変化速度を取得する負荷変化速度取得手段と、
前記取得された負荷の変化速度が所定の負荷変化速度閾値よりも小さいときには前記学習後点火時期を最終点火時期として決定し、同取得された負荷の変化速度が同負荷変化速度閾値よりも大きいときには前記初期点火時期を最終点火時期として決定し、同決定した最終点火時期にて点火を実行する点火時期制御手段と、
を備えた点火時期制御装置。
An ignition timing control model expressed by a function for calculating the ignition timing of the engine with the operating state quantity representing the operating state of the internal combustion engine as a variable, and a combustion state index value indicating the combustion state of the engine is a predetermined target combustion state An ignition timing control device for an internal combustion engine comprising an initial ignition timing control model adapted in advance to match a target combustion state index value indicating
Driving state quantity acquisition means for acquiring the actual driving state quantity as an actual driving state quantity;
Initial ignition timing calculation means for calculating an initial ignition timing by applying the acquired actual operating state quantity to the initial ignition timing control model;
Combustion state index value acquisition means for acquiring the actual combustion state index value as an actual combustion state index value;
Learning to sequentially correct the function representing the initial ignition timing control model so that the difference between the acquired actual combustion state index value and the target combustion state index value becomes smaller when the actual combustion state index value is acquired. Model learning means to perform,
A post-learning ignition timing calculating means for calculating a post-learning ignition timing by applying the acquired actual operating state quantity to the ignition timing control model learned by the model learning means;
Load change speed acquisition means for acquiring the load change speed of the engine;
When the acquired load change speed is smaller than a predetermined load change speed threshold, the post-learning ignition timing is determined as the final ignition timing, and when the acquired load change speed is larger than the load change speed threshold. An ignition timing control means for determining the initial ignition timing as a final ignition timing and executing ignition at the determined final ignition timing;
Ignition timing control device.
内燃機関の運転状態を表す運転状態量を変数として同機関の点火時期を算出する関数により表された点火時期制御モデルであって同機関の燃焼状態を示す燃焼状態指標値が所定の目標燃焼状態を示す目標燃焼状態指標値と一致するように予め適合された初期点火時期制御モデルを備えた内燃機関の点火時期制御装置であって、
実際の前記運転状態量を実運転状態量として取得する運転状態量取得手段と、
前記取得された実運転状態量を前記初期点火時期制御モデルに適用することにより初期点火時期を算出する初期点火時期算出手段と、
実際の前記燃焼状態指標値を実燃焼状態指標値として取得する燃焼状態指標値取得手段と、
前記実燃焼状態指標値が取得されたとき同取得された実燃焼状態指標値と前記目標燃焼状態指標値との差が小さくなるように前記初期点火時期制御モデルを表す関数を順次修正する学習を行うモデル学習手段と、
前記取得された実運転状態量を前記モデル学習手段により学習された前記点火時期制御モデルに適用することにより学習後点火時期を算出する学習後点火時期算出手段と、
前記学習後点火時期と前記初期点火時期算との差が所定閾値より小さいときには前記学習後点火時期を最終点火時期として決定し、同差が同所定閾値より大きいときには前記初期点火時期に基いて定められる制限点火時期を最終点火時期として決定し、同決定した最終点火時期にて点火を実行する点火時期制御手段と、
を備えた点火時期制御装置。
An ignition timing control model expressed by a function for calculating the ignition timing of the engine with the operating state quantity representing the operating state of the internal combustion engine as a variable, and a combustion state index value indicating the combustion state of the engine is a predetermined target combustion state An ignition timing control device for an internal combustion engine comprising an initial ignition timing control model adapted in advance to match a target combustion state index value indicating
Driving state quantity acquisition means for acquiring the actual driving state quantity as an actual driving state quantity;
Initial ignition timing calculation means for calculating an initial ignition timing by applying the acquired actual operating state quantity to the initial ignition timing control model;
Combustion state index value acquisition means for acquiring the actual combustion state index value as an actual combustion state index value;
Learning to sequentially correct the function representing the initial ignition timing control model so that the difference between the acquired actual combustion state index value and the target combustion state index value becomes smaller when the actual combustion state index value is acquired. Model learning means to perform,
A post-learning ignition timing calculating means for calculating a post-learning ignition timing by applying the acquired actual operating state quantity to the ignition timing control model learned by the model learning means;
When the difference between the post-learning ignition timing and the initial ignition timing calculation is smaller than a predetermined threshold, the post-learning ignition timing is determined as a final ignition timing, and when the difference is larger than the predetermined threshold, it is determined based on the initial ignition timing. Ignition timing control means for determining the limited ignition timing to be determined as the final ignition timing, and executing ignition at the determined final ignition timing;
Ignition timing control device.
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