JP3846191B2

JP3846191B2 - 内燃機関の点火時期制御装置

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Publication number: JP3846191B2
Application number: JP2000390555A
Authority: JP
Inventors: 久雄伊予田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2000-12-22
Filing date: 2000-12-22
Publication date: 2006-11-15
Anticipated expiration: 2020-12-22
Also published as: JP2002195141A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の運転状態に応じて点火時期を制御する点火時期制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、空気／燃料の混合気を圧縮し点火プラグにより着火する内燃機関においては一般に、機関の運転状態、例えば機関の回転速度及び負荷に応じた最良の点火時期に点火プラグを作動させるようになっている。このような内燃機関の点火時期制御装置では、その運転状態に応じて点火時期を制御するために、例えば、機関の回転速度と負荷に基づき基本点火時期を求め、同点火時期に冷却水温に応じた水温補正分を加えて要求点火時期を算出する。基本点火時期は、機関の回転速度と負荷に基づきマップを参照して求める。
【０００３】
この「基本マップ」には、トルクが出てしかもノッキングが発生しないように、回転速度と負荷に応じてそれぞれ変化するＭＢＴと微ノック点のうち、遅角側の値が埋め込まれている。すなわち、ＭＢＴが微ノック点よりも遅角側であれば、そのＭＢＴの値がマップに入れられ、微ノック点がＭＢＴよりも遅角側であれば、その微ノック点の値がマップに入れられている。こうして、基本点火時期を求めるための「基本マップ」には、各運転状態に応じてＭＢＴの値と微ノック点の値のいずれかを入れてある。ここで、「ＭＢＴ」とは、最もトルクの出る最良な点火時期（Minimum advance for the Best Torque）のことである。また、「微ノック点」とは、微小なノッキングが出ている状態での点火時期で、「ノック限界点火時期」とほぼ同じ意味である。
【０００４】
上記「基本マップ」について、図５に示すグラフを参照してさらに説明する。このグラフは、ある回転速度（等回転）での、機関の負荷の変化に対するＭＢＴ、微ノック点及び基本点火時期の推移をそれぞれ示している。また、同グラフでは、負荷の変化に応じたＭＢＴ及び微ノック点の推移を一点鎖線及び破線で、基本点火時期の推移を実線でそれぞれ示してある。負荷がある値Ａより小さい低負荷時には、ノッキングが発生しにくく、ＭＢＴの方が微ノック点より遅角側の値になるので、上記基本マップには、基本点火時期としてＭＢＴの値を入れてある。一方、負荷がある値Ａ以上の高負荷時には、ノッキングが発生し易く、微ノック点の方がＭＢＴよりも遅角側になるので、基本マップには、基本点火時期として微ノック点の値が入れてある。こうして、ある回転速度で負荷が変化したときの基本点火時期のマップ値が、図５の実線で示すように設定されている。
【０００５】
次に、上述したように求めた基本点火時期に冷却水温（水温）に応じて水温補正をする際の水温補正分について説明する。
上記従来の内燃機関の点火時期制御装置では、水温が低いほど、基本点火時期を進角させるように水温補正をする。これは、水温が低いほど燃焼速度が遅くなり、ノッキングも発生しにくくなるからである。また、この点火時期制御装置では、基本点火時期に対する水温補正分は、水温に応じて１つの「水温補正マップ」を参照して算出される。この水温補正マップでは、水温の変化がＭＢＴに及ぼす影響と微ノック点に及ぼす影響とが異なるのに、水温変化に対し進角量の小さい方の値を水温補正分として入れてある。図６のグラフは、水温が低くなるほど、微ノック点の方がＭＢＴよりも大きく進角側へ推移すること、すなわち、水温の変化により、微ノック点の方がＭＢＴよりも大きな影響を受けることを示している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来技術では、下記の問題点がある。
（１）基本点火時期を算出するために、ＭＢＴと微ノック点とを分けていない。このため、基本点火時期に対する水温補正をするのに、１つの水温補正マップから水温補正分を算出している。これとともに、その水温補正マップでは、水温の変化によりＭＢＴが受ける影響と微ノック点が受ける影響とが異なるのに、水温変化に応じた進角量（進角可能な量）の小さい方の値、すなわち水温変化に対するＭＢＴの進角量の値を水温補正分として入れてある。これについて図５に基づいて説明する。図５において水温がＴ℃で負荷がある値Ｂの運転状態では、同図の実線で示す基本点火時期はａ点で示す値である。これと同じ運転状態で、水温がＴ℃からある温度低下すると、ａ点で示すＴ℃での基本点火時期に、Ｔ℃からの温度低下分に応じたＭＢＴの進角量（水温補正分）の値が上乗せされ、ｂ点で示す要求点火時期が算出される。
【０００７】
ところが、この場合、微ノック点についてはａ点からｃ点まで進角可能であるのに、（ｃ−ｂ）分だけ進角されておらず、その分だけ無駄な遅角を行っていることになる。これにより、その分だけトルクと燃費が低下してしまう。こうした問題は、機関の冷間時ほど顕著になる。すなわち、図６のグラフで示すように、水温が低くなるほど、微ノック点の方がＭＢＴよりも大きく進角側へ推移するので、冷間時ほど上記（ｃ−ｂ）の進角量が大きくなって無駄な遅角量が増え、トルクと燃費が大きく低下してしまう。
【０００８】
（２）基本点火時期を算出するための上記基本マップには、各運転状態に応じた基本点火時期として、ＭＢＴの値と微ノック点の値の両方が混在している。こうした２種類の値（ＭＢＴの値と微ノック点の値）が混在したマップ値を、図５で示すような等回転での負荷の変化に対応する基本点火時期について、全運転領域にわたって、所定の回転速度毎に実測して作る必要がある。このため、上記基本マップを作成する際に、運転状態に応じて基本点火時期を適合させるのが非常に大変で、同マップを作成するのに非常に手間がかかってしまう。
【０００９】
（３）点火時期に対し吸気温に応じた補正を、従来あまり行っていない。これは、吸気温を点火時期に反映させるのが難しいためである。このように、点火時期に吸気温の影響を反映させていないので、吸気温が低くノッキングが発生しにくい運転状態であるのに、ノック制御により遅角し過ぎることがある。例えば、機関を止めてしばらくしてから再始動させる場合に、吸気温が高いとノッキングが発生し易く、ノック制御により遅角し、この値（ノック制御量）を学習値として覚えてしまう。これにより、その後通常に始動し、吸気温が低い場合でも、ノッキングが発生しにくいにもかかわらず、ノックの学習値を反映させてしまうため、トルクと燃費が低下してしまうという問題があった。
【００１０】
本発明は、こうした事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、点火時期に対し機関温度に応じた補正をする際の無駄な遅角を低減し、冷間時のトルクと燃費の向上を図った内燃機関の点火時期制御装置を提供することにある。また、本発明の別の目的は、各運転状態に応じた基本点火時期の適合を容易にし、基本点火時期用のマップを作成する手間を大幅に低減することにある。さらに、本発明の別の目的は、高温始動時に無駄に遅角し過ぎるのを防止して、高温始動時のトルクと燃費の向上を図ることにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に係る発明は、内燃機関の運転状態に応じて点火時期を制御する内燃機関の点火時期制御装置において、前記運転状態に応じた基本点火時期として、最も出力の出る点火時期である基本ＭＢＴ点火時期とノック限界点火時期である基本ノック点火時期を別々に算出する基本点火時期算出手段と、機関温度に応じた大きさの異なる２つの補正値として、前記基本ＭＢＴ点火時期用の補正値と同基本ＭＢＴ点火時期用の補正値よりも進角側の前記基本ノック点火時期用の補正値とを別々に求め、該両補正値で前記両点火時期をそれぞれ補正する点火時期補正手段と、前記両補正値で補正された前記両点火時期のうち、遅角側の点火時期に基づき最終点火時期を設定する最終点火時期設定手段とを備えることを要旨とする。
【００１２】
この構成によれば、機関温度の変化による影響の異なる基本ＭＢＴ点火時期と基本ノック点火時期を別々に求め、両点火時期を機関温度に応じて別々に求めた大きさの異なる２つの専用の補正値でそれぞれ補正する。ここで、基本ノック点火時期用の補正値は、基本ＭＢＴ点火時期用の補正値よりも進角側の値となっている。このため、上記従来技術では、進角されていなかった分を進角させることができる。特に、冷間時に、機関温度が低くなるほど基本ＭＢＴ点火時期よりも進角側へ大きく変化する基本ノック点火時期に基づいて最終点火時期を設定することができる。したがって、点火時期に対し機関温度に応じた補正をする際の無駄な遅角を低減することができ、冷間時のトルクの増大と燃費の向上を図ることができる。
【００１３】
請求項２に係る発明は、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、前記基本点火時期算出手段は、前記基本ＭＢＴ点火時期を、前記運転状態に応じてＭＢＴ基本マップを参照して求めるとともに、前記基本ノック点火時期を、前記運転状態に応じてノック基本マップを参照して求めることを要旨とする。
【００１４】
この構成によれば、運転状態に応じた点火時期を算出するためのマップとして、基本ＭＢＴ点火時期用のＭＢＴ基本マップと基本ノック点火時期のノック基本マップとの２つを分けて作る。このため、ＭＢＴ基本マップでは、各運転状態に応じたＭＢＴの値のみを基本ＭＢＴ点火時期として入れ、ノック基本マップでは、各運転状態に応じたノック限界点火時期の値のみを基本ノック点火時期として入れておけばよい。したがって、各運転状態に応じて両点火時期をそれぞれ個別に適合させることができ、各運転状態に対し両点火時期を容易に適合させることができる。
【００１５】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の内燃機関の点火時期制御装置において、前記点火時期補正手段は、冷却水温に応じて、前記基本ＭＢＴ点火時期用の水温補正値と前記基本ノック点火時期用の水温補正値とを別々に求め、該両補正値で前記基本ＭＢＴ点火時期及び基本ノック点火時期をそれぞれ補正することを要旨とする。
【００１６】
この構成によれば、基本ＭＢＴ点火時期及び基本ノック点火時期を冷却水温に応じて別々に求めた専用の水温補正値でそれぞれ補正するので、上記従来技術では、進角されていなかった分を進角させることができる。特に、冷間時に、冷却水温が低くなるほど基本ＭＢＴ点火時期よりも進角側へ大きく変化する基本ノック点火時期に基づいて最終点火時期を設定することができる。したがって、点火時期に対し冷却水温に応じた補正をする際の無駄な遅角を低減することができ、冷間時のトルクの増大と燃費の向上を図ることができる。
【００１７】
請求項４に係る発明は、請求項１又は２に記載の内燃機関の点火時期制御装置において、前記点火時期補正手段は、吸気温に応じて、前記基本ＭＢＴ点火時期用の吸気温補正値と前記基本ノック点火時期用の吸気温補正値とを別々に求め、該両補正値で前記基本ＭＢＴ点火時期及び基本ノック点火時期をそれぞれ補正することを要旨とする。
【００１８】
この構成によれば、基本ＭＢＴ点火時期及び基本ノック点火時期を吸気温に応じて別々に求めた専用の吸気温補正値でそれぞれ補正するので、上記従来技術では、進角されていなかった分を進角させることができる。特に、冷間時に、冷却水温が低くなるほど基本ＭＢＴ点火時期よりも進角側へ大きく変化する基本ノック点火時期に基づいて最終点火時期を設定することができる。したがって、点火時期に対し吸気温に応じた補正をする際の無駄な遅角を低減することができ、冷間時のトルクの増大と燃費の向上を図ることができる。また、上記両点火時期に吸気温をそれぞれ反映させているので、上記ノック制御では吸気温について考慮する必要がない。このため、上記従来技術のように高温始動時にノック制御により遅角し過ぎるのを防止することができる。したがって、高温始動時のトルクの増大と燃費の向上を低減することができる。
【００１９】
請求項５に係る発明は、請求項１又は２に記載の内燃機関の点火時期制御装置において、前記点火時期補正手段は、冷却水温に応じて、前記基本ＭＢＴ点火時期用及び前記基本ノック点火時期用の各水温補正値を別々に求めるとともに、吸気温に応じて、前記基本ＭＢＴ点火時期用及び前記基本ノック点火時期用の各吸気温補正値を別々に求め、これらの補正値で前記基本ＭＢＴ点火時期及び基本ノック点火時期をそれぞれ補正することを要旨とする。
【００２０】
この構成によれば、基本ＭＢＴ点火時期及び基本ノック点火時期を、専用の水温補正値及び吸気温補正値の両方でそれぞれ補正するので、請求項３に係る発明と同様に、冷間時のトルクの増大と燃費の向上を図ることができる。また、基本ＭＢＴ点火時期及び基本ノック点火時期の補正に吸気温をそれぞれ反映させているので、請求項４に係る発明と同様に、高温始動時のトルクの増大と燃費の向上を低減することができる。
【００２１】
請求項６に係る発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の内燃機関の点火時期制御装置において、前記点火時期補正手段は、ノッキングが変化する要因に応じて前記基本ノック点火時期を補正することを要旨とする。
【００２２】
この構成によれば、基本ＭＢＴ点火時期用のマップとは独立している基本ノック点火時期用のマップを、要因毎に複数のマップを用意することにより、要因に応じた点火時期の補正に容易に対処することができる。その要因としては、例えば、国によってガソリンのオクタン価の基準が異なること、基本ノック点火時期を測定する際の吸気温条件が国によって異なること等が挙げられる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本実施形態に係る内燃機関の点火時期制御装置が適用される車両用内燃機関としてのエンジン１１の概略構成を示している。
【００２４】
エンジン１１は、シリンダヘッド１２と、複数のシリンダ１３（図１では１つのシリンダのみが示されている）が形成されたシリンダブロック１４とを備えている。各シリンダ１３内には、ピストン１５が往復動可能に設けられている。このピストン１５と、シリンダ１３の内壁及びシリンダヘッド１２とによって燃焼室１６が形成されている。符号１７はエンジン１１の出力軸であるクランクシャフト、符号１８はピストン１５の往復運動をクランクシャフト１７の回転運動に変換するコネクティングロッドである。
【００２５】
各気筒の吸気ポート２０には、図示しないエアクリーナから吸気通路２１に吸入される外気が流れる。各気筒毎に設けられたインジェクタ２２は、各吸気ポート２０へ燃料を噴射する。吸気通路２１に吸入された外気と燃料の混合気は、各気筒の吸気バルブ２４により吸気ポート２０が開かれるときに、燃焼室１６に導入される。また、各気筒毎に設けられた点火プラグ３８を作動させることにより、燃焼室１６にて混合気が爆発・燃焼してピストン１５が作動し、エンジン１１の駆動力が得られる。その後、各気筒の排気バルブ２５により排気ポート２３が開かれるときに、既燃焼ガスが排気ガスとして燃焼室１６から排気通路２６を介して外部へ排出される。
【００２６】
吸気通路２１の途中に設けられたスロットルバルブ２９は、アクセルペダル（図示しない）の操作に連動して作動し、吸気通路２１を開閉する。このスロットルバルブ２９の作動により、吸気通路２１に対する吸入空気量が調節される。
【００２７】
吸気通路２１においてスロットルバルブ２９の上流側に設けられた吸気温センサ３０は、吸気通路２１に吸入される空気の温度（吸気温ｔｈａ）を検出し、その温度に応じた信号を出力する。吸気通路２１において前記エアクリーナの近傍に設けられたエアフローメータ３１は、吸気通路２１における吸入空気量を検出し、その量に応じた信号を出力する。スロットルバルブ２９の近傍に設けられたスロットルセンサ３２は、同バルブ２９の開度（スロットル開度）を検出し、その開度に応じた信号を出力する。
【００２８】
シリンダブロック１４に設けられた水温センサ３３は、同ブロック１４を冷却する冷却水の温度（冷却水温ｔｈｗ）を検出し、その温度に応じた信号を出力する。また、シリンダブロック１４に設けられたノックセンサ３４は、エンジン１１で発生するノッキングを含む振動を検出し、その振動の大きさに応じたノック信号を出力する。また、クランクシャフト１７の近傍に設けられた回転速度センサ３５は、クランクシャフト１７の回転に基づいてエンジン１１の回転速度（エンジン回転速度ＮＥ）を検出し、その速度に応じた信号を出力する。
【００２９】
また、エンジン１１には、電子制御装置（以下、ＥＣＵという）４０により制御されるイグナイタ３６が設けられている。このイグナイタ３６は、ＥＣＵ４０から出力される点火信号（イグナイタ通電信号）に基づいてイグニッションコイル３７の１次コイルに流す電流の通電及び遮断を行う。イグニッションコイル３７は、１次コイルに流れる電流の遮断時に２次コイル側に誘起される高電圧によって点火プラグ３８に火花放電を起こさせ、混合気に対する点火を行わせる。こうして、点火プラグ３８による点火時期は、イグナイタ３６にＥＣＵ４０から出力されるイグナイタ通電信号により決定される。
【００３０】
上記吸気温センサ３０、スロットルセンサ３２、水温センサ３３、ノックセンサ３４、回転速度センサ３５等から出力される検出信号はいずれも、ＥＣＵ４０に入力される。このＥＣＵ４０は、上記各センサ３０，３２〜３５を含む各種センサからの検出信号に基づき、空燃比制御を含む燃料噴射量制御、ノック制御を含む点火時期制御等を実行する。また、ＥＣＵ４０は、こうした燃料噴射量制御及び点火時期制御を実行するためのプログラムや演算用マップ、制御の実行に際して算出されるデータ等を記憶保持するメモリ４１を備えている。
本実施形態のメモリ４１には、演算用マップの一部として、以下の６つのマップが記憶されている。
【００３１】
（１）エンジン回転速度ＮＥと負荷率ＫＬとに基づき、最もトルクの出る点火時期（上記ＭＢＴ）である基本ＭＢＴ点火時期としてのＭＢＴ基本マップ値（ａｍｂｔ_-ｍａｐ）を、運転状態に応じた１つの基本点火時期として算出するためのＭＢＴ基本マップ（図２（ａ）参照）。このマップには、図５に示すように等回転で負荷に応じて変化するＭＢＴの実測値を、所定の回転速度毎に入れてある。その間の回転速度領域におけるＭＢＴ基本マップ値は、直線補間により算出される。
【００３２】
（２）エンジン回転速度ＮＥと負荷率ＫＬとに基づき、上記微小ノック点（ノック限界点火時期）である基本ノック点火時期としてのノック基本マップ値（ａｋｎｏｋ_-ｍａｐ）を、運転状態に応じた別の基本点火時期として算出するためのＭＢＴ基本マップ（図２（ｂ）参照）。このマップには、図５に示すように等回転で負荷に応じて変化する微ノック点の実測値が、所定の回転速度毎に入れてある。その間の回転速度領域におけるＭＢＴ基本マップ値は、直線補間により算出される。
【００３３】
（３）水温（ｔｈｗ）に応じて、上記ＭＢＴ基本マップ値の水温補正値としてのＭＢＴ水温補正項（ａｃｏｌｄ）を算出するためのＭＢＴマップ１。このマップには、図６の実線Ｃで示すＭＢＴの推移のように、水温が低くなるほど進角量が増えるように、水温に応じて設定されたＭＢＴ基本マップ値に対する進角量（補正量）を入れてある。
【００３４】
（４）水温に応じて、上記ノック基本マップ値用の水温補正値としてのノック水温補正項（ａｔｈｗｋｎｏｋ）を算出するためのノックマップ１。このマップには、図６の実線Ｄで示す微ノック点の推移のように、水温が低くなるほど進角量が増えるように、水温に応じて設定されたノック基本マップ値に対する進角量（補正量）を入れてある。
【００３５】
（５）吸気温（ｔｈａ）に応じて、上記ＭＢＴ基本マップ値用の吸気温補正値としてのＭＢＴ吸気温補正項（ａｔｈａｍｂｔ）を算出するためのＭＢＴマップ２。このマップには、図７に示すＭＢＴの推移のように、吸気温が低くなるほど進角量が増えるように、吸気温に応じて設定されたＭＢＴ基本マップ値に対する進角量（補正量）を入れてある。
【００３６】
（６）吸気温に応じて、上記ノック基本マップ値用の吸気温補正値としてのノック吸気温補正項（ａｔｈａｋｎｏｋ）を算出するためのノックマップ２。このマップには、図７に示す微ノック点の推移のように、吸気温が低くなるほど進角量が増えるように、吸気温に応じて設定されたノック基本マップ値に対する進角量（補正量）を入れてある。
また、ＥＣＵ４０の実行する上記「点火時期制御」とは、エンジン１１の運転状態に応じてイグナイタ３６を制御することにより、各点火プラグ３８を作動させて各燃焼室１６における混合気の点火時期を制御することである。また、「ノック制御」とは、ノックセンサ３４の検出値に基づいてノッキングの発生の有無を判定し、その判定結果に基づき点火時期を最適点火時期より遅角させることにより、ノッキングの発生を制御することである。
【００３７】
次に、ＥＣＵ４０の実行する点火時期制御を、図３及び図４に基づいて説明する。図３はＥＣＵ４０の実行する補正項算出ルーチンを、図４はＥＣＵ４０の実行する点火時期算出ルーチンをそれぞれ示している。
【００３８】
ＥＣＵ４０は、図３に示す温度補正項算出ルーチンを、図４に示す点火時期算出ルーチンとは別に実行する。これは、温度補正項算出ルーチンで使う温度（冷却水温、吸気温）はゆっくりと変化するため、同ルーチンの制御周期を、点火時期算出ルーチンほど早くする必要がないためである。ＥＣＵ４０は、これら２つのルーチンを並行して処理する。
【００３９】
図３に示す温度補正項算出ルーチンは、所定の制御周期（例えば６５ｍｓ程度）で繰り返し実行される。
この温度補正項算出ルーチンでは、まずステップＳ１１０において、基本ＭＢＴ点火時期用の水温補正値としてのＭＢＴ水温補正項（ａｃｏｌｄ）が、水温センサ３３で検出される現在の水温（ｔｈｗ）に応じてＭＢＴマップ１（上記マップ（３））を参照して算出される。この後、ステップＳ１２０に進む。
【００４０】
ステップＳ１２０において、基本ＭＢＴ点火時期用の吸気温補正値としてのＭＢＴ吸気温補正項（ａｔｈａｍｂｔ）が、吸気温センサ３０で検出される現在の吸気温（ｔｈａ）に応じてＭＢＴマップ２（上記マップ（５））を参照して算出される。この後、ステップＳ１３０に進む。
【００４１】
ステップＳ１３０において、基本ノック点火時期用の水温補正値としてのノック水温補正項（ａｔｈｗｋｎｏｋ）が、水温センサ３３で検出される現在の冷却水温（水温ｔｈｗ）に応じてノックマップ１（上記マップ（４））を参照して算出される。この後、ステップＳ１４０に進む。
【００４２】
ステップＳ１４０において、基本ノック点火時期用の吸気温補正値としてのノック吸気温補正項（ａｔｈａｋｎｏｋ）が、吸気温センサ３０で検出される現在の吸気温（ｔｈａ）に応じてＭＢＴマップ２（上記マップ（６））を参照して算出される。この後、図３に示す処理は一旦終了される。
【００４３】
次に、図４に示す点火時期算出ルーチンについて説明する。このルーチンは、所定の制御周期で、例えば４気筒の内燃機関の場合には１８０°クランク角毎に実行される。
【００４４】
この点火時期算出ルーチンでは、まずステップＳ２１０において、基本ＭＢＴ点火時期としてのＭＢＴ基本マップ値（ａｍｂｔ_-ｍａｐ）が、エンジン１１の運転状態に応じて図２（ａ）に示すＭＢＴ基本マップ（上記マップ（１））を参照して算出される。この後、ステップＳ２２０に進む。
【００４５】
ステップＳ２２０において、ＭＢＴ点火時期（ａｍｂｔ）が下記の（１）式の演算により算出される。
ａｍｂｔ＝（ａｍｂｔ_-ｍａｐ）＋ａｃｏｌｄ＋ａｔｈａｍｂｔ…（１）
こうして、ＭＢＴ点火時期（ａｍｂｔ）は、ＭＢＴ基本マップ値（ａｍｂｔ_-ｍａｐ）を、ＭＢＴ水温補正項（ａｃｏｌｄ）とＭＢＴ吸気温補正項（ａｔｈａｍｂｔ）とで補正して算出される。この後、ステップＳ２３０に進む。
ステップＳ２３０において、基本ノック点火時期としてのノック基本マップ値（ａｋｎｏｋ_-ｍａｐ）が、エンジン１１の運転状態に応じて図２（ｂ）に示すノック基本マップ（上記マップ（２））を参照して算出される。この後、ステップＳ２４０に進む。
【００４６】
ステップＳ２４０において、ノック点火時期（ａｋｎｏｋ）が下記の（２）式により算出される。

こうして、ノック点火時期（ａｋｎｏｋ）は、ノック基本マップ値（ａｋｎｏｋ_-ｍａｐ）を、ノック水温補正項（ａｔｈｗｋｎｏｋ）とノック吸気温補正項（ａｔｈａｋｎｏｋ）とで補正して算出される。この後、ステップＳ２５０に進む。
【００４７】
ステップＳ２５０において、エンジン１１の運転状態がアイドルＯＮか否かが判定される。アクセルペダルが操作されておらず図示しないアイドルスイッチからＯＮ信号が出力されている場合（ステップＳ２５０でＹＥＳ）には、ステップＳ２６０に進み。同ペダルが操作されていてアイドルスイッチからＯＦＦ信号が出力されている場合（ステップＳ２５０でＮＯ）には、ステップＳ２７０に進む。
【００４８】
ステップＳ２６０に進んだ場合には、アイドルＯＮ時用の基本点火時期（ａｂｓｅｎ）を基本点火時期（ａｂｓｅ）として設定し、ステップＳ２８０に進む。一方、ステップＳ２７０に進んだ場合には、上記ステップＳ２２０で算出されたＭＢＴ点火時期（ａｍｂｔ）と、上記ステップＳ２４０で算出されたノック点火時期（ａｋｎｏｋ）のうち、遅角側の点火時期を選択し、この選択した点火時期を基本点火時期（ａｂｓｅ）として設定し、ステップＳ２８０に進む。
【００４９】
ステップＳ２８０において、上記ステップＳ２６０又はステップＳ２７０で設定された基本点火時期（ａｂｓｅ）に、ＶＶＴ補正量（ａｖｖｔ）とノック制御量（ａｋｎｋ）とを加算して同基本点火時期を補正した値を要求点火時期（ａｃａｌ）として設定する。
【００５０】
ここで、「ＶＶＴ補正量」は、ＥＣＵ４０により図示しない可変バルブタイミング機構を駆動制御することにより、圧縮比を低減させるべく吸気バルブ２４あるいは排気バルブ２５のバルブタイミングを遅角制御する際の遅角量である。また、「ノック制御量」とは、ＥＣＵ４０により実行される上記ノック制御により、点火時期を最適点火時期より遅角させて、ノッキングの発生を制御する際の遅角量である。
【００５１】
ステップＳ２８０の後、ステップＳ２９０に進む。このステップＳ２９０において、上記ステップＳ２８０で算出された要求点火時期（ａｃａｌ）と、種々の条件に基づく遅角要求があった場合の遅角量等、点火時期に対する各種の制御量とのうち、最遅角値が最終点火時期（ａｏｐ）として設定される。各種の制御量として、例えば、進角なまし制御用バッファ（ａｂｕｆ）、加速度遅角制御量（ａａｃｃ）、フューエルカット復帰遅角量（ａｆｃ）、過渡遅角量（ａｔｒｎ）、触媒暖機遅角量（ａｃａｔ）等がある。
【００５２】
このステップＳ２９０により、上記遅角要求等がなく、点火時期に対する上記各種の制御量がない定常運転時には、ステップＳ２８０で設定された要求点火時期（ａｃａｌ）が最終点火時期（ａｏｐ）として設定される。この要求点火時期（ａｏｐ）に基づきＥＣＵ４０からイグナイタ３６に出力される点火信号（イグナイタ通電信号）のＯＦＦ時が決定され、このＯＦＦ時にイグニッションコイル３７の１次コイルに流れる電流が遮断され、点火プラグ３８による点火がなされる。一方、上記各種の制御量のいずれかがある場合、例えば、フューエルカット復帰時におけるフューエルカット復帰遅角量（ａｆｃ）があって同遅角量が要求点火時期（ａｃａｌ）より遅角側の値であれば、その復帰遅角量が最終点火時期（ａｏｐ）として設定される。その復帰遅角量に基づき、上述したように点火プラグ３８による点火がなされる。
【００５３】
上記ステップＳ２１０及びステップＳ２３０が、本発明の基本点火時期算出手段に相当する。また、上記ステップＳ１１０〜１４０、ステップＳ２２０及びステップＳ２４０が、本発明の点火時期補正手段に相当する。また、上記ステップＳ２７０〜ステップＳ２９０が、本発明の最終点火時期設定手段に相当する。
【００５４】
以上説明したように、本実施形態によれば、以下のような作用効果を奏する。（イ）機関温度（水温及び吸気温）の変化による影響の異なるＭＢＴ基本マップ値（ＭＢＴの値）とノック基本マップ値（微ノック点或いはノック限界点火時期）を、ステップＳ２１０，２３０で別々に求める。また、ＭＢＴ基本マップ値を、ステップＳ１１０及びステップＳ１２０で別々に求めたＭＢＴ水温補正項及びＭＢＴ吸気温補正項でそれぞれ補正して、ＭＢＴ点火時期を算出する（ステップＳ２２０）。そして、ノック基本マップ値を、ステップＳ１３０及びステップＳ１４０で別々に求めたノック水温補正項及びノック吸気温補正項でそれぞれ補正して、ノック点火時期を算出する（ステップＳ２４０）。
【００５５】
こうした構成により、上述した図５において、ある回転速度で負荷がＢの運転状態で、水温がＴ℃からある温度低下したときに、上記従来技術では、ａ点で示す基本点火時期からｂ点で示す点火時期までしか水温補正により進角されなかった。これに対して、本実施形態では、同じ条件の場合、ａ点で示すノック基本マップ値から温度補正（水温及び吸気温補正）によりｃ点で示すノック基本マップ値まで進角される。こうして、上記従来技術では、上記運転状態で、（ｃ−ｂ）分の進角量を抑えており、その分だけ無駄な遅角を行っている。これに対して、本実施形態では、ａ点からｃ点まで進角させることができる。したがって、点火時期に対し機関温度に応じた補正をする際の無駄な遅角を低減することができ、冷間時のトルクの増大と燃費の向上を図ることができる。
【００５６】
（ロ）特に、ＭＢＴ基本マップ値（微ノック点）は、水温が低くなるほどノック基本マップ値（ＭＢＴ）よりも進角側へ大きく推移するので（図６参照）、冷間時ほど上記（ｃ−ｂ）の進角量が大きくなり、トルクと燃費の大幅な向上を図ることができる。
（ハ）運転状態に応じた点火時期を算出するためのマップとして、ＭＢＴ基本マップ（図２（ａ）参照）とノック基本マップ（図２（ｂ）参照）との２つを分けて作っている。このため、ＭＢＴ基本マップでは、各運転状態に応じたＭＢＴの値のみをＭＢＴ基本マップ値として入れ、ノック基本マップでは、各運転状態に応じたノック限界点火時期の値のみをノック基本マップ値として入れておけばよい。これにより、上記従来技術のように、２種類の値（ＭＢＴの値と微ノック点の値）が混在したマップ値を、図５で示すような等回転での負荷の変化に対応する基本点火時期について、全運転領域にわたって、所定の回転速度毎に実測して作る必要がない。したがって、各運転状態に応じて両マップ値（基本点火時期）をそれぞれ個別に適合させることができ、各運転状態に対し、基本点火時期としての両マップ値を容易に適合させることができ、両マップを作成する手間が大幅に省ける。
【００５７】
（ニ）ＭＢＴ基本マップ値及びノック基本マップ値に吸気温をそれぞれ反映させているので（ステップＳ２２０，２４０）、水温が高くても、吸気温に応じた適正な点火時期に設定することができる。これにより、上記従来技術のように、吸気温が低くノッキングが発生しにくい運転状態であるのに、水温が高いためにノック制御により遅角し過ぎるのを防止することができる。したがって、高温始動時のトルクの増大と燃費の向上を低減することができる。
【００５８】
（ホ）ＭＢＴ基本マップ値及びノック基本マップ値を、専用の水温補正項及び吸気温補正項の両方でそれぞれ補正する（ステップＳ２２０，２４０）ので、冷間時のトルクの増大と燃費の大幅な向上を図ることができる。
【００５９】
（ヘ）ステップＳ２８０において、ステップＳ２６０又はステップＳ２７０で設定された基本点火時期（ａｂｓｅ）に、ＶＶＴ補正量（ａｖｖｔ）とノック制御量（ａｋｎｋ）とを加算した値を要求点火時期（ａｃａｌ）として設定している。このため、ＶＶＴ補正量とノック制御量を考慮したより最適な要求点火時期に基づいて点火時期を制御することができる。
【００６０】
（ト）要求点火時期（ａｃａｌ）と、図４のステップＳ２９０に一例として示してある各種制御量のうち、最遅角値を最終点火時期として設定するので、各運転状態に応じた遅角要求等に対しても、これらの要求を満たす最適な点火時期を設定することができる。
【００６１】
以上本発明の一実施形態について説明したが、上記実施形態は以下に示すようにその構成を変更して実施することもできる。
・上記一実施形態では、本発明に係る点火時期制御装置をポート噴射式の内燃機関に適用したが、筒内噴射式内燃機関にも本発明は適用可能である。
【００６２】
・上記一実施形態では、ＭＢＴ基本マップ値及びノック基本マップ値を、専用の水温補正値及び吸気温補正値の両方でそれぞれ補正しているが、両基本マップ値を水温補正項及び吸気温補正項のいずれか一方で補正するようにしてもよい。
【００６３】
・上記一実施形態において、ＭＢＴ基本マップ値及びノック基本マップ値を、専用の水温補正値及び吸気温補正値の両方或いはいずれか一方で補正するのに加え、ノッキングが変化する各種の要因や、環境条件に応じてそれぞれ補正するように構成することもできる。このような構成が可能になるのは、図２（ｂ）に示すノック基本マップを図２（ａ）に示すＭＢＴ基本マップとは独立してあるからである。そのような要因としては、例えば、国によってガソリンのオクタン価の基準が異なること、基本ノック点火時期を測定する際の吸気温条件が国によって異なること等が挙げられる。上記のように構成することにより、ノック基本マップを、要因毎に適合させた複数のマップを国毎に作ることにより、要因に応じた点火時期の補正に容易に対処することができる。
【００６４】
・上記一実施形態では、図２（ｂ）に示すＭＢＴ基本マップには、ノック限界点火時期と略同義で用いている上記微小ノック点の値をノック基本マップ値として入れてあるが、要は実際上問題となるようなノックが発生しない点の点火時期を同基本マップ値として入れてあればよい。
【００６５】
・上記一実施形態では、点火時期制御装置を内燃機関としてのガソリンエンジンに適用したが、この点火時期制御装置をＬＰＧエンジンに適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る内燃機関の点火時期制御装置の概略構成図。
【図２】同制御装置が備えるマップを示す説明図。
【図３】同制御装置で実行される温度補正項算出ルーチンを示すフローチャート。
【図４】同制御装置で実行される点火時期算出ルーチンを示すフローチャート。
【図５】等回転でのエンジンの負荷と進角量の関係を示すグラフ。
【図６】水温と進角量の関係を示すグラフ。
【図７】吸気温と進角量の関係を示すグラフ。
【符号の説明】
１１…内燃機関としてのエンジン、３０…吸気温センサ、３３…水温センサ、３４…ノックセンサ、３５…回転速度センサ、３６…イグナイタ、３８…点火プラグ、４０…電子制御装置（ＥＣＵ）。

Claims

内燃機関の運転状態に応じて点火時期を制御する内燃機関の点火時期制御装置において、
前記運転状態に応じた基本点火時期として、最も出力の出る点火時期である基本ＭＢＴ点火時期とノック限界点火時期である基本ノック点火時期を別々に算出する基本点火時期算出手段と、
機関温度に応じた大きさの異なる２つの補正値として、前記基本ＭＢＴ点火時期用の補正値と同基本ＭＢＴ点火時期用の補正値よりも進角側の前記基本ノック点火時期用の補正値とを別々に求め、該両補正値で前記両点火時期をそれぞれ補正する点火時期補正手段と、
前記両補正値で補正された前記両点火時期のうち、遅角側の点火時期に基づき最終点火時期を設定する最終点火時期設定手段と
を備えることを特徴とする内燃機関の点火時期制御装置。
前記基本点火時期算出手段は、前記基本ＭＢＴ点火時期を、前記運転状態に応じてＭＢＴ基本マップを参照して求めるとともに、前記基本ノック点火時期を、前記運転状態に応じてノック基本マップを参照して求めることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の点火時期制御装置。
前記点火時期補正手段は、冷却水温に応じて、前記基本ＭＢＴ点火時期用の水温補正値と前記基本ノック点火時期用の水温補正値とを別々に求め、該両補正値で前記基本ＭＢＴ点火時期及び基本ノック点火時期をそれぞれ補正することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の点火時期制御装置。
前記点火時期補正手段は、吸気温に応じて、前記基本ＭＢＴ点火時期用の吸気温補正値と前記基本ノック点火時期用の吸気温補正値とを別々に求め、該両補正値で前記基本ＭＢＴ点火時期及び基本ノック点火時期をそれぞれ補正することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の点火時期制御装置。
前記点火時期補正手段は、冷却水温に応じて、前記基本ＭＢＴ点火時期用及び前記基本ノック点火時期用の各水温補正値を別々に求めるとともに、吸気温に応じて、前記基本ＭＢＴ点火時期用及び前記基本ノック点火時期用の各吸気温補正値を別々に求め、これらの補正値で前記基本ＭＢＴ点火時期及び基本ノック点火時期をそれぞれ補正することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の点火時期制御装置。
前記点火時期補正手段は、ノッキングが変化する要因に応じて前記基本ノック点火時期を補正することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の内燃機関の点火時期制御装置。