特許 5834908 点火時期制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5834908

(24)【登録日】2015年11月13日

(45)【発行日】2015年12月24日

(54)【発明の名称】点火時期制御装置

(51)【国際特許分類】

   F02P 5/153 20060101AFI20151203BHJP

   F02P 5/15 20060101ALI20151203BHJP

   F02D 45/00 20060101ALI20151203BHJP

【ＦＩ】

   F02P5/153

   F02P5/15 C

   F02D45/00 366D

   F02D45/00 362H

【請求項の数】1

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2011-288372(P2011-288372)

(22)【出願日】2011年12月28日

(65)【公開番号】特開2013-136979(P2013-136979A)

(43)【公開日】2013年7月11日

【審査請求日】2014年1月17日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000947

【氏名又は名称】特許業務法人あーく特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】徳田 剛

【審査官】 藤村 泰智

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６２−１０３４２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−０５４７４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−１０８９５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２６４８５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−１９５７８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０９７４７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−０７９４３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１４６７８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１８５３２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１４４６２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０５６７８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０１９１５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１０７８２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０６２３７７２７（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 特開２００３−２９３８２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−０６５１７３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｐ ５／１４５ 〜 ５／１５５

Ｆ０２Ｄ ４５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両に搭載された内燃機関の点火時期を制御する点火時期制御装置であって、
前記内燃機関の充填効率及び前記内燃機関の回転数に対応付けて前記内燃機関の点火時期を予め記憶しており、この記憶した点火時期が、前記内燃機関の充填効率が予め設定された閾値以上であるときに、前記内燃機関の筒内圧を予め設定された許容値以下とするべく遅角した点火時期とされた点火時期記憶手段と、
前記内燃機関に吸入される空気量である吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、
前記吸入空気量検出手段によって検出された吸入空気量に基づいて前記充填効率を求める充填効率算出手段と、
前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、
前記充填効率算出手段によって求められた前記充填効率、及び、前記回転数検出手段によって検出された前記回転数に対応する前記点火時期を前記点火時期記憶手段から読み出して設定する点火時期設定手段とを備えており、
前記点火時期記憶手段は、前記内燃機関の点火時期が対応付けられている前記充填効率の範囲について、常温時における前記充填効率を基準として、低温時における前記充填効率の範囲が前記閾値以上の範囲として拡張されていることを特徴とする点火時期制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両に搭載された内燃機関の点火時期を制御する点火時期制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

内燃機関への吸入空気温度が低い場合には、吸入空気量が増加するため、筒内圧が上昇することになる。従来、吸入空気温度が低いことに起因した筒内圧の上昇を低減する種々の装置、方法が提案されている。

【0003】

例えば、吸入空気量を制限するようにスロットルバルブの開度を調整するエンジン（「内燃機関」に相当する。）の出力制御装置が開示されている（特許文献１参照）。このエンジンの出力制御装置によれば、スロットルバルブの開度を調整することによって、気筒内圧の上昇を抑制することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１０−１９１５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上記特許文献１に記載のエンジンの出力制御装置では、スロットルバルブの開度を調整することによって吸入空気量が制限されるため、出力トルク（出力性能）が低下することになる（図６参照）。

【0006】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、吸入空気温度が低い場合の出力性能を向上することの可能な点火時期制御装置を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本発明に係る点火時期制御装置は、以下のように構成されている。

【0008】

すなわち、本発明に係る点火時期制御装置は、車両に搭載された内燃機関の点火時期を制御する点火時期制御装置であって、前記内燃機関の充填効率及び前記内燃機関の回転数に対応付けて前記内燃機関の点火時期を予め記憶しており、この記憶した点火時期が、前記内燃機関の充填効率が予め設定された閾値以上であるときに、前記内燃機関の筒内圧を予め設定された許容値以下とするべく遅角した点火時期とされた点火時期記憶手段と、前記内燃機関に吸入される空気量である吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、前記吸入空気量検出手段によって検出された吸入空気量に基づいて前記充填効率を求める充填効率算出手段と、前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、前記充填効率算出手段によって求められた前記充填効率、及び、前記回転数検出手段によって検出された前記回転数に対応する前記点火時期を前記点火時期記憶手段から読み出して設定する点火時期設定手段とを備えており、前記点火時期記憶手段は、前記内燃機関の点火時期が対応付けられている前記充填効率の範囲について、常温時における前記充填効率を基準として、低温時における前記充填効率の範囲が前記閾値以上の範囲として拡張されていることを特徴としている。

【0009】

かかる構成を備える点火時期制御装置によれば、前記内燃機関の充填効率が予め設定された閾値以上であるときに、前記内燃機関の筒内圧を予め設定された許容値以下とするべく、前記内燃機関の点火時期が遅角されるため、吸入空気温度が低い場合の出力性能を向上することができる。

【0010】

すなわち、前記内燃機関の吸入空気温度が低い場合には、前記内燃機関への吸入空気量が増加し、前記内燃機関の充填効率が増加することになる。よって、前記内燃機関の充填効率が予め設定された閾値（例えば、１０５％）以上であるときに、前記内燃機関の点火時期を遅角することによって、前記内燃機関の筒内圧が予め設定された許容値（例えば、９ＭＰａ）以下とされるため、吸入空気温度が低い場合の出力性能を向上することができるのである。

【0012】

また、本解決手段では、前記内燃機関の充填効率及び前記内燃機関の回転数に対応付けて、前記内燃機関の点火時期が点火時期記憶手段に予め記憶されている。そして、この記憶されている点火時期は、前記内燃機関の充填効率が予め設定された閾値以上であるときに、前記内燃機関の筒内圧を予め設定された許容値以下とするべく遅角した点火時期となっている。そして、前記内燃機関に吸入される空気量である吸入空気量が検出されて、検出された吸入空気量に基づいて前記充填効率が求められる。また、前記内燃機関の回転数が検出される。更に、求められた前記充填効率、及び、検出された前記回転数に対応する前記点火時期が前記点火時期記憶手段から読み出されて設定されるため、前記点火時期記憶手段に適正な値を記憶しておく（図３参照）ことによって、吸入空気温度が低い場合の出力性能を向上することができる。

【0014】

更に、本解決手段では、前記点火時期記憶手段が、前記内燃機関の点火時期が対応付けられている前記充填効率の範囲について、常温時における前記充填効率を基準として、低温時における前記充填効率まで拡張されているため、低温時においても、常温時と同様に、検出された吸入空気量に基づいて求められた前記充填効率、及び、検出された前記回転数に対応する前記点火時期を前記点火時期記憶手段から読み出して設定することができるため、吸入空気温度が低い場合の出力性能を容易に向上することができる。

【発明の効果】

【0017】

本発明に係る点火時期制御装置によれば、前記内燃機関の充填効率が予め設定された閾値以上であるときに、前記内燃機関の筒内圧を予め設定された許容値以下とするべく、前記内燃機関の点火時期が遅角されるため、吸入空気温度が低い場合の出力性能を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明に係る点火時期制御装置が搭載される車両のエンジンの一例を示す構成図である。

【図2】図１に示す車両に搭載される点火時期制御装置の一例を示す機能構成図である。

【図3】図２に示す点火時期制御装置の点火時期記憶部に記憶される情報の一例を示す図表である。

【図4】充填効率と筒内圧との関係の一例を示すグラフである。

【図5】図２に示す点火時期制御装置の動作の一例を示すフローチャートである。

【図6】図２に示す点火時期制御装置の効果の一例を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明に係る点火時期制御装置の実施形態を、図面を参照して説明する。

【0020】

−エンジン１−
まず、図１を参照して、本実施形態に係るエンジン１について説明する。図１は、本発明に係る点火時期制御装置が搭載される車両のエンジン１の一例を示す構成図である。なお、エンジン１は、特許請求の範囲に記載の「内燃機関」に相当する。

【0021】

エンジン１は、例えば、多気筒ガソリンエンジンであって、燃焼室１ａを形成するピストン１ｂ、及び、出力軸であるクランクシャフト１５を備えている。ピストン１ｂは、コネクティングロッド１６を介して、クランクシャフト１５に連結されている。また、ピストン１ｂの往復運動は、コネクティングロッド１６によって、クランクシャフト１５の回転運動へと変換される。

【0022】

クランクシャフト１５には、シグナルロータ１７が配設されている。シグナルロータ１７の外周面には、複数の突起１７ａが等間隔で形成されている。シグナルロータ１７の側方近傍には、エンジン回転数センサ１２４が配置されている。エンジン回転数センサ１２４は、例えば電磁ピックアップであって、クランクシャフト１５が回転する際に、エンジン回転数センサ１２４に対向する位置を通過する突起１７ａの個数分のパルス状信号（出力パルス）を発生する。なお、エンジン回転数センサ１２４は、特許請求の範囲に記載の「回転数検出手段」の一部に相当する。

【0023】

エンジン１の燃焼室１ａには、点火プラグ１０３が配設されている。点火プラグ１０３の点火タイミングは、イグナイタ１０４によって調整される。イグナイタ１０４は、ＥＣＵ１００によって制御される。エンジン１のシリンダブロック１ｃには、エンジン水温（冷却水の水温）を検出する水温センサ１２１が配設されている。

【0024】

エンジン１の燃焼室１ａには、吸気通路１１と排気通路１２とが接続されている。吸気通路１１と燃焼室１ａとの間には、吸気バルブ１３が設けられている。吸気バルブ１３を開閉駆動することによって、吸気通路１１と燃焼室１ａとが連通又は遮断される。また、排気通路１２と燃焼室１ａとの間には、排気バルブ１４が設けられている。排気バルブ１４を開閉駆動することによって、排気通路１２と燃焼室１ａとが連通又は遮断される。

【0025】

エンジン１の吸気通路１１には、エアクリーナ１０７、エアフローメータ１２２、吸気温センサ１２３、及び、スロットルバルブ１０５等が配設されている。なお、エアフローメータ１２２は、質量流量（ｇ／ｓｅｃ：単位時間当たりに流れる空気の質量）を検出するものであって、特許請求の範囲に記載の「吸入空気量検出手段」の一部に相当する。ここで、スロットルバルブ１０５は、エンジン１の吸入空気量を調整する。また、エンジン１の排気通路１２には、Ｏ₂センサ１２７、三元触媒１０８等が配設されている。ここで、Ｏ₂センサ１２７は、排気ガス中の酸素濃度を検出する。

【0026】

エンジン１の吸気通路１１に配設されたスロットルバルブ１０５は、スロットルモータ１０６によって駆動される。スロットルバルブ１０５の開度は、スロットル開度センサ１２５によって検出される。なお、スロットルバルブ１０５の開度（スロットル開度）は、スロットル開度センサ１２５によって検出される。また、スロットルモータ１０６は、ＥＣＵ１００によって駆動制御される。

【0027】

また、吸気通路１１には、インジェクタ（燃料噴射弁）１０２が配設されている。インジェクタ１０２には、燃料ポンプによって燃料タンクから燃料（ここでは、ガソリン）が供給され、インジェクタ１０２によって吸気通路１１に燃料が噴射される。噴射された燃料は、吸入空気と混合されて混合気となって、エンジン１の燃焼室１ａに導入される。燃焼室１ａに導入された混合気（燃料＋空気）は、点火プラグ１０３によって点火されて燃焼、爆発する。混合気が燃焼室１ａ内で燃焼、爆発することによって、ピストン１ｂが図の上下方向に往復運動して、クランクシャフト１５が回転駆動される。

【0028】

−ＥＣＵ１００−
次に、図２を参照してＥＣＵ１００の構成について説明する。図２は、図１に示す車両に搭載されるＥＣＵ１００の一例を示す機能構成図である。ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、バックアップＲＡＭ等を備えている。

【0029】

ＲＯＭは、種々の制御プログラム等を記憶する。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶された種々の制御プログラムを読み出して各種処理を実行する。ＲＡＭは、ＣＰＵでの演算結果等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップＲＡＭは、エンジン１の停止時に保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。

【0030】

また、ＥＣＵ１００には、水温センサ１２１、エアフローメータ１２２、吸気温センサ１２３、エンジン回転数センサ１２４、スロットル開度センサ１２５、アクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ１２６、Ｏ₂センサ１２７等が通信可能に接続されている。

【0031】

更に、ＥＣＵ１００には、制御対象として、インジェクタ１０２、点火プラグ１０３のイグナイタ１０４、スロットルバルブ１０５のスロットルモータ１０６等が通信可能に接続されている。そして、ＥＣＵ１００は、上記各種センサの出力に基づいて、インジェクタ１０２の燃料噴射制御、点火プラグ１０３の点火時期制御、スロットルモータ１０６の駆動制御等を含むエンジン１の各種制御を実行する。

【0032】

−点火時期制御装置の構成−
次に、図２を参照して本発明に係る点火時期制御装置（ＥＣＵ１００）の構成について説明する。ＥＣＵ１００は、ＲＯＭに記憶された制御プログラムを読み出して実行することによって、点火時期記憶部１１１、吸入空気量検出部１１２、充填効率算出部１１３、回転数検出部１１４、及び、点火時期設定部１１５として機能する。ここで、点火時期記憶部１１１、吸入空気量検出部１１２、充填効率算出部１１３、回転数検出部１１４、及び、点火時期設定部１１５は、本発明に係る点火時期制御装置の一部に相当する。

【0033】

点火時期記憶部１１１は、エンジン１の充填効率ＫＬ及びエンジン１の回転数Ｎｅに対応付けて、エンジン１の点火時期ＢＴＤＣを予め記憶する機能部である。ここで、点火時期記憶部１１１は、特許請求の範囲に記載の「点火時期記憶手段」に相当する。なお、「充填効率ＫＬ」とは、エンジン１の１回転当りのシリンダに吸入される空気量（質量流量（ｇ／ｓｅｃ））を、シリンダに吸入可能な最大空気量（質量流量（ｇ／ｓｅｃ））で除した商である。ここで、「ＢＴＤＣ」とは、上死点（ＴＤＣ：ＴＯＰ Ｄｅａｄ Ｃｅｎｔｅｒ）を「０」度とした基準を用いて、上死点前（回転方向と反対の向き）の角度を示すものである。

【0034】

点火時期記憶部１１１に記憶された点火時期ＢＴＤＣは、点火時期設定部１１５によって読み出される。また、具体的には、点火時期記憶部１１１は、例えば、ＥＣＵ１００のＲＯＭ等にルックアップテーブル（又は、マップ）として記憶されている。

【0035】

吸入空気量検出部１１２は、エアフローメータ１２２を介して、エンジン１に吸入される空気量である吸入空気量ＱＷを検出する機能部である。なお、吸入空気量検出部１１２は、特許請求の範囲に記載の「吸入空気量検出手段」の一部に相当する。ここで、吸入空気量検出部１１２は、「吸入空気量」として、エンジン１に吸入される単位時間当たりに流れる空気の質量である質量流量（ｇ／ｓｅｃ）を検出する。

【0036】

充填効率算出部１１３は、吸入空気量検出部１１２によって検出された吸入空気量ＱＷ及びエンジン回転数センサ１２４によって検出されたエンジン回転数Ｎｅに基づいて充填効率ＫＬを求める機能部である。なお、充填効率算出部１１３は、特許請求の範囲の「充填効率算出手段」に相当する。具体的には、充填効率算出部１１３は、次の（１）式によって充填効率ＫＬ（％）を求める。また、充填効率ＫＬ（％）は、エンジン１の「負荷率」と呼ばれることもある。

【0037】

充填効率ＫＬ＝（エンジン１回転当りの吸入空気量ＱＷ）
／（シリンダに吸入可能な最大空気量）×１００ （１）
ここで、シリンダに吸入可能な最大空気量は、予め実験等によって求められる値であって、エンジン１の気筒数、総排気量等によって決まる定数である。

【0038】

回転数検出部１１４は、エンジン回転数センサ１２４を介して、エンジン１の回転数（エンジン回転数）Ｎｅを検出する機能部である。なお、回転数検出部１１４は、特許請求の範囲に記載の「回転数検出手段」の一部に相当する。

【0039】

点火時期設定部１１５は、充填効率算出部１１３によって求められた充填効率ＫＬ、及び、回転数検出部１１４によって検出されたエンジン回転数Ｎｅ、に対応する点火時期ＢＴＤＣを点火時期記憶部１１１から読み出して、イグナイタ１０４を介して点火プラグ１０３に設定する機能部である。

【0040】

このようにして、エンジン１の充填効率ＫＬ及びエンジン回転数Ｎｅに対応付けて、エンジン１の点火時期ＢＴＤＣが点火時期記憶部１１１に予め記憶されている。そして、エンジン１に吸入される空気量である吸入空気量ＱＷ（質量流量）が検出されて、検出された吸入空気量ＱＷに基づいて充填効率ＫＬが求められる。また、エンジン回転数Ｎｅが検出される。更に、求められた充填効率ＫＬ、及び、検出されたエンジン回転数Ｎｅに対応する点火時期ＢＴＤＣが点火時期記憶部１１１から読み出されて、イグナイタ１０４を介して点火プラグ１０３に設定されるため、点火時期記憶部１１１に適正な値を記憶しておく（図３参照）ことによって、吸入空気温度ＴＡが低い場合の出力性能を向上することができる。

【0041】

ここで、図３及び図４を参照して、本発明に係る点火時期記憶部１１１の特徴について説明する。図３は、図２に示す点火時期制御装置（ＥＣＵ１００）の点火時期記憶部１１１に記憶される情報の一例を示す図表である。

【0042】

図３に示すように、本発明に係る点火時期記憶部１１１は、エンジン１の充填効率ＫＬ及びエンジン１の回転数Ｎｅに対応付けて、エンジン１の点火時期ＢＴＤＣを記憶している。ここで、点火時期記憶部１１１は、充填効率ＫＬの範囲について、常温時（例えば、２５℃の場合）における充填効率ＫＬ（例えば、０〜１０５％）を基準として、低温時（例えば、−３０℃の場合）における充填効率ＫＬまで拡張されている。

【0043】

ここで、吸入空気温度ＴＡが常温時（例えば、２５℃の場合）においてスロットルバルブ１０５の開度であるスロットル開度θが１００％である場合にエンジン１に流入する吸入空気量ＱＶ（体積流量）と、吸入空気温度ＴＡが低温時（例えば、−３０℃の場合）においてスロットル開度θが１００％である場合にエンジン１に流入する吸入空気量ＱＶ（体積流量）とが同一であるとして説明する。この場合には、吸入空気温度ＴＡが常温時から低温時に変化すると、空気の比重ρが増加するため、吸入空気温度ＴＡが常温時における最大の充填効率ＫＬが１０５％であるとすれば、吸入空気温度ＴＡが低温時における充填効率ＫＬの最大値は、次の（２）式によって求められる。

【0044】

１０５×（２７３＋２５）／（２７３−３０）＝１２９ （２）
すなわち、吸入空気温度ＴＡが低温時における充填効率ＫＬの最大値は、約１３０％となる。このように、吸入空気温度ＴＡが低温時における最大の充填効率ＫＬは、吸入空気温度ＴＡが常温時における最大の充填効率ＫＬと比較して大きいため、吸入空気温度ＴＡが低温時には、図４に示すように、筒内圧Ｐｍａｘが許容値Ｐ０（例えば、９ＭＰａ）を超える虞がある。図４は、充填効率ＫＬと筒内圧Ｐｍａｘとの関係の一例を示すグラフである。横軸は、充填効率ＫＬであって、縦軸は、筒内圧Ｐｍａｘである。

【0045】

図４において、破線で示すグラフＧ１２は、充填効率ＫＬが１０５％を超えた場合に、充填効率ＫＬが１０５％の点火時期ＢＴＤＣを保持すると共に、スロットル開度θを１００％に保持した場合の筒内圧Ｐｍａｘと充填効率ＫＬとの関係を示すグラフである。グラフＧ１２に示すように、筒内圧Ｐｍａｘは、充填効率ＫＬの増大に概ね比例して増大するため、吸入空気温度ＴＡが低温時において筒内圧Ｐｍａｘが許容値Ｐ０（例えば、９ＭＰａ）を超えることになる。従来は、これを回避するため、上述の特許文献１（特開２０１０−１９１５３号公報）のように、スロットルバルブ１０５の開度を調整（低減）していた。

【0046】

これに対して、図４において、実線で示すグラフＧ１１は、充填効率ＫＬが１０５％を超えた場合に、図３に示す図表で規定される点火時期ＢＴＤＣに設定すると共に、スロットル開度θを１００％に保持した場合の筒内圧Ｐｍａｘと充填効率ＫＬとの関係を示すグラフである。グラフＧ１１に示すように、この場合には、筒内圧Ｐｍａｘを許容値Ｐ０以下とするべく、遅角された点火時期ＢＴＤＣが設定されるため、筒内圧Ｐｍａｘが許容値Ｐ０を超えることはない。

【0047】

次に、図３に戻って、本発明に係る点火時期記憶部１１１に記憶されるエンジン１の点火時期ＢＴＤＣについて説明する。充填効率ＫＬが１０５％以下の場合には、図４を用いて上述のように、筒内圧Ｐｍａｘが許容値Ｐ０を超えることはないため、エンジン１の点火時期ＢＴＤＣは、エンジン性能が最良となる（出力トルクが最大となる）値に設定される。

【0048】

一方、吸入空気温度ＴＡが低温時において充填効率ＫＬが１０５％より大きい場合には、図４を用いて上述のように、充填効率ＫＬが１０５％の点火時期ＢＴＤＣを保持すると、筒内圧Ｐｍａｘが許容値Ｐ０を超えることになってしまう。よって、エンジン１の点火時期ＢＴＤＣを遅角させることによって筒内圧Ｐｍａｘを低減し、筒内圧Ｐｍａｘが許容値Ｐ０以下となる点火時期ＢＴＤＣの値に設定されている。図３に示す図表で規定される点火時期ＢＴＤＣは、このように設定されているため、スロットル開度θを１００％に保持した場合であっても、図３に示す図表で規定される点火時期ＢＴＤＣに設定することによって、図４のグラフＧ１１に示すように、筒内圧Ｐｍａｘが許容値Ｐ０を超えることはない。

【0049】

上述のように、吸入空気温度ＴＡが常温時における充填効率ＫＬを基準として、吸入空気温度ＴＡが低温時における充填効率ＫＬ（図３に示す例では、１３０％）まで拡張されているため、吸入空気温度ＴＡが低温時においても、吸入空気温度ＴＡが常温時と同様に、エアフローメータ１２２によって検出された吸入空気量ＱＷに基づいて求められた充填効率ＫＬ、及び、エンジン回転数センサ１２４によって検出されたエンジン回転数Ｎｅに対応する点火時期ＢＴＤＣを点火時期記憶部１１１から読み出して、イグナイタ１０４を介して点火プラグ１０３に設定することができるため、吸入空気温度ＴＡが低い場合の出力性能を容易に向上することができる。

【0050】

本実施形態では、点火時期記憶部１１１に記憶される充填効率ＫＬの最大値が１３０％である（図３参照）場合について説明するが、点火時期記憶部１１１に記憶される充填効率ＫＬの最大値は、車両が使用される環境等に応じて、適宜設定すればよい。例えば、極寒冷地で使用される車両の場合には、空気の比重ρが更に増加するため、点火時期記憶部１１１に記憶される充填効率ＫＬの最大値を大きな値（例えば、１５０％）に設定する必要がある。

【0051】

また、上述のように、点火時期記憶部１１１には、エンジン１の筒内圧Ｐｍａｘを予め設定された許容値Ｐ０（例えば、９ＭＰａ）以下とするべく、遅角された点火時期ＢＴＤＣが予め記憶されているため、簡素な構成で、筒内圧Ｐｍａｘを許容値Ｐ０以下とすることができる。

【0052】

−点火時期制御装置の動作−
次に、図５を参照して、本発明に係る点火時期制御装置（主に、ＥＣＵ１００）の動作を説明する。図５は、図２に示す点火時期制御装置（ＥＣＵ１００）の動作の一例を示すフローチャートである。まず、回転数検出部１１４によって、エンジン回転数Ｎｅが検出される（ステップＳ１０１）。そして、吸入空気量検出部１１２によって、エンジン１に吸入される空気量である吸入空気量ＱＷが検出される（ステップＳ１０３）。次に、充填効率算出部１１３によって、ステップＳ１０１において検出されたエンジン回転数Ｎｅ、及び、吸入空気量ＱＷに基づいて充填効率ＫＬが求められる（ステップＳ１０５）。

【0053】

次いで、ステップＳ１０１において検出されたエンジン回転数Ｎｅ、及び、ステップＳ１０５において求められた充填効率ＫＬ、に対応する点火時期ＢＴＤＣが、点火時期設定部１１５によって、点火時期記憶部１１１から読み出される（ステップＳ１０７）。そして、点火時期設定部１１５によって、ステップＳ１０７において読み出された点火時期ＢＴＤＣがイグナイタ１０４を介して点火プラグ１０３に設定されて（ステップＳ１０９）、処理がステップＳ１０１に戻され、ステップＳ１０１以降の処理が繰り返し実行される。

【0054】

このようにして、エンジン１の充填効率ＫＬが予め設定された閾値（例えば、１０５％）以上であるときに、エンジン１の筒内圧Ｐｍａｘを予め設定された許容値Ｐ０以下とするべく、エンジン１の点火時期ＢＴＤＣが遅角されるため、吸入空気温度ＴＡが低い場合の出力性能を向上することができる。

【0055】

すなわち、エンジン１の吸入空気温度ＴＡが低い場合には、エンジン１の吸入空気量ＱＷが増加するため、エンジン１の充填効率ＫＬが大きくなる。よって、エンジン１の充填効率ＫＬが予め設定された閾値（例えば、１０５％）以上であるときに、エンジン１の点火時期ＢＴＤＣを遅角することによって、エンジン１の筒内圧Ｐｍａｘが予め設定された許容値Ｐ０（例えば、９ＭＰａ）以下とされるため、吸入空気温度ＴＡが低い場合の出力性能を向上することができるのである。

【0056】

図６は、図２に示す点火時期制御装置（ＥＣＵ１００）の効果の一例を示すグラフである。ここでは、吸入空気温度ＴＡが低温時（ここでは、−３０℃の場合）であって、スロットル開度θが１００％である場合について説明する。図の横軸は、エンジン回転数Ｎｅであり、縦軸は、エンジン１の出力である。

【0057】

細い実線で示すグラフＧ２１は、図４を参照して説明した従来の制御のように、スロットルバルブ１０５の開度を調整（低減）する場合のエンジン１の出力の変化を示すグラフである。これに対して、太い破線で示すグラフＧ２２は、スロットルバルブ１０５の開度を調整（低減）しない場合のエンジン１の出力の変化を示すグラフである。この場合には、図４に破線で示すグラフＧ１２のように、筒内圧Ｐｍａｘが許容値Ｐ０を超えることになる。そして、太い実線で示すグラフＧ２３は、スロットルバルブ１０５の開度を調整（低減）せず、その換わりに、筒内圧Ｐｍａｘを許容値Ｐ０以下とするべく点火時期ＢＴＤＣを遅角させた場合のエンジン１の出力の変化を示すグラフである。グラフＧ２３に示すように、点火時期ＢＴＤＣを遅角させることによって、スロットルバルブ１０５の開度を調整（低減）する場合のグラフＧ２１と比較して、出力を増大することができる。

【0058】

−他の実施形態−
本実施形態においては、点火時期制御装置が、ＥＣＵ１００における点火時期記憶部１１１、吸入空気量検出部１１２、充填効率算出部１１３、回転数検出部１１４、及び、点火時期設定部１１５等として構成されている場合について説明したが、点火時期記憶部１１１、吸入空気量検出部１１２、充填効率算出部１１３、回転数検出部１１４、及び、点火時期設定部１１５のうち、少なくとも１つが、電子回路等のハードウェアで構成されている形態でもよい。

【0059】

本実施形態では、エンジン１に過給機（ターボチャージャ）が搭載されていない場合について説明したが、エンジン１に過給機が搭載されている形態でもよい。

【0060】

本実施形態では、エンジン１の点火時期が遅角することによって筒内圧Ｐｍａｘを許容値Ｐ０以下とする場合について説明したが、エンジン１の点火時期が遅角すると共に、スロットルバルブの開度を調整することによって筒内圧Ｐｍａｘを許容値Ｐ０以下とする形態でもよい。

【産業上の利用可能性】

【0061】

本発明は、車両に搭載された内燃機関の点火時期を制御する点火時期制御装置に利用することができる。

【符号の説明】

【0062】

１ エンジン
１０２ インジェクタ
１０３ 点火プラグ
１２２ エアフローメータ（吸入空気量検出手段の一部）
１２３ 吸気温センサ
１２４ エンジン回転数センサ（回転数検出手段の一部）
１００ ＥＣＵ（点火時期制御装置）
１１１ 点火時期記憶部（点火時期記憶手段）
１１２ 吸入空気量検出部（吸入空気量検出手段の一部）
１１３ 充填効率算出部（充填効率算出手段）
１１４ 回転数検出部（回転数検出手段の一部）
１１５ 点火時期設定部（点火時期設定手段）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】