特許 6901324 点火時期適合方法、および、点火時期適合装置

(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】6901324

(24)【登録日】2021年6月21日

(45)【発行日】2021年7月14日

(54)【発明の名称】点火時期適合方法、および、点火時期適合装置

(51)【国際特許分類】

   F02P 17/02 20060101AFI20210701BHJP

   F02D 45/00 20060101ALI20210701BHJP

【ＦＩ】

   F02P17/02 J

   F02D45/00 368S

【請求項の数】7

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2017-111304(P2017-111304)

(22)【出願日】2017年6月6日

(65)【公開番号】特開2018-204550(P2018-204550A)

(43)【公開日】2018年12月27日

【審査請求日】2020年5月7日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005348

【氏名又は名称】株式会社ＳＵＢＡＲＵ

(74)【代理人】

【識別番号】100122770

【弁理士】

【氏名又は名称】上田 和弘

(72)【発明者】

【氏名】寺井 美裕

(72)【発明者】

【氏名】木村 翔平

【審査官】 小林 勝広

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−１１２２５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−１８９２８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０８１５９４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｄ ４３／００−４５／００

Ｆ０２Ｐ １／００− ３／１２、 ５／１４５−５／１５５、

７／００−１７／１２

Ｆ１６Ｈ １９／００−３７／１６、４９／００、５９／００−６１／１２、

６１／１６−６１／２４、６１／６６−６１／７０、

６３／４０−６３／５０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関の点火時期を変更する点火時期変更工程と、
前記点火時期変更工程において変更された点火時期毎に、前記内燃機関のクランクシャフトの角度毎に前記クランクシャフトのクランクアームの回転によって形成される仮想の円の接線方向に作用する回転力を取得する回転力取得工程と、
前記回転力取得工程において取得された前記クランクシャフトの角度毎の回転力のデータから回転力が最大となる角度を抽出し、当該抽出した角度が予め設定された回転力最大時期か否かを判定する回転力最大時期判定工程と、
前記回転力最大時期判定工程において回転力最大時期と判定された場合の点火時期により前記内燃機関のトルクが最大となる点火時期を設定する点火時期設定工程と、
を含み、
前記回転力取得工程は、前記クランクシャフトの角度毎に前記内燃機関の気筒の筒内圧を検出し、当該検出した筒内圧から得られる前記気筒のピストンの軸方向に作用する力と、前記内燃機関の諸元から得られる前記ピストンの軸方向の力を前記仮想の円の接線方向に伝達する機械伝達効率とにより前記クランクシャフトの角度毎の回転力を取得することを特徴とする点火時期適合方法。

【請求項2】

前記回転力取得工程は、前記回転力をＦｉ（θ）［Ｎ］とし、前記クランクシャフトの角度をθ［ｄｅｇ］とし、前記筒内圧をＰ（θ）［ｋＰａ］とし、前記ピストンの断面積をＡ［ｍｍ^２］とし、コネクティングロッドの長さをｌ［ｍｍ］とし、前記クランクシャフトのクランク半径をｒ［ｍｍ］とした場合、（式１）により、前記回転力Ｆｉ（θ）を演算することを特徴とする請求項１に記載の点火時期適合方法。

【数1】

【請求項3】

前記クランクシャフトの角度毎に前記内燃機関の気筒の筒内圧を検出し、当該検出したクランクシャフトの角度毎の筒内圧のデータを用いて前記気筒での燃焼エネルギを取得する燃焼エネルギ取得工程と、
前記燃焼エネルギ取得工程において取得された燃焼エネルギを記憶する記憶工程と、
前記燃焼エネルギ取得工程において取得された燃焼エネルギと前記記憶工程において記憶された前回の点火時期での燃焼エネルギとの大小関係を判定する燃焼エネルギ判定工程と、
を含み、
前記点火時期設定工程は、前記燃焼エネルギ判定工程における判定結果に基づいて、前記回転力最大時期判定工程において予め設定された回転力最大時期と判定された場合の点火時期のうち燃焼エネルギが最も大きい点火時期を前記内燃機関のトルクが最大となる点火時期として設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の点火時期適合方法。

【請求項4】

内燃機関の点火時期を変更する点火時期変更工程と、
前記点火時期変更工程において変更された点火時期毎に、前記内燃機関のクランクシャフトの角度毎に前記クランクシャフトのクランクアームの回転によって形成される仮想の円の接線方向に作用する回転力を取得する回転力取得工程と、
前記回転力取得工程において取得された前記クランクシャフトの角度毎の回転力のデータから回転力が最大となる角度を抽出し、当該抽出した角度が予め設定された回転力最大時期か否かを判定する回転力最大時期判定工程と、
前記回転力最大時期判定工程において回転力最大時期と判定された場合の点火時期により前記内燃機関のトルクが最大となる点火時期を設定する点火時期設定工程と、
前記クランクシャフトの角度毎に前記内燃機関の気筒の筒内圧を検出し、当該検出したクランクシャフトの角度毎の筒内圧のデータを用いて前記気筒での燃焼エネルギを取得する燃焼エネルギ取得工程と、
前記燃焼エネルギ取得工程において取得された燃焼エネルギを記憶する記憶工程と、
前記燃焼エネルギ取得工程において取得された燃焼エネルギと前記記憶工程において記憶された前回の点火時期での燃焼エネルギとの大小関係を判定する燃焼エネルギ判定工程と、
を含み、
前記点火時期設定工程は、前記燃焼エネルギ判定工程における判定結果に基づいて、前記回転力最大時期判定工程において予め設定された回転力最大時期と判定された場合の点火時期のうち燃焼エネルギが最も大きい点火時期を前記内燃機関のトルクが最大となる点火時期として設定することを特徴とする点火時期適合方法。

【請求項5】

前記燃焼エネルギ取得工程は、前記クランクシャフトの角度毎の筒内圧のデータを用いて、所定の角度範囲で筒内圧を積分し、当該積分値を前記燃焼エネルギとすることを特徴とする請求項３又は４に記載の点火時期適合方法。

【請求項6】

内燃機関のクランクシャフトの角度を検出するクランク角取検出手段と、
前記内燃機関の点火時期を変更する点火時期変更手段と、
前記点火時期変更手段によって変更された点火時期毎に、前記内燃機関のクランクシャフトの角度毎に前記クランクシャフトのクランクアームの回転によって形成される仮想の円の接線方向に作用する回転力を取得する回転力取得手段と、
前記回転力取得手段によって取得された前記クランクシャフトの角度毎の回転力のデータから回転力が最大となる角度を抽出し、当該抽出した角度が予め設定された回転力最大時期か否かを判定する回転力最大時期判定手段と、
前記回転力最大時期判定手段によって回転力最大時期と判定された場合の点火時期により前記内燃機関のトルクが最大となる点火時期を設定する点火時期設定手段と、
前記内燃機関の気筒の筒内圧を検出する筒内圧検出手段と、を備え、
前記回転力取得手段は、前記クランクシャフトの角度毎に前記筒内圧検出手段によって検出された前記筒内圧から得られる前記気筒のピストンの軸方向に作用する力と、前記内燃機関の諸元から得られる前記ピストンの軸方向の力を前記仮想の円の接線方向に伝達する機械伝達効率とにより前記クランクシャフトの角度毎の回転力を取得することを特徴とする点火時期適合装置。

【請求項7】

前記クランクシャフトの角度毎に前記筒内圧検出手段によって検出された筒内圧のデータを用いて前記気筒での燃焼エネルギを取得する燃焼エネルギ取得手段と、
前記燃焼エネルギ取得手段によって取得された燃焼エネルギを記憶する記憶手段と、
前記燃焼エネルギ取得手段によって取得された燃焼エネルギと前記記憶手段に記憶された前回の点火時期での燃焼エネルギとの大小関係を判定する燃焼エネルギ判定手段と、
を備え、
前記点火時期設定手段は、前記燃焼エネルギ判定手段における判定結果に基づいて、前記回転力最大時期判定手段によって予め設定された回転力最大時期と判定された場合の点火時期のうち燃焼エネルギが最も大きい点火時期を前記内燃機関のトルクが最大となる点火時期として設定することを特徴とする請求項６に記載の点火時期適合装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内燃機関の点火時期適合方法、および、点火時期適合装置に関する。

【背景技術】

【0002】

内燃機関の点火時期制御としては、例えば、内燃機関の回転数と負荷（例えば、吸入空気量）により定められた各運転状態での点火時期（例えば、内燃機関のトルクが最大となる点火時期であるＭＢＴ（Ｍｉｎｉｍｕｍ Ａｄｖａｎｃｅ ｆｏｒ Ｂｅｓｔ Ｔｏｒｑｕｅ）を示した点火時期マップをＲＯＭに予め保持しておき、この点火時期マップを検索して運転状態に応じた点火時期を抽出して、この点火時期で点火プラグを点火させる。

【0003】

この点火時期マップで用いられる点火時期の適合方法としては、例えば、内燃機関の出力軸（クランクシャフト）をダイナモメータに連結し、複数の運転状態それぞれについて、点火時期を所定角度ずつ進角させつつ、ダイナモメータによって内燃機関の軸トルクを検出し、図７に示すように軸トルクが最大となるＭＢＴを探索する方法がある（例えば、特許文献１参照）。

【0004】

また、他の適合方法としては、例えば、内燃機関の出力軸をダイナモメータに連結し、複数の運転状態それぞれについて、点火時期を所定角度ずつ進角させつつ、筒内圧センサによって各クランク角での内燃機関の気筒の筒内圧（燃焼圧）を検出し、燃焼圧波形から最大筒内圧点又は５０％燃焼点を抽出し、この最大筒内圧点又は５０％燃焼点からＭＢＴを設定する方法がある（例えば、特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００７−１７７８２５号公報

【特許文献2】特開昭５９−３９９７４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、軸トルクを用いてＭＢＴを設定する場合、所定の角度範囲内で進角された各点火時期における軸トルクのデータからピーク値を探索するので、この探索に時間を要する。特に、図８に示すように軸トルクの値が殆ど変わらない点火時期の領域Ａがあると、この領域Ａを繰り返し探索してＭＢＴを設定するので、探索時間が長くなる。

【0007】

また、燃焼圧を用いてＭＢＴを設定する場合、ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）などの内燃機関の燃焼状態に影響を与えるパラメータが加わると、燃焼圧波形（例えば、ピーク値、立ち上がり、立ち下り）が変化するので、最大筒内圧点や５０％燃焼点が変わり、適切なＭＢＴの設定がより困難になる。

【0008】

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、点火時期の探索時間を短縮しつつ適切な点火時期を設定することが可能な点火時期適合方法、および、点火時期適合装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明に係る点火時期適合方法は、内燃機関の点火時期を変更する点火時期変更工程と、点火時期変更工程において変更された点火時期毎に、内燃機関のクランクシャフトの角度毎にクランクシャフトのクランクアームの回転によって形成される仮想の円の接線方向に作用する回転力を取得する回転力取得工程と、回転力取得工程において取得されたクランクシャフトの角度毎の回転力のデータから回転力が最大となる角度を抽出し、当該抽出した角度が予め設定された回転力最大時期か否かを判定する回転力最大時期判定工程と、回転力最大時期判定工程において回転力最大時期と判定された場合の点火時期により内燃機関のトルクが最大となる点火時期を設定する点火時期設定工程と、を含むことを特徴とする。

【0010】

本発明に係る点火時期適合方法では、変更される点火時期毎に、クランクシャフトの角度毎にクランクアームの回転によって形成される仮想の円の接線方向に作用する回転力を取得する。この接線方向に作用する回転力により、クランクシャフトに作用するトルク（内燃機関の軸トルク）が発生する。したがって、この回転力が最大となるタイミングで、内燃機関の軸トルクも最大となる。そこで、本発明に係る点火時期適合方法では、クランクシャフトの角度毎の回転力のデータから回転力が最大となる角度を抽出し、その角度が回転力最大時期（予め設定される判定用角度）か否かを判定し、回転力最大時期と判定された場合の点火時期により内燃機関のトルクが最大となる点火時期（ＭＢＴ）を設定する。このように、探索中の各点火時期についてクランクシャフトの角度毎の回転力のデータ（回転力波形）のピーク値の角度が回転力最大時期であるか否かを判定することで、内燃機関のトルクが最大となる点火時期を探索できるので、探索時間を短くすることができる。また、接線方向に作用する回転力は、内燃機関の気筒の筒内圧（燃焼圧）に応じたピストンに作用する力が、内燃機関の諸元から得られるクランクシャフトの角度に応じて変化する係数によって変換される力である。このクランクシャフトの角度に応じて変化する係数により、ＥＧＲなどの内燃機関の気筒内の燃焼状態に影響を与えるパラメータが加わっても、回転力が最大となるクランクシャフトの角度（回転力最大時期）が変わらない。したがって、燃焼状態に影響を与えるパラメータを変えても、適切な点火時期を設定することができる。このように、本発明に係る点火時期適合方法によれば、点火時期の探索時間を短縮しつつ適切な点火時期を設定することが可能となる。

【0011】

本発明に係る点火時期適合方法では、回転力取得工程は、クランクシャフトの角度毎に内燃機関の気筒の筒内圧を検出し、当該検出した筒内圧から得られる気筒のピストンの軸方向に作用する力と、内燃機関の諸元から得られるピストンの軸方向の力を仮想の円の接線方向に伝達する機械伝達効率とによりクランクシャフトの角度毎の回転力を取得することが好ましい。このように構成することで、クランクシャフトの角度に応じて内燃機関の諸元から幾何学的に得られる機械伝達効率を用いることにより、ピストンの軸方向に作用する力からクランクシャフトの仮想の円の接線方向に作用する回転力に変換でき、回転力を精度良く取得することができる。

【0012】

本発明に係る点火時期適合方法では、回転力取得工程は、回転力をＦｉ（θ）［Ｎ］とし、クランクシャフトの角度をθ［ｄｅｇ］とし、筒内圧をＰ（θ）［ｋＰａ］とし、ピストンの断面積をＡ［ｍｍ^２］とし、コネクティングロッドの長さをｌ［ｍｍ］とし、クランクシャフトのクランク半径をｒ［ｍｍ］とした場合、（式１）により、回転力Ｆｉ（θ）を演算することが好ましい。このように構成することで、（式１）により、筒内圧とクランクシャフトの角度と内燃機関の各諸元とを用いて、回転力を精度良く取得することができる。

【数1】

【0013】

本発明に係る点火時期適合方法では、クランクシャフトの角度毎に内燃機関の気筒の筒内圧を検出し、当該検出したクランクシャフトの角度毎の筒内圧のデータを用いて気筒での燃焼エネルギを取得する燃焼エネルギ取得工程と、燃焼エネルギ取得工程において取得された燃焼エネルギを記憶する記憶工程と、燃焼エネルギ取得工程において取得された燃焼エネルギと記憶工程において記憶された前回の点火時期での燃焼エネルギとの大小関係を判定する燃焼エネルギ判定工程と、を含み、点火時期設定工程は、燃焼エネルギ判定工程における判定結果に基づいて、回転力最大時期判定工程において予め設定された回転力最大時期と判定された場合の点火時期のうち燃焼エネルギが最も大きい点火時期を内燃機関のトルクが最大となる点火時期として設定することが好ましい。このように構成することで、燃焼エネルギが最も大きい点火時期を内燃機関のトルクが最大となる点火時期として設定するので、回転力最大時期となる場合の点火時期が複数存在する場合でも、その複数の点火時期から内燃機関のトルクが最大となる適切な点火時期を設定することができる。

【0014】

本発明に係る点火時期適合方法では、燃焼エネルギ取得工程は、クランクシャフトの角度毎の筒内圧のデータを用いて、所定の角度範囲で筒内圧を積分し、当該積分値を燃焼エネルギとすることが好ましい。このように所定の角度範囲内の筒内圧を積分するにより、燃焼エネルギを精度良く取得することができる。

【0015】

本発明に係る点火時期適合装置は、内燃機関のクランクシャフトの角度を検出するクランク角取検出手段と、内燃機関の点火時期を変更する点火時期変更手段と、点火時期変更手段によって変更された点火時期毎に、内燃機関のクランクシャフトの角度毎にクランクシャフトのクランクアームの回転によって形成される仮想の円の接線方向に作用する回転力を取得する回転力取得手段と、回転力取得手段によって取得されたクランクシャフトの角度毎の回転力のデータから回転力が最大となる角度を抽出し、当該抽出した角度が予め設定された回転力最大時期か否かを判定する回転力最大時期判定手段と、回転力最大時期判定手段によって回転力最大時期と判定された場合の点火時期により内燃機関のトルクが最大となる点火時期を設定する点火時期設定手段と、を備えることを特徴とする。本発明に係る点火時期適合装置によれば、上述した本発明に係る点火時期適合方法と同様に作用するので、点火時期の探索時間を短縮しつつ適切な点火時期を設定することが可能となる。

【0016】

本発明に係る点火時期適合装置では、内燃機関の気筒の筒内圧を検出する筒内圧検出手段を備え、回転力取得手段は、クランクシャフトの角度毎に筒内圧検出手段によって検出された筒内圧から得られる気筒のピストンの軸方向に作用する力と、内燃機関の諸元から得られるピストンの軸方向の力を仮想の円の接線方向に伝達する機械伝達効率とによりクランクシャフトの角度毎の回転力を取得することが好ましい。このように構成することで、上述した本発明に係る点火時期適合方法と同様に作用し、回転力を精度良く取得することができる。

【0017】

本発明に係る点火時期適合装置では、クランクシャフトの角度毎に筒内圧検出手段によって検出された筒内圧のデータを用いて気筒での燃焼エネルギを取得する燃焼エネルギ取得手段と、燃焼エネルギ取得手段によって取得された燃焼エネルギを記憶する記憶手段と、燃焼エネルギ取得手段によって取得された燃焼エネルギと記憶手段に記憶された前回の点火時期での燃焼エネルギとの大小関係を判定する燃焼エネルギ判定手段と、を備え、点火時期設定手段は、燃焼エネルギ判定手段における判定結果に基づいて、回転力最大時期判定手段によって予め設定された回転力最大時期と判定された場合の点火時期のうち燃焼エネルギが最も大きい点火時期を内燃機関のトルクが最大となる点火時期として設定することが好ましい。このように構成することで、上述した本発明に係る点火時期適合方法と同様に作用し、複数の点火時期から内燃機関のトルクが最大となる適切な点火時期を設定することができる。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、点火時期の探索時間を短縮しつつ適切な点火時期を設定することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】実施形態に係る点火時期適合システムの構成を示すブロック図である。

【図2】図１に示すエンジンの構成を模式的に示す図である。

【図3】クランク角に応じた筒内圧、機械伝達効率、回転力の一例を示す図である。

【図4】実施形態に係る点火時期適合システムの点火時期適合装置における処理の流れを示すフローチャートである。

【図5】ＥＧＲで排気ガスを還流させない場合の回転力最大時期と軸トルクとの関係の一例を示す図である。

【図6】ＥＧＲで排気ガスを還流させる場合の回転力最大時期と軸トルクとの関係の一例を示す図である。

【図7】点火時期とエンジンの軸トルクとの関係の一例を示す図である。

【図8】点火時期とエンジンの軸トルクとの関係の他の例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図中、同一又は相当部分には同一符号を用いることとする。また、各図において、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。

【0021】

図１を参照して、実施形態に係る点火時期適合システム１の構成について説明する。図１は、実施形態に係る点火時期適合システム１の構成を示すブロック図である。

【0022】

点火時期適合システム１は、エンジン２の点火時期のＭＢＴを探索して、点火時期マップを作成するシステムである。点火時期適合システム１は、エンジン２（特許請求の範囲に記載の内燃機関に相当）と、ダイナモメータ３と、制御装置４と、点火時期適合装置５と、を備えている。

【0023】

点火時期マップは、例えば、エンジン２の回転数の各値と負荷（例えば、吸入空気量）の各値とからなる多数の運転状態に対してＭＢＴ（適合値）がそれぞれ対応付けられたマップ、あるいは、エンジン２の回転数と負荷の各値に加えてエンジン２に備えられる複数のデバイスの各デバイス値の組み合わせに対してＭＢＴ（適合値）がそれぞれ対応付けられた多次元のマップである。なお、上述した回転数と負荷とからなる各運転状態に対してＭＢＴがそれぞれ対応付けられた点火時期マップの場合、例えば、この点火時期マップから検索された任意の点火時期が各デバイスのデバイス値に応じて設定されている各係数を用いて補正され、この補正された点火時期がエンジンの点火制御で用いられる。

【0024】

点火時期適合システム１は、自動運転により、任意の運転状態（任意の回転数、任意の負荷）及びエンジン２の各デバイスの目標値を順次設定し、点火時期を進角させつつＭＢＴを探索する。ある運転状態についてＭＢＴが探索されると、次の運転状態についてＭＢＴが探索される。また、ある運転状態において、エンジン２に備えられる複数のデバイスの目標デバイス値の組み合わせを変えてＭＢＴがそれぞれ探索される。

【0025】

エンジン２は、試験対象のエンジンであり、例えば、水平対向型の４気筒ガソリンエンジンである。エンジン２は、複数の気筒を備えており、気筒毎に点火プラグが設けられている。また、エンジン２は、各種デバイスを備えており、例えば、スロットルバルブ、インジェクタ、ＶＶＴ（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｖａｌｖｅ Ｔｉｍｉｎｇ）、ＥＧＲバルブ、ＴＧＶ（Ｔｕｍｂｌｅ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｖａｌｖｅ）を備えている。これらの各種デバイスにより、吸入空気量、燃料噴射量、吸排気バルブの開閉タイミング、ＥＧＲ率、タンブル渦の有／無などのエンジン２の燃焼状態に影響を与えるパラメータを変更することができる。エンジン２のクランクシャフト２ａ（出力軸）は、ダイナモメータ３に連結される。

【0026】

エンジン２のクランクシャフト２ａには、クランク角（クランクシャフト２ａの回転角度）を検出するクランク角センサ１０（特許請求の範囲に記載のクランク角検出手段に相当）が設けられている。エンジン２の各気筒には、筒内圧を検出する筒内圧センサ１１（特許請求の範囲に記載の筒内圧検出手段に相当）が設けられている。エンジン２は、制御装置４に接続され、制御装置４によって制御される。

【0027】

ダイナモメータ３は、エンジン単体の性能を計測するための試験装置である。ダイナモメータ３は、エンジン２で発生したトルクを吸収して、エンジン２のトルクを検出する。ダイナモメータ３は、制御装置４に接続されている。

【0028】

制御装置４は、エンジン２の運転状態を制御する。制御装置４は、点火時期適合装置５に接続される。制御装置３は、点火時期適合装置５で設定される点火時期に基づいてエンジン２の点火プラグに対する点火制御を行う。また、制御装置３は、点火時期適合装置５で設定されるエンジン２のデバイス毎の目標デバイス値に基づいて各デバイスに対する制御を行う。

【0029】

制御装置４には、クランク角センサ１０が接続され、クランク角センサ１０で検出されたクランク角が入力される。制御装置４には、各気筒の筒内圧センサ１１がそれぞれ接続され、筒内圧センサ１１で検出された筒内圧が入力される。

【0030】

点火時期適合装置５は、エンジン２の各運転状態についてＭＢＴ（適合値）をそれぞれ探索する。特に、点火時期適合装置５は、回転力が最大となるクランク角である回転力最大時期を用いてＭＢＴを探索する。点火時期適合装置５は、例えば、パーソナルコンピュータ上に構成される。点火時期適合装置５には、制御装置４を介して各センサ１０，１１の検出値が入力される。

【0031】

点火時期適合装置５について具体的に説明する前に、図２を参照して、回転力および回転力最大時期について説明する。図２は、エンジン２の構成を模式的に示す図である。図２では、エンジン２の気筒のシリンダ２ｂおよびピストン２ｃと、コネクティングロッド２ｄと、クランクシャフト２ａのクランクアーム２ｅとを模式的に示している。

【0032】

ピストン２ｃは、シリンダ２ｂ内で往復運動（直線運動）する。このピストン２ｃの往復運動は、コネクティングロッド２ｄとクランクシャフト２ａにより回転運動に変えられ、クランクアーム２ｅが回転する。図２には、このクランクアーム２ｅの回転運動で形成される仮想の円Ｃ（コネクティングロッド２ｄとクランクアーム２ｅとの接続点の回転移動の軌跡からなる仮想の円）を示しており、この仮想円Ｃの半径がクランク半径ｒである。また、図２には、クランク角θと、コンロッド角（コネクティングロッド２ｄの傾き角度）Ψと、コンロッド長（コネクティングロッド２ｄの長さ）ｌとを示している。クランク角θは、ピストン２ｃが上死点（ＴＤＣ（Ｔｏｐ Ｄｅａｄ Ｃｅｎｔｅｒ））のときに０［ｄｅｇ］である。コンロッド角Ψは、ピストン２ｃが上死点又は下死点（ＢＤＣ（Ｂｏｔｔｏｍ Ｄｅａｄ Ｃｅｎｔｅｒ））のときに０［ｄｅｇ］である。

【0033】

ピストン２ｃには、筒内圧Ｐ（θ）が作用する。筒内圧Ｐ（θ）は、クランク角θに応じて変化する。筒内圧Ｐ（θ）は、シリンダ２ｂ内での燃焼によって発生する燃焼圧に相当する。この筒内圧Ｐ（θ）にピストン２ｃの断面積Ａを乗算した値が、ピストン２ｃの軸方向に作用する力Ｆ（θ）である。この力Ｆ（θ）（直線方向の力）は、コネクティングロッド２ｄとクランクシャフト２ａによって伝達されて、クランクシャフト２ａの仮想円Ｃの接線方向に作用する力Ｆｉ（θ）に変えられる。この接線方向（クランクアーム２ｅと直交する方向）に作用する力Ｆｉ（θ）を「回転力」と呼ぶ。回転力Ｆｉ（θ）は、クランク角θに応じて変化する。この回転力Ｆｉ（θ）により、クランクシャフト２ａが回転し、クランクシャフト２ａにトルク（＝Ｆｉ（θ）×ｒ）が発生する。したがって、回転力Ｆｉ（θ）に応じてクランクシャフト２ａのトルク（エンジン２の軸トルク）が変化し、回転力Ｆｉ（θ）が最大となるタイミングでエンジン２の軸トルクも最大となる。気筒の点火後に、回転力Ｆｉ（θ）が最も大きくなったとき（回転力のピーク値のとき）のクランク角θを「回転力最大時期」と呼ぶ。

【0034】

回転力Ｆｉ（θ）は、ピストン２ｃの軸方向に作用する力Ｆ（θ）に、この軸方向に作用する力Ｆ（θ）を仮想円Ｃの接線方向に伝達する係数を乗算することによって得られる。この係数は、クランク角θに応じて変化する。この係数を「機械伝達効率」と呼ぶ。機械伝達効率は、クランク角θとエンジン２の諸元（コンロッド長ｌとクランク半径ｒ）から幾何学的に得られる。

【0035】

点火時期適合装置５は、運転準備部５ａと、点火時期進角部５ｂ（特許請求の範囲に記載の点火時期変更手段に相当）と、回転力演算部５ｃ（特許請求の範囲に記載の回転力取得手段に相当）と、回転力最大時期判定部５ｄ（特許請求の範囲に記載の回転力最大時期判定手段に相当）と、燃焼エネルギ演算部５ｅ（特許請求の範囲に記載の燃焼エネルギ取得手段に相当）と、燃焼エネルギ判定部５ｆ（特許請求の範囲に記載の燃焼エネルギ判定手段に相当）と、ＭＢＴ設定部５ｇ（特許請求の範囲に記載の点火時期設定手段に相当）と、を有している。この各処理部５ａ〜５ｇは、例えば、パーソナルコンピュータにおいて点火時期適合アプリケーションプログラムが実行されることで実現される。

【0036】

点火時期適合装置５には、記憶部５ｈ（特許請求の範囲に記載の記憶手段に相当）が設けられている。この記憶部５ｈは、例えば、パーソナルコンピュータのＲＡＭの所定の領域に構成される。

【0037】

運転準備部５ａは、任意の運転状態のＭＢＴ（適合値）の探索が終了する毎に、次の運転状態のエンジン２の回転数と負荷を設定し、この回転数と負荷を制御装置４に出力する。また、運転準備部５ａは、各運転状態について、上述したエンジン２の各デバイスについて目標デバイス値をそれぞれ設定し、この各デバイスの目標デバイス値を制御装置４に出力する。

【0038】

点火時期進角部５ｂは、運転準備部５ａで設定された運転状態及び各デバイスの目標デバイス値からなるエンジン２の各状態において、エンジン２の点火時期を所定角度（例えば、上死点から１［ｄｅｇ］）ずつ進角させ、進角させた点火時期［ｄｅｇ ＢＴＤＣ］を制御装置４に出力する。

【0039】

回転力演算部５ｃは、点火時期進角部５ｂで進角された点火時期でエンジン２が点火される毎に、各クランク角θ［ｄｅｇ］について、筒内圧センサ１１で検出された筒内圧Ｐ（θ）［ｋＰａ］とエンジン２の諸元（ピストン２ｃの断面積Ａ［ｍｍ^２］、コンロッド長ｌ［ｍｍ］、クランク半径ｒ［ｍｍ］）を用いて、（式１）により回転力Ｆｉ（θ）［Ｎ］を演算する。例えば、クランク角θの−６０［ｄｅｇ］〜１８０［ｄｅｇ］の範囲において１［ｄｅｇ］毎に、回転力Ｆｉ（θ）［Ｎ］を演算する。

【数1】

【0040】

この回転力Ｆｉ（θ）の演算式（式１）は、（式２）で示すピストン２ｃの軸方向に作用する力Ｆ（θ）に、（式３）で示す機械伝達効率Ｅ（θ）を乗算した式である。ピストン２ｃの軸方向に作用する力Ｆ（θ）は、筒内圧Ｐ（θ）（ひいては、クランク角θ）に応じて変化する。機械伝達効率Ｅ（θ）は、クランク角（θ）に応じて変化する。

【数2】

【0041】

図３には、クランク角θに応じた筒内圧Ｐ（θ）、機械伝達効率Ｅ（θ）、回転力Ｆｉ（θ）の一例を示す。図３では、横軸がクランク角［ｄｅｇ］であり、−６０〜１８０［ｄｅｇ］の範囲における筒内圧Ｐ（θ）の変化曲線を一点鎖線で示し、機械伝達効率Ｅ（θ）の変化曲線を破線で示し、回転力Ｆｉ（θ）の変化曲線を実線で示す。この例では、筒内圧Ｐ（θ）と回転力Ｆｉ（θ）はＭＢＴで点火された場合のものある。

【0042】

筒内圧Ｐ（θ）は、点火後に立ち上がって大きくなり、クランク角θ＝０［ｄｅｇ］（上死点）よりも遅角側のクランク角θ１［ｄｅｇ ＡＴＤＣ］（最大筒内圧点）でピーク値となり、その後、小さくなる。このクランク角θに応じて変化する筒内圧Ｐ（θ）の変化曲線は、燃焼圧波形に相当する。

【0043】

機械伝達効率Ｅ（θ）は、クランク角θ＝０［ｄｅｇ］（上死点）よりも進角側（ＢＴＤＣ）でマイナス値となり、進角するほどマイナス値が徐々に大きくなる。また、機械伝達効率Ｅ（θ）は、クランク角θ＝０［ｄｅｇ］（上死点）よりも遅角側（ＡＴＤＣ）でプラス値となり、遅角するほどプラス値が徐々に大きくなる。機械伝達効率Ｅ（θ）は、遅角側のクランク角θ３［ｄｅｇ ＡＴＤＣ］で最大効率となり、θ３から１８０［ｄｅｇ ＡＴＤＣ］までプラス値が徐々に小さくなる。このように、機械伝達効率Ｅ（θ）は、θ＝０［ｄｅｇ］（上死点）でマイナス値からプラス値に変わる。したがって、上死点から最大効率点であるクランク角θ３までは遅角側ほど、ピストン２ｃの軸方向に作用する力Ｆ（θ）が仮想円Ｃの接線方向の力に変換される割合が徐々に大きくなる。

【0044】

回転力Ｆｉ（θ）は、クランク角θ毎に、上述した筒内圧Ｐ（θ）にピストン２ｃの断面積Ａ（一定値）を乗算した値であるピストン２ｃの軸方向に作用する力Ｆ（θ）に、上述した機械伝達率Ｅ（θ）を乗算した値である。したがって、回転力Ｆｉ（θ）は、クランク角θ＝０［ｄｅｇ］（上死点）よりも進角側（ＢＴＤＣ）ではマイナス値となり、クランク角θ＝０［ｄｅｇ］（上死点）よりも遅角側（ＡＴＤＣ）ではプラス値となる。特に、機械伝達効率Ｅ（θ）はクランク角θ３（＞θ１）まで徐々に大きくなるので、筒内圧Ｐ（θ）（ピストン２ｃの軸方向に作用する力Ｆ（θ））がクランク角θ１よりも遅角側で小さくなっていっても、回転力Ｆｉ（θ）はそのクランク角θ１以降でも大きくなり、クランク角θ１（最大筒内圧点）よりも遅角側のクランク角θ２［ｄｅｇ ＡＴＤＣ］でピーク値となる。このクランク角θ２が、回転力最大時期である。

【0045】

このように、回転力最大時期（軸トルクが最大になる時期）は、上死点よりも遅角側のプラス値の機械伝達効率Ｅ（θ）の影響を受けて決まる。特に、上死点近傍では、機械伝達率Ｅ（θ）が小さいので、回転力Ｆｉ（θ）が小さくなる。また、最大効率点（＝θ３）までは上死点から遅角側ほど機械伝達率Ｅ（θ）が大きくなるので、この機械伝達効率（θ）により筒内圧Ｐ（θ）の最大筒内圧点（＝θ１）以降でも回転力Ｆｉ（θ）が大きくなる。

【0046】

回転力最大時期判定部５ｄは、回転力演算部５ｃで演算されたクランク角θ毎の回転力Ｆｉ（θ）のデータから、回転力Ｆｉ（θ）が最大となるクランク角を抽出する。そして、回転力最大時期判定部５ｄは、その抽出されたクランク角が回転力最大時期判定用角度（以下、「判定用角度」と記載）か否かを判定する。この判定用角度は、エンジンをＭＢＴで点火した場合の回転力最大時期である。判定用角度は、実験などによって予め設定される。図３に示す例では、判定用角度としてθ２が予め設定される。

【0047】

この回転力最大時期判定部５ｄにおいて回転力Ｆｉ（θ）が最大となるクランク角が判定用角度であると判定された場合、そのときの点火時期がＭＢＴ候補として記憶部５ｈに記憶される。一方、回転力最大時期判定部５ｄにおいて回転力Ｆｉ（θ）が最大となるクランク角が判定用角度でないと判定された場合、点火時期進角部５ｂで次の点火時期が設定される。

【0048】

燃焼エネルギ演算部５ｅは、回転力最大時期判定部５ｄである点火時期での回転力Ｆｉ（θ）が最大となるクランク角が判定用角度であると判定された場合、筒内圧センサ１１で検出されたクランク角θ毎の筒内圧Ｐ（θ）のデータを用いて所定の角度範囲で筒内圧を積分し、燃焼エネルギ（積分値）を求める。ここでは、例えば、クランク角θの−６０［ｄｅｇ］〜１８０［ｄｅｇ］の範囲での筒内圧Ｐ（θ）を積分する。図３に示す例では、燃焼エネルギは、筒内圧Ｐ（θ）の変化曲線内の面積に相当する。燃焼エネルギ演算部５ｅは、求めた燃焼エネルギを記憶部５ｈに記憶させる。

【0049】

燃焼エネルギ判定部５ｆは、燃焼エネルギ演算部５ｅである点火時期での燃焼エネルギが演算されると、その今回の点火時期での燃焼エネルギと記憶部５ｈに記憶されている前回の点火時期での燃焼エネルギとの大小関係を判定する。この燃焼エネルギ判定部５ｆにおいて今回の点火時期での燃焼エネルギが前回の点火時期での燃焼エネルギ以上と判定された場合、点火時期進角部５ｂで次の点火時期が設定される。一方、燃焼エネルギ判定部５ｆにおいて今回の点火時期での燃焼エネルギが前回の点火時期での燃焼エネルギよりも小さいと判定された場合、ＭＢＴ設定部５ｇでの処理に移行する。

【0050】

ＭＢＴ設定部５ｇは、記憶部５ｈに記憶されているＭＢＴ候補のうち燃焼エネルギが大きいＭＢＴ候補を抽出し、その抽出したＭＢＴ候補を用いてＭＢＴを設定する。このＭＢＴの設定方法としては、例えば、抽出されたＭＢＴ候補の点火時期で燃焼エネルギが最も大きくなる場合にはそのＭＢＴ候補（点火時期）をそのままＭＢＴとして設定する。なお、抽出された２個のＭＢＴ候補間の点火時期で燃焼エネルギが最も大きくなる場合、その２個のＭＢＴ候補を用いて燃焼エネルギが最も大きくなる点火時期を求め、その点火時期をＭＢＴとして設定してもよい。

【0051】

このＭＢＴ設定部５ｇでＭＢＴを設定すると、運転準備部５ａで各デバイスについて目標デバイス値の次の組み合わせを設定するか、あるいは、各デバイスについて目標デバイス値の全ての組み合わせについてのＭＢＴ探索が終了した場合には運転準備部５ａで次の運転状態の回転数および負荷を設定する。

【0052】

図１および図２を参照して、点火時期適合システム１における自動運転でのＭＢＴ探索の動作の流れについて説明する。点火時期適合装置５における動作については図４のフローチャートに沿って説明する。図４は、実施形態に係る点火時期適合システム１の点火時期適合装置５における処理の流れを示すフローチャートである。ここでは、任意の運転状態について、各デバイスの目標デバイス値の組み合わせ毎にＭＢＴを探索する場合の動作の流れを説明する。エンジン２は、ダイナモメータ３によって任意の運転状態での負荷が与えられ、任意の運転状態での回転数でクランクシャフト２ａが回転する。

【0053】

点火時期適合装置５は、エンジン２の各デバイスの目標デバイス値をそれぞれ設定する（Ｓ１０）。制御装置４では、この設定された各目標デバイス値になるように、エンジン２の各デバイスをそれぞれ制御する。

【0054】

点火時期適合装置５は、所定角度ずつ進角させた点火時期を設定する（Ｓ１２）。制御装置４では、この設定された点火時期で点火するように、エンジン２の点火制御を行う。

【0055】

エンジン２の運転中、クランク角センサ１０ではクランク角θを検出し、筒内圧センサ１１では筒内圧を検出する。点火時期適合装置５は、所定のクランク角θ毎に、ピストン２ｃの断面積Ａと、コンロッド長ｌと、クランク半径ｒと、筒内圧Ｐ（θ）とを用いて、上記の演算式（式１）により回転力Ｆｉ（θ）を演算する（Ｓ１４）。

【0056】

点火時期適合装置５は、Ｓ１４の処理で演算されたクランク角θ毎の回転力Ｆｉ（θ）のデータから回転力Ｆｉ（θ）が最大となるクランク角（Ｓ１２で設定された点火時期での回転力最大時期）を抽出し、このクランク角が判定用角度（例えば、図３に示すθ２）か否かを判定する（Ｓ１６）。Ｓ１６の判定にて判定用角度でないと判定された場合、点火時期適合装置５は、Ｓ１２の処理に戻って、点火時期を進角させ、次の点火時期を設定する。

【0057】

Ｓ１６の判定にて判定用角度であると判定された場合、点火時期適合装置５は、今回の点火時期をＭＢＴ候補として記憶部５ｈに記憶させる（Ｓ１８）。点火時期適合装置５は、クランク角θ毎の筒内圧Ｐ（θ）のデータ（燃焼圧波形）を用いて、所定の角度範囲で筒内圧（燃焼圧）を積分し、積分値（燃焼エネルギ）を取得する（Ｓ２０）。点火時期適合装置５は、Ｓ２０の処理で取得された今回の点火時期での積分値（燃焼エネルギ）を記憶部５ｈに記憶させる（Ｓ２２）。

【0058】

点火時期適合装置５は、Ｓ２０の処理で取得された今回の点火時期での積分値（燃焼エネルギ）が記憶部５ｈに記憶されている前回の点火時期での積分値（燃焼エネルギ）より小さいか否かを判定する（Ｓ２４）。Ｓ２４の判定にて今回の点火時期での積分値が前回の点火時期での積分値以上と判定された場合、点火時期適合装置５は、Ｓ１２の処理に戻って、点火時期を進角させ、次の点火時期を設定する。

【0059】

Ｓ２４の判定にて今回の点火時期での積分値が前回の点火時期での積分値より小さいと判定された場合、点火時期適合装置５は、記憶部５ｈに記憶されているＭＢＴ候補を用いて燃焼エネルギが最も大きい点火時期をＭＢＴとして設定する（Ｓ２６）。これにより、任意の運転状態において、Ｓ１０の処理で設定された各デバイスの目標デバイス値の組み合わせでのＭＢＴ（適合値）が得られる。なお、各デバイスの目標デバイス値の全ての組み合わせで終了するまで、Ｓ１０〜Ｓ２６の処理が繰り返し実施される。そして、それぞれ設定されたＭＢＴにより、点火時期マップが作成される。

【0060】

このように、点火時期適合装置５では、進角させた各点火時期について回転力Ｆｉ（θ）のピーク値となるクランク角（各点火時期での回転力最大時期）が判定用角度であるか否かを判定することで、判定用角度である場合の点火時期をＭＢＴと判別することができるので、ＭＢＴの探索時間を短くすることができる。さらに、点火時期適合装置５では、この回転力最大時期判定に加えて、燃焼エネルギの大小関係を判定することで、燃焼エネルギが最も大きくなる点火時期をＭＢＴとして判別することができる。これにより、回転力最大時期が判定用角度となる点火時期が複数存在する場合（例えば、図８に示すような軸トルクの値が殆ど変わらない点火時期の領域Ａがある場合）でも、その複数の点火時期からＭＢＴ（最も遅延側の点火時期）を判別することができる。

【0061】

図５および図６を参照して、エンジン２の燃焼状態に影響を与えるパラメータとしてＥＧＲとＴＧＶの各デバイス値を変えた場合の回転力最大時期とエンジン２の軸トルクとの関係について説明する。図５は、ＥＧＲで排気ガスを還流させない場合の回転力最大時期と軸トルクとの関係の一例を示す図である。図６は、ＥＧＲで排気ガスを還流させる場合の回転力最大時期と軸トルクとの関係の一例を示す図である。この各例では、エンジン２をダイナモメータ３に連結し、制御装置４によってエンジン２およびダイナモメータ３を制御することで、２０００［ｒｐｍ］、２８００［ｒｐｍ］、４０００［ｒｐｍ］の各エンジン回転数においてＴＧＶを全開にする（タンブル渦を発生させない）場合とＴＧＶを全閉にする（タンブル渦を発生させる）場合とについてそれぞれ回転力最大時期と軸トルクを取得した。

【0062】

図５に示す例は、ＥＧＲで排気ガスを還流させない場合である。符号Ｇ１で示す実線のグラフは、エンジン回転数が２０００［ｒｐｍ］、ＴＧＶが全開の場合である。符号Ｇ２で示す実線のグラフは、エンジン回転数が２８００［ｒｐｍ］、ＴＧＶが全開の場合である。符号Ｇ３で示す実線のグラフは、エンジン回転数が４０００［ｒｐｍ］、ＴＧＶが全開の場合である。符号Ｇ１’で示す破線のグラフは、エンジン回転数が２０００［ｒｐｍ］、ＴＧＶが全閉の場合である。符号Ｇ２’で示す破線のグラフは、エンジン回転数が２８００［ｒｐｍ］、ＴＧＶが全閉の場合である。符号Ｇ３’で示す破線のグラフは、エンジン回転数が４０００［ｒｐｍ］、ＴＧＶが全閉の場合である。

【0063】

この６つのグラフＧ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ１’，Ｇ２’Ｇ３’により、排気ガスを還流させない場合にこの６つのエンジン２の全て状態で、回転力最大時期＝θ２［ｄｅｇ ＡＴＤＣ］において軸トルクが最大となる。したがって、軸トルクが最大となる回転力最大時期は、エンジン回転数を変えても影響を受けない。また、軸トルクが最大となる回転力最大時期は、ＴＧＶによるタンブル渦の有／無にも影響を受けない。

【0064】

図６に示す例は、ＥＧＲで排気ガスを所定量還流させる場合である。符号Ｇ４で示す実線のグラフは、エンジン回転数が２０００［ｒｐｍ］、ＴＧＶが全開の場合である。符号Ｇ５で示す実線のグラフは、エンジン回転数が２８００［ｒｐｍ］、ＴＧＶが全開の場合である。符号Ｇ６で示す実線のグラフは、エンジン回転数が４０００［ｒｐｍ］、ＴＧＶが全開の場合である。符号Ｇ４’で示す破線のグラフは、エンジン回転数が２０００［ｒｐｍ］、ＴＧＶが全閉の場合である。符号Ｇ５’で示す破線のグラフは、エンジン回転数が２８００［ｒｐｍ］、ＴＧＶが全閉の場合である。符号Ｇ６’で示す破線のグラフは、エンジン回転数が４０００［ｒｐｍ］、ＴＧＶが全閉の場合である。

【0065】

この６つのグラフＧ４，Ｇ５，Ｇ６，Ｇ４’，Ｇ５’Ｇ６’により、排気ガスを還流させる場合もこの６つのエンジン２の全ての状態で、回転力最大時期＝θ２［ｄｅｇ ＡＴＤＣ］において軸トルクが最大となる。したがって、排気ガスを還流させる場合も、軸トルクが最大となる回転力最大時期は、エンジン回転数を変えても影響を受けない。また、軸トルクが最大となる回転力最大時期は、タンブル渦の有無にも影響を受けない。

【0066】

さらに、この図５と図６の例から、軸トルクが最大となる回転力最大時期は、ＥＧＲによる排気ガスの還流の有／無にも影響を受けない。なお、軸トルクは、ＥＧＲによる排気ガスの還流が有る場合が排ガスの還流が無い場合よりも大きくなる。

【0067】

このように、軸トルクが最大となる回転力最大時期は、エンジン２の燃焼状態に影響を与えるパラメータ（例えば、ＥＧＲやＴＧＶの各デバイス値）が変わった場合でも、影響を受けない。これは、図３に示す筒内圧Ｐ（θ）の波形（燃焼圧波形）がエンジン２の燃焼状態に影響を与えるパラメータが変わることで変化しても、クランク角に応じて値が変化する（特に、上死点から遅角するほどプラス値が大きくなる）機械伝達効率Ｅ（θ）の作用により、回転力Ｆｉ（θ）が最大となる回転力最大時期が変わらないからである。したがって、回転力最大時期を用いることにより、エンジン２の燃焼状態に影響を与えるパラメータが変わっても、適切なＭＢＴ（軸トルクが最大となる点火時期）を探索することができる。

【0068】

例えば、図３には、ＥＧＲで排気ガスを所定量還流した場合の筒内圧Ｐ’（θ）の変化曲線を二点鎖線で示し、この筒内圧Ｐ’（θ）を用いて演算された回転力Ｆｉ’（θ）の変化曲線を二点鎖線で示す。この筒内圧Ｐ’（θ）の変化曲線（燃焼圧波形）は、ＥＧＲで排気ガスを還流していない場合の筒内圧Ｐ（θ）の変化曲線に比べて、立ち下りが少し緩やかになり、遅角側に少し広がっている（燃焼エネルギが少し大きくなる）。この遅角側の増分の筒内圧（燃焼圧）が、上死点から遅角するほどプラス値が大きくなる機械伝達効率Ｅ（θ）により、適切に回転力Ｆｉ’（θ）に反映される。したがって、回転力Ｆｉ’（θ）の変化曲線は、ＥＧＲで排気ガスを還流していない場合の回転力Ｆｉ（θ）の変化曲線に比べて、立ち下りが少し緩やかになり、遅角側に少し広がっている。この回転力Ｆｉ’（θ）が最大となる回転力最大時期は、ＥＧＲで排気ガスを還流していない場合の回転力Ｆｉ（θ）が最大となる回転力最大時期と同じθ２［ｄｅｇ ＡＴＤＣ］である。

【0069】

実施形態に係る点火時期適合装置５によれば、回転力最大時期を用いてＭＢＴを探索することで、ＭＢＴの探索時間を短縮しつつ、燃焼状態に影響を与えるパラメータ（エンジン２の各デバイスのデバイス値）を変えた場合でも適切なＭＢＴを設定することができる。このようにＭＢＴの探索時間が短縮されるので、点火時期適合システム１では、自動運転によってＭＢＴ探索を行う工数を低減することができる。また、エンジン２の各デバイスのデバイス値を変えた場合でも、適切なＭＢＴを探索できるので、エンジン２が搭載される車両ではＭＢＴが変わることによる燃費の悪化を抑制することができる。

【0070】

実施形態に係る点火時期適合装置５によれば、上記（式１）により、筒内圧とクランク角とエンジン２の各諸元とを用いて、回転力を精度良く取得することができる。特に、この（式１）にはクランク角に応じてエンジン２の諸元から幾何学的に得られる機械伝達効率が含まれているので、ピストン２ｃの軸方向に作用する力をクランクシャフト２ａの仮想円の接線方向に作用する回転力に適切に変換でき、回転力を精度良く取得することができる。また、この機械伝達効率がクランク角に応じて変化する係数であるので、ＥＧＲなどの各デバイスのデバイス値が変化して燃焼状態が変化した場合でも、その燃焼状態の変化を回転力に適切に反映することができる。

【0071】

実施形態に係る点火時期適合装置５によれば、燃焼エネルギを求め、燃焼エネルギが最も大きくなる点火時期をＭＢＴとして設定するので、回転力最大時期が判定用角度となる点火時期が複数存在する場合でも、その複数の点火時期からエンジン２の軸トルクが最大となるＭＢＴを判別することができる。実施形態に係る点火時期適合装置５によれば、クランク角度毎の筒内圧のデータ（燃焼圧波形）を用いて、所定の角度範囲で筒内圧を積分することにより、燃焼エネルギを精度良く取得することができる。

【0072】

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では制御装置４と点火時期適合装置５とを別体で構成したが、制御装置４と点火時期適合装置５とを一体の装置として構成してもよいし、あるいは、制御装置４に点火時期適合装置５の一部の処理部（例えば、運転準備部５ａ、点火時期進角部５ｂ）を設ける構成としてもよい。

【0073】

上記実施形態では回転力最大時期の判定だけでなく、燃焼エネルギを求めて、前後の点火時期での燃焼エネルギを比較する判定も加えてＭＢＴを探索する構成としたが、燃焼エネルギの判定は行わずに、回転力最大時期の判定だけでＭＢＴを探索する構成としてもよい。なお、回転力最大時期が判定用角度となる点火時期が複数ある場合には、例えば、最も遅角側の点火時期を選択してＭＢＴとする。

【0074】

上記実施形態ではエンジン２の燃焼状態に影響を与えるパラメータの例（吸入空気量、燃料噴射量、吸排気バルブの開閉タイミング、ＥＧＲ率、タンブル渦の有／無）を示したが、燃焼状態に影響を与えるパラメータとしては、空燃比、燃料の性状（オクタン価）、筒内残留ガス量、吸気バルブからの流入量、吸気ポート形状などの他のパラメータもある。

【符号の説明】

【0075】

１ 点火時期適合システム
２ エンジン
２ａ クランクシャフト
２ｂ シリンダ
２ｃ ピストン
２ｄ コネクティングロッド
２ｅ クランクアーム
３ ダイナモメータ
４ 制御装置
５ 点火時期適合装置
５ａ 運転準備部
５ｂ 点火時期進角部
５ｃ 回転力演算部
５ｄ 回転力最大時期判定部
５ｅ 燃焼エネルギ演算部
５ｆ 燃焼エネルギ判定部
５ｇ ＭＢＴ設定部
５ｈ 記憶部
１０ クランク角センサ
１１ 筒内圧センサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】