(57)【要約】【課題】ＥＧＲ装置を備えた火花点火式内燃機関において、ＥＧＲ弁が開弁された状態からの加速過渡時に吸気通路内の空気がＥＧＲ通路を逆流した場合に点火時期が最適点火時期からずれることを抑制可能な技術を提供する。【解決手段】エンジンの排気通路と吸気通路とを接続するＥＧＲ通路及び該ＥＧＲ通路の流路断面積を変更可能なＥＧＲ弁を有し、排気通路を流れる排気の一部をＥＧＲガスとして吸気通路に還流させるＥＧＲ装置と、吸気通路におけるＥＧＲ通路との接続箇所より上流に設けられたスロットル弁と、を備え、ＥＧＲ弁が開弁された状態からの加速過渡時において、吸気通路内の空気がＥＧＲ通路を吸気通路側から排気通路側へ逆流している場合、エンジンの点火時期を進角補正する。【選択図】図５
2010168931.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路と吸気通路とを接続するＥＧＲ通路及び該ＥＧＲ通路の流路断面積を変更可能なＥＧＲ弁を有し、排気通路を流れる排気の一部をＥＧＲガスとして吸気通路に還流させるＥＧＲ装置と、
前記吸気通路における前記ＥＧＲ通路との接続箇所より上流に設けられたスロットル弁と、
前記ＥＧＲ弁が開弁された状態にあるときに、前記スロットル弁の開度を所定量以上の開度差があるより開き側の開度まで増加させる場合に、内燃機関の点火時期を進角補正する点火時期補正手段と、
を備えることを特徴とする火花点火式内燃機関の点火時期制御装置。
【請求項２】
内燃機関の排気通路と吸気通路とを接続するＥＧＲ通路及び該ＥＧＲ通路の流路断面積を変更可能なＥＧＲ弁を有し、排気通路を流れる排気の一部をＥＧＲガスとして吸気通路に還流させるＥＧＲ装置と、
前記吸気通路における前記ＥＧＲ通路との接続箇所より上流に設けられたスロットル弁と、
前記ＥＧＲ弁が開弁された状態にあるときに、前記スロットル弁の開度をより開き側の開度に増加させる場合に、前記吸気通路内の空気が前記ＥＧＲ通路を前記吸気通路側から前記排気通路側へ逆流しているか否かを判定し、空気が逆流していると判定した場合に内燃機関の点火時期を進角補正する点火時期補正手段と、
を備えることを特徴とする火花点火式内燃機関の点火時期制御装置。
【請求項３】
前記点火時期補正手段は、前記ＥＧＲ通路を逆流する空気の量である逆流空気量を推定し、推定した逆流空気量が多いほど点火時期の進角補正量を多く設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の火花点火式内燃機関の点火時期制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、火花点火式内燃機関の点火時期制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気通路と吸気通路とを連通するＥＧＲ通路を備え、内燃機関から排出された排気の一部をＥＧＲガスとしてＥＧＲ通路を経由して吸気通路に還流（再循環）させるＥＧＲ装置を備えた内燃機関が知られている。
【０００３】
特許文献１には、ＥＧＲ装置と過給機とを備えた内燃機関において、ＥＧＲ流量の時間的変化からＥＧＲガスが逆流するタイミングを推定し、逆流が生じる前にＥＧＲ弁を閉弁する技術が開示されている。
【０００４】
特許文献２には、ＥＧＲ通路の途中に逆止弁を設け、ＥＧＲガスの逆流を防止する技術が開示されている。
【０００５】
特許文献３には、排気浄化触媒へ空気を供給するために吸気通路と排気通路とを連通する通路を設け、排気圧と吸気圧に基づいて排気の吸気通路への逆流を防止する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１０１４９８号公報
【特許文献２】特開２００５−１３３６０５号公報
【特許文献３】特開２００７−３３２９２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
加速要求によりスロットル弁の開度がより開き側の開度に増加させられると、吸気圧力及び排気圧力（背圧）がともに上昇するが、排気圧力は吸気圧力よりも遅れて上昇し始める。そのため、スロットル弁開度の増加前（加速前）に比べて排気圧力がまだ余り上昇していない時に、吸気圧力がスロットル弁開度の増加後（加速後）に収束する圧力近傍まで上昇する場合がある。
【０００８】
特に、軽負荷運転状態から高負荷運転状態への加速時のように、スロットル弁開度の増加前における排気圧力（軽負荷運転状態における排気圧力）が比較的低く、スロットル弁開度の増加後に収束する吸気圧力（高負荷運転状態における吸気圧力）が比較的高い加速過渡時には、排気圧力の上昇が遅れている期間において一時的に吸気圧力が排気圧力より高くなる可能性がある。
【０００９】
ＥＧＲ装置を備えた内燃機関においてＥＧＲ弁が開弁された状態から、このような加速要求に伴って吸気圧力が排気圧力より高くなると、吸気通路内の空気の一部がＥＧＲ通路を逆流して排気通路側に流れる可能性がある。その場合、エアフローメータの計測値よりも実際に気筒（シリンダ）に吸入される吸入空気量が少なくなる。
【００１０】
ところで、火花点火式内燃機関における点火時期（点火プラグが電気火花を発する時期）と発生トルクとの関係において、発生トルクが最大とすることができる点火時期であるＭＢＴ（Minimum spark advance for Best Torque）が存在する。このＭＢＴは、燃料消
費量が最も少なくなる点火時期ということもできるため、点火時期をＭＢＴに制御することは燃費向上と、出力向上との双方の観点から最適な点火時期といえる。しかし、燃料のオクタン価がその運転条件に対して充分に高くないとノッキングが生じ易くなり、このノッキングを回避するためには点火時期を遅角側に制御する必要が生じる。そのため、点火時期をＭＢＴまで進角させることは簡単ではないのが実情である。そこで、火花点火式内燃機関の点火時期制御においては、ノッキングを回避しつつできるだけＭＢＴに近い点火時期に制御するために、機関回転数や機関負荷（吸入空気量）等をパラメータとして（例えば、機関回転数及び吸入空気量をパラメータとする点火時期マップに基づき）点火時期を制御している。
【００１１】
しかし、上記のように加速過渡時に吸気通路内の空気の一部がＥＧＲ通路を逆流してしまうと、エアフローメータの計測値よりも実際の吸入空気量が少なくなるため、点火時期が最適時期からずれてしまう虞がある。
【００１２】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＥＧＲ装置を備えた火花点火式内燃機関において、ＥＧＲ弁が開弁された状態からの加速過渡時に吸気通路内の空気がＥＧＲ通路を逆流した場合に点火時期が最適点火時期からずれることを抑制可能な技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明に係るＥＧＲ装置を備えた火花点火式内燃機関の制御装置は、ＥＧＲ弁が開弁された状態からの加速過渡時において、吸気通路内の空気がＥＧＲ通路を吸気通路側から排気通路側へ逆流している場合、内燃機関の点火時期を進角補正することを最大の特徴とする。
【００１４】
そこで、本発明に係る火花点火式内燃機関の制御装置は、第一に、内燃機関の排気通路と吸気通路とを接続するＥＧＲ通路及び該ＥＧＲ通路の流路断面積を変更可能なＥＧＲ弁を有し、排気通路を流れる排気の一部をＥＧＲガスとして吸気通路に還流させるＥＧＲ装置と、前記吸気通路における前記ＥＧＲ通路との接続箇所より上流に設けられたスロットル弁と、前記ＥＧＲ弁が開弁された状態にあるときに、前記スロットル弁の開度を所定量以上の開度差があるより開き側の開度まで増加させる場合に、内燃機関の点火時期を進角補正する点火時期補正手段と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
ここで、ＥＧＲ弁が「開弁された状態」とは、閉弁（全閉）状態が解除された状態をいう。また、「所定量以上の開度差」とは、スロットル弁の開弁に伴う吸気圧力及び排気圧力の変化の過程で、吸気圧力が排気圧力よりも高くなるか否かを判断するための基準となる開度差である。ここでは、スロットル弁の開度を増加させるときの開度差が所定量以上である場合に、一時的（過渡的に）に吸気圧力が排気圧力より高くなると判断される。
【００１６】
吸気圧力が排気圧力よりも過渡的に高くなると、吸気通路内の空気の一部がＥＧＲ通路へと流入することによって、吸気通路側から排気通路側に向かって逆流する。そうすると、実際にシリンダに吸入される空気量（以下、「実吸入空気量」という）は、エアフローメータによる吸入空気量の計測値に比べて、ＥＧＲ通路を逆流する空気量（以下、「逆流空気量」という）の分だけ少なくなる。
【００１７】
ここで、ノッキングの回避と発生トルクの向上とを両立させるために最適な点火時期を「最適点火時期」と称すと、吸入空気の過渡的な逆流が生じることでノッキングが起こりにくくなる。そのため、エアフローメータによる吸入空気量の計測値を点火時期マップに代入することで求めた点火時期の制御値は、本来の最適点火時期に比べて遅角側にずれてしまう。
【００１８】
その点、この構成によれば、ＥＧＲ弁が開弁された状態から所定量以上の開度差のスロットル弁の開弁がなされる場合には、内燃機関の点火時期が進角補正されるため、加速過渡時に吸気通路内の空気がＥＧＲ通路を逆流しても点火時期を最適点火時期に維持することができる。つまり、空気がＥＧＲ通路を逆流した場合においても、点火時期が最適点火時期からずれることを抑制することができる。よって、ノッキングを回避しつつ点火時期をよりＭＢＴ側へと近づける（追い込む）ことができる。したがって、加速過渡時に吸気通路内の空気がＥＧＲ通路を逆流することに起因した燃費の悪化・出力低下・加速応答性（加速レスポンス）の悪化などが抑制される。
【００１９】
尚、スロットル弁の開度を増加させるときの開度差が所定量以上となるような状況としては、スロットル弁の開度が比較的閉じ側の開度とされる軽負荷運転状態から、スロットル弁の開度が全開に近い開度のような比較的大開度とされる高負荷運転状態へ移行するときの加速過渡時を例示できる。従って、点火時期補正手段は、ＥＧＲ弁が開弁された状態にあるときに、機関負荷が軽負荷領域に属する軽負荷運転状態から高負荷領域に属する高負荷運転状態へ移行する場合に、点火時期を進角補正するものであっても良い。ここでいう、「軽負荷領域」及び「高負荷領域」とは、双方の領域におけるスロットル弁の開度差が所定量以上であるような関係にある一組の負荷領域を意味する。軽負荷運転状態から高負荷運転状態へと移行する際の加速過渡時に、スロットル弁が急激に（大幅に）開き側の開度まで開弁されることで吸気圧力が急速且つ大幅に上昇する結果、軽負荷運転状態における低圧の排気圧力を一時的に超える可能性が高まる。このような状況において、内燃機関の点火時期を進角補正することにより、加速過渡時における点火時期を最適時期に精度良く制御することができる。
【００２０】
また、点火時期補正手段は、ＥＧＲ弁が開弁された状態であって且つ機関負荷が軽負荷領域に属する軽負荷運転状態にあるときに、アクセル開度が一定量以上増加された場合に、点火時期を進角補正するものであっても良い。この場合の「一定量以上のアクセル開度の増加量」とは、上述した所定量以上の開度差でスロットル弁の開弁（スロットル弁開度の増加）が行われるときの、アクセル開度の増加量として捉えることができる。
【００２１】
また、第二に、本発明は、内燃機関の排気通路と吸気通路とを接続するＥＧＲ通路及び該ＥＧＲ通路の流路断面積を変更可能なＥＧＲ弁を有し、排気通路を流れる排気の一部をＥＧＲガスとして吸気通路に還流させるＥＧＲ装置と、前記吸気通路における前記ＥＧＲ通路との接続箇所より上流に設けられたスロットル弁と、前記ＥＧＲ弁が開弁された状態にあるときに、前記スロットル弁の開度をより開き側の開度に増加させる場合に、前記吸気通路内の空気が前記ＥＧＲ通路を前記吸気通路側から前記排気通路側へ逆流しているか否かを判定し、空気が逆流していると判定した場合に内燃機関の点火時期を進角補正する点火時期補正手段と、を備えることを特徴とする火花点火式内燃機関の点火時期制御装置である。
【００２２】
この構成によれば、ＥＧＲ弁が開弁されている運転状態における任意の開度差のスロットル弁の開弁に際して、ＥＧＲ通路を空気が逆流していることが検知されると、点火時期の進角補正が行われる。これにより、スロットル弁の開度の増加に伴ってＥＧＲ通路を空気が逆流した場合であっても、これに起因して点火時期が最適点火時期からずれてしまうことを抑制できる。
【００２３】
ここで、スロットル弁の開度が増加されたときにＥＧＲ通路を空気が逆流しているか否かの判定については、例えば、スロットル弁が開弁されたときのＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスの量、すなわち排気通路から吸気通路に向かってＥＧＲ通路を順流するＥＧＲガス量を推定し、当該推定されたＥＧＲガス量が負の値であれば、ＥＧＲ通路を空気が逆流し
ていると判定することができる。尚、ここでの「ＥＧＲガス量」とは、ＥＧＲ通路を順流するガスの量、すなわち、ＥＧＲ通路を排気通路側から吸気通路側へ流れるガスの量を意味する。
【００２４】
ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガス量は、ＥＧＲ通路のＥＧＲ弁より上流側（排気通路側）における圧力と、ＥＧＲ通路のＥＧＲ弁より下流側（吸気通路側）における圧力と、ＥＧＲ弁開度と、に基づいて推定することができる。従って、スロットル弁が開弁されたときにおけるＥＧＲガス量は、スロットル弁が開弁されたときの吸気圧力、排気圧力及びＥＧＲ弁開度に基づいて算出することができる。
【００２５】
第一、或いは第二の発明において、前記点火時期補正手段は、前記ＥＧＲ通路を逆流する空気の量である逆流空気量を推定し、推定した逆流空気量が多いほど点火時期の進角補正量を多く設定すると良い。この構成によれば、ＥＧＲ通路を逆流する逆流空気量に相当する分だけ点火時期を進角側に補正することができるので、当該点火時期をより精度良く最適時期に一致させることができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明により、ＥＧＲ装置を備えた火花点火式内燃機関において、ＥＧＲ弁が開弁された状態にあるときの加速過渡時に吸気通路内の空気がＥＧＲ通路を逆流した場合においても、点火時期が最適点火時期からずれることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施例に係るエンジンとその吸排気系の概略構成を示す図である。
【図２】実施例におけるエンジンの運転領域とＥＧＲ弁の開度制御との対応関係を定めたマップである。
【図３】実施例におけるエンジンの運転状態と点火時期との関係を示したマップである。
【図４】実施例における加速過渡時の点火時期の補正処理を行う場合の吸入空気量ＫＬ、スロットル弁開度Ｄｔｈ、ＥＧＲ弁開度Ｄｅｇ、吸気圧力及び排気圧力の時間変化の一例を示したタイムチャートである。（Ａ）は、吸入空気量の時間変化を示したタイムチャートである。（Ｂ）は、スロットル弁開度Ｄｔｈの時間変化を示したタイムチャートである。（Ｃ）は、ＥＧＲ弁開度Ｄｅｇの時間変化を示したタイムチャートである。（Ｄ）は、吸気圧力Ｐｉｎ及び排気圧力Ｐｅｘの時間変化の一例を示したタイムチャートである。
【図５】実施例における加速過渡時の点火時期補正処理ルーチンを示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは、発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【実施例１】
【００２９】
図１は、本実施例に係るエンジンとその吸排気系の概略構成を示す図である。図１において、エンジン１は４つのシリンダ（気筒）２を有する火花点火式のガソリンエンジンである。シリンダ２内には、ピストン３が摺動自在に設けられている。このピストン３は、コンロッド４を介してクランクシャフト５に接続されており、ピストン３の往復運動に伴ってクランクシャフト５が回転する。シリンダ２内上部の燃焼室６には吸気ポート７と排気ポート８とが接続されている。吸気ポート７及び排気ポート８の燃焼室６への開口部は、それぞれ吸気弁９及び排気弁１０によって開閉される。
【００３０】
各シリンダ２には、燃焼室６内の混合気へと点火する点火プラグ１５が設けられている。この点火プラグ１５は、スパーク（火花）を発生させる電極部が燃焼室６に臨んで設置されており、スパークを発生させることで燃焼室６内の混合気に点火する。尚、点火プラグ１５に対する印加電圧は、図示しない点火コイル等によって供給される。
【００３１】
吸気ポート７には、該吸気ポート７内に燃料を噴射する燃料噴射弁１８が設けられている。また、吸気ポート７は吸気通路１９に接続され、排気ポート８は排気通路２０に接続されている。吸気通路１９には、該吸気通路１９内を流通する空気の質量に対応した電気信号を出力するエアフローメータ２１が設けられている。また、エアフローメータ２１よりも下流側の吸気通路１９には、該吸気通路１９内を流通する空気量を調節するスロットル弁２２が設けられている。また、排気通路２０には排気浄化装置（例えば、三元触媒等）２３が設けられている。
【００３２】
上記構成におけるエンジン１の吸気系では、吸入空気量がスロットル弁２２によって調節され、吸気ポート７内において燃料噴射弁１８から噴射された燃料とともに混合気を形成する。この混合気は各シリンダ２に分配され、点火プラグ１５により点火されることによって燃焼する。その結果、ピストン３が往復運動してクランクシャフト５が回転し、エンジン１の駆動トルクが発生する。
【００３３】
また、エンジン１の排気系によれば、排気弁１０が排気ポート８を開くことにより各シリンダ２からの排気が排気通路２０へと排出される。そして、排気に含まれる有害物質が排気浄化装置２３にて浄化された後、図示しないマフラーを介して大気中へと放出される。
【００３４】
エンジン１は、排気通路２０に排出された排気の一部をＥＧＲガスとして吸気通路１９に再循環させるＥＧＲ装置２５を備える。このＥＧＲ装置２５は、ＥＧＲ通路２６、ＥＧＲ弁２７により構成される。ＥＧＲ通路２６は、排気浄化装置２３よりも上流側の排気通路２０及びスロットル弁２２よりも下流側の吸気通路１９を接続している。また、ＥＧＲ弁２７はＥＧＲ通路２６に設けられ、該ＥＧＲ通路２６内を流通するＥＧＲガスの流路断面積を変更してＥＧＲガス量を調節する。
【００３５】
ここで、ＥＧＲ弁２７が開弁されると、排気通路２０を流れる排気ガスの一部がＥＧＲ通路２６を介して吸気通路１９へと還流（再循環）される。このＥＧＲガスは、吸気通路１９を流れる空気（新気）と混ざりつつ各シリンダ２に導入される。ＥＧＲガスには、水や二酸化炭素のように、自らが燃焼することなく、且つ、熱容量が高い不活性ガス成分が含まれている。そのため、ＥＧＲガスを混合気中に含有させると、混合気の燃焼温度が低くなり、以って窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生量が低減される。また、ＥＧＲガスを混合気中に含有させると、燃費を向上させる効果も期待できる。
【００３６】
エンジン１には、該エンジン１を制御するための電子制御ユニットであるＥＣＵ３０が併設されている。このＥＣＵ３０は、ＣＰＵの他、各種のプログラム及びマップを記憶するＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えており、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じてエンジン１の運転状態等を制御する。また、エンジン１には、アクセル開度センサ３２、クランクポジションセンサ３３、ＥＧＲ開度センサ３４が設けられている。アクセル開度センサ３２は、アクセルペダルの操作量（アクセル開度）に応じた電気信号を出力するセンサである。クランクポジションセンサ３３は、クランクシャフト５の回転角を検出するセンサである。また、ＥＧＲ開度センサ３４は、ＥＧＲ弁２７の弁開度に応じた電気信号を出力するセンサである。
【００３７】
ＥＣＵ３０には、上述した各種機器や各種センサ類が電気配線を介して接続されており、ＥＣＵ３０からの制御信号に基づいて各種機器が制御される。すなわち、ＥＣＵ３０は各種センサが出力した信号に基づいてエンジン１の運転状態や運転者の要求を取得し、それに基づいてスロットル弁２２の開度、ＥＧＲ弁２７の開度、点火プラグ１５が制御される。
【００３８】
図２は、実施例におけるエンジン１の運転領域とＥＧＲ弁２７の開度制御との対応関係を定めたマップである。図中の縦軸には、エンジン負荷ＴＱ（吸入空気量ＫＬ）を表し、横軸にはエンジン回転数ＮＥを表す。図中の運転領域Ａはアイドル運転領域であり、ここではＥＧＲ弁２７は閉弁されることでＥＧＲが実施されない。
【００３９】
運転領域Ｂは軽負荷運転領域であり、ここではＥＧＲ弁２７が開弁されることでＥＧＲが実施される。実際にはクランクポジションセンサ３３による出力信号から検出されるエンジン回転数ＮＥ、及びアクセル開度センサ３２による出力信号から検出されるアクセル開度に基づき算出されるエンジン負荷ＴＱに応じて、より詳細なＥＧＲ弁開度の目標値が定められる。運転領域Ｃはスロットル弁２２が全開又は全開に近い大開度まで開弁される高負荷運転領域であり、いわゆる全負荷運転領域（ ＷＯＴ：Wide Open Throttle ）ということもできる。ここではＥＧＲ弁２７は閉弁され、ＥＧＲは実施されない。
【００４０】
次に、エンジン１の点火時期（点火プラグ１５がスパークを発生させるタイミング）Ｉｇについて説明する。図３は、エンジン１の運転状態と点火時期との関係を示したマップ（以下、「点火時期マップ」という）である。この点火時期マップはＥＣＵ３０のＲＯＭに記憶されているマップであり、エンジン１の吸入空気量ＫＬ及びエンジン回転数ＮＥをパラメータとして点火時期Ｉｇを決定するものである。
【００４１】
ここで、エンジン１の発生トルクが最大となるＭＢＴ（ Minimum advance for Best Torque）は、吸入空気量ＫＬ及びエンジン回転数ＮＥの組み合わせによって変化する。本実施例では、吸入空気量ＫＬ及びエンジン回転数ＮＥの組み合わせ毎にＭＢＴを予め実験的に求めておき、吸入空気量ＫＬ及びエンジン回転数ＮＥに応じたＭＢＴと一致するように点火時期Ｉｇが決定される。具体的には、点火時期Ｉｇは、吸入空気量ＫＬが等しい条件下ではエンジン回転数ＮＥが高いほど点火時期Ｉｇは遅角側の位相として導出され、エンジン回転数ＮＥが等しい条件下では吸入空気量ＫＬが多いほど遅角側の位相として導出される。
【００４２】
また、エンジン１にはノックセンサ３５が設けられている。ノックセンサ３５は、ノッキングが発生したときに発生する振動を検出してその振動の大きさに応じたノック信号を出力するセンサであり、このノック信号はＥＣＵ３０に入力される。本実施例では、数サイクルに亘りノッキングが起こると直ちに点火時期Ｉｇを遅らせて（遅角側に補正して）、ノッキングが起こらないところまで退避する。そして、ＥＣＵ３０は、遅角補正後における点火時期Ｉｇを記憶・学習していくとともに、点火時期マップを逐次、更新していく。このような点火時期マップに基づいて点火時期Ｉｇの制御指令値が制御されることで、当該点火時期Ｉｇがノッキングを回避しつつＭＢＴに可及的に近い位相である最適点火時期に制御される。
【００４３】
次に、ＥＧＲ弁２７が開弁された状態で運転される軽負荷運転領域Ｂに属する運転状態から、ＥＧＲ弁２７が閉弁され且つスロットル弁１４が大開度に開弁される高負荷運転領域Ｃに属する運転状態への加速要求があった場合における、ＥＧＲ弁２７の開度及びスロットル弁２２の開度に係る制御について説明する。
【００４４】
図４のタイムチャートは、このような加速要求があった場合における、吸入空気量、ス
ロットル弁２２の開度、ＥＧＲ弁２７の開度、吸気圧力及び排気圧力の時間変化の一例を示す。図４に示すように、時刻ｔ１におけるアクセルの踏み込みによってＥＧＲ弁２７が開弁された状態の軽負荷運転状態から、スロットル弁２２の開度がより開き側の開度に変化する高負荷運転状態への加速が要求されたとする。
【００４５】
この加速要求に応じて、スロットル弁２２は、軽負荷運転状態における比較的小さい開度Ｄｔｈ１から、比較的大きい開度Ｄｔｈ２を目標開度として、加速要求の時刻ｔ１において開かれ始める。つまり、開度Ｄｔｈ１からより開き側の目標開度Ｄｔｈ２に向かって開度が増加されていく。
【００４６】
また、ＥＧＲ弁２７も、この加速要求に応じて、スロットル弁２２と同時に、軽負荷運転状態における開度Ｄｅｇ１から、開度Ｄｅｇ２を目標開度として、加速要求の時刻ｔ１において閉じ始める。ここでの目標開度Ｄｅｇ２は全閉であるとする。
【００４７】
ところで、スロットル弁２２の開弁に伴って吸気圧力Ｐｉｎ及び排気圧力Ｐｅｘが上昇するが、（Ｄ）に示すように、排気圧力Ｐｅｘの上昇は吸気圧力Ｐｉｎの上昇に対して一瞬遅れる傾向がある。（Ｄ）に示した例では、吸気圧力Ｐｉｎが上昇し始める時刻ｔ１に対して期間Δｔ０だけ遅延した時刻ｔ３において排気圧力Ｐｅｘが上昇し始めている。この圧力上昇の遅延に起因して、吸気圧力Ｐｉｎが排気圧力Ｐｅｘより一時的に高くなる可能性が高まる。特に、スロットル弁開度Ｄｔｈが小さい軽負荷運転状態からスロットル弁開度Ｄｔｈが全開、或いは全開に近い大開度まで開弁されるような加速過渡時には、軽負荷運転時の排気圧力Ｐｅｘが低く、且つ加速過渡時に吸気圧力Ｐｉｎが大気圧近くまで急速に上昇するので、吸気圧力Ｐｉｎが排気圧力Ｐｅｘより高くなる状態が生じ易い。
【００４８】
図３に示した例では、吸気圧力Ｐｉｎが加速前における圧力Ｐｉｎ１から加速後に収束する圧力Ｐｉｎ２まで上昇し終わった時刻ｔ２から、排気圧力Ｐｅｘの上昇が開始される時刻ｔ３までの期間Δｔ１において、吸気圧力Ｐｉｎが排気圧力Ｐｅｘよりも高くなっている。尚、ここでいう吸気圧力は、スロットル弁２２より下流側の吸気通路１９の圧力や、当該部位と圧力が等価な部位（例えば、ＥＧＲ通路２６におけるＥＧＲ弁２７より下流側（吸気通路１９側）における圧力を指すものである。また、排気圧力とは、排気浄化装置２３より上流側の排気通路２０の圧力や、当該部位と圧力が等価な部位（例えば、ＥＧＲ通路２６におけるＥＧＲ弁２７より上流側（排気通路２０側）における圧力を指す。
【００４９】
このように、スロットル弁２２の開弁直後において吸気圧力Ｐｉｎが排気圧力Ｐｅｘより一時的（過渡的）に高くなる期間Δｔ１においては、ＥＧＲ通路２６の上流側（排気通路２０側）よりも下流側（吸気通路１９側）の圧力が高くなるので、この時にＥＧＲ弁２７が開弁していると、吸気通路１９内の空気の一部が、ＥＧＲ通路２６を吸気通路１９側から排気通路２０側へ向かって逆流する。
【００５０】
そうすると、図４（Ａ）に示したように、ＥＧＲ通路２６を逆流した空気量（以下、「逆流空気量ＲＡ」という）に相当する分だけ、吸入空気量ＫＬが減少する。この場合、実際にシリンダ２に吸入される実吸入空気量ＫＬｒは、エアフローメータ２１の計測値から算出される吸入空気量である計測吸入空気量ＫＬｃに対して少なくなる（ＫＬｒ＝ＫＬｃ−ＲＡ）。そのため、エアフローメータ２１の計測値に基づいた計測吸入空気量ＫＬｃを図３に示した点火時期マップに代入することで求めた点火時期は、本来の最適点火時期（実吸入空気量ＫＬｒを代入することで求められる点火時期）に比べて遅角側にずれてしまう。
【００５１】
そこで、本実施例におけるエンジン１の点火時期制御では、ＥＧＲ弁２７が開弁された状態にあるときに、スロットル弁２２の開度をより開き側の開度に増加させる場合には、
吸気通路１９内の空気がＥＧＲ通路２６を逆流しているか否かを判定し、逆流していると判定されるときは、点火時期Ｉｇの制御指令値を進角補正するようにした。
【００５２】
ＥＧＲ通路２６において空気の逆流が起こっているか否かの判定については、ＥＧＲ通路２６を流れるＥＧＲガス量を推定、推定されたＥＧＲガス量が負の値である場合に、ＥＧＲ通路２６を空気が逆流していると判定する。但しここでは、「ＥＧＲガス量」とは、ＥＧＲ通路２６を上流側（排気通路２０側）から下流側（吸気通路１９側）へ向かって流れるガスの量として定義する。
【００５３】
ＥＧＲ通路２６を流れるＥＧＲガス量は、ＥＧＲ通路２６の上流端の圧力と下流端の圧力とＥＧＲ弁２７の開度に基づいて推定することができる。本実施例では、ＥＧＲ通路２６の上流端の圧力を、排気圧センサ３７による排気圧力Ｐｅｘの計測値に基づいて取得する。また、ＥＧＲ通路２６の下流端の圧力を、吸気圧センサ３８による吸気圧力Ｐｉｎの計測値に基づいて取得する。また、ＥＧＲ弁２７の開度を、ＥＧＲ開度センサ３４による計測値に基づいて取得する。これらの取得値に基づいて、ＥＧＲ通路２６を流れるＥＧＲガス量を推定する。
【００５４】
そして、推定されたＥＧＲガス量が負の値であった場合には、当該ＥＧＲガス量の絶対値として得られるガス量の空気が、ＥＧＲ通路２６を吸気通路１９側から排気通路２０側へ逆流していると判定する。ＥＧＲ通路２６内を空気が逆流していると判定された場合、エンジン１の点火時期Ｉｇを逆流空気量ＲＡに応じた量だけ進角補正させるべく、点火時期の制御指令値を進角補正する際の補正後の目標値である補正点火時期Ｉｇｃに変更することとした。
【００５５】
次に、上述したエンジン1の加速過渡時における点火時期Ｉｇの進角補正処理の実行手
順について、図５のフローチャートに基づいて説明する。図５は、本実施例における加速過渡時の点火時期補正処理ルーチンを示したフローチャートである。本ルーチンはエンジン1の稼働中、一定周期毎に繰り返しＥＣＵ３０によって実行される。
【００５６】
ステップＳ１０１では、ＥＣＵ３０は、現在のスロットル弁２２の開度よりも開き側の開度までスロットル弁２２を開弁する要求があったか否かを判定する。ここで、スロットル弁２２を「開弁する」という動作は、その開度を増加させることを意味する。ステップＳ１０１でスロットル弁２２の開弁が要求されていると判定された場合（Ｙｅｓ）、ＥＣＵ３０はステップＳ１０２に進む。ステップＳ１０１でスロットル弁２２の開弁が要求されていないと判定された場合（Ｎｏ）、ＥＣＵ３０は本ルーチンの実行を一旦終了する。
【００５７】
ステップＳ１０２において、ＥＣＵ３０は、現在のＥＧＲ弁２７が開弁された状態か否かを判定する。「開弁された状態」とは、閉弁（全閉）状態が解除されている状態をいう。ステップＳ１０２において、ＥＧＲ弁２７が開弁された状態であると判定された場合（Ｙｅｓ）、ＥＣＵ３０はステップＳ１０４に進む。一方、ステップＳ１０２でＥＧＲ弁２７が開弁された状態ではない、すなわち閉弁（全閉）状態であると判定された場合（Ｎｏ）、ＥＣＵ３０は本ルーチンの実行を一旦終了する。
【００５８】
ステップＳ１０３において、ＥＣＵ３０は、ＥＧＲガス量を推定する。ここで、ＥＧＲガス量は、上述したように排気系から吸気系にＥＧＲ通路２６を介して流入するガスの量であり、吸気圧力Ｐｉｎ、排気圧力Ｐｅｘ及びＥＧＲ弁開度Ｄｅｇに基づいて推定する。
【００５９】
ステップＳ１０４において、ＥＣＵ３０は、ＥＧＲ通路２６を空気が逆流しているか否かを判定する。具体的には、ステップＳ１０３で推定したＥＧＲガス量が負の値であった場合には、その絶対値と等しい量の空気がＥＧＲ通路２６を逆流していると判定する。ス
テップＳ１０４においてＥＧＲ通路２６を空気が逆流していると判定された場合（Ｙｅｓ）、ＥＣＵ３０はステップＳ１０５に進む。一方、ステップＳ１０４においてＥＧＲ通路２６を空気が逆流していないと判定された場合（Ｎｏ）、ＥＣＵ３０は本ルーチンの実行を一旦終了する。尚、ステップＳ１０４においてＥＧＲ通路２６を空気が逆流していると判定された場合には、逆流空気量ＲＡの推定値を一時記憶した状態で次のステップに進む。
【００６０】
ステップＳ１０５において、ＥＣＵ３０は、推定した逆流空気量ＲＡに基づいて補正点火時期Ｉｇｃを算出する。補正点火時期Ｉｇｃは、実吸入空気量ＫＬｒを図３の点火時期マップに代入することで求める。実吸入空気量ＫＬｒは、エアフローメータ２１により計測した計測吸入空気量ＫＬｃから逆流空気量ＲＡを減算した値として算出される。ここで、エンジン回転数ＮＥが等しい場合に吸入空気量ＫＬが少ないほどノッキングが起こりにくくなるため、点火時期もより進角側の位相として設定される。そして、逆流空気量ＲＡが多いほど実吸入空気量ＫＬｒが少なくなることから、本ステップでは、逆流空気量ＲＡが多いほど点火時期の進角補正量ΔＩｇは大きな値として設定されることになる。尚、ここでの進角補正量ΔＩｇとは、補正前における点火時期Ｉｇの制御指令値（進角補正量ΔＩｇを図３の点火時期マップに代入することで求めた点火時期）と補正点火時期Ｉｇｃとの位相差であり、点火時期を進角補正するときの補正量である。
【００６１】
ステップＳ１０６において、ＥＣＵ３０は、点火時期Ｉｇを現在の制御指令値からステップＳ１０５で算出した補正点火時期Ｉｇｃまで進角補正する。ここでいう現在の制御指令値（補正前の点火時期）は、図３の点火時期マップに、計測吸入空気量ＫＬｃ（及びエンジン回転数ＮＥ）を代入して得られる点火時期である。本ステップの処理が終了すると、ＥＣＵ３０は本ルーチンの実行を一旦終了する。
【００６２】
以上のように、点火時期の進角補正処理をＥＧＲ弁２７が開弁された状態の加速過渡時に実行することにより、スロットル弁２２の開弁後にＥＧＲ通路２６を空気が逆流した場合においても、点火時期Ｉｇが本来の最適点火時期から遅角側にずれてしまうことを抑制できる。従って、ノッキングを回避しつつ点火時期ＩｇをよりＭＢＴ寄りに近づける（追い込む）ことができる。したがって、加速過渡時において、空気の逆流が生じることに起因した燃費の悪化・出力低下・加速応答性（加速レスポンス）の悪化が確実に抑制される。
【００６３】
本実施例においては、図５の処理ルーチンを実行するＥＣＵ３０が、本発明における点火時期補正手段に相当する。
【００６４】
以上説明した実施例は本発明を説明するための一例であって、本発明の本旨を逸脱しない範囲内において上記の実施例には種々の変更を加え得る。例えば、上記実施例では、軽負荷運転領域Ｂに属する運転状態から高負荷運転領域Ｃに属する運転状態への加速過渡時における点火時期の進角補正処理について説明したが、ＥＧＲ弁２７が開弁された状態からスロットル弁２２の開度をより開き側の開度に増加させる加速過渡時であれば本発明を好適に適用可能である。例えば、加速前後の運転領域が共に軽負荷運転領域Ｂであっても構わない。また、図２に示したマップは、エンジン１の運転領域とＥＧＲ弁２７の開度制御との対応関係の一例を示したものであり、これに限定される趣旨ではない。従って、ＥＧＲ弁２７はスロットル弁２２の開弁と同時に閉弁されなくても構わないし、むしろＥＧＲ弁２７の開度が増加される制御が行われても良い。そのような場合、スロットル弁の開弁に伴う圧力変化の過程でＥＧＲ弁が常に開弁していることになるので、ＥＧＲ通路を空気が逆流する問題はより発生し易くなり、本発明を適用することによる効果はより顕著なものとなる。
【００６５】
また、本実施例においては、スロットル弁２２の開弁後にＥＧＲ通路２７を空気が逆流していることを検知した場合に、逆流空気量ＲＡに応じて点火時期Ｉｇの進角補正を行う例について説明したが、ＥＧＲ通路２６を介した空気の逆流が発生する可能性の高い加速過渡条件を予め求めておき、この加速過渡条件に該当するような加速過渡状態となった場合には、空気の逆流が生じているものと仮定して（判断して）点火時期Ｉｇの進角補正を行うことができる。かかる場合には、どの程度の逆流が生じているかについても、加速前後におけるスロットル弁２２の開度差や運転条件等に応じて予め実験や計算により求めておき、当該逆流による点火時期Ｉｇと最適点火時期とのずれを補正できるように、点火時期の進角補正量ΔＩｇを設定することができる。
【００６６】
ここで、空気の逆流が発生する可能性の高い加速過渡条件としては、加速前の運転状態が軽負荷領域で排気圧力Ｐｅｘが低く、且つ、加速過渡時に全開に近い開度までスロットル弁２２が開弁されるような加速条件が例示できる。従って、ＥＧＲ弁２７が開弁された状態にあるときに、エンジン負荷ＴＱが軽負荷運転領域に属する軽負荷運転状態から高負荷運転領域に属する高負荷運転状態へ移行する加速条件が成立した場合に、ＥＧＲ通路２６を介した空気の逆流が発生すると判断し、点火時期Ｉｇの進角補正を行うと良い。ここでの逆流空気量ＲＡは、上述の如く、加速前後におけるスロットル弁２２の開度差や運転条件等に応じて推定することができる。
【００６７】
或いは、ＥＧＲ弁２７が開弁された状態にあるときに、スロットル弁２２の開度を所定量以上の開度差があるより開き側の開度まで増加させる場合に、点火時期Ｉｇの進角補正を行うと良い。ここで、「所定量」とは、スロットル弁２２の開度の増加に伴う吸気圧力Ｐｉｎ及び排気圧力Ｐｅｘの変化の過程で、吸気圧力Ｐｉｎが排気圧力Ｐｅｘより過渡的に高くなるか否かを判断するための基準となるスロットル弁２２の開度差であり、予め実験等による経験則に基づいて定めることができる。例えば、スロットル弁２２の開度を増加させる際に、吸気圧力Ｐｉｎが排気圧力Ｐｅｘより過渡的に高くなる現象が生じ得る開度差の下限値に一定のマージンを見込んだ値として定めておいても良い。
【００６８】
この制御によれば、スロットル弁２２を開弁する場合の開度差が当該所定量以上であるような加速過渡時に空気の逆流が生じても、点火時期Ｉｇの進角補正の実施によって点火時期Ｉｇを最適な点火時期に維持することができる。
【００６９】
また、ＥＧＲ弁２７が開弁された状態であって且つエンジン負荷ＴＱが軽負荷領域に属する軽負荷運転状態にあるときにアクセル開度が所定量以上増加する加速過渡時に点火時期Ｉｇを進角補正することもできる。これによっても、上述した何れもの制御と同様、加速過渡時におけるエンジン１の点火時期Ｉｇを最適点火時期に維持することができ、空気の逆流が生じることに起因した燃費の悪化・出力低下・加速応答性（加速レスポンス）の悪化を好適に抑制可能である。
【符号の説明】
【００７０】
１     エンジン
２     シリンダ
５     クランクシャフト
１５   点火プラグ
１８   燃料噴射弁
１９   吸気通路
２０   排気通路
２１   エアフローメータ
２２   スロットル弁
２３   排気浄化装置
２５   ＥＧＲ装置
２６   ＥＧＲ通路
２７   ＥＧＲ弁
３０   ＥＣＵ
３４   ＥＧＲ開度センサ
３７   排気圧センサ
３８   吸気圧センサ
【図１】
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【図２】
2010168931.tif 000004
【図３】
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【図４】
2010168931.tif 000006
【図５】
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