(57)【要約】      （修正有）【課題】内燃機関の制御装置に関し、ノックを抑制する制御に伴う弊害を小さくすることを目的とする。【解決手段】外部ＥＧＲガス生成気筒の排気ガスのみを外部ＥＧＲガス生成気筒以外の気筒を含む複数の気筒の吸気側に還流させる外部ＥＧＲの実行中にノックが検出された場合に、そのノックの発生要因を判定し、ノックを抑制することのできる複数の方法のうちの何れを優先して実行するかをノック発生要因に基づいて決定し、その決定されたノック抑制方法を実行するノック抑制手段を備える。内部ＥＧＲ量の過多がノック発生要因であると判定された場合には、外部ＥＧＲガス生成気筒の空燃比をリッチ側に補正することによってノックを抑制する方法を優先する。一部の気筒の空気量の過多がノック発生要因であると判定された場合には、一部の気筒の点火時期を遅角することによってノックを抑制する方法を優先する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガスを吸気側に還流させることのできる気筒である外部ＥＧＲガス生成気筒と、それ以外の気筒と、ＥＧＲ通路とを有し、前記外部ＥＧＲガス生成気筒の排気ガスのみを前記ＥＧＲ通路を介して前記外部ＥＧＲガス生成気筒以外の気筒を含む複数の気筒の吸気側に還流させる態様で外部ＥＧＲを実行可能な多気筒内燃機関と、
ノックを検出するノック検出手段と、
前記外部ＥＧＲの実行中にノックが検出された場合に、そのノックの発生要因を判定し、ノックを抑制することのできる複数の方法のうちの何れを優先して実行するかを前記判定されたノック発生要因に基づいて決定し、その決定されたノック抑制方法を実行するノック抑制手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記ノック抑制手段は、前記判定されたノック発生要因に基づいて、気筒間のトルク差を拡大させることのないようなノック抑制方法を優先して実行することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記ノック抑制手段は、前記判定されたノック発生要因に基づいて、気筒間のトルク差を縮小させることのできるノック抑制方法を優先して実行することを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記ノック抑制手段は、内部ＥＧＲ量の過多がノック発生要因であると判定された場合に、前記外部ＥＧＲガス生成気筒の空燃比をリッチ側に補正することによってノックを抑制する方法を優先して実行することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記ノック抑制手段は、一部の気筒の空気量の過多がノック発生要因であると判定された場合に、前記一部の気筒の点火時期を遅角することによってノックを抑制する方法を優先して実行することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記一部の気筒の点火時期の遅角量を、前記一部の気筒と他の気筒とのトルク差が解消されるような遅角量となるように制御する点火遅角量制御手段と、
前記点火遅角量制御手段によって制御される制御遅角量と、ノックを抑制するために必要とされる要求遅角量とを比較し、前記制御遅角量が前記要求遅角量に満たない場合に、前記外部ＥＧＲガス生成気筒の空燃比をリッチ側に補正することによって補完的にノックを抑制する補完手段と、
を備えることを特徴とする請求項５記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特表２００３−５０６６１９号公報には、特定の気筒の排気ガスのみを吸気側に還流させる外部ＥＧＲを行うことのできる多気筒内燃機関が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００３−５０６６１９号公報
【特許文献２】特開２００７−２３１７７９号公報
【特許文献３】特開２００１−２２１１０５号公報
【特許文献４】特開２００１−２６３１１９号公報
【特許文献５】特開２００８−１２８０２９号公報
【特許文献６】特開平１１−２１０５３９号公報
【特許文献７】特開平７−４２６５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、内燃機関のノックは、空気量の過多が原因で発生する場合がある。その一方で、内部ＥＧＲ量の過多が原因でノックが発生する場合もある。
【０００５】
本発明者の知見によれば、上述したような、特定の気筒の排気ガスのみを吸気側に還流させる外部ＥＧＲを行う内燃機関の場合、気筒間で空気量や内部ＥＧＲ量に差が出易い傾向がある。このため、一部の気筒の空気量の過多あるいは内部ＥＧＲ量の過多が原因となって、その気筒のみでノックが発生する場合が多くなる。
【０００６】
ノックを抑制する方法として、点火時期を遅角する方法が広く用いられている。しかしながら、点火時期を遅角すると、出力トルクが低下する。このため、一部の気筒で発生したノックを抑制するために全気筒の点火時期を一律に遅角すると、他の気筒の出力トルクまで無駄に低下させることとなり、燃費に悪影響がある。
【０００７】
一方、ノックを発生した気筒のみで点火時期を遅角したとすると、そのノックの原因が内部ＥＧＲ量の過多であった場合、次のような問題がある。内部ＥＧＲ量が他の気筒より多い気筒は、その分、空気量が他の気筒より少なくなっているので、他の気筒より出力トルクが小さい状態にある。内部ＥＧＲ量が他の気筒より多い気筒でノックが発生した場合にその気筒のみ点火時期を遅角すると、その気筒の出力トルクが更に小さくなり、他の気筒とのトルク差が更に拡大する。その結果、トルク変動が大きくなるという問題が発生する。
【０００８】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、ノックを抑制する制御に伴う弊害を小さくすることのできる内燃機関の制御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】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
排気ガスを吸気側に還流させることのできる気筒である外部ＥＧＲガス生成気筒と、それ以外の気筒と、ＥＧＲ通路とを有し、前記外部ＥＧＲガス生成気筒の排気ガスのみを前記ＥＧＲ通路を介して前記外部ＥＧＲガス生成気筒以外の気筒を含む複数の気筒の吸気側に還流させる態様で外部ＥＧＲを実行可能な多気筒内燃機関と、
ノックを検出するノック検出手段と、
前記外部ＥＧＲの実行中にノックが検出された場合に、そのノックの発生要因を判定し、ノックを抑制することのできる複数の方法のうちの何れを優先して実行するかを前記判定されたノック発生要因に基づいて決定し、その決定されたノック抑制方法を実行するノック抑制手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記ノック抑制手段は、前記判定されたノック発生要因に基づいて、気筒間のトルク差を拡大させることのないようなノック抑制方法を優先して実行することを特徴とする。
【００１１】
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記ノック抑制手段は、前記判定されたノック発生要因に基づいて、気筒間のトルク差を縮小させることのできるノック抑制方法を優先して実行することを特徴とする。
【００１２】
また、第４の発明は、第１乃至第３の発明の何れかにおいて、
前記ノック抑制手段は、内部ＥＧＲ量の過多がノック発生要因であると判定された場合に、前記外部ＥＧＲガス生成気筒の空燃比をリッチ側に補正することによってノックを抑制する方法を優先して実行することを特徴とする。
【００１３】
また、第５の発明は、第１乃至第４の発明の何れかにおいて、
前記ノック抑制手段は、一部の気筒の空気量の過多がノック発生要因であると判定された場合に、前記一部の気筒の点火時期を遅角することによってノックを抑制する方法を優先して実行することを特徴とする。
【００１４】
また、第６の発明は、第５の発明において、
前記一部の気筒の点火時期の遅角量を、前記一部の気筒と他の気筒とのトルク差が解消されるような遅角量となるように制御する点火遅角量制御手段と、
前記点火遅角量制御手段によって制御される制御遅角量と、ノックを抑制するために必要とされる要求遅角量とを比較し、前記制御遅角量が前記要求遅角量に満たない場合に、前記外部ＥＧＲガス生成気筒の空燃比をリッチ側に補正することによって補完的にノックを抑制する補完手段と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
第１の発明によれば、ノック発生要因を判定し、その要因に応じて、なるべく弊害のないノック抑制方法を優先して実行することができる。このため、ノックを抑制する制御に伴う弊害を小さくすることができる。
【００１６】
第２の発明によれば、ノックを抑制する制御を行う際に、気筒間のトルク差が拡大することを避けることができ、トルク変動を抑制することができる。
【００１７】
第３の発明によれば、ノックを抑制する制御を行う際に、気筒間のトルク差を縮小させるという副次的効果が得られ、トルク変動を低減することができる。
【００１８】
第４の発明によれば、内部ＥＧＲ量の過多がノック発生要因である場合に、外部ＥＧＲガス生成気筒の空燃比をリッチ側に補正することによってノックを抑制することにより、気筒間のトルク差が拡大することを避けることができ、トルク変動を抑制することができる。
【００１９】
第５の発明によれば、一部の気筒の空気量の過多がノック発生要因である場合に、一部の気筒の点火時期を遅角することによってノックを抑制することにより、気筒間のトルク差を縮小させるという副次的効果が得られ、トルク変動を低減することができる。
【００２０】
第６の発明によれば、ノック発生気筒の点火時期を遅角することにより、ノックを抑制すると同時に、気筒間のトルク差を解消してトルク変動を十分に低減することができる。また、その際に、外部ＥＧＲガス生成気筒の空燃比をリッチ側に補正するノック抑制方法を補完的に用いることにより、ノックをより確実に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。
【図２】外部ＥＧＲの実行中における内燃機関の燃焼効率と、＃４気筒の空燃比との関係を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図４】点火時期遅角量と、この点火時期遅角量と同等のノック抑制効果を得るために必要な＃４気筒の要求リッチ量ΔＡ／Ｆとの関係を示すマップである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。図１に示すように、本実施形態のシステムは、火花点火式の内燃機関１０を備えている。内燃機関１０は、車両等に搭載される。本実施形態の内燃機関１０は、＃１〜＃４の四つの気筒を有する直列４気筒型のものである。内燃機関１０の各気筒には、点火プラグ５２、燃料インジェクタ５４、吸気弁、排気弁等がそれぞれ設けられている。燃料インジェクタ５４は、吸気ポート内あるいは筒内に燃料を噴射するように設けられる。各気筒の吸気ポートは、吸気マニホールド１２に接続されている。吸気マニホールド１２には、吸気通路１４が接続されている。
【００２３】
本実施形態の内燃機関１０には、ターボチャージャ１６が備えられている。ターボチャージャ１６は、排気ガスのエネルギによって回転するタービン１８と、このタービン１８によって駆動されるコンプレッサ２０とを有している。＃１、＃２および＃３気筒の排気ポートには、排気マニホールド２２が接続されている。排気マニホールド２２は、タービン１８の入口に接続されている。タービン１８の下流側の排気通路２４には、排気ガスを浄化する排気浄化触媒２６が設置されている。コンプレッサ２０は、吸気通路１４の途中に配置されている。吸気通路１４の入口には、エアクリーナ２８が設置されている。コンプレッサ２０と、吸気マニホールド１２との間の吸気通路１４には、コンプレッサ２０で圧縮された吸入空気を冷却するインタークーラ３０と、吸入空気量を制御するためのスロットル弁３２とが設置されている。スロットル弁３２を通過した吸入空気は、吸気マニホールド１２を通って、＃１〜＃４の各気筒に分配されて流入する。
【００２４】
＃４気筒の排気ポートには、ＥＧＲ通路３４の一端が接続されている。ＥＧＲ通路３４の他端は、吸気マニホールド１２に接続されている。ＥＧＲ通路３４と吸気マニホールド１２との接続部には、ＥＧＲ弁３６が設置されている。ＥＧＲ通路３４と、タービン１８の下流側の排気通路２４とは、排気通路４２によって接続されている。排気通路４２の途中または端部には、第２ＥＧＲ弁４４が設置されている。なお、ＥＧＲ通路３４の上記他端は、吸気マニホールド１２とスロットル弁３２との間の吸気通路１４に接続されていてもよい。
【００２５】
上述したように、本実施形態では、＃１〜＃３気筒の排気ポートはＥＧＲ通路３４に連通しておらず、＃４気筒の排気ポートのみがＥＧＲ通路３４に連通する。このため、ＥＧＲ通路３４による外部ＥＧＲを行う場合、＃４気筒の排気ガスのみが外部ＥＧＲガスとして吸気マニホールド１２内に還流し、新気と混合して＃１〜＃４の各気筒の吸気弁から吸入される。
【００２６】
ＥＧＲ弁３６を全開とし、第２ＥＧＲ弁４４を全閉状態とした場合には、＃４気筒の排気ガスの全量が、ＥＧＲ通路３４を通って吸気マニホールド１２に送られ、＃１〜＃４気筒の吸気側に還流する。この状態では、内燃機関１０の全４気筒のうち、一つの気筒（＃４気筒）の排気ガスの全量が外部ＥＧＲガスとなる。このため、各気筒の排気ガス量が等しいとした場合、外部ＥＧＲ率は、正確に２５％となる。よって、この状態とすることにより、機関回転速度や機関負荷にかかわらず、外部ＥＧＲ率を所定割合（本実施形態では２５％）に正確且つ確実に維持することができる。
【００２７】
また、ＥＧＲ弁３６を中間開度とし第２ＥＧＲ弁４４を全開状態とした場合、あるいはＥＧＲ弁３６を全開状態とし第２ＥＧＲ弁４４を中間開度とした場合には、ＥＧＲ通路３４内の排気ガスの一部が排気通路４２を通ってタービン１８の下流側の排気通路２４へ流出する。このため、外部ＥＧＲ量は、＃４気筒の排気ガスの全量から、排気通路４２を通過した排気ガス量を差し引いた量となる。従って、この場合は、２５％を下回る外部ＥＧＲ率となる。外部ＥＧＲ率の目標値が２５％を下回る場合には、この状態とし、ＥＧＲ弁３６あるいは第２ＥＧＲ弁４４の開度を制御することにより、目標の外部ＥＧＲ率を実現することができる。
【００２８】
また、外部ＥＧＲを停止する場合には、ＥＧＲ弁３６を全閉状態とし、第２ＥＧＲ弁４４を全開状態とする。この状態では、＃４気筒の排気ガスの全量が、排気通路４２を通って、タービン１８の下流側の排気通路２４に流出する。
【００２９】
本実施形態の内燃機関１０は、更に、吸気弁と排気弁との開弁期間の重なりであるバルブオーバーラップの大きさを変化させることのできる可変動弁装置５６を備えている。可変動弁装置５６によってバルブオーバーラップを大きくすることにより、そのバルブオーバーラップの期間に、排気ポート内の排気ガスを気筒内へ逆流させる、いわゆる内部ＥＧＲを行うことができる。
【００３０】
本明細書では、可変動弁装置５６によってバルブオーバーラップを大きくする意図的な内部ＥＧＲ制御を実行した場合に気筒内に還流する排気ガスだけでなく、気筒内の既燃ガスが排気行程で排出し切れずに残った残留ガスも含めて、「内部ＥＧＲガス」と表記する。また、この内部ＥＧＲガスの量を「内部ＥＧＲ量」と称する。
【００３１】
本実施形態のシステムは、更に、以下に述べる各センサを含むセンサ系統と、内燃機関１０に対して設けられた各アクチュエータの作動を制御するＥＣＵ(Electronic Control Unit)５０とを備えている。クランク角センサ５８は、内燃機関１０のクランク軸の回転に同期した信号を出力する。ＥＣＵ５０は、クランク角センサ５８の出力に基いてクランク角および機関回転速度を検出することができる。エアフローメータ６０は、吸気通路１４に吸入される新気量を検出する。アクセル開度センサ６２は、車両の運転者によるアクセルペダルの操作量（アクセル開度）を検出する。
【００３２】
ノックセンサ６４は、シリンダブロックに取り付けられ、内燃機関１０に発生するノックを検出する。本実施形態において、ノックセンサ６４は、気筒毎に設置されており、ノックを気筒毎に検出することができる。すなわち、本実施形態では、ノックを発生した気筒を検出することができるように構成されている。
【００３３】
あるいは、単一のノックセンサ６４を用いて、その信号を解析することにより、ノックを発生した気筒を検出するようにしてもよい。例えば、ノックセンサ６４の信号とクランク角との位相に基づいて、ノックを発生した気筒を判別することができる。また、本発明では、ノックを検出する方法はノックセンサに限定されるものではなく、例えば、各気筒に設けた筒内圧の出力に基づいて、ノックを気筒毎に検出するようにしてもよい。
【００３４】
また、センサ系統には、上記の他にも、車両やエンジンの制御に必要な各種のセンサ（例えばエンジン冷却水の温度を検出する水温センサ等）が含まれており、これらのセンサはＥＣＵ５０の入力側に接続されている。また、ＥＣＵ５０の出力側には、上述したスロットル弁３２、ＥＧＲ弁３６、第２ＥＧＲ弁４４、点火プラグ５２、燃料インジェクタ５４、可変動弁装置５６のほか、各種のエンジン制御用アクチュエータが接続されている。
【００３５】
ＥＣＵ５０は、センサ系統によりエンジンの運転情報を検出し、その検出結果に基いて各アクチュエータを駆動することにより、運転制御を行う。具体的には、クランク角センサ５８の出力に基いて機関回転速度とクランク角とを検出し、エアフローメータ６０により吸入空気量を検出する。また、吸入空気量、機関回転速度等に基いて燃料噴射量を算出し、クランク角に基いて燃料噴射時期、点火時期等を決定した後に、燃料インジェクタ５４および点火プラグ５２を駆動する。
【００３６】
一般に、直列４気筒型の内燃機関では、各気筒のサイクルが１８０°ずつずれていることから、バルブオーバーラップ状態のときに位相が１８０°遅い関係にある他気筒の排気ブローダウンによって排気マニホールド内の圧力が高くなるため、残留ガス量が多くなり易い傾向がある。残留ガス量（内部ＥＧＲ量）が増えると、筒内の空気量（新気量）は少なくなる。通常の直列４気筒型内燃機関の場合、爆発順序を＃１→＃３→＃４→＃２とすると、＃１気筒は＃３気筒の排気ブローダウンの影響を受け、＃２気筒は＃１気筒の排気ブローダウンの影響を受け、＃３気筒は＃４気筒の排気ブローダウンの影響を受け、＃４気筒は＃２気筒の排気ブローダウンの影響を受ける。このため、各気筒共、上記傾向となるので、気筒間で残留ガス量（内部ＥＧＲ量）や空気量に大きな不均衡が生ずることはない。
【００３７】
これに対し、本実施形態の内燃機関１０では、＃４気筒の排気系（ＥＧＲ通路３４）が、＃１〜＃３気筒の排気系（排気マニホールド２２）から独立しているため、＃１気筒および＃２気筒は通常の直列４気筒型内燃機関の場合と同様にそれぞれ＃３気筒および＃１気筒の排気ブローダウンの影響を受けるが、＃３気筒は＃４気筒の排気ブローダウンの影響を受けなくなる。このため、＃３気筒は、他の気筒と比べて、残留ガス量（内部ＥＧＲ量）が少なくなり、空気量が多くなる傾向がある。
【００３８】
また、＃４気筒は、単独の排気系となり、＃４気筒自身の排気ブローダウンによって排気脈動が単振動となる。この単振動の負圧波がバルブオーバーラップに同期する場合には、＃３気筒と同様に、残留ガス量（内部ＥＧＲ量）が少なくなり、空気量が多くなる。逆に、単振動の正圧波がバルブオーバーラップに同期する場合には、＃１気筒および＃２気筒のように、残留ガス量（内部ＥＧＲ量）が多く、空気量が少なくなる。負圧波がバルブオーバーラップに同期するか、正圧波がバルブオーバーラップに同期するかは、機関回転速度などに応じて変化する。
【００３９】
このようなことから、本実施形態の内燃機関１０では、気筒間で内部ＥＧＲ量や空気量の不均衡が生じ易い傾向がある。空気量が多いと、ノックが発生し易くなる場合がある。また、内部ＥＧＲ量が多いときも、ノックが発生し易くなる場合がある。このため、本実施形態の内燃機関１０では、気筒間の内部ＥＧＲ量や空気量の不均衡に起因して、一部の気筒のみでノックが発生する場合がある。すなわち、他の気筒と比べて内部ＥＧＲ量が過多の気筒でノックが発生する場合と、他の気筒と比べて空気量が過多の気筒でノックが発生する場合とがある。
【００４０】
ノックを抑制する方法としては、点火時期を遅角する方法が一般的であるが、内部ＥＧＲ量が過多の気筒でノックが発生した場合にその気筒の点火時期を遅角することによってノックを抑制したとすると、次のような問題がある。内部ＥＧＲ量の過多が原因でノックが発生した気筒は、内部ＥＧＲ量が他の気筒より多い気筒であり、空気量は他の気筒より少ないので、他の気筒と比べて出力トルクが小さい状態にある。このため、この気筒の点火時期を遅角すると、この気筒の出力トルクが更に小さくなり、他の気筒とのトルク差が更に拡大する。その結果、トルク変動が大きくなる。
【００４１】
また、上記の場合に、全気筒の点火時期を一律に遅角したとすると、ノックを発生していない他の気筒の出力トルクまで無駄に低下させることとなり、燃費に悪影響がある。
【００４２】
以上のように、一部の気筒の内部ＥＧＲ量の過多が原因でその気筒にノックが発生した場合、点火時期の遅角によってノックを抑制する方法は、上記のような弊害が伴うため、あまり好ましい方法ではない。
【００４３】
本実施形態の内燃機関１０では、外部ＥＧＲの実行中であれば、点火時期の遅角以外に、次のような方法によって、ノックを抑制することができる。一般に、空燃比（以下、「Ａ／Ｆ」と略記する場合がある）をリッチにするほど、排気ガス中に多くの水素（Ｈ2）が生成する。外部ＥＧＲの実行中に＃４気筒の空燃比をリッチにすると、＃４気筒の排気ガス、つまり外部ＥＧＲガス中に多量の水素が生成するので、水素が各気筒の吸気側に還流する。水素は燃焼速度が極めて速いので、水素が流入することにより、燃焼が促進されて全体の燃焼速度も速くなるので、ノックを抑制することができる。この方法でノックを抑制すれば、内部ＥＧＲ量が過多の気筒（ノックを発生した気筒）と、他の気筒とのトルク差が拡大することを防止することができる。
【００４４】
図２は、外部ＥＧＲの実行中における内燃機関１０の燃焼効率と、＃４気筒の空燃比との関係を示す図である。図２中、（ａ）は全気筒を平均した燃焼効率を示し、（ｂ）は＃１〜＃３気筒の燃焼効率を示し、（ｃ）は＃４気筒の燃焼効率を示す。
【００４５】
図２（ｂ）に示すように、＃４気筒の空燃比をリッチにするほど、＃１〜＃３気筒の燃焼効率は向上する。これは、＃４気筒の空燃比をリッチにするほど、水素の還流量が多くなり、燃焼が促進されて効率が良くなるためである。一方、図２（ｃ）に示すように、＃４気筒を空燃比をリッチにし過ぎると、＃４気筒自身は、燃焼が悪化し、燃焼効率が低下する。このため、図２（ａ）に示すように、全気筒平均の燃焼効率、すなわち内燃機関１０全体としての燃焼効率が最良となるような＃４気筒の空燃比が存在する。通常時は、＃４気筒の空燃比は、内燃機関１０全体としての燃焼効率が最良となるような値（以下、「通常Ａ／Ｆ」と称する）に制御される。
【００４６】
ノックを抑制する場合には、＃４気筒の空燃比を、通常Ａ／Ｆよりリッチ側に補正することにより、水素の還流量を増大させ、燃焼を促進する。図２に示すように、この補正幅をΔＡ／Ｆとする。＃４気筒の空燃比を通常Ａ／Ｆよりリッチにすると、＃４気筒の燃焼効率は低下するが、＃１〜＃３気筒の燃焼効率は更に向上する。このため、内燃機関１０全体としての燃焼効率の低下幅Δηは、大きくなりにくい。
【００４７】
以上のように、一部の内部ＥＧＲ量の過多が原因でその気筒にノックが発生した場合、＃４気筒の空燃比をリッチ側に補正することによってノックを抑制することにより、内部ＥＧＲ量が過多の気筒（ノックを発生した気筒）と他の気筒とのトルク差が拡大することを防止することができ、且つ、内燃機関１０全体としての効率低下を抑制することができる。したがって、一部の内部ＥＧＲ量の過多が原因でその気筒にノックが発生した場合には、＃４気筒の空燃比をリッチ側に補正することによってノックを抑制する方法が好ましいと言える。
【００４８】
これに対し、一部の気筒の空気量の過多が原因でその気筒にノックが発生した場合には、次のような理由から、ノックを発生した気筒の点火時期を遅角することによってノックを抑制する方法が好ましい。空気量の過多が原因でノックが発生した気筒は、他の気筒より空気量が多いので、他の気筒より出力トルクが大きい状態にある。このため、その気筒の点火時期を遅角して出力トルクを低下させることにより、他の気筒とのトルク差を小さくすることができる。また、ノックを発生した気筒のみ点火時期を遅角すれば、他の気筒の出力トルクを無駄に低下させることがないので、内燃機関１０全体としての効率低下を抑制することができる。このように、一部の空気量の過多が原因でその気筒にノックが発生した場合には、ノックを発生した気筒の点火時期を遅角することにより、ノックを抑制する効果と同時に、気筒間のトルク差が小さくなるという副次的効果が得られ、且つ、内燃機関１０全体としての効率低下を抑制することができる。
【００４９】
本実施形態では、以上説明したような理想を実現するため、外部ＥＧＲの実行中にノックが発生した場合には、そのノックの発生要因を判定し、ノック発生要因に応じて、優先して実行するノック抑制方法を選択することとした。図３は、上記の機能を実現するために本実施形態においてＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。本ルーチンは、内燃機関１０で外部ＥＧＲが実行されている場合に実行される。
【００５０】
図３に示すルーチンによれば、まず、一部の気筒でノックが発生したか否かがノックセンサ６４の出力に基づいて判断される（ステップ１００）。このステップ１００で、一部の気筒でノックが発生したと判定された場合には、ノックを発生した気筒が＃１気筒あるいは＃２気筒であるか否かが判断される（ステップ１０２）。
【００５１】
前述したように、＃１気筒および＃２気筒は、排気ブローダウンの影響を受け易いため、特に＃３気筒と比べて、内部ＥＧＲ量が多く、空気量が少ない傾向がある。このため、＃３気筒でノックが発生していないにもかかわらず＃１気筒あるいは＃２気筒でノックが発生した場合には、その発生要因が空気量の過多であるとは考えられないので、ノック発生要因は内部ＥＧＲ量の過多であると判断できる。よって、上記ステップ１０２で、ノックを発生した気筒が＃１気筒あるいは＃２気筒であると認められた場合には、ノック発生要因は内部ＥＧＲ量の過多であると判定できる。したがって、この場合には、＃４気筒の空燃比をリッチ側に補正することによってノックを抑制する方法が好ましいと判断できる。そこで、この場合には、まず、＃４気筒の要求リッチ量ΔＡ／Ｆが算出される（ステップ１０４）。
【００５２】
ＥＣＵ５０は、ノックセンサ６４で検出されるノックのレベルに応じて、そのノックを点火時期の遅角によって抑制する場合に必要な点火時期の遅角量（以下、「要求遅角量」と称する）を所定のマップに基づいて算出している。ノックのレベルが高い場合には、低い場合に比して、要求遅角量も大きくなる。点火時期の遅角に代えて、＃４気筒の空燃比をリッチ側に補正することによってノックを抑制する場合も、ノックのレベルが高いほど、＃４気筒の要求リッチ量ΔＡ／Ｆが大きくなる。図４は、点火時期遅角量と、この点火時期遅角量と同等のノック抑制効果を得るために必要な＃４気筒の要求リッチ量ΔＡ／Ｆとの関係を示すマップである。ＥＣＵ５０には、図４に示すマップが予め記憶されている。上記ステップ１０４では、図４に示すマップに上記要求遅角量を当てはめることにより、＃４気筒の要求リッチ量ΔＡ／Ｆが算出される。これにより、点火時期の遅角に代えて＃４気筒の空燃比をリッチ側に補正することによってノックを抑制するために必要となる＃４気筒の要求リッチ量ΔＡ／Ｆを算出することができる。
【００５３】
上記ステップ１０４で＃４気筒の要求リッチ量ΔＡ／Ｆが算出された後、＃４気筒の空燃比Ａ／Ｆを、その要求リッチ量ΔＡ／Ｆだけ、リッチ側に補正する処理が実行される（ステップ１０６）。これにより、水素の還流量が増大し、ノックが発生した気筒を含む各気筒で燃焼が促進されるので、ノックが発生した気筒のノックを抑制することができる。
【００５４】
一方、上記ステップ１０２で、ノックを発生した気筒が＃１気筒でも＃２気筒でもないと判定された場合には、ノック発生要因が空気量の過多であるか否かが、以下のようにして判断される（ステップ１０８）。前述したように、ＥＧＲ通路３４内の排気脈動の負圧波が＃４気筒のバルブオーバーラップに同期するような機関回転速度においては、＃４気筒の空気量は、＃１気筒および＃２気筒と同様に、少なくなる傾向がある。これに対し、ＥＧＲ通路３４内の排気脈動の正圧波が＃４気筒のバルブオーバーラップに同期するような機関回転速度においては、＃４気筒の空気量は、＃１気筒および＃２気筒と比べて、多くなる傾向がある。一方、＃３気筒の空気量は、＃１気筒および＃２気筒と比べ、恒常的に多くなる傾向がある。
【００５５】
ＥＧＲ通路３４内の排気脈動の負圧波が＃４気筒のバルブオーバーラップに同期することによって＃４気筒の空気量が比較的少なくなるような所定の機関回転速度範囲にある場合について考察すると、この場合、＃４気筒の空気量は、＃３気筒の空気量より少ないと考えられる。このため、＃３気筒でノックが発生していないにもかかわらず＃４気筒でノックが発生した場合には、その発生要因が空気量の過多であるとは考えられないので、ノック発生要因は内部ＥＧＲ量の過多であると判断できる。したがって、ステップ１０８において、上記のケースに該当する場合には、ノック発生要因は、空気量の過多ではなく、内部ＥＧＲ量の過多であると判定される。そこで、この場合には、上述したステップ１０４および１０６の処理が実行される。
【００５６】
これに対し、ステップ１０８において、上記のケースに該当しない場合には、ノック発生要因は、空気量の過多であると判定できる。この場合には、まず、トルク差吸収遅角量が算出される（ステップ１１０）。トルク差吸収遅角量とは、空気量の過多が原因でノックが発生した気筒のトルクを、＃１気筒および＃２気筒のトルクと同程度まで低下させることにより両者のトルク差を解消することのできるような点火時期遅角量である。ＥＣＵ５０には、＃３気筒および＃４気筒のそれぞれについて、＃１気筒および＃２気筒の空気量との差（以下、「空気量差」と称する）を機関回転速度および機関負荷に基づいて算出するためのマップ（以下、「空気量差マップ」と称する）が予め記憶されている。この空気量差マップは、上述したような＃３気筒および＃４気筒の各々の空気量の傾向を予め調べた結果に基づいて作成されたものである。空気量差は、＃１気筒および＃２気筒とのトルク差と相関するので、そのトルク差を解消するために必要な点火時期遅角量（すなわちトルク差吸収遅角量）とも相関する。ＥＣＵ５０には、空気量差からトルク差吸収遅角量を算出するためのマップ（以下、「トルク差吸収遅角量マップ」と称する）が記憶されている。上記ステップ１１０では、ノックを発生した気筒の空気量差が上記空気量差マップに基づいて算出され、その算出された空気量差を上記トルク差吸収遅角量マップに当てはめることにより、トルク差吸収遅角量が算出される。
【００５７】
続いて、上記ステップ１１０で算出されたトルク差吸収遅角量と、要求遅角量とが比較される（ステップ１１２）。トルク差吸収遅角量が要求遅角量以上である場合には、ノックを発生した気筒の点火時期をトルク差吸収遅角量だけ点火時期を遅角すれば、トルク差が解消されるととも、ノックを抑制する目的も同時に達成できる。このため、この場合には、ノックを発生した気筒が＃３気筒であるか＃４気筒であるかが判断され（ステップ１１８）、＃３気筒がノック発生気筒である場合には＃３気筒の点火時期をトルク差吸収遅角量だけ遅角する処理が実行され（ステップ１２０）、＃４気筒がノック発生気筒である場合には＃４気筒の点火時期をトルク差吸収遅角量だけ遅角する処理が実行される（ステップ１２２）。これにより、ノックを抑制することができると同時に、ノック発生気筒と＃１気筒および＃２気筒とのトルク差を解消することができる。このため、内燃機関１０のトルク変動をより確実に低減することができる。
【００５８】
これに対し、上記ステップ１１２で、トルク差吸収遅角量が要求遅角量より小さいことが認められた場合には、ノックを発生した気筒の点火時期をトルク差吸収遅角量だけ遅角することのみでは、ノックが完全に抑制されるには至らないと予測できる。そこで、本実施形態では、このような場合には、＃４気筒の空燃比をリッチ側に補正する方法を併用することにより、補完的にノックを抑制する。具体的には、まず、補完的にノックを抑制するために必要な＃４気筒の要求リッチ量ΔＡ／Ｆが算出される（ステップ１１４）。すなわち、要求遅角量とトルク差吸収遅角量との差を図４に示すマップに当てはめることにより、＃４気筒の要求リッチ量ΔＡ／Ｆが算出される。これにより、トルク差吸収遅角量が要求遅角量に満たないことによるノック抑制効果の不足分を補完するために必要な＃４気筒の要求リッチ量ΔＡ／Ｆを算出することができる。次いで、このステップ１１４で算出された要求リッチ量ΔＡ／Ｆだけ、＃４気筒の空燃比Ａ／Ｆをリッチ側に補正する処理が実行される（ステップ１１６）。その後、上述したステップ１１８以下の処理が行われることにより、ノック発生気筒の点火時期をトルク差吸収遅角量だけ遅角する処理が実行される。以上の処理により、ノックを十分に抑制することができるとともに、ノック発生気筒と＃１気筒および＃２気筒とのトルク差が解消され、内燃機関１０のトルク変動をより確実に低減することができる。
【００５９】
上述した実施の形態１においては、ノック発生要因を、内部ＥＧＲ量の過多と空気量の過多との何れかであると判定するものとして説明したが、本発明では、他にもノック発生要因が考えられる場合には、その要因も含めて判定するようにしてもよい。例えば、気筒間で外部ＥＧＲ量が不均衡となり、外部ＥＧＲ量が過少となった気筒で、そのことが原因となってノックが発生する場合が考えられる。ＥＧＲ通路３４内の排気脈動の正圧波が吸気行程に同期する気筒では外部ＥＧＲ量が多くなり、負圧波が吸気行程に同期する気筒では外部ＥＧＲ量が少なくなる。このため、機関回転速度等に基づいて、気筒毎の外部ＥＧＲ量の多寡を推定することができるので、外部ＥＧＲ量の過少がノック発生要因であるか否かを判定することができる。
【００６０】
また、上述した実施の形態１においては、ノック抑制方法として、＃４気筒の空燃比をリッチ側に補正する方法と、ノック発生気筒の点火時期を遅角する方法とを用いているが、本発明では、これ以外のノック抑制方法（例えば、水素、エタノールなどの、ノックを起こしにくい副燃料を用意しておき、ノック発生気筒にその副燃料を供給することによってノックを抑制する方法や、外部ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラの冷却量を可変とし、ＥＧＲクーラの冷却量を増大することによってノックを抑制する方法など）をノック発生要因に応じて用いるようにしてもよい。
【００６１】
上述した実施の形態１においては、＃４気筒が前記第１の発明における「外部ＥＧＲガス生成気筒」に、トルク差吸収遅角量が前記第６の発明における「制御遅角量」に、それぞれ相当している。また、ＥＣＵ５０が、図３に示すルーチンの処理を実行することにより前記第１、第２、第３、第４および第５の発明における「ノック抑制手段」が、上記ステップ１１０の処理を実行することにより前記第６の発明における「点火遅角量制御手段」が、上記ステップ１１２，１１４および１１６の処理を実行することにより前記第６の発明における「補完手段」が、それぞれ実現されている。
【００６２】
また、本発明における内燃機関の気筒数および気筒配置は、直列４気筒に限定されるものではなく、例えば、直列３気筒、直列６気筒、Ｖ型６気筒、Ｖ型８気筒など、各種の多気筒内燃機関に本発明を適用可能である。また、外部ＥＧＲガス生成気筒の数が一つである構成に限らず、二つ以上であってもよい。
【符号の説明】
【００６３】
１０            内燃機関
１２            吸気マニホールド
１４            吸気通路
１６            ターボチャージャ
１８            タービン
２０            コンプレッサ
２２            排気マニホールド
２４            排気通路
３０            インタークーラ
３２            スロットル弁
３４            ＥＧＲ通路
３６            ＥＧＲ弁
４２            排気通路
４４            第２ＥＧＲ弁
５０            ＥＣＵ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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