JP2008215217A - 内燃機関の制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、火花点火式の内燃機関の制御システムにおいて、窒素酸化物（ＮＯ_x
）の排出量を過剰に増加させることなく、炭化水素（ＨＣ）の排出量を低減可能な技術の提供を課題とする。
【解決手段】本発明は、火花点火式内燃機関の点火時期をＭＢＴより前へ進角させる過進角処理の実行時に、前記内燃機関の気筒内へＥＧＲガスを導入するＥＧＲ処理も実行するようにした。その際のＥＧＲガス量は、ＥＧＲ処理実行時におけるＮＯ_x排出量がＥＧＲ
処理非実行時（過進角処理のみ実行時）より少なくなるとともに、ＥＧＲ処理実行時におけるＨＣ排出量が過進角処理非実行時（ＥＧＲ処理も非実行時）より少なくなるように調整されるようにした。かかる発明によれば、過進角処理に起因したＮＯ_x排出量の増加を
低減しつつＨＣ排出量を低減させることができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、火花点火式の内燃機関の制御技術に関する。

内燃機関から排出される窒素酸化物を低減させる技術として、点火時期の遅角やＥＧＲガスの増量を図る技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
特開２００５−２２６４９１号公報 特開２００５−２２６４７８号公報 特開平７−６３１５１号公報 特開平１１−１０１１５０号公報

ところで、上記した従来の技術によれば、混合気の燃焼温度が低下するため、内燃機関から排出される炭化水素が増加する可能性がある。

特に、内燃機関の排気系に設けられた排気浄化触媒が活性する前の冷間時に点火時期の遅角やＥＧＲガスの増量が図られると、内燃機関から大気中へ排出される炭化水素が過多になる可能性がある。

これに対し、混合気の燃焼温度を高めて炭化水素の排出量を低減する方法も考えられるが、窒素酸化物の排出量が過多になる可能性がある。

本発明は、上記した実情を鑑みたものであり、その目的は、火花点火式の内燃機関の制御システムにおいて、窒素酸化物の排出量を過剰に増加させることなく、炭化水素の排出量を低減可能な技術の提供にある。

本発明は、上記した課題を解決するために、火花点火式の内燃機関において、点火時期をＭＢＴより前へ進角させるとともにＥＧＲガスを内燃機関へ導入させることにより、内燃機関から排出される窒素酸化物の増加を抑制しつつ炭化水素を低減するようにした。

内燃機関が冷間状態にある場合のように気筒内の温度（以下、「筒内温度」と略称する）が低い時は、燃料が気筒の内壁面やピストンに付着し易い。気筒の内壁面やピストンに付着した燃料（以下、「筒内付着燃料」と称する）の大部分は、燃焼に供されることなく未燃のまま気筒内から排出される。その際、内燃機関の排気系に配置された触媒が未活性状態にあると、前記した未燃燃料（炭化水素）が触媒において浄化されずに大気中へ排出される。

特に、内燃機関が低温下で始動された場合は、内燃機関の始動から触媒が活性するまでの期間が長くなるとともに筒内付着燃料の量が増加するため、大気中へ排出される炭化水素が過多になることが懸念される。

これに対し、本願発明者が鋭意の実験及び検証を行った結果、火花点火式の内燃機関において点火時期がＭＢＴより前へ進角されると、気筒内から排出される炭化水素の量（以下、「ＨＣ排出量」と称する）が著しく減少することが見出された。

これは、点火時期がＭＢＴより前へ進角された場合は、圧縮上死点前に燃焼する混合気の量が増加するため、混合気の燃焼による昇圧・昇温効果がピストンの上昇動作による昇圧・昇温効果に加わって気筒内の圧力（以下、「筒内圧」と略称する）及び筒内温度のピークが高められ、気筒内に付着した燃料、および／または気筒内に付着する前の燃料の気化及び酸化が促進されることに因ると考えられる。

ところで、点火時期がＭＢＴより前へ進角された場合は、筒内温度の上昇により窒素酸化物の生成量が増加する。そこで、本発明にかかる内燃機関の制御システムは、点火時期をＭＢＴより前へ進角させる時に、内燃機関の気筒内へＥＧＲガス量を導入するようにした。

詳細には、本発明にかかる内燃機関の制御システムは、火花点火式内燃機関の点火時期をＭＢＴより前へ進角させる過進角処理を行う過進角手段と、過進角処理実行中の内燃機関へＥＧＲガスを導入するＥＧＲ処理を行うＥＧＲ手段と、を備えるようにした。

かかる発明によれば、過進角処理実行に起因した窒素酸化物の生成量増加は、ＥＧＲ処理の実行により軽減される。その結果、内燃機関から排出される窒素酸化物の量（以下、「ＮＯ_x排出量」と称する）を過剰に増加させることなくＨＣ排出量を低減させることが
できる。

ところで、ＥＧＲ処理が実行された場合は、混合気の燃焼が緩慢になるため最高燃焼温度は低下するが、ＥＧＲガスの熱によって圧縮端温度（ピストンが上死点に位置する時の筒内温度）が上昇する。最高燃焼温度の低下分と圧縮端温度の上昇分との比率は、ＥＧＲガス量によって変動する。

例えば、ＥＧＲガス量が過剰に多くなると、最高燃焼温度の低下分が圧縮端温度の上昇分より過大になる。この場合、ＮＯ_x排出量の低減効果は大きくなるが、過進角処理によ
るＨＣ排出量の低減効果を得難くなる。

一方、ＥＧＲガス量が過剰に少なくなると、圧縮端温度の上昇分が最高燃焼温度の低下分より過大になる。この場合、ＨＣ排出量の低減効果は大きくなるが、ＥＧＲ処理によるＮＯ_x排出量の低減効果を得難くなる。

従って、ＥＧＲ処理において内燃機関へ導入されるＥＧＲガス量は、過進角処理によるＨＣ排出量の低減効果を得ることができ、且つＥＧＲ処理によるＮＯ_x排出量の低減効果
を得ることができる量に調整されることが好ましい。

そこで、本発明にかかる内燃機関の制御システムは、ＥＧＲ処理実行時におけるＮＯ_x
排出量がＥＧＲ処理非実行時（過進角処理のみ実行時）より少なくなるとともに、ＥＧＲ処理実行時におけるＨＣ排出量が過進角処理非実行時（ＥＧＲ処理も非実行時）より少なくなるようにＥＧＲガス量を調整する調整手段を更に備えてもよい。

かかる構成によれば、過進角処理によるＨＣ排出量の低減効果に加え、ＥＧＲ処理によるＮＯ_x排出量の低減効果も得ることが可能となる。

本発明にかかる調整手段は、ＥＧＲ処理実行時のＮＯ_x排出量が過進角処理非実行時（
ＥＧＲ処理も非実行時）と同等以下になるようにＥＧＲガス量を調整してもよい。

かかる構成によれば、過進角処理に起因したＮＯ_x排出量の増加を招くことなく、ＨＣ
排出量を低減させることができる。

本発明にかかる調整手段は、ＥＧＲ処理実行時のＨＣ排出量がＥＧＲ処理非実行時（過進角処理のみ実行時）と同等以下になるようにＥＧＲガス量を調整してもよい。

かかる構成によれば、ＥＧＲ処理に起因したＨＣ排出量の増加を招くことなく、過進角処理に起因したＮＯ_x排出量の増加を軽減することができる。

本発明にかかる調整手段は、ＥＧＲ処理実行時における筒内温度のピークがＥＧＲ処理非実行時（過進角処理のみ実行時）と同等になるようにＥＧＲガス量を調整してもよい。

すなわち、調整手段は、ＥＧＲガス導入による最高燃焼温度の低下分が圧縮端温度の上昇分によって相殺されるようにＥＧＲガス量を調整してもよい。

かかる構成によれば、ＥＧＲ処理実行時とＥＧＲ処理非実行時とにおいて、筒内温度のピークが略同等になる。その結果、過進角処理によるＨＣ排出量の低減効果を維持しつつＮＯ_x排出量の増加を軽減することができる。

尚、過進角処理実行時における点火時期の進角量は、筒内付着燃料によって変更される場合がある。過進角処理実行時における点火時期の進角量が変化すると、ＥＧＲガス量に対するＨＣ排出量及びＮＯ_x排出量の相関も変化する。

よって、調整手段は、上記した種々の条件に従ってＥＧＲガス量を決定する際に、過進角処理実行時の点火時期の進角量を考慮してもよい。例えば、調整手段は、点火時期の進角量が所定量以下の時は進角量が多くなるほどＥＧＲガス量を増加させ、進角量が所定量を超えた時は進角量が多くなるほどＥＧＲガス量を減少させるようにしてもよい。

また、ＥＧＲガス量と点火時期の進角量との相関は、内燃機関の温度条件やＥＧＲガス温度等などによって変化する場合がある。例えば、内燃機関の温度が上昇するほど、および／またはＥＧＲガス温度が高くなるほど、ＥＧＲ処理実行時の筒内温度のピークが上昇し易くなる。よって、内燃機関の温度が上昇するほど、および／またはＥＧＲガス温度が高くなるほど、ＥＧＲ処理実行時のＥＧＲガス量を増量補正するようにしてもよい。

本発明によれば、火花点火式の内燃機関の制御システムにおいて、内燃機関から排出される窒素酸化物の過剰な増加を抑えつつ、炭化水素の排出量を低減可能になる。

以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。

＜実施例１＞
先ず、本発明の第１の実施例について図１〜図９に基づいて説明する。図１は、本発明にかかる内燃機関の制御システムの概略構成を示す図である。

図１に示す内燃機関１は、複数の気筒２を有する４ストロークサイクルの火花点火式の内燃機関（ガソリンエンジン）である。内燃機関１の気筒２は、吸気ポート３を介して吸気通路３０に接続されるとともに、排気ポート４を介して排気通路４０に接続されている。

吸気ポート３には、気筒２内へ向かって燃料を噴射する燃料噴射弁５が設けられている。吸気通路３０には、該吸気通路３０内を流通する空気量を制御するスロットル弁６が設
けられている。スロットル弁６より下流の吸気通路３０には、該吸気通路３０内の圧力を測定する吸気圧センサ７が配置されている。スロットル弁６より上流の吸気通路３０には、該吸気通路３０を流れる空気量を測定するエアフローメータ８が設けられている。

一方、排気通路４０には、排気浄化装置９が配置されている。排気浄化装置９は、三元触媒や吸蔵還元型ＮＯ_x触媒等を具備し、所定の活性温度域にある時に排気を浄化する。
排気浄化装置９より上流の排気通路４０には、該排気通路４０内の圧力を測定する排気圧センサ１０が配置されている。

また、内燃機関１には、気筒２内に臨む吸気ポート３の開口端を開閉する吸気弁１１と、気筒２内に臨む排気ポート４の開口端を開閉する排気弁１２が設けられている。これら吸気弁１１と排気弁１２は、吸気側カムシャフト１３と排気側カムシャフト１４によりそれぞれ開閉駆動される。

気筒２の上部には、該気筒２内の混合気に点火する点火プラグ１５が配置されている。また、気筒２内にはピストン１６が摺動自在に挿入されている。ピストン１６はコネクティングロッド１７を介してクランクシャフト１８と接続されている。

クランクシャフト１８の近傍には、該クランクシャフト１８の回転角度を検出するクランクポジションセンサ１９が配置されている。更に、内燃機関１には、該内燃機関１を循環する冷却水の温度を測定する水温センサ２０が取り付けられている。

また、内燃機関１は、ＥＧＲ機構を備えている。ＥＧＲ機構は、ＥＧＲ通路５０とＥＧＲ弁５１とを具備している。ＥＧＲ通路５０は、排気浄化装置９より上流の排気通路４０とスロットル弁６より下流の吸気通路３０とを接続する。このＥＧＲ通路５０は、排気通路４０を流れる排気の一部を吸気通路３０へ導く通路である。ＥＧＲ弁５１は、前記ＥＧＲ通路５０の途中に配置される。ＥＧＲ弁５１は、ＥＧＲ通路５０の通路断面積を変更することにより、ＥＧＲ通路５０を流れるＥＧＲガス量を調整する。

このように構成された内燃機関１には、ＥＣＵ２１が併設されている。ＥＣＵ２１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えた電子制御ユニットである。このＥＣＵ２１は、前述した吸気圧センサ７、エアフローメータ８、排気圧センサ１０、クランクポジションセンサ１９、及び水温センサ２０等の各種センサと電気的に接続され、各種センサの測定値を入力可能になっている。

ＥＣＵ２１は、前記した各種センサの測定値に基づいて燃料噴射弁５、スロットル弁６、点火プラグ１５、及びＥＧＲ弁５１を電気的に制御する。例えば、ＥＣＵ２１は、筒内付着燃料を低減する付着燃料低減制御を実行する。

以下、本実施例における付着燃料低減制御について述べる。

内燃機関１が冷間状態にある場合のように筒内温度が低い時は、燃料が気筒２の内壁面やピストン１６に付着し易い。気筒２の内壁面やピストン１６に付着した燃料（筒内付着燃料）の大部分は、燃焼に供されることなく未燃のまま気筒２内から排出される。その際、排気浄化装置９が活性温度域まで昇温していなければ、前記した未燃燃料成分（炭化水素（ＨＣ））が浄化されずに大気中へ排出される。

これに対し、付着燃料低減制御では、ＥＣＵ２０は、筒内付着燃料量が多くなる時に、点火プラグ１５の作動タイミング（点火時期）をＭＢＴより前へ進角させる過進角処理を実行することにより、筒内付着燃料量を減少させ、以てＨＣ排出量を低減させるようにし
た。

本願発明者の鋭意の実験及び検証によれば、点火時期がＭＢＴより前へ進角された場合は、図２に示されるように、その進角量が増加するほど気筒２内から排出される未燃燃料（ＨＣ）の量が少なくなることが見出された。

このメカニズムについては明確に解明されていないが、凡そ以下のようなメカニズムによると考えられる。

図３は、点火時期がＭＢＴより前に進角（以下、「過進角」と称する）された場合（図３中のＳＴ１）と、点火時期がＭＢＴに設定された場合（図３中のＳＴ２）と、点火時期が圧縮上死点（ＴＤＣ）に設定された場合（図３中のＳＴ３）との各々において気筒２内の状態を計測した結果を示す図である。図３中の実線は点火時期が過進角された場合、破線は点火時期がＭＢＴに設定された場合、一点破線は点火時期が圧縮上死点（ＴＤＣ）に設定された場合を各々示している。

図３において、点火時期が過進角された場合は、点火時期がＭＢＴに設定された場合及び点火時期が圧縮上死点（ＴＤＣ）に設定された場合に比べ、圧縮上死点前に燃焼される混合気の量が多くなる。このため、混合気の燃焼により発生する熱エネルギのピーク（図３中の熱発生率、発生熱量、及び燃焼質量割合を参照）が圧縮上死点前へシフトする。

よって、混合気の燃焼による昇温・昇圧効果と、ピストンの上昇動作（下死点から上死点へ向かう動作）による圧縮効果との相乗効果により、圧縮行程から膨張行程までの期間における筒内圧及び筒内温度のピークが大幅に上昇する。その結果、気筒２内に付着した燃料、および／または気筒２内に付着する前の燃料の気化及び酸化が促進されると考えられる。

そこで、ＥＣＵ２０は、筒内付着燃料量が多くなると予想される時に過進角処理を実行するようにした。筒内付着燃料量が多くなると予想される場合としては、内燃機関１が冷間始動される場合、内燃機関１が暖機運転状態にある場合、筒内付着燃料量の実測値が許容量を超える場合、或いは筒内付着燃料量の推定値が許容量を超える場合等を例示することができる。

筒内付着燃料量の実測方法としては、光学的に液膜の厚さを計測するセンサを気筒２内に配置して実測する方法や、導電率を計測するセンサを気筒２内に配置し該センサの計測値を筒内付着燃料量に換算する方法を例示することができる。筒内付着燃料量を推定する方法としては、冷却水温度、機関始動時からの積算燃料噴射量、機関始動時からの積算吸入空気量、現時点における燃料噴射量、吸気圧、及び空燃比の少なくとも一つと筒内付着燃料量との相関関係から推定する方法を例示することができる。

筒内付着燃料量が多くなると予想される場合に過進角処理が実行されると、筒内付着燃料が減少するため、それに伴ってＨＣ排出量も低減される。尚、ＨＣ排出量は筒内付着燃料量が多くなるほど多くなる傾向があるため、過進角処理実行時の点火時期は筒内付着燃料量が多くなるほど進角されることが好ましい。

ところで、過進角処理が実行された場合は筒内温度のピークが上昇するため、窒素酸化物（ＮＯ_x）の生成量が増加する。過進角処理の実行時は排気浄化装置９が未活性状態に
あるため、上記した窒素酸化物（ＮＯ_x）は浄化されずに大気中へ排出されることになる
。

これに対し、本実施例の付着燃料低減制御では、ＥＣＵ２１は、過進角処理実行中の内燃機関１へＥＧＲガスを導入するＥＧＲ処理を行うようにした。

但し、ＥＧＲ処理において内燃機関１へ導入されるＥＧＲガス量が不用意に決定されると、過進角処理によるＨＣ排出量の低減効果を得られなくなったり、もしくはＥＧＲ処理によるＮＯ_x排出量の低減効果を得られなくなったりする可能性がある。よって、ＨＣ排
出量の低減効果とＮＯ_x排出量の低減効果とを得られるようにＥＧＲガス量を調整する必
要がある。

図４は、ＥＧＲガス量の変化に対するＨＣ排出量及びＮＯ_x排出量の変化を測定した結
果を示す図である。図４において、実線は点火時期が過進角された時のＨＣ排出量及びＮＯ_x排出量を示し、一点破線は点火時期がＭＢＴに設定された時のＨＣ排出量及びＮＯ_x排出量を示している。

図４において、過進角処理によるＨＣ排出量の低減効果が得られるＥＧＲガス量は、ＥＧＲ処理実行時のＥＧＲガス量が過進角処理非実行時のＨＣ排出量Ｍｈｃ０より少なくなる範囲（図４中の領域Ａ）に限られる。すなわち、ＥＧＲ処理実行時のＥＧＲガス量は、第１ＥＧＲガス量Ｖｅｇｒ１未満に制限される。

一方、ＥＧＲ処理によるＮＯ_x排出量の低減効果が得られるＥＧＲガス量は、ＥＧＲ処
理実行時のＮＯ_x排出量がＥＧＲ処理非実行時（過進角処理のみ実行時）のＮＯ_x排出量Ｍｎｏｘ０より少なくなる範囲（図４中の領域Ｂ）に限られる。すなわち、ＥＧＲ処理実行時のＥＧＲガス量は、第２ＥＧＲガス量Ｖｅｇｒ２より多い量に制限される。

従って、ＨＣ排出量の低減効果とＮＯ_x排出量の低減効果の双方が得られるＥＧＲガス
量は、第２ＥＧＲガス量Ｖｅｇｒ２より多く且つ第１ＥＧＲガス量Ｖｅｇｒ１より少ない量（図４中の領域Ｃ）となる。

図４中の領域Ｃにおいて、ＨＣ排出量はＥＧＲガス量が多くなるほど増加し、ＮＯ_x排
出量はＥＧＲガス量が多くなるほど減少している。このため、ＥＧＲ処理実行時のＥＧＲガス量が領域Ｃの中間のＥＧＲガス量（第３ＥＧＲガス量Ｖｅｇｒ３）に設定されると、ＨＣ排出量の低減効果とＮＯ_x排出量の低減効果を均等に得ることが可能となる。

そこで、本実施例の付着燃料低減制御では、ＥＣＵ２１は、ＥＧＲ処理実行時のＥＧＲガス量を前記した第３ＥＧＲガス量Ｖｅｇｒ３に設定するようにした。

尚、ＥＧＲガス量とＨＣ排出量との相関、及びＥＧＲガス量とＮＯ_x排出量との相関は
、点火時期によって変化する。よって、第３ＥＧＲガス量Ｖｅｇｒ３は、過進角処理実行時の点火時期に基づいて決定されることが好ましい。そこで、ＥＣＵ２１は、図５に示すようなマップに従って第３ＥＧＲガス量Ｖｅｇｒ３を決定するようにした。

図５は、第３ＥＧＲガス量Ｖｅｇｒ３の適正量と点火時期の進角量△Ｓａ（ＭＢＴを基準にした進角量）との関係を示す図である。

図５において、第３ＥＧＲガス量Ｖｅｇｒ３は、進角量△Ｓａが所定量△Ｓａ０以下の時は進角量△Ｓａの増加に伴って多くされるが、進角量△Ｓａが所定量△Ｓａ０を超えた時は進角量△Ｓａの増加に伴って少なくされる。

これは、点火時期の進角量△Ｓａが所定量△Ｓａ０以下の時は混合気の燃焼状態が安定しているため進角量△Ｓａが増加するほど筒内温度のピークが上昇するが、点火時期の進
角量△Ｓａが所定量△Ｓａ０を超えた時は混合気の燃焼が不安定になるため進角量△Ｓａが増加するほど筒内温度のピークが低下することに因ると考えられる。

また、図５に示したような第３ＥＧＲガス量Ｖｅｇｒ３と点火時期の進角量△Ｓａとの相関関係は、内燃機関１の温度条件やＥＧＲガス温度等に応じて変化する。例えば、内燃機関１の温度（気筒２の内壁面やピストン１６の温度等）が上昇するほど、および／またはＥＧＲガス温度が高くなるほど、筒内温度のピークが高くなるとともに混合気の燃焼安定性が高まる。

よって、内燃機関１の温度が上昇するほど、および／またはＥＧＲガス温度が高くなるほど、ＥＧＲ処理実行時のＥＧＲガス量を増量補正することが好ましい。

内燃機関１の温度条件は、内燃機関１の始動時の冷却水温度（以下、「始動時水温」と称する）ｔｈｗ、および／または内燃機関１の始動時から現時点までの積算吸入空気量ΣＧａ等と相関する。よって、ＥＣＵ２１は、始動時水温ｔｈｗと積算吸入空気量ΣＧａと現時点のＥＧＲガス温度Ｔｅｇｒとに基づいて第３ＥＧＲガス量Ｖｅｇｒ３を補正してもよい。

具体的には、ＥＣＵ２１は、図６〜図８に示すようなマップに基づいて、補正係数α、β、γを決定し、それら補正係数α、β、γを前記第３ＥＧＲガス量Ｖｅｇｒ３に積算してもよい。

ここで、図６は、始動時水温ｔｈｗに応じた補正係数（以下、「水温補正係数」と称する）αを規定したマップである。図６において、水温補正係数αは、１以上の実数であり、始動時水温ｔｈｗが高くなるほど大きな値となるように規定される。

図７は、積算吸入空気量ΣＧａに応じた補正係数（以下、「空気量補正係数」と称する）βをとの関係を規定したマップである。図７において、空気量補正係数βは、１以上の実数であり、積算吸入空気量ΣＧａが多くなるほど大きな値となるように規定される。

図８は、ＥＧＲガス温度Ｔｅｇｒに応じた補正係数（以下、「ガス温補正係数」と称する）γを規定したマップである。図８において、ガス温補正係数γは、１以上の実数であり、ＥＧＲガス温度Ｔｅｇｒが高くなるほど大きな値となるように規定される。

上記したような補正係数α、β、γにより第３ＥＧＲガス量Ｖｅｇｒ３が補正されると、ＨＣ排出量及びＮＯ_x排出量を所望の量へ正確に低減させることが可能となる。

次に、本実施例における付着燃料低減制御の実行手順について図９のフローチャートに沿って説明する。図９は、本実施例における付着燃料低減制御ルーチンを示すフローチャートである。この付着燃料低減制御ルーチンは、予めＥＣＵ２１のＲＯＭに記憶されており、ＥＣＵ２１によって周期的に実行される。ＥＣＵ２１が図９の付着燃料低減制御ルーチンを実行すると、本発明にかかる過進角手段、ＥＧＲ処理手段、及び調整手段が実現される。

図９の付着燃料低減制御ルーチンでは、ＥＣＵ２１は、先ずＳ１０１において過進角処理実行条件が成立しているか否かを判別する。過進角処理実行条件は、内燃機関１が冷間始動される場合、内燃機関１が暖機運転状態にある場合、筒内付着燃料量の実測値が許容量を超える場合、或いは筒内付着燃料量の推定値が許容量を超える場合に成立する。

前記Ｓ１０１において否定判定された場合は、ＥＣＵ２１は、本ルーチンの実行を終了
する。この場合、過進角処理及びＥＧＲ処理は実行されない。

前記Ｓ１０１において肯定判定された場合は、ＥＣＵ２１は、Ｓ１０２へ進む。Ｓ１０２では、ＥＣＵ２１は各種データの読み込みを行う。例えば、ＥＣＵ２１は、始動時水温ｔｈｗ、始動時から現時点までの積算吸入空気量ΣＧａ、ＥＧＲガス温度Ｔｅｇｒ、筒内付着燃料量等を読み込む。

Ｓ１０３では、ＥＣＵ２１は、前記Ｓ１０２で読み込まれた筒内付着燃料量をパラメータとして点火時期の進角量△Ｓａを演算する。具体的には、ＥＣＵ２１は、筒内付着燃料量が多くなるほど点火時期が早くなるように進角量△Ｓａを決定する。

Ｓ１０４では、ＥＣＵ２１は、前記Ｓ１０３で算出された進角量△Ｓａと前述した図５のマップとに基づいて第３ＥＧＲガス量Ｖｅｇｒ３を求める。ＥＣＵ２１は、前記第３ＥＧＲガス量Ｖｅｇｒ３を基準ＥＧＲガス量Ｖｅｇｒｂａｓｅに定める。

Ｓ１０５では、ＥＣＵ２１は、前記Ｓ１０２で読み込まれた始動時水温ｔｈｗと前述した図６のマップに基づいて、水温補正係数αを演算する。

Ｓ１０６では、ＥＣＵ２１は、前記Ｓ１０２で読み込まれた積算吸入空気量ΣＧａと前述した図７のマップに基づいて、空気量補正係数βを演算する。

Ｓ１０７では、ＥＣＵ２１は、前記Ｓ１０２で読み込まれたＥＧＲガス温度Ｔｅｇｒと前述した図８のマップに基づいて、ガス温補正係数γを演算する。

Ｓ１０８では、ＥＣＵ２１は、前記Ｓ１０４で算出された基準ＥＧＲガス量Ｖｅｇｒｂａｓｅに、前記Ｓ１０５〜Ｓ１０７で算出された水温補正係数α、空気量補正係数β、及びガス温補正係数γを積算して目標ＥＧＲガス量Ｖｅｇｒ（＝Ｖｅｇｒｂａｓｅ＊α＊β＊γ）を求める。

Ｓ１０９では、ＥＣＵ２１は、前記Ｓ１０３で算出された進角量△Ｓａに従って過進角処理を実行するとともに、前記Ｓ１０８で算出された目標ＥＧＲガス量Ｖｅｇｒに従ってＥＧＲ処理を実行する。

この場合、前述した図４の説明で述べたように、ＨＣ排出量とＮＯ_x排出量が均等に低
減される。その結果、過進角処理に起因したＮＯ_x排出量の増加を少なくすることができ
るとともに、ＥＧＲ処理に起因したＨＣ排出量の増加も少なくすることができる。すなわち、過進角処理に起因したＮＯ_x排出量の増加を軽減しつつ、過進角処理によるＨＣ排出
量の低減効果を得ることができる。

＜実施例２＞
次に、本発明の第２の実施例について図１０〜図１１に基づいて説明する。ここでは、前述した第１の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。

本実施例では、ＥＧＲ処理実行時におけるＨＣ排出量がＥＧＲ処理非実行時（過進角処理のみ実行時）と同等になるようにＥＧＲガス量を調整する例について述べる。

図１０は、本実施例のＥＧＲ処理において、基準ＥＧＲガス量Ｖｅｇｒｂａｓｅの決定方法を示す図である。図１０において、実線は点火時期が過進角された時のＨＣ排出量及びＮＯ_x排出量を示し、一点破線は点火時期がＭＢＴに設定された時のＨＣ排出量及びＮ
Ｏ_x排出量を示している。

図１０において、ＥＧＲ処理によるＮＯ_x排出量の低減効果が得られるＥＧＲガス量は
、ＥＧＲ処理実行時のＮＯ_x排出量がＥＧＲ処理非実行時（過進角処理のみ実行時）のＮ
Ｏ_x排出量Ｍｎｏｘ０より少なくなる範囲（図１０中の領域Ｂ）に限られる。すなわち、
ＥＧＲ処理実行時のＥＧＲガス量は、第２ＥＧＲガス量Ｖｅｇｒ２より多い量に制限される。

前記した領域Ｂには、ＥＧＲ処理非実行時（過進角処理のみ実行時）のＨＣ排出量Ｍｈｃ０と同等のＨＣ排出量となるＥＧＲガス量（図１０中の第４ＥＧＲガス量Ｖｅｇｒ４）が含まれている。

そこで、本実施例の基準ＥＧＲガス量Ｖｅｇｒｂａｓｅは、前記第４ＥＧＲガス量Ｖｅｇｒ４に設定されるようにした。すなわち、ＥＣＵ２１は、前述した付着燃料低減制御ルーチンのＳ１０４において前記第４ＥＧＲガス量Ｖｅｇｒ４を基準ＥＧＲガス量Ｖｅｇｒｂａｓｅに定めるようにした。

このようにＥＧＲ処理実行時のＥＧＲガス量が定められると、過進角処理によるＨＣ排出量の低減効果を最大限に活かしつつ、過進角処理によるＮＯ_x排出量の増加を軽減する
ことができる。言い換えれば、ＥＧＲ処理によるＨＣ排出量の増加を招くことなく、過進角処理によるＮＯ_x排出量の増加を少なく抑えることができる。

尚、ＥＧＲ処理によるＮＯ_x排出量の低減効果を最大限に活かす場合の基準ＥＧＲガス
量Ｖｅｇｒｂａｓｅは、図１１に示すように、過進角処理非実行時（ＥＧＲ処理も非実行時）のＮＯ_x排出量Ｍｎｏｘ０と同等のＮＯ_x排出量となるＥＧＲガス量（図１１中の第５ＥＧＲガス量Ｖｅｇｒ５）に設定されてもよい。

この場合、第５ＥＧＲガス量Ｖｅｇｒ５は、過進角処理非実行時のＨＣ排出量Ｍｈｃ０より少なくなる範囲（図１１中の領域Ａ）に含まれる（第５ＥＧＲガス量Ｖｅｇｒ５＜第１ＥＧＲガス量）。このため、過進角処理によるＮＯ_x排出量の増加を招くことなく、Ｈ
Ｃ排出量を低減させることが可能となる。

＜実施例３＞
次に、本発明の第３の実施例について図１２に基づいて説明する。ここでは、前述した第１の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。

本実施例では、ＥＧＲ処理実行時における筒内温度のピーク値がＥＧＲ処理非実行時（過進角処理のみ実行時）と同等になるようにＥＧＲガス量を調整する例について述べる。

図１２は、本実施例のＥＧＲ処理において、基準ＥＧＲガス量Ｖｅｇｒｂａｓｅの決定方法を示す図である。図１２において、実線は点火時期が過進角された時のＨＣ排出量とＮＯ_x排出量と筒内温度のピークを示し、一点破線は点火時期がＭＢＴに設定された時の
ＨＣ排出量とＮＯ_x排出量と筒内温度のピークを示している。

図１２において、ＥＧＲ処理実行時の筒内温度のピーク値がＥＧＲ処理非実行時（過進角処理のみ実行時）の筒内温度のピーク値Ｔｃｙｌ０と同等になるＥＧＲガス量（図１２中の第６ＥＧＲガス量Ｖｅｇｒ６）は、過進角処理によるＨＣ排出量の低減効果が得られ且つＥＧＲ処理によるＮＯ_x排出量の低減効果が得られる領域Ｃに含まれる。

更に、ＥＧＲ処理実行時の筒内温度のピークがＥＧＲ処理非実行時のピーク値Ｔｃｙｌ
０に等しくなると、ＨＣ排出量もＥＧＲ処理非実行時（過進角処理のみ実行時）と略同等になる。その結果、過進角処理によるＨＣ排出量の低減効果を最大限に活かしつつ、ＥＧＲ処理を行うことが可能となる。

ところで、ＥＧＲ処理実行時の筒内温度のピークがＥＧＲ処理非実行時のピーク値Ｔｃｙｌ０に等しくなる場合は、ＥＧＲ処理による圧縮端温度の上昇分と最高燃焼温度の低下分とが略同等になるため、ＮＯ_x排出量の低減効果を殆ど得られなくなることが懸念され
る。

しかしながら、ＥＧＲガス量が気筒２内へ導入された場合は、混合気中の窒素（Ｎ_２）及び酸素（Ｏ_２）の濃度が低下するため、窒素（Ｎ_２）と酸素（Ｏ_２）の反応が緩慢になる。

従って、ＥＧＲ処理実行時のＥＧＲガス量が第６ＥＧＲガス量Ｖｅｇｒ６に設定された場合であっても、ＮＯ_x排出量の低減効果を十分に得ることができる。

そこで、本実施例の基準ＥＧＲガス量Ｖｅｇｒｂａｓｅは、前記第６ＥＧＲガス量Ｖｅｇｒ６に設定されるようにした。すなわち、ＥＣＵ２１は、前述した付着燃料低減制御ルーチンのＳ１０４において前記第６ＥＧＲガス量Ｖｅｇｒ６を基準ＥＧＲガス量Ｖｅｇｒｂａｓｅに定めるようにした。

このようにＥＧＲ処理実行時のＥＧＲガス量が定められると、過進角処理によるＨＣ排出量の低減効果を最大限に活かしつつ、過進角処理によるＮＯ_x排出量の増加を少なくす
ることができる。言い換えれば、ＥＧＲ処理によるＨＣ排出量の増加を招くことなく、過進角処理によるＮＯ_x排出量の増加を少なく抑えることができる。

尚、前述した第１〜第３の実施例では、内燃機関１へＥＧＲガスを導入させる機構として、ＥＧＲ通路５０及びＥＧＲ弁５１を例示した。これに対し、内燃機関１が可変動弁機構を備えている場合は、該可変動弁機構を利用して内部ＥＧＲガス量を調整してもよい。

内燃機関の制御システムの概略構成を示す図である。 ＨＣ排出量と点火時期との関係を示す図である。 点火時期と気筒内の状態との関係を示す図である。 ＥＧＲガスの変化に対するＨＣ排出量及びＮＯ_x排出量の変化を示す図である。 点火時期の進角量△Ｓａと第３ＥＧＲガス量Ｖｅｇｒ３との関係を示す図である。 冷却水温度ｔｈｗと水温補正係数αとの関係を規定したマップを示す図である。 積算吸入空気量ΣＧａと空気量補正係数βとの関係を規定したマップを示す図である。 ＥＧＲガス温度Ｔｅｇｒとガス温補正係数γとの関係を規定したマップを示す図である。 付着燃料低減制御ルーチンを示すフローチャートである。 実施例２においてＥＧＲ処理実行時のＥＧＲガス量を決定する方法を示す図である。 実施例２においてＥＧＲガス処理実行時のＥＧＲガス量を決定する他の方法を示す図である。 実施例３においてＥＧＲガス処理実行時のＥＧＲガス量を決定する方法を示す図である。

符号の説明

１・・・・・内燃機関
２・・・・・気筒
３・・・・・吸気ポート
４・・・・・排気ポート
５・・・・・燃料噴射弁
６・・・・・スロットル弁
７・・・・・吸気圧センサ
８・・・・・エアフローメータ
９・・・・・排気浄化装置
１０・・・・排気圧センサ
１１・・・・吸気弁
１２・・・・排気弁
１３・・・・吸気側カムシャフト
１４・・・・排気側カムシャフト
１５・・・・点火プラグ
１６・・・・ピストン
１７・・・・コネクティングロッド
１８・・・・クランクシャフト
１９・・・・クランクポジションセンサ
２０・・・・水温センサ
２１・・・・ＥＣＵ
５０・・・・ＥＧＲ通路
５１・・・・ＥＧＲ弁

Claims (9)

1. 火花点火式内燃機関の点火時期をＭＢＴより前へ進角させる過進角処理を行う過進角手段と、
   前記過進角処理実行中の前記内燃機関へＥＧＲガスを導入するＥＧＲ処理を行うＥＧＲ手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の制御システム。
2. 請求項１において、前記ＥＧＲ処理の実行時に、前記内燃機関から排出される窒素酸化物の量が前記ＥＧＲ処理の非実行時より少なくなるとともに、前記内燃機関から排出される炭化水素の量が過進角処理の非実行時より少なくなるようにＥＧＲガス量を調整する調整手段を更に備えることを特徴とする内燃機関の制御システム。
3. 請求項２において、前記調整手段は、前記内燃機関から排出される窒素酸化物の量が過進角処理の非実行時と同等以下になるようにＥＧＲガス量を調整することを特徴とする内燃機関の制御システム。
4. 請求項２又は３において、前記調整手段は、前記内燃機関から排出される炭化水素の量がＥＧＲ処理の非実行時と同等以下になるようにＥＧＲガス量を調整することを特徴とする内燃機関の制御システム。
5. 請求項２〜４の何れか一において、前記調整手段は、筒内温度のピークがＥＧＲ処理の非実行時と同等になるようにＥＧＲガス量を調整することを特徴とする内燃機関の制御システム。
6. 火花点火式内燃機関の点火時期をＭＢＴより前へ過進角させる過進角処理を行う過進角手段と、
   前記過進角処理実行中の前記内燃機関へＥＧＲガスを導入するＥＧＲ処理を行うＥＧＲ手段と、
   前記ＥＧＲ処理実行時における筒内温度のピークが前記ＥＧＲ処理の非実行時と同等になるようにＥＧＲガス量を調整する調整手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の制御システム。
7. 火花点火式内燃機関の点火時期をＭＢＴより前へ過進角させる過進角処理を行う過進角手段と、
   前記過進角処理実行中の前記内燃機関へＥＧＲガスを導入するＥＧＲ処理を行うＥＧＲ手段と、
   前記ＥＧＲ処理実行時に前記内燃機関から排出される炭化水素の量が前記ＥＧＲ処理の非実行時と同等以下になるようにＥＧＲガス量を調整する調整手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の制御システム。
8. 火花点火式内燃機関の点火時期をＭＢＴより前へ過進角させる過進角処理を行う過進角手段と、
   前記過進角処理実行中の前記内燃機関へＥＧＲガスを導入するＥＧＲ処理を行うＥＧＲ手段と、
   前記ＥＧＲ処理の実行時に前記内燃機関から排出される窒素酸化物の量が前記過進角の非実行時と同等以下になるようにＥＧＲガス量を調整する調整手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の制御システム。
9. 請求項２〜８の何れか一において、前記調整手段は、前記過進角処理実行時の点火時期
   の進角量に応じてＥＧＲガス量を調整することを特徴とする内燃機関の制御システム。

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