JP2010096060A - 内燃機関の点火時期制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＥＧＲ装置を備えた内燃機関の点火時期制御装置において、内燃機関のノッキングの回避と失火の抑制とを好適に両立させることの可能な技術を提供する。
【解決手段】ノッキングの検出時におけるＥＧＲ率（ノックＥＧＲ率Ｒｋｃｓ）が境界ＥＧＲ率Ｒｂｏを超えている場合に、ノック回避点火時期ＳＴｋｃｓが内燃機関の失火しない遅角側の限界点火時期である失火限界点火時期ＳＴｍｆよりも遅角側に設定されると判別し、吸気側ＶＶＴに圧縮比を低減させる圧縮比低減制御をノック制御に先行して実行することによって遅角要求量ＣＯｌａｇを低減させる（Ｓ２０５）。圧縮比低減制御が実行された場合に、圧縮比の低減により遅角要求量ＣＯｌａｇが減少する分だけノック制御に係るノック回避点火時期ＳＴｋｃｓを進角側に変更させる（Ｓ２０６）。
【選択図】図７

Description

本発明は、内燃機関の点火時期制御装置に関する。

内燃機関のノッキングとは、内燃機関の通常の燃焼が火炎伝播により燃焼室内に広がって徐々に燃焼圧が上昇していくのに対して、火炎伝播が届いていない未燃焼混合気が燃焼室内で自然発火を起こす現象である。ノッキングは、点火プラグの電極やピストンの過熱、溶損等の原因となるため、混合気への点火時期を最適化するノック制御が行われる。この種のノック制御としては、例えば特許文献１には、ノッキングが検出された場合に点火時期を遅角側に補正し、ノッキングが検知されていないときには進角側に補正する制御が開示されている。

ところで、内燃機関の燃費向上を図り、且つＮＯｘの排出を低減する技術として、内燃機関から排気通路に排出された排気の一部を吸気通路に再循環させるＥＧＲ（ Exaust Gas Recirculation ）装置が公知である。上記ノック制御の実行に際して、ＥＧＲ装置により排気の再循環（以下、ＥＧＲともいう）が行われている場合、ＥＧＲが行われていない場合に比べて燃焼室内の燃焼温度が低下し、また、燃焼の伝播速度が遅くなる傾向がある。これに関連して、特許文献２には、排気ガスの再循環量（以下、ＥＧＲガス量ともいう）に基づいてノック制御に係る点火時期を調整する技術が開示されている。また、特許文献３には、運転状態に応じて算出される点火時期をＥＧＲの有無に応じて所要の進角値をもって進角側へ補正すると共に、その補正された点火時期を、ノッキングが発生し始める限界付近の時期まで所要の遅角値をもって遅角側へ補正する内燃機関の点火時期制御装置が開示されている。さらに、この従来技術では、ノック制御にかかる遅角値を運転状態に応じて算出される最大値の範囲内に制限すると共に、ＥＧＲの有無に応じて上記遅角値又は最大値を変更している。

その他の関連技術として、特許文献４には、ノッキングの検出に伴って点火時期を遅角側にリタードし、その後において点火時期を再びリタード前の時期まで進角させる制御を実行する技術が開示されている。この従来技術では、点火時期を再び進角させたときにノッキングが発生しないようなＥＧＲガス量の増加量を算出し、点火時期を進角させる際にＥＧＲガス量を増加させている。また、特許文献５には、いわゆる外部ＥＧＲガス量及び内部ＥＧＲガス量を制御して、ノッキングを回避するための技術が開示されている。
特開２００５−１２７１５４号公報 特開２００７−１６６０９号公報 特開平８−１５１９７１号公報 特開２００６−２９１７９５号公報 特開２００３−３２８８３９号公報

ここで、ＥＧＲ装置によって比較的多量のＥＧＲガスが内燃機関に導入されているときにノッキングが検出された場合、単純に点火時期を遅角させるのでは内燃機関の燃焼状態が悪化してしまい、機関が失火する虞がある。本発明は上記の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＥＧＲ装置を備えた内燃機関の点火時期制御装置において、内燃機関のノッキングの回避と失火の抑制とを好適に両立させることの可能な技術を提供することである。

上記した課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用した。
すなわち、本発明における内燃機関の点火時期制御装置は、
内燃機関の混合気に点火する点火装置と、
前記内燃機関の排気通路に排出された排気の一部を吸気通路に再循環させるＥＧＲ装置と、
前記内燃機関の圧縮比を変更可能な圧縮比変更手段と、
前記内燃機関の点火時期を、運転状態に応じた基本点火時期に対してＥＧＲ率が高いほど大きな進角補正量をもって進角させた点火時期に制御する点火時期制御手段と、
前記内燃機関のノッキングを検出するノック検出手段と、
前記ノック検出手段によってノッキングが検出された場合に、前記内燃機関の点火時期を、現在の点火時期からノッキングの回避に要求される遅角要求量だけ遅角させた時期として設定される所定のノック回避点火時期まで遅角させるノック制御を実行するノック制御手段と、
ノッキングの検出時におけるＥＧＲ率が所定の境界ＥＧＲ率を超えている場合に、前記ノック回避点火時期が前記内燃機関の失火しない遅角側の限界点火時期である所定の失火限界点火時期よりも遅角側に設定されると判別し、前記圧縮比変更手段に圧縮比を低減させる圧縮比低減制御を前記ノック制御に先行して実行することによって前記遅角要求量を低減させる先行制御手段と、
前記圧縮比低減制御が実行された場合に、圧縮比の低減により前記遅角要求量が減少する分だけ前記ノック制御に係る前記ノック回避点火時期を進角側に変更させる設定変更手段と、
を備えることを特徴とする。

本発明では、混合気への点火時期に係る制御に際して、運転状態に応じた基本点火時期がＥＧＲ率に応じた進角補正量をもって進角補正される。これにより、ＥＧＲ率に応じて混合気の燃焼温度や燃焼の伝播速度が変化しても、点火時期を最大トルクが得られる最適値（例えば、ＭＢＴ： Minimum spark advance for Best Torque）により近づけることができる。

上記のように点火時期が制御される内燃機関において、燃料のオクタン価や吸気温度のばらつき、ＥＧＲガス量のばらつきなど、様々な要因によって内燃機関にノッキングが起こる場合がある。本発明では、ノック検出手段によりノッキングが検出された場合、内燃機関の点火時期がノッキングを回避（抑制）するために要求される遅角要求量をもって遅角補正されることで、ノッキングを回避することができる。

ここで、失火限界点火時期は、内燃機関が失火しない遅角側の限界点火時期として定義されるところ、この失火限界点火時期はＥＧＲ率に概ね相関した値として定まる。より詳しくは、ＥＧＲ率が高いほど混合気中に占める不活性ガス成分の割合が多くなるため、点火時期が等しい条件下においてはＥＧＲ率が高いほど失火しやすくなる。そのため、ＥＧＲ率が高いほど失火限界点火時期は進角側に移行することになる。

これに対して、ＥＧＲ率が高いほど点火時期の進角補正量は大きくなるため、内燃機関がいわゆる大量ＥＧＲを行っている状態、すなわちＥＧＲ率が比較的高く維持されている状態でノッキングが発生すると、ノック制御を行う際の点火時期の目標値であるノック回避点火時期が失火限界点火時期を超えて遅角側に設定される可能性が高くなる。

そこで、上記構成においては、ノッキングの検出時におけるＥＧＲ率（以下、ノックＥＧＲ率という）が境界ＥＧＲ率を超えている場合に、ノック回避点火時期が失火限界点火時期よりも遅角側に設定されると判別することとした。この境界ＥＧＲ率は、ＥＧＲ率の
増加に伴い、ノック回避点火時期が失火限界点火時期に比べて進角側の時期から遅角側の時期へと切り替わるときのＥＧＲ率である。言い換えると、境界ＥＧＲ率はノック回避点火時期の設定値が失火限界点火時期と一致するときのＥＧＲ率に該当する。この構成によれば、ノック制御をそのまま実行してしまうと内燃機関が失火する虞があるか否かをノックＥＧＲ率に基づいて容易に判別することができる。

そして、ノック回避点火時期が失火限界点火時期よりも遅角側に設定されると判別した場合、この構成では圧縮比低減制御がノック制御に先立って実行されるので、燃焼室での燃焼を緩慢にすることができる。その結果、ノッキング強度が低減されることにより、上記遅角要求量を低減させることができる。

ここで、ノック回避点火時期の設定値は、圧縮比低減制御の実行によって遅角要求量が減少する分だけ進角側に変更される。そのため、設定変更手段による変更後におけるノック回避点火時期を少なくとも失火限界点火時期まで進角するように遅角要求量の低減量を調節すると良い。すなわち、変更後におけるノック回避点火時期が失火限界点火時期と一致し（同位相となり）、又は該失火限界点火時期に比べて進角側となるように圧縮低減制御に係る圧縮比の低減量を調節すると良い。これにより、ノックＥＧＲ率の大小に関わらず、ノッキングの迅速な回避と内燃機関の失火の抑制とを好適に両立することができる。

また、他の発明に係る内燃機関の点火時期制御装置は、
内燃機関の混合気に点火する点火装置と、
前記内燃機関の排気通路に排出された排気の一部を吸気通路に再循環させるＥＧＲ装置と、
前記内燃機関の点火時期を、運転状態に応じた基本点火時期に対してＥＧＲ率が高いほど大きな進角補正量をもって進角させた点火時期に制御する点火時期制御手段と、
前記内燃機関のノッキングを検出するノック検出手段と、
前記ノック検出手段によってノッキングが検出された場合に、前記内燃機関の点火時期を、現在の点火時期からノッキングの回避に要求される遅角要求量だけ遅角させた時期として設定される所定のノック回避点火時期まで遅角させるノック制御を実行するノック制御手段と、
ノッキングの検出時におけるＥＧＲ率が所定の境界ＥＧＲ率を超えている場合に、前記ノック回避点火時期が前記内燃機関の失火しない遅角側の限界点火時期である所定の失火限界点火時期よりも遅角側に設定されると判別し、前記ＥＧＲ装置にＥＧＲ率を低減させるＥＧＲ率低減制御を前記ノック制御に先行して実行することによって前記失火限界点火時期を遅角側に移行させる先行制御手段と、
前記ＥＧＲ率低減制御が実行された場合に、ＥＧＲ率の低減により前記進角補正量が減少する分だけ前記ノック制御に係る前記ノック回避点火時期の設定値を遅角側に変更する設定変更手段と、
を備えることを特徴とする。

本発明では、ノック回避点火時期が失火限界点火時期よりも遅角側に設定されると判別した場合、ＥＧＲ率低減制御がノック制御に先立って実行される。このように、ＥＧＲ率を低減させることによって失火限界点火時期をＥＧＲ率の低減量に応じて遅角側に移行させることができる。また、ＥＧＲ率低減制御によってＥＧＲ率が低減されると、ＥＧＲ率の低減前に比べて混合気の燃焼速度が増加するため、ＥＧＲ率低減制御の実行後におけるＥＧＲ率に対応する進角補正量は少なくなる。これに対して、この構成では、進角補正量の減少量に応じてノック回避点火時期の設定値が遅角側に変更されるので、ノック回避点火時期をノッキングの回避に適正な値へと変更することができる。

ここで、ＥＧＲ率低減制御を実行した場合における進角補正量の減少量と、失火限界点
火時期の遅角側への移行量との関係について着目すると、進角補正量の減少量に比べて失火限界点火時期の移行量の方が大きくなる。すなわち、ＥＧＲ率の単位低減量当たりにおける進角補正量の減少量よりも失火限界点火時期の移行量の方が大きくなる。

従って、ＥＧＲ率低減制御にかかるＥＧＲ率の低減量を調節することにより、設定変更手段による変更後のノック回避点火時期とＥＧＲ率の低減後における失火限界点火時期との関係を容易に調整することができる。ここで、設定変更手段による変更後のノック回避点火時期がＥＧＲ率の低減後における失火限界点火時期と一致し（同位相となり）、又は変更後のノック回避点火時期がＥＧＲ率の低減後における失火限界点火時期に比べて進角側となるようにＥＧＲ率低減制御に係るＥＧＲ率の低減量を調節すると良い。これにより、ノックＥＧＲ率の大小に関わらず、ノッキングの迅速な回避と内燃機関の失火の抑制とを好適に両立することができる。

また、先行制御手段は、設定変更手段による変更後のノック回避点火時期とＥＧＲ率の低減後における失火限界点火時期とが一致する（同位相となる）ようにＥＧＲ率の低減量を調節すると、より好適である。これによれば、ノック制御の実行に際してＥＧＲが停止されたり、ＥＧＲ率が著しく低下させられることがない。つまり、ノッキングの回避と失火の抑制とを両立しつつ、ＥＧＲ率を可及的に高く維持することができる。従って、ＥＧＲによる内燃機関の燃費向上に係る効果を最大限に享受することができる。

また、内燃機関の圧縮比を変更可能な圧縮比変更手段を更に備え、先行制御手段は、ＥＧＲ率低減制御と併せて、圧縮比変更手段に圧縮比を低減させる圧縮比低減制御を実行することによって遅角要求量を低減させ、設定変更手段は、ノック回避点火時期を、ＥＧＲ率の低減によって進角補正量が低減する分だけ遅角側に変更させ、且つ、圧縮比の低減によって遅角要求量が低減する分だけ進角側に変更させても良い。

かかる構成においては、先行制御手段は、ＥＧＲ率低減制御及び圧縮比低減制御の実行に際して、設定変更手段による変更後のノック回避点火時期がＥＧＲ率の低減後における失火限界点火時期と一致し（同位相となり）、又は変更後のノック回避点火時期がＥＧＲ率の低減後における失火限界点火時期に比べて進角側となるようにＥＧＲ率の低減量及び圧縮比の低減量を調節する。これにより、ノックＥＧＲ率の大小に関わらず、ノッキングの迅速な回避と内燃機関の失火の抑制とを好適に両立することができる。また、この構成によれば、ＥＧＲ率の低減量と圧縮比の低減量とを調節する際の自由度を高めることができる。

また、圧縮比変更手段は、内燃機関の吸気弁の閉弁時期を変更可能な可変動弁装置を有し、先行制御手段は、圧縮比低減制御に際して、可変動弁装置に吸気弁の閉弁時期を変更させることによって内燃機関の有効圧縮比を低減させても良い。有効圧縮比は、吸気弁の閉弁時におけるシリンダ容積を燃焼室容積（ピストンが上死点にある時のシリンダ容積）によって除した値である。その他、圧縮比変更手段は、内燃機関の機械圧縮比を変更可能な機構であっても良い。なお、機械圧縮比は、ピストンが下死点にある時のシリンダ容積を燃焼室容積で除した値である。

なお、本発明における課題を解決するための手段は、可能な限り組み合わせることができる。

本発明によれば、ＥＧＲ装置を備えた内燃機関の点火時期制御装置において、内燃機関のノッキングの回避と失火の抑制とを好適に両立させることができる。

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。尚、本実施の形態に記載されている構成要素の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に特定的な記載がない限りは、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。

図１は、本実施例に係る内燃機関及びその吸排気系の概略構成を示す図である。内燃機関１は、４つのシリンダ（気筒）２を有する車両駆動用の火花点火内燃機関（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。また、吸気弁９の開閉は吸気側カム１１の回転駆動によって制御される。排気弁１０の開閉は排気側カム１２の回転駆動によって制御される。

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。本実施例においては点火プラグ１５が本発明における点火装置に相当する。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によって供給される。

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内を流通する新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内を流通する新気の流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。

上記構成における内燃機関１の吸気系では、吸気通路１９を流れる新気がスロットル弁２２によって流量を調節され、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に導入され、点火プラグ１６により着火されることによって燃焼する。その結果、ピストン３が往復運動することによってクランクシャフト５が回転し、内燃機関１の駆動力が得られる。

また、上記構成における内燃機関１の排気系によれば、排気弁１０が排気ポート８を開くことにより排気ガスが排気通路２０へと排出される。そして、この排気ガスは、該排気ガス中に含まれる有害物質が該排気浄化装置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。

さらに、内燃機関１は、排気通路２０に排出された排気ガスの一部を吸気通路１９に再循環させる排気ガス再循環装置（ＥＧＲ装置）２５を備える。このＥＧＲ装置２５は、ＥＧＲ通路２６、ＥＧＲ弁２７、ＥＧＲクーラ２８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内を流通する再循環ガス（ＥＧＲガス）の流量を調節する。また、ＥＧＲクーラ２８は、ＥＧＲ通路２６に設けられ、該ＥＧＲ通路２６内を流通するＥＧＲガスを冷却する。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へと再循環する。このＥＧＲガスは、吸気通路１９を流れる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、燃料消費率を向上させる効果も期待できる。

内燃機関１には、内燃機関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内燃機関１の運転状態等を制御する。また、内燃機関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、ノックセンサ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３１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、ノックセンサ３４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ＫＣＳを出力するセンサである。

内燃機関１にノッキングが発生するとシリンダ２内では高周波の圧力振動（例えば、５〜９ｋＨｚ）が発生し、この圧力振動がシリンダブロックに伝わる。ノックセンサ３４は、圧電素子によりシリンダブロックに伝わる振動を検出し、この振動を電気信号に変換する。なお、ノッキングの強さ（ノッキング強度）は、圧力振動の振幅を検出することによって推定することができる。

上述したエアフローメータ２１、アクセル開度センサ３２、クランクポジションセンサ３３、ノックセンサ３４は電気配線を介してＥＣＵ３０と接続され、これら各種センサの出力信号がＥＣＵ３０に入力される。例えば、ＥＣＵ３０は、アクセル開度センサ３２及びクランクポジションセンサ３３の出力信号に基づいて内燃機関１の機関負荷ＬＥ及び機関回転数ＮＥを算出する。また、点火プラグ１５、燃料噴射弁１８、スロットル弁２２、ＥＧＲ弁２７が電気配線を介してＥＣＵ３０と接続されており、これらの各種装置が内燃機関１の運転状態に応じてＥＣＵ３０により制御される。

本実施例では、内燃機関１の運転状態（機関負荷ＬＥ及び機関回転数ＮＥ）毎に、ＥＧＲ率［シリンダ２内に導入される全吸気量（新気量＋ＥＧＲガス量）に対するＥＧＲガス量の割合］の目標値が予め設定されている。このＥＧＲ率の目標値（以下、目標ＥＧＲ率という）は、ＮＯｘ発生量の低減、燃費消費率の向上を実現させる観点から、内燃機関１の運転状態毎にその最適値が予め実験等により求められており、ＥＣＵ３０はＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率に一致するようにＥＧＲ弁２７の開度を制御する。

本実施例における内燃機関１の点火時期（混合気への点火時期）ＳＴは、ＥＣＵ３０によって制御される。点火時期ＳＴは、内燃機関１の運転状態及びＥＧＲ率（目標ＥＧＲ率）に応じて、該内燃機関１が最大トルクを得られるＭＢＴ（ Minimum advance for Best Torque）となるように制御される。具体的には、点火時期ＳＴは、内燃機関１の運転状態（機関負荷ＬＥ、機関回転数ＮＥ）をパラメータとして設定される基本点火時期ＳＴｂを、ＥＧＲ率が高いほど大きな値として設定されるＥＧＲ進角補正量ＣＯａｄをもって進角側に補正した時期に制御される。なお、上記基本点火時期ＳＴｂは、例えば、ＥＧＲを実行しないときの内燃機関１の運転状態に応じたＭＢＴの値を採用することができる。

ここで、ＥＧＲ率が高いほど混合気の燃焼温度は低く、且つ燃焼速度は遅くなるため、混合気の燃焼が緩慢となる。本実施例では、ＥＧＲ率が高いほどＥＧＲ進角補正量ＣＯａｄが大きな値として設定される。そのため、多量のＥＧＲガスが導入されることによって
混合気の燃焼伝播が遅くなっても、点火時期ＳＴを好適にＭＢＴへと近づけることができる。本実施例においては、ＥＧＲ進角補正量ＣＯａｄが本発明における進角補正量に相当する。また、内燃機関１の運転状態及びＥＧＲ率に応じて点火時期ＳＴを制御するＥＣＵ３０が本発明における点火時期制御手段に相当する。

ここで、燃料（ガソリン）のオクタン価や吸気温度のばらつき、ＥＧＲガスの導入量のばらつきなどに起因して内燃機関１にノッキングが発生する場合がある。このノッキングは、火炎伝播が届いていない未燃焼混合気が燃焼室６内で自然発火を起こす現象であり、点火プラグ１５の電極やピストン３の過熱等を招く虞がある。そこで、ＥＣＵ３０は、ノックセンサ３４の出力するノック信号ＫＣＳに基づいて、内燃機関１に発生するノッキングを検出する。本実施例においてはノックセンサ３４及びＥＣＵ３０が本発明におけるノック検出手段に相当する。

ＥＣＵ３０がノッキングを検出すると、点火時期ＳＴを遅角側に補正してノッキングを回避（抑制）するノック制御が実行される。より詳しくは、ＥＣＵ３０は、ノック信号ＫＣＳに基づき、ノッキングの回避に要求される遅角要求量ＣＯｌａｇを設定する。そして、点火時期ＳＴを、現在の制御値から遅角要求量ＣＯｌａｇだけ遅角させた時期として設定されるノック回避点火時期ＳＴｋｃｓまで遅角させる。本実施例においては、ノック制御を実行するＥＣＵ３０が本発明におけるノック制御手段に相当する。なお、遅角要求量ＣＯｌａｇの設定値は一定値とすることもできるし、ノッキング強度（ノッキングの強さの程度）が高いほど遅角要求量ＣＯｌａｇを大きな値として設定することもできる。

図２は、本実施例における点火時期ＳＴ、ノック回避点火時期ＳＴｋｃｓ、失火限界点火時期ＳＴｍｆの夫々とＥＧＲ率との関係を示したマップである。図中の実線ＳＴは点火時期ＳＴとＥＧＲ率との関係を表す。一点鎖線ＳＴｋｃｓは、ノック回避点火時期ＳＴｋｃｓとＥＧＲ率との関係を表す。二点鎖線ＳＴｍｆは、失火限界点火時期ＳＴｍｆとＥＧＲ率との関係を表す。この図における遅角要求量ＣＯｌａｇはＥＧＲ率に関わらず略一定である。失火限界点火時期ＳＴｍｆとは、内燃機関１に失火が生じない遅角側の限界点火時期として定義される。ここで、失火限界点火時期ＳＴｍｆとＥＧＲ率との関係には概ね相関があるという知見が本願発明者の鋭意研究により得られている。ＥＧＲ率が高いほど混合気中に占める不活性ガス成分の割合が多くなるため、点火時期ＳＴが等しい条件下においてはＥＧＲ率が高いほど失火しやすくなる。つまり、図示のように、ＥＧＲ率が高いほど失火限界点火時期ＳＴｍｆは進角側に移行する。

ここで、ＥＧＲ率に応じた点火時期ＳＴと失火限界点火時期ＳＴｍｆとの関係に着目すると、ＥＧＲ率が低いときには双方の位相差は比較的大きい。そして、ＥＧＲ率の増加に従って双方の位相差が徐々に減少していく。従って、点火時期ＳＴを遅角要求量ＣＯｌａｇによって遅角補正したノック回避点火時期ＳＴｋｃｓと失火限界点火時期ＳＴｍｆとを対比すると、ＥＧＲ率が低いときと高いときとでは双方の位相関係が逆転する。すなわち、図中の横軸に示す符号Ｒｂｏのように、ＥＧＲ率の増加に従って、ノック回避点火時期ＳＴｋｃｓが失火限界点火時期ＳＴｍｆを基準として進角側の時期（領域）から遅角側の時期（領域）へと切り替わるときのＥＧＲ率（以下、境界ＥＧＲ率という）が存在する。この境界ＥＧＲ率Ｒｂｏは、ノック回避点火時期ＳＴｋｃｓと失火限界点火時期ＳＴｍｆとが一致するときのＥＧＲ率ということができる。

ノッキングの検出時におけるＥＧＲ率（以下、ノックＥＧＲ率Ｒｋｃｓという）に着目すると、ノックＥＧＲ率Ｒｋｃｓが境界ＥＧＲ率Ｒｂｏ以下である場合には、ノック回避点火時期ＳＴｋｃｓが失火限界点火時期ＳＴｍｆよりも進角側の時期、或いは同位相の時期として設定される。例えば、図２の横軸に示した符号Ｒ１は境界ＥＧＲ率Ｒｂｏに比べて小さい。そのため、ノックＥＧＲ率ＲｋｃｓがＲ１のときに対応する点火時期ＳＴ、ノ
ック回避点火時期ＳＴｋｃｓ、失火限界点火時期ＳＴｍｆの夫々を符号ＳＴ１、ＳＴｋｃｓ１、ＳＴｍｆ１で表すと、ＳＴｋｃｓ１はＳＴｍｆ１よりも進角側の時期として設定される。この場合、ノック制御の実行に際して点火時期ＳＴをＳＴ１からＳＴｋｃｓ１まで遅角させても内燃機関１が失火する虞はない。

一方、ノックＥＧＲ率Ｒｋｃｓが境界ＥＧＲ率Ｒｂｏよりも高い場合には、ノック回避点火時期ＳＴｋｃｓが失火限界点火時期ＳＴｍｆよりも遅角側の時期として設定される。例えば、横軸に示した符号Ｒ２は境界ＥＧＲ率Ｒｂｏに比べて大きい。そのため、ノックＥＧＲ率ＲｋｃｓがＲ２のときに対応する点火時期ＳＴ、ノック回避点火時期ＳＴｋｃｓ、失火限界点火時期ＳＴｍｆの夫々を符号ＳＴ２、ＳＴｋｃｓ２、ＳＴｍｆ２で表すと、ＳＴｋｃｓ２はＳＴｍｆ２よりも遅角側の時期として設定される。この場合、ノック制御の実行に際して点火時期ＳＴをＳＴ２からＳＴｋｃｓ２まで遅角させると内燃機関１が失火する可能性が高まり、ノッキングの回避と失火の抑制とを両立することが難しくなる。

そこで、本実施例ではノックＥＧＲ率Ｒｋｃｓが境界ＥＧＲ率Ｒｂｏを超えている場合には、ノック回避点火時期ＳＴｋｃｓが失火限界点火時期ＳＴｍｆよりも遅角側に設定されると判別し、ＥＧＲ装置２５にＥＧＲ率を低減させるＥＧＲ率低減制御をノック制御に先行して実行する。その結果、ＥＧＲ率の低減後における失火限界点火時期ＳＴｍｆをＥＧＲ率の低減量に応じて遅角側に移行させることができる。すなわち、ＥＧＲ率の低減後における失火限界点火時期ＳＴｍｆは、ＥＧＲ率の低減前におけるＳＴｍｆ２を起点とし、二点鎖線ＳＴｍｆ上をＥＧＲ率の低減量に応じただけ遅角側に推移する。

ＥＧＲ率低減制御によってＥＧＲ率が低減されると、ＥＧＲ率の低減前に比べて混合気の燃焼速度が増加するため、その影響を考慮してノック回避点火時期ＳＴｋｃｓの設定値を変更する必要がある。ＥＧＲ率の低減後においては、そのＥＧＲ率に対応するＥＧＲ進角補正量ＣＯａｄがＥＧＲ率の低減前に比べて減少するからである。そこで、本実施例では、ノック回避点火時期ＳＴｋｃｓの設定値を変更する処理（以下、この処理を「設定値変更処理」という）が行われる。本実施例における設定値変更処理は、ＥＧＲ率の低減によってＥＧＲ進角補正量ＣＯａｄが減少する分だけ遅角側に変更することとした。ここで、設定値変更処理においてノック回避点火時期ＳＴｋｃｓを変更する際の目標となる点火時期を、「設定変更時目標点火時期ＳＴｔ」と称する。この設定変更時目標点火時期ＳＴｔは、ＳＴｋｃｓ２を起点として一点鎖線ＳＴｋｃｓ上を遅角側に向かって推移し、その変化量はＥＧＲ率の低減量に応じて決定づけられる。

本実施例では、ＥＧＲ率低減制御の実行に際して、設定変更時目標点火時期ＳＴｔがＥＧＲ率の低減後における失火限界点火時期ＳＴｍｆと一致するように（すなわち、同位相となるように）、ＥＧＲ率の低減量ΔＲｇが調節される。より具体的には、ＥＧＲ率低減制御の実行に際して、ＥＧＲ率がノックＥＧＲ率Ｒｋｃｓ（Ｒ２）から境界ＥＧＲ率Ｒｂｏまで低減するようにＥＧＲ率の低減量ΔＲｇが調節される。これは、設定変更時目標点火時期ＳＴｔは一点鎖線ＳＴｋｃｓ上、ＥＧＲ率の低減後における失火限界点火時期ＳＴｍｆは二点鎖線ＳＴｍｆ上を推移するところ、双方の鎖線は境界ＥＧＲ率Ｒｂｏにて交差するからである。つまり、ＥＧＲ率が境界ＥＧＲ率Ｒｂｏのときの失火限界点火時期ＳＴｍｆを符号ＳＴｂｏにて表すと、上記のようにＥＧＲ率の低減量ΔＲｇを定めれば設定変更時目標点火時期ＳＴｔがＳＴｂｏに一致するからである。

次に、本実施例に係る制御の具体的処理内容について、図３のフローチャートを参照して説明する。図３は、本実施例における制御ルーチンを示したフローチャートである。本制御ルーチンはＥＣＵ３０のＲＯＭ内に記憶されている実行プログラムであり、内燃機関１の稼働中における一定周期毎にＥＣＵ３０によって実行される。本ルーチンが実行されると、ステップＳ１０１では、ノック信号ＫＣＳに基づきノッキングが検出されたか否か
が判定される。なお、本ステップにおいて、ノッキングが検出された場合には、ノック信号ＫＣＳに基づいて遅角要求量ＣＯｌａｇが設定される。この場合、内燃機関１のノッキング強度が高いほど遅角要求量ＣＯｌａｇが大きい値として設定される。そして、本ステップにおいてノッキングが検出されたと判定された場合にはステップＳ１０２に進み、そうでない場合には本ルーチンを一旦終了する。

ステップＳ１０２では、現在の点火時期ＳＴから遅角要求量ＣＯｌａｇだけ遅角した時期として、ノック回避点火時期ＳＴｋｃｓが設定される。続くステップＳ１０３では、ノックＥＧＲ率Ｒｋｃｓが境界ＥＧＲ率Ｒｂｏを超えているか否かが判定される。ここでは、ノック検出時における目標ＥＧＲ率の設定値を読み込むことでノックＥＧＲ率Ｒｋｃｓを取得することができる。また、エアフローメータ２１の出力値に基づいて算出される吸入新気量、クランクポジションセンサ３３の出力値に基づいて算出される機関回転数ＮＥ、ＥＧＲ弁２７の開度等からノックＥＧＲ率Ｒｋｃｓを推定しても良い。本ステップにおいて、否定判定（Ｒｋｃｓ≦Ｒｂｏ）された場合（例えば、Ｒｋｃｓ＝Ｒ１）には、ステップＳ１０４に進む。一方、肯定判定（Ｒｋｃｓ＞Ｒｂｏ）された場合（例えば、Ｒｋｃｓ＝Ｒ２）には、ノック回避点火時期ＳＴｋｃｓが失火限界点火時期ＳＴｍｆよりも遅角側に設定されると判別し、ステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０４ではノック制御が実行される。すなわち、点火時期ＳＴが現在の値（ＳＴ１）からステップＳ１０２で設定されたノック回避点火時期ＳＴｋｃｓ（ＳＴｋｃｓ１）へと変更される。これにより、ノッキングが回避される。なお、ＳＴｋｃｓ１はＳＴｍｆ１よりも進角側であり、内燃機関１が失火することがない。本ステップの処理が終了すると、本ルーチンを一旦終了する。

ステップＳ１０５ではＥＧＲ率低減制御が実行される。本ルーチンでは、ＥＧＲ率低減制御の実行に際して、設定変更時目標点火時期ＳＴｔがＥＧＲ率の低減後における失火限界点火時期ＳＴｍｆと一致するようにＥＧＲ率の低減量ΔＲｇを調節する。すなわち、ＥＣＵ３０はＥＧＲ装置２５に指令信号を出し、ＥＧＲ率をノックＥＧＲ率Ｒｋｃｓ（Ｒ２）から境界ＥＧＲ率Ｒｂｏまで低減するようにＥＧＲ弁２７の開度を減少させる。その結果、ＥＧＲ率の低減後における失火限界点火時期ＳＴｍｆがＳＴｍｆ２からＳＴｂｏまで遅角側に移行する。本実施例では、本ステップの処理（ＥＧＲ率低減制御）を実行するＥＣＵ３０が本発明における先行制御手段に相当する。

続くステップＳ１０６では、設定値変更処理が実行される。すなわち、ステップＳ１０２で設定されたノック回避点火時期ＳＴｋｃｓ（ＳＴｋｃｓ２）からＥＧＲ進角補正量の低減量ΔＣＯａｄだけ遅角させた時期として設定変更時目標点火時期ＳＴｔを設定する。この設定変更時目標点火時期ＳＴｔは、ＳＴｂｏと一致する。本実施例では、ステップＳ１０６の処理（設定値変更処理）を実行するＥＣＵ３０が本発明における設定変更手段に相当する。本ステップの処理が終了すると、ステップＳ１０７に進む。

ステップＳ１０７ではノック制御が実行される。ここでは、点火時期ＳＴが現在の値（ＳＴ２）からステップＳ１０６において設定された設定変更時目標点火時期ＳＴｔに変更される。これにより、内燃機関１の失火を抑制しつつノッキングが回避される。本ステップの処理が終了すると、本ルーチンを一旦終了する。

以上のように、本実施例では、ノックＥＧＲ率Ｒｋｃｓが境界ＥＧＲ率Ｒｂｏを超えている場合に、ノック制御に先行してＥＧＲ率低減制御と設定値変更処理が実行されるので、ノッキングの迅速な回避と失火の抑制とを好適に両立させることができる。

また、ＥＧＲ率低減制御に係る変形例として、設定変更時目標点火時期ＳＴｔがＥＧＲ
率の低減後における失火限界点火時期ＳＴｍｆ（ＳＴｂｏ）よりも進角側の時期として設定されるように、ＥＧＲ率の低減量ΔＲｇを調節することができる。この場合には、ＥＧＲ率低減制御によってＥＧＲ率を境界ＥＧＲ率Ｒｂｏよりも低い値まで低減させる。これにより、ノック制御実行時における内燃機関１の失火を確実に抑制できる。しかしながら、設定変更時目標点火時期ＳＴｔがＥＧＲ率の低減後における失火限界点火時期ＳＴｍｆと一致するようにＥＧＲ率の低減量ΔＲｇを調節する方が、内燃機関１の燃費向上を図る上でより好ましい。ノッキングの回避と失火の抑制とを両立可能な範囲内でＥＧＲ率を可及的に高く維持できるからである。従って、本実施例にかかる制御によれば、ノックＥＧＲ率Ｒｋｃｓの大きさに関わらずノッキングの回避と失火の抑制とを好適に両立させることができ、且つ、ＥＧＲによる燃費向上効果を最大限に享受することができる。

次に、第２の実施例について説明する。図４は、本実施例に係る内燃機関及びその吸排気系の概略構成を示す図である。図４中、図１と共通する構成要素については同一の参照符号を付すことによってその説明を省略する。本実施例にかかる内燃機関１は、吸気弁９の開閉時期を変更可能な可変動弁装置（以下、吸気側ＶＶＴという）１３を備える。吸気側ＶＶＴ１３は、吸気側カム１１が取り付けられた吸気側カムシャフトに設置される。また、この吸気側ＶＶＴ１３は、ＥＣＵ３０と電気配線を介して接続されておりＥＣＵ３０によって制御される。具体的には、ＥＣＵ３０は、吸気側ＶＶＴ１３にクランクシャフト５に対する吸気側カムシャフトの回転位相を内燃機関１の運転状態に応じて変更させ、吸気弁９の開閉時期を調節する。

図５は、本実施例における点火時期ＳＴ、ノック回避点火時期ＳＴｋｃｓ、失火限界点火時期ＳＴｍｆの夫々とＥＧＲ率との関係を示したマップである。図５における符号のうち、図２と同じ符号については同義のため、その説明を省略する。本実施例では、ノックＥＧＲ率Ｒｋｃｓが境界ＥＧＲ率Ｒｂｏを超えている場合（Ｒｋｃｓ＝Ｒ２）にノック制御に先行して実行される制御のみが実施例１と相違するため、その相違点を中心に説明する。

本実施例では、ノックＥＧＲ率Ｒｋｃｓが境界ＥＧＲ率Ｒｂｏを超えている場合（Ｒｋｃｓ＝Ｒ２）、ノック回避点火時期ＳＴｋｃｓが失火限界点火時期ＳＴｍｆよりも遅角側に設定されると判別し、実施例１において実行したＥＧＲ率低減制御の代わりに内燃機関１の有効圧縮比を低減させる圧縮比低減制御がノック制御に先行して実行される。この圧縮比低減制御もＥＣＵ３０によって実行される制御である。

有効圧縮比とは、吸気弁９の閉弁時におけるシリンダ容積を燃焼室６容積（ピストン３が上死点にある時のシリンダ容積）によって除した値である。従って、内燃機関１の有効圧縮比を低減させれば、シリンダ２の圧縮端圧力及び圧縮端温度が低下してノッキングが緩和されることになる。よって、ノックＥＧＲ率Ｒｋｃｓが境界ＥＧＲ率Ｒｂｏを超えている場合にノック制御に先行して圧縮比低減制御を実行することにより、遅角要求量ＣＯｌａｇを低減させることができる。

また、本実施例における設定値変更処理は、有効圧縮比の低減により遅角要求量ＣＯｌａｇが減少する分だけノック回避点火時期ＳＴｋｃｓを進角側に変更させることとした。ここで、圧縮比低減制御による遅角要求量ＣＯｌａｇの低減量を「遅角要求低減量ΔＣＯｌａｇ」と称する。そうすると、本実施例における設定変更時目標点火時期ＳＴｔは、ノック回避点火時期ＳＴｋｃｓ（ＳＴｋｃｓ２）から遅角要求低減量ΔＣＯｌａｇだけ進角側の時期として設定されることになる。

本実施例では、圧縮比低減制御の実行に際して、設定変更時目標点火時期ＳＴｔが失火
限界点火時期ＳＴｍｆ（ＳＴｍｆ２）と一致するように（同位相となるように）、遅角要求低減量ΔＣＯｌａｇの目標値が設定される。そして、圧縮比低減制御を実行したときの遅角要求低減量ΔＣＯｌａｇがこの目標値となるように、有効圧縮比の低減量Δεｅを調節することとした。

次に、圧縮比低減制御において内燃機関１の有効圧縮比を低減させる方法について説明する。図６は、吸気側ＶＶＴ１３を作動させて有効圧縮比を低減させる方法を模式化した図である。図中の実線は圧縮比低減制御実行時における吸気弁９の開弁期間を表し、一点鎖線は圧縮比低減制御実行前における吸気弁９の開弁期間を表す。また、図中の符号ＴＤＣ、ＢＤＣの夫々は吸気行程におけるピストン上死点（吸気上死点）、吸気行程におけるピストン下死点（吸気下死点）を表す。また、図中の符号ＩＶＯ、ＩＶＣの夫々は吸気弁９の開弁時期、閉弁時期を表す。

ここで、ＩＶＣがＢＤＣに近づくほど（双方の位相差が小さいほど）内燃機関１の有効圧縮比は大きくなり、遠ざかるほど（双方の位相差が大きいほど）有効圧縮比が小さくなる。そこで、本実施例における圧縮比低減制御では、圧縮比低減制御実行前に比べてＩＶＣがＢＤＣから遠ざかるように（ＩＶＣとＢＤＣとの位相差が増加するように）吸気側ＶＶＴ１３にＩＶＣを変更させ、以って内燃機関１の有効圧縮比を低減させる。図６の例では、圧縮比低減制御実行前におけるＩＶＣ（一点鎖線）がＢＤＣよりも遅角側に設定されている。そこで、この場合には圧縮比低減制御実行時にＩＶＣをさらに遅角させることによって、有効圧縮比を低減させることとした。

ここで、符号ΔＶＴｌａｇは、圧縮比低減制御実行前を基準としたときの圧縮比低減制御実行時におけるＩＶＣの遅角量（以下、ＩＶＣ遅角量という）である。このＩＶＣ遅角量ΔＶＴｌａｇが大きいほど、圧縮比低減制御にかかる有効圧縮比の低減量Δεｅを大きくすることができる。なお、圧縮比低減制御実行前におけるＩＶＣ（一点鎖線）がＢＤＣよりも進角側に設定される場合には、圧縮比低減制御においてＩＶＣを進角させることができる。このようにＩＶＣを変更しても、圧縮比低減制御実行前に比べてＩＶＣとＢＤＣとの位相差が増加するため、内燃機関１の有効圧縮比が低下するからである。

次に、本実施例に係る制御の具体的処理内容について、図７のフローチャートを参照して説明する。図７は、本実施例における制御ルーチンを示したフローチャートである。本制御ルーチンはＥＣＵ３０のＲＯＭ内に記憶されている実行プログラムであり、内燃機関１の稼働中における一定周期毎にＥＣＵ３０によって実行される。尚、図３における制御ルーチンと同様の処理が行われるステップについては同じステップ番号を付すことでその説明を省略する。

本ルーチンにおいては、ステップＳ１０３で肯定判定（Ｒｋｃｓ＞Ｒｂｏ）された場合（例えば、Ｒｋｃｓ＝Ｒ２）、ノック回避点火時期ＳＴｋｃｓが失火限界点火時期ＳＴｍｆよりも遅角側に設定されると判別し、ステップＳ２０５に進む。ステップＳ２０５では、圧縮比低減制御が実行される。すなわち、ノック回避点火時期ＳＴｋｃｓ（ＳＴｋｃｓ２）と失火限界点火時期ＳＴｍｆ（ＳＴｍｆ２）との位相差が算出され、この位相差が遅角要求低減量ΔＣＯｌａｇの目標値として設定される。そして、遅角要求低減量ΔＣＯｌａｇの目標値に基づいて圧縮比低減制御にかかる有効圧縮比の低減量Δεｅが算出される。遅角要求低減量ΔＣＯｌａｇの目標値が大きいほど有効圧縮比の低減量Δεｅが大きい値に設定される。

続いて、有効圧縮比の低減量Δεｅの設定値に基づいてＩＶＣ遅角量ΔＶＴｌａｇが算出される。そして、ＥＣＵ３０は、吸気側ＶＶＴ１３にＩＶＣを現在の値（位相）からＩＶＣ遅角量ΔＶＴｌａｇだけ遅角させる。その結果、遅角要求量ＣＯｌａｇが、遅角要求
低減量ΔＣＯｌａｇの目標値だけ減少する。本実施例においては、本ステップの処理（圧縮比低減制御）を実行するＥＣＵ３０が本発明における先行制御手段に相当する。

続くステップＳ２０６では、設定値変更処理が実行される。すなわち、ノック回避点火時期ＳＴｋｃｓ（ＳＴｋｃｓ２）から遅角要求低減量ΔＣＯｌａｇだけ進角させた時期として設定変更時目標点火時期ＳＴｔが設定される。すなわち、設定変更時目標点火時期ＳＴｔがＳＴｍｆ２に設定される。本実施例では、ステップＳ２０６の処理（設定値変更処理）を実行するＥＣＵ３０が本発明における設定変更手段に相当する。本ステップの処理が終了すると、ステップＳ１０７に進む。

以上のように、本実施例にかかる制御によれば、ノックＥＧＲ率Ｒｋｃｓが境界ＥＧＲ率Ｒｂｏを超えている場合には、ノック制御に先立って内燃機関１の有効圧縮比を低減させることにより遅角要求量ＣＯｌａｇを低減させることができる。そして、ノック回避点火時期ＳＴｋｃｓの設定値を遅角要求量ＣＯｌａｇが低減する分だけ進角側に変更させてからノック制御を実行するため、ノッキングの回避と内燃機関１の失火の抑制とを好適に両立させることができる。

なお、圧縮比低減制御に係る変形例として、設定変更時目標点火時期ＳＴｔが失火限界点火時期ＳＴｍｆ（ＳＴｍｆ２）よりも進角側の時期として設定されるように、有効圧縮比の低減量Δεｅを調節することができる。この場合には、遅角要求低減量ΔＣＯｌａｇの目標値を、ノック回避点火時期ＳＴｋｃｓ（ＳＴｋｃｓ２）と失火限界点火時期ＳＴｍｆ（ＳＴｍｆ２）との位相差よりも大きく設定すれば良い。

また、本実施例では、吸気側ＶＶＴ１３に吸気弁９の閉弁時期（ＩＶＣ）を変更させることによって内燃機関１の有効圧縮比を低減させたが、その代わりに内燃機関１の機械圧縮比を低減させても良いのは勿論である。この機械圧縮比は、ピストン３が下死点にある時のシリンダ２容積を燃焼室６容積（ピストン３が上死点にある時のシリンダ容積）で除した値である。なお、内燃機関１の機械圧縮比を変更する機構としては、クランクケースとシリンダブロックとの相対位置を変更する可変圧縮比機構や、コンロッド４の長さを変更する可変圧縮比機構等を例示することができる。

次に、第３の実施例について説明する。本実施例に係る内燃機関１の概略構成は、図４と同等である。図８は、本実施例における点火時期ＳＴ、ノック回避点火時期ＳＴｋｃｓ、失火限界点火時期ＳＴｍｆの夫々とＥＧＲ率との関係を示したマップである。図８における符号のうち、図２及び５と同じ符号については同義のため、その説明を省略する。本実施例では、ノックＥＧＲ率Ｒｋｃｓが境界ＥＧＲ率Ｒｂｏを超えている場合（Ｒｋｃｓ＝Ｒ２）にノック制御に先行して実行される制御のみが実施例１及び２と相違するため、その相違点を中心に説明する。

図中のＳＴｔ１〜３の夫々は、実施例１〜３における設定変更時目標点火時期ＳＴｔを示したものである。ここで、実施例１におけるＥＧＲ率低減制御では、設定変更時目標点火時期ＳＴｔ（ＳＴｔ１）をＥＧＲ率の低減後における失火限界点火時期ＳＴｍｆ（ＳＴｂｏ）と一致させるために、ＥＧＲ率を境界ＥＧＲ率Ｒｂｏまで低減させる必要があった。上述したように、内燃機関１の燃費向上を図るには、ＥＧＲ率を高く維持することが好ましい。そこで、本実施例では、図示のＳＴｔ３のように、ＥＧＲ率を境界ＥＧＲ率Ｒｂｏまで低減させずに、設定変更時目標点火時期ＳＴｔをＥＧＲ率の低減後における失火限界点火時期ＳＴｍｆと一致させる制御を行うこととした。

図９は、本実施例に係る制御内容を説明するための説明図である。図９における符号の
うち、図２、５、８と同じ符号については同義のため、その説明を省略する。本実施例では、ノックＥＧＲ率Ｒｋｃｓが境界ＥＧＲ率Ｒｂｏを超えている場合には、ノック回避点火時期ＳＴｋｃｓが失火限界点火時期ＳＴｍｆよりも遅角側に設定されると判別し、ノック制御に先行して、ＥＧＲ率低減制御及び圧縮比低減制御を併せて実行する。この「併せて実行する」とは、ＥＧＲ率低減制御及び圧縮比低減制御を同時期に実行することに限定されるものではない。つまり、ＥＧＲ率低減制御及び圧縮比低減制御双方のうち、一方の制御を実行した後に他方の制御を実行しても構わない。

ここで、ＥＧＲ率低減制御においてＥＧＲ率を低減させるときの目標値を「低減時目標ＥＧＲ率」とする。この図において低減時目標ＥＧＲ率はＲ３であり、境界ＥＧＲ率Ｒｂｏよりも高く、且つノックＥＧＲ率Ｒｋｃｓ（Ｒ２）よりも低い値として設定される。ここで、低減時目標ＥＧＲ率を境界ＥＧＲ率Ｒｂｏよりも高い値に設定するのは、低減時目標ＥＧＲ率が境界ＥＧＲ率Ｒｂｏ以下であれば圧縮比低減制御が実行せずに、ＥＧＲ率低減制御のみを実行すれば良いからである（実施例１参照）。また、低減時目標ＥＧＲ率をノックＥＧＲ率Ｒｋｃｓ（Ｒ２）よりも低い値に設定するのは、低減時目標ＥＧＲ率がノックＥＧＲ率Ｒｋｃｓと一致する場合にはＥＧＲ率低減制御が実行されずに圧縮比低減制御のみが実行されるからである（実施例２参照）。

ここで、ＥＧＲ率低減制御によってＥＧＲ率がＲ２からＲ３まで低減されると、失火限界点火時期ＳＴｍｆがＳＴｍｆ２からＳＴｍｆ３まで遅角側に移行する。また、ＥＧＲ率の低減量ΔＲｇ（Ｒ２−Ｒ３）に応じてＥＧＲ進角補正量ＣＯａｄがΔＣＯｌａｇだけ減少する。

また、本実施例における設定値変更処理では、ノック回避点火時期ＳＴｋｃｓの設定値（ＳＴｋｃｓ２）を、ＥＧＲ率の低減によってＥＧＲ進角補正量ＣＯａｄが減少する分（ΔＣＯａｄ）だけ遅角側に変更させ、且つ、有効圧縮比の低減によって遅角要求量ＣＯｌａｇが減少する分（ΔＣＯｌａｇ）だけ進角側に変更させた値として設定変更時目標点火時期ＳＴｔが設定される。

そのため、本実施例では、ＥＧＲ進角補正量の低減量ΔＣＯａｄを加味して遅角要求低減量ΔＣＯｌａｇの目標値を設定することとした。具体的には、ノック回避点火時期ＳＴｋｃｓの設定値（ＳＴｋｃｓ２）とＥＧＲ率の低減後における失火限界点火時期ＳＴｍｆ（ＳＴｍｆ３）の位相差（図９中、ΔＳＴ）に、ＥＧＲ進角補正量の低減量ΔＣＯａｄを加算した値を遅角要求低減量ΔＣＯｌａｇの目標値として設定する。これにより、設定変更時目標点火時期ＳＴｔ（ＳＴｔ３）をＥＧＲ率の低減後における失火限界点火時期ＳＴｍｆ（ＳＴｍｆ３）と一致させることができる。

以下、図１０は、本実施例における制御ルーチンを示したフローチャートである。本制御ルーチンはＥＣＵ３０のＲＯＭ内に記憶されている実行プログラムであり、内燃機関１の稼働中における一定周期毎にＥＣＵ３０によって実行される。尚、本ルーチンにおいて、図３、７と同じ処理が行われるステップについては同じ符号を付すことで、その説明を省略する。

本ルーチンにおいて、ステップＳ１０３で肯定判定（Ｒｋｃｓ＞Ｒｂｏ）された場合（例えば、Ｒｋｃｓ＝Ｒ２）、ノック回避点火時期ＳＴｋｃｓが失火限界点火時期ＳＴｍｆよりも遅角側に設定されると判別し、ステップＳ３０１に進む。ステップＳ３０１では、低減時目標ＥＧＲ率（Ｒ３）が設定される。この低減時目標ＥＧＲ率（Ｒ３）は、例えばノッキングの検出時における内燃機関１の運転状態に応じて設定することができる。ステップＳ３０２では、図８のマップにノックＥＧＲ率Ｒｋｃｓ（Ｒ２）及び低減時目標ＥＧＲ率（Ｒ３）をパラメータとしてアクセスし、ＥＧＲ率の低減後における失火限界点火時
期ＳＴｍｆ（ＳＴｍｆ３）、及びＥＧＲ進角補正量の低減量ΔＣＯａｄを算出する。また、ノックＥＧＲ率Ｒｋｃｓ（Ｒ２）から低減時目標ＥＧＲ率（Ｒ３）を減算して、ＥＧＲ率の低減量ΔＲｇを算出する。

ステップＳ３０３では、ノック回避点火時期ＳＴｋｃｓの設定値（ＳＴｋｃｓ２）とＥＧＲ率の低減後における失火限界点火時期ＳＴｍｆ（ＳＴｍｆ３）との位相差（ΔＳＴ）を算出し、この位相差にＥＧＲ進角補正量の低減量ΔＣＯａｄを加算した値として、遅角要求低減量ΔＣＯｌａｇの目標値を設定する。

ステップＳ３０４では、遅角要求低減量ΔＣＯｌａｇの目標値に基づいて圧縮比低減制御にかかる有効圧縮比の低減量Δεｅが算出される。さらに、算出された有効圧縮比の低減量Δεｅに基づいてＩＶＣ遅角量ΔＶＴｌａｇが算出される。

ステップＳ３０５では、ＥＧＲ率低減制御及び圧縮比低減制御が実行される。ＥＧＲ率低減制御の実行に際しては、ＥＣＵ３０が、ＥＧＲ率がΔＲｇだけ低減するように、ＥＧＲ装置２５にＥＧＲ弁２７の開度を減少させる。これにより、ＥＧＲ率がＲ２から低減時目標ＥＧＲ率（Ｒ３）まで低下し、失火限界点火時期ＳＴｍｆがＳＴｍｆ２からＳＴｍｆ３へと遅角側に移行する。

また、圧縮比低減制御の実行に際しては、ＥＣＵ３０が、吸気側ＶＶＴ１３にＩＶＣをＩＶＣ遅角量ΔＶＴｌａｇだけ遅角させる。これにより、遅角要求量ＣＯｌａｇが遅角要求低減量ΔＣＯｌａｇだけ減少する。本実施例においては、本ステップにおいてＥＧＲ率低減制御を及び圧縮比低減制御を実行するＥＣＵ３０が本発明における先行制御手段に相当する。

ステップＳ３０６では、設定値変更処理が実行される。すなわち、ノック回避点火時期ＳＴｋｃｓの設定値（ＳＴｋｃｓ２）からＥＧＲ進角補正量の低減量ΔＣＯａｄだけ遅角させ、且つ、遅角要求低減量ΔＣＯｌａｇだけ進角させた値として設定変更時目標点火時期ＳＴｔが設定される。このときの設定変更時目標点火時期ＳＴｔは、ＥＧＲ率の低減後における失火限界点火時期ＳＴｍｆ（ＳＴｍｆ３）と一致する。本実施例では、ステップＳ３０６の処理（設定値変更処理）を実行するＥＣＵ３０が本発明における設定変更手段に相当する。本ステップの処理が終了すると、ステップＳ１０７に進む。

以上のように、本実施例にかかる制御によれば、ＥＧＲ率低減制御においてＥＧＲ率を境界ＥＧＲ率Ｒｂｏより高く維持しつつ、且つ有効圧縮比を過度に低下させることなく、ノッキングの回避と内燃機関１の失火の抑制とを好適に抑制することができる。これにより、内燃機関１の燃費、燃焼効率を向上させることができる。

また、本実施例では、ＥＧＲ率の低減量ΔＲｇ及び有効圧縮比の低減量Δεｅの調節方法において、ＥＧＲ率の低減量ΔＲｇを優先的に設定しておき、設定変更時目標点火時期ＳＴｔ（ＳＴｔ３）をＥＧＲ率の低減後における失火限界点火時期ＳＴｍｆ（ＳＴｍｆ３）に一致させるために必要な量として有効圧縮比の低減量Δεｅを設定しているが、これらの調節方法については適宜変更することができる。例えば、有効圧縮比の低減量Δεｅを優先的に設定し、設定変更時目標点火時期ＳＴｔ（ＳＴｔ３）をＥＧＲ率の低減後における失火限界点火時期ＳＴｍｆ（ＳＴｍｆ３）に一致させるために必要な量としてＥＧＲ率の低減量ΔＲｇを設定することができる。

また、本実施例に係る制御によれば、有効圧縮比の低減量Δεｅを大きくするほどＥＧＲ率の低減量ΔＲｇを小さくすることが可能となり、ＥＧＲ率の低減量ΔＲｇを大きくするほど有効圧縮比の低減量Δεｅを小さくすることが可能となる。従って、ＥＧＲ率の低
減量ΔＲｇ及び有効圧縮比の低減量Δεｅの組み合わせの自由度を好適に高めることができる。例えば、ノッキングが検出されたときにおける内燃機関１の運転状態や運転条件などに基づき、双方の低減量を適宜調節しても良い。具体的には、内燃機関１の燃費を優先させたい条件下においてはＥＧＲ率の低減量ΔＲｇが少なくなるように調節し、内燃機関１の燃焼効率を優先させたい条件下においては有効圧縮比の低減量Δεｅが少なくなるように調節することができる。

実施例１に係る内燃機関及びその吸排気系の概略構成を示す図である。 実施例１における点火時期ＳＴ、ノック回避点火時期ＳＴｋｃｓ、失火限界点火時期ＳＴｍｆの夫々とＥＧＲ率との関係を示したマップである。 実施例１における制御ルーチンを示したフローチャートである。 実施例２に係る内燃機関及びその吸排気系の概略構成を示す図である。 実施例２における点火時期ＳＴ、ノック回避点火時期ＳＴｋｃｓ、失火限界点火時期ＳＴｍｆの夫々とＥＧＲ率との関係を示したマップである。 吸気側ＶＶＴを作動させて有効圧縮比を低減させる方法を模式化した図である。 実施例２における制御ルーチンを示したフローチャートである。 実施例３における点火時期ＳＴ、ノック回避点火時期ＳＴｋｃｓ、失火限界点火時期ＳＴｍｆの夫々とＥＧＲ率との関係を示したマップである。 実施例３に係る制御内容を説明するための説明図である。 実施例３における制御ルーチンを示したフローチャートである。

符号の説明

１・・・内燃機関
２・・・シリンダ
３・・・ピストン
６・・・燃焼室
５・・・吸気管
９・・・吸気弁
１０・・排気弁
１３・・可変動弁装置（吸気側ＶＶＴ）
１５・・点火プラグ
１８・・燃料噴射弁
１９・・吸気通路
２０・・排気通路
２５・・ＥＧＲ装置
２７・・ＥＧＲ弁
３０・・ＥＣＵ
３４・・ノックセンサ

Claims (5)

1. 内燃機関の混合気に点火する点火装置と、
   前記内燃機関の排気通路に排出された排気の一部を吸気通路に再循環させるＥＧＲ装置と、
   前記内燃機関の圧縮比を変更可能な圧縮比変更手段と、
   前記内燃機関の点火時期を、運転状態に応じた基本点火時期に対してＥＧＲ率が高いほど大きな進角補正量をもって進角させた点火時期に制御する点火時期制御手段と、
   前記内燃機関のノッキングを検出するノック検出手段と、
   前記ノック検出手段によってノッキングが検出された場合に、前記内燃機関の点火時期を、現在の点火時期からノッキングの回避に要求される遅角要求量だけ遅角させた時期として設定される所定のノック回避点火時期まで遅角させるノック制御を実行するノック制御手段と、
   ノッキングの検出時におけるＥＧＲ率が所定の境界ＥＧＲ率を超えている場合に、前記ノック回避点火時期が前記内燃機関の失火しない遅角側の限界点火時期である所定の失火限界点火時期よりも遅角側に設定されると判別し、前記圧縮比変更手段に圧縮比を低減させる圧縮比低減制御を前記ノック制御に先行して実行することによって前記遅角要求量を低減させる先行制御手段と、
   前記圧縮比低減制御が実行された場合に、圧縮比の低減により前記遅角要求量が減少する分だけ前記ノック制御に係る前記ノック回避点火時期を進角側に変更させる設定変更手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の点火時期制御装置。
2. 内燃機関の混合気に点火する点火装置と、
   前記内燃機関の排気通路に排出された排気の一部を吸気通路に再循環させるＥＧＲ装置と、
   前記内燃機関の点火時期を、運転状態に応じた基本点火時期に対してＥＧＲ率が高いほど大きな進角補正量をもって進角させた点火時期に制御する点火時期制御手段と、
   前記内燃機関のノッキングを検出するノック検出手段と、
   前記ノック検出手段によってノッキングが検出された場合に、前記内燃機関の点火時期を、現在の点火時期からノッキングの回避に要求される遅角要求量だけ遅角させた時期として設定される所定のノック回避点火時期まで遅角させるノック制御を実行するノック制御手段と、
   ノッキングの検出時におけるＥＧＲ率が所定の境界ＥＧＲ率を超えている場合に、前記ノック回避点火時期が前記内燃機関の失火しない遅角側の限界点火時期である所定の失火限界点火時期よりも遅角側に設定されると判別し、前記ＥＧＲ装置にＥＧＲ率を低減させるＥＧＲ率低減制御を前記ノック制御に先行して実行することによって前記失火限界点火時期を遅角側に移行させる先行制御手段と、
   前記ＥＧＲ率低減制御が実行された場合に、ＥＧＲ率の低減により前記進角補正量が減少する分だけ前記ノック制御に係る前記ノック回避点火時期の設定値を遅角側に変更する設定変更手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の点火時期制御装置。
3. 前記先行制御手段は、前記設定変更手段による変更後のノック回避点火時期とＥＧＲ率の低減後における失火限界点火時期とが一致するようにＥＧＲ率の低減量を調節することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の点火時期制御装置。
4. 前記内燃機関の圧縮比を変更可能な圧縮比変更手段を更に備え、
   前記先行制御手段は、前記ＥＧＲ率低減制御と併せて、前記圧縮比変更手段に圧縮比を低減させる圧縮比低減制御を実行することによって前記遅角要求量を低減させ、
   前記設定変更手段は、前記ノック回避点火時期を、ＥＧＲ率の低減によって前記進角補正量が低減する分だけ遅角側に変更させ、且つ、圧縮比の低減によって前記遅角要求量が低減する分だけ進角側に変更させることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の点火時期制御装置。
5. 前記圧縮比変更手段は、前記内燃機関の吸気弁の閉弁時期を変更可能な可変動弁装置を有し、
   前記先行制御手段は、前記圧縮比低減制御に際して、前記可変動弁装置に吸気弁の閉弁時期を変更させることによって前記内燃機関の有効圧縮比を低減させることを特徴とする請求項１又は４に記載の内燃機関の点火時期制御装置。

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