JP2010255587A - 内燃機関のｅｇｒ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低温ＥＧＲ量および高温ＥＧＲ量を適切に制御することによって、良好な燃焼状態を確保でき、それにより、排ガス特性および燃費を向上させることができる内燃機関のＥＧＲ制御装置を提供する。
【解決手段】この内燃機関３のＥＧＲ制御装置１は、検出された内燃機関の燃焼状態に応じて算出した温度パラメータＤＴＥＧＲに応じて、低温ＥＧＲ装置２０による低温ＥＧＲ量と高温ＥＧＲ装置３０による高温ＥＧＲ量との比率ＫＥＧＲＥＸを設定する。そして、検出された内燃機関３の運転状態ＮＥ，ＰＭＣＭＤに応じ、設定された比率に従って、低温ＥＧＲ量の目標となる目標低温ＥＧＲ量ＫＥＧＲＥＸＣＭＤ、および高温ＥＧＲ量の目標となる目標高温ＥＧＲ量ＫＥＧＲＩＮＣＭＤを設定し、設定された目標低温ＥＧＲ量および目標高温ＥＧＲ量に基づいて、低温ＥＧＲ装置２０および高温ＥＧＲ装置３０を制御する。
【選択図】図５

Description

本発明は、気筒内の燃焼により発生した低温ガスを気筒内に存在させる低温ＥＧＲ、および低温ガスよりも高温の高温ガスを気筒内に存在させる高温ＥＧＲを制御する内燃機関のＥＧＲ制御装置に関する。

本出願人は、この種のＥＧＲ制御装置を、特許文献１ですでに提案している。このＥＧＲ制御装置は、排気通路に排出された排ガスの一部を吸気通路に還流させる外部ＥＧＲ装置を低温ＥＧＲ装置として備えるとともに、気筒内に燃焼によって発生した、より高温の既燃ガスを残留させる内部ＥＧＲ装置を高温ＥＧＲ装置として備えている。このＥＧＲ制御装置では、エンジン回転数および要求トルクに応じて、外部ＥＧＲ量に対する内部ＥＧＲ量の比率を設定し、設定した比率に応じて、外部ＥＧＲ量および内部ＥＧＲ量の目標となる目標外部ＥＧＲ量および目標内部ＥＧＲ量を設定する。そして、これらの目標外部ＥＧＲ量および目標内部ＥＧＲ量に応じて、外部ＥＧＲ装置および内部ＥＧＲ装置をそれぞれ制御することによって、気筒内の温度が制御される。

特開２００７−１００５２２号公報

以上のように、従来のＥＧＲ制御装置では、エンジン回転数および要求トルクに応じて設定した比率に応じて、外部ＥＧＲ量および内部ＥＧＲ量を制御する。しかし、エンジン回転数および要求トルクが同じでも、エンジンなどの個体差や経年劣化などが生じた場合には、その影響により、燃焼状態や燃焼温度、すなわち排ガスや既燃ガスの温度も変化する。このため、エンジン回転数および要求トルクに応じて内外ＥＧＲ量の比率を設定しても、気筒内の温度を必ずしも適切に制御することができない。その結果、例えば、気筒内の温度が低くなりすぎた場合には、燃焼状態が悪化し、不安定になり、これとは逆に、気筒内の温度が高くなりすぎた場合には、ノッキングが発生し、これらの場合には、排ガス特性および燃費が悪化するため、これらの点において改善の余地がある。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、低温ＥＧＲ量および高温ＥＧＲ量を適切に制御することによって、良好な燃焼状態を確保でき、それにより、排ガス特性および燃費を向上させることができる内燃機関のＥＧＲ制御装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本願の請求項１に係る内燃機関３のＥＧＲ制御装置１は、気筒３ａ内の燃焼によって発生した既燃ガスを、低温ガスとして気筒３ａ内に存在させる低温ＥＧＲを実行する低温ＥＧＲ装置（実施形態における（以下、本項において同じ）外部ＥＧＲ装置２０）と、気筒３ａ内の燃焼によって発生した、低温ガスよりも高温の既燃ガスを、高温ガスとして気筒３ａ内に存在させる高温ＥＧＲを実行する高温ＥＧＲ装置（内部ＥＧＲ装置３０）と、内燃機関３の燃焼状態を検出する燃焼状態検出手段（ノックセンサ５１、クランク角センサ５２、ＥＣＵ２、図５のステップ１，２）と、検出された内燃機関の燃焼状態に応じて、所定の基準温度に対する気筒３ａ内の温度のずれの度合いを表す温度パラメータ（温度偏差ＤＴＥＧＲ）を算出する温度パラメータ算出手段（ＥＣＵ２、図５のステップ４）と、算出された温度パラメータに応じて、低温ＥＧＲ装置による低温ＥＧＲ量と高温ＥＧＲ装置による高温ＥＧＲ量との比率（外部ＥＧＲ率ＫＥＧＲＥＸ）を設定する比率設定手段（ＥＣＵ２、図５のステップ６）と、内燃機関３の運転状態を検出する運転状態検出手段（クランク角センサ５２、アクセル開度センサ５６、ＥＣＵ２）と、検出された内燃機関３の運転状態（エンジン回転数ＮＥ、要求トルクＰＭＣＭＤ）に応じ、設定された比率に従って、低温ＥＧＲ量の目標となる目標低温ＥＧＲ量（外部ＥＧＲ率目標値ＫＥＧＲＥＸＣＭＤ）、および高温ＥＧＲ量の目標となる目標高温ＥＧＲ量（内部ＥＧＲ率目標値ＫＥＧＲＩＮＣＭＤ）を設定する目標ＥＧＲ量設定手段（ＥＣＵ２、図５のステップ７，８）と、設定された目標低温ＥＧＲ量および目標高温ＥＧＲ量に基づいて、低温ＥＧＲ装置および高温ＥＧＲ装置を制御する制御手段（ＥＣＵ２、図５のステップ９，１０）と、を備えることを特徴とする。

この内燃機関のＥＧＲ制御装置によれば、低温ＥＧＲ装置を制御することによって、気筒内に存在させる低温ガスの量である低温ＥＧＲ量が制御され、高温ＥＧＲ装置を制御することによって、気筒内に存在させる、低温ガスよりも高温の高温ガスの量である高温ＥＧＲ量が制御される。

また、検出された内燃機関の燃焼状態に応じて、所定の基準温度に対する気筒内の温度のずれの度合いを表す温度パラメータを算出する。気筒内の温度は内燃機関の燃焼状態と高い相関性を有するため、燃焼状態に応じて、温度パラメータを精度良く算出することができる。そして、この温度パラメータに応じて設定した、低温ＥＧＲ量と高温ＥＧＲ量との比率に従って、検出された内燃機関の運転状態に応じ、目標低温ＥＧＲ量および目標高温ＥＧＲ量を設定し、これらの目標低温ＥＧＲ量および目標高温ＥＧＲ量に基づいて、低温ＥＧＲ装置および高温ＥＧＲ装置を制御する。このような制御により、気筒内の温度のずれ度合いに応じて、低温ＥＧＲ量および高温ＥＧＲ量を適切に制御することができる。また、所定の基準温度を、良好な燃焼状態が得られるような温度に設定することによって、気筒内の温度を所望の温度に適切に制御できる結果、良好な燃焼状態を確保でき、それにより、排ガス特性および燃費を向上させることができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関３のＥＧＲ制御装置１において、燃焼状態検出手段は、燃焼状態として、燃焼の際のノッキングの有無を検出することを特徴とする。

ノッキングは、気筒内の温度が高いときに発生しやすくなるため、ノッキングの有無は、気筒内の温度に起因する内燃機関の燃焼状態の変化を良好に表すパラメータになる。本発明によれば、ノッキングの有無に応じて高低温ＥＧＲ量の比率を設定するので、それに応じて、低温ＥＧＲ量および高温ＥＧＲ量を適切に制御できる。その結果、ノッキングが検出されたときには、ノッキングを抑制できるなど、良好な燃焼状態を確保することができる。

請求項３に係る発明は、請求項２に記載の内燃機関３のＥＧＲ制御装置１において、気筒３ａ内の混合気に点火する点火手段（点火プラグ５）と、ノッキングが検出されたときに、点火手段による点火時期θＩＧを遅角側に制御するノッキング制御を実行するノッキング制御手段（ＥＣＵ２、図５のステップ３）と、をさらに備え、温度パラメータ算出手段は、ノッキング制御により遅角された点火時期θＩＧの遅角量（補正量ＣＩＧ）に応じて、温度パラメータを算出することを特徴とする。

この構成によれば、ノッキングが検出されたときに点火時期を遅角側に制御するノッキング制御を実行する。このため、ノッキング制御により遅角された点火時期の遅角量は、ノッキングの発生度合いを表すので、この遅角量に応じて算出された温度パラメータは、気筒内の温度のずれの度合いを良好に表す。したがって、この温度パラメータに応じて、高低温ＥＧＲ量の比率を設定することにより、ノッキングの度合いに応じて低温ＥＧＲ量および高温ＥＧＲ量を適切に制御でき、気筒内の温度をより適切に制御することができる。

請求項４に係る発明は、請求項２または３に記載の内燃機関３のＥＧＲ制御装置１において、比率設定手段は、ノッキングが検出されたときに、低温ＥＧＲ量の比率を大きく設定することを特徴とする。

前述したように、ノッキングは気筒内の温度が高すぎるときに発生する。本発明によれば、ノッキングが検出されたときに、低温ＥＧＲ量の比率を大きくする。これにより、より多くの低温ガスを気筒内に存在させ、気筒内の温度を十分に低下させることによって、ノッキングを抑制できる結果、良好な燃焼状態を確保することができる。

請求項５に係る発明は、請求項３または４に記載の内燃機関３のＥＧＲ制御装置１において、ノッキング制御を終了する際に、点火時期θＩＧを徐々に進角側に制御するノッキング制御終了手段と、ノッキング制御終了手段により進角させる点火時期θＩＧの進角量を、比率設定手段により設定された比率の増加に伴って漸増させるように設定する進角量設定手段と、をさらに備えることを特徴とする。

この構成によれば、ノッキング制御を終了する際には、点火時期を徐々に進角側に制御するので、ノッキング制御の終了に伴うトルクの急激な変動を防止することができる。また、この場合、進角量を比率の増加に伴って制御できる結果、安定した燃焼状態を得ながらノッキング制御を終了することができる。

請求項６に係る発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の内燃機関３のＥＧＲ制御装置１において、燃焼状態検出手段は、燃焼状態として、燃焼状態が悪化しているか否かを検出することを特徴とする。

例えば失火や着火遅れなどのような燃焼状態の悪化は、気筒内の温度が過度に低下したときに発生するため、燃焼状態の悪化の有無は、内燃機関の燃焼状態を良好に表すパラメータになる。本発明によれば、燃焼状態の悪化の有無に応じて高低温ＥＧＲ量の比率を設定するので、それに応じて、低温ＥＧＲ量および高温ＥＧＲ量を適切に制御できる。その結果、燃焼状態の悪化が検出されたときには、燃焼状態の悪化を抑制できるなど、良好な燃焼状態を確保することができる。

請求項７に係る発明は、請求項６に記載の内燃機関３のＥＧＲ制御装置１において、温度パラメータ算出手段は、ノッキングの有無、および燃焼状態の悪化の有無に応じて、温度パラメータを算出することを特徴とする。

この構成によれば、ノッキングの有無に加え、燃焼状態の悪化の有無に応じて、温度パラメータを算出するので、気筒内の実際の温度が高すぎる状況または低すぎる状況のいずれの温度状況においても、その温度状況を反映させながら、温度パラメータを適切に算出することができる。その結果、温度パラメータに応じて高低温ＥＧＲ量の比率を適切に設定することができるので、それを用いて気筒内の温度をより適切に制御することができる。

請求項８に係る発明は、請求項７に記載の内燃機関３のＥＧＲ制御装置１において、比率設定手段は、燃焼状態の悪化が検出されており、かつノッキングが検出されていないときに、高温ＥＧＲ量の比率をより大きく設定することを特徴とする。

燃焼状態が悪化しており、かつノッキングが発生していないときには、気筒内の温度が低すぎる状況であると推定される。本発明によれば、そのような状況では、高温ＥＧＲ量の比率をより大きく設定するので、より多くの高温ガスを気筒内に存在させることができ、気筒内の温度を十分に高めることができる結果、良好な燃焼状態を確保することができる。

請求項９に係る発明は、請求項７または８に記載の内燃機関３のＥＧＲ制御装置１において、比率設定手段は、燃焼状態の悪化が検出されず、かつノッキングが検出されたときに、低温ＥＧＲ量の比率をより大きく設定することを特徴とする。

燃焼状態が悪化しておらず、かつノッキングが発生しているときには、気筒内の温度が高すぎる状況であると推定される。本発明によれば、そのような状況では、低温ＥＧＲ量の比率をより大きく設定するので、より多くの低温ガスによって気筒内の温度を十分に低下させることができ、それにより、良好な燃焼状態を確保することができる。

請求項１０に係る発明は、請求項７ないし９のいずれかに記載の内燃機関３のＥＧＲ制御装置１において、目標ＥＧＲ量設定手段は、燃焼状態の悪化が検出され、かつノッキングが検出されたときに、目標低温ＥＧＲ量と目標高温ＥＧＲ量との和である目標総ＥＧＲ量（総ＥＧＲ率目標値ＫＥＧＲＣＭＤ）を所定の基準量よりも小さな値に設定することを特徴とする。

燃焼状態の悪化およびノッキングの双方が検出されたときには、気筒内の温度が高すぎるとも低すぎるともいえない不明な状況であるため、高低温ＥＧＲ量の比率を変更しても、気筒内の温度を適切に制御できないおそれがある。本発明によれば、このような状況では、目標低温ＥＧＲ量と目標高温ＥＧＲ量との和である目標総ＥＧＲ量を所定の基準量よりも小さな値に設定することによって、気筒内に存在させる低温ガスと高温ガスの全体量を減少させる。これにより、低温ガスおよび高温ガスによる気筒内の温度への影響を抑制でき、より安定した燃焼状態を得ることができる。

請求項１１に係る発明は、請求項３ないし１０のいずれかに記載の内燃機関３のＥＧＲ制御装置１において、目標ＥＧＲ量設定手段は、ノッキング制御による点火時期θＩＧの遅角量が所定値ＩＧＲＥＦを超えたときに、目標低温ＥＧＲ量と目標高温ＥＧＲ量との和である目標総ＥＧＲ量（総ＥＧＲ率目標値ＫＥＧＲＣＭＤ）を所定の基準量よりも小さな値に設定することを特徴とする。

ノッキング制御により点火時期をより遅角側に制御しても、ノッキングが解消されない場合、それ以上、高低温ＥＧＲ量の比率を変更しても、気筒内の温度を適切に制御できないおそれがある。本発明によれば、ノッキング制御による点火時期の遅角量が所定値を超えたときには、目標総ＥＧＲ量を所定の基準値よりも小さな値に設定するので、低温ガスおよび高温ガスによる気筒内の温度への影響を抑制でき、より安定した燃焼状態を得ることができる。

請求項１２に係る発明は、請求項１ないし１１のいずれかに記載の内燃機関３のＥＧＲ制御装置１において、燃焼状態および温度パラメータに応じて、目標低温ＥＧＲ量と目標高温ＥＧＲ量との和である目標総ＥＧＲ量（総ＥＧＲ率目標値ＫＥＧＲＣＭＤ）を補正する目標総ＥＧＲ量補正手段（ＥＣＵ２、図１１のステップ８３〜８５、図１７のステップ８３，２２１，２２２）をさらに備えることを特徴とする。

この構成によれば、燃焼状態および温度パラメータに応じて目標総ＥＧＲ量を適切に設定することができるので、それに応じて気筒内に低温ガスおよび高温ガスを過不足なく供給でき、安定した燃焼状態が得られるとともに、排ガス特性を向上させることができる。

本発明を適用した内燃機関を概略的に示す図である。 ＥＧＲ制御装置の概略構成を示すブロック図である。 内部ＥＧＲ装置を構成する排気リフト可変機構の概略構成を示す図である。 排気リフト可変機構による排気リフト特性を示す図である。 本発明の第１実施形態によるＥＧＲ制御処理のメインフローを示すフローチャートである。 ノッキング判定処理を示すサブルーチンである。 燃焼悪化判定処理を示すサブルーチンである。 点火時期の補正量の算出処理を示すサブルーチンである。 本発明の第１実施形態による気筒内の混合気の温度偏差の算出処理を示すサブルーチンである。 図９の処理で用いられるテーブルの一例である。 本発明の第１実施形態による総ＥＧＲ率目標値の算出処理を示すサブルーチンである。 図５の処理で用いられるマップの一例である。 外部ＥＧＲ制御処理を示すサブルーチンである。 内部ＥＧＲ制御処理を示すサブルーチンである。 本発明の第２実施形態によるＥＧＲ制御処理のメインフローを示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態による気筒内の混合気の温度偏差の算出処理を示すサブルーチンである。 本発明の第２実施形態による総ＥＧＲ率目標値の算出処理を示すサブルーチンである。

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図２に示すように、本実施形態によるＥＧＲ制御装置１は、ＥＧＲ制御を含む各種の制御を実行するためのＥＣＵ２を備えており、図１に示す内燃機関（以下「エンジン」という）３に適用される。エンジン３は、車両（図示せず）に搭載されたガソリンエンジンである。エンジン３は、例えば４つの気筒３ａ（１つのみ図示）を有しており、各気筒３ａのピストン３ｂとシリンダヘッド３ｃとの間には、燃焼室３ｄが形成されている。

シリンダヘッド３ｃには、気筒３ａごとに燃料噴射弁（以下「インジェクタ」という）４および点火プラグ５（図２参照）が、燃焼室３ｄに臨むように取り付けられている（いずれも１つのみ図示）。このインジェクタ４の開弁タイミングおよび開弁時間は、ＥＣＵ２からの駆動信号によって制御され、それにより、燃料噴射時期および燃料噴射量が制御される。また、点火プラグ５の点火時期θＩＧは、ＥＣＵ２からの駆動信号によって制御される。

エンジン３には、ノックセンサ５１が設けられている。このノックセンサ５１は、圧電素子で構成され、燃焼の際の振動のレベル（以下「ノック振動レベル」という）ＬＶＫを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。

エンジン３のクランクシャフト３ｅには、クランク角センサ５２が設けられている。クランク角センサ５２は、クランクシャフト３ｅの回転に伴い、パルス信号であるＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号をＥＣＵ２に出力する。

ＣＲＫ信号は、所定クランク角（例えば１°）ごとに出力される。ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを算出する。また、ＴＤＣ信号は、各気筒３ａにおいてピストン３ｂが吸気行程の開始時の上死点よりも若干、手前の所定のクランク角位置にあることを表す信号であり、本実施形態のようにエンジン３が４気筒の場合には、クランク角１８０゜ごとに出力される。

エンジン３の吸気通路６には、スロットル弁８が設けられている。スロットル弁８には、例えば直流モータで構成されたアクチュエータ８ａが接続されている。スロットル弁８の開度は、アクチュエータ８ａに供給される電流のデューティ比をＥＣＵ２で制御することによって、変更され、それにより、吸気通路６内を流れる空気の流量が調整される。

また、排気通路７には、触媒９が設けられている。この触媒９は、例えば三元触媒で構成されており、排気通路７を流れる排ガス中のＨＣやＣＯを酸化させるとともに、ＮＯｘを還元させることによって、排ガスを浄化する。

ＥＧＲ制御装置１は、外部ＥＧＲ装置２０および内部ＥＧＲ装置３０などで構成されている。外部ＥＧＲ装置２０は、排気通路７に排出された排ガスの一部を吸気通路６に還流させるものである。本実施形態では、この外部ＥＧＲ装置２０により還流する排ガスが、低温ガスに相当する。

外部ＥＧＲ装置２０は、吸気通路６のスロットル弁８よりも下流側と排気通路７の触媒９よりも下流側に接続されたＥＧＲ通路２１と、このＥＧＲ通路２１を開閉するＥＧＲ制御弁２２と、ＥＧＲ通路２１に設けられたＥＧＲクーラ２３などで構成されている。ＥＧＲクーラ２３は、水冷式のものであり、ＥＧＲ制御弁２２の下流側に配置されている。ＥＧＲ通路２１を介して吸気通路６に還流する排ガスは、ＥＧＲクーラ２３を通過する際に冷却される。

ＥＧＲ制御弁２２は、そのリフトが連続的に変化する電磁弁で構成され、ＥＣＵ２に電気的に接続されている。ＥＧＲ制御弁２２のリフトは、ＥＣＵ２からのＥＧＲリフト制御入力Ｕ＿ＬＥＧＲに応じて制御され、それにより、排ガスの還流量（以下「外部ＥＧＲ量」という）ＧＥＧＲＥＸが制御される。

また、ＥＧＲ制御弁２２のリフト（以下「ＥＧＲリフト」という）ＬＥＧＲは、ＥＧＲリフトセンサ５３によって検出され、その検出信号はＥＣＵ２に出力される。

内部ＥＧＲ装置３０は、燃焼により気筒３ａ内に発生した既燃ガスの一部を気筒３ａ内に残留させる内部ＥＧＲを実行するものである。この既燃ガスは、外部ＥＧＲ装置２０により還流する排ガスよりも温度が高く、本実施形態では高温ガスに相当する。

図３に示すように、内部ＥＧＲ装置３０は、排気カムシャフト３１、排気カム３２、排気カム位相可変機構３３および排気リフト可変機構４０などを備えている。

排気カムシャフト３１は、排気スプロケットおよびタイミングチェーン（いずれも図示せず）を介して、クランクシャフト３ｅに連結されており、クランクシャフト３ｅが２回転するごとに１回転する。

排気カム位相可変機構３３は、クランクシャフト３ｅに対する排気カムシャフト３１の相対的な位相（以下「排気カム位相」という）ＣＡＥＸを、無段階に変更するものである。その構成は、本出願人が特開２００５−３１５１６１号公報で既に提案したものと同様であるので、以下、その概略を説明する。

排気カム位相可変機構３３は、排気カムシャフト３１の排気スプロケット側の端部に設けられており、電磁弁３４と、これを介して油圧が供給される進角室および遅角室（いずれも図示せず）などを備えている。この電磁弁３４は、ＥＣＵ２に接続されており、ＥＣＵ２からの位相制御入力Ｕ＿ＣＡＥＸに応じて、進角室および遅角室に供給する油圧を変化させることで、排気カム位相ＣＡＥＸを所定の最遅角値と所定の最進角値との間で無段階に変化させる。

一方、排気カムシャフト３１の排気カム位相可変機構３３と反対側の端部には、カム角センサ５４が設けられている。このカム角センサ５４は、排気カムシャフト３１の回転に伴い、パルス信号であるＣＡＭ信号を所定のカム角（例えば１゜）ごとにＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、このＣＡＭ信号、およびクランク角センサ５２からのＣＲＫ信号に基づき、排気カム位相ＣＡＥＸを算出する。

排気リフト可変機構４０は、排気弁１０のリフト（以下「排気リフト」という）を値０と所定の最大リフトＬＥＸＭＡＸ（図４参照）との間で無段階に変更するものである。その構成は、本出願人が特開２００７−１００５２２号で既に提案したものと同様であるので、以下、その概略を説明する。なお、本明細書では、排気リフトは、排気弁１０の最大揚程を表すものとする。

排気リフト可変機構４０は、コントロールシャフト４１およびロッカアームシャフト４２と、これらのシャフト４１、４２上に気筒３ａごとに設けられたロッカアーム機構４３と、これらのロッカアーム機構４３を同時に駆動するアクチュエータ４６（図２参照）などを備えている。

このロッカアーム機構４３は、リンク４４ａ、ローラ軸４４ｂ、ローラ４４ｃおよびロッカアーム４５などを備えている。また、アクチュエータ４６は、モータおよび減速ギヤ機構（いずれも図示せず）などを組み合わせたものであり、ＥＣＵ２からの後述するリフト制御入力Ｕ＿ＳＡＡＥＸによって駆動されると、コントロールシャフト４１を回動させ、それにより、リンク４４ａをローラ軸４４ｂを中心として回動させる。

このリンク４４ａが図４に実線で示すゼロリフト位置にある場合、排気カムシャフト３１の回転に伴い、排気カム３２によりローラ４４ｃがロッカアームシャフト４２側に押されると、リンク４４ａは、コントロールシャフト４１を中心として、図３の時計回りに回動する。その際、ロッカアーム４５の案内面４５ａがコントロールシャフト４１を中心とする円弧と一致するような形状を有しているので、バルブスプリングの付勢力により、ロッカアーム４５は図３に示す閉弁位置に保持される。それにより、排気リフトは値０に保持され、排気弁１０は閉弁状態に保持される。

一方、リンク４４ａがゼロリフト位置から最大リフト位置（図３の２点鎖線で示す位置）側の位置に回動し、保持されている状態では、排気カム３２の回転により、リンク４４ａがコントロールシャフト４１を中心として図３の時計回りに回動すると、ロッカアーム４５は、バルブスプリングの付勢力に抗しながら、図３に示す閉弁位置から下方に回動し、排気弁１０を開弁する。その際、ロッカアーム４５の回動量すなわち排気リフトは、リンク４４ａが最大リフト位置に近い位置にあるほど、より大きくなる。

以上の構成により、排気弁１０は、リンク４４ａが最大リフト位置に近い位置にあるほど、より大きなリフトで開弁する。より具体的には、排気カム３２の回転中、排気弁１０は、リンク４４ａが最大リフト位置にあるときには、図４に実線で示すバルブリフト曲線に従って開弁し、排気リフトは最大リフトＬＥＸＭＡＸになる。したがって、この排気リフト可変機構４０では、アクチュエータ４６を介して、リンク４４ａをゼロリフト位置と最大リフト位置との間で回動させることにより、排気リフトを値０と所定の最大リフトＬＥＸＭＡＸとの間で無段階に変化させることができる。また、前述した排気カム位相ＣＡＥＸが同じ場合、排気リフトが大きいほど、排気弁１０の開弁タイミングは早くなり、閉弁タイミングは遅くなる。

また、排気リフト可変機構４０には、排気リフトを検出するための排気リフトセンサ５５が設けられている（図２参照）。この排気リフトセンサ５５は、コントロールシャフト４１の回動角ＳＡＡＥＸを検出し、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。排気リフトは、コントロールシャフト４１の回動角ＳＡＡＥＸから一義的に定まるので、検出された回動角ＳＡＡＥＸは、実際の排気リフトを表す。

以上のように、このエンジン３では、内部ＥＧＲ装置３０により、排気弁１０のバルブタイミングおよびリフトが無段階に変更され、それにより、気筒３ａ内に残留する既燃ガスの量（以下「内部ＥＧＲ量」という）ＧＥＧＲＩＮが制御される。

また、ＥＣＵ２には、アクセル開度センサ５６から、車両のアクセルペダル（図示せず）の踏み込み量（以下「アクセル開度」という）ＡＰを表す検出信号が出力される。

ＥＣＵ２は、Ｉ／Ｏインターフェース、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭ（いずれも図示せず）などから成るマイクロコンピュータで構成されている。前述したセンサ５１〜５６の検出信号はそれぞれ、Ｉ／ＯインターフェースでＡ／Ｄ変換や整形がなされた後、ＣＰＵに入力される。

ＣＰＵは、これらの検出信号に応じ、ＲＯＭに記憶された制御プログラムなどに従って、点火時期θＩＧを制御する点火時期制御処理を実行する。具体的には、基本点火時期θＢＡＳＥを、エンジン回転数ＮＥおよび吸気圧に応じて設定するとともに、この基本点火時期θＢＡＳＥに後述する補正量ＣＩＧを加算することによって、点火時期θＩＧを算出する。なお、吸気圧は、スロットル弁８の下流側の吸気通路６内の圧力を表す。また、ＣＰＵは、外部ＥＧＲ量ＧＥＧＲＥＸおよび内部ＥＧＲ量ＧＥＧＲＩＮを制御するＥＧＲ制御を実行する。

なお、本実施形態では、ＥＣＵ２が、燃焼状態検出手段、温度パラメータ算出手段、比率設定手段、運転状態検出手段、目標ＥＧＲ量設定手段、制御手段、ノッキング制御手段、ノッキング制御終了手段、進角量設定手段および目標総ＥＧＲ量補正手段に相当する。

図５は、本発明の第１実施形態によるＥＧＲ制御処理のメインフローを示している。本処理は、ＴＤＣ信号の発生に同期して実行される。本処理では、まずステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）において、ノッキング判定処理を実行する。

図６は、このノッキング判定処理のサブルーチンを示している。本処理では、まずステップ２１において、ノック振動レベルＬＶＫが所定値ＫＲＥＦ以上であるか否かを判別する。この判別結果がＮＯのときには、ノッキングが発生していないと判定し、そのことを表すために、ノッキングフラグＦ＿ＫＮＯＣＫを「０」にセットし（ステップ２２）、本処理を終了する。

一方、ステップ２１の判別結果がＹＥＳのときには、燃焼に伴う振動が大きく、ノッキングが発生していると判定し、そのことを表すために、ノッキングフラグＦ＿ＫＮＯＣＫを「１」にセットし（ステップ２３）、本処理を終了する。なお、以下では、ノッキングが発生していると判定されることを「ノッキングの検出」という。

図５に戻り、前記ステップ１に続くステップ２では、燃焼悪化判定処理を実行する。図７は、この燃焼悪化判定処理のサブルーチンを示している。本処理では、まずステップ３１において、ＣＲＫ信号に基づいて算出されたクランクシャフト３ｅの角速度ωの変化量Δωが、所定値ωＲＥＦ以上であるか否かを判別する。この変化量Δωは、所定のクランク角（例えばＴＤＣの発生時）における角速度ωを基準値とし、１燃焼サイクルにおける角速度ωの最大値からこの基準値を減算した値である。

このステップ３１の判別結果がＹＥＳで、変化量Δωが所定値ωＲＥＦ以上のときには、角速度の変化量が大きいため、失火に至る前の燃焼状態の悪化が発生していないと判定し、そのことを表すために、燃焼悪化フラグＦ＿ＣＯＭＢＤＥＴを「０」にセットし（ステップ３２）、本処理を終了する。

一方、ステップ３１の判別結果がＮＯのときには、角速度の変化量が小さいため、燃焼悪化が発生していると判定し、そのことを表すために、燃焼悪化フラグＦ＿ＣＯＭＢＤＥＴを「１」にセットし（ステップ３３）、本処理を終了する。なお、以下では、燃焼悪化が発生していると判定されることを「燃焼悪化の検出」という。

図５に戻り、前記ステップ２に続くステップ３では、点火時期の補正量ＣＩＧを算出する。この補正量ＣＩＧは、前述した点火時期θＩＧを燃焼状態に応じて補正するためのものであり、その値が小さいほど、点火時期θＩＧはより遅角側に制御される。図８は、この補正量ＣＩＧの算出処理のサブルーチンを示している。本処理では、まずステップ４１において、それまでに設定されていた補正量ＣＩＧを前回値ＣＩＧＺにシフトする。なお、補正量ＣＩＧは、エンジン３の始動時に値０にリセットされる。

次に、前記ステップ３２または３３においてセットされた燃焼悪化フラグＦ＿ＣＯＭＢＤＥＴが、「１」であるか否かを判別する（ステップ４２）。この判別結果がＮＯのときには、前記ステップ２２または２３においてセットされたノッキングフラグＦ＿ＫＮＯＣＫが、「１」であるか否かを判別する（ステップ４３）。この判別結果がＮＯのとき、すなわち燃焼悪化およびノッキングがいずれも検出されていないときには、遅角量ΔＩＧを値０に設定する（ステップ４４）。

次いで、ノッキングフラグＦ＿ＫＮＯＣＫが、前回と今回の間で「１」から「０」に変化したか否かを判別する（ステップ４５）。この判別結果がＮＯのときには、ステップ４９に進む。このステップ４９では、リタード復帰フラグＦ＿ＲＲＴが「１」であるか否かを判別する。このリタード復帰フラグＦ＿ＲＲＴは、後述するリタード復帰制御の実行中に「１」にセットされるものである。

この判別結果がＮＯのときには、係数ＫＩＧＲを値１に設定する（ステップ５０）。そして、次式（１）によって、補正量ＣＩＧを算出し（ステップ５１）、本処理を終了する。この補正量ＣＩＧを前述したようにして算出された基本点火時期θＢＡＳＥに加算することによって、点火時期θＩＧが算出される。
ＣＩＧ＝ＣＩＧＺ×ＫＩＧＲ−ΔＩＧ …（１）

前述したように、補正量ＣＩＧは、エンジン３の始動時に値０にリセットされる。また、燃焼悪化およびノッキングがいずれも検出されていないときには、前記ステップ４４で遅角量ΔＩＧが値０に設定され、リタード復帰制御中でないときには、前記ステップ５０で係数ＫＩＧＲが値１に設定される。以上から、燃焼悪化およびノッキングが検出されていない場合には、リタード復帰制御中を除き、補正量ＣＩＧは、式（１）によって値０に設定される。

一方、前記ステップ４３の判別結果がＹＥＳで、ノッキングが検出されているときには、遅角量ΔＩＧを所定値ＩＧＲＥＦ（ＩＧＲＥＦ＞０）に設定する（ステップ４７）とともに、リタード復帰フラグＦ＿ＲＲＴを「０」にセットした（ステップ４８）後、前記ステップ４９以降を実行する。

ノッキングが検出された直後には、補正量の前回値ＣＩＧＺは値０になる。また、ノッキングが検出されているときには、遅角量ΔＩＧは、前記ステップ４７で値０よりも大きな所定値ＩＧＲＥＦに設定される。以上から、ノッキングが検出された直後には、式（１）で算出される補正量ＣＩＧは負値になり、この負値の補正量ＣＩＧを基本点火時期θＢＡＳＥに加算することによって、点火時期θＩＧを遅角側に制御するノッキング制御が開始される。

このノッキング制御中には、ノッキングが解消されない限り、前記ステップ４３の判別結果がＹＥＳになることで、前記ステップ４７〜５１が繰り返し実行され、それにより、点火時期θＩＧは遅角量ΔＩＧずつ徐々に遅角側に制御される。このノッキング制御に伴い、ノック振動レベルＬＶＫが所定値ＫＲＥＦを下回ると、ノッキングが解消したとして、図６のノッキング判定処理により、ノッキングフラグＦ＿ＫＮＯＣＫが「０」にセットされる。これにより、ノッキングフラグＦ＿ＫＮＯＣＫが前回と今回の間で「１」から「０」に変化し、前記ステップ４５の判別結果がＹＥＳになる。その場合には、ノッキング制御を終了するとともに、遅角量、すなわちノッキング制御により遅角された点火時期θＩＧを徐々に進角側に戻すためのリタード復帰制御を実行すべく、そのことを表すために、リタード復帰フラグＦ＿ＲＲＴを「１」にセットし（ステップ４６）、前記ステップ４９に進む。

このステップ４６が実行された後には、前記ステップ４９の判別結果がＹＥＳになり、その場合には、補正量ＣＩＧの前回値の絶対値｜ＣＩＧＺ｜が、第１所定値ＣＲＥＦ１以上であるか否かを判別する（ステップ５２）。この判別結果がＹＥＳのときには、係数ＫＩＧＲを所定値ＫＲＥＦ（０≦ＫＲＥＦ＜１）に設定した（ステップ５３）後、前記ステップ５１を実行し、本処理を終了する。

以上のように、リタード復帰制御中には、前記ステップ４４および５３により、遅角量ΔＩＧが値０に、係数ＫＩＧＲが１よりも小さな値にそれぞれ設定される。このため、前記ステップ４９〜５３が繰り返し実行されることによって、補正量の絶対値｜ＣＩＧ｜が徐々に小さくなることで、点火時期θＩＧは徐々に進角側に制御される。このような制御に伴って、前回値の絶対値｜ＣＩＧＺ｜が第１所定値ＣＲＥＦ１を下回ると、前記ステップ５２の判別結果がＮＯになり、その場合には、リタード復帰制御を終了すべく、そのことを表すために、リタード復帰フラグＦ＿ＲＲＴを「０」にセットするとともに、補正量ＣＩＧを値０に設定し（ステップ５４）、本処理を終了する。

また、前記ステップ４２の判別結果がＹＥＳで、燃焼悪化フラグＦ＿ＣＯＭＢＤＥＴ＝１のとき、すなわち燃焼悪化が検出されているときには、前記ステップ５４を実行し、本処理を終了する。

図５に戻り、前記ステップ３に続くステップ４では、温度偏差ＤＴＥＧＲを算出する。この温度偏差ＤＴＥＧＲは、所定の基準温度に対する気筒３ａ内の点火直前における混合気の温度のずれの度合いを表す。また、この基準温度は、良好な燃焼状態が得られるような、点火直前の混合気の温度に設定されている。

図９は、この温度偏差ＤＴＥＧＲの算出処理のサブルーチンを示している。本処理では、まずステップ６１において、燃焼悪化フラグＦ＿ＣＯＭＢＤＥＴが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＮＯで、燃焼悪化が検出されていないときには、それまでに設定されていた温度偏差ＤＴＥＧＲを前回値ＤＴＥＧＲＺにシフトする（ステップ６２）。

次に、リタード復帰フラグＦ＿ＲＲＴが「１」であるか否かを判別する（ステップ６３）。この判別結果がＮＯで、リタード復帰制御中でないときには、本処理をそのまま終了する。

一方、前記ステップ６３の判別結果がＹＥＳで、リタード復帰制御中のときには、ノッキングフラグＦ＿ＫＮＯＣＫが前回と今回の間で「１」から「０」に変化したか否かを判別する（ステップ６６）。この判別結果がＹＥＳで、リタード復帰制御の開始直後のときには、図８のステップ５１で算出した補正量ＣＩＧに応じ、図１０に示すテーブルを検索することによって、温度偏差ＤＴＥＧＲの補正値ΔＴＥＧＲを算出する（ステップ６７）。このテーブルでは、補正値ΔＴＥＧＲは、補正量ＣＩＧが値０のときに、値０に設定され、補正量の絶対値｜ＣＩＧ｜が大きいほど、ノッキングの発生の頻度が高かったことを表すため、より大きな値に設定されている。

次に、温度偏差ＤＴＥＧＲの前回値ＤＴＥＧＲＺに補正値ΔＴＥＧＲを加算した値（＝ＤＴＥＧＲＺ＋ΔＴＥＧＲ）を、温度偏差ＤＴＥＧＲの推定値（以下「偏差推定値」という）ＤＴＥＳとして設定する（ステップ６８）。そして、図８のステップ５３で設定したリタード復帰制御中の係数ＫＩＧＲ、偏差推定値ＤＴＥＳおよび前回値ＤＴＥＧＲＺを用い、次式（２）に従って、温度偏差ＤＴＥＧＲを算出し（ステップ６９）、本処理を終了する。
ＤＴＥＧＲ＝（１−ＫＩＧＲ）×ＤＴＥＳ＋ＫＩＧＲ×ＤＴＥＧＲＺ …（２）

この式（２）から明らかなように、温度偏差ＤＴＥＧＲは、偏差推定値ＤＴＥＳと前回値ＤＴＥＧＲＺの加重平均によって算出され、係数ＫＩＧＲは、この加重平均の重み係数として用いられる。以上のように、ノッキング制御を終了し、リタード復帰制御を開始する際には、ノッキング制御中に設定された補正量ＣＩＧに応じて、偏差推定値ＤＴＥＳを補正する。前述したように、この偏差推定値ＤＴＥＳは、温度偏差ＤＴＥＧＲの前回値ＤＴＥＧＲＺが同じである場合、補正量の絶対値｜ＣＩＧ｜が大きいほど、より大きな値に設定される。このため、この偏差推定値ＤＴＥＳを用いて算出される温度偏差ＤＴＥＧＲもまた、補正量の絶対値｜ＣＩＧ｜が大きいほど、すなわちノッキング制御中に補正された点火時期θＩＧが遅角側にあるほど、より大きな値に設定される。

一方、前記ステップ６６の判別結果がＮＯで、リタード復帰制御の開始直後でないときには、前記ステップ６９にそのまま進む。これにより、リタード復帰制御中には、リタード復帰制御による進角側への制御の実行タイミングに同期して、温度偏差ＤＴＥＧＲが徐々に大きくなる。

また、前記ステップ６１の判別結果がＹＥＳで、燃焼悪化が検出されているときには、ノッキングフラグＦ＿ＫＮＯＣＫが「１」であるか否かを判別する（ステップ７０）。この判別結果がＮＯで、ノッキングが検出されていないときには、気筒３ａ内の温度が低いとして、温度偏差ＤＴＥＧＲを前回値ＤＴＥＧＲＺにシフトし（ステップ７１）、この前回値ＤＴＥＧＲＺから所定値ＤＴＲＥＦを減算した値（＝ＤＴＥＧＲＺ−ＤＴＲＥＦ）を温度偏差ＤＴＥＧＲとして設定した（ステップ７２）後、本処理を終了する。

また、前記ステップ６１および７０の判別結果がいずれもＹＥＳで、燃焼悪化およびノッキングがいずれも検出されているときには、前回値ＤＴＥＧＲＺおよび温度偏差ＤＴＥＧＲをいずれも値０にリセットした（ステップ７３および７４）後、本処理を終了する。

図５に戻り、前記ステップ４に続くステップ５では、総ＥＧＲ率目標値ＫＥＧＲＣＭＤを算出する。図１１は、この総ＥＧＲ率目標値ＫＥＧＲＣＭＤの算出処理を示すサブルーチンである。本処理では、まずステップ８１において、それまでに設定されていた補正係数ＫＫＥＧＲを前回値ＫＫＥＧＲＺにシフトする。

次に、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、総ＥＧＲ率目標値ＫＥＧＲＣＭＤの基本値ＫＥＧＲＢを算出する（ステップ８２）。この基本値ＫＥＧＲＢは、気筒３ａ内に存在する総ガス量（＝新気量＋ＧＥＧＲＩＮ＋ＧＥＧＲＥＸ）に対する、新気量の比率を表す。なお、要求トルクＰＭＣＭＤは、エンジン回転数ＮＥおよびアクセル開度ＡＰに応じて、算出される。

次いで、燃焼悪化フラグＦ＿ＣＯＭＢＤＥＴが「１」であり、かつノッキングフラグＦ＿ＫＮＯＣＫが「１」であるか否かを判別する（ステップ８３）。この判別結果がＹＥＳのときには、気筒３ａ内の温度が低すぎるとも高すぎるともいえない不明な状況であるとして、補正係数ＫＫＥＧＲの前回値ＫＫＥＧＲＺから所定値ＫＲＥＦを減算した値を、補正係数ＫＫＥＧＲとして設定する（ステップ８６）。

次に、補正係数ＫＫＥＧＲが値０以上であるか否かを判別し（ステップ８７）、この判別結果がＹＥＳのときには、ステップ８９に直接、進む一方、ステップ８７の判別結果がＮＯのときには、補正係数ＫＫＥＧＲを値０に設定（制限）した（ステップ８８）後、ステップ８９に進む。

このステップ８９では、前記ステップ８２で算出した補正係数ＫＫＥＧＲの基本値ＫＥＧＲＢ、および上述したようにして設定された補正係数ＫＫＥＧＲを用い、次式（３）に従って、総ＥＧＲ率目標値ＫＥＧＲＣＭＤを算出した後、本処理を終了する。
ＫＥＧＲＣＭＤ＝１−（１−ＫＥＧＲＢ）×ＫＫＥＧＲ …（３）

前述したように、基本値ＫＥＧＲＢは、総ガス量に対する新気量の比率を表すため、右辺の第２項の１−ＫＥＧＲＢは、総ガス量に対する、外部ＥＧＲ量ＧＥＲＧＥＸと内部ＥＧＲ量ＧＥＧＲＩＮとの和（総ＥＧＲ量）の比率を表す。このため、式（３）によって算出される総ＥＧＲ率目標値ＫＥＧＲＣＭＤは、値１から、総ガス量における総ＥＧＲ量の比率を減算した値に相当し、言い換えれば、気筒３ａ内に吸入すべき新気量の比率に相当する。したがって、総ＥＧＲ率目標値ＫＥＧＲＣＭＤは、補正係数ＫＫＥＧＲが小さいほど、より大きくなり、その場合には、総ＥＧＲ量はより少なくなる。

一方、前記ステップ８３の判別結果がＮＯのときには、補正量の絶対値｜ＣＩＧ｜が前述した第１所定値ＣＲＥＦ１よりも大きな第２所定値ＣＲＥＦ２以上であり、かつノッキングフラグＦ＿ＫＮＯＣＫが「１」であるか否かを判別する（ステップ８４）。この判別結果がＹＥＳのときには、ノッキング制御による点火時期θＩＧの遅角制御だけではノッキングが解消されないため、総ＥＧＲ量を減少させるべく、前記ステップ８６以降を実行し、本処理を終了する。

また、前記ステップ８４の判別結果がＮＯのときには、温度偏差ＤＴＥＧＲが所定値ＴＲＥＦよりも小さく、かつ燃焼悪化フラグＦ＿ＣＯＭＢＤＥＴが「１」であるか否かを判別する（ステップ８５）。この判別結果がＹＥＳのときには、気筒３ａ内の温度が低すぎると判定し、前記ステップ８６以降を実行し、本処理を終了する。

一方、前記ステップ８３〜８５の判別結果がいずれもＮＯのときには、補正係数ＫＫＥＧＲの前回値ＫＫＥＧＲＺに所定値ＫＲＥＦを加算した値を補正係数ＫＫＥＧＲとして設定する（ステップ９０）。

次に、この補正係数ＫＫＥＧＲが値１以下であるか否かを判別し（ステップ９１）、この判別結果がＹＥＳのときには、ステップ８９を実行し、本処理を終了する。一方、ステップ９１の判別結果がＮＯのときには、補正係数ＫＫＥＧＲを値１に設定（制限）した（ステップ９２）後、ステップ８９を実行し、本処理を終了する。

図５に戻り、前記ステップ５に続くステップ６では、総ＥＧＲ量に対する外部ＥＧＲ量ＧＥＧＲＥＸの比率を表す外部ＥＧＲ率ＫＥＧＲＥＸを算出する。具体的には、エンジン回転数ＮＥ、要求トルクＰＭＣＭＤおよび温度偏差ＤＴＥＧＲに応じ、図１２に示すマップを検索することによって、外部ＥＧＲ率ＫＥＧＲＥＸを算出する。このマップは、エンジン回転数ＮＥごとに設定されている。このマップでは、外部ＥＧＲ率ＫＥＧＲＥＸは、３つの所定の温度偏差ＤＴＥＧＲＨ，ＤＴＥＧＲＭ，ＤＴＥＧＲＬ（それぞれ例えば１００度，０度，−１００度）に対して設定されており、温度偏差ＤＴＥＧＲがこれらの温度偏差ＤＴＥＧＲＨ，ＤＴＥＧＲＭ，ＤＴＥＧＲＬのいずれにも一致しないときには、補間演算によって求められる。このマップでは、温度偏差ＤＴＥＧＲＨ，ＤＴＥＧＲＭ，ＤＴＥＧＲＬはいずれも、要求トルクＰＭＣＭＤが大きいほど、またエンジン回転数ＮＥが高いほど、より大きな値に設定されている。

次に、前記ステップ５および６で算出した総ＥＧＲ率目標値ＫＥＧＲＣＭＤおよび外部ＥＧＲ率ＫＥＧＲＥＸを用い、次式（４）に従って、外部ＥＧＲ率目標値ＫＥＧＲＥＸＣＭＤを算出する（ステップ７）。
ＫＥＧＲＥＸＣＭＤ＝１−（１−ＫＥＧＲＣＭＤ）×ＫＥＧＲＥＸ …（４）
この外部ＥＧＲ率目標値ＫＥＧＲＥＸＣＭＤは、値１から、総ＥＧＲ量における外部ＥＧＲ量の比率の目標値を減算した値に相当し、言い換えれば、内部ＥＧＲ量が値０に制御されていると仮定した場合において、外部ＥＧＲ量の制御により、気筒３ａ内に吸入すべき新気量の比率の目標値に相当する。

次いで、総ＥＧＲ率目標値ＫＥＧＲＣＭＤおよび外部ＥＧＲ率ＫＥＧＲＥＸを用い、次式（５）に従って、内部ＥＧＲ率目標値ＫＥＧＲＩＮＣＭＤを算出する（ステップ８）。
ＫＥＧＲＩＮＣＭＤ＝１−（１−ＫＥＧＲＣＭＤ）×（１−ＫＥＧＲＥＸ） …（５）
この式（５）の右辺の第２項の１−ＫＥＧＲＥＸは、内部ＥＧＲ率であり、総ＥＧＲ量に対する内部ＥＧＲ量ＧＥＧＲＩＮの比率を表す。また、この内部ＥＧＲ率目標値ＫＥＧＲＩＮＣＭＤは、値１から、総ＥＧＲ量における内部ＥＧＲ量の比率を減算した値に相当し、言い換えれば、外部ＥＧＲ量が値０に制御されていると仮定した場合において、内部ＥＧＲ量の制御により、気筒３ａ内に吸入すべき新気量の比率に相当する。

そして、外部ＥＧＲ装置２０による外部ＥＧＲ制御を実行する（ステップ９）とともに、内部ＥＧＲ装置３０による内部ＥＧＲ制御を実行し（ステップ１０）、本処理を終了する。

図１３は、上記の外部ＥＧＲ制御処理を示すサブルーチンである。本処理では、まずステップ１０１において、算出した外部ＥＧＲ率目標値ＫＥＧＲＥＸＣＭＤおよびエンジン回転数ＮＥに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、ＥＧＲ制御弁２２のリフトの目標となる目標ＥＧＲリフトＬＥＧＲＣＭＤを算出する。次いで、算出した目標ＥＧＲリフトＬＥＧＲＣＭＤと検出されたＥＧＲリフトＬＥＧＲに応じ、ＥＧＲリフト制御入力Ｕ＿ＬＥＧＲを算出する（ステップ１０２）とともに、算出したＥＧＲリフト制御入力Ｕ＿ＬＥＧＲに応じてＥＧＲ制御弁２２を駆動し（ステップ１０３）、本処理を終了する。以上により、ＥＧＲ制御弁２２のリフトが目標ＥＧＲリフトＬＥＧＲＣＭＤになるように制御され、それにより、外部ＥＧＲ量ＧＥＧＲＥＸが目標値になるように制御される。

図１４は、内部ＥＧＲ制御処理を示すサブルーチンである。本処理では、まずステップ１１１において、算出した内部ＥＧＲ率目標値ＫＥＧＲＩＮＣＭＤおよびエンジン回転数ＮＥに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、排気カム位相ＣＡＥＸの目標となる目標排気カム位相ＣＡＥＸＣＭＤを算出する。

次に、算出した目標排気カム位相ＣＡＥＸＣＭＤと検出された排気カム位相ＣＡＥＸに応じ、位相制御入力Ｕ＿ＣＡＥＸを算出する（ステップ１１２）とともに、算出した位相制御入力Ｕ＿ＣＡＥＸに応じて電磁弁３４を駆動する（ステップ１１３）。以上により、排気カム位相ＣＡＥＸが目標排気カム位相ＣＡＥＸＣＭＤになるように制御される。

次いで、内部ＥＧＲ率目標値ＫＥＧＲＩＮＣＭＤおよび排気カム位相ＣＡＥＸに応じて、コントロールシャフト４１の回動角ＳＡＡＥＸの目標となる目標回動角ＳＡＡＥＸＣＭＤを算出する（ステップ１１４）。次に、回動角ＳＡＡＥＸおよび目標回動角ＳＡＡＥＸＣＭＤに応じて、リフト制御入力Ｕ＿ＳＡＡＥＸを算出する（ステップ１１５）。そして、リフト制御入力Ｕ＿ＳＡＡＥＸに応じて、アクチュエータ４６を駆動する（ステップ１１６）。以上により、回動角ＳＡＡＥＸが目標回動角ＳＡＡＥＸＣＭＤになるように制御される。以上のように、排気カム位相可変機構３３および排気リフト可変機構４０によって排気カム位相ＣＡＥＸおよび回動角ＳＡＡＥＸを制御することによって、内部ＥＧＲ量ＧＥＧＲＩＮが目標値になるように制御される。

以上のように、本実施形態によれば、ノッキングおよび燃焼悪化の発生の有無に応じて、気筒３ａ内の温度のずれの度合いを表す温度偏差ＤＴＥＧＲを算出するので、気筒３ａ内の実際の温度が高すぎる状況または低すぎる状況のいずれの温度状況においても、その温度状況を反映させながら、温度偏差ＤＴＥＧＲを精度良く算出することができる。そして、この温度偏差ＤＴＥＧＲに応じて設定した外部ＥＧＲ率ＫＥＧＲＥＸに基づいて、外部ＥＧＲ装置２０および内部ＥＧＲ装置３０を制御する。このような制御により、気筒３ａ内の温度のずれの度合いに応じて、外部ＥＧＲ量ＧＥＧＲＥＸおよび内部ＥＧＲ量ＧＥＧＲＩＮを適切に制御することができる。その結果、ノッキングおよび燃焼悪化を抑制できるなど、良好な燃焼状態を確保でき、それにより、排ガス特性および燃費を向上させることができる。

また、ノッキング制御に伴う点火時期θＩＧの遅角量を表す補正量ＣＩＧに応じて温度偏差ＤＴＥＧＲを算出する（ステップ６７〜６９）とともに、この温度偏差ＤＴＥＧＲに応じて外部ＥＧＲ率ＫＥＧＲＥＸを設定する（ステップ６）ので、ノッキングの発生度合いに応じて外部ＥＧＲ量ＧＥＧＲＥＸおよび内部ＥＧＲ量ＧＥＧＲＩＮを適切に制御でき、気筒３ａ内の温度をより適切に制御することができる。

さらに、燃焼悪化が検出されておらず、かつノッキングが検出されているとき（ステップ６１：ＮＯ、ステップ６６：ＹＥＳ）には、補正量ＣＩＧに応じて算出された温度偏差ＤＴＥＧＲが大きくなり、それを用いて算出された外部ＥＧＲ率ＫＥＧＲＥＸも大きくなるので、より多くの低温ガスを気筒３ａ内に存在させ、気筒３ａ内の温度を十分に低下させることによって、ノッキングを抑制できる結果、良好な燃焼状態を確保することができる。

また、燃焼悪化が検出されており、かつノッキングが検出されていないとき（ステップ６１：ＹＥＳ、ステップ７０：ＮＯ）には、温度偏差ＤＴＥＧＲとして、その前回値ＤＴＥＧＲＺから所定値ＤＴＲＥＦを減算した値が用いられ、それに応じて外部ＥＧＲ率ＫＥＧＲＥＸは小さな値に算出される。このため、上記のような気筒３ａ内の温度が低すぎる状況では、内部ＥＧＲ率が大きくなるので、より多くの高温ガスを気筒３ａ内に存在させ、気筒３ａ内の温度を十分に高めることによって、良好な燃焼状態を確保することができる。

さらに、リタード復帰制御中には、点火時期θＩＧを徐々に進角側に制御するので、ノッキング制御の終了に伴うトルクの急激な変動を防止することができる。さらに、リタード復帰制御と温度偏差ＤＴＥＧＲの算出が、互いに同じ周期で実行されるので、点火時期θＩＧの進角側への変更に伴って外部ＥＧＲ量ＧＥＧＲＥＸおよび内部ＥＧＲ量ＧＥＧＲＩＮが制御される結果、安定した燃焼状態を得ながらノッキング制御を終了することができる。

また、ノッキングおよび燃焼悪化の双方が検出されているとき（ステップ８３：ＹＥＳ）、ノッキング制御による点火時期θＩＧの遅角制御だけではノッキングが解消されないとき（ステップ８４：ＹＥＳ）、または気筒３ａ内の温度が低すぎるとき（ステップ８５：ＹＥＳ）には、総ＥＧＲ率目標値ＫＥＧＲＣＭＤを大きな値に設定することによって、気筒３ａ内に存在させる総ＥＧＲ量を減少させる。これにより、外部ＥＧＲおよび内部ＥＧＲによる気筒３ａ内の温度への影響を抑制でき、より安定した燃焼状態を得ることができる。

さらに、燃焼悪化の有無、ノッキングの有無、および温度偏差ＤＴＥＧＲに応じて総ＥＧＲ率目標値ＫＥＧＲＣＭＤを適切に設定することができるので、それに応じて気筒３ａ内に低温ガスおよび高温ガスを過不足なく供給でき、安定した燃焼状態が得られるとともに、排ガス特性を向上させることができる。

図１５は、本発明の第２実施形態によるＥＧＲ制御処理のメインフローを示している。この第２実施形態では、前述した第１実施形態による図５の処理と比較し、図１５のステップ２０１の温度偏差ＤＴＥＧＲとステップ２０２の総ＥＧＲ率目標値ＫＥＧＲＣＭＤの算出方法のみが異なる。すなわち、第１実施形態では、ノッキング制御による補正量ＣＩＧを用いて温度偏差ＤＴＥＧＲおよび総ＥＧＲ率目標値を算出するのに対し、第２実施形態では、補正量ＣＩＧを用いずに温度偏差ＤＴＥＧＲおよび総ＥＧＲ率目標値ＫＥＧＲＣＭＤを算出する。

図１６は、上記の温度偏差ＤＴＥＧＲの算出処理を示すサブルーチンである。本処理では、まずステップ２１１において、それまでに設定されていた温度偏差ＤＴＥＧＲを前回値ＤＴＥＧＲＺにシフトする。次に、燃焼悪化フラグＦ＿ＣＯＭＢＤＥＴが「０」であり、かつノッキングフラグＦ＿ＫＮＯＣＫが「１」であるか否かを判別する（ステップ２１２）。この判別結果がＹＥＳで、燃焼悪化が検出されておらず、かつノッキングが検出されているときには、気筒３ａ内の温度が高いとして、温度偏差ＤＴＥＧＲの前回値ＤＴＥＧＲＺに所定値ＤＴＲＥＦを加算した値（＝ＤＴＥＧＲＺ＋ＤＴＲＥＦ）を、温度偏差ＤＴＥＧＲとして設定し（ステップ２１３）、本処理を終了する。

一方、前記ステップ２１２の判別結果がＮＯのときには、燃焼悪化フラグＦ＿ＣＯＭＢＤＥＴが「１」であり、かつノッキングフラグＦ＿ＫＮＯＣＫが「０」であるか否かを判別する（ステップ２１４）。この判別結果がＹＥＳで、燃焼悪化が検出されており、かつノッキングが検出されていないときには、気筒３ａ内の温度が低いとして、温度偏差ＤＴＥＧＲの前回値ＤＴＥＧＲＺから所定値ＤＴＲＥＦを減算した値（＝ＤＴＥＧＲＺ−ＤＴＲＥＦ）を、温度偏差ＤＴＥＧＲとして設定し（ステップ２１５）、本処理を終了する。

また、前記ステップ２１２および２１４がいずれもＮＯのとき、すなわち燃焼悪化フラグＦ＿ＣＯＭＢＤＥＴおよびノッキングフラグＦ＿ＫＮＯＣＫがいずれも「１」または「０」のときには、そのまま本処理を終了する。

図１７は、総ＥＧＲ率目標値ＫＥＧＲＣＭＤの算出処理を示すサブルーチンである。なお、以下の説明では、第１実施形態による図１１の処理と同様の実行内容については、同じステップ番号を付し、その詳細な説明は省略するものとする。第１実施形態のステップ８４と対比されるステップ２２１では、温度偏差ＤＴＥＧＲが第１所定値ＴＲＥＦ１よりも大きく、かつノッキングフラグＦ＿ＫＮＯＣＫが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのときには、気筒３ａ内の温度が高いとして、総ＥＧＲ量を減少させるべく、前記ステップ８６以降を実行し、本処理を終了する。

一方、ステップ２２１の判別結果がＮＯのときには、温度偏差ＤＴＥＧＲが第１所定値ＴＲＥＦ１よりも小さな第２所定値ＴＲＥＦ２よりも小さく、かつ燃焼悪化フラグＦ＿ＣＯＭＢＤＥＴが「１」であるか否かを判別する（ステップ２２２）。この判別結果がＹＥＳのときには、気筒３ａ内の温度が低いとして、総ＥＧＲ量を減少させるべく、前記ステップ８６以降を実行し、本処理を終了する。一方、ステップ２２２の判別結果がＮＯのときには、前記ステップ９０以降を実行し、本処理を終了する。

以上のように、第２実施形態によれば、燃焼悪化が検出されており、かつノッキングが検出されていないとき（ステップ２１４：ＹＥＳ）には、温度偏差ＤＴＥＧＲがより小さな値になるので、それに応じて、外部ＥＧＲ率ＫＥＧＲＥＸもより小さな値に設定される。このため、気筒３ａ内の温度が低すぎるときには、内部ＥＧＲ率が大きくなり、より多くの高温ガスを気筒３ａ内に存在させ、気筒３ａ内の温度を十分に高めることができる結果、良好な燃焼状態を確保することができる。

また、燃焼悪化が検出されておらず、かつノッキングが検出されているとき（ステップ２１２：ＹＥＳ）には、温度偏差ＤＴＥＧＲがより大きな値になるので、外部ＥＧＲ率ＫＥＧＲＥＸはより大きな値に設定される。このため、気筒３ａ内の温度が高すぎるときには、より多くの低温ガスを気筒３ａ内に存在させ、気筒３ａ内の温度を十分に低下させることができ、それにより、良好な燃焼状態を確保することができる。

なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、外部ＥＧＲ率目標値ＫＥＧＲＥＸＣＭＤおよび内部ＥＧＲ率目標値ＫＥＧＲＩＮＣＭＤの算出を、総ＥＧＲ率目標値ＫＥＧＲＣＭＤを算出するとともに、この総ＥＧＲ率目標値ＫＥＧＲＣＭＤに外部ＥＧＲ率ＫＥＧＲＥＸを乗算することによって行っているが、それらの算出方法はこれに限らず、例えば算出した外部ＥＧＲ率目標値および内部ＥＧＲ率目標値の基本値を外部ＥＧＲ率に応じて補正することによって、外部ＥＧＲ率目標値および内部ＥＧＲ率目標値を算出してもよい。

また、実施形態では、低温ＥＧＲ装置として外部ＥＧＲ装置２０を、高温ＥＧＲ装置として内部ＥＧＲ装置３０を用いているが、これに限らず、外部ＥＧＲ装置がＥＧＲクーラおよびバイパス弁を有する場合、ＥＧＲクーラを通る排ガスを低温ガスとして用い、ＥＧＲクーラをバイパスする排ガスを高温ガスとして用いてもよい。また、外部ＥＧＲ装置が長短２つのＥＧＲ通路を有する場合、長い通路を流れる排ガスを低温ガスとして用い、短い通路を流れる排ガスを高温ガスとして用いてもよい。

また、実施形態では、ノッキングの有無を、ノックセンサ５１で検出したノック振動レベルＬＶＫに応じて判定しているが、他の適当なパラメータ、例えば筒内圧センサで検出した筒内圧に応じて判定してもよい。

さらに、実施形態では、燃焼状態が悪化しているか否かを、燃焼悪化の有無に応じて検出しているが、これに代えて、あるいはこれとともに、着火遅れの有無に応じて検出してもよい。また、実施形態では、燃焼悪化の有無を、クランク角センサ５２で検出した角速度ωに応じて検出しているが、他の適当なパラメータ、例えば筒内圧などに応じて算出された燃焼変動率に応じて検出してもよい。

さらに、実施形態では、内部ＥＧＲ量を、排気カム位相可変機構および排気リフト可変機構の双方によって制御しているが、いずれか一方で制御してもよい。また、これらの排気カム位相可変機構および／または排気リフト可変機構に代えて、あるいはこれらとともに、吸気カムを可変する吸気カム位相可変機構および吸気弁のリフトを可変する吸気リフト可変機構の少なくとも一方によって内部ＥＧＲ量を制御してもよい。また、排気弁のバルブタイミングに加えて吸気弁のバブルタイミングを制御する場合、例えば、排気弁の閉弁タイミングを早めることによって、内部ＥＧＲ量を増加させる際に、吸気弁の開弁タイミングを遅らせることによって、ポンピングロスを低減するようにしてもよい。

また、実施形態では、ＥＧＲ制御弁２２を、ＥＧＲクーラ２３の上流側に配置しているが、これに限らず、ＥＧＲ制御弁２２の開度に対する外部ＥＧＲ量の応答性を高める観点から、下流側に配置してもよい。

さらに、実施形態は、本発明を車両に搭載されたガソリンエンジンに適用した例であるが、本発明は、これに限らず、ガソリンエンジン以外のディーゼルエンジンなどの各種のエンジンに適用してもよく、また、車両用以外のエンジン、例えば、クランク軸を鉛直に配置した船外機などのような船舶推進機用エンジンにも適用可能である。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。

１ ＥＧＲ制御装置
２ ＥＣＵ（燃焼状態検出手段、温度パラメータ算出手段、比率設定手段、運転状態検
出手段、目標ＥＧＲ量設定手段、制御手段、ノッキング制御手段、ノッキ
ング制御終了手段、進角量設定手段および目標総ＥＧＲ量補正手段）
３ エンジン
３ａ 気筒
５ 点火プラグ（点火手段）
２０ 外部ＥＧＲ装置（低温ＥＧＲ装置）
３０ 内部ＥＧＲ装置（高温ＥＧＲ装置）
５１ ノックセンサ（燃焼状態検出手段）
５２ クランク角センサ（燃焼状態検出手段および運転状態検出手段）
５６ アクセル開度センサ（運転状態検出手段）
ＮＥ エンジン回転数（内燃機関の運転状態）
ＰＭＣＭＤ 要求トルク（内燃機関の運転状態）
ＫＥＧＲＣＭＤ 総ＥＧＲ率目標値（目標総ＥＧＲ量）
ＫＥＧＲＥＸＣＭＤ 外部ＥＧＲ率目標値（目標外部ＥＧＲ量）
ＫＥＧＲＩＮＣＭＤ 内部ＥＧＲ率目標値（目標内部ＥＧＲ量）
ＫＥＧＲＥＸ 外部ＥＧＲ率（低温ＥＧＲ量と高温ＥＧＲ量との比率）
ＣＩＧ 補正量（点火時期の遅角量）
ＩＧＲＥＦ 所定値
ＤＴＥＧＲ 温度偏差（温度パラメータ）
θＩＧ 点火時期

Claims (12)

1. 気筒内の燃焼によって発生した既燃ガスを、低温ガスとして当該気筒内に存在させる低温ＥＧＲを実行する低温ＥＧＲ装置と、
   前記気筒内の燃焼によって発生した、前記低温ガスよりも高温の既燃ガスを、高温ガスとして当該気筒内に存在させる高温ＥＧＲを実行する高温ＥＧＲ装置と、
   前記内燃機関の燃焼状態を検出する燃焼状態検出手段と、
   当該検出された内燃機関の燃焼状態に応じて、所定の基準温度に対する前記気筒内の温度のずれの度合いを表す温度パラメータを算出する温度パラメータ算出手段と、
   当該算出された温度パラメータに応じて、前記低温ＥＧＲ装置による低温ＥＧＲ量と前記高温ＥＧＲ装置による高温ＥＧＲ量との比率を設定する比率設定手段と、
   前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
   当該検出された内燃機関の運転状態に応じ、前記設定された比率に従って、前記低温ＥＧＲ量の目標となる目標低温ＥＧＲ量、および前記高温ＥＧＲ量の目標となる目標高温ＥＧＲ量を設定する目標ＥＧＲ量設定手段と、
   当該設定された目標低温ＥＧＲ量および目標高温ＥＧＲ量に基づいて、前記低温ＥＧＲ装置および前記高温ＥＧＲ装置を制御する制御手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関のＥＧＲ制御装置。
2. 前記燃焼状態検出手段は、前記燃焼状態として、燃焼の際のノッキングの有無を検出することを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関のＥＧＲ制御装置。
3. 前記気筒内の混合気に点火する点火手段と、
   前記ノッキングが検出されたときに、前記点火手段による点火時期を遅角側に制御するノッキング制御を実行するノッキング制御手段と、をさらに備え、
   前記温度パラメータ算出手段は、前記ノッキング制御により遅角された前記点火時期の遅角量に応じて、前記温度パラメータを算出することを特徴とする、請求項２に記載の内燃機関のＥＧＲ制御装置。
4. 前記比率設定手段は、前記ノッキングが検出されたときに、前記低温ＥＧＲ量の比率を大きく設定することを特徴とする、請求項２または３に記載の内燃機関のＥＧＲ制御装置。
5. 前記ノッキング制御を終了する際に、前記点火時期を徐々に進角側に制御するノッキング制御終了手段と、
   当該ノッキング制御終了手段により進角させる前記点火時期の進角量を、前記比率設定手段により設定された比率の増加に伴って漸増させるように設定する進角量設定手段と、をさらに備えることを特徴とする、請求項３または４に記載の内燃機関のＥＧＲ制御装置。
6. 前記燃焼状態検出手段は、前記燃焼状態として、燃焼状態が悪化しているか否かを検出することを特徴とする、請求項１ないし５のいずれかに記載の内燃機関のＥＧＲ制御装置。
7. 前記温度パラメータ算出手段は、前記ノッキングの有無、および前記燃焼状態の悪化の有無に応じて、前記温度パラメータを算出することを特徴とする、請求項６に記載の内燃機関のＥＧＲ制御装置。
8. 前記比率設定手段は、前記燃焼状態の悪化が検出されており、かつ前記ノッキングが検出されていないときに、前記高温ＥＧＲ量の比率をより大きく設定することを特徴とする、請求項７に記載の内燃機関のＥＧＲ制御装置。
9. 前記比率設定手段は、前記燃焼状態の悪化が検出されず、かつ前記ノッキングが検出されたときに、前記低温ＥＧＲ量の比率をより大きく設定することを特徴とする、請求項７または８に記載の内燃機関のＥＧＲ制御装置。
10. 前記目標ＥＧＲ量設定手段は、前記燃焼状態の悪化が検出され、かつ前記ノッキングが検出されたときに、前記目標低温ＥＧＲ量と前記目標高温ＥＧＲ量との和である目標総ＥＧＲ量を所定の基準量よりも小さな値に設定することを特徴とする、請求項７ないし９のいずれかに記載の内燃機関のＥＧＲ制御装置。
11. 前記目標ＥＧＲ量設定手段は、前記ノッキング制御による前記点火時期の遅角量が所定値を超えたときに、前記目標低温ＥＧＲ量と前記目標高温ＥＧＲ量との和である目標総ＥＧＲ量を所定の基準量よりも小さな値に設定することを特徴とする、請求項３ないし１０のいずれかに記載の内燃機関のＥＧＲ制御装置。
12. 前記燃焼状態および前記温度パラメータに応じて、前記目標低温ＥＧＲ量と前記目標高温ＥＧＲ量との和である目標総ＥＧＲ量を補正する目標総ＥＧＲ量補正手段をさらに備えることを特徴とする、請求項１ないし１１のいずれかに記載の内燃機関のＥＧＲ制御装置。

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