JP2015014257A - 内燃機関の点火時期制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＥＧＲの切替わり時に点火時期を目標点火時期に補正するまでの時間を運転状態に応じて変更することにより、点火時期を好適なタイミングで目標点火時期に切り替えることができる内燃機関の点火時期制御装置を提供すること。【解決手段】エンジンＥＣＵ２５は、クランク角センサ１１からのクランクパルス信号に基づきエンジン１の回転数を算出し、吸気量センサ１４からの信号に基づきエンジン１の負荷を検出する。エンジンＥＣＵ２５は、ＥＧＲのオフ／オン切替わり時にエンジン回転数と負荷とに基づいて目標点火時期を求める。エンジンＥＣＵ２５は、インテークマニホールド３内のＥＧＲ率を予測して予測ＥＧＲ率を求める。エンジンＥＣＵ２５は、目標点火時期に到達するまで、エンジン回転数、エンジン負荷、予測ＥＧＲ率で決まる係数により点火時期の変更量を制御して点火時期を変更する。【選択図】図１

Description

本発明は、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）装置を備えた内燃機関の点火時期を制御する点火時期制御装置に関する。

内燃機関において、排気ガスをＥＧＲガスとして吸気側に還流させるＥＧＲ装置を備えることにより、排気ガスのＮＯ_x低減および燃費の改善を実現するシステムが知られている。
このシステムでは、内燃機関の運転状態に応じてＥＧＲガスの制御目標流量が設定され、この制御目標流量に基づいて生成された開度指令値に従ってＥＧＲバルブが制御される。

特に小排気量内燃機関においては、燃費と出力性能を両立させるために、高負荷領域までＥＧＲガスを大量に導入し、出力要求の全負荷（最大吸気量）の領域ではＥＧＲをオフにする必要がある。
このような内燃機関において、出力要求によってＥＧＲをオフにした状態から、大量にＥＧＲガスを導入する状態に運転状態が変化し、ＥＧＲオフ用の点火時期マップからＥＧＲオン用の点火時期マップに切り替わった際に、ノッキングが発生する場合がある。

このような場合には、ノックセンサー等でノッキングの発生を検知し、点火時期を遅角させてノッキングを回避することが行われている。
しかし、ノッキングの発生を検知して点火時期を遅角させる方法では、ＥＧＲのオフ／オンで要求点火時期の差が大きい場合、ノッキング発生を抑えるための制御が追いつかず（点火時期の遅角量が最大量で維持され続け）内燃機関に過度の負荷を与える恐れがあった。

このような問題に対応するため、特許文献１では、内燃機関の運転状態に応じた目標ＥＧＲ率に基づきＥＧＲバルブを開度制御するＥＧＲ制御手段と、内燃機関の運転状態に基づいて内燃機関のＥＧＲ率を推定するＥＧＲ率推定手段と、を備え、推定ＥＧＲ率と目標ＥＧＲ率との比に基づいて点火時期のリタード量を設定し、このリタード量に基づき点火時期を遅角側に補正する技術が開示されている。これにより、ＥＧＲ率が変化する過渡状態での過進角によるノッキングの発生を防止することができる。

特許第４０６９３６１号公報

しかしながら、特許文献１では、点火時期を目標ＥＧＲ率に対応する目標点火時期に補正するまでの所要時間については考慮されておらず、目標点火時期に変化させるまでの時間を制御していない。
このため、点火時期を好適なタイミングで目標点火時期に切り替えることができず、ＥＧＲ率が変化する過渡状態でのノッキングの発生を解消できていない。

そこで、本発明は、ＥＧＲの切替わり時に点火時期を目標点火時期に補正するまでの時間を運転状態に応じて変更することにより、点火時期を好適なタイミングで目標点火時期に切り替えることができる内燃機関の点火時期制御装置を提供することを目的としている。

本発明の第１の態様は、内燃機関の排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気側へ還流させる排気還流装置と、前記内燃機関の運転状態に基づいて前記ＥＧＲガスの還流量を調整するＥＧＲガス還流量調整部と、を備える内燃機関の点火時期制御装置であって、前記ＥＧＲガスの還流の開始時または停止時に、前記内燃機関の運転状態に応じて目標点火時期を設定し、前記内燃機関の点火時期を前記目標点火時期に変更するまでの間、前記内燃機関の運転状態に応じて前記点火時期の変更量を制御することを特徴とするものである。

本発明の第２の態様としては、前記内燃機関の運転状態に基づいて前記点火時期の変更量を制御して点火時期を求める点火時期変更量制御部と、前記点火時期変更量制御部が求めた点火時期に基づいて前記内燃機関の点火時期を切り換える点火時期切換部と、を備えるのが好ましい。

本発明の第３の態様としては、前記内燃機関の運転状態に基づいて前記内燃機関のＥＧＲ率を予測するＥＧＲ率予測部を備え、前記点火時期変更量制御部は、前記内燃機関の回転数と、前記内燃機関の吸入空気量と、前記ＥＧＲ率予測部が予測した予測ＥＧＲ率と、に基づいて前記要求点火時期の変更量を制御し、前記内燃機関の回転数が小さくなるほど、または前記内燃機関の吸入空気量が多くなるほど、または前記予測ＥＧＲ率と前記目標点火時期の時のＥＧＲ率との差が大きくなるほど、前記点火時期の時間に対する変更量を少なくするのが好ましい。

このように、上記の第１の態様によれば、ＥＧＲの開始または停止で内燃機関の点火時期に変更が必要になったとき、内燃機関の運転状態に応じて点火時期を変更する量が制御されるため、点火時期と、目標点火時期に到達するまでの時間と、が内燃機関の運転状態により変化し、好適なタイミングで点火時期を目標点火時期に切り替えることができるとともに、好適な点火時期で内燃機関を稼動させることができる。

上記の第２の態様によれば、点火時期変更量制御部によって点火時期を変更する量が制御され、点火時期切換部によって点火時期が切り換えられるため、好適なタイミングで点火時期を目標点火時期に切り替えることができるとともに、好適な点火時期で内燃機関を稼動させることができる。

上記の第３の態様によれば、内燃機関の運転状態に応じてＥＧＲ率が予測され、内燃機関の回転数と、内燃機関の吸入空気量と、内燃機関の予測ＥＧＲ率と、に基づいて点火時期の変更量が制御され、内燃機関の回転数が小さくなるほど、内燃機関の吸入空気量が多くなるほど、内燃機関の予測ＥＧＲ率と目標点火時期の時のＥＧＲ率との差が大きくなるほど、点火時期の時間に対する変更量が少なくなり、内燃機関の運転状態に応じて目標点火時期に到達するまでの所要時間を変更することができ、好適なタイミングで点火時期を変更できる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る点火時期制御装置を示す図であり、その概念ブロック図である。 図２は、その処理手順を説明するフローチャートである。 図３は、その処理手順によるＥＧＲ率と点火時期の変化を示すタイムチャートである。 図４は、本発明の第２実施形態に係る点火時期制御装置を示す図であり、その処理手順を説明するフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。図１〜図３は本発明の第１実施形態に係る点火時期制御装置を示す図である。

（第１実施形態）
図１において、エンジン（内燃機関）１は、吸気管噴射型の直列４気筒ガソリンエンジンとして構成されており、不図示の車輪を転動して走行させる駆動源として車両に搭載されている。
エンジン１は、ピストンが気筒２ａ〜２ｄ内を２往復する間に吸気行程、圧縮行程、膨張行程、および排気行程からなる一連の４行程を行うとともに、圧縮行程および膨張行程の間に点火を行う４サイクルのエンジンによって構成されている。

このエンジン１は、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気側に還流させるＥＧＲを行うことにより、排気ガスのＮＯ_x低減および燃費の改善を実現している。
ここで、エンジン１は、エンジンＥＣＵ（electronic control unit）２５を備えており、エンジンＥＣＵ２５がエンジン１の各部を統括制御して、エンジン１を効率よく駆動させるようになっている。
エンジン１は、４つの気筒２ａ〜２ｄを備えていて、各気筒２ａ〜２ｄの頂部に形成される燃焼室には点火プラグ２１ａ〜２１ｄが設けられている。

エンジン１の本体には、エンジン出力軸の回転角を検出するクランク角センサ１１、カム角を検出するカム角センサ１２および冷却水温度を検知する水温センサ１３が設けられている。
各気筒２ａ〜２ｄの吸気側は、インテークマニホールド３のブランチ３ａ〜３ｄが接続されている。各気筒２ａ〜２ｄの吸気側は、インテークマニホールド３を介して共通の吸気通路４に連結されている。

吸気通路４の最上流には吸気を浄化するエアクリーナー５が設けられている。吸気通路４の下流には吸気量を検出する吸気量センサ１４、および吸気圧を検出する吸気圧センサ１５が設けられている。吸気通路４の最下流には吸気量を調節するスロットルバルブ２３が設けられている。
また、インテークマニホールド３の各ブランチ３ａ〜３ｄには燃料を噴射するインジェクタ２２ａ〜２２ｄが設けられている。

一方、各気筒２ａ〜２ｄの排気側は、排気通路６が接続されている。排気通路６の下流には、排気を浄化する触媒７、および排気管８が設けられている。なお触媒７の上流側および下流側には排気中の酸素濃度を検出する触媒前排気センサ１６、触媒後排気センサ１７が設けられている。
このエンジン１は、インテークマニホールド３と排気管８を連通する排気還流管９を備え、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気側に還流させることにより、ＥＧＲを行うようになっている。すなわち、排気還流管９が排気還流装置を構成する。

この排気還流管９には、排気管８から流れるＥＧＲガスの量を調整する排気還流弁２４が設けられ、排気還流弁２４よりも排気管８側にＥＧＲガスの温度を低下させる冷却装置１０が設けられている。すなわち、排気還流弁２４がＥＧＲガス還流量調整部を構成する。
エンジンＥＣＵ２５は、予め格納されている制御プログラムを実行して、各種センサ類からの検出情報に基づいて、燃料噴射量、ＥＧＲ率、点火時期等の目標値を設定し、この目標値に基づいて点火プラグ２１ａ〜２１ｄ、インジェクタ２２ａ〜２２ｄ、スロットルバルブ２３、排気還流弁２４を制御してエンジン１を効率よく駆動させるようになっている。

エンジンＥＣＵ２５の入力側には、クランク角センサ１１、カム角センサ１２、水温センサ１３、吸気量センサ１４、吸気圧センサ１５、排気センサ１６、１７等の各種センサ類が接続されている。
また、エンジンＥＣＵ２５の出力側には、点火プラグ２１ａ〜２１ｄ、インジェクタ２２ａ〜２２ｄ、スロットルバルブ２３、排気還流弁２４等の各種デバイスが接続されている。

このようなエンジン１において、エアクリーナー５を経て吸気通路４内に導入された吸気は、スロットルバルブ２３の開度に応じて流量調整された後にインテークマニホールド３の各ブランチ３ａ〜３ｄ内を通過して、インジェクタ２２ａ〜２２ｄから燃料を噴射された後、図示しない吸気弁の開弁に伴って各気筒２ａ〜２ｄの筒内に導入される。
筒内に導入された噴射燃料は、各気筒２ａ〜２ｄの点火プラグ２１ａ〜２１ｄにより点火され燃焼する。

燃焼後の排気ガスは、図示しない排気弁の開弁に伴って筒内から排出され、排気通路６、触媒７、排気管８を経て排出される。
排気ガスの一部は、ＥＧＲガスとして排気還流弁２４の開度に応じて排気還流管９からインテークマニホールド３内に還流される。
エンジンＥＣＵ２５は、エンジン１の運転状態（例えば、回転数と負荷）からＥＧＲの実行可否を判断するようになっている。例えば、エンジンＥＣＵ２５は、回転数と負荷とのマップによりＥＧＲをオンにするかオフにするかを判断する。

具体的には、エンジンＥＣＵ２５は、クランク角センサ１１からのクランクパルス信号に基づきエンジン１の回転数を算出する。
またエンジンＥＣＵ２５は、吸気量センサ１４からの信号に基づき単位時間当たりの吸入空気の量（吸入空気量）を算出し、この吸入空気量によりエンジン１の負荷を検出する。

エンジン１の回転数と負荷とのマップは、ＥＧＲをオンにするＥＧＲオン領域と、ＥＧＲをオフにするＥＧＲオフ領域とに分けられていて、回転数と負荷とによってどちらの領域に入るかが決まるようになっている。
エンジンＥＣＵ２５は、エンジン１の回転数と負荷との値がマップのＥＧＲオン領域であるとき、ＥＧＲを実行すべきと判断し、排気還流弁２４を開弁する。すると、ＥＧＲガスが排気還流管９を通してインテークマニホールド３に還流される。

このとき、エンジンＥＣＵ２５は、例えば、エンジン１の回転数と負荷との状態に最適なＥＧＲ率が設定されたマップにより、目標ＥＧＲ率を求め、インテークマニホールド３に導入されるＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率になるように排気還流弁２４の開度を制御する。
また、エンジンＥＣＵ２５は、例えば、インテークマニホールド３のＥＧＲ率に最適な点火時期が設定されたマップにより、目標ＥＧＲ率から目標点火時期を求め、点火時期を目標点火時期に変化させる。

他方、エンジン１の回転数と負荷との値がマップのＥＧＲオフ領域であるとき、エンジンＥＣＵ２５は、ＥＧＲを実行すべきでないと判断し、排気還流弁２４を全閉とする。
また、エンジンＥＣＵ２５は、ＥＧＲ率予測部３１と、目標点火時期決定部３２と、点火時期変更量制御部３３と、点火時期切換部３４と、を備える点火時期制御装置として機能することにより、ＥＧＲがオフからオンになったときの点火時期の変更制御を実行するようになっている。

ＥＧＲ率予測部３１は、ＥＧＲがオフからオンになったとき、インテークマニホールド３内のＥＧＲ率を予測するようになっている。
なお、以下に述べるＥＧＲ率の予測処理は、予め設定されたサンプリング周期に従って繰り返し実行されるようになっており、処理実行時に算出した予測ＥＧＲ率などを記憶しておき、次回実行時に利用するようになっている。

具体的に、ＥＧＲ率予測部３１は、インテークマニホールド３の中の空気が全て入れ替わるのに掛かる時間を表わす時定数τ₁を以下の式（１）により算出する。
時定数τ₁[s]＝インテークマニホールド容積[L]÷体積効率÷{(排気量[L]÷２)×(エンジン回転数[rpm]÷60[s])}…（１）
ここで、インテークマニホールド容積および排気量はエンジン１の諸元値等により一意に決まる値である。体積効率は、吸気量センサ１４からの信号に基づき算出される吸入空気量を排気量で割ったものである。

ＥＧＲ率予測部３１は、時定数τ₁から予測ＥＧＲ率を算出するための係数k₂を以下の式（２）により算出する。
係数k₂＝サンプリング周期[s]÷時定数τ₁[s]…（２）
ここで、サンプリング周期とは、このＥＧＲ率予測処理を実行する時間間隔のことである。
この係数k₂は、１サンプリング周期の間に入れ替わる空気のインテークマニホールド容積に対する比率である。

ＥＧＲ率予測部３１は、この係数k₂を使い、予測ＥＧＲ率を以下の式（３）で算出する、
予測ＥＧＲ率(i)＝予測ＥＧＲ率(i-1)＋k₂×(目標ＥＧＲ率−予測ＥＧＲ率(i-1))…（３）
ここで、予測ＥＧＲ率(i-1)は前回実行時に算出した予測ＥＧＲ率の値である。なお、ＥＧＲがオンに切り替わった直後の実行時には、前回の予測ＥＧＲ率は記憶されていないので、ＥＧＲオフ時のＥＧＲ率として例えばエンジン回転数と負荷とのマップにより求めるようになっている。ここではＥＧＲオフからオンへの切り替わり時のため、ＥＧＲオフ時に対応したＥＧＲ率をマップにより求めている。

また、目標ＥＧＲ率は、上述したように、例えばエンジン回転数と負荷とのマップにより求めるようになっている。なお、目標ＥＧＲ率は、ＥＧＲ導入時に求め、その値を記憶しておいて使用してもよい。
ＥＧＲ率予測部３１は、式（３）により、１サンプリング周期の間に入れ替わった空気のＥＧＲ率によりＥＧＲ率を予測している。

目標点火時期決定部３２は、上述したようにして求めた目標ＥＧＲ率を使い、ＥＧＲ率に最適な点火時期が設定されたマップにより、目標ＥＧＲ率から目標点火時期を決定するようになっている。なお、目標点火時期は、ＥＧＲ導入時に求め、その値を記憶しておいて使用してもよい。
点火時期変更量制御部３３は、ＥＧＲ率予測部３１が予測した予測ＥＧＲ率と、エンジン１の回転数と、エンジン１の負荷とに基づいて、エンジン１の点火時期の変更量を制御し、変更後の点火時期である要求点火時期を算出するようになっている。

なお、以下に述べる要求点火時期の算出処理は、上述のＥＧＲ率予測部３１のＥＧＲ率予測処理に続いて実行するようになっている。すなわち、上述のＥＧＲ率予測処理と同じサンプリング周期に従って繰り返し実行されるようになっており、処理実行時に算出した要求点火時期などを記憶しておき、次回実行時に利用するようになっている。
具体的に、点火時期変更量制御部３３は、要求点火時期を算出するための係数k₃を、ＥＧＲ率予測部３１が算出した係数k₂を使って以下の式（４）で算出する。
係数k₃＝係数k₂×α×β…（４）

ここで、α、βは、点火時期の徐変感度である。αは、エンジン１の回転数と負荷とにより値を変えるようになっており、例えば、エンジン回転数と負荷とにより決まるマップにより値を決めるようになっている。
βは、ＥＧＲ率予測部３１が予測した予測ＥＧＲ率により値を変えるようになっており、例えば、予測ＥＧＲ率により決まるテーブル（マップ）により、予測ＥＧＲ率に対応して値が決まるようになっている。

点火時期の変化量に対するノッキングの感度は、エンジン回転数、エンジン負荷および導入するＥＧＲ率によって異なるため、上述のようにα、βの値を変えるようになっている。
αはエンジン回転数が低いほど小さい値をとり、エンジン負荷（吸入空気量）が高いほど小さい値をとるようにする。βは予測ＥＧＲ率と目標点火時期の時のＥＧＲ率との差が大きいほど小さい値をとるようにする。

点火時期変更量制御部３３は、上記係数k₃と目標点火時期決定部３２が決定した目標点火時期を使い、要求点火時期を以下の式（５）で算出する。
要求点火時期(i)＝要求点火時期(i-1)＋k₃×(目標点火時期−要求点火時期(i-1))…（５）
ここで、要求点火時期(i-1)は前回実行時に算出した要求点火時期の値である。なお、ＥＧＲがオンに切り替わった直後の実行時には、前回の要求点火時期は記憶されていないので、ＥＧＲオフ時の要求点火時期として例えばエンジン回転数と負荷とのマップにより求めるようになっている。ここではＥＧＲオフからオンへの切り替わり時のため、ＥＧＲオフ時に対応した要求点火時期をマップにより求めている。

点火時期変更量制御部３３は、式（５）により、前回の要求点火時期に、徐変係数α、βにより変更量を制御して要求点火時期を算出している。
式（５）で算出する要求点火時期は、係数k₃が大きいほど変更量が多く（感度が高く）なり、目標点火時期に到達するまでの所要時間が短くなる。すなわち、エンジン回転数が低いほど、エンジン負荷が高いほど、予測ＥＧＲ率と目標点火時期の時のＥＧＲ率との差が大きいほど、時間に対する変更量が小さくなり、目標点火時期に到達するまでの所要時間が長くなるようになっている。

点火時期切換部３４は、点火時期変更量制御部３３が算出した要求点火時期に従って点火プラグ２１ａ〜２１ｄを制御して、好適な点火時期でエンジン１を稼動させる。
このような構成を備えて、エンジンＥＣＵ２５は、上記制御プログラムを実行することにより、ＥＧＲがオフからオンになったときの点火時期の変更制御を実現するようになっている。具体的には、図２のフローチャートに示す制御処理（制御方法）を実行する。

なお、図２のフローチャートの処理は、その処理内で予め設定されたサンプリング周期に従って繰り返されるようになっており、サンプリング周期で処理を繰り返すために、１回の処理実行後にサンプリング周期に対応した時間だけ処理の実行を待機し、設定された時間経過後、処理を再開するようになっている。
図２のフローチャートに示すように、エンジンＥＣＵ２５は、まず、ＥＧＲオフ領域であることを確認してから、ＥＧＲオフからオンに変わったことを検出する（ステップＳ１１、Ｓ１２）。

なお、エンジンＥＣＵ２５は、ステップＳ１１においてＥＧＲオフ領域であることが確認できなければ確認できるまで処理を繰り返す。また、エンジンＥＣＵ２５は、ステップＳ１２においてＥＧＲオフからオンに変わったことを検出できなければ検出できるまで処理を繰り返す。
ステップＳ１１、Ｓ１２において、ＥＧＲオフからオンに変わったことを検出した場合、ＥＧＲ率予測部３１は、インテークマニホールド３内のＥＧＲ率を予測するための時定数τ₁を算出する（ステップＳ１３）。

次いで、ＥＧＲ率予測部３１は、時定数τ₁から予測ＥＧＲ率を算出するための係数k₂を算出し、この係数k₂を使って予測ＥＧＲ率を算出する（ステップＳ１４）。
次いで、点火時期変更量制御部３３は、係数k₂から要求点火時期を算出するための係数k₃を算出する。
そして、点火時期変更量制御部３３は、この係数k₃を使って要求点火時期を算出する（ステップＳ１５）。

点火時期切換部３４は、その要求点火時期を点火時期として点火プラグ２１ａ〜２１ｄを制御してエンジン１を稼動させる。
次いで、エンジンＥＣＵ２５は、算出した要求点火時期が目標点火時期と同じになったか否かを判定し（ステップＳ１６）、同じになっていないと判定した場合、サンプリング周期に応じた時間だけ処理を待機した後、ステップＳ１４に戻って処理を繰り返す。

ステップＳ１６において、要求点火時期が目標点火時期と同じになっていると判定した場合、エンジンＥＣＵ２５は、点火時期の変更制御処理が終了したと判断し、処理結果として記憶している値を初期化して（ステップＳ１７）、サンプリング周期に応じた時間だけ処理を待機した後、ステップＳ１１に戻ってＥＧＲの切り替わりの検出から処理を繰り返す。
以上のように説明した本実施形態の作用について、図３を参照して説明する。
図３の上のグラフは、ＥＧＲがオフからオンに切り替わってからのＥＧＲ率予測部３１によるインテークマニホールド３内の予測ＥＧＲ率の変化を示したグラフである。

図３の下のグラフは、ＥＧＲがオフからオンに切り替わってからの点火時期変更量制御部３３による要求点火時期の変化を示したグラフである。
時刻T1において、ＥＧＲがオフからオンに切り替わると、点火時期は直ぐに目標点火時期に向かって変更が始まり、予測ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率になるとともに点火時期が目標点火時期になるT2まで、徐々に目標点火時期まで変化している。

本実施形態においては、ＥＧＲの切り替わり直後から点火時期が好適な値に変更される。また、点火時期が目標点火時期になるT2までの時間も好適な値に制御される。
したがって、点火時期を目標点火時期に変更させるとき、エンジン回転数、エンジン負荷、ＥＧＲ率で決まる係数k₃により点火時期を変えているため、好適な点火時期でエンジン１を稼動させることができる。

また、エンジン回転数、エンジン負荷、ＥＧＲ率で決まる係数k₃により変更量（変更感度）を変えているため、ＥＧＲがオフからオンに切り替わった時点から、点火時期が目標点火時期になるまでの時間を、その間のエンジン１の運転状態に応じて変えることができ、点火時期を好適なタイミングで目標点火時期に切り替えることができる。
なお、本実施形態においては、吸気管噴射型の直列４気筒ガソリンエンジン用の点火時期制御装置について示したが、エンジンの形式等はこれに限ることはなく、例えば筒内に燃料を直接噴射する筒内噴射型ガソリンエンジンに適用したり、Ｖ型エンジン等へ適用したりしてもよい。

（第２実施形態）
次に、図４は本発明の第２実施形態に係る点火時期制御装置を示す図である。ここで、本実施形態は上述実施形態と略同様に構成されているので、図面を流用して同様な構成には同一の符号を付して特徴部分を説明する。
図１においてエンジンＥＣＵ２５は、図４のフローチャートに示す処理を実行して、ＥＧＲがオンからオフになったとき（ＥＧＲ停止時）、インテークマニホールド３内のＥＧＲ率を予測し、予測結果により点火プラグ２１ａ〜２１ｄの点火時期を制御するようになっている。

なお、図４のフローチャートの処理は、その処理内で予め設定されたサンプリング周期に従って繰り返されるようになっており、処理実行時に算出した予測ＥＧＲ率や要求点火時期などを記憶しておき、次回実行時に利用するようになっている。
具体的には、図４のフローチャートに示すように、エンジンＥＣＵ２５は、まず、ＥＧＲオン領域であることを確認してから、ＥＧＲオンからオフに変わったことを検出する（ステップＳ２１、Ｓ２２）。

なお、エンジンＥＣＵ２５は、ステップＳ２１においてＥＧＲオン領域であることが確認できなければ確認できるまで処理を繰り返す。また、エンジンＥＣＵ２５は、ステップＳ２２においてＥＧＲオンからオフに変わったことを検出できなければ検出できるまで処理を繰り返す。
ステップＳ２１、Ｓ２２において、ＥＧＲオンからオフに変わったことを検出した場合、ＥＧＲ率予測部３１は、インテークマニホールド３内のＥＧＲ率を予測するための時定数τ₁を算出する（ステップＳ１３）。

次いで、ＥＧＲ率予測部３１は、予測ＥＧＲ率を算出する（ステップＳ２３）。なお、ＥＧＲがオフに切り替わった直後の実行時には、前回の予測ＥＧＲ率は記憶されていないので、ＥＧＲオン時のＥＧＲ率として例えばエンジン回転数と負荷とのマップにより求めるようになっている。ここではＥＧＲオンからオフへの切り替わり時のため、ＥＧＲオン時に対応したＥＧＲ率をマップにより求めている。

次いで、点火時期変更量制御部３３は、係数k₃を使って、要求点火時期を算出する（ステップＳ２４）。なお、ＥＧＲがオフに切り替わった直後の実行時には、前回の要求点火時期は記憶されていないので、ＥＧＲオン時の要求点火時期として例えばエンジン回転数と負荷とのマップにより求めるようになっている。ここではＥＧＲオンからオフへの切り替わり時のため、ＥＧＲオン時に対応した要求点火時期をマップにより求めている。
点火時期切換部３４は、その要求点火時期を点火時期として点火プラグ２１ａ〜２１ｄを制御してエンジン１を稼動させる。

次いで、エンジンＥＣＵ２５は、上述の実施形態と同様に、算出した要求点火時期が目標点火時期と同じになったか否かを判定し（ステップＳ１６）、同じになっていないと判定した場合、サンプリング周期に応じた時間だけ処理を待機した後、ステップＳ１４に戻って処理を繰り返す。
ステップＳ１６において、要求点火時期が目標点火時期と同じになっていると判定した場合、エンジンＥＣＵ２５は、点火時期の変更制御処理が終了したと判断し、処理結果として記憶している値を初期化して（ステップＳ１７）、サンプリング周期に応じた時間だけ処理を待機した後、ステップＳ１１に戻ってＥＧＲの切り替わりの検出から処理を繰り返す。

したがって、点火時期を目標点火時期に変更させるとき、エンジン回転数、エンジン負荷、ＥＧＲ率で決まる係数k₃により変更量を変えているため、点火時期が目標点火時期になるまでの時間を、その間のエンジン１の運転状態に応じて変えることができ、点火時期を好適なタイミングで目標点火時期に切り替えることができる。
また、例えば、ＥＧＲがオンからオフになった直後は、インテークマニホールド３内にＥＧＲガスが残留している場合があり、ＥＧＲが残留している間は目標点火時期に比べて点火時期を進角することができるため、燃費向上を図ることができる。

本発明の実施形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。

１ エンジン
３ インテークマニホールド
３ａ〜３ｄ ブランチ
９ 排気還流管
１０ 冷却装置
１１ クランク角センサ
１４ 吸気量センサ
２１ａ〜２１ｄ 点火プラグ
２４ 排気還流弁
２５ エンジンＥＣＵ
３１ ＥＧＲ率予測部
３２ 目標点火時期決定部
３３ 点火時期変更量制御部
３４ 点火時期切換部

Claims (3)

1. 内燃機関の排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気側へ還流させる排気還流装置と、
   前記内燃機関の運転状態に基づいて前記ＥＧＲガスの還流量を調整するＥＧＲガス還流量調整部と、を備える内燃機関の点火時期制御装置であって、
   前記ＥＧＲガスの還流の開始時または停止時に、前記内燃機関の運転状態に応じて目標点火時期を設定し、前記内燃機関の点火時期を前記目標点火時期に変更するまでの間、前記内燃機関の運転状態に応じて前記点火時期の変更量を制御することを特徴とする内燃機関の点火時期制御装置。
2. 前記内燃機関の運転状態に基づいて前記点火時期の変更量を制御して点火時期を求める点火時期変更量制御部と、
   前記点火時期変更量制御部が求めた点火時期に基づいて前記内燃機関の点火時期を切り換える点火時期切換部と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の点火時期制御装置。
3. 前記内燃機関の運転状態に基づいて前記内燃機関のＥＧＲ率を予測するＥＧＲ率予測部を備え、
   前記点火時期変更量制御部は、前記内燃機関の回転数と、前記内燃機関の吸入空気量と、前記ＥＧＲ率予測部が予測した予測ＥＧＲ率と、に基づいて前記点火時期の変更量を制御し、前記内燃機関の回転数が小さくなるほど、または前記内燃機関の吸入空気量が多くなるほど、または前記予測ＥＧＲ率と前記目標点火時期の時のＥＧＲ率との差が大きくなるほど、前記点火時期の時間に対する変更量を少なく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。

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