JP5547858B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に機関の燃焼室に吸入されるガスに含まれる排気（燃焼ガス）の割合を示す排気還流率に基づいて制御を行う内燃機関の制御装置に関する。

特許文献１には、排気還流率の算出に、機関の吸入空気量を検出する吸入空気量センサを使用する手法が示されている。吸入空気量センサの特性ばらつきや他の要因によって、検出吸入空気量が実際の吸入空気量からずれる場合があり、特許文献１の手法ではそのような検出ずれがあると排気還流率の算出精度が低下する。

特許文献２には、吸入空気量センサの検出ずれの影響を軽減した空燃比制御装置が示されている。この制御装置によれば、機関排気系において検出される空燃比（酸素濃度）に応じて空燃比フィードバック制御量が算出され、空燃比フィードバック制御量を用いて空燃比のフィードバック制御が行われ、スロットル弁がほぼ全開とされる高負荷運転状態においては、空燃比フィードバック制御量に基づいて吸入空気量センサ検出値の上限値が変更される。これにより、特に吸気脈動による吹き返しの影響によって空燃比の制御精度が悪化することが防止される。

国際公開ＷＯ２０１１／０７４３０２号公報 特開２００５−３２５７６２号公報

吸入空気量センサが故障した場合、あるいは機関吸気系に接続される排気還流通路、蒸発燃料通路などの配管外れがある場合においては、機関が高負荷運転状態以外の運転状態にあっても、吸入空気量センサにより検出される吸入空気量が実吸入空気量と大きく乖離し、排気還流率の算出精度が低下する。そのため、検出吸入空気量を用いて算出される排気還流率に応じた燃料供給制御及び点火時期制御の制御精度が悪化する。

燃料供給制御では、空燃比フィードバック制御を行うことにより、定常的な運転状態では実際の空燃比を所望値に維持することが可能であるが、過渡運転状態においては制御精度が悪化する。一方点火時期制御では、吸入空気量の検出誤差は定常的な運転状態においてもノッキングの増加や失火の原因となる。特許文献２に示された手法では、上記した配管外れのような異常状態は考慮されていないため、改善の余地があった。

本発明はこの点に着目してなされたものであり、排気還流率の算出に適用される検出吸入空気量を設定下限値以上の範囲内に制限するリミット処理を適切に行い、排気還流率を用いた制御の制御精度が大きく悪化する事態を回避することが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。

上記目的を達成するため本発明は、内燃機関（１）の吸気通路（２）内に設けられたスロットル弁（３）と、前記機関に燃料を供給する燃料タンク内で発生する蒸発燃料と空気の混合気である蒸発燃料混合気を前記吸気通路（２）に供給する蒸発燃料通路（２５）とを備える内燃機関の制御装置を提供する。この制御装置は、前記機関の回転数（ＮＥ）を検出する回転数検出手段と、前記機関の吸気圧（ＰＢＡ）を検出する吸気圧検出手段と、前記スロットル弁（３）を全開にした状態に対応する吸入空気量である全開吸入空気量（ＧＡＷＯＴ）を、前記機関回転数（ＮＥ）に応じて算出する全開吸入空気量算出手段と、前記機関の排気が燃焼室に還流されない状態に対応する理論吸入空気量（ＧＡＴＨ）を、前記全開吸入空気量（ＧＡＷＯＴ）及び前記吸気圧（ＰＢＡ）に応じて算出する理論吸入空気量算出手段と、前記機関の吸入空気量（ＧＡＣＹＬＴＭＰ）を検出する吸入空気量検出手段と、前記機関の排気通路（２１）において空燃比（ＫＡＣＴ）を検出する空燃比検出手段と、検出される空燃比（ＫＡＣＴ）に応じて空燃比補正量（ＫＡＦ）を算出する空燃比補正量算出手段と、前記空燃比補正量（ＫＡＦ）の学習値（ＫＲＥＦＸ）を算出する学習値算出手段と、前記吸気圧（ＰＢＡ）及び機関回転数（ＮＥ）と、前記空燃比補正量（ＫＡＦ）及び学習値（ＫＲＥＦＸ）とを用いて基準吸入空気量（ＧＡＣＹＬＲＥＦ）を算出する基準吸入空気量算出手段と、検出される吸入空気量（ＧＡＣＹＬＴＭＰ）の下限値（ＧＡＣＬＭＬ）を、前記基準吸入空気量（ＧＡＣＹＬＲＥＦ）に応じて設定する下限値設定手段と、検出される吸入空気量（ＧＡＣＹＬＴＭＰ）を前記下限値（ＧＡＣＬＭＬ）以上の範囲内に制限するリミット処理を行うリミット処理手段と、前記蒸発燃料通路（２５）を介して前記吸気通路（２）に供給される蒸発燃料混合気量（ＧＰＧＣ）を算出する蒸発燃料混合気量算出手段と、前記蒸発燃料混合気量（ＧＰＧＣ）を用いて前記リミット処理後の吸入空気量（ＧＡＩＲＣＹＬ）を補正することにより、吸入ガス量（ＧＩＮＧＡＳＣＹＬ）を算出する吸入ガス量算出手段と、前記理論吸入空気量（ＧＡＴＨ）及び吸入ガス量（ＧＩＮＧＡＳＣＹＬ）を用いて排気還流率（ＲＥＧＲＴ）を算出する排気還流率算出手段とを備え、前記排気還流率（ＲＥＧＲＴ）を用いて前記機関を制御することを特徴とする。

この構成によれば、スロットル弁を全開にした状態に対応する吸入空気量である全開吸入空気量が、機関回転数に応じて算出され、排気還流が全くない状態に対応する理論吸入空気量が、全開吸入空気量及び吸気圧に応じて算出される。さらに蒸発燃料通路を介して吸気通路に供給される蒸発燃料混合気量が算出され、蒸発燃料混合気量を用いて吸入空気量を補正して吸入ガス量が算出され、算出される吸入ガス量と理論吸入空気量とを用いて排気還流率が算出され、算出された排気還流率を用いて機関制御が行われる。また検出される空燃比に応じて空燃比補正量が算出されるとともに、この空燃比補正量の学習値が算出され、吸気圧、機関回転数、空燃比補正量、及びその学習値を用いて基準吸入空気量が算出され、さらにこの基準吸入空気量に応じて吸入空気量の下限値が算出され、検出される吸入空気量をその下限値以上の範囲内に制限するリミット処理が行われる。したがって、比較的簡単な演算によって蒸発燃料混合気も考慮した正確な排気還流率が得られ、機関制御精度を高めることができる。また、吸気圧及び機関回転数とともに、機関で燃焼する混合気の実空燃比が反映される空燃比補正量及びその学習値を用いて検出吸入空気量の下限値の設定が行われるので、例えば吸入空気量検出手段の故障時や蒸発燃料通路の配管外れなどが発生した場合に、検出吸入空気量を設定下限値以上の範囲内に制限するリミット処理を適切に行い、排気還流率を用いた機関制御の精度が大きく悪化する事態を回避することができる。

また、前記機関の出力を最大とする最適点火時期（ＩＧＭＢＴ）を前記排気還流率（ＲＥＧＲＴ）に応じて算出する最適点火時期算出手段をさらに備え、前記最適点火時期（ＩＧＭＢＴ）を用いて前記機関の点火時期制御を行うことが望ましい。

この構成によれば、最適点火時期が排気還流率に応じて算出され、算出された最適点火時期を用いて点火時期制御が行われる。排気還流率と最適点火時期との関係は、吸気弁の作動位相や外部排気還流の有無の影響を受けないことが確認されているので、排気還流率に応じて最適点火時期を設定することにより、機関運転状態に適した最適点火時期を簡便に算出することができる。

また、前記機関のノッキングを検出するノッキング検出手段（１４）と、該ノッキング検出手段（１４）によるノッキングの検出頻度が高くなるほど増加するように点火時期の遅角補正量（ＤＩＧＫＣＳ）を算出する遅角補正量算出手段と、前記遅角補正量（ＤＩＧＫＣＳ）が遅角限界値（ＤＩＧＫＭＡＸ）に達したときは、前記リミット処理後の吸入空気量（ＧＡＩＲＣＹＬ）を前記基準吸入空気量（ＧＡＣＹＬＲＥＦ）に置換するフェールセーフ処理手段とをさらに備え、前記遅角補正量（ＤＩＧＫＣＳ）を用いて前記機関の点火時期制御を行うことが望ましい。

この構成によれば、ノッキングの検出頻度が高くなるほど増加するように点火時期の遅角補正量が算出され、その遅角補正量を用いて点火時期制御が行われる。遅角補正量が遅角限界値に達したときは、リミット処理後の吸入空気量を基準吸入空気量に置換するフェールセーフ処理が行われるので、検出吸入空気量が実際の吸入空気量から大きくずれた状態において、ノッキングの発生を確実に防止することができる。

また、前記機関は前記排気通路（２１）から前記吸気通路（２）に排気を還流する排気還流通路（２２）を備え、該排気還流通路（２２）を介して前記吸気通路（２）に流入するガス量の推定値である推定還流ガス量（ＧＥＧＲＥＸＥ）を算出する推定還流ガス量算出手段と、前記空燃比補正量（ＫＡＦ）を前記学習値（ＫＲＥＦＸ）で除算することにより得られる空燃比判定パラメータ（ＫＡＦＤＥＴ）が、検出される吸入空気量（ＧＡＣＹＬＴＭＰ）及び推定還流ガス量（ＧＥＧＲＥＸＥ）に応じて設定される所定範囲（ＲＡＢＮＬ）内にあるときに前記排気還流通路（２２）が異常であると判定する異常判定手段とをさらに備え、前記基準吸入空気量算出手段は、前記排気還流通路（２２）による外部排気還流率の目標値（ＲＥＧＲＥＸＣＭＤ）が所定値（ＲＥＧＲＥＸＴＨ）以上であり、かつ前記機関が所定高負荷運転状態にあり、かつ前記異常判定手段により前記排気還流通路（２２）が異常であると判定され、かつ前記遅角補正量（ＤＩＧＫＣＳ）が前記遅角限界値（ＤＩＧＫＭＡＸ）に達したときは、前記基準吸入空気量（ＧＡＣＹＬＲＥＦ＝ＧＡＣＹＬＲＥＦ２）に前記空燃比判定パラメータ（ＫＡＦＤＥＴ）を乗算することにより、前記基準吸入空気量（ＧＡＣＹＬＲＥＦ）を修正し、前記フェールセーフ処理手段は、前記リミット処理後の吸入空気量（ＧＡＩＲＣＹＬ）を修正された基準吸入空気量（ＧＡＣＹＬＲＥＦ）に置換することが望ましい。

この構成によれば、排気還流通路を介して吸気通路に流入するガス量の推定値である推定還流ガス量が算出され、空燃比補正量を学習値で除算することにより得られ空燃比判定パラメータが、検出される吸入空気量及び推定還流ガス量に応じて設定される所定範囲内にあるときに排気還流通路が異常であると判定される。排気還流通路による外部排気還流率の目標値が所定値以上であり、かつ機関が所定高負荷運転状態にあり、かつ排気還流通路が異常であると判定され、かつ遅角補正量が遅角限界値に達したときは、基準吸入空気量に空燃比判定パラメータを乗算することにより、基準吸入空気量が修正され、リミット処理後の吸入空気量を修正された基準吸入空気量に置換するフェールセーフ処理が行われる。排気還流通路の配管外れが発生した場合においては、吸気圧に応じて算出される基準吸入空気量が実際の吸入空気量から大きくずれるので、空燃比判定パラメータを乗算して修正された基準吸入空気量を適用することによって、実際の吸入空気量を精度良く近似することができる。したがって、リミット処理後の吸入空気量を修正された基準吸入空気量に置換することによって、排気還流通路の配管外れが発生し、排気還流通路から吸気通路に新気が流入するような場合において、ノッキングの発生を確実に防止することができる。また、空燃比補正量を学習値で除算することにより得られ空燃比判定パラメータを用いることにより、燃料噴射弁や吸入空気量検出手段の特性ばらつきの影響を排除し、精度の高い修正を行うことができる。

また、前記蒸発燃料混合気中の蒸発燃料濃度（ＫＡＦＥＶＡＣＴ）を算出する蒸発燃料濃度算出手段と、前記蒸発燃料混合気量（ＧＰＧＣ）及び蒸発燃料濃度（ＫＡＦＥＶＡＣＴ）に応じて算出される前記蒸発燃料混合気中の新気量（ＧＰＧＡＣＹＬ）を用いて前記吸入空気量（ＧＡＩＲＣＹＬ）を補正し、補正吸入空気量（ＧＡＩＲＣＹＬＣ）を算出する補正吸入空気量算出手段と、前記機関におけるノッキングの発生限界に対応するノック限界点火時期（ＩＧＫＮＯＣＫ）を、前記排気還流率（ＲＥＧＲＴ）及び補正吸入空気量（ＧＡＩＲＣＹＬＣ）に応じて算出するノック限界点火時期算出手段とをさらに備え、前記最適点火時期（ＩＧＭＢＴ）またはノック限界点火時期（ＩＧＫＮＯＣＫ）の何れか遅角側の点火時期を用いて前記点火時期制御を行うことが望ましい。

この構成によれば、蒸発燃料混合気中の蒸発燃料濃度が算出され、蒸発燃料混合気量及び蒸発燃料濃度に応じて算出される蒸発燃料混合気中の新気量を用いて吸入空気量を補正して補正吸入空気量が算出され、排気還流率及び補正吸入空気量に応じてノック限界点火時期が算出される。ノック限界点火時期は排気還流率との相関性が高いので、排気還流率に応じてノック限界点火時期を算出することにより、ノッキングを確実に回避可能な範囲で機関出力を最大化する点火時期制御を高精度に行うことができる。また、蒸発燃料通路を介して蒸発燃料混合気が吸気通路に供給されるときは、気筒に吸入される新気量は、吸入空気量に蒸発燃料混合気中の新気量を加算したものとなるので、排気還流率及び補正吸入空気量に応じてノック限界点火時期を算出することにより、ノック限界点火時期の算出精度を高めることができる。

本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。 図１に示す弁作動特性可変装置の概略構成を示す図である。 吸気弁の作動位相の変化を示す図である。 全排気還流率（ＲＥＧＲＴ）の算出手法を説明するための図である。 大気圧の変化に対する理論全開空気量（ＧＡＷＯＴ）の変化を説明するための図である。 吸気温補正を説明するための図である。 全排気還流率（ＲＥＧＲＴ）と最適点火時期（ＩＧＭＢＴ）との関係を示す図である。 質量燃焼割合（ＲＣＭＢ）の推移を示す図である。 全排気還流率（ＲＥＧＲＴ）とＥＧＲノッキング補正量（ＤＥＧＲＴ）との関係を示す図である。 全排気還流率を算出する処理（第１の実施形態）のフローチャートである。 図１０の処理で実行される吸入空気量（ＧＡＩＲＣＹＬ）算出処理のフローチャートである。 蒸発燃料混合気の流量を制御する処理のフローチャートである。 図１２の処理で実行されるＰＧＣＭＤ算出処理のフローチャートである。 蒸発燃料濃度係数（ＫＡＦＥＶＡＣＴ）を算出する処理のフローチャートである。 点火時期（ＩＧＬＯＧ）を算出する処理のフローチャートである。 図１５の処理で実行されるＩＧＫＮＯＣＫ算出処理のフローチャートである。 図１６の処理で実行されるＧＡＩＲＣＹＬＣ算出処理のフローチャートである。 図１６の処理で参照されるテーブル及びマップの設定を説明するための図である。 充填効率（ηｃ）と基本ノック限界点火時期（ＩＧＫＮＯＣＫＢ）との関係を示す図である。 制御動作例を説明するためのタイムチャートである。 制御動作例を説明するためのタイムチャートである。 図１１の処理の変形例を示すフローチャートである。

以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態にかかる内燃機関とその制御装置の構成を示す図であり、図２は弁作動特性可変装置の構成を示す図である。図１において、例えば４気筒を有する内燃機関（以下単に「エンジン」という）１は、吸気弁及び排気弁と、これらを駆動するカムを備えるとともに、吸気弁を駆動するカムの、クランク軸回転角度を基準とした作動位相を連続的に変更するカム位相可変機構としての弁作動特性可変機構４２を有する弁作動特性可変装置４０を備えている。弁作動特性可変機構４２により吸気弁を駆動するカムの作動位相が変更され、吸気弁の作動位相が変更される。

エンジン１の吸気通路２にはスロットル弁３が配されている。また、スロットル弁３にはスロットル弁開度ＴＨを検出するスロットル弁開度センサ４が連結されており、その検出信号は、電子コントロールユニット（以下（ＥＣＵ）という）５に供給される。スロットル弁３には、スロットル弁３を駆動するアクチュエータ７が接続されており、アクチュエータ７は、ＥＣＵ５によりその作動が制御される。
吸気通路２には、エンジン１の吸入空気流量ＧＡＩＲを検出する吸入空気流量センサ１３が設けられている。吸入空気流量センサ１３の検出信号は、ＥＣＵ５に供給される。

吸気通路２のスロットル弁３の下流側には、蒸発燃料通路２５が接続されており、蒸発燃料通路２５は図示しないキャニスタに接続されている。蒸発燃料通路２５には、蒸発燃料と空気の混合気（蒸発燃料混合気、以下「パージガス」という））の流量を制御するパージ制御弁２６が設けられている。パージ制御弁２６はＥＣＵ５によりその作動が制御される。キャニスタは、エンジン１に燃料を供給する燃料タンク内で発生する蒸発燃料を貯蔵するものであり、パージ制御弁２６が開弁されると、キャニスタからパージガスが蒸発燃料通路２５を介して、吸気通路２に供給される。

排気通路２１と吸気通路２の間には、排気還流通路２２が設けられており、排気還流通路２２は、スロットル弁３の下流側において吸気通路２と接続されている。排気還流通路２２には、排気還流量を制御する排気還流制御弁２３が設けられており、排気還流制御弁２３はＥＣＵ５によりその作動が制御される。

排気通路２１には、酸素濃度センサ２４（以下「ＬＡＦセンサ２４」という）が装着されており、このＬＡＦセンサ２４は排気中の酸素濃度（空燃比）にほぼ比例した検出信号をＥＣＵ５に供給する。

燃料噴射弁６はエンジン１とスロットル弁３との間かつ吸気通路２の図示しない吸気弁の少し上流側に各気筒毎に設けられており、各噴射弁は図示しない燃料ポンプに接続されていると共にＥＣＵ５に電気的に接続されて当該ＥＣＵ５からの信号により燃料噴射弁６の開弁時間が制御される。
エンジン１の各気筒の点火プラグ１５は、ＥＣＵ５に接続されており、ＥＣＵ５は点火プラグ１５に点火信号を供給し、点火時期制御を行う。

スロットル弁３の下流には吸気圧ＰＢＡを検出する吸気圧センサ８及び吸気温ＴＡを検出する吸気温センサ９が取付けられている。またエンジン１の本体には、エンジン冷却水温ＴＷを検出するエンジン冷却水温センサ１０が取り付けられている。これらのセンサの検出信号は、ＥＣＵ５に供給される。

ＥＣＵ５には、エンジン１のクランク軸（図示せず）の回転角度を検出するクランク角度位置センサ１１及び、エンジン１の吸気弁を駆動するカムが固定されたカム軸の回転角度を検出するカム角度位置センサ１２が接続されており、クランク軸の回転角度及びカム軸の回転角度に応じた信号がＥＣＵ５に供給される。クランク角度位置センサ１１は、一定クランク角周期毎（例えば６度周期）に１パルス（以下「ＣＲＫパルス」という）と、クランク軸の所定角度位置を特定するパルスを発生する。また、カム角度位置センサ１２は、エンジン１の特定の気筒の所定クランク角度位置でパルス（以下「ＣＹＬパルス」という）と、各気筒の吸入行程開始時の上死点（ＴＤＣ）でパルス（以下「ＴＤＣパルス」という）を発生する。これらのパルスは、燃料噴射時期、点火時期等の各種タイミング制御及びエンジン回転数（エンジン回転速度）ＮＥの検出に使用される。なお、カム角度位置センサ１２より出力されるＴＤＣパルスと、クランク角度位置センサ１１より出力されるＣＲＫパルスとの相対関係からカム軸の実際の作動位相ＣＡＩＮが検出される。

エンジン１の適宜の位置に、高周波振動を検出するノックセンサ１４が装着されており、その検出信号がＥＣＵ５に供給される。またＥＣＵ５には、エンジン１によって駆動される車両のアクセルペダルの踏み込み量（以下「アクセルペダル操作量」という）ＡＰを検出するアクセルセンサ３１、当該車両の走行速度（車速）ＶＰを検出する車速センサ３２、及び大気圧ＰＡを検出する大気圧センサ３３が接続されている。これらのセンサの検出信号は、ＥＣＵ５に供給される。

弁作動特性可変装置４０は、図２に示すように、吸気弁の作動位相を連続的に変更する弁作動特性可変機構４２と、吸気弁の作動位相を連続的に変更するために、その開度が連続的に変更可能な電磁弁４４とを備えている。吸気弁の作動位相を示すパラメータとして、上記カム軸の作動位相ＣＡＩＮが用いられる（以下「吸気弁作動位相ＣＡＩＮ」という）。電磁弁４４には、オイルパン４６の潤滑油がオイルポンプ４５により、加圧されて供給される。なお、弁作動特性可変機構４２の具体的な構成は、例えば特開２０００−２２７０１３号公報に示されている。

弁作動特性可変機構４２により、吸気弁は、図３に実線Ｌ２で示す特性を中心として、吸気弁作動位相ＣＡＩＮの変化に伴って破線Ｌ１で示す最進角位相から、一点鎖線Ｌ３で示す最遅角位相までの間の位相で駆動される。本実施形態では、吸気弁作動位相ＣＡＩＮは、最遅角位相を基準とした進角量として定義される。

ＥＣＵ５は各種センサからの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路、中央演算処理ユニット（以下「ＣＰＵ」という）、ＣＰＵで実行される演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶回路のほか、アクチュエータ７、燃料噴射弁６、点火プラグ１５、排気還流制御弁２３、及び電磁弁４４に駆動信号を供給する出力回路等から構成される。

ＥＣＵ５のＣＰＵは、上記センサの検出信号に応じて、点火時期制御、スロットル弁３の開度制御、エンジン１に供給する燃料量（燃料噴射弁６の開弁時間）の制御、排気還流制御弁２３による排気還流制御、及び電磁弁４４による弁作動特性の制御を行う。

燃料噴射弁６の開弁時間ＴＯＵＴは、下記式（１）により算出される。
ＴＯＵＴ＝ＴＩＭ×ＫＣＭＤ×ＫＡＦ×ＫＴＯＴＡＬ （１）
ここに、ＴＩＭは基本燃料量、具体的には燃料噴射弁６の基本燃料噴射時間であり、吸入空気流量ＧＡＩＲに応じて設定されたＴＩＭテーブルを検索して決定される。ＴＩＭテーブルは、エンジンに供給する混合気の空燃比がほぼ理論空燃比になるように設定されている。

ＫＣＭＤはエンジン１の運転状態に応じて設定される目標空燃比係数である。目標空燃比係数ＫＣＭＤは、空燃比Ａ／Ｆの逆数、すなわち燃空比Ｆ／Ａに比例し、理論空燃比のとき値１．０をとるので、以下「目標当量比」という。

ＫＡＦは、フィードバック制御の実行条件が成立するときは、ＬＡＦセンサ２４の検出値から算出される検出当量比ＫＡＣＴが目標当量比ＫＣＭＤに一致するようにＰＩＤ（比例積分微分）制御あるいは適応制御器（Self Tuning Regulator）を用いた適応制御により算出される空燃比補正係数である。

ＫＴＯＴＡＬは夫々各種エンジンパラメータ信号に応じて演算される他の補正係数（エンジン冷却水温ＴＷに応じた補正係数ＫＴＷ、吸気温ＴＡに応じた補正係数ＫＴＡなど）の積である。

次に本実施形態における排気還流率の算出手法の概要を説明する。以下の説明における「吸入空気量」、「還流排気量」などのガス量の次元は正確には１ＴＤＣ期間（４気筒エンジンではクランク角が１８０度回転する期間）当たりのガス質量である。

図４は、本実施形態における全排気還流率（以下「全ＥＧＲ率」という）ＲＥＧＲＴの算出手法を説明するための図であり、吸気圧ＰＢＡと、エンジンに吸入されるガス量（空気量＋還流排気量）との関係（エンジン回転数ＮＥ及び吸気弁作動位相ＣＡＩＮは一定）を示す。全ＥＧＲ率ＲＥＧＲＴは、内部排気還流と排気還流通路２２を介した外部排気還流による全還流排気量の、全吸入ガス量（理論吸入空気量ＧＡＴＨ）に対する比率である（下記式（１２）（１５）参照）。図４（ａ）は、パージ制御弁２６が閉弁され、パージガスが吸気通路２に供給されない状態（以下「パージ停止状態」という）に対応し、図４（ｂ）は、パージ制御弁２６が開弁され、パージガスが吸気通路２に供給されている状態（以下「パージ実行状態」という）に対応する。

図４において、動作点ＰＷＯＴは、スロットル弁３を全開とした状態に対応し、外部排気還流が行われず、かつ内部排気還流が無いと仮定した理想的な動作点を示す。動作点ＰＷＯＴでは、吸入空気量はエンジン回転数ＮＥ一定の条件下で最大となる。なお、スロットル弁３を全開とした状態においても実際には残留ガス率（内部排気還流率）が「０」となることはない。ただし、吸気圧ＰＢＡＷＯＴはほぼ大気圧ＰＡと等しくなるので、内部排気還流率は最小となる。動作点ＰＷＯＴと原点を通る直線ＬＴＨは、外部排気還流が行われず、かつ内部排気還流が無いと仮定した理想的な吸入空気量と吸気圧との関係を示す。以下この直線ＬＴＨを、「理論吸入空気量直線ＬＴＨ」という。また線Ｌ１１及びＬ１２は、それぞれ内部排気還流のみを考慮したときの関係、及び内部排気還流及び外部排気還流をともに考慮したときの関係を示す。なお、線Ｌ１１及びＬ１２は、実際には直線とはならないが、説明のために直線で示している。

先ず図４（ａ）を参照してパージ停止状態における全ＥＧＲ率ＲＥＧＲＴの算出手法を説明する。
吸気圧ＰＢＡがＰＢＡ１である状態に対応する、理論吸入空気量直線ＬＴＨ上のガス量を「理論吸入空気量ＧＡＴＨ」とすると、理論吸入空気量ＧＡＴＨは、下記式（１１）で表される。式（１１）のＧＡＩＲＣＹＬは吸入空気量（新気量）であり、ＧＥＧＲＩＮ，ＧＥＧＲＥＸ，及びＧＥＧＲＴは、それぞれ内部還流排気量、外部還流排気量、及び全還流排気量である。
ＧＡＴＨ＝ＧＡＩＲＣＹＬ＋ＧＥＧＲＩＮ＋ＧＥＧＲＥＸ
＝ＧＡＩＲＣＹＬ＋ＧＥＧＲＴ （１１）

したがって、全ＥＧＲ率ＲＥＧＲＴは、下記式（１２）により算出される。
ＲＥＧＲＴ＝ＧＥＧＲＴ／ＧＡＴＨ
＝（ＧＡＴＨ−ＧＡＩＲＣＹＬ）／ＧＡＴＨ （１２）

一方、パージ実行状態では、理論吸入空気量ＧＡＴＨは、下記式（１３）で与えられる。式（１３）のＧＰＧＣは、蒸発燃料通路２５から吸気通路２に供給されるパージガス量であり、下記式（１４）で示すように、パージガスに含まれる蒸発燃料量ＧＶＡＰＯＲ及びパージガスに含まれる新気量（以下「二次空気量」という）ＧＰＧＡＣＹＬの和で与えられる。また式（１３）のＧＩＮＧＡＳＣＹＬは、吸入空気量ＧＡＩＲＣＹＬとパージガス量ＧＰＧＣとの和であり、以下「吸入ガス量ＧＩＮＧＡＳＣＹＬ」という。
ＧＡＴＨ＝ＧＡＩＲＣＹＬ＋ＧＰＧＣ＋ＧＥＧＲＩＮ＋ＧＥＧＲＥＸ
＝ＧＩＮＧＡＳＣＹＬ＋ＧＥＧＲＴ （１３）
ＧＰＧＣ＝ＧＶＡＰＯＲ＋ＧＰＧＡＣＹＬ （１４）

したがって、全ＥＧＲ率ＲＥＧＲＴは、下記式（１５）により算出される。
ＲＥＧＲＴ＝ＧＥＧＲＴ／ＧＡＴＨ
＝（ＧＡＴＨ−ＧＩＮＧＡＳＣＹＬ）／ＧＡＴＨ （１５）

なお、後述するように点火時期ＩＧＬＯＧの制御においては、吸入空気量ＧＡＩＲＣＹＬに二次新気量ＧＰＧＡＣＹＬを加算することにより算出される補正吸入空気量ＧＡＩＲＣＹＬＣ（図４（ｂ）参照）が使用される。

パージ実行状態に対応する式（１３）及び（１５）において、パージガス量ＧＰＧＣを「０」とすれば、パージ停止状態に対応する式（１１）及び（１２）が得られるので、パージ実行状態に対応する式（１３）及び（１５）を基本式として以下の説明を行う。

図５は、大気圧が変化した場合を説明するための図であり、全開動作点ＰＷＯＴ１が基準状態に対応する動作点であり、吸気圧ＰＢＡが基準吸気圧ＰＢＡＳＴＤ（例えば１００ｋＰａ（７５０ｍｍＨｇ））である状態に相当する。当該車両が高地に移動し大気圧が低下するのに伴って、動作点ＰＷＯＴ１は理論吸入空気量直線ＬＴＨ上を、動作点ＰＷＯＴ２，ＰＷＯＴ３のように移動する。各動作点ＰＷＯＴ１〜ＰＷＯＴ３から出発する曲線Ｌ２１〜Ｌ２３は、それぞれ内部排気還流を考慮した（外部排気還流を行わない場合の）吸入ガス量ＧＩＮＧＡＳＣＹＬを示す。

このように本実施形態では、大気圧変化に対して理論吸入空気量直線ＬＴＨを変更する必要がなく、高地においても正確な全ＥＧＲ率ＲＥＧＲＴを算出することができる。

ただし、吸気温ＴＡの変化に伴う空気密度補正を行う必要があり、検出される吸気温ＴＡに応じて下記式（１６）による補正を行う。式（１６）のＴＡＳＴＤは、基準状態の吸気温（例えば２５℃）であり、ＧＡＷＯＴＳＴＤは、基準状態における全開動作点ＰＷＯＴに対応する吸入空気量であり、以下「基準理論全開空気量ＧＡＷＯＴＳＴＤ」という。またＧＡＷＯＴは、検出される吸気温ＴＡの運転状態における全開動作点ＰＷＯＴに対応する吸入空気量であり、「理論全開空気量ＧＡＷＯＴ」という。「ｎ」は、実験により「０」から「１」の間の値に設定される定数であり、例えば「０．５」に設定される。

図６に示す直線ＬＴＨＳＴＤが基準状態における理論吸入空気量直線であり、直線ＬＴＨが検出吸気温ＴＡに対応する理論吸入空気量直線である。なお図６は、検出吸気温ＴＡが基準吸気温ＴＡＳＴＤより高い例に対応する。

図７は、全ＥＧＲ率ＲＥＧＲＴと、最適点火時期ＩＧＭＢＴとの関係（エンジン回転数ＮＥは一定）を示す図である。最適点火時期ＩＧＭＢＴは、エンジン出力トルクが最大となる点火時期である。この図において、記号●及び○は、吸気弁作動位相ＣＡＩＮが０度の運転状態に対応し、記号■及び□は、吸気弁作動位相ＣＡＩＮが２０度の運転状態に対応し、記号▲及び△は、吸気弁作動位相ＣＡＩＮが４５度の運転状態に対応する。また記号●，■及び▲は、外部排気還流を行わない場合（内部排気還流のみ）に対応し、記号○，□及び△は、外部排気還流を行った場合（内部排気還流＋外部排気還流）に対応する。

図７から、全ＥＧＲ率ＲＥＧＲＴと、最適点火時期ＩＧＭＢＴとの関係が、吸気弁の作動位相ＣＡＩＮ、あるいは外部排気還流の有無に依存せず、曲線Ｌ３１で代表させることが可能であることが確認される。したがって、エンジン回転数ＮＥ及び全ＥＧＲ率ＲＥＧＲＴに応じて設定された最適点火時期算出マップ（ＩＧＭＢＴマップ）を１つ設けておくことにより、すべての運転状態に対応した最適点火時期の設定を行うことが可能となる。よって、マップ設定工数を大幅に低減することができる。

図８は、燃焼室内に吸入された混合気の質量燃焼割合ＲＣＭＢの変化特性（横軸はクランク角度ＣＡ）を示す図である。同図（ａ）は、充填効率ηｃを一定として、全ＥＧＲ率ＲＥＧＲＴを変化させたときの特性を示しており、曲線Ｌ４１〜Ｌ４３は、それぞれ、全ＥＧＲ率ＲＥＧＲＴが６．３％，１６．２％，及び２６．３％である運転状態に対応する。曲線Ｌ４１が最も燃焼速度が速いことを意味する。すなわち、全ＥＧＲ率ＲＥＧＲＴは、混合気の燃焼速度を変化させる主要因であることが確認される。

一方図８（ｂ）は、全ＥＧＲ率を一定として充填効率ηｃを変化させたときの特性（実線、破線、及び一点鎖線）を示している。図に示す実線、破線、及び一点鎖線は、ほとんど重なっており、充填効率ηｃを変化させても混合気の燃焼速度はほとんど変化しないことが確認できる。したがって、最適点火時期ＩＧＭＢＴを充填効率ηｃ（吸入新気量）ではなく、全ＥＧＲ率ＲＥＧＲＴに応じて設定することが適切であることが確認できる。

図９は、全ＥＧＲ率ＲＥＧＲＴと、ＥＧＲノッキング補正量ＤＥＧＲＴとの関係（エンジン回転数ＮＥは一定）を示す図である。ＥＧＲノッキング補正量ＤＥＧＲＴは、ノッキングの発生限界を示すノック限界点火時期ＩＧＫＮＯＣＫの算出に適用される点火時期補正量であり、還流排気量の変化に対応した補正を行うために適用される。この図に示す記号○，□及び△は、充填効率ηｃが異なる状態に対応するデータを示しており、充填効率ηｃに依存しないことが確認できる。したがって、エンジン回転数ＮＥが一定の状態では、全ＥＧＲ率ＲＥＧＲＴと、ＥＧＲノッキング補正量ＤＥＧＲＴとの関係は、曲線Ｌ５１で代表させることができる。よって、ＥＧＲノッキング補正量ＤＥＧＲＴは、エンジン回転数ＮＥ及び全ＥＧＲ率ＲＥＧＲＴに応じて設定されたＤＥＧＲＴマップを用いることにより、適切に設定することができる。なお、曲線Ｌ５１で示される関係は、基本的には吸気弁作動位相ＣＡＩＮに依存しないが、エンジン特性のばらつきなどによって吸気弁作動位相ＣＡＩＮに応じた修正が必要となることも考えられる。そのような場合には、吸気弁作動位相ＣＡＩＮに応じた複数のテーブルを設けるか、あるいは吸気弁作動位相ＣＡＩＮに応じた補正を行うようにしてもよい。

図１０は、全ＥＧＲ率ＲＥＧＲＴを算出する処理のフローチャートである。この処理はＴＤＣパルスの発生に同期してＥＣＵ５のＣＰＵで実行される。
ステップＳ１１では、エンジン回転数ＮＥ及び吸気弁作動位相ＣＡＩＮに応じて設定されたＧＡＷＯＴＳＴＤマップを検索し、基準理論全開空気量ＧＡＷＯＴＳＴＤを算出する。ステップＳ１２では、上記式（１６）による吸気温ＴＡに応じた補正を行い、理論全開空気量ＧＡＷＯＴを算出する。

ステップＳ１３では、検出される吸気圧ＰＢＡを下記式（１７）に適用し、理論吸入空気量ＧＡＴＨを算出する。
ＧＡＴＨ＝ＧＡＷＯＴ×ＰＢＡ／ＰＢＡＳＴＤ （１７）

ステップＳ１４では、図１１に示すＧＡＩＲＣＹＬ算出処理を実行し、検出される吸入空気流量ＧＡＩＲ［ｇ／ｓｅｃ］に応じて、１つの気筒の１吸気行程における吸入空気量ＧＡＩＲＣＹＬを算出する。ステップＳ１５では、図１３のステップＳ６８で算出されるパージガス流量ＱＰＧＣを下記式（１９）に適用し、１つの気筒の１吸気行程におけるパージガス量ＧＰＧＣに変換する。式（１９）のＫＣは、変換係数である。
ＧＰＧＣ＝ＱＰＧＣ×ＫＣ／ＮＥ （１９）

ステップＳ１６では、下記式（２０）に吸入空気量ＧＡＩＲＣＹＬ及びパージガス量ＧＰＧＣを適用し、吸入ガス量ＧＩＮＧＡＳＣＹＬを算出する。
ＧＩＮＧＡＳＣＹＬ＝ＧＡＩＲＣＹＬ＋ＧＰＧＣ （２０）
ステップＳ１７では、前記式（１５）により、全ＥＧＲ率ＲＥＧＲＴを算出する。

図１１は、図１０のステップＳ１４で実行されるＧＡＩＲＣＹＬ算出処理のフローチャートである。
ステップＳ１０１では、下記式（２１）に検出吸入空気流量ＧＡＩＲを適用し、検出吸入空気量ＧＡＣＹＬＴＭＰを算出する。
ＧＡＣＹＬＴＭＰ＝ＧＡＩＲ×ＫＣ／ＮＥ （２１）

ステップＳ１０２では、検出吸気圧ＰＢＡ及び大気圧ＰＡを下記式（２２）に適用し、修正吸気圧ＰＢＡＭを算出する。式（２２）のＰＡＲＥＦは、例えば１０１．３ｋＰａに設定される基準大気圧である。
ＰＢＡＭ＝ＰＢＡ×ＰＡＲＥＦ／ＰＡ （２２）

ステップＳ１０３では、エンジン回転数ＮＥ及び修正吸気圧ＰＢＡＭに応じてＲＥＧＲＩＲＥＦマップを検索し、基準内部排気還流率（以下「基準内部ＥＧＲ率」という）ＲＥＧＲＩＲＥＦを算出する。本実施形態では、吸気弁作動位相ＣＡＩＮの複数の値に対応して複数のＲＥＧＲＩＲＥＦマップが予め設定されており、吸気弁作動位相ＣＡＩＮ（現在値）に応じたマップの選択及び補間演算が行われる。基準内部ＥＧＲ率は、排気還流通路２２を介した外部排気還流がない状態における平均的な内部ＥＧＲ率に相当する。

ステップＳ１０４では、基準内部ＥＧＲ率ＲＥＧＲＩＲＥＦ及び理論吸入空気量ＧＡＴＨを下記式（２３）に適用し、第１基本基準吸入空気量ＧＡＣＹＬＲＥＦ１を算出する。第１基本基準吸入空気量ＧＡＣＹＬＲＥＦ１は、外部排気還流が行われない状態における吸入空気量の基準値に相当する。
ＧＡＣＹＬＲＥＦ１＝（１−ＲＥＧＲＩＲＥＦ）×ＧＡＴＨ （２３）

ステップＳ１０５では、第１基本基準吸入空気量ＧＡＣＹＬＲＥＦ１及びＥＧＲ補正係数ＫＥＧＲを下記式（２４）に適用し、第２基本基準吸入空気量ＧＡＣＹＬＲＥＦ２を算出する。第２基本基準吸入空気量ＧＡＣＹＬＲＥＦ２は、外部排気還流が行われる状態を考慮した吸入空気量の基準値に相当する。
ＧＡＣＹＬＲＥＦ２＝ＧＡＣＹＬＲＥＦ１×ＫＥＧＲ （２４）

ここで、ＥＧＲ補正係数ＫＥＧＲは、エンジン運転状態に応じて設定される外部排気還流率の目標値ＲＥＧＲＥＸＣＭＤを「１」から減算した値（１−ＲＥＧＲＥＸＣＭＤ）に相当するパラメータであり、外部排気還流を行わないときは「１」に設定される。

ステップＳ１０６では、ＫＡＦ補正条件フラグＦＫＡＦＣＮＤが「１」であるか否かを判別する。ＫＡＦ補正条件フラグＦＫＡＦＣＮＤは、下記の条件１）〜４）がすべて満たされるとき「１」に設定される。
１）エンジン１が所定高負荷運転状態（例えば充填効率が６０％以上の運転状態）にある。
２）外部排気還流率目標値ＲＥＧＲＥＸＣＭＤが所定値ＲＥＧＲＥＸＴＨ（例えば０．１５）以上である。
３）排気還流通路２２の配管外れ（以下「二次空気流入異常」という）が発生していると判定されている。
４）点火時期のノッキング遅角補正量ＤＩＧＫＣＳが最大遅角量ＤＩＧＫＭＡＸと等しい。

上記条件３）は、具体的には以下のようにして判定される。下記式（２５）で定義される空燃比判定パラメータＫＡＦＤＥＴが（ＫＡＦＸ±ＤＫＡＦＸ）で定義される所定異常範囲ＲＡＢＮＬ内にあるか否かを判別し、空燃比判定パラメータＫＡＦＤＥＴが所定異常範囲ＲＡＢＮＬ内にあるときに、二次空気流入異常が発生していると判定される。
ＫＡＦＤＥＴ＝ＫＡＦ／ＫＲＥＦＸ （２５）

ＫＲＥＦＸは、空燃比補正係数ＫＡＦの学習値であり、蒸発燃料通路２５を介してパージガスを吸気通路２に供給していないときに算出される空燃比補正係数ＫＡＦのなまし値（最新値を含む所定数の直近算出値の移動平均値）である。ただし、学習値ＫＲＥＦＸは、吸入空気量ＧＡＩＲＣＹＬがステップＳ１０９で算出される上限値ＧＡＣＬＭＨまたは下限値ＧＡＣＬＭＬに設定されたときは、設定される前の値に保持される。

ＫＡＦＸは、下記式（２６）により算出される判定基準値であり、ＤＫＡＦＸは例えば「０．１」に設定される範囲設定値である。この判定手法は、二次空気流入異常が発生すると、吸気通路２には吸入空気流量センサ１３では検出されない新気が流入するため、空燃比判定パラメータＫＡＦＤＥＴは、下記式（２６）によって算出される判定基準値ＫＡＦＸとほぼ等しくなることに基づくものである。
ＫＡＦＸ＝（ＧＡＣＹＬＴＭＰ＋ＧＥＧＲＥＸＥ）／ＧＡＣＹＬＴＭＰ
（２６）

ここでＧＥＧＲＥＸＥは、排気還流通路２２を介して吸気通路２に流入するガス量の推定値である推定還流ガス量であり、吸入ガス量ＧＧＡＳから検出吸入空気量ＧＡＣＹＬＴＭＰを減算することにより算出される（下記式（２７））。
ＧＥＧＲＥＸＥ＝ＧＧＡＳ−ＧＡＣＹＬＴＭＰ （２７）

吸入ガス量ＧＧＡＳは、理論吸入空気量ＧＡＴＨから内部還流排気量ＧＥＧＲＩＮを減算したガス量に相当し、修正吸気圧ＰＢＡＭに応じて予め設定されているＧＧＡＳテーブル（図４（ｂ）に示す線Ｌ１１に相当する）を検索することにより算出される。

通常はステップＳ１０６の答は否定（ＮＯ）となり、ステップＳ１０７に進んで、基準吸入空気量ＧＡＣＹＬＲＥＦを第２基本基準吸入空気量ＧＡＣＹＬＲＥＦ２に設定する。

ステップＳ１０６の答が肯定（ＹＥＳ）、すなわちＫＡＦ補正条件フラグＦＫＡＦＣＮＤが「１」であるときは、第２基本基準吸入空気量ＧＡＣＹＬＲＥＦ２、空燃比補正係数ＫＡＦ、及び学習値ＫＲＥＦＸを下記式（２８）に適用し、基準吸入空気量ＧＡＣＹＬＲＥＦを算出する。
ＧＡＣＹＬＲＥＦ＝ＧＡＣＹＬＲＥＦ２×ＫＡＦ／ＫＲＥＦＸ （２８）

ステップＳ１０９では、理論吸入空気量ＧＡＴＨ及び基準吸入空気量ＧＡＣＹＬＲＥＦを、それぞれ下記式（２９）及び（３０）を用いて吸入空気量の上限値ＧＡＣＬＭＨ及び下限値ＧＡＣＬＭＬを算出する。
ＧＡＣＬＭＨ＝ＣＬＨ×ＧＡＴＨ （２９）
ＧＡＣＬＭＬ＝ＣＬＬ×ＧＡＣＹＬＲＥＦ （３０）
ここでＣＬＨ及びＣＬＬは、許容範囲を設定するための定数であり、例えばそれぞれ「１．０５」及び「０．８５」程度の値に設定される。

ステップＳ１１０では、遅角限界フラグＦＫＣＳＭＡＸが「１」であるか否かを判別する。遅角限界フラグＦＫＣＳＭＡＸは、点火時期のノッキング遅角補正量ＤＩＧＫＣＳが最大遅角量ＤＩＧＫＭＡＸと等しいとき「１」に設定される。ステップＳ１１０の答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、検出吸入空気量ＧＡＣＹＬＴＭＰがステップＳ１０９で算出される下限値ＧＡＣＬＭＬより大きいか否かを判別する（ステップＳ１１２）。この答が否定（ＮＯ）、すなわちＧＡＣＹＬＴＭＰ≦ＧＡＣＬＭＬであるときは、吸入空気量ＧＡＩＲＣＹＬを基準吸入空気量ＧＡＣＹＬＲＥＦに設定するとともに（ステップＳ１１４）、そのことを示す切換フラグＦＥＡＴＭを「１」に設定する（ステップＳ１１５）。一方、ステップＳ１１２の答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、切換フラグＦＥＡＴＭを「０」に設定し（ステップＳ１１３）、ステップＳ１１６に進む。

ステップＳ１１０の答が否定（ＮＯ）であって、ノッキング遅角補正量ＤＩＧＫＣＳが最大遅角量ＤＩＧＫＭＡＸに達していないときは、切換フラグＦＥＡＴＭが「１」であるか否かを判別する（ステップＳ１１１）。その答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、ステップＳ１１２に進み、切換フラグＦＥＡＴＭが「０」であるときは、ステップＳ１１６に進む。

ステップＳ１１６〜Ｓ１２０では、検出吸入空気量ＧＡＣＹＬＴＭＰのリミット処理を行って吸入空気量ＧＡＩＲＣＹＬを算出する。すなわち、検出吸入空気量ＧＡＣＹＬＴＭＰが上限値ＧＡＣＬＭＨより大きいときは吸入空気量ＧＡＩＲＣＹＬを上限値ＧＡＣＬＭＨに設定し（ステップＳ１１６，Ｓ１１７）、検出吸入空気量ＧＡＣＹＬＴＭＰが下限値ＧＡＣＬＭＬより小さいときは吸入空気量ＧＡＩＲＣＹＬを下限値ＧＡＣＬＭＬに設定し（ステップＳ１１８，Ｓ１２０）、検出吸入空気量ＧＡＣＹＬＴＭＰが上下限値の範囲内にあるときは、吸入空気量ＧＡＩＲＣＹＬを検出吸入空気量ＧＡＣＹＬＴＭＰに設定する（ステップＳ１１９）。

なお図示はしていないが、切換フラグＦＥＡＴＭが「１」から「０」に変化した直後においては、吸入空気量ＧＡＩＲＣＹＬを基準吸入空気量ＧＡＣＹＬＲＥＦから検出吸入空気量ＧＡＣＹＬＴＭＰへ徐々に移行させる過渡制御が行われる。

図１２は、パージガス流量制御、すなわちパージ制御弁２６の開度制御を行う処理のフローチャートである。この処理は、ＥＣＵ５のＣＰＵで所定時間（例えば８０ｍｓｅｃ）毎に実行される。

ステップＳ５１では、パージ実行フラグＦＰＧＡＣＴが「１」であるか否かを判別する。パージ実行フラグＦＰＧＡＣＴは、パージガスを吸気通路２に供給する運転状態であるとき「１」に設定される。ステップＳ５１の答が否定（ＮＯ）であるときは、パージ制御弁駆動デューティＤＯＵＴＰＧＣを「０」に設定し（ステップＳ５２）、次いで過渡制御係数ＫＰＧＴを所定初期値ＫＰＧＴＩＮＩ（＜１．０）に設定する（ステップＳ５３）。過渡制御係数ＫＰＧＴは、パージガスの供給開始当初においてパージガス流量を制限するための係数であり、パージガス供給開始後、「１．０」に達するまで時間経過にともなって増加するように設定される（図１３，ステップＳ６５〜Ｓ６７参照）。

ステップＳ５１の答が肯定（ＹＥＳ）、すなわちパージガス供給を行うときは、燃料カットフラグＦＦＣが「１」であるか否かを判別する（ステップＳ５４）。燃料カットフラグＦＦＣは、エンジン１への燃料供給を一時的に停止する運転状態において「１」に設定される。燃料カットフラグＦＦＣが「１」であるときは、過渡制御係数ＫＰＧＴを所定初期値ＫＰＧＴＩＮＩに設定するとともに、パージ制御弁駆動デューティＤＯＵＴＰＧＣを「０」に設定する（ステップＳ５５，Ｓ５６）。

ステップＳ５４の答が否定（ＮＯ）であるときは、図１３に示すＰＧＣＭＤ算出処理を実行し、目標駆動デューティＰＧＣＭＤを算出する（ステップＳ５７）。ステップＳ５８では、パージ制御弁駆動デューティＤＯＵＴＰＧＣを目標駆動デューティＰＧＣＭＤに設定する。ステップＳ５９では、図１３の処理で算出されるパージガス流量ＱＰＧＣ及び基本パージガス流量ＱＰＧＣＢＡＳＥを下記式（３１）に適用し、パージガス流量比ＱＲＡＴＥを算出する。
ＱＲＡＴＥ＝ＱＰＧＣ／ＱＰＧＣＢＡＳＥ （３１）

図１３は、図１２のステップＳ５７で実行されるＰＧＣＭＤ算出処理のフローチャートである。
ステップＳ６１では、検出される吸入空気流量ＧＡＩＲを下記式（３２）に適用し、基本パージガス流量ＱＰＧＣＢＡＳＥを算出する。式（３２）のＫＱＰＧＢは、所定目標パージ率である。
ＱＰＧＣＢＡＳＥ＝ＧＡＩＲ×ＫＱＰＧＢ （３２）

ステップＳ６２では、基本パージガス流量ＱＰＧＣＢＡＳＥが上限値ＱＰＧＭＡＸより大きいか否かを判別し、その答が否定（ＮＯ）であるときは、目標パージガス流量ＱＰＧＣＭＤを基本パージガス流量ＱＰＧＣＢＡＳＥに設定する（ステップＳ６３）。基本パージガス流量ＱＰＧＣＢＡＳＥが上限値ＱＰＧＭＡＸより大きいときは、目標パージガス流量ＱＰＧＣＭＤを上限値ＱＰＧＭＡＸに設定する（ステップＳ６４）。

ステップＳ６５では、過渡制御係数ＫＰＧＴを所定量ＤＫＰＧＴ（＜１．０）だけ増加させる。ステップＳ６６では、過渡制御係数ＫＰＧＴが「１．０」より大きいか否かを判別し、その答が否定（ＮＯ）であるときは、直ちにステップＳ６８に進む。ステップＳ６６の答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、過渡制御係数ＫＰＧＴを「１．０」に設定し（ステップＳ６７）、ステップＳ６８に進む。

ステップＳ６８では、目標パージガス流量ＱＰＧＣＭＤ及び過渡制御係数ＫＰＧＴを下記式（３３）に適用し、パージガス流量ＱＰＧＣを算出する。
ＱＰＧＣ＝ＱＰＧＣＭＤ×ＫＰＧＴ （３３）
ステップＳ６９では、パージガス流量ＱＰＧＣを下記式（３４）に適用し、パージガス流量ＱＰＧＣを目標駆動デューティＰＧＣＭＤに変換する。ＫＤＵＴＹは、所定の変換係数であり、ＫＤＰＢＧは吸気圧ＰＢＡと大気圧ＰＡとの差圧に応じて設定される差圧係数である。
ＰＧＣＭＤ＝ＱＰＧＣ×ＫＤＵＴＹ／ＫＤＰＢＧ （３４）

図１３の処理から明らかなように、図１２のステップＳ５９で算出されるパージガス流量比ＱＲＡＴＥは、過渡制御係数ＫＰＧＴが「１．０」より小さいとき、及び基本パージガス流量ＱＰＧＣＢＡＳＥが上限値ＱＰＧＭＡＸより大きいとき、「１．０」より小さい値をとり、それ以外のとき「１．０」をとる。

図１４は、パージガス中の蒸発燃料濃度を示す蒸発燃料濃度係数ＫＡＦＥＶＡＣＴを算出する処理のフローチャートである。この処理は、ＥＣＵ５のＣＰＵで所定時間（例えば８０ｍｓｅｃ）毎に実行される。

ステップＳ７１では、フィードバック制御フラグＦＡＦＦＢが「１」であるか否かを判別する。フィードバック制御フラグＦＡＦＦＢは、ＬＡＦセンサ２４により検出される空燃比（ＫＡＣＴ）を目標空燃比（ＫＣＭＤ）と一致させる空燃比フィードバック制御を実行するとき「１」に設定される。ステップＳ７１の答が否定（ＮＯ）であるときは、直ちにステップＳ７６に進む。

ステップＳ７１の答が肯定（ＹＥＳ）であって空燃比フィードバック制御が行われているときは、空燃比補正係数ＫＡＦが学習値ＫＲＥＦＸから下側偏差ＤＫＡＦＥＶＸＬを減算した値より小さいか否かを判別する（ステップＳ７２）。下側偏差ＤＫＡＦＥＶＸＬは、パージガス供給による空燃比補正係数ＫＡＦの減少方向のずれを判定するためのパラメータであり、吸入空気流量ＧＡＩＲが大きくなるほど小さな値に設定される。

ステップＳ７２の答が肯定（ＹＥＳ）であって、パージガス供給による空燃比補正係数ＫＡＦの減少方向のずれが大きいときは、パージガス中の蒸発燃料濃度が高いと判定し、下記式（３５）によって基本濃度係数ＫＡＦＥＶを所定加算量ＤＫＥＶＡＰＯＰだけ増加させる（ステップＳ７４）。
ＫＡＦＥＶ＝ＫＡＦＥＶ＋ＤＫＥＶＡＰＯＰ （３５）

ステップＳ７２の答が否定（ＮＯ）であるときは、空燃比補正係数ＫＡＦが学習値ＫＲＥＦＸに上側偏差ＤＫＡＦＥＶＸＨを加算した値より大きいか否かを判別する（ステップＳ７３）。上側偏差ＤＫＡＦＥＶＸＨは、パージガス供給による空燃比補正係数ＫＡＦの増加方向のずれを判定するためのパラメータであり、吸入空気流量ＧＡＩＲが大きくなるほど小さな値に設定される。

ステップＳ７３の答が肯定（ＹＥＳ）であって、パージガス供給による空燃比補正係数ＫＡＦの増加方向のずれが大きいときは、パージガス中の蒸発燃料濃度が低いと判定し、下記式（３６）によって基本濃度係数ＫＡＦＥＶを所定減算量ＤＫＥＶＡＰＯＭだけ減少させる（ステップＳ７５）。
ＫＡＦＥＶ＝ＫＡＦＥＶ−ＤＫＥＶＡＰＯＭ （３６）

ステップＳ７３の答が否定（ＮＯ）であるときは、基本濃度係数ＫＡＦＥＶの更新を行うことなくステップＳ７６に進む。

ステップＳ７６では、基本濃度係数ＫＡＦＥＶが「０」より大きいか否かを判別し、その答が否定（ＮＯ）であるときは、基本濃度係数ＫＡＦＥＶを「０」に設定する（ステップＳ７７）。基本濃度係数ＫＡＦＥＶが「０」より大きいときはさらに、上限係数値ＫＡＦＥＶＬＭＴより大きいか否かを判別する（ステップＳ７８）。その答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、基本濃度係数ＫＡＦＥＶを上限係数値ＫＡＦＥＶＬＭＴに設定し（ステップＳ７９）、ステップＳ８０に進む。ステップＳ７８の答が否定（ＮＯ）であるときは直ちにステップＳ８０に進む。

ステップＳ８０では、下記式（３７）に基本濃度係数ＫＡＦＥＶ及びパージガス流量比ＱＲＡＴＥを適用し、蒸発燃料濃度係数ＫＡＦＥＶＡＣＴを算出する。
ＫＡＦＥＶＡＣＴ＝ＫＡＦＥＶ×ＱＲＡＴＥ （３７）

図１５は、圧縮上死点からの進角量で示される点火時期ＩＧＬＯＧを算出する処理のフローチャートである。この処理はＴＤＣパルスの発生に同期してＥＣＵ５のＣＰＵで実行される。

ステップＳ２１では、エンジン回転数ＮＥ及び全ＥＧＲ率ＲＥＧＲＴに応じてＩＧＭＢＴマップ（図７参照）を検索し、最適点火時期ＩＧＭＢＴを算出する。ステップＳ２２では、図１６に示すＩＧＫＮＯＣＫ算出処理を実行し、ノック限界点火時期ＩＧＫＮＯＣＫを算出する。

ステップＳ２３では、最適点火時期ＩＧＭＢＴがノック限界点火時期ＩＧＫＮＯＣＫ以上であるか否かを判別し、その答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、基本点火時期ＩＧＢをノック限界点火時期ＩＧＫＮＯＣＫに設定する（ステップＳ２４）。ステップＳ２３で最適点火時期ＩＧＭＢＴがノック限界点火時期ＩＧＫＮＯＣＫより小さいときは、基本点火時期ＩＧＢを最適点火時期ＩＧＭＢＴに設定する（ステップＳ２５）。

ステップＳ２６では、基本点火時期ＩＧＢに例えばエンジン冷却水温ＴＷに応じて算出される補正値ＩＧＣＲを加算して、点火時期ＩＧＬＯＧを算出する。
ＥＣＵ５のＣＰＵは、算出された点火時期ＩＧＬＯＧに応じて点火プラグ１５による点火を行う。

図１６は、図１５のステップＳ２２で実行されるＩＧＫＮＯＣＫ算出処理のフローチャートである。
ステップＳ３０では、図１７に示すＧＡＩＲＣＹＬＣ算出処理を実行し、補正吸入空気量ＧＡＩＲＣＹＬＣを算出する。図１７のステップＳ９１では、パージガス量ＧＰＧＣ及び蒸発燃料濃度係数ＫＡＦＥＶＡＣＴを下記式（４１）に適用し、バージガスに含まれる新気量を示す二次新気量ＧＰＧＡＣＹＬを算出する。
ＧＰＧＡＣＹＬ＝ＧＰＧＣ×（１−ＫＡＦＥＶＡＣＴ） （４１）

ステップＳ９２では、吸入空気量ＧＡＩＲＣＹＬに二次新気量ＧＰＧＡＣＹＬを加算することにより（下記式（４２））、補正吸入空気量ＧＡＩＲＣＹＬＣを算出する。
ＧＡＩＲＣＹＬＣ＝ＧＡＩＲＣＹＬ＋ＧＰＧＡＣＹＬ （４２）

図１６に戻り、ステップＳ３１では、エンジン回転数ＮＥ及び補正吸入空気量ＧＡＩＲＣＹＬＣに応じてＩＧＫＮＯＣＫＢマップを検索し、基本ノック限界点火時期ＩＧＫＮＯＣＫＢを算出する。ＩＧＫＮＯＣＫＢマップは、全ＥＧＲ率ＲＥＧＲＴが所定基準値に設定され、かつ吸気弁作動位相ＣＡＩＮが「０度」に設定された状態に対応して設定されている。

ステップＳ３２では、吸気弁作動位相ＣＡＩＮに応じて図１８（ａ）に示すＣＭＰＲテーブルを検索し、実効圧縮比ＣＭＰＲを算出する。吸気弁作動位相ＣＡＩＮが変化すると、吸気弁の閉弁時期ＣＡＣＬが変化し、実効圧縮比ＣＭＰＲが変化する。ＣＭＰＲテーブルには、予め算出された吸気弁作動位相ＣＡＩＮと実効圧縮比ＣＭＰＲとの関係が設定されている。

ステップＳ３３では、実効圧縮比ＣＭＰＲ及びエンジン回転数ＮＥに応じてＤＣＭＰＲマップを検索し、圧縮比ノッキング補正量ＤＣＭＰＲを算出する。圧縮比ノッキング補正量ＤＣＭＰＲは、図１８（ｂ）に示すように、「０」以下の値をとり、実効圧縮比ＣＭＰＲが増加するほど減少するように設定されている。実効圧縮比ＣＭＰＲの算出手法は、国際公開ＷＯ２０１１／０７４３０２号公報に示されている。

ステップＳ３４では、全ＥＧＲ率ＲＥＧＲＴ及びエンジン回転数ＮＥに応じてＤＥＧＲＴマップを検索し、ＥＧＲノッキング補正量ＤＥＧＲＴを算出する。ＥＧＲノッキング補正量ＤＥＧＲＴは、「０」より大きい値をとり、図９に示すように全ＥＧＲ率ＲＥＧＲＴが増加するほど増加するように設定されている。

ステップＳ３５では、ノックセンサ１４の出力に基づくノッキング検出処理（図示せず）の検出結果に基づいてノッキング遅角補正量ＤＩＧＫＣＳを算出する。ノッキング遅角補正量ＤＩＧＫＣＳは、ノッキングが検出されると増加し、ノッキングが検出されない期間中は徐々に減少するように算出される遅角係数ＫＣＳ（０以上１以下の値に設定される）と、最大遅角量ＤＩＧＫＭＡＸとを乗算することにより算出される。ノッキング発生状況に応じたノッキング遅角補正量ＤＩＧＫＣＳの算出手法は公知のものであり、例えば特許第４０８７２６５号公報に示されている。

ステップＳ３６では、下記式（４３）に基本ノック限界点火時期ＩＧＫＮＯＣＫＢ、圧縮比ノッキング補正量ＤＣＭＰＲ、ＥＧＲノッキング補正量ＤＥＧＲＴ、及びノッキング遅角補正量ＤＩＧＫＣＳを適用し、ノック限界点火時期ＩＧＫＮＯＣＫを算出する。
ＩＧＫＮＯＣＫ＝ＩＧＫＮＯＣＫＢ＋ＤＣＭＰＲ＋ＤＥＧＲＴ
−ＤＩＧＫＣＳ （４３）

なお、本実施形態では、燃料噴射弁６の開弁時間、すなわち燃料噴射量ＴＯＵＴも、全ＥＧＲ率ＲＥＧＲＴを用いて算出される。

図１９は、充填効率ηｃと基本ノック限界点火時期ＩＧＫＮＯＣＫＢとの関係を示す図であり、図１９（ａ）に示す実線は、パージガス供給時において吸入空気量ＧＡＩＲＣＹＬに応じて基本ノック限界点火時期ＩＧＫＮＯＣＫＢを算出した例を示し、図１９（ｂ）に示す実線は、パージガス供給時において補正吸入空気量ＧＡＩＲＣＹＬＣに応じて基本ノック限界点火時期ＩＧＫＮＯＣＫＢを算出した例を示す。

図１９に示す記号□及び△は、実際のノック限界点火時期を示し、それぞれパージガスが２５％流入した状態及び７５％流入した状態に対応する。すなわち、吸入空気量ＧＡＩＲＣＹＬに応じて基本ノック限界点火時期ＩＧＫＮＯＣＫＢを算出した場合には、基本ノック限界点火時期ＩＧＫＮＯＣＫＢが実際のノック限界点火時期より遅角側の値となり、基本ノック限界点火時期ＩＧＫＮＯＣＫＢの設定誤差が大きくなる。

これに対し、補正吸入空気量ＧＡＩＲＣＹＬＣに応じて基本ノック限界点火時期ＩＧＫＮＯＣＫＢを算出した場合には、基本ノック限界点火時期ＩＧＫＮＯＣＫＢと、実際のノック限界点火時期との差はほとんどなくなり、基本ノック限界点火時期ＩＧＫＮＯＣＫＢの設定精度を高めることができる。

図２０は、第１の制御動作例を示すタイムチャートであり、検出吸入空気量流量ＧＡＩＲ（同図（ａ））、算出される吸入空気量ＧＡＩＲＣＹＬ（同図（ｂ））、点火時期のノッキング遅角補正量ＤＩＧＫＣＳ（同図（ｃ））、及び点火時期ＩＧＬＯＧ（同図（ｄ））の推移を示す。この例は、吸入空気流量センサ１３の故障または蒸発燃料通路２５の異常（配管外れ）による新気の流入が発生している状態に対応する。図２０（ａ）の一点鎖線は真の吸入空気流量ＧＡＩＲＴを示す。

時刻ｔ０から検出吸入空気量流量ＧＡＩＲが真の値ＧＡＩＲＴからずれ始めると、時刻ｔ１までは吸入空気量ＧＡＩＲＣＹＬは、検出吸入空気量ＧＡＣＹＬＴＭＰに設定されるため、検出吸入空気量流量ＧＡＩＲと同様に減少し、時刻ｔ１以後は下限値ＧＡＣＬＭＬに設定される。そのため、時刻ｔ１の少し前までは検出吸入空気量ＧＡＣＹＬＴＭＰの減少に対応して点火時期ＩＧＬＯＧが増加する。一方ノッキング遅角補正量ＤＩＧＫＣＳは、時刻ｔ０以後徐々に増加するので、点火時期ＩＧＬＯＧは時刻ｔ１の少し前から減少する。その後ノッキング遅角補正量ＤＩＧＫＣＳは、時刻ｔ２において最大遅角量ＤＩＧＫＭＡＸ（遅角限界値）に達する。その結果、図１１のステップＳ１１０の答が肯定（ＹＥＳ）となり、かつステップＳ１１２の答が否定（ＮＯ）となって（ＧＡＣＹＬＴＭＰ≦ＧＡＣＬＭＬ）、吸入空気量ＧＡＣＹＬが基準吸入空気量ＧＡＣＹＬＲＥＦに設定される。これにより、点火時期ＩＧＬＯＧが基準吸入空気量ＧＡＣＹＬＲＥＦに対応する値にステップ的に変化し、時刻ｔ２以後においてノッキング遅角補正量ＤＩＧＫＣＳは徐々に減少する。

時刻ｔ３から検出吸入空気流量ＧＡＩＲが増加し始め、時刻ｔ４において検出吸入空気量ＧＡＣＹＬＴＭＰが下限値ＧＡＣＬＭＬを超えて、図１１のステップＳ１１２の答が肯定（ＹＥＳ）となる。したがって、吸入空気量ＧＡＩＲＣＹＬは徐々に検出吸入空気量ＧＡＣＹＬＴＭＰへ移行する。ノッキング遅角補正量ＤＩＧＫＣＳは時刻ｔ２の少し後から時刻ｔ４までは徐々に減少し、時刻ｔ４の少し後から吸入空気量ＧＡＩＲＣＹＬの変化にともなって変化する。

図２０に示す例では、修正吸気圧ＰＢＡＭに応じて算出される第２基本基準吸入空気量ＧＡＣＹＬＲＥＦ２が真の吸入空気量とほぼ一致するので、図１１のステップＳ１０６の答が否定（ＮＯ）となり、基準吸入空気量ＧＡＣＹＬＲＥＦは第２基本基準吸入空気量ＧＡＣＹＬＲＥＦ２に設定される。そして、時刻ｔ２からｔ４までの期間は、吸入空気量ＧＡＩＲＣＹＬが基準吸入空気量ＧＡＣＹＬＲＥＦに設定されるので、ノッキングの発生が防止される（したがって、ノッキング遅角補正量ＤＩＧＫＣＳが徐々に減少する）。

図２１は、第２の制御動作例を示すタイムチャートであり、検出吸入空気量流量ＧＡＩＲ（同図（ａ））、算出される吸入空気量ＧＡＩＲＣＹＬ（同図（ｂ））、点火時期のノッキング遅角補正量ＤＩＧＫＣＳ（同図（ｃ））、空燃比判定パラメータＫＡＦＤＥＴ（同図（ｄ））及び点火時期ＩＧＬＯＧ（同図（ｅ））の推移を示す。この例は、排気還流通路２２の異常（配管外れ）による新気の流入が発生している状態に対応する。図２１（ａ）及び（ｂ）の一点鎖線は、それぞれ真に吸入空気流量ＧＡＩＲＴ及び対応する真の吸入空気量ＧＡＩＲＣＹＬＴを示す。

この例では、修正吸気圧ＰＢＡＭは、排気還流通路２２が正常であって排気還流が行われている状態とほぼ同一となるため、修正吸気圧ＰＢＡＭに応じて算出される第２基本基準吸入空気量ＧＡＣＹＬＲＥＦ２は、真の吸入空気量ＧＡＩＲＣＹＬＴから大きくずれる。したがって、検出吸入空気量ＧＡＣＹＬＴＭＰが真の値ＧＡＩＲＣＹＬＴからずれ始めても、基準吸入空気量ＧＡＣＹＬＲＥＦ（＝ＧＡＣＹＬＲＥＦ２）は変化しない。

一方、真の吸入空気量ＧＡＩＲＣＹＬＴは増加するため、空燃比補正係数ＫＡＦが増加し、空燃比判定パラメータＫＡＦＤＥＴが増加する。そして空燃比判定パラメータＫＡＦＤＥＴは、時刻ｔ１１の少し前に所定異常範囲ＲＡＢＬＮ（ＫＡＦＸ±ＤＫＡＦＸ）に入る。またノッキング遅角補正量ＤＩＧＫＣＳは、吸入空気量ＧＡＩＲＣＹＬが真の吸入空気量ＧＡＩＲＣＹＬＴからずれているため、時刻ｔ１０以後徐々に増加し、時刻ｔ１２において最大遅角量ＤＩＧＫＭＡＸに達する。

その結果、図１１のステップＳ１０６及びＳ１１０の答がともに肯定（ＹＥＳ）となり、基準吸入空気量ＧＡＣＹＬＲＥＦは第２基本基準吸入空気量ＧＡＩＲＣＲＥＦ２に空燃比判定パラメータＫＡＦＤＥＴ（＝ＫＡＦ／ＫＲＥＦＸ）を乗算した値に設定される（ステップＳ１０８）。これにより、下限値ＧＡＣＬＭＬが増加し、ステップＳ１１２の答が否定（ＮＯ）となり、吸入空気量ＧＡＩＲＣＹＬがステップＳ１０８で算出された基準吸入空気量ＧＡＣＹＬＲＥＦに設定される（ステップＳ１１４）。したがって、吸入空気量ＧＡＩＲＣＹＬ及び基準吸入空気量ＧＡＣＹＬＲＥＦが真の吸入空気量ＧＡＩＲＣＹＬＴとほぼ一致する。

時刻ｔ１３から真の吸入空気流量ＧＡＩＲＴが減少するため、空燃比判定パラメータＫＡＦＤＥＴ、基準吸入空気量ＧＡＣＹＬＲＥＦ、及び下限値ＧＡＣＬＭが減少し、時刻ｔ１４において検出吸入空気量ＧＡＣＹＬＴＭＰが下限値ＧＡＣＬＭＬを超えて、図１１のステップＳ１１２の答が肯定（ＹＥＳ）となる。したがって、吸入空気量ＧＡＩＲＣＹＬは徐々に検出吸入空気量ＧＡＣＹＬＴＭＰへ移行する。ノッキング遅角補正量ＤＩＧＫＣＳは時刻ｔ１２の少し後から時刻ｔ１４までは徐々に減少し、時刻ｔ１４の少し後から吸入空気量ＧＡＩＲＣＹＬの変化にともなって変化する。

この例では、ノッキング遅角補正量ＤＩＧＫＣＳが最大遅角量ＤＩＧＫＭＡＸに到達すると、基準吸入空気量ＧＡＣＹＬＲＥＦは第２基本基準吸入空気量ＧＡＣＹＬＲＥＦ２に空燃比判定パラメータＫＡＦＤＥＴ（＝ＫＡＦ／ＫＲＥＦＸ）を乗算した値に設定される。そして、時刻ｔ１２からｔ１４までの期間は、吸入空気量ＧＡＩＲＣＹＬが基準吸入空気量ＧＡＣＹＬＲＥＦに設定されるので、ノッキングの発生が防止される（したがって、ノッキング遅角補正量ＤＩＧＫＣＳが徐々に減少する）。このように排気還流通路２２の配管外れの場合には、修正吸気圧ＰＢＡＭに応じて算出される第２基本基準吸入空気量ＧＡＩＲＣＲＥＦ２では、真の吸入空気量ＧＡＩＲＣＹＬＴを近似することはできないので、第２基本基準吸入空気量ＧＡＩＲＣＲＥＦ２を空燃比補正係数ＫＡＦ及び学習値ＫＲＥＦＸを用いて補正することにより、真の吸入空気量ＧＡＩＲＣＹＬＴに近い値に設定された吸入空気量ＧＡＩＲＣＹＬを用いて、適切な制御を行うことができる。

以上のように本実施形態では、スロットル弁３を全開にした状態に対応する吸入空気量である理論全開空気量ＧＡＷＯＴが、吸気弁作動位相ＣＡＩＮ及びエンジン回転数ＮＥに応じて算出され、還流排気量が「０」である仮想的な状態に対応する理論吸入空気量ＧＡＴＨが、理論全開空気量ＧＡＷＯＴ及び吸気圧ＰＢＡに応じて算出される。さらに蒸発燃料通路２５を介して吸気通路２に供給されるパージガス量ＧＰＧＣが算出され、パージガス量ＧＰＧＣを用いて吸入空気量ＧＡＩＲＣＹＬを補正して吸入ガス量ＧＩＮＧＡＳＣＹＬが算出され、吸入ガス量ＧＩＮＧＡＳＣＹＬと理論吸入空気量ＧＡＴＨとを用いて全ＥＧＲ率ＲＥＧＲＴが算出され、全ＥＧＲ率ＲＥＧＲＴを用いて点火時期制御が行われる。また検出当量比ＫＡＣＴに応じて空燃比補正係数ＫＡＦが算出されるとともに、空燃比補正係数ＫＡＦの学習値ＫＲＥＦＸが算出され、修正吸気圧ＰＢＡＭ、エンジン回転数ＮＥ、空燃比補正係数ＫＡＦ、及び学習値ＫＲＥＦＸを用いて基準吸入空気量ＧＡＣＹＬＲＥＦが算出され、さらに基準吸入空気量ＧＡＣＹＬＲＥＦに応じて吸入空気量の下限値ＧＡＣＬＭＬが算出されるとともに、理論吸入空気量ＧＡＴＨに応じて上限値ＧＡＣＬＭＨが算出され、検出吸入空気量ＧＡＣＹＬＴＭＰをその上下限値ＧＡＣＬＭＨ，ＧＡＣＬＭＬの範囲内に制限するリミット処理が行われる。

したがって、比較的簡単な演算によって蒸発燃料混合気も考慮した正確な全ＥＧＲ率ＲＥＧＲＴが得られ、点火時期制御の精度を高めることができる。また、修正吸気圧ＰＢＡＭ及びエンジン回転数ＮＥとともに、燃焼混合気の実空燃比が反映される空燃比補正係数ＫＡＦ及びその学習値ＫＲＥＦＸを用いて下限値ＧＡＣＬＭＬの設定が行われるので、例えば吸入空気流量センサ１３の故障時や蒸発燃料通路２５または排気還流通路２２の配管外れなどが発生した場合に、検出吸入空気量ＧＡＣＹＬＴＭＰを下限値ＧＡＣＬＭＬ以上の範囲内に制限するリミット処理を適切に行い、点火時期の制御精度が大きく悪化する事態を回避することができる。さらに蒸発燃料通路２５を介して吸気通路２に供給されるパージガス量ＧＰＧＣにより補正された吸入ガス量ＧＩＮＧＡＳＣＹＬを用いて、全ＥＧＲ率ＲＥＧＲＴが算出されるので、パージガスが供給されている状態においても正確な排気還流率を得ることができる。

またノッキングの検出頻度が高くなるほど増加するようにノッキング遅角補正量ＤＩＧＫＣＳが算出され、そのノッキング遅角補正量ＤＩＧＫＣＳを用いて点火時期制御が行われる。ノッキング遅角補正量ＤＩＧＫＣＳが最大遅角量ＤＩＧＫＭＡＸに達したときは、吸入空気量ＧＡＩＲＣＹＬを基準吸入空気量ＧＡＣＹＬＲＥＦに置換するフェールセーフ処理が行われるので、検出吸入空気量ＧＡＣＹＬＴＭＰが実際の吸入空気量ＧＡＩＲＣＹＬＴから大きくずれた状態において、ノッキングの発生を確実に防止することができる。

また排気還流通路２２を介して吸気通路２に流入するガス量の推定値である推定還流ガス量ＧＥＧＲＥＸＥが算出され、空燃比判定パラメータＫＡＦＤＥＴが、検出吸入空気量ＧＡＣＹＬＴＭＰ及び推定還流ガス量ＧＥＧＲＥＸＥに応じて設定される所定範囲ＲＡＢＮＬ（ＫＡＦＸ±ＤＫＡＦＸ）内にあるときに排気還流通路２２が異常であると判定される。そして、排気還流通路２２による外部排気還流率目標値ＲＥＧＲＥＸＣＭＤが所定値ＲＥＧＲＥＸＴＨ以上であり、かつエンジン１が所定高負荷運転状態にあり、かつ排気還流通路２２が異常であると判定され、かつノッキング遅角補正量ＤＩＧＫＣＳが最大遅角量ＤＩＧＫＭＡＸに達したときは、吸入空気量ＧＡＩＲＣＹＬが、空燃比判定パラメータＫＡＦＤＥＴを用いて修正された基準吸入空気量ＧＡＣＹＬＲＥＦに置換するフェールセーフ処理が行われる。

排気還流通路２２の配管外れが発生した場合においては、修正吸気圧ＰＢＡＭに応じて算出される第２基本基準吸入空気量ＧＡＣＹＬＲＥＦ２が実際の吸入空気量ＧＡＩＲＣＹＬＴから大きくずれるので、空燃比判定パラメータＫＡＦＤＥＴを乗算して修正された基準吸入空気量ＧＡＣＹＬＲＥＦを適用することによって、実際の吸入空気量ＧＡＩＲＣＹＬＴを精度良く近似することができる。したがって、吸入空気量ＧＡＩＲＣＹＬを修正された基準吸入空気量ＧＡＣＹＬＲＥＦに置換することによって、排気還流通路２２の配管外れが発生し、排気還流通路２２から吸気通路２に新気が流入するような場合において、ノッキングの発生を確実に防止することができる。また、空燃比補正係数ＫＡＦを学習値ＫＲＥＦＸで除算することにより得られ空燃比判定パラメータＫＡＦＤＥＴを用いることにより、燃料噴射弁６や吸入空気流量センサ１３の特性ばらつきの影響を排除し、精度の高い修正を行うことができる。

また最適点火時期ＩＧＭＢＴが全ＥＧＲ率ＲＥＧＲＴに応じて算出されるので、内部排気還流まで考慮された高精度の最適点火時期ＩＧＭＢＴを得ることができる。また全ＥＧＲ率ＲＥＧＲＴと最適点火時期ＩＧＭＢＴとの関係は、吸気弁作動位相ＣＡＩＮや外部排気還流の有無の影響を受けないことが確認されているので（図７）、全ＥＧＲ率ＲＥＧＲＴに応じて最適点火時期ＩＧＭＢＴを設定することにより、エンジン運転状態に適した最適点火時期ＩＧＭＢＴを簡便に算出することができる。そして、算出された最適点火時期ＩＧＭＢＴを用いて点火時期制御を行うことにより、エンジンの出力性能を十分に発揮させることができる。

またパージガス中の蒸発燃料濃度を示す蒸発燃料濃度係数ＫＡＦＥＶＡＣＴが算出され、パージガス量ＧＰＧＣ及び蒸発燃料濃度係数ＫＡＦＥＶＡＣＴに応じて算出される二次新気量ＧＰＧＡＣＹＬを用いて吸入空気量ＧＡＩＲＣＹＬを補正して補正吸入空気量ＧＡＩＲＣＹＬＣが算出され、基本ノック限界点火時期ＩＧＫＮＯＣＫＢがエンジン回転数ＮＥ及び補正吸入空気量ＧＡＩＲＣＹＬＣに応じて算出される。さらに全ＥＧＲ率ＲＥＧＲＴに応じてＥＧＲノッキング補正量ＤＥＧＲＴが算出され、基本ノック限界点火時期ＩＧＫＮＯＣＫＢを、ＥＧＲノッキング補正量ＤＥＧＲＴにより補正することによりノック限界点火時期ＩＧＫＮＯＣＫが算出される。

ノック限界点火時期ＩＧＫＮＯＣＫは全ＥＧＲ率ＲＥＧＲＴとの相関性が高いので（図９参照）、全ＥＧＲ率ＲＥＧＲＴに応じて算出されるＥＧＲノッキング補正量ＤＥＧＲＴによる補正を行うことにより、ノッキングを確実に回避可能な範囲でエンジン出力を最大化する点火時期制御を高精度に行うことができる。また、蒸発燃料通路２５を介してパージガスが吸気通路２に供給されるときは、気筒に吸入される新気量は、吸入空気量ＧＡＩＲＣＹＬに二次新気量ＧＰＧＡＣＹＬを加算したものとなるので、全ＥＧＲ率ＲＥＧＲＴ及び補正吸入空気量ＧＡＩＲＣＹＬＣに応じてノック限界点火時期ＩＧＫＮＯＣＫを算出することにより、ノック限界点火時期ＩＧＫＮＯＣＫの算出精度を高めることができる。

また吸気弁作動位相ＣＡＩＮに応じて圧縮比ノッキング補正量ＤＣＭＰＲが算出され、基本ノック限界点火時期ＩＧＫＮＯＣＫＢが圧縮比ノッキング補正量ＤＣＭＰＲにより補正されるので、吸気弁作動位相ＣＡＩＮをエンジン運転状態に応じて変化させる場合においても正確なノック限界点火時期ＩＧＫＮＯＣＫを得ることができる。

より具体的には、吸気弁作動位相ＣＡＩＮに応じてエンジンの実効圧縮比ＣＭＰＲが算出され、該実効圧縮比ＣＭＰＲに応じて圧縮比ノッキング補正量ＤＣＭＰＲが算出される。ノック限界点火時期ＩＧＫＮＯＣＫは実効圧縮比ＣＭＰＲに依存して変化するので、吸気弁作動位相ＣＡＩＮに応じて実効圧縮比ＣＭＰＲを算出し、その実効圧縮比ＣＭＰＲに応じて基本ノック限界点火時期ＩＧＫＮＯＣＫＢを補正することにより、より適切な補正を行うことができる。

本実施形態では、クランク角度位置センサ１１及び吸気圧センサ８が、回転数検出手段及び吸気圧検出手段に相当し、吸入空気流量センサ１３が吸入空気量検出手段に相当し、ＬＡＦセンサ２４が空燃比検出手段に相当し、ノックセンサ１４がノッキング検出手段の一部を構成し、ＥＣＵ５が、全開吸入空気量算出手段、理論吸入空気量算出手段、蒸発燃料混合気量算出手段、吸入ガス量算出手段、空燃比補正量算出手段、学習値算出手段、基準吸入空気量算出手段、下限値設定手段、リミット処理手段、排気還流率算出手段、蒸発燃料濃度算出手段、補正吸入空気量算出手段、最適点火時期算出手段、ノック限界点火時期算出手段、推定還流ガス量算出手段、異常判定手段、ノッキング検出手段の一部、遅角補正量算出手段、及びフェールセーフ処理手段を構成する。具体的には、図１０のステップＳ１１及びＳ１２が全開吸入空気量算出手段に相当し、ステップＳ１３が理論吸入空気量算出手段に相当し、ステップＳ１５が吸入ガス量算出手段に相当し、ステップＳ１５が排気還流率算出手段に相当し、図１１のステップＳ１０２〜Ｓ１０８が基準吸入空気量算出手段に相当し、ステップＳ１０９が下限値設定手段に相当し、ステップＳ１１８〜Ｓ１２０がリミット処理手段に相当し、ステップＳ１１０〜Ｓ１１５がフェールセーフ処理手段に相当し、図１３のステップＳ６１〜Ｓ６８が蒸発燃料混合気量算出手段に相当し、図１４の処理が蒸発燃料濃度算出手段に相当し、図１５のステップＳ２１が最適点火時期算出手段に相当し、図１６の処理がノック限界点火時期算出手段に相当し、図１７の処理が補正吸入空気量算出手段に相当する。

なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上述した実施形態では、図１１に示す処理は図２２に示すように変形してもよい。図２２の処理は、図１１のステップＳ１０４を削除し、ステップＳ１０３をステップＳ１０３ａに変えたものである。ステップＳ１０３ａでは、エンジン回転数ＮＥ及び修正吸気圧ＰＢＡＭ（並びに吸気弁作動位相ＣＡＩＮ）に応じて、ＧＡＣＹＬＲＥＦ１マップを検索することにより、第１基本基準吸入空気量ＧＡＣＹＬＲＥＦ１を算出する。ＧＡＣＹＬＲＥＦ１マップは、図１１のステップＳ１０３及びＳ１０４によって算出される第１基本基準吸入空気量ＧＡＣＹＬＲＥＦ１をマップとして設定したものに相当する。

また上述した実施形態では、排気還流通路２２による外部排気還流が行われる内燃機関の制御に本発明を適用した例を示したが、外部排気還流が行われない（内部排気還流のみが行われる）内燃機関の制御にも本発明は適用可能である。

また上述した実施形態では、吸気弁作動位相ＣＡＩＮに応じて実効圧縮比ＣＭＰＲを算出し、実効圧縮比ＣＭＰＲに応じて圧縮比ノッキング補正量ＤＣＭＰＲを算出するようにしたが、吸気弁作動位相ＣＡＩＮに応じて直接、圧縮比ノッキング補正量ＤＣＭＰＲを算出するようにしてもよい。また、吸気弁作動位相が固定されている内燃機関の制御にも本発明は適用可能である。

また本発明は、クランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶推進機用エンジンなどの制御にも適用が可能である。

１ 内燃機関
２ 吸気通路
３ スロットル弁
５ 電子制御ユニット（全開吸入空気量算出手段、理論吸入空気量算出手段、蒸発燃料混合気量算出手段、吸入ガス量算出手段、空燃比補正量算出手段、学習値算出手段、基準吸入空気量算出手段、下限値設定手段、リミット処理手段、排気還流率算出手段、蒸発燃料濃度算出手段、補正吸入空気量算出手段、最適点火時期算出手段、ノック限界点火時期算出手段、推定還流ガス量算出手段、異常判定手段、ノッキング検出手段の一部、遅角補正量算出手段、フェールセーフ処理手段）
８ 吸気圧センサ（吸気圧検出手段）
１１ クランク角度位置センサ（回転数検出手段）
１３ 吸入空気流量センサ（吸入空気量検出手段）
１４ ノックセンサ（ノッキング検出手段）
２１ 排気通路
２２ 排気還流通路
２４ 酸素濃度センサ（空燃比検出手段）
２５ 蒸発燃料通路

Claims (10)

1. 内燃機関の吸気通路内に設けられたスロットル弁と、前記機関に燃料を供給する燃料タンク内で発生する蒸発燃料と空気の混合気である蒸発燃料混合気を前記吸気通路に供給する蒸発燃料通路とを備える内燃機関の制御装置において、
   前記機関の回転数を検出する回転数検出手段と、
   前記機関の吸気圧を検出する吸気圧検出手段と、
   前記スロットル弁を全開にした状態に対応する吸入空気量である全開吸入空気量を、前記機関回転数に応じて算出する全開吸入空気量算出手段と、
   前記機関の排気が燃焼室に還流されない状態に対応する理論吸入空気量を、前記全開吸入空気量及び前記吸気圧に応じて算出する理論吸入空気量算出手段と、
   前記機関の吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、
   前記機関の排気通路において空燃比を検出する空燃比検出手段と、
   検出される空燃比に応じて空燃比補正量を算出する空燃比補正量算出手段と、
   前記空燃比補正量の学習値を算出する学習値算出手段と、
   前記吸気圧及び機関回転数と、前記空燃比補正量及び学習値とを用いて基準吸入空気量を算出する基準吸入空気量算出手段と、
   検出される吸入空気量の下限値を、前記基準吸入空気量に応じて設定する下限値設定手段と、
   検出される吸入空気量を前記下限値以上の範囲内に制限するリミット処理を行うリミット処理手段と、
   前記蒸発燃料通路を介して前記吸気通路に供給される蒸発燃料混合気量を算出する蒸発燃料混合気量算出手段と、
   前記蒸発燃料混合気量を用いて、前記リミット処理後の吸入空気量を補正することにより、吸入ガス量を算出する吸入ガス量算出手段と、
   前記理論吸入空気量及び吸入ガス量を用いて排気還流率を算出する排気還流率算出手段とを備え、
   前記排気還流率を用いて前記機関を制御する制御装置。
2. 前記機関の出力を最大とする最適点火時期を前記排気還流率に応じて算出する最適点火時期算出手段をさらに備え、前記最適点火時期を用いて前記機関の点火時期制御を行う請求項１の制御装置。
3. 前記機関のノッキングを検出するノッキング検出手段と、
   該ノッキング検出手段によるノッキングの検出頻度が高くなるほど増加するように点火時期の遅角補正量を算出する遅角補正量算出手段と、
   前記遅角補正量が遅角限界値に達したときは、前記リミット処理後の吸入空気量を前記基準吸入空気量に置換するフェールセーフ処理手段とをさらに備え、
   前記遅角補正量を用いて前記機関の点火時期制御を行う請求項２の制御装置。
4. 前記機関は前記排気通路から前記吸気通路に排気を還流する排気還流通路を備え、
   該排気還流通路を介して前記吸気通路に流入するガス量の推定値である推定還流ガス量を算出する推定還流ガス量算出手段と、
   前記空燃比補正量を前記学習値で除算することにより得られる空燃比判定パラメータが、検出される吸入空気量及び推定還流ガス量に応じて設定される所定範囲内にあるときに前記排気還流通路が異常であると判定する異常判定手段とをさらに備え、
   前記基準吸入空気量算出手段は、前記排気還流通路による外部排気還流率の目標値が所定値以上であり、かつ前記機関が所定高負荷運転状態にあり、かつ前記異常判定手段により前記排気還流通路が異常であると判定され、かつ前記遅角補正量が前記遅角限界値に達したときは、前記基準吸入空気量に前記空燃比判定パラメータを乗算することにより、前記基準吸入空気量を修正し、
   前記フェールセーフ処理手段は、前記リミット処理後の吸入空気量を修正された基準吸入空気量に置換する請求項３の制御装置。
5. 前記蒸発燃料混合気中の蒸発燃料濃度を算出する蒸発燃料濃度算出手段と、
   前記蒸発燃料混合気量及び蒸発燃料濃度に応じて算出される前記蒸発燃料混合気中の新気量を用いて前記吸入空気量を補正することにより補正吸入空気量を算出する補正吸入空気量算出手段と、
   前記機関におけるノッキングの発生限界に対応するノック限界点火時期を、前記排気還流率及び補正吸入空気量に応じて算出するノック限界点火時期算出手段とをさらに備え、
   前記最適点火時期またはノック限界点火時期の何れか遅角側の点火時期を用いて前記点火時期制御を行う請求項２から４の何れか１項の制御装置。
6. 内燃機関の吸気通路内に設けられたスロットル弁と、前記機関に燃料を供給する燃料タンク内で発生する蒸発燃料と空気の混合気である蒸発燃料混合気を前記吸気通路に供給する蒸発燃料通路とを備える内燃機関の制御方法であって、
   ａ）前記機関の回転数を検出し、
   ｂ）前記機関の吸気圧を検出し、
   ｃ）前記スロットル弁を全開にした状態に対応する吸入空気量である全開吸入空気量を、前記機関回転数に応じて算出し、
   ｄ）前記機関の排気が燃焼室に還流されない状態に対応する理論吸入空気量を、前記全開吸入空気量及び前記吸気圧に応じて算出し、
   ｅ）前記機関の吸入空気量を検出し、
   ｆ）前記機関の排気通路において空燃比を検出し、
   ｇ）検出される空燃比に応じて空燃比補正量を算出し、
   ｈ）前記空燃比補正量の学習値を算出し、
   ｉ）前記吸気圧及び機関回転数と、前記空燃比補正量及び学習値とを用いて基準吸入空気量を算出し、
   ｊ）検出される吸入空気量の下限値を、前記基準吸入空気量に応じて設定し、
   ｋ）検出される吸入空気量を前記下限値以上の範囲内に制限するリミット処理を行い、
   ｌ）前記蒸発燃料通路を介して前記吸気通路に供給される蒸発燃料混合気量を算出し、
   ｍ）前記蒸発燃料混合気量を用いて、前記リミット処理後の吸入空気量を補正することにより、吸入ガス量を算出し、
   ｎ）前記理論吸入空気量及び吸入ガス量を用いて排気還流率を算出するステップを備え、
   前記排気還流率を用いて前記機関を制御する制御方法。
7. ｏ）前記機関の出力を最大とする最適点火時期を前記排気還流率に応じて算出するステップをさらに備え、前記最適点火時期を用いて前記機関の点火時期制御を行う請求項６の制御方法。
8. ｐ）前記機関のノッキングを検出し、
   ｑ）前記ノッキングの検出頻度が高くなるほど増加するように点火時期の遅角補正量を算出し、
   ｒ）前記遅角補正量が遅角限界値に達したときは、前記リミット処理後の吸入空気量を前記基準吸入空気量に置換するステップをさら備え、
   前記遅角補正量を用いて前記機関の点火時期制御を行う請求項７の制御方法。
9. 前記機関は前記排気通路から前記吸気通路に排気を還流する排気還流通路を備え、
   ｓ）該排気還流通路を介して前記吸気通路に流入するガス量の推定値である推定還流ガス量を算出し、
   ｔ）前記空燃比補正量を前記学習値で除算することにより得られる空燃比判定パラメータが、検出される吸入空気量及び推定還流ガス量に応じて設定される所定範囲内にあるときに前記排気還流通路が異常であると判定するステップをさらに備え、
   前記ステップｉ）では、前記排気還流通路による外部排気還流率の目標値が所定値以上であり、かつ前記機関が所定高負荷運転状態にあり、かつ前記ステップｔ）において前記排気還流通路が異常であると判定され、かつ前記遅角補正量が前記遅角限界値に達したときは、前記基準吸入空気量に前記空燃比判定パラメータを乗算することにより、前記基準吸入空気量を修正し、
   前記ステップr）では、前記リミット処理後の吸入空気量を修正された基準吸入空気量に置換する請求項８の制御方法。
10. ｕ）前記蒸発燃料混合気中の蒸発燃料濃度を算出し、
    ｖ）前記蒸発燃料混合気量及び蒸発燃料濃度に応じて算出される前記蒸発燃料混合気中の新気量を用いて前記吸入空気量を補正することにより補正吸入空気量を算出し、
    ｗ）前記機関におけるノッキングの発生限界に対応するノック限界点火時期を、前記排気還流率及び補正吸入空気量に応じて算出するステップさらに備え、
    前記最適点火時期またはノック限界点火時期の何れか遅角側の点火時期を用いて前記点火時期制御を行う請求項７から９の何れか１項の制御方法。

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