【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の点火時期制御装置に係り、詳しくは、成層燃焼を行ったり、リーンバーンを行う希薄燃焼内燃機関の点火時期制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、一般的に使用されているエンジンにおいては、燃料噴射弁からの燃料は吸気ポートに噴射され、燃焼室には予め燃料と空気との均質混合気が供給される。 かかるエンジンでは、アクセル操作に連動するスロットル弁によって吸気通路が開閉され、この開閉により、エンジンの燃焼室に供給される吸入空気量（結果的には燃料と空気とが均質に混合された気体の量）が調整され、もってエンジン出力が制御される。

【０００３】しかし、上記のいわゆる均質燃焼による技術では、スロットル弁の絞り動作に伴って大きな吸気負圧が発生し、ポンピングロスが大きくなって効率は低くなる。 これに対し、スロットル弁の絞りを小とし、燃焼室に直接燃料を供給することにより、点火プラグの近傍に可燃混合気を存在させ、当該部分の空燃比（Ａ／Ｆ、
空気Ａと燃料Ｆの重量比）を小さくして、着火性を向上するようにしたいわゆる「成層燃焼」という技術が知られている。 かかる技術においては、エンジンの低負荷時には、噴射された燃料が、点火プラグ周りに偏在供給されるとともに、スロットル弁がほぼ全開に開かれて成層燃焼が実行される。 これにより、ポンピングロスの低減が図られ、燃費の向上が図られる。

【０００４】ところで、リーンバーンエンジンや、成層燃焼（以下、この明細書では、リーンバーン、成層燃焼、弱成層燃焼、均質リーン燃焼を含めて希薄燃焼という）が可能なエンジン（内燃機関）においては、リーン運転中に、排気ガスのＮＯｘを吸収し、排気ガス中の酸素濃度が低下すると吸収したＮＯｘを放出するＮＯｘ触媒が排気系に設けられている。 そして、ＮＯｘ触媒中に吸蔵したＮＯｘを還元するために、リッチスパイク制御が不可欠となっている。 このリッチスパイク制御は、定常運転中に入るため、トルク段差によるショックを防止することを目的として、リッチスパイク前後で一定のトルクとなるように、主に点火時期を調整すべく遅角している。

【０００５】又、希薄燃焼運転中は、最良の燃費を得るために、ＭＢＴ付近に点火時期を設定したいが、ノッキングが発生するため点火時期を遅角せざるをえない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】そこで、ノックコントロールシステム（ＫＣＳ）により、点火時期をノッキングが発生する近傍まで進角調整することが考えられる。
しかし、ＫＣＳは点火時期を調整することにより、ノッキングをコントロールしているため、リッチスパイク制御開始時及びリッチスパイクの制御終了時において、トルク段差を生じ、トルクショックを起こす問題がある。

【０００７】通常、リッチスパイク制御中の点火時期の進角の設定は、リッチスパイクが開始される前の希薄燃焼運転中に同トルクとなるように設定される。 その理由は、リッチスパイクはストイキよりも空燃比がリッチとなるため、希薄燃焼時と同じ点火時期であると、相対的にトルクが出てしまう。 このため、希薄燃焼時より遅角側の設定にしている。

【０００８】従って、リッチスパイク制御中は希薄燃焼時より、ノッキングが発生し難い状況となる。 このとき、仮に希薄燃焼運転中にノックの出易い状況（エンジン水温、吸気温、湿度等で異なる）となり、ＫＣＳにより遅角している運転状態中にリッチスパイクが入ると、
ノッキングの発生がなくなり、トルク増加（希薄燃焼でノッキングによる遅角がない時のトルクと同じトルクとなるため）によるショック、又はアクセルを踏んでいないのに加速してしまう問題が発生する。

【０００９】図９は、上記のことを図示したものであり、点線は、遅角していない時のトルク、実線はＫＣＳ
により遅角中のトルクを表している。 実線に示すように、リッチスパイク制御開始時及びリッチスパイクの制御終了時においてトルクが発生する。

【００１０】本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、ノッキング制御とリッチスパイク制御とが競合した場合、リッチスパイク制御時において、トルクが増加するのを防止して、トルクショックの発生を防止する希薄燃焼内燃機関の点火時期制御装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明においては、図１に示すように、内燃機関Ｍ１のノッキングを検出するためのノック検出手段Ｍ２と、前記ノック検出手段Ｍ２の検出結果が所定の判定レベルを超えた場合に、点火時期を調整するノッキング制御手段Ｍ３と、内燃機関Ｍ１の作動状態に応じて、空燃比を小さくして、内燃機関の排気系に設けられたＮＯｘ吸蔵還元触媒からＮＯｘを放出還元するためにリッチスパイク制御を行うリッチスパイク制御手段Ｍ４とを備えた希薄燃焼内燃機関の点火時期制御装置において、前記ノッキング制御手段Ｍ３は、リッチスパイク制御手段Ｍ４が内燃機関の作動状態に応じて、空燃比を小さくして、内燃機関の排気系に設けられたＮＯｘ吸蔵還元触媒からＮＯｘを放出還元する際には、ノッキング制御を停止することを特徴とする希薄燃焼内燃機関の点火時期制御装置をその要旨としている。

【００１２】請求項２の発明は、請求項１において、ノッキング制御中の点火時期の遅角量をリッチスパイク制御中は保持することを特徴とする希薄燃焼内燃機関の点火時期制御装置をその要旨としている。

【００１３】請求項３の発明は、請求項１において、ノッキング制御中にトルク低下を抑制するために、内燃機関に供給する燃料を増量する燃料増量手段を備えたことを特徴とする希薄燃焼内燃機関の点火時期制御装置をその要旨としている。

【００１４】請求項４の発明は、請求項３において、リッチスパイク制御中はノッキング制御中の点火時期の遅角量を反映させないことを特徴とする希薄燃焼内燃機関の点火時期制御装置をその要旨としている。

【００１５】（作用）上記請求項１に記載の発明によれば、図１に示すように、ノック検出手段Ｍ２により、内燃機関Ｍ１のノッキングが検出され、その検出結果が所定の判定レベルを超えた場合に、ノッキング制御手段Ｍ
３は、ノッキングを抑制する方向に点火時期を調整する。

【００１６】又、リッチスパイク制御手段は、内燃機関の作動状態に応じて、空燃比を小さくして、内燃機関の排気系に設けられたＮＯｘ吸蔵還元触媒からＮＯｘを放出還元するためにリッチスパイク制御を行う。 このとき、ノッキング制御手段は、ノッキング制御を停止する。

【００１７】又、請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の作用に加えて、ノッキング制御中の点火時期の遅角量をリッチスパイク制御中は保持する。
又、請求項３に記載の発明では、請求項１に記載の発明の作用に加えて、燃料増量手段は、ノッキング制御中にトルク低下を抑制するために、内燃機関に供給する燃料を増量する。

【００１８】請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の発明の作用に加えて、リッチスパイク制御中はノッキング制御中の点火時期の遅角量を反映させない。

【００１９】

【発明の実施の形態】

（第１の実施の形態）以下、本発明における内燃機関の点火時期制御装置を具体化した実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。

【００２０】図２は本実施の形態において、車両に搭載された筒内噴射式エンジンのノッキング判定装置を示す概略構成図である。 内燃機関としてのエンジン１は、例えば４つの気筒１ａを具備し、これら各気筒１ａの燃焼室構造が図３に示されている。 これらの図に示すように、エンジン１はシリンダブロック２内にピストンを備えており、当該ピストンはシリンダブロック２内で往復運動する。 シリンダブロック２の上部にはシリンダヘッド４が設けられ、前記ピストンとシリンダヘッド４との間には燃焼室５が形成されている。 また、本実施の形態では１気筒１ａあたり、４つの弁が配置されており、図中において、符号６ａとして第１吸気弁、６ｂとして第２吸気弁、７ａとして第１吸気ポート、７ｂとして第２
吸気ポート、８として一対の排気弁、９として一対の排気ポートがそれぞれ示されている。

【００２１】図３に示すように、第１の吸気ポート７ａ
はヘリカル型吸気ポートからなり、第２の吸気ポート７
ｂはほぼ真っ直ぐに延びるストレートポートからなる。
また、シリンダヘッド４の内壁面の中央部には、点火プラグ１０が配設されている。 さらに、第１吸気弁６ａ及び第２吸気弁６ｂ近傍のシリンダヘッド４内壁面周辺部には燃料噴射手段としての燃料噴射弁１１が配置されている。 すなわち、本実施の形態においては、燃料噴射弁１１からの燃料は、直接的に気筒１ａ内に噴射されるようになっている。

【００２２】図２に示すように、各気筒１ａの第１吸気ポート７ａ及び第２吸気ポート７ｂは、それぞれ各吸気マニホルド１５内に形成された第１吸気路１５ａ及び第２吸気路１５ｂを介してサージタンク１６内に連結されている。 各第２吸気通路１５ｂ内にはそれぞれスワールコントロールバルブ（ＳＣＶ）１７が配置されている。
これらのＳＣＶ１７は共通のシャフト１８を介して、ステップモータ１９に連結されている。 このステップモータ１９は、後述する電子制御装置（以下単に「ＥＣＵ」
という）３０からの出力信号に基づいて制御される。

【００２３】前記サージタンク１６は、吸気ダクト２０
を介してエアクリーナ２１に連結され、吸気ダクト２０
内には、別途のステップモータ２２によって開閉されるスロットル弁２３が配設されている。 つまり、本実施の形態のスロットル弁２３はいわゆる電子制御式のものであり、基本的には、ステップモータ２２が前記ＥＣＵ３
０からの出力信号に基づいて駆動されることにより、スロットル弁２３が開閉制御される。 そして、このスロットル弁２３の開閉により、吸気ダクト２０を通過して燃焼室５内に導入される吸入空気量が調節されるようになっている。 本実施の形態では、吸気ダクト２０、サージタンク１６並びに第１吸気路１５ａ及び第２吸気路１５
ｂ等により、吸気通路が構成されている。 また、スロットル弁２３の近傍には、その開度（スロットル開度Ｔ
Ａ）を検出するためのスロットルセンサ２５が設けられている。

【００２４】なお、前記各気筒の排気ポート９には排気マニホルド１４が接続されている。 そして、燃焼後の排気ガスは当該排気マニホルド１４を介して排気ダクト１
３へ排出されるようになっている。 前記排気ダクト１３
には、ＮＯｘ吸収剤を内蔵したケーシング４１が接続されている。

【００２５】ＮＯｘ吸蔵還元触媒としてのＮＯｘ吸収剤は、例えばアルミナを担体とし、この担体上に例えば、
カリウムＫ、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓというようなアルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａのようなアルカリ土類、ランタンＬａ、イットリウムＹのような希土類から選ばれた少なくとも一つと、白金Ｐｔのような貴金属とが担持されている。 吸気通路及びＮＯｘ吸収剤の上流の排気ダクト１３に供給された空気及び燃料の比をＮＯｘ吸収剤への流入排気ガスの空燃比と称するこのＮＯｘ吸収剤は流入排気ガスの空燃比がリーンのときには、ＮＯｘを吸収し、流入排気ガス中の酸素濃度が低下すると吸収したＮＯｘを放出するＮＯｘの吸放出作用を行う。

【００２６】なお、ＮＯｘ吸収剤上流の排気ダクト１３
内に燃料あるいは空気が供給されない場合には流入排気ガスの空燃比は燃焼室５内の混合気の空燃比に一致し、
従って、この場合には空燃比がリーンのときにはＮＯｘ
を吸収し、燃焼室５の混合気中の酸素濃度が低下すると吸収したＮＯｘを放出することになる。

【００２７】又、排気ダクト１３には排気ガス中の酸素濃度ＯX を検出する酸素センサ６４が設けられている。
さらに、本実施の形態では、公知の排気ガス循環（ＥＧ
Ｒ）装置５１が設けられている。 このＥＧＲ装置５１
は、排気ガス循環通路としてのＥＧＲ通路５２と、同通路５２の途中に設けられた排気ガス循環弁としてのＥＧ
Ｒバルブ５３とを含んでいる。 ＥＧＲ通路５２は、スロットル弁２３の下流側の吸気ダクト２０と、排気ダクトとの間を連通するよう設けられている。 また、ＥＧＲバルブ５３は、弁座、弁体及びステップモータ（いずれも図示せず）を内蔵しており、これらによりＥＧＲ機構が構成されている。 ＥＧＲバルブ５３の開度は、ステップモータが弁体を弁座に対して断続的に変位させることにより、変動する。 そして、ＥＧＲバルブ５３が開くことにより、排気ダクトへ排出された排気ガスの一部がＥＧ
Ｒ通路５２へと流れる。 その排気ガスは、ＥＧＲバルブ５３を介して吸気ダクト２０へ流れる。 すなわち、排気ガスの一部がＥＧＲ装置５１によって吸入混合気中に再循環する。 このとき、ＥＧＲバルブ５３の開度が調節されることにより、排気ガスの再循環量が調整されるのである。

【００２８】さて、上述したＥＣＵ３０は、デジタルコンピュータからなっており、双方向性バス３１を介して相互に接続されたＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３
２、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）３３、マイクロプロセッサからなるＣＰＵ（中央処理装置）３４、入力ポート３５及び出力ポート３６を具備している。 本実施の形態においては、当該ＥＣＵ３０により、ノッキング制御手段、リッチスパイク制御手段及び燃料増量手段が構成されている。

【００２９】前記アクセルペダル２４には、当該アクセルペダル２４の踏込み量に比例した出力電圧を発生するアクセルセンサ２６Ａが接続され、該アクセルセンサ２
６Ａによりアクセル開度ＡＣＣＰが検出される。 当該アクセルセンサ２６Ａの出力電圧は、ＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。 また、同じくアクセルペダル２４には、アクセルペダル２４の踏込み量が「０」であることを検出するための全閉スイッチ２６Ｂ
が設けられている。 すなわち、この全閉スイッチ２６Ｂ
は、アクセルペダル２４の踏込み量が「０」である場合に全閉信号として「１」の信号を、そうでない場合には「０」の信号を発生する。 そして、該全閉スイッチ２６
Ｂの出力電圧も入力ポート３５に入力されるようになっている。

【００３０】また、上死点センサ２７は例えば１番気筒１ａが吸気上死点に達したときに出力パルスを発生し、
この出力パルスが入力ポート３５に入力される。 クランク角センサ２８は例えばクランクシャフトが３０°ＣＡ
回転する毎に出力パルスを発生し、この出力パルスが入力ポートに入力される。 ＣＰＵ３４では上死点センサ２
７の出力パルスとクランク角センサ２８の出力パルスからエンジン回転数ＮＥが算出される（読み込まれる）。

【００３１】さらに、前記シャフト１８の回転角度は、
スワールコントロールバルブセンサ２９により検出され、これによりスワールコントロールバルブ（ＳＣＶ）
１７の開度が検出されるようになっている。 そして、スワールコントロールバルブセンサ２９の出力はＡ／Ｄ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。

【００３２】併せて、前記スロットルセンサ２５により、スロットル開度ＴＡが検出される。 このスロットルセンサ２５の出力はＡ／Ｄ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。

【００３３】加えて、本実施の形態では、サージタンク１６内の圧力（吸気圧ＰｉＭ）を検出する吸気圧センサ６１が設けられている。 さらに、エンジン１の冷却水の温度（冷却水温ＴＨＷ）を検出する水温センサ６２が設けられている。 これら両センサ６１，６２の出力もＡ／
Ｄ変換器３７を介して入力ポート３５に入力されるようになっている。

【００３４】さらにまた、エンジン１のシリンダブロック２には、該エンジン１のノッキングを検出するためのノック検出手段としてのノックセンサ６３が取付けられている。 このノックセンサ６４は、一種の振動ピックアップであって、例えば、ノッキングで発生する振動数と、検出素子の固有振動数とが合致し共振することによって検出能力が最高となるようチューニングされた特性を持っている。 このノックセンサ６３の出力もＡ／Ｄ変換器３７を介して入力ポート３５に入力されるようになっている。 また、ＥＣＵ３０は、ゲート信号発生器を有しており、該発生器は、ＣＰＵからの信号に基づきオープン・クローズの信号を入力ポート３５に出力するようになっている。 つまり、ノックセンサ６３からの検出信号は、ＣＰＵからのオープンゲート信号により入力ポート３５に入力され、クローズゲート信号により遮断される。 このため、ノッキングの検出（判定）には、一定の期間が設けられていることとなる。

【００３５】又、酸素センサ６４の出力もＡ／Ｄ変換器３７を介して入力ポート３５に入力されるようになっている。 一方、出力ポート３６は、対応する駆動回路３８
を介して各燃料噴射弁１１、各ステップモータ１９，２
２、イグナイタ１２及びＥＧＲバルブ５３（ステップモータ）に接続されている。 そして、ＥＣＵ３０は各センサ等２５〜２９，６１〜６４からの信号に基づき、ＲＯ
Ｍ３３内に格納された制御プログラムに従い、燃料噴射弁１１、ステップモータ１９，２２、イグナイタ１２及びＥＧＲバルブ５３等を好適に制御する。

【００３６】そして、この実施の形態では、前記ＥＣＵ
３０の制御により、エンジン１は成層燃焼、弱成層燃焼、均質リーン燃焼、及び均質燃焼の各燃焼状態をとることができる。

【００３７】次に、上記構成を備えたエンジンの点火時期制御装置において、前述したＥＣＵ３０により実行される各種処理動作のうち、リッチスパイクＸＲＳＰＫの制御（リッチスパイク制御）について説明する。

【００３８】図４はエンジンの燃焼室内５内の混合気の空燃比をリッチにすべきことを示す「リッチスパイク制御フラグ（以下、リッチスパイクという）ＸＲＳＰＫの制御ルーチン」を示している。 このルーチンは一定時間毎の割込みにより実行される。 図４を参照するとまず初めにステップ５０においてリーン補正係数ＦＬＥＡＮが１．０よりも小さいか否かが判別される。 このリーン補正係数ＦＬＥＡＮは、燃焼室５内の混合気の空燃比を制御するための係数であって、ＦＬＥＡＮ≧１．０であれば、燃焼室５内の混合気は理論空燃比又は理論空燃比よりリッチとなる。 これに対して、ＦＬＥＡＮ＜１．０になれば燃焼室５内の混合気の空燃比は理論空燃比よりも大きくなり、即ちリーンとなる。

【００３９】前記ステップ５０において、ＦＬＥＡＮ≧
１．０のとき、すなわち燃焼室５内の混合気が理論空燃比又は理論空燃比よりリッチのときには、ステップ５６
に移行してリッチスパイクＸＲＳＰＫが「０」にリセットされる。 次いでステップ５７において、カウント値Ｃ
が０とされ、次いでステップ５８においてカウント値Ｄ
が０とされる。

【００４０】これに対してステップ５０において、ＦＬ
ＥＡＮ＜１．０であると判別されたとき、すなわち、リーン混合気が燃焼せしめられているとき（成層燃焼状態、弱成層燃焼状態又は均質リーン）にはステップ５１
に進んでカウント値Ｃが１だけインクリメントされる。
次にステップ５２ではカウント値Ｃ0 を越えたか否かが判別される。 Ｃ＞Ｃ0 になると、ステップ５３に進んでリッチスパイクＸＲＳＰＫがセットされ、次いでステップ５４においてカウント値Ｄが１だけインクリメントされる。 次いでステップ５５ではカウント値Ｄが所定値Ｄ
0 を越えたか否かが判別され、Ｄ＞Ｄ0 になると、ステップ５６に移行してリッチスパイクＸＲＳＰＫがリセットされる。 すなわち、リーン混合気の燃焼がＣ＞Ｃ0 となるまでの一定時間、例えば５分間維持すると、リッチスパイクＸＲＳＰＫが「１」にセットされ、その後、Ｄ
＞Ｄ0 となるまでの一定時間、例えば５秒間、リッチスパイクＸＲＳＰＫが「１」にセットされ続ける。 従って、リッチスパイクＸＲＳＰＫが「１」にセットされると、ＥＣＵ３０は、燃料噴射弁１１を制御して別途の噴射量算出ルーチンで算出して増加した燃料量を噴射制御して燃焼室５内の混合気をリッチにして、均質燃焼を行わせる。

【００４１】この結果、排気ダクト１３に配置されたＮ
Ｏｘ吸収剤は流入排気ガスの空燃比がリーンのときには、ＮＯｘを吸収し、流入排気ガス中の酸素濃度が低下すると吸収したＮＯｘを放出するＮＯｘの吸放出作用を行う。

【００４２】次に、図５は、本実施の形態における「点火時期算出ルーチン」を示すフローチャートであって、
点火タイミング毎にＮＥの割り込みで実行される。 処理がこのルーチンへ移行すると、ＥＣＵ３０は、先ず、ステップ１１０において、現在リッチスパイク制御が行われているか否かを、リッチスパイクＸＲＳＰＫに基づいて行う。 すなわち、リッチスパイクＸＲＳＰＫが、
「１」にセットされていれば、リッチスパイク制御がされているものとして、ステップ１２０に移行する。 ステップ１２０においては、リッチスパイク時のベース点火時期ＡＢＡＳＥＲＳを算出する。 このベース点火時期Ａ
ＢＡＳＥＲＳは吸気圧ＰＭ、エンジン回転数ＮＥ等に基づき、リッチスパイク制御用のマップ等を参照して算出される。 次のステップ１３０において、下記の演算式にて、最終点火時期ＡＯＰを算出する。

【００４３】ＡＯＰ＝ＡＢＡＳＥＲＳ−ＡＫＮＫ＊Ｋ 上記において、ＡＫＮＫは本発明の遅角量としての遅角補正量であって、この「点火時期算出ルーチン」に入る前に行われた最新のノッキング制御（ＫＣＳ制御）にて算出された遅角補正量である。 又、Ｋは補正係数であって、希薄燃焼（この実施の形態では、成層燃焼、弱成層燃焼、均質リーン燃焼も含む）時のトルクと、ＫＣＳ制御を停止してリッチスパイク制御を行った時のトルクとが一致するようにするためのものであり、エンジン１の特性によって種々の値となる。

【００４４】すなわち、補正係数Ｋは、エンジン１の出力特性に応じて予め実験等により設定されており、ＲＯ
Ｍ３３に格納されている。 なお、希薄燃焼時のトルクと、ＫＣＳ制御を停止してリッチスパイク制御を行った時のトルクとが一致する場合には、補正係数Ｋは１とされる。 従って、補正係数Ｋが１の場合は、この「点火時期算出ルーチン」に入る前に行われた最新のノッキング制御（ＫＣＳ制御）にて算出した遅角補正量の値をそのままベース点火時期ＡＢＡＳＥＲＳから減算することにより、最終点火時期ＡＯＰを算出することとなる。

【００４５】このように算出された最終点火時期ＡＯＰ
をコンペアレジスタに格納すると、このルーチンを一旦終了する。 又、ステップ１１０において、リッチスパイクＸＲＳＰＫが、「０」にリセットされていれば、リッチスパイク制御がされていないものとして、ステップ１
４０に移行する。 ステップ１４０において、ノック検出が行われたか否かを判定する。 このステップでの判定は、ノックセンサ６３の検出信号の出力が所定レベル以上のノッキング発生を示している場合には、「ＹＥＳ」
としてステップ１５０に移行し、前回の周期制御にて学習した遅角補正量ＡＫＮＫに所定量Ａを加算したものを今回のＫＣＳ制御における遅角補正量ＡＫＮＫとし、ステップ１６０に移行する。 なお、ステップ１５０においては、所定量Ａを加算した結果、上限ガード値以上となる場合には、その上限ガード値を遅角補正量ＡＫＮＫとしている。

【００４６】この結果、ノックセンサ６３の検出信号の出力が所定以上のレベルでノッキングを発生している場合には、このステップ１４０，１５０を経るごとに遅角補正量ＡＫＮＫは徐々に大きくなって更新されることになる。

【００４７】又、ステップ１４０で、ノックセンサ６３
の検出信号の出力が所定レベル未満であってノッキング発生を示していない場合には、「ＮＯ」としてステップ１７０に移行し、前回の周期制御にて学習した遅角補正量ＡＫＮＫに所定量Ｂを減算したものを今回のＫＣＳ制御における遅角補正量ＡＫＮＫとし、ステップ１６０に移行する。 なお、ステップ１７０においては、所定量Ｂ
を減算した結果、遅角補正量が０となる場合には、遅角補正量ＡＫＮＫを０としている。

【００４８】この結果、ノックセンサ６３の検出信号の出力が所定レベル未満であってノッキング発生を示していない場合には、このステップ１４０，１７０を経るごとに遅角補正量ＡＫＮＫは徐々に小さくされて更新されることになる。

【００４９】次のステップ１６０では、最終点火時期Ａ
ＯＰ等を算出する。 すなわち、このステップでは、この最終点火時期ＡＯＰの算出に必要な、非リッチスパイク（通常の希薄燃焼）時のベース点火時期ＡＢＡＳＥを算出する。 このベース点火時期ＡＢＡＳＥは吸気圧ＰＭ、
エンジン回転数ＮＥ等に基づき、非リッチスパイク（通常の希薄燃焼）制御用のマップ等を参照して算出される。 そして、算出されたベース点火時期ＡＢＡＳＥから前記ステップ１５０又はステップ１６０にて算出された遅角補正量ＡＫＮＫを減算した値を最終点火時期ＡＯＰ
として、コンペアレジスタに格納し、このルーチンを一旦終了する。

【００５０】そして、ＥＣＵ３０は、前述のコンペアレジスタにストアされた最終点火時期に現在時刻が達すると、割込み処理し、点火プラグ１０を点火制御する。 （イ） さて、例えば今、エンジン１がリッチスパイク制御がされていない運転状態で、ノッキングの発生が所定レベル以上あった場合、上記の「点火時期算出ルーチン」では、ステップ１１０、ステップ１４０、ステップ１５０に移行して、ＫＣＳ制御により、遅角補正量ＡＫ
ＮＫが増加して更新される。 従って、この運転状態が継続すれば、「点火時期算出ルーチン」が実行処理される毎に前記ステップ１１０，１４０を経るため遅角補正量は徐々に大きくなって更新される。

【００５１】この結果、最終点火時期ＡＯＰはベース点火時期ＡＢＡＳＥから遅角補正量ＡＫＮＫを減算した値であるため、最終点火時期は、徐々に大きく遅角される。 そして、この後リッチスパイク制御が行われている状態で、「点火時期算出ルーチン」に入ると、ステップ１１０において、「ＹＥＳ」と判定され、この時点で，
ＫＣＳ制御が停止されることになる。 そして、ステップ１２０を経て，ステップ１３０において、最終点火時期ＡＯＰはリッチスパイク時のベース点火時期ＡＢＡＳＥ
ＲＳから（ＡＫＮＫ＊Ｋ）値を減算した値となる。

【００５２】前記遅角補正量ＡＫＮＫはそれまでＫＣＳ
制御にて算出された遅角補正量の最新の更新値であり、
この値に基づいてリッチスパイク時のベース点火時期Ａ
ＯＰが算出されることになる。

【００５３】又、この後、リッチスパイク制御が停止され。 再び、ＸＲＳＰＫが「０」となる希薄燃焼となった状態で、ノッキングの発生が所定レベル以上あった場合、「点火時期算出ルーチン」に入ると、ステップ１１
０、ステップ１４０、ステップ１５０に移行して、ＫＣ
Ｓ制御により、遅角補正量ＡＫＮＫが増加して更新される。 従って、この運転状態が継続すれば、「点火時期算出ルーチン」が実行処理される毎に前記ステップ１１
０，１４０を経るため遅角補正量は徐々に大きくなって更新される。

【００５４】（ロ） 図６は、トルク、遅角補正量（Ａ
ＫＮＫ）、点火時期（ＡＯＰ）に関してリッチスパイク制御とＫＣＳ制御を行った場合の特性図である。 なお、
図中、トルク、遅角補正量（ＡＫＮＫ）、点火時期（Ａ
ＯＰ）の各項目で示されている点線Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３
は、ノッキングが発生しないでＫＣＳ制御が行われておらず、かつ、スパイク制御を行わない場合を示しており、従って、点火時期（ＡＯＰ）は遅角されていない場合のものである。 なお、Ｘ１及びＸ２は、略ｔ１〜ｔ２
の間で、点線は実線Ｙ１，Ｙ２と重複しており、Ｘ３
は、ｔ１〜ｔ２の間は、ｔ１の付近を除いて、実線Ｙ３
と重複している。

【００５５】この状態では、トルクはＸ１のレベルとなり、後記するノッキング発生時に点火時期が遅角されて低くなったＹ１のレベルよりも高い。 （リッチスパイク制御時にＫＣＳ制御が行われている従来技術の場合）トルク、遅角補正量（ＡＫＮＫ）、点火時期（ＡＯＰ）の各項目で示されている実線Ｙ１，Ｙ
２，Ｙ３は、希薄燃焼時（ＸＲＳＰＫが「０」時）においてノッキングが発生してＫＣＳ制御により一定の遅角補正量ＡＫＮＫ（遅角補正量ＡＫＮＫが上限ガード値に達している）とされ、かつリッチスパイク時にもＫＣＳ
制御がなされた場合を示している。

【００５６】この場合には、ｔ１時において、リッチスパイク制御がなされると、リッチスパイク制御中は、流入排気ガスの空燃比がリッチとなるため、ノッキングが発生しなくなる。 すると、リッチスパイク制御中にもＫ
ＣＳ制御が行われているため、遅角補正量ＡＫＮＫは徐々に減少する。 例えば、リッチスパイク制御中にも本実施の形態と同様のＫＣＳ制御が行われているとすると、
図５のステップ１７０において所定量「Ｂ」分が遅角補正量ＡＫＮＫから減算されたものが順次更新されることになる。 すなわち、図６に示すようにｔ１時から徐々に遅角補正量ＡＫＮＫが減少し、その後、Ｙ２で表されている遅角補正量ＡＫＮＫは、遅角補正量ＡＫＮＫのＸ２
のレベル（＝０）となる。

【００５７】この後、スパイク制御がｔ２時に終了すると、再び、希薄燃焼制御となるため、流入排気ガスの空燃比がリーンとなり、ノッキングが発生する。 このため、ＫＣＳ制御により、遅角補正量ＡＫＮＫは徐々に増大する。 例えば、本実施の形態と同様のＫＣＳ制御が行われているとすると、図５のステップ１５０において所定量「Ａ」分が遅角補正量ＡＫＮＫに対して加算されたものが順次更新されることになる。 すなわち、図６に示すようにｔ２時から徐々に遅角補正量ＡＫＮＫが増加し、その後、Ｙ２で表されている遅角補正量ＡＫＮＫ
は、上限ガード値である遅角補正量ＡＫＮＫのレベルとなる。

【００５８】上記のようにして遅角補正量ＡＫＮＫが減少、又は増加するとき、点火時期ＡＯＰは図６のＹ３で示されたようになる。 そして、この従来技術の場合には、トルクはＹ１に示すようにｔ１時点から徐々に増加して、Ｘ１と同じトルクまで上昇し、ｔ２時後は、徐々に減少して、所定レベルまで低下すると後は一定値のレベルとなる。 そして、従来は、このｔ２時からＹ１の低いレベルまで戻るｔ２ａ間において、ノッキングが生じていた。 又、同図に示すようにＹ１で示すようにトルクはｔ１〜ｔ２の間において、トルクの上昇期間、及びトルクの下降期間中は、トルクが変動するためトルクショックが発生する。

【００５９】（リッチスパイク制御時にＫＣＳ制御が行われていない本実施の形態の場合）同図において、トルク、補正量（ＡＫＮＫ）及び点火時期（ＡＯＰ）の項目の一点鎖線で表したＺ１，Ｚ２，Ｚ３は、本実施の形態の一例を示している。 そして、Ｚ１及びＺ３はｔ１時点以前及びｔ２以後は、Ｙ１，Ｙ３と重複している。 又、
Ｚ２はｔ１時以前は、Ｙ２と重複するとともに、ｔ２ａ
以後においてＹ２と重複している。

【００６０】すなわち 同図中、ｔ１時において、リッチスパイク制御がなされると、リッチスパイク制御中は、流入排気ガスの空燃比がリッチとなるため、ノッキングが発生しなくなる。 一方、リッチスパイク制御中にはＫＣＳ制御が行われていないため、同図中、Ｚ２に示すように、ｔ１時以降も遅角補正量ＡＫＮＫは一定となる（なお、この例では、エンジンの特性上、補正係数Ｋ
は、希薄燃焼時のトルクと、ＫＣＳ制御を停止してリッチスパイク制御を行った時のトルクとが一致するようにするために１としている）。 そして、このとき、上記の理由から、トルクもＺ１で示すように一定となる。 さらに点火時期ＡＯＰはＺ３に示すようにｔ１時以後は同じ点火時期となる。

【００６１】又、上記の場合、ｔ２時において、リッチスパイク制御が終了すると、再びＫＣＳ制御は可能となるため、遅角補正量ＡＫＮＫにて点火時期が補正される。 従って、この実施の形態では、リッチスパイク制御が実行されているときには、ＫＣＳ制御を停止し、遅角補正量ＡＫＮＫを保持して、点火時期制御を行っているため、トルクを一定にすることができる。 この結果、トルクショックが生ずることはない。 （第２の実施の形態）次に、第２の実施の形態を図７及び図８に従って説明する。

【００６２】なお、前記第１の実施の形態と同一構成については同一符号を付し、相違する点を中心に説明する。 この第２の実施の形態では、第１の実施の形態の構成中、ＥＣＵ３０は、ＫＣＳ制御により、遅角要求があった場合、トルク低下を防止するため、そのトルク低下量に見合う分に応じた燃料の増量分が、別途の燃料算出ルーチンによって算出され、この燃焼増量分を基本燃料噴射量に加算した燃料量にて燃料噴射弁１１を制御する。

【００６３】そして、これに対応して、第１の実施の形態の構成中、「点火時期算出ルーチン」のステップ１３
０の代わりにステップ１８０が実行されていることが異なっている。

【００６４】すなわち、ステップ１８０においては、最終点火時期ＡＯＰはリッチスパイク時のベース点火時期ＡＢＡＳＥＲＳとしている。 さて、上記のように構成された第２の実施の形態の作用及び効果について説明する。

【００６５】（ハ） さて、例えば今、エンジン１がリッチスパイク制御がされていない運転状態で、ノッキングの発生が所定レベル以上あった場合、上記の「点火時期算出ルーチン」では、前記第１の実施の形態と同様に、ステップ１４０、ステップ１５０、ステップ１６０
を経た場合には、最終点火時期ＡＯＰは、徐々に大きく遅角される。

【００６６】そして、この後リッチスパイク制御が行われている状態で、「点火時期算出ルーチン」に入ると、
ステップ１１０において、「ＹＥＳ」と判定され、この時点で，ＫＣＳ制御が停止されることになる。 そして、
ステップ１２０を経て，ステップ１８０において、最終点火時期ＡＯＰはリッチスパイク時のベース点火時期Ａ
ＢＡＳＥＲＳとなり、この制御ルーチンを一旦終了する。

【００６７】又、この後、リッチスパイク制御が停止され。 再び、ＸＲＳＰＫが「０」となる希薄燃焼となった状態で、ノッキングの発生が所定レベル以上あった場合、「点火時期算出ルーチン」に入ると、ステップ１１
０、ステップ１４０、ステップ１５０に移行して、ＫＣ
Ｓ制御により、遅角補正量ＡＫＮＫが増加して更新される。 従って、この運転状態が継続すれば、「点火時期算出ルーチン」が実行処理される毎に前記ステップ１１
０，１４０を経るため遅角補正量は徐々に大きくなって更新される。

【００６８】（ニ） 図７は、第２の実施の形態においてトルク、遅角補正量（ＡＫＮＫ）、点火時期（ＡＯ
Ｐ）に関して、リッチスパイク制御とＫＣＳ制御を行った場合の特性図である。

【００６９】（リッチスパイク制御時にＫＣＳ制御が行われている従来技術の場合）なお、この従来技術においても、前提として、ＥＣＵは、ＫＣＳ制御により、遅角要求があった場合、トルク低下を防止するため、そのトルク低下量に見合う分に応じた燃料の増量分が、別途の燃料算出ルーチンによって算出され、この燃焼増量分を基本燃料噴射量に加算した燃料量にて燃料噴射弁を制御するものとする。

【００７０】トルク、遅角補正量ＡＫＮＫ１の各項目で示されている実線Ｘ４，Ｘ５は、希薄燃焼時（ＸＲＳＰ
Ｋが「０」時）においてノッキングが発生してＫＣＳ制御により一定の遅角補正量ＡＫＮＫ（遅角補正量ＡＫＮ
Ｋ１が上限ガード値に達している）とされ、かつリッチスパイク時にもＫＣＳ制御がなされた場合を示している。

【００７１】この場合には、ｔ３時において、リッチスパイク制御がなされると、リッチスパイク制御中は、流入排気ガスの空燃比がリッチとなるため、ノッキングが発生しなくなる。 すると、リッチスパイク制御中にもＫ
ＣＳ制御が行われているため、遅角補正量ＡＫＮＫは徐々に減少する。 例えば、リッチスパイク制御中にも本実施の形態と同様のＫＣＳ制御が行われているとすると、
図８のステップ１７０において所定量「Ｂ」分が遅角補正量ＡＫＮＫから減算されたものが順次更新されることになる。 すなわち、図８に示すようにｔ３時から徐々に遅角補正量ＡＫＮＫ１が減少し、その後、Ｘ５で表されている遅角補正量ＡＫＮＫ１は、遅角補正量ＡＫＮＫ１
が０となる。

【００７２】この後、スパイク制御がｔ４時に終了すると、再び、希薄燃焼制御となるため、流入排気ガスの空燃比がリーンとなり、ノッキングが発生する。 このため、ＫＣＳ制御により、遅角補正量ＡＫＮＫは徐々に増大する。 例えば、本実施の形態と同様のＫＣＳ制御が行われているとすると、図８のステップ１５０において所定量「Ａ」分が遅角補正量ＡＫＮＫに対して加算されたものが順次更新されることになる。 すなわち、図７に示すようにｔ４時から徐々に遅角補正量ＡＫＮＫが増加し、その後、Ｘ５で表されている遅角補正量ＡＫＮＫ１
は、上限ガード値である遅角補正量ＡＫＮＫのレベルとなる。

【００７３】そして、この従来技術の場合には、前記のようにｔ３時以降においてもしばらくは遅角補正量ＡＫ
ＮＫ１が０とならず、残るため、リッチスパイク制御の初期時おいては、トルク低下によるトルクショックが発生する。

【００７４】又、リッチスパイク制御中にＫＣＳ制御を行っていると、この間（ｔ３ａ〜ｔ４の間）はノッキングの発生がないため、遅角補正量ＡＫＮＫ１が０となる。 その後、リッチスパイク制御がｔ４時に停止して、
希薄燃焼が再び行われると、ｔ４〜ｔ４ａの間、遅角補正量が、ノッキング抑制の値となっていないため、ノッキング抑制の値に戻るまでの間ノッキングが生ずる問題がある。

【００７５】（リッチスパイク制御時にＫＣＳ制御が行われていない第２の実施の形態の場合）図７において、
トルク、及び遅角補正量ＡＫＮＫ２の項目の点線及び実線で表したＺ４，及びＺ５は、本実施の形態の一例を示している。 そして、Ｚ４はｔ３時とｔ３ａ時間以外は、
Ｘ４と重複している。

【００７６】すなわち 同図７中、ｔ３時において、リッチスパイク制御がなされると、リッチスパイク制御中は、流入排気ガスの空燃比がリッチとなるため、ノッキングが発生しなくなる。 一方、リッチスパイク制御中にはＫＣＳ制御が行われていないため、同図中、Ｚ５に示すように、ｔ３時以降は、遅角補正量ＡＫＮＫ２を反映させない。 すなわち、遅角補正量は０としている（ステップ１８０）。

【００７７】このため、遅角補正量ＡＫＮＫ２がリッチスパイク制御時には、反映されていないため、トルクは、Ｚ４に示すように低減せず、希薄燃焼時と同じトルクとなる。 又、リッチスパイク制御中は、ＫＣＳ制御を停止するため、遅角補正量ＡＫＮＫ２は更新されず、誤学習が防止できる。 従って、リッチスパイク制御を停止したｔ４〜ｔ４ａの間において、ノッキングが発生することはない。

【００７８】尚、本発明の実施の形態は上記各実施の形態に限定されるものではなく、例えば次の如く構成してもよい。 （Ａ）上記実施の形態では、筒内噴射式のエンジン１に本発明を具体化するようにしたが、いわゆる一般的な成層燃焼、或いは弱成層燃焼を行うタイプのものに具体化してもよい。 例えば吸気ポート７ａ，７ｂの吸気弁６
ａ，６ｂの傘部の裏側に向かって噴射するタイプのものも含まれる。 また、吸気弁６ａ，６ｂ側に燃料噴射弁が設けられてはいるが、直接シリンダボア（燃焼室５）内に噴射するタイプのものも含まれる。 さらに、ＳＣＶ１
７を有するリーンバーンを行いうるエンジンにも具体化できる。

【００７９】（Ｂ）さらに、上記各実施の形態では、内燃機関としてガソリンエンジン１の場合に本発明を具体化したが、その外にもディーゼルエンジン等の場合等にも具体化できる。

【００８０】上記の実施の形態から把握される請求項以外の発明について効果とともに記述する。 （１）請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項において、リッチスパイク制御中か否かを判定する判定手段を備えたことを特徴とする希薄燃焼内燃機関の点火時期制御装置。 判定手段により、リッチスパイク制御中であれば、判定手段の判定結果に応じて、請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項の作用効果を奏することができる。 この場合、第１及び第２の実施の形態のステップ１
１０が判定手段に相当する。

【００８１】（２）上記（１）において、リッチスパイク制御時にはリッチスパイク時のベース点火時期算出を行うことを特徴とする希薄燃焼内燃機関の点火時期制御装置。 こうすることにより、ベース点火時期をリッチスパイク制御に適正に対応することができる。

【００８２】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１乃至請求項３の発明によれば、ノッキング制御とリッチスパイク制御とが競合した場合、リッチスパイク制御時において、トルクが増加するのを防止して、トルクショックの発生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本的な概念を示す概念構成図である。

【図２】第１の実施の形態におけるエンジンの点火時期制御装置を示す概略構成図である。

【図３】エンジンの気筒部分を拡大して示す断面図である。

【図４】ＥＣＵにより実行される「リッチスパイクＸＲ
ＳＰＫの制御ルーチン」を示すフローチャートである。

【図５】ＥＣＵにより実行される「点火時期算出ルーチン」を示すフローチャート。

【図６】トルク、遅角補正量、点火時期に関してリッチスパイク制御とＫＣＳ制御を行った場合の特性図。

【図７】第２の実施の形態におけるトルク、遅角補正量に関してリッチスパイク制御とＫＣＳ制御を行った場合の特性図。

【図８】第２の実施の形態においてＥＣＵにより実行される「点火時期算出ルーチン」を示すフローチャート。

【図９】従来の希薄燃焼時、及びリッチスパイク制御時にのトルクを表す特性図。

【符号の説明】

１…内燃機関としてのエンジン、１１…燃料噴射弁、３
０…ノッキング制御手段、リッチスパイク制御手段及び燃料増量手段を構成するＥＣＵ、６３…ノック検出手段としてのノックセンサ、４１…ＮＯｘ吸蔵還元触媒としてのＮＯｘ収納剤とを収納するためのケーシング。

フロントページの続き (51)Int.Cl. ⁶識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 43/00 ３０１ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３４５Ｂ 45/00 ３４５