JP2019100273A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の運転状態に応じた点火時期の遅角制御によって、排気中の粒子状物質の生成量を良好に低減することができる内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】第１の発明による内燃機関の制御装置では、検出された内燃機関の運転状態（例えばエンジン水温ＴＷ、充填効率ＥＴＡＣ、エンジン回転数ＮＥ）に応じ、最適点火時期ＩＧＭＢＴから、排気中の煤生成量を低減するための遅角量である煤低減要求遅角量ＩＧＣＲを遅角させる。第２の発明による内燃機関の制御装置では、充填効率ＥＴＡＣを１００％以下とした自然吸気運転状態、及び過給運転状態において、内燃機関の運転状態に応じて、排気中の煤生成量を低減するために点火時期ＩＧＬＯＧを遅角させる。
【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に内燃機関の排気中の煤などの粒子状物質の生成量を低減するために点火時期を制御する制御装置に関する。

従来の内燃機関の制御装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この制御装置は、排気中の粒子状物質の抑制と、冷間始動時における触媒暖機のための排気温度の上昇を両立させることを目的としており、排気中の粒子状物質濃度を検出する粒子状物質センサと、排気の温度を検出する排気温度センサを備えている。

この制御装置では、両センサでそれぞれ検出された粒子状物質濃度と排気温度に基づいて、エンジンの燃料噴射制御と点火制御が実行される。例えば、排気温度が所定温度未満で、かつ粒子状物質濃度が所定濃度未満のときには、点火時期及び燃料噴射時期を遅角させる。あるいは、排気温度が上記所定温度未満で、粒子状物質濃度が上記所定濃度以上のときには、点火時期を遅角させるとともに点火エネルギを増加させる制御が行われる。

国際公開第２０１５／０６３８７４号

しかし、上述した従来の制御装置では、粒子状物質の抑制のために、粒子状物質センサ及び排気温度センサを用いることが必要であり、その分、制御装置の構成や制御処理が複雑になり、コスト上昇を招く。また、排気中の粒子状物質濃度の検出結果に基づいて点火時期を制御するので、この点火時期制御中、粒子状物質がある程度、排出されることは避けられず、粒子状物質の抑制を良好に行うことができない。

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、内燃機関の運転状態に応じた点火時期のリタード制御によって、排気中の粒子状物質の生成量を良好に低減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。

この目的を達成するために、請求項１に係る発明は、内燃機関３の運転状態を検出する運転状態検出手段と、検出された内燃機関３の運転状態に応じて、内燃機関の排気中の粒子状物質の生成量を低減するためのリタード量である粒子状物質低減リタード量（実施形態における（以下、本項において同じ）煤低減要求リタード量ＩＧＣＲ）を算出するリタード量算出手段（ＥＣＵ２、図３のステップ２、図４）と、所定の基準点火時期から粒子状物質低減リタード量をリタードさせる粒子状物質低減リタード制御を実行するリタード制御手段（ＥＣＵ２、図３のステップ２、７、１１、図４）と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、検出された内燃機関の運転状態に応じて、内燃機関の排気中の粒子状物質の生成量を低減するためのリタード量である粒子状物質低減リタード量が算出されるとともに、所定の基準点火時期からこの粒子状物質低減リタード量をリタードさせる粒子状物質低減リタード制御が実行される。これにより、粒子状物質低減リタード量の分だけ、点火時期がリタードされ、燃焼温度が低下することによって、排気中の煤などの粒子状物質の生成量を低減することができる。また、検出された内燃機関の運転状態に応じて粒子状物質低減リタード量をあらかじめ算出し、粒子状物質低減リタード制御に用いるので、従来の制御装置と異なり、内燃機関から実際に排出された後の排気中の粒子状物質濃度を検出する必要がなく、その分、粒子状物質の排出を抑制することができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、内燃機関３の運転状態（エンジン回転数ＮＥ、吸気圧ＰＢＡ）に応じて、内燃機関３の最大の出力トルクが得られる最適点火時期ＩＧＭＢＴを、基準点火時期として算出する基準点火時期算出手段（ＥＣＵ２、図３のステップ１）をさらに備え、リタード制御手段は、最適点火時期ＩＧＭＢＴから粒子状物質低減リタード量をリタードさせることによって、点火時期ＩＧＬＯＧを設定すること（図３のステップ７、１１）を特徴とする。

この構成によれば、内燃機関の運転状態に応じ、基準点火時期として、内燃機関の最大の出力トルクが得られる最適点火時期を算出するとともに、最適点火時期から粒子状物質低減リタード量をリタードさせることによって、点火時期を設定する。このように、最適点火時期を基準として粒子状物質低減リタード量によるリタードを行うので、走行性能及び燃費などを良好に維持しながら、粒子状物質の生成量を低減することができる。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置において、運転状態検出手段は、内燃機関３の運転状態として、内燃機関の温度（エンジン水温ＴＷ）を検出し、リタード制御手段は、検出された内燃機関の温度が所定の低温領域にあるときに、粒子状物質低減リタード制御を実行することを特徴とする。

内燃機関の温度が低い場合には、気筒内の壁面への燃料の付着などにより、局所リッチ（未燃燃料が偏在する状態）が発生しやすいため、点火時期のリタードによる燃焼温度の低下によって、粒子状物質の低減効果が明確に得られる。これに対し、内燃機関の温度が高い場合には、気筒内が十分に暖められていることで、局所リッチが抑制されるため、点火時期のリタードによる粒子状物質の低減効果は小さい。このような観点から、本発明によれば、検出された内燃機関の温度が所定の低温領域にあることを条件として、粒子状物質低減リタード制御を実行する。これにより、低温領域において粒子状物質の低減効果を有効に得るとともに、低減効果の小さい高温領域での点火時期のリタードを回避し、それによる走行性能や燃費の悪化を回避することができる。

請求項４に係る発明は、請求項１から３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置において、内燃機関３は、車両に動力源として搭載されており、リタード制御手段は、アイドル運転状態及び車両が停車中でかつ車両のシフトレバーがニュートラル位置又はパーキング位置に位置するノーロード運転状態以外の内燃機関３の負荷運転状態において、粒子状物質低減リタード制御を実行すること（図４のステップ２１、２３、２５）を特徴とする。

通常、アイドル運転状態では、内燃機関の回転数を目標のアイドル回転数に維持するための回転数制御が実行され、ノーロード運転状態では、アクセルペダルの踏み込みによる回転数の上昇（吹き上がり）を防止するための回転数制御が実行される。この点を考慮し、本発明によれば、アイドル運転状態及びノーロード運転状態では、粒子状物質低減リタード制御を禁止することによって、回転数制御を優先的に支障なく行えるとともに、それ以外の内燃機関の負荷運転状態では、粒子状物質低減リタード制御を実行することによって、粒子状物質の低減効果を可能な限り得ることができる。

請求項５に係る発明は、請求項２から４のいずれかに記載の内燃機関の制御装置において、運転状態検出手段は、内燃機関３の運転状態として、内燃機関の回転数（エンジン回転数ＮＥ）、負荷（充填効率ＥＴＡＣ）及び温度（エンジン水温）を検出し、リタード量算出手段は、検出された内燃機関３の回転数、負荷及び温度に基づき、粒子状物質低減リタード量を算出すること（図４のステップ２９、図５）を特徴とする。

内燃機関の回転数、負荷及び温度は、粒子状物質の生成量と高い関連性を有することが確認された。この知見から、本発明によれば、内燃機関の回転数、負荷及び温度を内燃機関の運転状態を表すパラメータとして用い、それらの検出結果に基づいて粒子状物質低減リタード量を算出するので、粒子状物質の低減効果を良好に得ることができる。

また、上記の内燃機関の３つの運転パラメータは、内燃機関の制御のために一般的に用いられているものであり、その検出のために通常、設けられている既存のセンサを利用することが可能である。このため、従来の制御装置における粒子状物質センサや排気温度センサなどの専用のデバイスは不要であり、制御装置の構成及び制御処理などを簡素化することができる。さらに、上記の運転状態パラメータを用いることにより、従来の制御装置と異なり、内燃機関から排出された排気中の粒子状物質濃度を検出する必要がないので、その分、粒子状物質の排出を抑制することができる。

請求項６に係る発明は、請求項２から５のいずれかに記載の内燃機関の制御装置において、リタード量算出手段は、粒子状物質低減リタード制御が開始される際に、粒子状物質低減リタード量を、当該開始直前の値から遅角側に徐々に変化するように算出すること（図９、図１０）を特徴とする。

この構成によれば、粒子状物質低減リタード制御が開始される際、粒子状物質低減リタード量は、制御の開始直前の値から遅角側に徐々に変化する。これにより、粒子状物質低減リタード制御の開始時における粒子状物質低減リタード量の急激な変化を防止し、内燃機関の出力トルクの段差や過大な減速度の発生を防止することができる。

請求項７に係る発明は、請求項２から６のいずれかに記載の内燃機関の制御装置において、リタード量算出手段は、粒子状物質低減リタード制御が終了される際に、粒子状物質低減リタード量を、当該終了直前の値から進角側に徐々に変化するように算出すること（図１１、図１２）を特徴とする。

この構成によれば、粒子状物質低減リタード制御が終了される際、粒子状物質低減リタード量は、制御の終了直前の値から進角側に徐々に変化する。これにより、粒子状物質低減リタード制御の終了時における粒子状物質低減リタード量の急激な変化を防止し、内燃機関の出力トルクの段差や過大な加速度の発生を防止することができる。

請求項８に係る発明は、請求項２から７のいずれかに記載の内燃機関の制御装置において、運転状態検出手段は、内燃機関３の運転状態として大気圧ＰＡを検出し、リタード量算出手段は、検出された大気圧ＰＡが低いほど、粒子状物質低減リタード量をより制限するように算出すること（図４のステップ３０、図７）を特徴とする。

大気圧が低いほど、すなわち内燃機関が高地にあるほど、空気の密度が低いことで、内燃機関の出力トルクはより低下する。この構成によれば、検出された大気圧が低いほど、粒子状物質低減リタード量をより制限することで、点火時期のリタードによる出力トルクの低下が抑制される。これにより、例えば、内燃機関が車両に搭載されている場合、高地における車両の発進に必要な出力トルクを確保でき、車両の良好な発進性を確保することができる。

請求項９に係る発明は、請求項２から８のいずれかに記載の内燃機関の制御装置において、運転状態検出手段は、内燃機関３の運転状態として、内燃機関の温度（エンジン水温ＴＷ）を検出し、リタード量算出手段は、検出された内燃機関の温度が低いほど、粒子状物質低減リタード量をより制限するように算出すること（図４のステップ３０、図７）を特徴とする。

内燃機関の温度が低いほど、燃焼効率が低いとともにフリクションが大きいことで、内燃機関の出力トルクはより低下する。この構成によれば、検出された内燃機関の温度が低いほど、粒子状物質低減リタード量をより制限することで、点火時期のリタードによる出力トルクの低下が抑制される。これにより、例えば、内燃機関が車両に搭載されている場合、冷間始動時における車両の発進に必要な出力トルクを確保でき、車両の良好な発進性を確保することができる。

請求項１０に係る発明は、請求項１から９のいずれかに記載の内燃機関の制御装置において、内燃機関の目標トルクＴＲＱＣＭＤに応じて目標吸気量（目標吸気量の基本値ＧＡＩＲＢＳ）を設定する目標吸気量設定手段（ＥＣＵ２、図１４のステップ７１）と、粒子状物質低減リタード量に応じて、粒子状物質低減リタード制御を実行したときの内燃機関３の出力トルクの減少分に相当する吸気量を補償するための吸気量補正パラメータ（トルクダウン率ＫＴＲＱＤＮ）を算出する吸気量補正パラメータ算出手段（ＥＣＵ２、図１４のステップ７２）と、算出された吸気量補正パラメータを用いて、設定された目標吸気量を増量補正する吸気量補正手段（ＥＣＵ２、図１４のステップ７３）と、をさらに備えることを特徴とする。

この構成によれば、内燃機関の目標トルクに応じて目標吸気量が設定されるとともに、粒子状物質低減リタード量に応じて吸気量補正パラメータが算出される。この吸気量補正パラメータは、粒子状物質低減リタード制御を実行したときの内燃機関の出力トルクの減少分に相当する吸気量を補償するためのものである。

そして、算出された吸気量補正パラメータを用いて、設定された目標吸気量を増量補正する。これにより、粒子状物質低減リタード制御の実行に伴う出力トルクの減少分に相当する吸気量が適切に補償されることによって、内燃機関の出力トルクの減少を防止し、目標トルクを確保することができる。

請求項１１に係る発明は、請求項２から１０のいずれかに記載の内燃機関の制御装置において、内燃機関３のノッキングの発生限界に基づき、ノッキングを抑制するための点火時期のリタード量であるノッキング抑制リタード量（ノッキング抑制要求リタード量ＩＧＫＮＯＣＫ）を算出するノッキング抑制リタード量算出手段（ＥＣＵ２、図３のステップ３）と、ノッキング抑制リタード量に基づき、ノッキング制御に用いるノック学習値ＩＧＫＣＳを更新する学習手段（ＥＣＵ２、図３のステップ６）と、粒子状物質低減リタード量がノッキング抑制リタード量よりも遅角側にあるときに、ノック学習値ＩＧＫＣＳの更新を禁止する学習禁止手段（ＥＣＵ２、図３のステップ８）と、をさらに備えることを特徴とする。

この構成によれば、ノッキングの発生限界に基づき、ノッキングを抑制するためのノッキング抑制リタード量が算出されるとともに、このノッキング抑制リタード量に基づき、ノッキング制御に用いるノック学習値が更新される。この場合において、粒子状物質低減リタード量がノッキング抑制リタード量よりも遅角側にあるときには、ノッキングが発生しにくくなるため、このときのリタード量に基づいてノック学習を行うと、ノッキングの実際の発生限界を反映しない誤った学習結果が得られてしまう。このような観点から、本発明によれば、粒子状物質低減リタード量がノッキング抑制リタード量よりも遅角側にあるときにノック学習値の更新を禁止するので、ノッキングの誤学習を確実に回避することができる。

請求項１２に係る発明は、請求項２から１１のいずれかに記載の内燃機関の制御装置において、内燃機関３は、吸気を過給する過給機（ターボチャージャ９）を有し、リタード量算出手段は、過給機による過給運転中、内燃機関の負荷（充填効率ＥＴＡＣ）が高いほど、粒子状物質低減リタード量をより制限するように算出し、過給圧が最大過給圧のときに、粒子状物質低減リタード量を０に設定すること（図４のステップ３８、式（２）、図８）を特徴とする。

本発明は、内燃機関が過給機を有する場合の、過給運転中における粒子状物質低減リタード量の算出に関するものである。この構成によれば、過給運転中、内燃機関の負荷が高いほど、粒子状物質低減リタード量がより制限されることで、点火時期のリタードによる出力トルクの低下がより抑制される。また、過給圧が最大過給圧のときには、粒子状物質低減リタード量が０に設定されることで、点火時期のリタードによる出力トルクの低下がなくなる、以上により、過給運転中、内燃機関の負荷に応じた出力トルクを確保しながら、その範囲内で粒子状物質の低減効果を得ることができる。

また、前記目的を達成するために、請求項１３に係る発明は、吸気を過給する過給機（ターボチャージャ９）を有する内燃機関の制御装置であって、内燃機関３の運転状態を検出する運転状態検出手段と、過給機の運転を停止した自然吸気運転状態、及び過給運転状態において、検出された内燃機関３の運転状態に応じて、内燃機関３の排気中の粒子状物質の生成量を低減するために点火時期ＩＧＬＯＧをリタードさせる粒子状物質低減リタード制御を実行する点火時期リタード制御手段（ＥＣＵ２、図３のステップ２、７、１１、図４のステップ３８、図８）と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、内燃機関が過給機を有する場合において、過給機の運転を停止した自然吸気運転状態、及び過給運転状態において、検出された内燃機関の運転状態に応じて、粒子状物質低減リタード制御が実行され、それによる点火時期のリタードによって、排気中の粒子状物質の生成量が低減される。これにより、自然吸気運転状態だけでなく過給運転状態においても、粒子状物質の低減効果を有効に得ることができる。

本発明を適用した内燃機関を概略的に示す図である。 制御装置を示すブロック図である。 点火時期の制御処理を示すフローチャートである。 煤低減要求リタード量の算出処理を示すフローチャートである。 図４の処理で用いられる煤低減要求リタード量の基本値マップである。 図５の基本値マップにおける基本値の設定状況を示す図である。 図４の処理で用いられるリミット値マップである。 過給領域において算出される煤低減要求リタード量を示す図である 制御開始時移行処理を示すフローチャートである。 図９の処理による煤低減要求リタード量の算出例を示すタイミングチャートである。 制御終了時移行処理を示すフローチャートである。 図１１の処理による煤低減要求リタード量の算出例を示すタイミングチャートである。 図４の処理などによって得られる動作例を示すタイミングチャートである。 煤低減要求リタード量に応じた吸気量の補正処理を示すフローチャートである。

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１に示す内燃機関（以下「エンジン」という）３は、４つの気筒４を有し、燃焼室（図示せず）に燃料を直接、噴射する直噴式のガソリンエンジンであり、車両（図示せず）に搭載されている。

各気筒４には、燃料噴射弁５及び点火プラグ６が設けられている。燃料噴射弁５の開弁時間は、ＥＣＵ（電子制御ユニット）２（図２参照）によって制御され、それにより燃料噴射量ＧＦＵＥＬが制御される。点火プラグ６の点火時期ＩＧＬＯＧもまた、ＥＣＵ２によって制御される。

エンジン３は、吸気弁、排気弁及びピストン（いずれも図示せず）を気筒４ごとに備えるとともに、吸気通路７、排気通路８及びターボチャージャ９を備えている。吸気通路７は、サージタンク１０に接続され、サージタンク１０は、吸気マニホルド１１を介して各気筒４の燃焼室に接続されている。吸気通路７には、ターボチャージャ９によって加圧された空気を冷却するためのインタークーラ１２と、その下流側に配置されたスロットル弁１３が設けられている。

スロットル弁１３にはＴＨアクチュエータ１３ａが連結されている。ＴＨアクチュエータ１３ａの動作をＥＣＵ２で制御することにより、スロットル弁１３の開度が制御され、それにより、燃焼室に吸入される吸気量（新気量）ＧＡＩＲが調整される。サージタンク１０には、吸気圧ＰＢＡを検出する吸気圧センサ３１が設けられ、吸気通路７には、吸入空気流量を検出するためのエアフローセンサ３２が設けられている。

排気通路８は、排気マニホルド１８を介して、エンジン３の各気筒４の燃焼室に接続されている。ターボチャージャ９は、排気通路８に配置され、排気の運転エネルギにより回転駆動されるタービン１５と、シャフト１６を介してタービン１５に一体に連結されたコンプレッサ１７を有する。コンプレッサ１７は、吸気通路７に配置されており、吸気通路７を流れる空気を加圧（圧縮）し、吸気を過給する。

また、排気通路８には、タービン１５をバイパスするバイパス通路１９が接続され、バイパス通路１９には、バイパス通路１９を通過する排気の流量を制御する電動のウェイストゲート弁２０が設けられている。ウェイストゲート弁２０の動作は、ＥＣＵ２によって制御される（図２参照）。

また、ＥＣＵ２には、前述した吸気圧センサ３１及びエアフローセンサ３２の他、クランク角センサ３３、エンジン３のノッキングの発生状態を検出するノックセンサ３４、エンジン３の冷却水温（以下「エンジン水温」という）ＴＷを検出する水温センサ３５、吸気温ＴＡを検出する吸気温センサ３６、大気圧ＰＡを検出する大気圧センサ３７、車速（車両の速度）ＶＰを検出する車速センサ３８、及び車両のアクセルペダル（図示せず）の踏込み量（以下「アクセル開度」という）ＡＰを検出するアクセル開度センサ３９などが接続されており、これらの検出信号はＥＣＵ２に入力される。

上記のクランク角センサ３３は、クランクシャフトの回転に伴い、パルス信号であるＣＲＫ信号及びＴＤＣ信号を出力する。ＣＲＫ信号は、所定のクランク角度（例えば３０°）ごとに出力される。ＥＣＵ２は、ＣＲＫ信号に基づき、エンジン回転数ＮＥを算出する。ＴＤＣ信号は、いずれかの気筒４においてピストンが吸気ＴＤＣ付近にあることを表す信号であり、エンジン３が４気筒の場合には、クランク角度１８０°ごとに出力される。

ＥＣＵ２は、Ｉ／Ｏインターフェース、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭなどから成るマイクロコンピュータで構成されている。ＥＣＵ２は、前述した各種のセンサ３１〜３９の検出信号に応じ、エンジン３の運転状態を判別するとともに、燃料噴射弁５による燃料噴射制御、点火プラグ６による点火時期制御、ウェイストゲート弁２０による過給制御などを実行する。

本実施形態では、ＥＣＵ２は、リタード制御手段、基準点火時期算出手段、リタード量算出手段、目標吸気量設定手段、吸気量補正手段、ノッキング抑制リタード量算出手段、学習手段、学習禁止手段、及び点火時期リタード制御手段に相当する。

図３は、ＥＣＵ２によって実行される点火時期の制御処理を示す。この点火時期制御処理は、エンジン３の排気中の煤（粒子状物質）の生成量を低減するための煤低減リタード制御を適宜、行いながら、点火時期ＩＧＬＯＧを制御するものであり、ＴＤＣ信号の発生に同期して繰り返し実行される。なお、実施形態では、点火時期ＩＧＬＯＧは、圧縮上死点からの進角量として定義され、すなわち、圧縮上死点を基準（０度）とし、進角側を正として算出され、後述する点火時期の各種のリタード量は負値として算出される。

本処理では、まずステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）において、最適点火時期ＩＧＭＢＴを算出する。最適点火時期ＩＧＭＢＴは、エンジン３の最大の出力トルクが得られる点火時期であり、エンジン回転数ＮＥ及び吸気圧ＰＢＡに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって算出される。

次に、煤低減要求リタード量ＩＧＣＲを算出する（ステップ２）。この煤低減要求リタード量ＩＧＣＲは、排気中の煤生成量を低減するために要求されるリタード量である。その算出処理については後述する。

次に、ノッキング抑制要求リタード量ＩＧＫＮＯＣＫを算出する（ステップ３）。このノッキング抑制要求リタード量ＩＧＫＮＯＣＫは、ノッキングを抑制するために要求されるリタード量であり、その算出は、公知の手法によって行われる。具体的には、ノッキング抑制要求リタード量ＩＧＫＮＯＣＫは、ノックセンサ３４で検出されたノッキングの発生状態（発生限界）に基づき、ノッキングが検出されるごとに所定量ずつ遅角側に変更され、ノッキングが検出されない期間中は徐々に進角側に変更される。

次に、煤低減要求リタード量ＩＧＣＲがノッキング抑制要求リタード量ＩＧＫＮＯＣＫよりも小さいか否か、すなわちより遅角側であるか否かを判別する（ステップ４）。この答えがＮＯのときには、要求リタード量ＩＧＲＲＱＴをノッキング抑制要求リタード量ＩＧＫＮＯＣＫに設定する（ステップ５）。また、ノッキング抑制要求リタード量ＩＧＫＮＯＣＫをノック学習値ＩＧＫＣＳとして設定し、ノック学習値ＩＧＫＣＳを更新する（ステップ６）。

一方、上記ステップ４の答えがＹＥＳのときには、要求リタード量ＩＧＲＲＱＴを煤低減要求リタード量ＩＧＣＲに設定する（ステップ７）。以上のステップ５及び７から明らかなように、要求リタード量ＩＧＲＲＱＴは、煤低減要求リタード量ＩＧＣＲとノッキング抑制要求リタード量ＩＧＫＮＯＣＫのうちの、より遅角側のものに設定される。次に、ノック学習値ＩＧＫＣＳをその前回値に維持する（ステップ８）。すなわち、煤低減要求リタード量ＩＧＣＲがノッキング抑制要求リタード量ＩＧＫＮＯＣＫよりも遅角側にあるときには、ノック学習値ＩＧＫＣＳの更新が禁止される。

前記ステップ６又は８に続くステップ９では、エンジン水温ＴＷに応じて水温補正量ＩＧＴＷを算出し、次のステップ１０では、吸気温ＴＡに応じて吸気温補正量ＩＧＴＡを算出する。

最後に、ステップ１１において、次式（１）に、最適点火時期ＩＧＭＢＴ、要求リタード量ＩＧＲＲＱＴ、水温補正量ＩＧＴＷ及び吸気温補正量ＩＧＴＡを適用し、点火時期ＩＧＬＯＧを算出する。
ＩＧＬＯＧ＝ＩＧＭＢＴ＋ＩＧＲＲＱＴ＋ＩＧＴＷ＋ＩＧＴＡ＋ＩＧＲＩＤＬ
・・・（１）
式（１）の右辺のＩＧＲＩＤＬは、アイドル運転時及びその後の発進制御時において、エンジン回転数を目標回転数に維持するなどのために適用される所定のアイドルリタード量であり、発進制御から通常運転への移行時には、値０に徐々に収束するように設定される。

図４は、図３のステップ２で実行される煤低減要求リタード量ＩＧＣＲの算出処理のサブルーチンを示す。本処理では、まずステップ２１〜２３において、アイドルフラグＦ＿ＩＤＬ、発進制御フラグＦ＿ＳＴＲＴ及びノーロード制御フラグＦ＿ＮＬＯＡＤが「１」であるか否かをそれぞれ判別する。上記のノーロード制御は、車両の停車中、シフトレバーがパーキング位置又はニュートラル位置に位置するノーロード運転状態において、アクセルペダルの踏み込みによるエンジン回転数ＮＥの上昇（吹き上がり）を防止するために実行される、吸入空気量などによる回転数制御である。

上記ステップ２１〜２３の答えのいずれかがＹＥＳで、アイドル運転中、発進制御中又はノーロード制御中のときには、エンジン回転数ＮＥを目標回転数に維持するための点火時期や吸入空気量による回転数制御が行われるため、この回転数制御を優先し、煤低減リタード制御の実行条件が成立していないと判定し、煤低減リタード制御フラグＦ＿ＤＥＣＳＴを「０」にセットする（ステップ２４）とともに、煤低減要求リタード量ＩＧＣＲを値０に設定する（ステップ２５）。

次に、ステップ２６において制御終了時移行処理を実行し、図４の処理を終了する。この制御終了時移行処理は、煤低減リタード制御が終了した直後の移行時に、煤低減要求リタード量ＩＧＣＲをその制御の終了直前の値から値０まで、徐々に増加させるためのものである。その詳細については後述する。

前記ステップ２１〜２３の答えがいずれもＮＯのときには、煤低減リタード制御の実行条件が成立していると判定し、煤低減リタード制御フラグＦ＿ＤＥＣＳＴを「１」にセットする（ステップ２７）とともに、ステップ２８以降において、エンジン３の運転状態に応じて煤低減要求リタード量ＩＧＣＲを算出する。

まずステップ２８では、充填効率ＥＴＡＣを算出する。その算出は、例えば吸気圧ＰＢＡ及び吸気量ＧＡＩＲに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって行われる。

次に、エンジン回転数ＮＥ、充填効率ＥＴＡＣ及びエンジン水温ＴＷに応じ、図５に示す基本値マップを検索することによって、煤低減要求リタード量ＩＧＣＲの基本値ＩＧＣＲＢＳを算出する（ステップ２９）。この基本値マップは、エンジン水温ＴＷについては、所定温度未満である低水温領域を対象として設定されており、エンジン水温ＴＷが所定温度以上の高水温領域では、基本値ＩＧＣＲＢＳは値０に設定される。

これは、低水温領域では、気筒４内の壁面への燃料の付着などにより、局所リッチ（未燃燃料が偏在する状態）が発生しやすいため、点火時期のリタードによる燃焼温度の低下によって、煤の生成量の低減効果が明確に得られるのに対し、高水温領域では、気筒４内が十分に暖められていることで、局所リッチが抑制されるため、点火時期のリタードによる煤生成量の低減効果が小さいためである。同じ理由から、基本値ＩＧＣＲＢＳは、低水温領域の中では、エンジン水温ＴＷが低いほど、より遅角側に（絶対値が増加するように）設定されている。以上の設定により、基本値ＩＧＣＲＢＳをエンジン３の温度に対して適切に設定するとともに、煤生成量の低減効果の小さい高水温領域での不要な点火時期のリタードを回避することができる。

また、基本値マップは、煤生成量を低減するという観点に加えて、低水温領域における燃焼安定性や、スロットル弁１３などのデバイスの制御の安定性、エンジン３の出力トルクの連続性を確保するという観点に基づいて作成されている。例えば、図６は、エンジン水温ＴＷが低水温領域内の一定条件で、かつエンジン回転数ＮＥが一定条件の場合における基本値ＩＧＣＲＢＳの設定例を示す。

同図の実線Ｘは、実験結果などに基づいて求められた、最良の煤低減効果が得られるリタード量（以下「煤低減ベストリタード量」という）ＩＧＳＴＢＥＳＴを表し、実線Ｙは、基本値マップにおいて最終的に設定される基本値ＩＧＣＲＢＳを表す。また、破線Ａは、燃焼限界ラインを示しており、与えられた水温及び回転数の条件で、燃焼安定性を確保することが可能な、より具体的には燃焼変動率を所定の許容変動率未満に抑制することが可能なリタード量の下限値を表す。以上の関係から、煤低減ベストリタード量ＩＧＳＴＢＥＳＴが燃焼限界ラインを下回る（より遅角側の）領域（同図のハッチング領域）では、燃焼が不安定になるので、基本値ＩＧＣＲＢＳは、この領域を避け、燃焼限界ラインＡよりも進角側に設定されている。

また、同図の点線Ｂ１及びＢ２はそれぞれ、充填効率ＥＴＡＣに対するリタード量の傾きを制限するための低負荷側及び高負荷側の傾き制限ラインを示す。これらの傾き制限ラインＢ１及びＢ２は、以下の理由から設定されている。すなわち、充填効率ＥＴＡＣに対するリタード量の傾きが大きすぎると、小さな吸気量ＧＡＩＲの変化に対して点火時期を大きく変化させることが必要になり、その制御の結果、スロットル弁１３などのデバイスの制御の安定性や、エンジン３の出力トルクの連続性が損なわれるおそれがあるので、そのような事態を低負荷側と高負荷側において回避するためである。

このため、同図に示すように、煤低減ベストリタード量ＩＧＳＴＢＥＳＴの傾きがこれらの傾き制限ラインＢ１又はＢ２の傾きよりも大きい場合には、基本値ＩＧＣＲＢＳは、その傾きが傾き制限ラインＢ１又はＢ２の傾き以下になるよう、煤低減ベストリタード量ＩＧＳＴＢＥＳＴよりも進角側に設定されている。以上のように、基本値マップによれば、基本値ＩＧＣＲＢＳは、低水温領域における燃焼安定性、デバイスの動作の安定性、及び出力トルクの連続性を確保しながら、煤生成量を可能な限り低減するように設定されている。

図４に戻り、上記ステップ２９に続くステップ３０では、エンジン水温ＴＷ及び大気圧ＰＡに応じ、図７に示すリミット値マップを検索することによって、リタードリミット値ＩＧＲＴＤＬＭＴを算出する。このリタードリミット値ＩＧＲＴＤＬＭＴは、自然吸気状態で且つ充填効率ＥＴＡＣが１００％の状態（吸気圧ＰＢＡ＝大気圧ＰＡ）でのエンジン３の出力トルクが、車両の発進商品性を満足するよう、煤低減要求リタード量ＩＧＣＲを制限するためのものである。以下、エンジン３の運転領域に関し、自然吸気が行われる領域を「ＮＡ領域」、上記のように自然吸気状態で且つ充填効率ＥＴＡＣが１００％の状態を「ＮＡ全開」、充填効率ＥＴＡＣが１００％を超える領域を「過給領域」という。

図７に示すように、このリミット値マップでは、リタードリミット値ＩＧＲＴＤＬＭＴは、エンジン水温ＴＷが低いほど、より大きな値（進角側）に設定されている。これは、エンジン水温ＴＷが低いほど、燃焼効率が低いとともにフリクションが大きいことで、エンジン３の出力トルクがより低下し、出力トルクを確保する上で、点火時期のリタードの許容度合がより低くなるためである。

また、リタードリミット値ＩＧＲＴＤＬＭＴは、大気圧ＰＡが低いほど、より大きな値（進角側）に設定され、大気圧ＰＡが非常に低い領域では、値０に設定されている。これは、大気圧ＰＡが低いほど（エンジン３が高地にあるほど）、空気の密度が低いことで、出力トルクがより低下し、出力トルクを確保する上で、点火時期のリタードの許容度合がより低くなり、極高地ではまったく許容されないためである。

上記ステップ３０に続くステップ３１では、基本値ＩＧＣＲＢＳがリタードリミット値ＩＧＲＴＤＬＭＴ以上であるか否かを判別する。この答えがＹＥＳで、基本値ＩＧＣＲＢＳがリタードリミット値ＩＧＲＴＤＬＭＴと等しいか又は進角側にあるときには、煤低減要求リタード量ＩＧＣＲを基本値ＩＧＣＲＢＳに設定する（ステップ３２）。一方、上記ステップ３１の答えがＮＯで、基本値ＩＧＣＲＢＳがリタードリミット値ＩＧＲＴＤＬＭＴよりも遅角側にあるときには、煤低減要求リタード量ＩＧＣＲをリタードリミット値ＩＧＲＴＤＬＭＴに設定し、制限する（ステップ３３）。

前記ステップ３２又は３３に続くステップ３４以降では、過給領域用の煤低減要求リタード量ＩＧＣＲを算出する。まずステップ３４では、ＮＡ全開時充填効率ＥＴＡＣＷＯＴを算出する。このＮＡ全開時充填効率ＥＴＡＣＷＯＴは、ＮＡ全開時に得られる充填効率に相当し（図８参照）、その算出は、前記ステップ２８において充填効率ＥＴＡＣの算出に用いた、吸気圧ＰＢＡ及び吸気量ＧＡＩＲを入力パラメータとするマップに、吸気圧ＰＢＡに代えて大気圧ＰＡを適用することによって行われる。

次に、前記ステップ２８で算出した現在の充填効率ＥＴＡＣが、ＮＡ全開時充填効率ＥＴＡＣＷＯＴよりも大きいか否かを判別する（ステップ３５）。この答えがＮＯのときには、エンジン３が過給領域にないとして、後述するステップ３９に進む。

一方、ステップ３５の答えがＹＥＳのときには、エンジン３が過給領域にあるとして、ＮＡ全開時リタード量ＩＧＣＲＷＯＴを算出する（ステップ３６）。図８に示すように、このＮＡ全開時リタード量ＩＧＣＲＷＯＴは、ＮＡ全開時充填効率ＥＴＡＣＷＯＴに対して設定される煤低減要求リタード量ＩＧＣＲに相当する。その算出は、図５のマップに、充填効率ＥＴＡＣに代えてＮＡ全開時充填効率ＥＴＡＣＷＯＴを適用し、基本値ＩＧＣＲＢＳを算出するとともに、算出した基本値ＩＧＣＲＢＳを前記リタードリミット値ＩＧＲＴＤＬＭＴで適宜、制限することによって行われる。

次に、最大充填効率ＥＴＡＣＭＡＸを算出する（ステップ３７）。この最大充填効率ＥＴＡＣＭＡＸは、吸気圧ＰＢＡ（＝過給圧）が所定の最大過給圧ＰＯＢＪのときに得られる充填効率に相当し、その算出は、ステップ２８で用いたマップに、吸気圧ＰＢＡに代えて最大過給圧ＰＯＢＪを適用することによって行われる。

次に、ステップ３８において、次式（２）に、ＮＡ全開時充填効率ＥＴＡＣＷＯＴ、最大充填効率ＥＴＡＣＭＡＸ、ＮＡ全開時リタード量ＩＧＣＲＷＯＴ、及び充填効率ＥＴＡＣを適用することによって、過給領域用の煤低減要求リタード量ＩＧＣＲを算出する。
ＩＧＣＲ
＝−ＩＧＣＲＷＯＴ・（ＥＴＡＣ−ＥＴＡＣＷＯＴ）／（ＥＴＡＣＭＡＸ−ＥＴＡＣ ＷＯＴ）＋ＩＧＣＲＷＯＴ ・・・（２）

この式（２）は、充填効率ＥＴＡＣを変数とする１次式であり、その算出の結果、煤低減要求リタード量ＩＧＣＲは、図８に示すように、充填効率ＥＴＡＣがＮＡ全開時充填効率ＥＴＡＣＷＯＴのときに、ＮＡ全開時リタード量ＩＧＣＲＷＯＴに設定され、充填効率ＥＴＡＣが最大過給圧ＰＯＢＪに相当する最大充填効率ＥＴＡＣＭＡＸのときに、値０に設定されるとともに、充填効率ＥＴＡＣがＮＡ全開時充填効率ＥＴＡＣＷＯＴと最大充填効率ＥＴＡＣＭＡＸの間にあるときには、充填効率ＥＴＡＣに応じて、ＮＡ全開時リタード量ＩＧＣＲＷＯＴと値０の間でリニアに算出される。

次に、ステップ３９において制御開始時移行処理を実行し、図４の処理を終了する。この制御開始時移行処理は、煤低減リタード制御が開始された直後の移行時に、煤低減要求リタード量ＩＧＣＲを、制御の開始直前の値０から上記のように算出される移行先の目標値まで、徐々に減少させるためのものである。図９はそのサブルーチンを示す。

本処理では、まずステップ４１において、煤低減リタード制御フラグの前回値Ｆ＿ＤＥＣＳＴＺが「１」であるか否かを判別する。この答えがＮＯのとき、すなわち今回の処理サイクルが煤低減リタード制御の開始直後に相当するときには、煤低減要求リタード量ＩＧＣＲの開始時移行制御を行うものとして、開始時移行制御フラグＦ＿ＴＲＮＳＳを「１」にセットする（ステップ４２）とともに、その実行回数を表すカウンタ値ｉを１にセットする（ステップ４３）。

次に、次式（３）によって、移行時用の煤低減要求リタード量ＩＧＣＲを算出し（ステップ４４）、本処理を終了する。
ＩＧＣＲ＝（ｉ／ＮＲＳ）・ＩＧＣＲ ・・・（３）
ここで、右辺のＩＧＣＲは、図４のステップ３２やステップ３３などで算出された煤低減要求リタード量ＩＧＣＲであり、ＮＲＳは所定回数である。

前記ステップ４１の答えがＹＥＳで、今回の処理サイクルが煤低減リタード制御の開始直後でないときには、開始時移行制御フラグＦ＿ＴＲＮＳＳが「１」であるか否かを判別する（ステップ４５）。この答えがＹＥＳで、開始時移行制御中のときには、カウンタ値ｉをインクリメントする（ステップ４６）とともに、カウンタ値ｉが所定回数ＮＲＳに達したか否かを判別する（ステップ４７）。その答えがＮＯのときには、前記ステップ４４に進み、前記式（３）によって、煤低減要求リタード量ＩＧＣＲを算出する。

一方、前記ステップ４７の答えがＹＥＳで、カウンタ値ｉが所定回数ＮＲＳに達したときには、カウンタ値ｉを０にリセットする（ステップ４８）とともに、開始時移行制御を終了するものとして、開始時移行制御フラグＦ＿ＴＲＮＳＳを「０」にセットし（ステップ４９）、本処理を終了する。また、このステップ４９を実行した後には、前記ステップ４５の答えがＮＯになり、その場合にも、そのまま本処理を終了する。

以上の開始時移行制御により、煤低減要求リタード量ＩＧＣＲは、図１０に示すように、煤低減リタード制御の開始時からの所定の移行期間において、値０から移行先の目標値まで、徐々に減少するように算出される。

次に、前記ステップ２６で実行される制御終了時移行処理について説明する。この制御終了時移行処理は、上述した制御開始時移行処理とは逆に、煤低減リタード制御が終了した直後の移行時に、煤低減要求リタード量ＩＧＣＲを、その制御の終了直前の値から値０まで、徐々に増加させるためのものである。図１１はそのサブルーチンを示す。

本処理では、まずステップ５１において、煤低減リタード制御フラグの前回値Ｆ＿ＤＥＣＳＴＺが「１」であるか否かを判別する。この答えがＹＥＳのとき、すなわち今回の処理サイクルが煤低減リタード制御の終了直後に相当するときには、煤低減要求リタード量ＩＧＣＲの終了時移行制御を行うものとして、終了時移行制御フラグＦ＿ＴＲＮＳＥを「１」にセットし（ステップ５２）、煤低減リタード制御の終了直前に算出された煤低減要求リタード量ＩＧＣＲを、終了時移行制御の初期値ＩＧＣＲＩＮＩとして設定する（ステップ５３）とともに、カウンタ値ｉを１にセットする（ステップ５４）。

次に、次式（４）によって、移行時用の煤低減要求リタード量ＩＧＣＲを算出し（ステップ５５）、本処理を終了する。
ＩＧＣＲ＝（１−（ｉ／ＮＲＥ））・ＩＧＣＲＩＮＩ ・・・（４）
ここで、ＮＲＥは所定回数である。

前記ステップ５１の答えがＹＥＳで、今回の処理サイクルが煤低減リタード制御の終了直後でないときには、終了時移行制御フラグＦ＿ＴＲＮＳＥが「１」であるか否かを判別する（ステップ５６）。この答えがＹＥＳで、終了時移行制御中のときには、カウンタ値ｉをインクリメントする（ステップ５７）とともに、カウンタ値ｉが所定回数ＮＲＥに達したか否かを判別する（ステップ５８）。その答えがＮＯのときには、前記ステップ５５に進み、前記式（４）によって、煤低減要求リタード量ＩＧＣＲを算出する。

一方、前記ステップ５８の答えがＹＥＳで、カウンタ値ｉが所定回数ＮＲＥに達したときには、カウンタ値ｉを０にリセットする（ステップ５９）とともに、終了時移行制御を終了するものとして、終了時移行制御フラグＦ＿ＴＲＮＳＥを「０」にセットし（ステップ６０）、本処理を終了する。また、このステップ６０を実行した後には、前記ステップ５６の答えがＮＯになり、その場合にも、そのまま本処理を終了する。

以上の終了時移行制御により、煤低減要求リタード量ＩＧＣＲは、図１２に示すように、煤低減リタード制御の終了時からの所定の移行期間において、煤低減リタード制御終了時の初期値ＩＧＣＲＩＮＩから値０まで、徐々に増加するように算出される。

次に、図１３を参照しながら、これまでに説明した制御処理によって得られる動作例を説明する。この例では、エンジン３は、時点ｔ１で始動され、時点ｔ２でアイドル領域に移行している。このアイドル領域では、アイドルフラグＦ＿ＩＤＬが「１」にセットされ、図４のステップ２１の答えがＹＥＳになることで、煤低減リタード制御が禁止され、煤低減リタード制御フラグＦ＿ＤＥＣＳＴが「０」にセットされるとともに、煤低減要求リタード量ＩＧＣＲが０に設定される（ステップ２４、２５）。

その後、クラッチ（図示せず）が接続され、アクセルペダルの踏込みに伴ってアクセル開度ＡＰが増加し始めるのに応じて、発進制御が開始される（時点ｔ３）。この発進制御領域では、発進制御フラグＦ＿ＳＴＲＴが「１」にセットされ、ステップ２２の答えがＹＥＳになることで、煤低減リタード制御が引き続き禁止される。

その後、車速ＶＰの上昇などに応じて発進制御が終了し（時点ｔ４）、ＮＡ加速領域（充填効率ＥＴＡＣが１００％以下の加速運転）に移行する。これに伴い、発進制御フラグＦ＿ＳＴＲＴが「０」にリセットされるとともに、それに応じて煤低減リタード制御フラグＦ＿ＤＥＣＳＴが「１」にセットされ（ステップ２７）、煤低減リタード制御が開始される。この煤低減リタード制御の開始時には、図９の制御開始時移行処理により、煤低減要求リタード量ＩＧＣＲは、値０からＮＡ加速領域における目標値まで、徐々に減少する（時点ｔ４〜ｔ５）。

その後、アクセル開度ＡＰがさらに増加するのに応じて、ＮＡ全開状態（充填効率ＥＴＡＣ＝１００％）になり（時点ｔ６）、ターボチャージャ９の作動によって過給領域（充填効率ＥＴＡＣ＞１００％）に移行する。この過給領域では、煤低減要求リタード量ＩＧＣＲは、前記式（２）によって算出される（ステップ３８）。その結果、煤低減要求リタード量ＩＧＣＲは、充填効率ＥＴＡＣに応じて、ＮＡ全開時リタード量ＩＧＣＲＷＯＴから値０に向かって徐々に増加し、アクセル開度ＡＰが１００％（全開）になり、充填効率ＥＴＡＣが最大過給圧ＰＯＢＪに相当する最大充填効率ＥＴＡＣＭＡＸになったときに（時点ｔ７）、値０に設定される。この例では、この時点ｔ７でアクセル開度ＡＰが急激に０になり、減速領域に移行している。

以上のように、本実施形態によれば、検出されたエンジン３の運転状態に応じて、煤低減リタード制御を実行することによって、基準点火時期から煤低減要求リタード量ＩＧＣＲをリタードさせる。これにより、煤低減要求リタード量ＩＧＣＲの分だけ、点火時期ＩＧＬＯＧがリタードされ、燃焼温度が低下することによって、排気中の煤生成量を低減することができる。

また、エンジン回転数ＮＥ及び吸気圧ＰＢＡに応じて、エンジン３の最大の出力トルクが得られる最適点火時期ＩＧＭＢＴを算出し、この最適点火時期ＩＧＭＢＴを基準として煤低減要求リタード量ＩＧＣＲによるリタードを行うので、走行性能及び燃費などを良好に維持しながら、煤生成量を低減することができる。

さらに、煤低減要求リタード量ＩＧＣＲの基本値ＩＧＣＲＢＳを、図５の基本値マップを用い、エンジン回転数ＮＥ、充填効率ＥＴＡＣ及びエンジン水温ＴＷに基づいて算出する。これらの３つの運転パラメータは、排気中の煤生成量との関連性が高いことが確認されている。したがって、基本値ＩＧＣＲＢＳを適切に算出でき、煤生成量の低減効果を良好に得ることができる。

また、基本値ＩＧＣＲＢＳは、エンジン水温ＴＷが所定温度未満である低水温領域のみを対象として設定されており、すなわち、煤低減リタード制御はエンジン３が所定の低温領域にあることを条件として実行される。これにより、低温領域において煤生成量の低減効果を有効に得るとともに、低減効果の小さい高温領域での点火時期のリタードを禁止し、それによる走行性能や燃費の悪化を回避することができる。

さらに、アイドル運転中、発進制御中、及びノーロード制御中には、煤低減リタード制御が禁止されることによって、エンジン回転数ＮＥを目標回転数に維持するための回転数制御を優先的に支障なく行えるとともに、それ以外のエンジン３の負荷運転状態では、煤低減リタード制御を実行することによって、煤生成量の低減効果を可能な限り得ることができる。

また、基本値ＩＧＣＲＢＳの算出に用いられるエンジン回転数ＮＥとエンジン水温ＴＷは、エンジン制御のために一般的に用いられるものであり、このことは、充填効率ＥＴＡＣの算出に用いられる吸気圧ＰＢＡ及び吸気量ＧＡＩＲについても同様である。したがって、これらの運転パラメータの検出のために通常、設けられている既存のセンサを利用して、煤低減要求リタード量ＩＧＣＲを算出することが可能である。その結果、従来の制御装置における粒子状物質センサや排気温度センサなどの専用のデバイスは不要であり、制御装置の構成及び制御処理などを簡素化することができる。

また、上述した運転状態パラメータを用いることにより、従来の制御装置と異なり、エンジン３から排出された排気中の粒子状物質濃度を検出する必要がないので、その分、粒子状物質の排出をさらに抑制することができる。

さらに、煤低減要求リタード量ＩＧＣＲは、基本値ＩＧＣＲＢＳにリタードリミット値ＩＧＲＴＤＬＭＴを適用することにより、大気圧が低いほど、またエンジン水温ＴＷが低いほど、より制限されるように算出され、点火時期のリタードによる出力トルクの低下が抑制される。これにより、高地や冷間始動時において車両の発進に必要な出力トルクを確保でき、車両の良好な発進性を確保することができる。

また、煤低減要求リタード量ＩＧＣＲは、過給領域では、前記式（２）により、充填効率ＥＴＡＣが大きいほど、より制限されるように算出され、充填効率ＥＴＡＣが最大過給圧ＰＯＢＪに相当する最大充填効率ＥＴＡＣＭＡＸのときに、値０に設定される（図８）。これにより、自然吸気運転状態だけでなく過給運転状態においても、エンジン３の負荷に応じた出力トルクを確保しながら、その範囲内で煤生成量の低減効果を得ることができる。

さらに、煤低減要求リタード量ＩＧＣＲは、煤低減リタード制御の開始時には、図９の制御開始時移行処理により、値０から移行先の目標値まで徐々に減少するように算出され（図１０）、煤低減リタード制御の終了時には、図１１の制御終了時移行処理により、制御終了時の初期値ＩＧＣＲＩＮＩから値０まで徐々に増加するように算出される（図１２）。以上により、煤低減リタード制御の開始時及び終了時における煤低減要求リタード量ＩＧＣＲの急激な変化を防止し、エンジン３の出力トルクの段差や過大な加減速度の発生を防止することができる。

また、ノッキングの発生限界に基づいてノッキング抑制要求リタード量ＩＧＫＮＯＣＫを算出するとともに、煤低減要求リタード量ＩＧＣＲがノッキング抑制要求リタード量ＩＧＫＮＯＣＫよりも遅角側にあるときに、ノック学習値ＩＧＫＣＳの更新を禁止するので、ノッキングの誤学習を確実に回避することができる。

次に、図１４を参照しながら、吸気量の補正処理について説明する。本処理は、煤低減リタード制御を実行したときのエンジン３の出力トルクの減少分に相当する吸気量を補償するためのものであり、ＴＤＣ信号の発生に同期して繰り返し実行される。

本処理では、まずステップ７１において、目標トルクＴＲＱＣＭＤ及びエンジン回転数ＮＥに応じ、所定の基本値マップ（図示せず）を検索することによって、目標吸気量ＧＡＩＲＣＭＤの基本値ＧＡＩＲＢＳを算出する。この基本値マップでは、基本値ＧＡＩＲＢＳは、目標トルクＴＲＱＣＭＤにほぼ比例するように設定されている。なお、目標トルクＴＲＱＣＭＤは、アクセル開度ＡＰ及びエンジン回転数ＮＥに応じて算出される。

次に、煤低減要求リタード量ＩＧＣＲ及び充填効率ＥＴＡＣに応じ、所定のトルクダウン率マップ（図示せず）を検索することによって、トルクダウン率ＫＴＲＱＤＮを算出する（ステップ７２）。このトルクダウン率ＫＴＲＱＤＮは、最適点火時期ＩＧＭＢＴでの燃焼時に得られるエンジン３の出力トルク（以下「ＭＢＴ燃焼時トルク」という）を基準とするトルクの低下率を表す。このトルクダウン率マップでは、トルクダウン率ＫＴＲＱＤＮは、煤低減要求リタード量ＩＧＣＲが小さい（遅角側である）ほど、出力トルクが低下するため、より小さな値に設定されている。

次に、次式（５）に、基本値ＧＡＩＲＢＳ及びトルクダウン率ＫＴＲＱＤＮを適用することによって、目標吸気量ＧＡＩＲＣＭＤを算出し（ステップ７３）、本処理を終了する。
ＧＡＩＲＣＭＤ＝ＧＡＩＲＢＳ／ＫＴＲＱＤＮ ・・・（５）
ＭＢＴ燃焼時トルクは基本的に吸気量に比例し、トルクダウン率ＫＴＲＱＤＮは、上述したように、ＭＢＴ燃焼時トルクを基準とする。この関係から、式（５）により、基本値ＧＡＩＲＢＳをトルクダウン率ＫＴＲＱＤＮで除算し、目標吸気量ＧＡＩＲＣＭＤを増量補正することによって、煤低減リタード制御を実行したときの出力トルクの減少分に相当する吸気量が適切に補償されるので、エンジン３の出力トルクの減少を防止し、目標トルクＴＲＱＣＭＤ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、最適点火時期ＩＧＭＢＴを図示しないマップを用いて、煤低減要求リタード量ＩＧＣＲの基本値ＩＧＣＲＢＳを図５のマップを用いて、それぞれ算出しているが、これら２つのマップをそれらの入力パラメータを含めて１つのマップに統合し、最適点火時期ＩＧＭＢＴから基本値ＩＧＣＲＢＳに相当するリタード量をリタードした値を、マップ値として設定してもよい。

また、実施形態では、煤低減要求リタード量ＩＧＣＲの基準となる基準点火時期として、最適点火時期ＩＧＭＢＴを用いているが、これに代えて一定の基準点火時期（例えば圧縮上死点付近の所定クランク角）を用いてもよい。また、図１４の吸気量の補正処理では、煤低減リタード制御に伴う出力トルクの減少分を補償するための吸気量補正パラメータとして、ＭＢＴ燃焼時トルクを基準とするトルクダウン率ＫＴＲＱＤＮを用いているが、他の適当な吸気量補正パラメータを用いてもよいことはもちろんである。

また、実施形態は、本発明を車両用のガソリンエンジンに適用した例であるが、本発明はこれに限定されず、他の形式のエンジンや、他の用途のエンジン、例えばクランクシャフトを鉛直方向に配置した船外機のような船舶推進機用エンジンなどに適用可能である。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。

２ ＥＣＵ（リタード制御手段、基準点火時期算出手段、リタード量算出手段、目標吸 気量設定手段、吸気量補正手段、ノッキング抑制リタード量算出手段、学習手段、 学習禁止手段、点火時期リタード制御手段）
３ 内燃機関
６ 点火プラグ
９ ターボチャージャ（過給機）
３１ 吸気圧センサ（運転状態検出手段）
３２ エアフローセンサ（運転状態検出手段）
３３ クランク角センサ（運転状態検出手段）
３５ 水温センサ（運転状態検出手段）
３７ 大気圧センサ（運転状態検出手段）
ＩＧＬＯＧ 点火時期
ＩＧＣＲ 煤低減要求リタード量（粒子状物質低減リタード量）
ＩＧＭＢＴ 最適点火時期（基準点火時期）
ＴＷ エンジン水温（内燃機関の温度、運転状態）
ＮＥ エンジン回転数（内燃機関の回転数、運転状態）
ＥＴＡＣ 充填効率（内燃機関の負荷、運転状態）
ＰＢＡ 吸気圧（内燃機関の運転状態）
ＧＡＩＲ 吸気量（内燃機関の運転状態）
ＰＡ 大気圧（内燃機関の運転状態）
ＴＲＱＣＭＤ 目標トルク
ＧＡＩＲＢＳ 目標吸気量の基本値（目標吸気量）
ＫＴＲＱＤＮ トルクダウン率（吸気量補正パラメータ）
ＧＡＩＲＣＭＤ 目標吸気量
ＩＧＫＮＯＣＫ ノッキング抑制要求リタード量（ノッキング抑制リタード量）
ＩＧＫＣＳ ノック学習値

本発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に内燃機関の排気中の煤などの粒子状物質の生成量を低減するために点火時期を制御する制御装置に関する。

従来の内燃機関の制御装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この制御装置は、排気中の粒子状物質の抑制と、冷間始動時における触媒暖機のための排気温度の上昇を両立させることを目的としており、排気中の粒子状物質濃度を検出する粒子状物質センサと、排気の温度を検出する排気温度センサを備えている。

この制御装置では、両センサでそれぞれ検出された粒子状物質濃度と排気温度に基づいて、エンジンの燃料噴射制御と点火制御が実行される。例えば、排気温度が所定温度未満で、かつ粒子状物質濃度が所定濃度未満のときには、点火時期及び燃料噴射時期を遅角させる。あるいは、排気温度が上記所定温度未満で、粒子状物質濃度が上記所定濃度以上のときには、点火時期を遅角させるとともに点火エネルギを増加させる制御が行われる。

国際公開第２０１５／０６３８７４号

しかし、上述した従来の制御装置では、粒子状物質の抑制のために、粒子状物質センサ及び排気温度センサを用いることが必要であり、その分、制御装置の構成や制御処理が複雑になり、コスト上昇を招く。また、排気中の粒子状物質濃度の検出結果に基づいて点火時期を制御するので、この点火時期制御中、粒子状物質がある程度、排出されることは避けられず、粒子状物質の抑制を良好に行うことができない。

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、内燃機関の運転状態に応じた点火時期の遅角制御によって、排気中の粒子状物質の生成量を良好に低減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。

この目的を達成するために、請求項１に係る発明は、内燃機関３の運転状態を検出する運転状態検出手段と、検出された内燃機関３の運転状態に応じて、内燃機関の排気中の粒子状物質の生成量を低減するための点火時期の遅角量である粒子状物質低減遅角量（実施形態における（以下、本項において同じ）煤低減要求遅角量ＩＧＣＲ）を算出する遅角量算出手段（ＥＣＵ２、図３のステップ２、図４）と、点火時期の基準となる所定の基準点火時期を粒子状物質低減遅角量に応じて遅角させる粒子状物質低減遅角制御を実行する遅角制御手段（ＥＣＵ２、図３のステップ２、７、１１、図４）と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、検出された内燃機関の運転状態に応じて、内燃機関の排気中の粒子状物質の生成量を低減するための点火時期の遅角量である粒子状物質低減遅角量が算出されるとともに、点火時期の基準となる所定の基準点火時期をこの粒子状物質低減遅角量に応じて遅角させる粒子状物質低減遅角制御が実行される。これにより、粒子状物質低減遅角量の分だけ、点火時期が遅角され、燃焼温度が低下することによって、排気中の煤などの粒子状物質の生成量を低減することができる。また、検出された内燃機関の運転状態に応じて粒子状物質低減遅角量をあらかじめ算出し、粒子状物質低減遅角制御に用いるので、従来の制御装置と異なり、内燃機関から実際に排出された後の排気中の粒子状物質濃度を検出する必要がなく、その分、粒子状物質の排出を抑制することができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、内燃機関３の運転状態（エンジン回転数ＮＥ、吸気圧ＰＢＡ）に応じて、内燃機関３の最大の出力トルクが得られる最適点火時期ＩＧＭＢＴを、基準点火時期として算出する基準点火時期算出手段（ＥＣＵ２、図３のステップ１）をさらに備え、遅角制御手段は、最適点火時期ＩＧＭＢＴを粒子状物質低減遅角量に応じて遅角させることによって、点火時期ＩＧＬＯＧを設定すること（図３のステップ７、１１）を特徴とする。

この構成によれば、内燃機関の運転状態に応じ、基準点火時期として、内燃機関の最大の出力トルクが得られる最適点火時期を算出するとともに、最適点火時期を粒子状物質低減遅角量に応じて遅角させることによって、点火時期を設定する。このように、最適点火時期を基準として粒子状物質低減遅角量による遅角を行うので、走行性能及び燃費などを良好に維持しながら、粒子状物質の生成量を低減することができる。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置において、運転状態検出手段は、内燃機関３の運転状態として、内燃機関の温度（エンジン水温ＴＷ）を検出し、遅角制御手段は、検出された内燃機関の温度が所定の低温領域にあるときに、粒子状物質低減遅角制御を実行することを特徴とする。

内燃機関の温度が低い場合には、気筒内の壁面への燃料の付着などにより、局所リッチ（未燃燃料が偏在する状態）が発生しやすいため、点火時期の遅角による燃焼温度の低下によって、粒子状物質の低減効果が明確に得られる。これに対し、内燃機関の温度が高い場合には、気筒内が十分に暖められていることで、局所リッチが抑制されるため、点火時期の遅角による粒子状物質の低減効果は小さい。このような観点から、本発明によれば、検出された内燃機関の温度が所定の低温領域にあることを条件として、粒子状物質低減遅角制御を実行する。これにより、低温領域において粒子状物質の低減効果を有効に得るとともに、低減効果の小さい高温領域での点火時期の遅角を回避し、それによる走行性能や燃費の悪化を回避することができる。

請求項４に係る発明は、請求項１から３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置において、内燃機関３は、車両に動力源として搭載されており、遅角制御手段は、アイドル運転状態及び車両が停車中でかつ車両のシフトレバーがニュートラル位置又はパーキング位置に位置するノーロード運転状態以外の内燃機関３の負荷運転状態において、粒子状物質低減遅角制御を実行すること（図４のステップ２１、２３、２５）を特徴とする。

通常、アイドル運転状態では、内燃機関の回転数を目標のアイドル回転数に維持するための回転数制御が実行され、ノーロード運転状態では、アクセルペダルの踏み込みによる回転数の上昇（吹き上がり）を防止するための回転数制御が実行される。この点を考慮し、本発明によれば、アイドル運転状態及びノーロード運転状態では、粒子状物質低減遅角制御を禁止することによって、回転数制御を優先的に支障なく行えるとともに、それ以外の内燃機関の負荷運転状態では、粒子状物質低減遅角制御を実行することによって、粒子状物質の低減効果を可能な限り得ることができる。

請求項５に係る発明は、請求項２から４のいずれかに記載の内燃機関の制御装置において、運転状態検出手段は、内燃機関３の運転状態として、内燃機関の回転数（エンジン回転数ＮＥ）、負荷（充填効率ＥＴＡＣ）及び温度（エンジン水温）を検出し、遅角量算出手段は、検出された内燃機関３の回転数、負荷及び温度に基づき、粒子状物質低減遅角量を算出すること（図４のステップ２９、図５）を特徴とする。

内燃機関の回転数、負荷及び温度は、粒子状物質の生成量と高い関連性を有することが確認された。この知見から、本発明によれば、内燃機関の回転数、負荷及び温度を内燃機関の運転状態を表すパラメータとして用い、それらの検出結果に基づいて粒子状物質低減遅角量を算出するので、粒子状物質の低減効果を良好に得ることができる。

また、上記の内燃機関の３つの運転パラメータは、内燃機関の制御のために一般的に用いられているものであり、その検出のために通常、設けられている既存のセンサを利用することが可能である。このため、従来の制御装置における粒子状物質センサや排気温度センサなどの専用のデバイスは不要であり、制御装置の構成及び制御処理などを簡素化することができる。さらに、上記の運転状態パラメータを用いることにより、従来の制御装置と異なり、内燃機関から排出された排気中の粒子状物質濃度を検出する必要がないので、その分、粒子状物質の排出を抑制することができる。

請求項６に係る発明は、請求項２から５のいずれかに記載の内燃機関の制御装置において、遅角量算出手段は、粒子状物質低減遅角制御が開始される際に、粒子状物質低減遅角量を、当該開始直前の値から遅角側に徐々に変化するように算出すること（図９、図１０）を特徴とする。

この構成によれば、粒子状物質低減遅角制御が開始される際、粒子状物質低減遅角量は、制御の開始直前の値から遅角側に徐々に変化する。これにより、粒子状物質低減遅角制御の開始時における粒子状物質低減遅角量の急激な変化を防止し、内燃機関の出力トルクの段差や過大な減速度の発生を防止することができる。

請求項７に係る発明は、請求項２から６のいずれかに記載の内燃機関の制御装置において、遅角量算出手段は、粒子状物質低減遅角制御が終了される際に、粒子状物質低減遅角量を、当該終了直前の値から進角側に徐々に変化するように算出すること（図１１、図１２）を特徴とする。

この構成によれば、粒子状物質低減遅角制御が終了される際、粒子状物質低減遅角量は、制御の終了直前の値から進角側に徐々に変化する。これにより、粒子状物質低減遅角制御の終了時における粒子状物質低減遅角量の急激な変化を防止し、内燃機関の出力トルクの段差や過大な加速度の発生を防止することができる。

請求項８に係る発明は、請求項２から７のいずれかに記載の内燃機関の制御装置において、運転状態検出手段は、内燃機関３の運転状態として大気圧ＰＡを検出し、遅角量算出手段は、検出された大気圧ＰＡが低いほど、粒子状物質低減遅角量をより制限するように算出すること（図４のステップ３０、図７）を特徴とする。

大気圧が低いほど、すなわち内燃機関が高地にあるほど、空気の密度が低いことで、内燃機関の出力トルクはより低下する。この構成によれば、検出された大気圧が低いほど、粒子状物質低減遅角量をより制限することで、点火時期の遅角による出力トルクの低下が抑制される。これにより、例えば、内燃機関が車両に搭載されている場合、高地における車両の発進に必要な出力トルクを確保でき、車両の良好な発進性を確保することができる。

請求項９に係る発明は、請求項２から８のいずれかに記載の内燃機関の制御装置において、運転状態検出手段は、内燃機関３の運転状態として、内燃機関の温度（エンジン水温ＴＷ）を検出し、遅角量算出手段は、検出された内燃機関の温度が低いほど、粒子状物質低減遅角量をより制限するように算出すること（図４のステップ３０、図７）を特徴とする。

内燃機関の温度が低いほど、燃焼効率が低いとともにフリクションが大きいことで、内燃機関の出力トルクはより低下する。この構成によれば、検出された内燃機関の温度が低いほど、粒子状物質低減遅角量をより制限することで、点火時期の遅角による出力トルクの低下が抑制される。これにより、例えば、内燃機関が車両に搭載されている場合、冷間始動時における車両の発進に必要な出力トルクを確保でき、車両の良好な発進性を確保することができる。

請求項１０に係る発明は、請求項１から９のいずれかに記載の内燃機関の制御装置において、内燃機関の目標トルクＴＲＱＣＭＤに応じて目標吸気量（目標吸気量の基本値ＧＡＩＲＢＳ）を設定する目標吸気量設定手段（ＥＣＵ２、図１４のステップ７１）と、粒子状物質低減遅角量に応じて、粒子状物質低減遅角制御を実行したときの内燃機関３の出力トルクの減少分に相当する吸気量を補償するための吸気量補正パラメータ（トルクダウン率ＫＴＲＱＤＮ）を算出する吸気量補正パラメータ算出手段（ＥＣＵ２、図１４のステップ７２）と、算出された吸気量補正パラメータを用いて、設定された目標吸気量を増量補正する吸気量補正手段（ＥＣＵ２、図１４のステップ７３）と、をさらに備えることを特徴とする。

この構成によれば、内燃機関の目標トルクに応じて目標吸気量が設定されるとともに、粒子状物質低減遅角量に応じて吸気量補正パラメータが算出される。この吸気量補正パラメータは、粒子状物質低減遅角制御を実行したときの内燃機関の出力トルクの減少分に相当する吸気量を補償するためのものである。

そして、算出された吸気量補正パラメータを用いて、設定された目標吸気量を増量補正する。これにより、粒子状物質低減遅角制御の実行に伴う出力トルクの減少分に相当する吸気量が適切に補償されることによって、内燃機関の出力トルクの減少を防止し、目標トルクを確保することができる。

請求項１１に係る発明は、請求項２から１０のいずれかに記載の内燃機関の制御装置において、内燃機関３のノッキングの発生限界に基づき、ノッキングを抑制するための点火時期の遅角量であるノッキング抑制遅角量（ノッキング抑制要求遅角量ＩＧＫＮＯＣＫ）を算出するノッキング抑制遅角量算出手段（ＥＣＵ２、図３のステップ３）と、ノッキング抑制遅角量に基づき、ノッキング制御に用いるノック学習値ＩＧＫＣＳを更新する学習手段（ＥＣＵ２、図３のステップ６）と、粒子状物質低減遅角量がノッキング抑制遅角量よりも遅角側にあるときに、ノック学習値ＩＧＫＣＳの更新を禁止する学習禁止手段（ＥＣＵ２、図３のステップ８）と、をさらに備えることを特徴とする。

この構成によれば、ノッキングの発生限界に基づき、ノッキングを抑制するためのノッキング抑制遅角量が算出されるとともに、このノッキング抑制遅角量に基づき、ノッキング制御に用いるノック学習値が更新される。この場合において、粒子状物質低減遅角量がノッキング抑制遅角量よりも遅角側にあるときには、ノッキングが発生しにくくなるため、このときの遅角量に基づいてノック学習を行うと、ノッキングの実際の発生限界を反映しない誤った学習結果が得られてしまう。このような観点から、本発明によれば、粒子状物質低減遅角量がノッキング抑制遅角量よりも遅角側にあるときにノック学習値の更新を禁止するので、ノッキングの誤学習を確実に回避することができる。

請求項１２に係る発明は、請求項２から１１のいずれかに記載の内燃機関の制御装置において、内燃機関３は、吸気を過給する過給機（ターボチャージャ９）を有し、遅角量算出手段は、過給機による過給運転中、内燃機関の負荷（充填効率ＥＴＡＣ）が高いほど、粒子状物質低減遅角量をより制限するように算出し、過給圧が最大過給圧のときに、粒子状物質低減遅角量を０に設定すること（図４のステップ３８、式（２）、図８）を特徴とする。

本発明は、内燃機関が過給機を有する場合の、過給運転中における粒子状物質低減遅角量の算出に関するものである。この構成によれば、過給運転中、内燃機関の負荷が高いほど、粒子状物質低減遅角量がより制限されることで、点火時期の遅角による出力トルクの低下がより抑制される。また、過給圧が最大過給圧のときには、粒子状物質低減遅角量が０に設定されることで、点火時期の遅角による出力トルクの低下がなくなる、以上により、過給運転中、内燃機関の負荷に応じた出力トルクを確保しながら、その範囲内で粒子状物質の低減効果を得ることができる。

また、前記目的を達成するために、請求項１３に係る発明は、吸気を過給する過給機（ターボチャージャ９）を有する内燃機関の制御装置であって、内燃機関３の運転状態を検出する運転状態検出手段と、過給機の運転を停止した自然吸気運転状態、及び過給運転状態において、検出された内燃機関３の運転状態に応じて、内燃機関３の排気中の粒子状物質の生成量を低減するために点火時期ＩＧＬＯＧを遅角させる粒子状物質低減遅角制御を実行する点火時期遅角制御手段（ＥＣＵ２、図３のステップ２、７、１１、図４のステップ３８、図８）と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、内燃機関が過給機を有する場合において、過給機の運転を停止した自然吸気運転状態、及び過給運転状態において、検出された内燃機関の運転状態に応じて、粒子状物質低減遅角制御が実行され、それによる点火時期の遅角によって、排気中の粒子状物質の生成量が低減される。これにより、自然吸気運転状態だけでなく過給運転状態においても、粒子状物質の低減効果を有効に得ることができる。

本発明を適用した内燃機関を概略的に示す図である。 制御装置を示すブロック図である。 点火時期の制御処理を示すフローチャートである。 煤低減要求遅角量の算出処理を示すフローチャートである。 図４の処理で用いられる煤低減要求遅角量の基本値マップである。 図５の基本値マップにおける基本値の設定状況を示す図である。 図４の処理で用いられるリミット値マップである。 過給領域において算出される煤低減要求遅角量を示す図である 制御開始時移行処理を示すフローチャートである。 図９の処理による煤低減要求遅角量の算出例を示すタイミングチャートである。 制御終了時移行処理を示すフローチャートである。 図１１の処理による煤低減要求遅角量の算出例を示すタイミングチャートである。 図４の処理などによって得られる動作例を示すタイミングチャートである。 煤低減要求遅角量に応じた吸気量の補正処理を示すフローチャートである。

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１に示す内燃機関（以下「エンジン」という）３は、４つの気筒４を有し、燃焼室（図示せず）に燃料を直接、噴射する直噴式のガソリンエンジンであり、車両（図示せず）に搭載されている。

各気筒４には、燃料噴射弁５及び点火プラグ６が設けられている。燃料噴射弁５の開弁時間は、ＥＣＵ（電子制御ユニット）２（図２参照）によって制御され、それにより燃料噴射量ＧＦＵＥＬが制御される。点火プラグ６の点火時期ＩＧＬＯＧもまた、ＥＣＵ２によって制御される。

エンジン３は、吸気弁、排気弁及びピストン（いずれも図示せず）を気筒４ごとに備えるとともに、吸気通路７、排気通路８及びターボチャージャ９を備えている。吸気通路７は、サージタンク１０に接続され、サージタンク１０は、吸気マニホルド１１を介して各気筒４の燃焼室に接続されている。吸気通路７には、ターボチャージャ９によって加圧された空気を冷却するためのインタークーラ１２と、その下流側に配置されたスロットル弁１３が設けられている。

スロットル弁１３にはＴＨアクチュエータ１３ａが連結されている。ＴＨアクチュエータ１３ａの動作をＥＣＵ２で制御することにより、スロットル弁１３の開度が制御され、それにより、燃焼室に吸入される吸気量（新気量）ＧＡＩＲが調整される。サージタンク１０には、吸気圧ＰＢＡを検出する吸気圧センサ３１が設けられ、吸気通路７には、吸入空気流量を検出するためのエアフローセンサ３２が設けられている。

排気通路８は、排気マニホルド１８を介して、エンジン３の各気筒４の燃焼室に接続されている。ターボチャージャ９は、排気通路８に配置され、排気の運転エネルギにより回転駆動されるタービン１５と、シャフト１６を介してタービン１５に一体に連結されたコンプレッサ１７を有する。コンプレッサ１７は、吸気通路７に配置されており、吸気通路７を流れる空気を加圧（圧縮）し、吸気を過給する。

また、排気通路８には、タービン１５をバイパスするバイパス通路１９が接続され、バイパス通路１９には、バイパス通路１９を通過する排気の流量を制御する電動のウェイストゲート弁２０が設けられている。ウェイストゲート弁２０の動作は、ＥＣＵ２によって制御される（図２参照）。

また、ＥＣＵ２には、前述した吸気圧センサ３１及びエアフローセンサ３２の他、クランク角センサ３３、エンジン３のノッキングの発生状態を検出するノックセンサ３４、エンジン３の冷却水温（以下「エンジン水温」という）ＴＷを検出する水温センサ３５、吸気温ＴＡを検出する吸気温センサ３６、大気圧ＰＡを検出する大気圧センサ３７、車速（車両の速度）ＶＰを検出する車速センサ３８、及び車両のアクセルペダル（図示せず）の踏込み量（以下「アクセル開度」という）ＡＰを検出するアクセル開度センサ３９などが接続されており、これらの検出信号はＥＣＵ２に入力される。

上記のクランク角センサ３３は、クランクシャフトの回転に伴い、パルス信号であるＣＲＫ信号及びＴＤＣ信号を出力する。ＣＲＫ信号は、所定のクランク角度（例えば３０°）ごとに出力される。ＥＣＵ２は、ＣＲＫ信号に基づき、エンジン回転数ＮＥを算出する。ＴＤＣ信号は、いずれかの気筒４においてピストンが吸気ＴＤＣ付近にあることを表す信号であり、エンジン３が４気筒の場合には、クランク角度１８０°ごとに出力される。

ＥＣＵ２は、Ｉ／Ｏインターフェース、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭなどから成るマイクロコンピュータで構成されている。ＥＣＵ２は、前述した各種のセンサ３１〜３９の検出信号に応じ、エンジン３の運転状態を判別するとともに、燃料噴射弁５による燃料噴射制御、点火プラグ６による点火時期制御、ウェイストゲート弁２０による過給制御などを実行する。

本実施形態では、ＥＣＵ２は、遅角制御手段、基準点火時期算出手段、遅角量算出手段、目標吸気量設定手段、吸気量補正手段、ノッキング抑制遅角量算出手段、学習手段、学習禁止手段、及び点火時期遅角制御手段に相当する。

図３は、ＥＣＵ２によって実行される点火時期の制御処理を示す。この点火時期制御処理は、エンジン３の排気中の煤（粒子状物質）の生成量を低減するための煤低減遅角制御を適宜、行いながら、点火時期ＩＧＬＯＧを制御するものであり、ＴＤＣ信号の発生に同期して繰り返し実行される。なお、実施形態では、点火時期ＩＧＬＯＧは、圧縮上死点からの進角量として定義され、すなわち、圧縮上死点を基準（０度）とし、進角側を正として算出され、後述する点火時期の各種の遅角量は負値として算出される。

本処理では、まずステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）において、最適点火時期ＩＧＭＢＴを算出する。最適点火時期ＩＧＭＢＴは、エンジン３の最大の出力トルクが得られる点火時期であり、エンジン回転数ＮＥ及び吸気圧ＰＢＡに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって算出される。

次に、煤低減要求遅角量ＩＧＣＲを算出する（ステップ２）。この煤低減要求遅角量ＩＧＣＲは、排気中の煤生成量を低減するために要求される遅角量である。その算出処理については後述する。

次に、ノッキング抑制要求遅角量ＩＧＫＮＯＣＫを算出する（ステップ３）。このノッキング抑制要求遅角量ＩＧＫＮＯＣＫは、ノッキングを抑制するために要求される遅角量であり、その算出は、公知の手法によって行われる。具体的には、ノッキング抑制要求遅角量ＩＧＫＮＯＣＫは、ノックセンサ３４で検出されたノッキングの発生状態（発生限界）に基づき、ノッキングが検出されるごとに所定量ずつ遅角側に変更され、ノッキングが検出されない期間中は徐々に進角側に変更される。

次に、煤低減要求遅角量ＩＧＣＲがノッキング抑制要求遅角量ＩＧＫＮＯＣＫよりも小さいか否か、すなわちより遅角側であるか否かを判別する（ステップ４）。この答えがＮＯのときには、要求遅角量ＩＧＲＲＱＴをノッキング抑制要求遅角量ＩＧＫＮＯＣＫに設定する（ステップ５）。また、ノッキング抑制要求遅角量ＩＧＫＮＯＣＫをノック学習値ＩＧＫＣＳとして設定し、ノック学習値ＩＧＫＣＳを更新する（ステップ６）。

一方、上記ステップ４の答えがＹＥＳのときには、要求遅角量ＩＧＲＲＱＴを煤低減要求遅角量ＩＧＣＲに設定する（ステップ７）。以上のステップ５及び７から明らかなように、要求遅角量ＩＧＲＲＱＴは、煤低減要求遅角量ＩＧＣＲとノッキング抑制要求遅角量ＩＧＫＮＯＣＫのうちの、より遅角側のものに設定される。次に、ノック学習値ＩＧＫＣＳをその前回値に維持する（ステップ８）。すなわち、煤低減要求遅角量ＩＧＣＲがノッキング抑制要求遅角量ＩＧＫＮＯＣＫよりも遅角側にあるときには、ノック学習値ＩＧＫＣＳの更新が禁止される。

前記ステップ６又は８に続くステップ９では、エンジン水温ＴＷに応じて水温補正量ＩＧＴＷを算出し、次のステップ１０では、吸気温ＴＡに応じて吸気温補正量ＩＧＴＡを算出する。

最後に、ステップ１１において、次式（１）に、最適点火時期ＩＧＭＢＴ、要求遅角量ＩＧＲＲＱＴ、水温補正量ＩＧＴＷ及び吸気温補正量ＩＧＴＡを適用し、点火時期ＩＧＬＯＧを算出する。
ＩＧＬＯＧ＝ＩＧＭＢＴ＋ＩＧＲＲＱＴ＋ＩＧＴＷ＋ＩＧＴＡ＋ＩＧＲＩＤＬ
・・・（１）
式（１）の右辺のＩＧＲＩＤＬは、アイドル運転時及びその後の発進制御時において、エンジン回転数を目標回転数に維持するなどのために適用される所定のアイドル遅角量であり、発進制御から通常運転への移行時には、値０に徐々に収束するように設定される。

図４は、図３のステップ２で実行される煤低減要求遅角量ＩＧＣＲの算出処理のサブルーチンを示す。本処理では、まずステップ２１〜２３において、アイドルフラグＦ＿ＩＤＬ、発進制御フラグＦ＿ＳＴＲＴ及びノーロード制御フラグＦ＿ＮＬＯＡＤが「１」であるか否かをそれぞれ判別する。上記のノーロード制御は、車両の停車中、シフトレバーがパーキング位置又はニュートラル位置に位置するノーロード運転状態において、アクセルペダルの踏み込みによるエンジン回転数ＮＥの上昇（吹き上がり）を防止するために実行される、吸入空気量などによる回転数制御である。

上記ステップ２１〜２３の答えのいずれかがＹＥＳで、アイドル運転中、発進制御中又はノーロード制御中のときには、エンジン回転数ＮＥを目標回転数に維持するための点火時期や吸入空気量による回転数制御が行われるため、この回転数制御を優先し、煤低減遅角制御の実行条件が成立していないと判定し、煤低減遅角制御フラグＦ＿ＤＥＣＳＴを「０」にセットする（ステップ２４）とともに、煤低減要求遅角量ＩＧＣＲを値０に設定する（ステップ２５）。

次に、ステップ２６において制御終了時移行処理を実行し、図４の処理を終了する。この制御終了時移行処理は、煤低減遅角制御が終了した直後の移行時に、煤低減要求遅角量ＩＧＣＲをその制御の終了直前の値から値０まで、徐々に増加させるためのものである。その詳細については後述する。

前記ステップ２１〜２３の答えがいずれもＮＯのときには、煤低減遅角制御の実行条件が成立していると判定し、煤低減遅角制御フラグＦ＿ＤＥＣＳＴを「１」にセットする（ステップ２７）とともに、ステップ２８以降において、エンジン３の運転状態に応じて煤低減要求遅角量ＩＧＣＲを算出する。

まずステップ２８では、充填効率ＥＴＡＣを算出する。その算出は、例えば吸気圧ＰＢＡ及び吸気量ＧＡＩＲに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって行われる。

次に、エンジン回転数ＮＥ、充填効率ＥＴＡＣ及びエンジン水温ＴＷに応じ、図５に示す基本値マップを検索することによって、煤低減要求遅角量ＩＧＣＲの基本値ＩＧＣＲＢＳを算出する（ステップ２９）。この基本値マップは、エンジン水温ＴＷについては、所定温度未満である低水温領域を対象として設定されており、エンジン水温ＴＷが所定温度以上の高水温領域では、基本値ＩＧＣＲＢＳは値０に設定される。

これは、低水温領域では、気筒４内の壁面への燃料の付着などにより、局所リッチ（未燃燃料が偏在する状態）が発生しやすいため、点火時期の遅角による燃焼温度の低下によって、煤の生成量の低減効果が明確に得られるのに対し、高水温領域では、気筒４内が十分に暖められていることで、局所リッチが抑制されるため、点火時期の遅角による煤生成量の低減効果が小さいためである。同じ理由から、基本値ＩＧＣＲＢＳは、低水温領域の中では、エンジン水温ＴＷが低いほど、より遅角側に（絶対値が増加するように）設定されている。以上の設定により、基本値ＩＧＣＲＢＳをエンジン３の温度に対して適切に設定するとともに、煤生成量の低減効果の小さい高水温領域での不要な点火時期の遅角を回避することができる。

また、基本値マップは、煤生成量を低減するという観点に加えて、低水温領域における燃焼安定性や、スロットル弁１３などのデバイスの制御の安定性、エンジン３の出力トルクの連続性を確保するという観点に基づいて作成されている。例えば、図６は、エンジン水温ＴＷが低水温領域内の一定条件で、かつエンジン回転数ＮＥが一定条件の場合における基本値ＩＧＣＲＢＳの設定例を示す。

同図の実線Ｘは、実験結果などに基づいて求められた、最良の煤低減効果が得られる遅角量（以下「煤低減ベスト遅角量」という）ＩＧＳＴＢＥＳＴを表し、実線Ｙは、基本値マップにおいて最終的に設定される基本値ＩＧＣＲＢＳを表す。また、破線Ａは、燃焼限界ラインを示しており、与えられた水温及び回転数の条件で、燃焼安定性を確保することが可能な、より具体的には燃焼変動率を所定の許容変動率未満に抑制することが可能な遅角量の下限値を表す。以上の関係から、煤低減ベスト遅角量ＩＧＳＴＢＥＳＴが燃焼限界ラインを下回る（より遅角側の）領域（同図のハッチング領域）では、燃焼が不安定になるので、基本値ＩＧＣＲＢＳは、この領域を避け、燃焼限界ラインＡよりも進角側に設定されている。

また、同図の点線Ｂ１及びＢ２はそれぞれ、充填効率ＥＴＡＣに対する遅角量の傾きを制限するための低負荷側及び高負荷側の傾き制限ラインを示す。これらの傾き制限ラインＢ１及びＢ２は、以下の理由から設定されている。すなわち、充填効率ＥＴＡＣに対する遅角量の傾きが大きすぎると、小さな吸気量ＧＡＩＲの変化に対して点火時期を大きく変化させることが必要になり、その制御の結果、スロットル弁１３などのデバイスの制御の安定性や、エンジン３の出力トルクの連続性が損なわれるおそれがあるので、そのような事態を低負荷側と高負荷側において回避するためである。

このため、同図に示すように、煤低減ベスト遅角量ＩＧＳＴＢＥＳＴの傾きがこれらの傾き制限ラインＢ１又はＢ２の傾きよりも大きい場合には、基本値ＩＧＣＲＢＳは、その傾きが傾き制限ラインＢ１又はＢ２の傾き以下になるよう、煤低減ベスト遅角量ＩＧＳＴＢＥＳＴよりも進角側に設定されている。以上のように、基本値マップによれば、基本値ＩＧＣＲＢＳは、低水温領域における燃焼安定性、デバイスの動作の安定性、及び出力トルクの連続性を確保しながら、煤生成量を可能な限り低減するように設定されている。

図４に戻り、上記ステップ２９に続くステップ３０では、エンジン水温ＴＷ及び大気圧ＰＡに応じ、図７に示すリミット値マップを検索することによって、遅角リミット値ＩＧＲＴＤＬＭＴを算出する。この遅角リミット値ＩＧＲＴＤＬＭＴは、自然吸気状態で且つ充填効率ＥＴＡＣが１００％の状態（吸気圧ＰＢＡ＝大気圧ＰＡ）でのエンジン３の出力トルクが、車両の発進商品性を満足するよう、煤低減要求遅角量ＩＧＣＲを制限するためのものである。以下、エンジン３の運転領域に関し、自然吸気が行われる領域を「ＮＡ領域」、上記のように自然吸気状態で且つ充填効率ＥＴＡＣが１００％の状態を「ＮＡ全開」、充填効率ＥＴＡＣが１００％を超える領域を「過給領域」という。

図７に示すように、このリミット値マップでは、遅角リミット値ＩＧＲＴＤＬＭＴは、エンジン水温ＴＷが低いほど、より大きな値（進角側）に設定されている。これは、エンジン水温ＴＷが低いほど、燃焼効率が低いとともにフリクションが大きいことで、エンジン３の出力トルクがより低下し、出力トルクを確保する上で、点火時期の遅角の許容度合がより低くなるためである。

また、遅角リミット値ＩＧＲＴＤＬＭＴは、大気圧ＰＡが低いほど、より大きな値（進角側）に設定され、大気圧ＰＡが非常に低い領域では、値０に設定されている。これは、大気圧ＰＡが低いほど（エンジン３が高地にあるほど）、空気の密度が低いことで、出力トルクがより低下し、出力トルクを確保する上で、点火時期の遅角の許容度合がより低くなり、極高地ではまったく許容されないためである。

上記ステップ３０に続くステップ３１では、基本値ＩＧＣＲＢＳが遅角リミット値ＩＧＲＴＤＬＭＴ以上であるか否かを判別する。この答えがＹＥＳで、基本値ＩＧＣＲＢＳが遅角リミット値ＩＧＲＴＤＬＭＴと等しいか又は進角側にあるときには、煤低減要求遅角量ＩＧＣＲを基本値ＩＧＣＲＢＳに設定する（ステップ３２）。一方、上記ステップ３１の答えがＮＯで、基本値ＩＧＣＲＢＳが遅角リミット値ＩＧＲＴＤＬＭＴよりも遅角側にあるときには、煤低減要求遅角量ＩＧＣＲを遅角リミット値ＩＧＲＴＤＬＭＴに設定し、制限する（ステップ３３）。

前記ステップ３２又は３３に続くステップ３４以降では、過給領域用の煤低減要求遅角量ＩＧＣＲを算出する。まずステップ３４では、ＮＡ全開時充填効率ＥＴＡＣＷＯＴを算出する。このＮＡ全開時充填効率ＥＴＡＣＷＯＴは、ＮＡ全開時に得られる充填効率に相当し（図８参照）、その算出は、前記ステップ２８において充填効率ＥＴＡＣの算出に用いた、吸気圧ＰＢＡ及び吸気量ＧＡＩＲを入力パラメータとするマップに、吸気圧ＰＢＡに代えて大気圧ＰＡを適用することによって行われる。

次に、前記ステップ２８で算出した現在の充填効率ＥＴＡＣが、ＮＡ全開時充填効率ＥＴＡＣＷＯＴよりも大きいか否かを判別する（ステップ３５）。この答えがＮＯのときには、エンジン３が過給領域にないとして、後述するステップ３９に進む。

一方、ステップ３５の答えがＹＥＳのときには、エンジン３が過給領域にあるとして、ＮＡ全開時遅角量ＩＧＣＲＷＯＴを算出する（ステップ３６）。図８に示すように、このＮＡ全開時遅角量ＩＧＣＲＷＯＴは、ＮＡ全開時充填効率ＥＴＡＣＷＯＴに対して設定される煤低減要求遅角量ＩＧＣＲに相当する。その算出は、図５のマップに、充填効率ＥＴＡＣに代えてＮＡ全開時充填効率ＥＴＡＣＷＯＴを適用し、基本値ＩＧＣＲＢＳを算出するとともに、算出した基本値ＩＧＣＲＢＳを前記遅角リミット値ＩＧＲＴＤＬＭＴで適宜、制限することによって行われる。

次に、最大充填効率ＥＴＡＣＭＡＸを算出する（ステップ３７）。この最大充填効率ＥＴＡＣＭＡＸは、吸気圧ＰＢＡ（＝過給圧）が所定の最大過給圧ＰＯＢＪのときに得られる充填効率に相当し、その算出は、ステップ２８で用いたマップに、吸気圧ＰＢＡに代えて最大過給圧ＰＯＢＪを適用することによって行われる。

次に、ステップ３８において、次式（２）に、ＮＡ全開時充填効率ＥＴＡＣＷＯＴ、最大充填効率ＥＴＡＣＭＡＸ、ＮＡ全開時遅角量ＩＧＣＲＷＯＴ、及び充填効率ＥＴＡＣを適用することによって、過給領域用の煤低減要求遅角量ＩＧＣＲを算出する。
ＩＧＣＲ
＝−ＩＧＣＲＷＯＴ・（ＥＴＡＣ−ＥＴＡＣＷＯＴ）／（ＥＴＡＣＭＡＸ−ＥＴＡＣ ＷＯＴ）＋ＩＧＣＲＷＯＴ ・・・（２）

この式（２）は、充填効率ＥＴＡＣを変数とする１次式であり、その算出の結果、煤低減要求遅角量ＩＧＣＲは、図８に示すように、充填効率ＥＴＡＣがＮＡ全開時充填効率ＥＴＡＣＷＯＴのときに、ＮＡ全開時遅角量ＩＧＣＲＷＯＴに設定され、充填効率ＥＴＡＣが最大過給圧ＰＯＢＪに相当する最大充填効率ＥＴＡＣＭＡＸのときに、値０に設定されるとともに、充填効率ＥＴＡＣがＮＡ全開時充填効率ＥＴＡＣＷＯＴと最大充填効率ＥＴＡＣＭＡＸの間にあるときには、充填効率ＥＴＡＣに応じて、ＮＡ全開時遅角量ＩＧＣＲＷＯＴと値０の間でリニアに算出される。

次に、ステップ３９において制御開始時移行処理を実行し、図４の処理を終了する。この制御開始時移行処理は、煤低減遅角制御が開始された直後の移行時に、煤低減要求遅角量ＩＧＣＲを、制御の開始直前の値０から上記のように算出される移行先の目標値まで、徐々に減少させるためのものである。図９はそのサブルーチンを示す。

本処理では、まずステップ４１において、煤低減遅角制御フラグの前回値Ｆ＿ＤＥＣＳＴＺが「１」であるか否かを判別する。この答えがＮＯのとき、すなわち今回の処理サイクルが煤低減遅角制御の開始直後に相当するときには、煤低減要求遅角量ＩＧＣＲの開始時移行制御を行うものとして、開始時移行制御フラグＦ＿ＴＲＮＳＳを「１」にセットする（ステップ４２）とともに、その実行回数を表すカウンタ値ｉを１にセットする（ステップ４３）。

次に、次式（３）によって、移行時用の煤低減要求遅角量ＩＧＣＲを算出し（ステップ４４）、本処理を終了する。
ＩＧＣＲ＝（ｉ／ＮＲＳ）・ＩＧＣＲ ・・・（３）
ここで、右辺のＩＧＣＲは、図４のステップ３２やステップ３３などで算出された煤低減要求遅角量ＩＧＣＲであり、ＮＲＳは所定回数である。

前記ステップ４１の答えがＹＥＳで、今回の処理サイクルが煤低減遅角制御の開始直後でないときには、開始時移行制御フラグＦ＿ＴＲＮＳＳが「１」であるか否かを判別する（ステップ４５）。この答えがＹＥＳで、開始時移行制御中のときには、カウンタ値ｉをインクリメントする（ステップ４６）とともに、カウンタ値ｉが所定回数ＮＲＳに達したか否かを判別する（ステップ４７）。その答えがＮＯのときには、前記ステップ４４に進み、前記式（３）によって、煤低減要求遅角量ＩＧＣＲを算出する。

一方、前記ステップ４７の答えがＹＥＳで、カウンタ値ｉが所定回数ＮＲＳに達したときには、カウンタ値ｉを０にリセットする（ステップ４８）とともに、開始時移行制御を終了するものとして、開始時移行制御フラグＦ＿ＴＲＮＳＳを「０」にセットし（ステップ４９）、本処理を終了する。また、このステップ４９を実行した後には、前記ステップ４５の答えがＮＯになり、その場合にも、そのまま本処理を終了する。

以上の開始時移行制御により、煤低減要求遅角量ＩＧＣＲは、図１０に示すように、煤低減遅角制御の開始時からの所定の移行期間において、値０から移行先の目標値まで、徐々に減少するように算出される。

次に、前記ステップ２６で実行される制御終了時移行処理について説明する。この制御終了時移行処理は、上述した制御開始時移行処理とは逆に、煤低減遅角制御が終了した直後の移行時に、煤低減要求遅角量ＩＧＣＲを、その制御の終了直前の値から値０まで、徐々に増加させるためのものである。図１１はそのサブルーチンを示す。

本処理では、まずステップ５１において、煤低減遅角制御フラグの前回値Ｆ＿ＤＥＣＳＴＺが「１」であるか否かを判別する。この答えがＹＥＳのとき、すなわち今回の処理サイクルが煤低減遅角制御の終了直後に相当するときには、煤低減要求遅角量ＩＧＣＲの終了時移行制御を行うものとして、終了時移行制御フラグＦ＿ＴＲＮＳＥを「１」にセットし（ステップ５２）、煤低減遅角制御の終了直前に算出された煤低減要求遅角量ＩＧＣＲを、終了時移行制御の初期値ＩＧＣＲＩＮＩとして設定する（ステップ５３）とともに、カウンタ値ｉを１にセットする（ステップ５４）。

次に、次式（４）によって、移行時用の煤低減要求遅角量ＩＧＣＲを算出し（ステップ５５）、本処理を終了する。
ＩＧＣＲ＝（１−（ｉ／ＮＲＥ））・ＩＧＣＲＩＮＩ ・・・（４）
ここで、ＮＲＥは所定回数である。

前記ステップ５１の答えがＹＥＳで、今回の処理サイクルが煤低減遅角制御の終了直後でないときには、終了時移行制御フラグＦ＿ＴＲＮＳＥが「１」であるか否かを判別する（ステップ５６）。この答えがＹＥＳで、終了時移行制御中のときには、カウンタ値ｉをインクリメントする（ステップ５７）とともに、カウンタ値ｉが所定回数ＮＲＥに達したか否かを判別する（ステップ５８）。その答えがＮＯのときには、前記ステップ５５に進み、前記式（４）によって、煤低減要求遅角量ＩＧＣＲを算出する。

一方、前記ステップ５８の答えがＹＥＳで、カウンタ値ｉが所定回数ＮＲＥに達したときには、カウンタ値ｉを０にリセットする（ステップ５９）とともに、終了時移行制御を終了するものとして、終了時移行制御フラグＦ＿ＴＲＮＳＥを「０」にセットし（ステップ６０）、本処理を終了する。また、このステップ６０を実行した後には、前記ステップ５６の答えがＮＯになり、その場合にも、そのまま本処理を終了する。

以上の終了時移行制御により、煤低減要求遅角量ＩＧＣＲは、図１２に示すように、煤低減遅角制御の終了時からの所定の移行期間において、煤低減遅角制御終了時の初期値ＩＧＣＲＩＮＩから値０まで、徐々に増加するように算出される。

次に、図１３を参照しながら、これまでに説明した制御処理によって得られる動作例を説明する。この例では、エンジン３は、時点ｔ１で始動され、時点ｔ２でアイドル領域に移行している。このアイドル領域では、アイドルフラグＦ＿ＩＤＬが「１」にセットされ、図４のステップ２１の答えがＹＥＳになることで、煤低減遅角制御が禁止され、煤低減遅角制御フラグＦ＿ＤＥＣＳＴが「０」にセットされるとともに、煤低減要求遅角量ＩＧＣＲが０に設定される（ステップ２４、２５）。

その後、クラッチ（図示せず）が接続され、アクセルペダルの踏込みに伴ってアクセル開度ＡＰが増加し始めるのに応じて、発進制御が開始される（時点ｔ３）。この発進制御領域では、発進制御フラグＦ＿ＳＴＲＴが「１」にセットされ、ステップ２２の答えがＹＥＳになることで、煤低減遅角制御が引き続き禁止される。

その後、車速ＶＰの上昇などに応じて発進制御が終了し（時点ｔ４）、ＮＡ加速領域（充填効率ＥＴＡＣが１００％以下の加速運転）に移行する。これに伴い、発進制御フラグＦ＿ＳＴＲＴが「０」にリセットされるとともに、それに応じて煤低減遅角制御フラグＦ＿ＤＥＣＳＴが「１」にセットされ（ステップ２７）、煤低減遅角制御が開始される。この煤低減遅角制御の開始時には、図９の制御開始時移行処理により、煤低減要求遅角量ＩＧＣＲは、値０からＮＡ加速領域における目標値まで、徐々に減少する（時点ｔ４〜ｔ５）。

その後、アクセル開度ＡＰがさらに増加するのに応じて、ＮＡ全開状態（充填効率ＥＴＡＣ＝１００％）になり（時点ｔ６）、ターボチャージャ９の作動によって過給領域（充填効率ＥＴＡＣ＞１００％）に移行する。この過給領域では、煤低減要求遅角量ＩＧＣＲは、前記式（２）によって算出される（ステップ３８）。その結果、煤低減要求遅角量ＩＧＣＲは、充填効率ＥＴＡＣに応じて、ＮＡ全開時遅角量ＩＧＣＲＷＯＴから値０に向かって徐々に増加し、アクセル開度ＡＰが１００％（全開）になり、充填効率ＥＴＡＣが最大過給圧ＰＯＢＪに相当する最大充填効率ＥＴＡＣＭＡＸになったときに（時点ｔ７）、値０に設定される。この例では、この時点ｔ７でアクセル開度ＡＰが急激に０になり、減速領域に移行している。

以上のように、本実施形態によれば、検出されたエンジン３の運転状態に応じて、煤低減遅角制御を実行することによって、基準点火時期から煤低減要求遅角量ＩＧＣＲを遅角させる。これにより、煤低減要求遅角量ＩＧＣＲの分だけ、点火時期ＩＧＬＯＧが遅角され、燃焼温度が低下することによって、排気中の煤生成量を低減することができる。

また、エンジン回転数ＮＥ及び吸気圧ＰＢＡに応じて、エンジン３の最大の出力トルクが得られる最適点火時期ＩＧＭＢＴを算出し、この最適点火時期ＩＧＭＢＴを基準として煤低減要求遅角量ＩＧＣＲによる遅角を行うので、走行性能及び燃費などを良好に維持しながら、煤生成量を低減することができる。

さらに、煤低減要求遅角量ＩＧＣＲの基本値ＩＧＣＲＢＳを、図５の基本値マップを用い、エンジン回転数ＮＥ、充填効率ＥＴＡＣ及びエンジン水温ＴＷに基づいて算出する。これらの３つの運転パラメータは、排気中の煤生成量との関連性が高いことが確認されている。したがって、基本値ＩＧＣＲＢＳを適切に算出でき、煤生成量の低減効果を良好に得ることができる。

また、基本値ＩＧＣＲＢＳは、エンジン水温ＴＷが所定温度未満である低水温領域のみを対象として設定されており、すなわち、煤低減遅角制御はエンジン３が所定の低温領域にあることを条件として実行される。これにより、低温領域において煤生成量の低減効果を有効に得るとともに、低減効果の小さい高温領域での点火時期の遅角を禁止し、それによる走行性能や燃費の悪化を回避することができる。

さらに、アイドル運転中、発進制御中、及びノーロード制御中には、煤低減遅角制御が禁止されることによって、エンジン回転数ＮＥを目標回転数に維持するための回転数制御を優先的に支障なく行えるとともに、それ以外のエンジン３の負荷運転状態では、煤低減遅角制御を実行することによって、煤生成量の低減効果を可能な限り得ることができる。

また、基本値ＩＧＣＲＢＳの算出に用いられるエンジン回転数ＮＥとエンジン水温ＴＷは、エンジン制御のために一般的に用いられるものであり、このことは、充填効率ＥＴＡＣの算出に用いられる吸気圧ＰＢＡ及び吸気量ＧＡＩＲについても同様である。したがって、これらの運転パラメータの検出のために通常、設けられている既存のセンサを利用して、煤低減要求遅角量ＩＧＣＲを算出することが可能である。その結果、従来の制御装置における粒子状物質センサや排気温度センサなどの専用のデバイスは不要であり、制御装置の構成及び制御処理などを簡素化することができる。

また、上述した運転状態パラメータを用いることにより、従来の制御装置と異なり、エンジン３から排出された排気中の粒子状物質濃度を検出する必要がないので、その分、粒子状物質の排出をさらに抑制することができる。

さらに、煤低減要求遅角量ＩＧＣＲは、基本値ＩＧＣＲＢＳに遅角リミット値ＩＧＲＴＤＬＭＴを適用することにより、大気圧が低いほど、またエンジン水温ＴＷが低いほど、より制限されるように算出され、点火時期の遅角による出力トルクの低下が抑制される。これにより、高地や冷間始動時において車両の発進に必要な出力トルクを確保でき、車両の良好な発進性を確保することができる。

また、煤低減要求遅角量ＩＧＣＲは、過給領域では、前記式（２）により、充填効率ＥＴＡＣが大きいほど、より制限されるように算出され、充填効率ＥＴＡＣが最大過給圧ＰＯＢＪに相当する最大充填効率ＥＴＡＣＭＡＸのときに、値０に設定される（図８）。これにより、自然吸気運転状態だけでなく過給運転状態においても、エンジン３の負荷に応じた出力トルクを確保しながら、その範囲内で煤生成量の低減効果を得ることができる。

さらに、煤低減要求遅角量ＩＧＣＲは、煤低減遅角制御の開始時には、図９の制御開始時移行処理により、値０から移行先の目標値まで徐々に減少するように算出され（図１０）、煤低減遅角制御の終了時には、図１１の制御終了時移行処理により、制御終了時の初期値ＩＧＣＲＩＮＩから値０まで徐々に増加するように算出される（図１２）。以上により、煤低減遅角制御の開始時及び終了時における煤低減要求遅角量ＩＧＣＲの急激な変化を防止し、エンジン３の出力トルクの段差や過大な加減速度の発生を防止することができる。

また、ノッキングの発生限界に基づいてノッキング抑制要求遅角量ＩＧＫＮＯＣＫを算出するとともに、煤低減要求遅角量ＩＧＣＲがノッキング抑制要求遅角量ＩＧＫＮＯＣＫよりも遅角側にあるときに、ノック学習値ＩＧＫＣＳの更新を禁止するので、ノッキングの誤学習を確実に回避することができる。

次に、図１４を参照しながら、吸気量の補正処理について説明する。本処理は、煤低減遅角制御を実行したときのエンジン３の出力トルクの減少分に相当する吸気量を補償するためのものであり、ＴＤＣ信号の発生に同期して繰り返し実行される。

本処理では、まずステップ７１において、目標トルクＴＲＱＣＭＤ及びエンジン回転数ＮＥに応じ、所定の基本値マップ（図示せず）を検索することによって、目標吸気量ＧＡＩＲＣＭＤの基本値ＧＡＩＲＢＳを算出する。この基本値マップでは、基本値ＧＡＩＲＢＳは、目標トルクＴＲＱＣＭＤにほぼ比例するように設定されている。なお、目標トルクＴＲＱＣＭＤは、アクセル開度ＡＰ及びエンジン回転数ＮＥに応じて算出される。

次に、煤低減要求遅角量ＩＧＣＲ及び充填効率ＥＴＡＣに応じ、所定のトルクダウン率マップ（図示せず）を検索することによって、トルクダウン率ＫＴＲＱＤＮを算出する（ステップ７２）。このトルクダウン率ＫＴＲＱＤＮは、最適点火時期ＩＧＭＢＴでの燃焼時に得られるエンジン３の出力トルク（以下「ＭＢＴ燃焼時トルク」という）を基準とするトルクの低下率を表す。このトルクダウン率マップでは、トルクダウン率ＫＴＲＱＤＮは、煤低減要求遅角量ＩＧＣＲが小さい（遅角側である）ほど、出力トルクが低下するため、より小さな値に設定されている。

次に、次式（５）に、基本値ＧＡＩＲＢＳ及びトルクダウン率ＫＴＲＱＤＮを適用することによって、目標吸気量ＧＡＩＲＣＭＤを算出し（ステップ７３）、本処理を終了する。
ＧＡＩＲＣＭＤ＝ＧＡＩＲＢＳ／ＫＴＲＱＤＮ ・・・（５）
ＭＢＴ燃焼時トルクは基本的に吸気量に比例し、トルクダウン率ＫＴＲＱＤＮは、上述したように、ＭＢＴ燃焼時トルクを基準とする。この関係から、式（５）により、基本値ＧＡＩＲＢＳをトルクダウン率ＫＴＲＱＤＮで除算し、目標吸気量ＧＡＩＲＣＭＤを増量補正することによって、煤低減遅角制御を実行したときの出力トルクの減少分に相当する吸気量が適切に補償されるので、エンジン３の出力トルクの減少を防止し、目標トルクＴＲＱＣＭＤ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、最適点火時期ＩＧＭＢＴを図示しないマップを用いて、煤低減要求遅角量ＩＧＣＲの基本値ＩＧＣＲＢＳを図５のマップを用いて、それぞれ算出しているが、これら２つのマップをそれらの入力パラメータを含めて１つのマップに統合し、最適点火時期ＩＧＭＢＴから基本値ＩＧＣＲＢＳに相当する遅角量を遅角した値を、マップ値として設定してもよい。

また、実施形態では、煤低減要求遅角量ＩＧＣＲの基準となる基準点火時期として、最適点火時期ＩＧＭＢＴを用いているが、これに代えて一定の基準点火時期（例えば圧縮上死点付近の所定クランク角）を用いてもよい。また、図１４の吸気量の補正処理では、煤低減遅角制御に伴う出力トルクの減少分を補償するための吸気量補正パラメータとして、ＭＢＴ燃焼時トルクを基準とするトルクダウン率ＫＴＲＱＤＮを用いているが、他の適当な吸気量補正パラメータを用いてもよいことはもちろんである。

また、実施形態は、本発明を車両用のガソリンエンジンに適用した例であるが、本発明はこれに限定されず、他の形式のエンジンや、他の用途のエンジン、例えばクランクシャフトを鉛直方向に配置した船外機のような船舶推進機用エンジンなどに適用可能である。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。

２ ＥＣＵ（遅角制御手段、基準点火時期算出手段、遅角量算出手段、目標吸気量設定 手段、吸気量補正手段、ノッキング抑制遅角量算出手段、学習手段、学習禁止手段、 点火時期遅角制御手段）
３ 内燃機関
６ 点火プラグ
９ ターボチャージャ（過給機）
３１ 吸気圧センサ（運転状態検出手段）
３２ エアフローセンサ（運転状態検出手段）
３３ クランク角センサ（運転状態検出手段）
３５ 水温センサ（運転状態検出手段）
３７ 大気圧センサ（運転状態検出手段）
ＩＧＬＯＧ 点火時期
ＩＧＣＲ 煤低減要求遅角量（粒子状物質低減遅角量）
ＩＧＭＢＴ 最適点火時期（基準点火時期）
ＴＷ エンジン水温（内燃機関の温度、運転状態）
ＮＥ エンジン回転数（内燃機関の回転数、運転状態）
ＥＴＡＣ 充填効率（内燃機関の負荷、運転状態）
ＰＢＡ 吸気圧（内燃機関の運転状態）
ＧＡＩＲ 吸気量（内燃機関の運転状態）
ＰＡ 大気圧（内燃機関の運転状態）
ＴＲＱＣＭＤ 目標トルク
ＧＡＩＲＢＳ 目標吸気量の基本値（目標吸気量）
ＫＴＲＱＤＮ トルクダウン率（吸気量補正パラメータ）
ＧＡＩＲＣＭＤ 目標吸気量
ＩＧＫＮＯＣＫ ノッキング抑制要求遅角量（ノッキング抑制遅角量）
ＩＧＫＣＳ ノック学習値

Claims (13)

1. 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て、前記内燃機関の排気中の粒子状物質の生成量を低減するためのリタード量である粒子状物質低減リタード量を算出するリタード量算出手段と、
   所定の基準点火時期から前記粒子状物質低減リタード量をリタードさせる粒子状物質低減リタード制御を実行するリタード制御手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記内燃機関の運転状態に応じて、前記内燃機関の最大の出力トルクが得られる最適点火時期を、前記基準点火時期として算出する基準点火時期算出手段をさらに備え、
   前記リタード制御手段は、前記最適点火時期から前記粒子状物質低減リタード量をリタードさせることによって、点火時期を設定することを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記運転状態検出手段は、前記内燃機関の運転状態として、当該内燃機関の温度を検出し、
   前記リタード制御手段は、前記検出された内燃機関の温度が所定の低温領域にあるときに、前記粒子状物質低減リタード制御を実行することを特徴とする、請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記内燃機関は、車両に動力源として搭載されており、
   前記リタード制御手段は、アイドル運転状態及び前記車両が停車中でかつ当該車両のシフトレバーがニュートラル位置又はパーキング位置に位置するノーロード運転状態以外の前記内燃機関の負荷運転状態において、前記粒子状物質低減リタード制御を実行することを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記運転状態検出手段は、前記内燃機関の運転状態として、当該内燃機関の回転数、負荷及び温度を検出し、
   前記リタード量算出手段は、前記検出された内燃機関の回転数、負荷及び温度に基づき、前記粒子状物質低減リタード量を算出することを特徴とする、請求項２から４のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記リタード量算出手段は、前記粒子状物質低減リタード制御が開始される際に、前記粒子状物質低減リタード量を、当該開始直前の値から遅角側に徐々に変化するように算出することを特徴とする、請求項２から５のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
7. 前記リタード量算出手段は、前記粒子状物質低減リタード制御が終了される際に、前記粒子状物質低減リタード量を、当該終了直前の値から進角側に徐々に変化するように算出することを特徴とする、請求項２から６のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
8. 前記運転状態検出手段は、前記内燃機関の運転状態として大気圧を検出し、
   前記リタード量算出手段は、前記検出された大気圧が低いほど、前記粒子状物質低減リタード量をより制限するように算出することを特徴とする、請求項２から７のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
9. 前記運転状態検出手段は、前記内燃機関の運転状態として、当該内燃機関の温度を検出し、
   前記リタード量算出手段は、前記検出された内燃機関の温度が低いほど、前記粒子状物質低減リタード量をより制限するように算出することを特徴とする、請求項２から８のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
10. 前記内燃機関の目標トルクに応じて目標吸気量を設定する目標吸気量設定手段と、
    前記粒子状物質低減リタード量に応じて、前記粒子状物質低減リタード制御を実行したときの前記内燃機関の出力トルクの減少分に相当する吸気量を補償するための吸気量補正パラメータを算出する吸気量補正パラメータ算出手段と、
    当該算出された吸気量補正パラメータを用いて、前記設定された目標吸気量を増量補正する吸気量補正手段と、
    をさらに備えることを特徴とする、請求項１から９のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
11. 前記内燃機関のノッキングの発生限界に基づき、当該ノッキングを抑制するための点火時期のリタード量であるノッキング抑制リタード量を算出するノッキング抑制リタード量算出手段と、
    当該ノッキング抑制リタード量に基づき、ノッキング制御に用いるノック学習値を更新する学習手段と、
    前記粒子状物質低減リタード量が前記ノッキング抑制リタード量よりも遅角側にあるときに、前記ノック学習値の更新を禁止する学習禁止手段と、
    をさらに備えることを特徴とする、請求項２から１０のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
12. 前記内燃機関は、吸気を過給する過給機を有し、
    前記リタード量算出手段は、前記過給機による過給運転中、前記内燃機関の負荷が高いほど、前記粒子状物質低減リタード量をより制限するように算出し、過給圧が最大過給圧のときに、前記粒子状物質低減リタード量を０に設定することを特徴とする、請求項２から１１のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
13. 吸気を過給する過給機を有する内燃機関の制御装置であって、
    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、
    前記過給機の運転を停止した自然吸気運転状態、及び過給運転状態において、前記検出された内燃機関の運転状態に応じて、前記内燃機関の排気中の粒子状物質の生成量を低減するために点火時期をリタードさせる粒子状物質低減リタード制御を実行する点火時期リタード制御手段と、
    を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。

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