JP2002138907A - ディーゼル機関のｅｇｒ制御装置 - Google Patents

ディーゼル機関のｅｇｒ制御装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＥＧＲ制御弁５の開閉動作に伴う排気Ｏ2 濃
度の変化をディーゼル機関１の運転域毎に予想してＥＧ
Ｒ量を補正することにより、高応答、高精度なＥＧＲ制
御を実現する。 【解決手段】 本ＥＧＲ制御システムは、ＥＧＲ制御弁
５の開閉動作に伴って変化する排気Ｏ2 濃度がＯ2 セン
サ１５で検出されるまでの時間的な遅れを伝達関数化
し、ディーゼル機関１の運転域毎に制御モデルとして設
定している。そこで、運転域に対応して選定された制御
モデルにより次回の排気Ｏ2 濃度を予測し、実排気Ｏ2
濃度を目標値に収束させるために必要なＥＧＲ制御弁５
のF/B 補正量を算出している。この場合、ＥＧＲ制御弁
５の開閉動作に伴う排気Ｏ2濃度の変化を運転域毎に予
想してＥＧＲ量を補正できるので、定常時はもちろん、
過渡時においても新気吸入量の立ち上がりが早くなり、
排気Ｏ2 濃度を所定の目標値に素早く収束させることが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼル機関の
ＥＧＲ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来技術として、特開昭６０−１２２２
５９号公報に記載されたディーゼル機関のＥＧＲ制御装
置がある。このＥＧＲ制御装置は、排気Ｏ2 濃度を検出
するＯ2 センサの出力から実ＥＧＲ量を算出し、この実
ＥＧＲ量と目標ＥＧＲ量との偏差に応じてＥＧＲ制御弁
をフィードバック（以下F/B と呼ぶ）制御するものであ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、Ｏ2 センサ
で検出される排気Ｏ2 濃度は、ＥＧＲ制御弁の開閉操作
によって発生したＥＧＲガスが吸気管へ還流し、吸気管
からエンジンのシリンダ内へ吸入された後、燃焼行程を
経てシリンダ内から排気管へ排出され、排気管に設けら
れたＯ2 センサに到達して検出される。即ち、ＥＧＲ制
御弁からＯ2 センサまでの系（物理的な経路長さ）が存
在することにより、ＥＧＲ制御弁の開閉操作に伴う排気
Ｏ2 濃度への影響が実際にＯ2 センサで検出されるまで
に遅れ時間が生じる。この結果、上記の従来技術では、
ＥＧＲ制御弁のF/B 制御に対する応答性が悪くなり、高
精度なＥＧＲ制御が困難であった。
【０００４】特に、ターボ付エンジンにおいては、ＥＧ
Ｒ制御弁からＯ2 センサまでの系による遅れ時間が大き
くなるため、最悪には、ＥＧＲ制御弁の操作時期とＯ2
センサの出力タイミングとが逆位相となり、ハンチング
を発生する危険性も含んでいる。本発明は、上記事情に
基づいて成されたもので、その目的は、ＥＧＲ制御弁の
開閉動作に伴う排気Ｏ2 濃度の変化を機関の運転域毎に
予想してＥＧＲ量を補正することにより、高応答、高精
度なＥＧＲ制御を実現できるＥＧＲ制御装置を提供する
ことにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】（請求項１の手段）ＥＧ
Ｒ制御弁の開閉動作を制御する制御手段は、ＥＧＲ制御
弁の開閉動作に伴って変化する排気Ｏ2 濃度の挙動をＯ
2 センサで検出するまでに生じる時間的な遅れをモデル
化するモデル設定手段と、このモデル設定手段で設定さ
れたモデルを用いて、ＥＧＲ制御弁の操作量に対して発
生する排気Ｏ2 濃度の予測値を求め、その予測値と目標
値との偏差からＥＧＲ制御弁の補正量を算出する補正量
算出手段とを有し、補正量算出手段で算出された補正量
に基づいてＥＧＲ制御弁をフィードバック制御する。本
発明によれば、ＥＧＲ制御弁からＯ2 センサまでの時間
的な遅れをモデル化して排気Ｏ2 濃度の予測値を求めて
いるので、ＥＧＲ制御弁のF/B 制御に対する応答性の悪
化を改善でき、高精度なＥＧＲ制御を実現できる。
【０００６】（請求項２の手段）請求項１に記載したデ
ィーゼル機関のＥＧＲ制御装置において、補正量算出手
段は、モデル設定手段で設定されたモデルを用いた状態
量フィードバックによりＥＧＲ制御弁の補正量を算出す
ることを特徴とする。
【０００７】（請求項３の手段）請求項１または２に記
載したディーゼル機関のＥＧＲ制御装置において、モデ
ル設定手段は、ＥＧＲ制御弁からＯ2 センサまでの時間
的な遅れをムダ時間と時定数（１次遅れ）とで表される
伝達関数としてモデル化している。ＥＧＲ制御弁の開閉
動作に伴って変化する排気Ｏ2 濃度の挙動がＯ2 センサ
で検出されるまでの遅れ時間は、ＥＧＲ制御弁の操作か
ら排気ガスがＯ2 センサに到達するまでのムダ時間と、
その排気ガスのＯ2 濃度がＯ2 センサで検出されるまで
の１次遅れとで近似できる。従って、ＥＧＲ制御弁から
Ｏ2 センサまでの時間的な遅れは、ムダ時間と時定数
（１次遅れ）とで表される伝達関数としてモデル化する
ことができる。
【０００８】（請求項４の手段）請求項１〜３に記載し
た何れかのディーゼル機関のＥＧＲ制御装置において、
モデル設定手段は、ＥＧＲ制御弁を閉側へ操作する時、
及び開側へ操作する時に、それぞれＥＧＲ制御弁の操作
方向に対応したモデルを設定している。ＥＧＲ制御弁
は、自身本体の構造上、閉側と開側とで操作量に対する
応答性が異なるため、閉側へ操作する時、及び開側へ操
作する時に、それぞれＥＧＲ制御弁の操作方向に対応し
たモデルを設定することで、より高精度なＥＧＲ制御を
実現できる。
【０００９】（請求項５の手段）請求項１〜４に記載し
た何れかのディーゼル機関のＥＧＲ制御装置において、
モデル設定手段は、ディーゼル機関の回転数による運転
域毎に対応したモデルを設定している。ＥＧＲ制御弁の
開閉動作に伴って変化する排気Ｏ2 濃度の挙動をＯ2 セ
ンサで検出するまでの応答性は、排ガス量、及び排ガス
圧等の影響を受けるため、ディーゼル機関の運転域毎に
異なる。従って、機関の運転域毎に対応したモデルを設
定することで、より高精度なＥＧＲ制御を実現できる。
【００１０】（請求項６の手段）請求項５に記載したデ
ィーゼル機関のＥＧＲ制御装置において、モデル設定手
段は、ディーゼル機関の回転数が低い運転域より、回転
数が高い運転域の方が、モデル化された遅れ時間が短く
設定される。ＥＧＲ制御弁の開閉動作に伴って変化する
排気Ｏ2 濃度の挙動をＯ2 センサで検出するまでの応答
性は、ディーゼル機関の回転数が高くなる程、良好にな
る。従って、ディーゼル機関の回転数が低い運転域よ
り、回転数が高い運転域の方が、モデル化された遅れ時
間を短く設定することで、より高精度なＥＧＲ制御を実
現できる。
【００１１】（請求項７の手段）請求項１〜６に記載し
た何れかのディーゼル機関のＥＧＲ制御装置において、
制御手段は、ディーゼル機関の運転域毎に設定されてい
るモデルが切り替わったと判断した時は、切り替わった
後の運転域に対応するメモリに前回記憶された補正量を
補正量学習手段より読み出し、その補正量に基づいてＥ
ＧＲ制御弁をフィードバック制御する。この場合、モデ
ルが切り替わった時は、今回の補正量を新たに計算する
より、前回記憶された補正量をそのまま用いることで、
補正量を速やかに設定することができ、且つ誤計算によ
る補正量の設定ミスを防止できる効果もある。
【００１２】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１はＥＧＲ制御システムの構成
図、図２はＥＧＲ制御システムの制御ブロック図であ
る。本実施例のＥＧＲ制御システムは、図１に示す様
に、ディーゼル機関１の排気管２と吸気管３とを接続す
るＥＧＲ通路４（排気還流通路）、このＥＧＲ通路４に
設けられるＥＧＲ制御弁５、吸気管３に設けられるコン
プレッサ６、排気管２に設けられる排気タービン７、本
システムの制御に使用される各種センサ類（下述す
る）、及び各センサ情報を基にＥＧＲ制御弁５の作動を
制御する制御装置（以下ＥＣＵ８と呼ぶ）等より構成さ
れる。
【００１３】ＥＧＲ制御弁５は、図１２（ａ）に示す様
に、電気式バキューム調量バルブ（以下ＥＶＲＶ９と呼
ぶ）と、機械式バルブ（以下ＥＧＲＶ１０と呼ぶ）と、
バキュームポンプ１１から構成されている。ＥＶＲＶ９
は、ＥＣＵ８より出力される制御電流IEFIN によってバ
キュームポンプ１１から受けるバキューム量を調整し、
図１２（ｂ）に示す様に、制御電流IEFIN に対応した制
御負圧を発生させる。
【００１４】ＥＧＲＶ１０は、ＥＶＲＶ９より制御負圧
が導入される背圧室１０ａと、この背圧室１０ａの圧力
変動に応じて変位するダイアフラム１０ｂと、このダイ
アフラム１０ｂに連動する弁体１０ｃと、ダイアフラム
１０ｂを介して弁体１０ｃを閉側に付勢するスプリング
１０ｄ等より構成され、図１２（ｃ）に示す様に、背圧
室１０ａに導入される制御負圧に応じて弁リフトを発生
させる。従って、このＥＧＲ制御弁５は、図９に示す様
に、ＥＣＵ８より出力される制御電流IEFIN によってＥ
ＧＲＶ１０の弁リフト量を可変する構成となっている。
【００１５】上記の各種センサ類は、吸気管３内の吸気
圧を検出する吸気圧センサ１２、ディーゼル機関１の回
転角に同期して信号を出力する回転角センサ１３、ディ
ーゼル機関１の冷却水温を検出する水温センサ１４、排
気タービン７の下流で排気管２内の酸素（Ｏ2 ）濃度を
検出するＯ2 センサ１５、アクセルペダル１６の踏み込
み量からアクセル開度を検出するアクセル開度センサ１
７等が使用される。ＥＣＵ８は、上記の各センサ類から
入力するセンサ情報を基にディーゼル機関１の運転状態
を判定し、その運転状態に応じて最適なＥＧＲ制御弁５
の開度（ＥＧＲＶ１０の弁リフト量）を計算し、その弁
リフト量を実現させる制御電流（図９参照）をＥＶＲＶ
９に出力する。
【００１６】次に、ＥＣＵ８によるＥＧＲ制御弁５の制
御手順を以下に説明する。まず、図３に示すベースルー
チンを基に説明する。本制御システムの電源投入と同時
に実行が開示され、起動直後の１回のみプログラムの実
行に使用されるメモリ（ＲＡＭ、ＲＯＭ）を初期化す
る。その後、ベースルーチン中に含まれる以下のStep10
0 〜Step500 を処理する。
【００１７】Step100 …現在のディーゼル機関１の運転
状態に対応した基本ＥＧＲＶ操作量（基本制御電流）を
計算する。 Step200 …現在のディーゼル機関１の運転状態におい
て、理想となる排気Ｏ2濃度を目標値として計算する。 Step300 …Step100 で算出した基本ＥＧＲＶ操作量に対
する排気Ｏ2 F/B 補正量（以下F/B 補正量と呼ぶ）を計
算する。
【００１８】Step400 …Ｏ2 センサ１５で検出される排
気Ｏ2 濃度が目標値に安定している時のF/B 補正量をデ
ィーゼル機関１の運転域毎に記憶し、学習する。 Step500 …Step100 で算出した基本ＥＧＲＶ操作量、St
ep300 で算出したF/B補正量、Step400 で記憶した学習
値を用いて最終ＥＧＲＶ操作量を計算する。 以上のStep100 〜Step500 を含めた一連のベースルーチ
ンを終了すると、再び初期化処理の直後へリターンし、
再実行を繰り返す。このベースルーチンの制御内容を図
式化したブロック図を図２に示す。
【００１９】続いて、ベースルーチンのStep100 に記載
した基本ＥＧＲＶ操作量の算出手順を図４に示すサブル
ーチンを基に説明する。本ルーチンは１６ms毎に実行さ
れる。 Step101 …ディーゼル機関１の回転数Ｎｅを読み込む。 Step102 …燃料噴射量Ｑｆを読み込む。
【００２０】Step103 …Ｎｅ、Ｑｆをパラメータとする
IEBSE マップより基本ＥＧＲＶ操作量を算出する。例え
ば、図中でＮｅ＝Ｎ1 、Ｑｆ＝Ｑ1 の時、マップ検索に
よりαが算出される。ここで、マップ中に埋められてい
る基本ＥＧＲＶ操作量は、制御システムの初期中心品に
て、エミッション、燃費、ドライバビリティ等がディー
ゼル機関１の運転域毎に理想値となる様に、予め実験に
てＥＧＲ率を設定して求めた値である。 Step104 …Step103 で求めたαを基本ＥＧＲＶ操作量：
IEBSE としてメモリに格納し、本ルーチンを終了する。
【００２１】続いて、ベースルーチンのStep200 に記載
した目標排気Ｏ2 濃度の算出手順を図５に示すサブルー
チンを基に説明する。本ルーチンは１６ms毎に実行され
る。 Step201 …ディーゼル機関１の回転数Ｎｅを読み込む。 Step202 …燃料噴射量Ｑｆを読み込む。
【００２２】Step203 …Ｎｅ、Ｑｆをパラメータとする
RO2TRGマップより目標排気Ｏ2 濃度を算出する。例え
ば、図中でＮｅ＝Ｎ2 、Ｑｆ＝Ｑ2 の時、マップ検索に
よりβが算出される。ここで、マップ中に埋められてい
る目標排気Ｏ2 濃度は、ディーゼル機関１より排出され
るＯ2 濃度を運転域毎に常に良好なエミッション、燃
費、ドライバビリティ等が得られる様に、予め実験で求
めた値である。 Step204 …Step203 で求めたβを目標排気Ｏ2 濃度：RO
2TRGとしてメモリに格納し、本ルーチンを終了する。
【００２３】続いて、ベースルーチンのStep300 に記載
した排気Ｏ2 F/B 補正量（以下F/B補正量と呼ぶ）の算
出方法について、その概要を図６に示すブロック図を用
いて説明する。 Block30A…ＥＧＲＶ１０の排気Ｏ2 濃度F/B を実行する
か否かを判定する（F/B 許可の時：XFB ＝１）。 Block30B…ディーゼル機関１の運転域に対応したF/B の
制御モデル（後述する）を選択するための領域判定を行
う。
【００２４】Block30C…学習エリアまたは制御モデルの
切替わり時を検出して、制御のイニシャライズ許可SWを
操作する（イニシャライズ許可の時：INT.SW＝１）。 Block30D…F/B 許可フラグ：XFB 、イニシャライズ許可
SW：INT.SW、回転数Ｎｅ、実排気Ｏ2 濃度：RO2 、目標
排気Ｏ2 濃度：RO2TRGの各入力より、ディーゼル機関１
の運転条件に適合したＥＧＲＶ１０のF/B 補正量：IEO2
FBを算出する。 Block30E…算出されたF/B 補正量：IEO2FBに対し、上限
及び下限のガード処理を行い、最終F/B 補正量：IEO2FB
F を算出する。
【００２５】続いて、図６に示した概要の詳細を図７及
び図８のフローチャートに基づいて説明する。本ルーチ
ンは１６ms毎に実行される。 Step301 …基本ＥＧＲＶ操作量：IEBSE を読み込む。 Step302 …読み込んだIEBSE が判定値：250mA より小さ
いか否かを判定する（IEBSE ＜250mA ）。なお、判定
値：250mA は、図９に示す様に、ＥＧＲＶ１０の全閉ポ
イントであり、上記の関係（IEBSE ＜250mA ）が成立す
れば、ＥＧＲＶ１０は全閉位置にあると判断してStep30
3 へ進む。一方、上記の関係が成立しない時はStep304
へ進む。
【００２６】Step303 …ＥＧＲＶ１０の全閉を指示して
いるため、ＥＧＲ制御は禁止と判断して、排気Ｏ2 濃度
F/B を禁止するために、F/B 許可フラグ：XFB ＝０とす
る。 Step304 …排気Ｏ2 濃度F/B を許可するために、F/B 許
可フラグ：XFB ＝１とする。 Step305 …ディーゼル機関１の回転数Ｎｅ、Ｏ2 センサ
１５で検出される実排気Ｏ2 濃度：RO2 、及び目標排気
Ｏ2 濃度：RO2TRGを読み込む。 Step306 …RO2 ＝RO2TRGの関係が成立しているか否かを
判定する。 上記の関係が成立している時、つまり排気Ｏ2 濃度の実
測値が目標値に収束している時は、Step307 へ進み、成
立していない時はStep308 へ進む。
【００２７】Step307 …制御モデル選択No：NMDL＝０と
し、Step311 へ進む。 Step308 …RO2 ＜RO2TRGの関係が成立しているか否かを
判定する。 上記の関係が成立している時、つまり排気Ｏ2 濃度の実
測値が目標値より低い時はStep309 へ進み、成立してい
ない時、つまり排気Ｏ2 濃度の実測値が目標値以上の時
はStep310 へ進む。 Step309 …ＥＧＲＶ１０の閉側に対応する制御モデル選
択No：NMDLを設定する（図１０参照）。 Step310 …ＥＧＲＶ１０の開側に対応する制御モデル選
択No：NMDLを設定する（図１１参照）。
【００２８】ここで、上述した制御モデルの考え方につ
いて説明する。制御モデルは、ＥＧＲＶ１０を任意の操
作量でステップ応答させた時に、排気管２に設けたＯ2
センサ１５で計測した排気Ｏ2 濃度の応答性を伝達関数
化したものである。図１で説明すると、例えばＥＧＲＶ
１０が開側へ動作する時は、吸気管３に還流するＥＧＲ
ガスがＥＧＲＶ１０の開操作と同時に急増し、エアクリ
ーナ側から吸入される空気量をＥＧＲガスの増加分だけ
抑制してディーゼル機関１のシリンダ内へ吸入される。
この時、ＥＧＲガスが増加する前後の燃料量が等量であ
れば、新気吸入量が減少した分、Ａ／Ｆ（空燃比）は濃
くなり、排気Ｏ2 濃度は低下する。即ち、ディーゼル機
関１のＥＧＲ率と排気Ｏ2 濃度との関係は、図１３に示
す様に反比例の関係にある。
【００２９】シリンダから排出されたガスは、吸気管
３、排気管２、シリンダ内のボリューム、ディーゼル機
関１の吸気弁開〜吸気弁閉までの時間的遅れ等による長
い系を介してＯ2 センサ１５に到達し、Ｏ2 センサ１５
により排気Ｏ2 濃度の変化が検出される。次に、図１４
を用いて説明すると、ＥＧＲＶ操作量のステップ変化に
対応したＯ2 センサ１５の出力は、ムダ時間Ｌと１次遅
れの関数（時定数Ｔ）で近似できる。従って、ＥＧＲＶ
１０からＯ2 センサ１５までの系による時間的な遅れ
は、ムダ時間Ｌと時定数Ｔで表される伝達関数として制
御モデル化できる。
【００３０】なお、ＥＧＲＶ１０の操作に伴って排気Ｏ
2 濃度がＯ2 センサ１５で検出されるまでの応答性は、
排ガス量、排ガス圧等の影響を受けるため、ディーゼル
機関１の運転域により変化する。また、同じ運転域で
も、ＥＧＲＶ１０の機能上、ＥＧＲＶ操作量に対する弁
リフトの応答性が開側と閉側とで異なるため、排気Ｏ2
濃度の応答性は、図１５に示す様に変化する。
【００３１】ここで、図７及び図８のフローチャートの
説明に戻る。Step309 、310 では、ＥＧＲＶ１０の閉側
動作、及び開側動作での制御モデルを設定するが、前述
した様に、ディーゼル機関１の運転域毎に排気Ｏ2 濃度
の応答性が変化する（図１５参照）ため、図１０及び図
１１に示す様に、運転域毎に対応した制御モデル選択N
o：NMDLを設定する（NMDL＝０〜５）。その後、Step311
へ進む。 Step311 …学習エリア選択No：NLEARNを読み込む。 Step312 …前回と今回のNMDLが異なっているか否か、つ
まり制御モデルが切替わったか否かを判定する。制御モ
デルが切替わっていない時はStep313 へ進み、切替わっ
ている時はStep314 へ進む。
【００３２】Step313 …学習エリアが切替わったか否か
を判定する。切替わっている時はStep314 へ進み、切替
わっていない時はStep315 へ進む。 Step314 …制御モデルあるいは学習エリアが切替わった
ことにより、イニシャルSW：INT.SWをセットする（INT.
SW＝１）。 Step315 …制御モデルと学習エリアが共に切替わってい
ないので、INT.SWをクリア（INT.SW＝０）して、Step31
6 へ進む。 Step316 …排気Ｏ2 濃度F/B 許可フラグ：XFB の状態か
らF/B が許可されているか否かを判定する。許可されて
いない時はStep317 へ進み、許可されている時はStep31
8 へ進む。
【００３３】Step317 …F/B 補正量：IEO2FBをクリア
（IEO2FB＝０）し、補正を禁止する。 Step318 …イニシャルSW：INT.SWの状態から制御イニシ
ャライズの要求があるか否かを判定する。要求がある時
（INT.SW＝１）はStep319 へ進み、要求が無い時（INT.
SW＝０）はStep320 へ進む。 Step319 …今回の補正量を新たに計算せず、前回の補正
量をホールドする。これは、制御モデルの切替え時or学
習エリアの切替え時に、誤計算による補正量の設定ミス
を防止するためである。
【００３４】Step320 〜333 …Step316 でF/B が許可さ
れ、且つStep318 で制御イニシャライズの要求が無けれ
ば、通常のF/B 条件となる。そこで、制御モデル選択N
o：NMDLに指示された制御モデルと、予め実験にて応答
性、収束性を適合した制御モデルに対応する補正ゲイン
を選択する。 Step334 …Step320 〜333 で選択された制御モデルによ
り次回の排気Ｏ2 濃度を予測し、目標値に収束させるた
めのＥＧＲＶ１０の状態補正量：IEO2FBB を計算する。
その手法は、過去からの排気Ｏ2 濃度とＥＧＲＶ操作量
のデータより複数の過去のデータ毎に補正ゲインで重み
付けし、下記に示す状態量補正制御式より算出する（図
１６参照）。
【００３５】IEO2FBB ＝K1・RO2 ＋K2・IEO2FB(i-1) ＋
K3・IEO2FB(i-2) ＋…＋KL・IEO2FB(i-L) K1、K2、K3…KL：補正ゲイン、この補正ゲインは、ムダ
時間／１６ms個分設定される。 Step335 …制御式の積分補正量：ZIを以下の式より計算
する。 ZI＝ZI(i-1) ＋Ka（RO2TRG−RO2) Ka：補正ゲイン（K1〜KLと同様に、制御モデルに対応さ
せて求める）
【００３６】Step336 …状態補正量：IEO2FBB に積分補
正量：ZIを加算して最終F/B 補正量：IEO2FBを計算す
る。 IEO2FB＝IEO2FBB ＋ZI Step337 …Step336 で算出した最終F/B 補正量：IEO2FB
の上下限ガードを行い、本ルーチンを終了する。 IEMIN ＜IEO2FB＜IEMAX IEMIN ：下限ガード値、IEMAX ：上限ガード値
【００３７】続いて、ベースルーチンのStep400 に記載
したF/B 補正量の学習方法を図１７に示すサブルーチン
及び図１９に示すタイムチャートを基に説明する。本ル
ーチンは１６ms毎に実行される。 Step401 …Ｏ2 センサ１５から実排気Ｏ2 濃度：RO2 を
読み込み、並びに図５のサブルーチンで算出した目標排
気Ｏ2 濃度：RO2TRGを読み込む。 Step402 …RO2 とRO2TRGとの間に下記の関係が成立する
か否かを判定する。 RO2 ＜RO2TRG−γ この関係が成立しない時はStep403 へ進み、成立する時
はStep404 へ進む。
【００３８】Step403 …RO2 とRO2TRGとの間に下記の関
係が成立するか否かを判定する。 RO2 ＞RO2TRG＋γ この関係が成立しない時はStep405 へ進み、成立する時
はStep404 へ進む。上記のStep402 及びStep403 の処理
は、RO2 が目標値：RO2TRGに収束しているか否かを判断
するもので、Step402 またはStep403 の判定結果がＹＥ
Ｓの場合は、RO2 が目標値：RO2TRGに収束していないと
判断できる。
【００３９】一方、Step402 とStep403 の判定結果が共
にＮＯの場合は、以下の関係が成立するので、RO2 が目
標値：RO2TRGに収束していると判断できる（図１９参
照）。 (RO2TRG −γ) ≦RO2 ≦(RO2TRG ＋γ) なお、“γ”はRO2 の目標値への収束を判定する値であ
り、例えば目標値：RO2TRGの０．３％の値である。 Step404 …学習条件カウンタ：CLEARNをクリアする（CL
EARN＝０）。
【００４０】Step405 …CLEARNをインクリメントする
（CLEARN＝CLEARN＋１）。 Step406 …CLEARNが判定値より小さいか否かを判定す
る。 CLEARNが判定値より小さい時はStep407 へ進み、大きい
時はStep408 へ進む。このStep406 の処理は、RO2 が目
標値：RO2TRGへ収束してから任意の時間（本実施例では
１０００ms）経過したか否かを判断するものである。そ
こで、１０００msをカウントするために、本ルーチンが
１６ms毎に繰り返し実行されることから、判定値を“６
３”（１０００ms÷１６ms≒６３）とした。
【００４１】Step407 …学習許可SW：LEARN.SWをクリア
する（LEARN.SW＝０）。 Step408 …学習条件カウンタCLEARNを“６３”にセット
する。 Step409 …LEARN.SW＝１として、学習を許可する。 Step410 …回転数Ｎｅと燃料噴射量Ｑｆを読み込む。 Step411 …Ｎｅ、Ｑｆをパラメータとして、図１８に示
す学習領域マップより学習領域No：NLEARNを検索する。
例えば、Ｎｅ＝１２００rpm 、Ｑｆ＝９mm3/stであれ
ば、NLEARN＝６である。
【００４２】Step412 …F/B 許可フラグXFB が許可状態
か否かを判定する。許可状態（XFB ＝１）の時はStep41
3 へ進み、許可禁止状態（XFB ＝０）の時はStep415 へ
進む。 Step413 …学習許可SW：LEARN.SWが許可状態か否かを判
定する。許可状態（LEARN.SW＝１）の時はStep414 へ進
み、許可禁止状態（LEARN.SW＝０）の時はStep415 へ進
む。 Step414 …F/B 補正量：IEO2FBを学習する。このIEO2FB
の学習は、学習領域No：NLEARNに対応したメモリ：IELE
ARN(X)に、その時のF/B 補正量：IEO2FBの値を格納す
る。例えば、NLEARN＝６であれば、メモリ：IELEARN(6)
にIEO2FBの値を格納する。
【００４３】Step415 …イニシャライズSW：INT.SWが許
可状態か否かを判定する。許可状態（INT.SW＝１）の時
はStep416 へ進み、許可禁止状態（INT.SW＝０）の時は
本ルーチンを終了する。 Step416 …学習領域No：NLEARNに対応したメモリ：IELE
ARN(X)より学習値を読み出し、学習値：IELEARN とす
る。ここで、INT.SW＝１の条件とは、上述したStep311
〜319 に示す様に、制御モデルまたは学習領域が前回
（１６ms前）と切替わった時に制御をイニシャライズす
る。
【００４４】続いて、ベースルーチンのStep500 に記載
した最終ＥＧＲＶ操作量の算出手順を図２０に示すサブ
ルーチンを基に説明する。本ルーチンは１６ms毎に実行
される。 Step501 …F/B 補正量：IEO2FBを読み込む。 Step502 …学習値：IELEARN を読み込む。 Step503 …基本ＥＧＲＶ操作量：IEBSE を読み込む。 Step504 …Step501 〜503 で読み込んだ各値の総和を算
出して最終ＥＧＲＶ操作量：IEFIN とする。 IEFIN ＝IEBSE ＋IEO2FB＋IELEARN 最終ＥＧＲＶ操作量：IEFIN を算出した後、本ルーチン
を終了する。
【００４５】次に、本実施例の作用及び効果を図２１に
示すタイムチャートを用いて説明する。加速時において
は、アクセルを踏み込むことで、図中（ａ）に示す様に
アクセル開度が変化する。これに連動して、一般的に、
アクセル開度、回転数Ｎｅのパラメータより燃料噴射量
Ｑｆは上昇する（ｃ）。この時、回転数Ｎｅは走行抵
抗、ディーゼル機関１の容量等により、急激には上昇で
きず、徐々に上昇し始める（ｂ）。
【００４６】燃料噴射量Ｑｆの急激な上昇に対し、Ａ／
Ｆ過濃を防止するために（Ａ／Ｆ過濃は、不完全な燃焼
によるスモークの増大を発生させる）、ＥＧＲＶ１０を
閉操作し、ＥＧＲ量を急減させた分、新気吸入量を増大
させたいが、従来の排気Ｏ2F/B による制御では、Ｏ2
センサ１５で検出される排気Ｏ2 濃度の変化を待ってＥ
ＧＲ量を補正しているため、新気吸入量は燃料の立ち上
がりに比べて遅れ（ｆ）、スモークが発生する（ｇ）。
なお、定常状態においては、目標排気Ｏ2 濃度に収束で
きるメリットはあるが、過渡時には遅れが大きくスモー
クの発生が大となる。
【００４７】これに対し、本ＥＧＲ制御システムでは、
ＥＧＲＶ１０の動作に伴う排気Ｏ2濃度の変化を運転域
毎に的確に予想してＥＧＲ量を補正している（ｅ）の
で、定常時はもちろん、過渡時においても新気吸入量の
立ち上がりが早くなり（ｆ）、排気Ｏ2 濃度を所定の目
標値に素早く収束させることができる（ｄ）。その結
果、高応答、高精度なＥＧＲ制御を実現でき、従来制御
と比較してスモークの発生を大幅に低減できる（ｇ）。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＥＧＲ制御システムの構成図である。
【図２】ＥＧＲ制御システムの制御ブロック図である。
【図３】制御プログラムにおけるベースルーチンのフロ
ーチャートである。
【図４】基本ＥＧＲＶ操作量の算出手順を示すフローチ
ャートである。
【図５】目標排気Ｏ2 濃度の算出手順を示すフローチャ
ートである。
【図６】排気Ｏ2 F/B 補正量の算出手順を図式化したブ
ロック図である。
【図７】排気Ｏ2 F/B 補正量の算出手順を示すフローチ
ャートである。
【図８】排気Ｏ2 F/B 補正量の算出手順を示すフローチ
ャートである。
【図９】ＥＧＲＶの特性図である。
【図１０】ＥＧＲＶの閉側における制御モデルの設定テ
ーブルである。
【図１１】ＥＧＲＶの開側における制御モデルの設定テ
ーブルである。
【図１２】負圧制御式ＥＧＲ制御弁の構成図（ａ）と特
性図（ｂ）、（ｃ）である。
【図１３】ＥＧＲ率と排気Ｏ2 濃度との関係図である。
【図１４】ＥＧＲＶ操作量に対するセンサ出力の遅れを
伝達関数で表すモデル図である。
【図１５】伝達関数を表すムダ時間と時定数の機関特性
図である。
【図１６】状態量補正を説明するための補足図である。
【図１７】学習制御ルーチンを示すフローチャートであ
る。
【図１８】学習領域の設定マップである。
【図１９】学習方法のタイムチャートである。
【図２０】最終ＥＧＲＶ操作量の算出手順を示すフロー
チャートである。
【図２１】本システムの制御タイムチャートである。
【符号の説明】
１ ディーゼル機関 ２ 排気管（排気通路） ３ 吸気管（吸気通路） ４ ＥＧＲ通路（排気還流通路） ５ ＥＧＲ制御弁 ８ ＥＣＵ（制御手段） （Step309 、310 …モデル設定手段） （Step334 〜337 …補正量算出手段） （Step402 〜408 …収束判定手段） （Step414 …補正量学習手段） （Step415 …モデル判定手段） １５ Ｏ2 センサ
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 41/14 ３１０ Ｆ０２Ｄ 41/14 ３１０Ｎ ３１０Ｃ ３１０Ｌ Ｆターム(参考） 3G062 AA01 AA05 BA04 CA04 CA06 DA05 EA08 EB15 ED01 ED04 ED10 FA02 FA05 FA06 FA12 FA15 FA23 GA02 GA04 GA06 GA08 GA15 GA17 3G092 AA02 AA17 AA18 BA04 BB01 DC09 DE01S DG06 EA01 EA02 EB05 EB09 EC01 EC05 EC06 EC10 FA07 FA18 GA08 GA11 HA05Z HD05X HD05Z HE01Z HE08Z HF08Z 3G301 HA02 HA11 HA13 JA03 JA06 JA11 JA24 KA06 KA12 LA00 LB11 LC07 MA01 NA06 NA08 NB03 NB15 NB18 NC04 ND03 ND21 NE01 NE06 PA07Z PB03Z PD02A PD02Z PE01Z PE08Z PF03Z

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ディーゼル機関の吸気通路と排気通路とを
    連通する排気還流通路と、 この排気還流通路を流れるＥＧＲガス量を調節できるＥ
    ＧＲ制御弁と、 前記排気通路内の排気Ｏ2 濃度を検出するＯ2 センサ
    と、 このＯ2 センサで検出される排気Ｏ2 濃度が目標値に収
    束する様に、前記ＥＧＲ制御弁をフィードバック制御す
    る制御手段とを備えたディーゼル機関のＥＧＲ制御装置
    であって、 前記制御手段は、 前記ＥＧＲ制御弁の開閉動作に伴って変化する排気Ｏ2
    濃度の挙動を前記Ｏ2センサで検出するまでに生じる時
    間的な遅れをモデル化するモデル設定手段と、 このモデル設定手段で設定されたモデルを用いて、前記
    ＥＧＲ制御弁の操作量に対して発生する排気Ｏ2 濃度の
    予測値を求め、その予測値と前記目標値との偏差から前
    記ＥＧＲ制御弁の補正量を算出する補正量算出手段とを
    有し、前記補正量算出手段で算出された補正量に基づい
    て前記ＥＧＲ制御弁をフィードバック制御することを特
    徴とするディーゼル機関のＥＧＲ制御装置。
  2. 【請求項２】請求項１に記載したディーゼル機関のＥＧ
    Ｒ制御装置において、 前記補正量算出手段は、前記モデル設定手段で設定され
    たモデルを用いた状態量フィードバックにより前記ＥＧ
    Ｒ制御弁の補正量を算出することを特徴とするディーゼ
    ル機関のＥＧＲ制御装置。
  3. 【請求項３】請求項１または２に記載したディーゼル機
    関のＥＧＲ制御装置において、 前記モデル設定手段は、前記時間的な遅れをムダ時間と
    時定数とで表される伝達関数としてモデル化することを
    特徴とするディーゼル機関のＥＧＲ制御装置。
  4. 【請求項４】請求項１〜３に記載した何れかのディーゼ
    ル機関のＥＧＲ制御装置において、 前記モデル設定手段は、ＥＧＲ制御弁を閉側へ操作する
    時、及び開側へ操作する時に、それぞれ前記ＥＧＲ制御
    弁の操作方向に対応したモデルを設定していることを特
    徴とするディーゼル機関のＥＧＲ制御装置。
  5. 【請求項５】請求項１〜４に記載した何れかのディーゼ
    ル機関のＥＧＲ制御装置において、 前記モデル設定手段は、前記ディーゼル機関の回転数に
    よる運転域毎に対応したモデルを設定していることを特
    徴とするディーゼル機関のＥＧＲ制御装置。
  6. 【請求項６】請求項５に記載したディーゼル機関のＥＧ
    Ｒ制御装置において、 前記モデル設定手段は、前記ディーゼル機関の回転数が
    低い運転域より、回転数が高い運転域の方が、モデル化
    された遅れ時間が短く設定されることを特徴とするディ
    ーゼル機関のＥＧＲ制御装置。
  7. 【請求項７】請求項１〜６に記載した何れかのディーゼ
    ル機関のＥＧＲ制御装置において、 前記制御手段は、 前記ディーゼル機関の運転域毎に排気Ｏ2 濃度が目標値
    に収束したことを判定する収束判定手段と、 この収束判定手段の情報から排気Ｏ2 濃度が目標値に収
    束したと判断した時に、その時の運転状態の基で算出さ
    れた前記ＥＧＲ制御弁の補正量を、その時の運転域に対
    応したメモリに記憶する補正量学習手段と、 前記ディーゼル機関の運転域毎に設定されているモデル
    が切り替わったか否かを判定するモデル判定手段とを具
    備し、 前記モデル判定手段の情報からモデルが切り替わったと
    判断した時は、切り替わった後の運転域に対応するメモ
    リに前回記憶された補正量を前記補正量学習手段より読
    み出し、その補正量に基づいて前記ＥＧＲ制御弁をフィ
    ードバック制御することを特徴とするディーゼル機関の
    ＥＧＲ制御装置。
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