JP2009185732A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、内燃機関の制御装置に関し、デポジット付着によりＥＧＲガス量が減少した状況下においても、内燃機関の効率を下げることなく運転を継続することを目的とする。
【解決手段】外部ＥＧＲを行う内燃機関において、デポジット付着時における吸気管圧とトルクとＥＧＲバルブ開度との実関係を記憶する。その記憶された実関係に基づいて要求吸気管圧と要求トルクに対応するＥＧＲバルブ開度を求め、当該ＥＧＲバルブ開度にＥＧＲバルブを制御する。
【選択図】図２

Description

この発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、車両に搭載される内燃機関の制御を実行するのに好適な内燃機関の制御装置に関する。

従来、例えば特許文献１に開示されているように、外部ＥＧＲ通路に流れるＥＧＲガス量を変化させるＥＧＲ弁を備えた内燃機関が知られている。また、特許文献１に開示されているように、外部ＥＧＲ通路やＥＧＲ弁には経時変化等によりデポジットが付着することが知られている。デポジットが付着するに従って、外部ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガス量は次第に減少する。また、吸気絞り弁下流の吸気マニホールドの内圧は、吸気絞り弁の開度によって定まる。この吸気マニホールドの内圧は、流れ込む新気の分圧とＥＧＲガスの分圧との和からなる。よって、吸気マニホールドの内圧が同じ場合にＥＧＲガス量が減少すれば、その分新気量が増加し、新気の割合は増大する。そして、新気の割合が増大すれば、燃料の燃焼は促進され、出力されるトルクは大きくなる。特許文献１の内燃機関では、このＥＧＲガス量の減少に伴い大きくなるトルクに対して、点火時期を遅角することで要求トルクを満たすように制御している。

特開２００７−１８２８３６号公報 特開２００５−１８０３５０号公報 特開平１０−０４７１２０号公報 特開２００５−２２６４８１号公報

しかしながら、上記従来の内燃機関では、増大した燃焼エネルギーのトルクへの変換を抑制しているため、燃焼エネルギーの利用に無駄が生じ、燃焼効率の面で最適とはいえない。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、デポジット付着によりＥＧＲガス量が減少した状況下においても、内燃機関の効率を下げることなく運転を継続し得る内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
内燃機関の吸気管圧を取得する吸気管圧取得手段と、
内燃機関のトルクを取得するトルク取得手段と、
内燃機関の排気通路と吸気通路とを連通する排気ガス還流通路に配置されるＥＧＲバルブと、
前記ＥＧＲバルブの開度を取得するＥＧＲバルブ開度取得手段と、
前記吸気管圧と前記トルクと前記ＥＧＲバルブの開度との実関係を記憶する実関係記憶手段と、
前記実関係記憶手段に記憶された実関係から、要求吸気管圧と要求トルクとに対応する応答ＥＧＲバルブ開度を求める第１応答開度算出手段と、
前記応答ＥＧＲバルブ開度にＥＧＲバルブを制御する応答開度設定手段と、
前記要求吸気管圧に基づいて吸気絞り弁の開度を設定する吸気絞り弁設定手段と、
を備えることを特徴とする。

また、第２の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
内燃機関の吸気管圧を取得する吸気管圧取得手段と、
内燃機関のトルクを取得するトルク取得手段と、
内燃機関の排気通路と吸気通路とを連通する排気ガス還流通路に配置されるＥＧＲバルブと、
前記ＥＧＲバルブの開度を取得するＥＧＲバルブ開度取得手段と、
吸気管圧とトルクとＥＧＲバルブ開度の初期関係を予め記憶した初期関係記憶手段と、
前記吸気管圧取得手段により取得された実吸気管圧と前記トルク取得手段により取得された実トルクとに対応する前記初期関係のＥＧＲバルブ開度と、前記ＥＧＲバルブ開度取得手段により取得された実ＥＧＲバルブ開度との、ＥＧＲバルブ開度差を算出する開度差算出手段と、
前記初期関係記憶手段に記憶された初期関係のＥＧＲバルブ開度に、前記ＥＧＲバルブ開度差を加えて、応答ＥＧＲバルブ開度を求める第２応答開度算出手段と、
前記応答ＥＧＲバルブ開度にＥＧＲバルブを制御する応答開度設定手段と、
前記要求吸気管圧に基づいて吸気絞り弁の開度を設定する吸気絞り弁設定手段と、
を備えることを特徴とする。

また、第３の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
内燃機関の吸気管圧を取得する吸気管圧取得手段と、
内燃機関のトルクを取得するトルク取得手段と、
内燃機関の排気通路と吸気通路とを連通する排気ガス還流通路に配置されるＥＧＲバルブと、
前記ＥＧＲバルブの開度を取得するＥＧＲバルブ開度取得手段と、
前記吸気管圧取得手段により取得された実吸気管圧と、前記トルク取得手段により取得された実トルクと、前記ＥＧＲバルブ開度取得手段により取得された実ＥＧＲバルブ開度との実関係を記憶し、当該記憶された実関係に基づいて、要求吸気管圧と要求トルクとに対応するＥＧＲバルブ開度にＥＧＲバルブを制御する経年変化時開度設定手段と、
吸気管圧とトルクとＥＧＲバルブ開度の初期関係を予め記憶した初期関係記憶手段と、
前記実吸気管圧と前記実トルクとに対応する前記初期関係のＥＧＲバルブ開度と、前記実ＥＧＲバルブ開度とのＥＧＲバルブ開度差に基づいて、前記初期関係記憶手段に記憶された初期関係を補正することにより、要求吸気管圧と要求トルクとに対応するＥＧＲバルブ開度にＥＧＲバルブを制御する初期変化時開度設定手段と、
内燃機関の経時変化と相関を有する相関値を取得する相関値取得手段と、
前記相関値が経時変化閾値より小さいか否かを判定する経時変化判定手段と、
前記相関値が前記経時変化閾値より小さい場合には、前記初期変化時開度設定手段によりＥＧＲバルブを制御し、前記相関値が前記経時変化閾値以上になった場合には、前記初期変化時開度設定手段によるＥＧＲバルブ開度制御から、前記経年変化時開度設定手段によるＥＧＲバルブ開度制御に切り替える切替手段と、
前記要求吸気管圧に基づいて吸気絞り弁の開度を設定する吸気絞り弁設定手段と、
を備えることを特徴とする。

また、第４の発明は、第１の発明又は第３の発明において、
前記吸気管圧取得手段は、各気筒について吸気管圧を取得し、
前記トルク取得手段は、各気筒についてトルクを取得し、
前記ＥＧＲバルブ開度取得手段は、各気筒についてＥＧＲバルブの開度を取得し、
前記実関係記憶手段は、各気筒について、前記吸気管圧と前記トルクと前記ＥＧＲバルブの開度との関係を記憶し、
各気筒について前記関係記憶手段に記憶された関係のトルクが異常領域にあるか否かを判定する異常領域判定手段と、
前記異常領域であると判定された異常気筒数が異常閾値よりも大きいか否かを判定する異常閾値判定手段と、を備えることを特徴とする。

第１の発明によれば、要求吸気管圧に基づいて吸気絞り弁の開度を設定することで、所望のポンプロス要求を満たすことができる。また、デポジット付着により変化する吸気管圧とトルクとＥＧＲバルブ開度との関係について、この現実の関係を記憶することができる。この現実の関係から、デポジット付着により変化した吸気管圧とトルクとＥＧＲバルブ開度との関係を正しく知ることができる。さらに、記憶した現実の関係から要求吸気管圧と要求トルクに対応する補正後のＥＧＲバルブ開度を求めることができる。これにより、デポジット付着状況に応じて、要求吸気管圧と要求トルクとを満たす最適のＥＧＲバルブ開度を設定することができる。このため、本発明によれば、デポジットが付着した状況下においても、ポンプロス要求と要求トルクの両方を満たした補償精度の高い運転を実現することができる。

第２の発明によれば、要求吸気管圧に基づいて吸気絞り弁の開度を設定することで、所望のポンプロス要求を満たすことができる。また、デポジット付着により変化する吸気管圧とトルクとＥＧＲバルブ開度との関係について、その初期関係を予め記憶しておくことができる。さらに、ある吸気管圧及びトルクに対応する、初期関係のＥＧＲバルブ開度と現実のＥＧＲバルブ開度との、ＥＧＲバルブ開度差を求めることができる。そして、要求吸気管圧と要求トルクとに対応する初期関係のＥＧＲバルブ開度に、上記ＥＧＲバルブ開度差を加えることで、補正後のＥＧＲバルブ開度を求めることができる。つまり、予め記憶している初期関係と１つのＥＧＲバルブ開度差に基づいて、要求吸気管圧と要求トルクとを満たす補正後のＥＧＲバルブ開度を求めることができる。このため、吸気管圧とトルクとＥＧＲバルブ開度との現実の関係を所定数記憶する処理を待たず、早期にデポジット付着に対応した補正後のＥＧＲバルブ開度を求めることができる。よって、本発明によれば、デポジットが付着した状況下においても、ポンプロス要求と要求トルクの両方を満たした補償速度の速い運転を実現することができる。

第３の発明によれば、経時変化が小さい場合には、予め記憶している初期関係と１つのＥＧＲバルブ開度差に基づいてＥＧＲバルブ開度を補正することとし、経時変化が大きくなった場合には、複数の現実の関係を記憶し、記憶した現実の関係に基づいてＥＧＲバルブ開度を補正するように切り替えることができる。ここで、経時変化が小さい場合には、デポジット付着量が少なく、初期関係とデポジット付着により変化する現実の関係との乖離が小さいと判断できる。よって、初期関係と１つのＥＧＲバルブ開度差に基づいてＥＧＲバルブ開度を補正することで、十分に精度の高いＥＧＲバルブ開度の補正を早期に開始することができる。一方、経時変化が大きくなった場合には、デポジット付着量が多く、初期関係との現実の関係との乖離が大きいと判断できる。よって、複数の現実の関係に基づいてＥＧＲバルブ開度を補正することで、補償精度を十分に高めつつＥＧＲバルブ開度の補正をすることができる。このため、本発明によれば、デポジット付着状況に応じて、補償速度の速い制御と補償精度の高い制御を切り替えることができる。

第４の発明によれば、吸気管圧とトルクとＥＧＲバルブ開度との関係に基づいて、トルクが異常領域にあるか否かを判定することができる。

実施の形態１．
［実施の形態１のシステム構成］
図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。図１に示すシステムは内燃機関１０を備えている。内燃機関１０は複数の気筒を有している。各気筒はインジェクタ１２を備えている。また、内燃機関１０には吸気通路２０および排気通路２２が連通している。

吸気通路２０の上流には吸入空気量を検出するエアフロメータ２４が配置されている。エアフロメータ２４の下流には吸気絞り弁２６が設けられている。吸気絞り弁２６の下流には吸気管圧センサ２８が配置されている。吸気管圧センサ２８の下流には吸気マニホールド３０が設けられている。

排気通路２２の上流には、排気マニホールド３２が設けられている。排気マニホールド３２の近傍には、外部ＥＧＲ通路３４の一端が接続されている。この外部ＥＧＲ通路３４の他端は、吸気通路２０の吸気マニホールド３０の近傍に接続されている。また、外部ＥＧＲ通路３４の途中には、外部ＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ３６が設けられている。さらに、ＥＧＲクーラ３６の下流には、ＥＧＲバルブ３８が設けられている。

本実施形態のシステムはＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０を備えている。ＥＣＵ５０の出力側には、前述のインジェクタ１２、吸気絞り弁２６、ＥＧＲバルブ３８が接続されている。ＥＣＵ５０の入力側には、前述のエアフロメータ２４、吸気管圧センサ２８の他、クランク軸の回転角度を検出するクランク角センサ５２、アクセル開度ＡＡを検出するアクセル開度センサ５４等が接続されている。

［実施の形態１における特徴的制御］
本実施形態のシステムでは、外部ＥＧＲ通路３４を通して排気マニホールド３２内の排気ガスの一部を、吸気絞り弁２６の下流に設けられた吸気マニホールド３０に還流させる外部ＥＧＲ(Exhaust Gas Recirculation)を行うことができる。ＥＧＲバルブ３８の開度を上げると外部ＥＧＲ通路３４を通る排気ガス量、すなわちＥＧＲガス量を増やすことができる。逆に、ＥＧＲバルブ３８の開度を下げるとＥＧＲガス量を減らすことができる。

本実施形態のシステムの外部ＥＧＲ通路３４やＥＧＲバルブ３８には経年変化等によりデポジットが付着する。デポジットが付着すれば、排気ガスは外部ＥＧＲ通路３４を流れにくくなり、新品時と同じＥＧＲバルブ開度に設定しても、流れるＥＧＲガス量は減少する。また、吸気絞り弁２６の下流に設けられた吸気マニホールド３０の内圧は、吸気絞り弁の開度によって定まる。この吸気マニホールドの内圧は、流れ込む新気の分圧とＥＧＲガスの分圧との和からなる。よって、吸気マニホールドの内圧が同じ場合にＥＧＲガス量が減少すれば、その分新気量が増加し新気の割合は増大する。そして、新気の割合が増大すれば、燃料の燃焼が促進され、出力されるトルクは大きくなる。つまり、デポジットが付着しＥＧＲガス量が減少する場合には、ＥＧＲバルブ開度と吸気マニホールドの内圧を新品時と同じ設定としても、新品時に比して大きなトルクが出力されてしまう問題がある。よって、要求トルクを満たす運転を実現するためには、デポジット付着によるＥＧＲガス量の減少を加味した制御が必要である。

この問題に対し、デポジット付着時には、新品時に比して吸気絞り弁２６の開度を下げる制御をすることが考えられる。吸気絞り弁２６の開度を下げれば、流れ込む新気量が少なくなる。新気量が少なくなれば、燃料の燃焼を抑えることができる。燃料の燃焼を抑えることで、出力されるトルクは小さくすることができる。よって、上述の問題に対して、吸気絞り弁２６の開度を下げる制御を行うことで、要求トルクを満たした運転を実現しうる。

しかしながら、吸気絞り弁２６の開度を下げれば、吸気マニホールドの内圧が減少し、ポンプロスが大きくなってしまう。そこで、本発明では、ポンプロスを大きくすることなく、要求トルクを満たした運転を実現するために、吸気マニホールドの内圧（以下、吸気管圧という）とトルクとＥＧＲバルブ開度の実関係を記憶し、その記憶した実関係に基づいてＥＧＲバルブ３８の開度を設定することとした。

より具体的な制御の概要について図２を用いて説明する。図２は、吸気管圧とトルクとＥＧＲバルブ開度との関係を示した関係図である。本図の破線は、デポジット付着時における吸気管圧とトルクとＥＧＲバルブ開度の実関係を示す検出点からなる。この破線は、吸気管圧とトルクとＥＧＲバルブ開度の実関係を取得し、その実関係を所定数記憶することで求めることができる。なお、本図の実線は新品時の初期関係を表している。
この実線と破線とが示すように、デポジット付着時において、新品時と同一の吸気管圧において同一のトルクを出力するためには、ＥＧＲバルブ開度を破線で示す開度に設定すればよい。よって、本システムでは、デポジット付着に対応した実関係を記憶し、記憶した実関係に基づいて要求吸気管圧と要求トルクに対応するＥＧＲバルブ開度を求め、ＥＧＲバルブ３８の開度を設定することとした。

以下、デポジット付着時においても、ポンプロス要求と要求トルクを満たすことができる制御を説明するにあたり、吸気管圧とトルクとＥＧＲバルブ開度の実関係を記憶する段階と、記憶された実関係に基づいてＥＧＲバルブ３８の開度を設定する段階とに分けて説明する。

まず、吸気管圧とトルクとＥＧＲバルブ開度との実関係を記憶する段階について説明する。図３は、図２の破線で示すようなデポジット付着時における、各気筒における吸気管圧とトルクとＥＧＲバルブ開度との実関係を関係マップに記憶するために、ＥＣＵ５０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。

図３に示すルーチンでは、まず、外部ＥＧＲの実施要求があるか否かが判断される（ステップ１００）。外部ＥＧＲの実施要求がないと判断された場合は、ＥＣＵ５０は本ルーチンを終了する。一方、外部ＥＧＲの実施要求があると判断された場合には、吸気管圧とトルクとＥＧＲ開度との実関係を示す関係マップを更新する要求があるか否かが判断される（ステップ１１０）。具体的には、ＥＣＵ５０は、例えば走行距離と相関を有する相関値が判定値以上になった場合に関係マップ更新フラグをＯＮとし、関係マップを更新する要求があると判断する。なお、関係マップを更新する要求がないと判断された場合は、ＥＣＵ５０は本ルーチンを終了する。

一方、関係マップを更新する要求があると判断された場合は、ＥＣＵ５０は、外部ＥＧＲ制御を実施する（ステップ１２０）。この外部ＥＧＲ制御によってＥＧＲバルブ開度は、例えばＥＧＲバルブ３８をスイープさせるように段階的に設定される。そして、外部ＥＧＲ制御の実施中における吸気管圧とＥＧＲバルブ開度を取得する（ステップ１３０）。ここで、吸気管圧は吸気管圧センサ２８により検出され、ＥＧＲバルブ開度はＥＣＵ５０がＥＧＲバルブ３８を制御する制御値から算出される。

次に、ＥＣＵ５０は、外部ＥＧＲ制御の実施中におけるトルクを算出する（ステップ１４０）。トルクの算出方法として、例えば特開２００４−９２６０３号公報の技術を用いる。当該トルク算出方法は、往復慣性質量による慣性トルクの平均値が０となるクランク角（ＴＤＣ〜ＢＤＣ）において、クランク角センサ５２がクランク角加速度を取得し、このクランク角加速度に基づいてトルクを推定するものである。なお、当該トルク算出方法における演算タイミングは、図４の気筒内状態図に示すように、各気筒の膨張行程のＴＤＣ〜ＢＤＣとする。

次に、ＥＣＵ５０はステップ１３０〜１４０で取得した、吸気管圧とトルクとＥＧＲバルブ開度の実関係をマップに記憶する（ステップ１５０）。具体的には、ＥＣＵ５０は、吸気管圧とトルクとＥＧＲバルブ開度の実関係を、上述した図２に示すような関係マップに記憶する。

次に、上記関係マップの更新率が判定値以上か否かが判断される（ステップ１６０）。具体的には、ＥＣＵ５０は、例えば走行距離が長いほど判定値を高く設定し、関係マップに記憶された実関係数を最大関係数で除算して算出した更新率が、判定値以上か否かを判断する。そして、更新率が判定値以上であると判断された場合は、ＥＣＵ５０は、関係マップの更新が完了したと判断し、上述したステップ１１０における関係マップ更新フラグをＯＦＦにして本ルーチンを終了する。

一方、更新率が判定値より小さいと判断された場合は、ＥＣＵ５０は、次回ルーチンにおいて新たな実関係を取得し関係マップに記憶するために、ＥＧＲバルブ開度決定の制約条件をセットする（ステップ１７０）。この制約条件は、取得済みの実関係と重複しないようにＥＧＲバルブ開度を決定するための条件である。次回ルーチンのステップ１２０ではこの制約条件の下ＥＧＲバルブ開度が設定される。

以上説明した通り、図３に示すルーチンによれば、ＥＣＵ５０は、吸気管圧とトルクとＥＧＲバルブ開度との実関係について、定めた更新率に達するまで関係マップに記憶することができる。
なお、本ルーチンにおけるトルクの算出方法として特開２００４−９２６０３号公報に開示される技術を用いている。このトルクの算出方法によれば、ＴＤＣ〜ＴＢＣの短期間でトルク算出が可能であるため、関係マップに記憶する実関係数が多いほど顕著な効果が期待できる。さらに、当該トルク算出方法は、気筒毎にトルクを算出することができるため、気筒毎の吸排気タイミングに合わせて、気筒毎に実関係を求めることができる。

次に、実関係を記憶した関係マップに基づいて、ポンプロス要求（以下、要求吸気管圧に同じ）と要求トルクとの両方を満たした運転を実現するためにＥＣＵ５０が実施する、ＥＧＲバルブ３８の制御について説明する。

図５は、要求吸気管圧と要求トルクの両方を満たした運転を実現するために、ＥＣＵ５０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。図５に示すルーチンでは、まず、アクセル開度センサ５４によって検出されるアクセル開度ＡＡ等から要求トルクを算出する（ステップ２００）。ＥＣＵ５０は、運転状態に応じた要求吸気管圧を予め記憶されたポンプロス要求マップから取得する（ステップ２１０）。

次に、ＥＣＵ５０は、上述した図３に示すルーチンにより関係マップに記憶された実関係から、要求吸気管圧と要求トルクに対応するＥＧＲバルブ開度を求める。そして、ＥＧＲバルブ３８の開度を当該ＥＧＲバルブ開度に設定する（ステップ２２０）。また、本ステップでは、要求吸気管圧を満たすように吸気絞り弁３６の開度を設定する。具体的には、ＥＣＵ５０は、要求吸気管圧が高いほど吸気絞り弁３６の開度を上げるように設定した吸気絞り弁開度マップを予め記憶しており、このマップに従って吸気絞り弁３６の開度を設定する。

以上説明した通り、図５に示すルーチンによれば、実関係を記憶した関係マップに基づいてＥＧＲバルブ開度を求めることができる。関係マップに記憶された実関係によれば、デポジット付着状況に対応した正常なＥＧＲバルブ開度を求めることができる。よって、本実施形態のシステムでは、デポジットが付着した状況下においても、要求吸気管圧と要求トルクを満たすＥＧＲバルブ開度にＥＧＲバルブ３８を制御することができる。

ところで、上述した実施の形態１においては、トルクを、特開２００４−９２６０３号公報に開示される技術に基づいて算出することとしているが、このトルク取得方法はこれに限定されるものではない。例えば、トルクセンサにより検出することとしてもよい。なお、この点は以下の実施の形態でも同様である。

また、上述した実施の形態１では、ステップ１１０において、関係マップを更新する要求があるか否かの判断指標を、走行距離としているが、この判断指標はこれに限定されるものではない。例えば、機関の運転時間やＥＧＲガス量の積算値としても良い。なお、この点は以下の実施の形態でも同様である。

また、上述した実施の形態１においては、吸気管圧を、吸気管圧センサによって取得することとしているが、この取得方法はこれに限定されるものではない。例えば、クランク角センサ５２が取得する機関回転数とエアフロメータが取得する吸入空気量に基づいて吸気管圧を算出することとしてもよい。なお、この点は以下の実施の形態でも同様である。

尚、上述した実施の形態１においては、吸気管圧センサ２８が前記第１の発明における「吸気管圧取得手段」に、往復慣性を考慮したトルク推定技術（特開２００４−９２６０３号公報）が前記第１の発明における「トルク取得手段」に、それぞれ相当している。
また、ここでは、ＥＣＵ５０が、ＥＧＲバルブ３８を制御する制御値から開度を算出することにより前記第１の発明における「ＥＧＲバルブ開度取得手段」が、上記ステップ１５０の処理を実行することにより前記第１の発明における「実関係記憶手段」が、上記ステップ２２０の処理を実行することにより前記第１の発明における「応答開度設定手段」と「吸気絞り弁設定手段」が、それぞれ実現されている。

実施の形態２．
［実施の形態２のシステム構成］
次に、図６〜８を参照して本発明の実施の形態２について説明する。本実施形態のシステムは図１に示す構成において、ＥＣＵ５０に、後述する図８のルーチンを実施させることにより実現することができる。

［実施の形態２における特徴的制御］
上述した実施の形態１では、デポジット付着によるＥＧＲガス量の減少に対し、まず、吸気管圧とトルクとＥＧＲバルブ開度の実関係を所定数取得し記憶することで関係マップを更新する。しかしながら、関係マップの更新が完了するまでには、相当の処理を要する。そのため、経年変化が小さく実関係と新品時の初期関係の乖離が小さいと判断できる場合には、処理を簡略化して、補償速度を速めたＥＧＲ制御ができることが望ましい。一方、経年変化が大きく実関係と新品時の初期関係との乖離が大きいと判断できる場合には、補償精度を高めてＥＧＲ制御ができることが望ましい。

そこで、本実施形態では、経年変化が小さい場合には、新品時の初期関係を予め記憶した初期関係マップを、ある実関係方向にスライドさせて関係マップの更新不足分を補完することで、関係マップの更新処理を簡略化し、補償速度を速めることとした。一方、経年変化が大きくなった場合には、定めた更新率に達するまで新たな実関係を取得して関係マップを更新するように切り替えて、補償精度を高めることとした。

より具体的な制御の概要を図６と図７を用いて説明する。図６は本実施形態のシステムの新品相当時における、吸気管圧とトルクとＥＧＲバルブ開度との関係を示した図である。本図の破線は、デポジットが付着していない新品時における、吸気管圧とトルクとＥＧＲバルブ開度の初期関係を表している。
上述したように、経年変化が小さい新品相当時は、実関係と初期関係の乖離が小さいと判断できる。そこで、経年変化が小さい新品相当時は、まず、図６において検出点として示される実関係を１つ取得する。次に、その実関係における吸気管圧とトルクに対応した初期関係のＥＧＲバルブ開度と、実関係におけるＥＧＲバルブ開度との、ＥＧＲバルブ開度差を求める。そして、各初期関係のＥＧＲバルブ開度に上記ＥＧＲバルブ開度差を加えることで、本図の実線で示される補正後の関係マップを求める。このような方法によれば、１つの実関係に基づいて補正後の関係マップを求めることができるため、実関係を所定数取得する処理を省いて、早期に関係マップを更新することができる。よって、本システムでは、経年変化が小さい新品相当時には、関係マップの更新処理を簡略化し補償速度を速めることができる。

図７は、経年変化によりデポジット付着量が増加した場合における、吸気管圧とトルクとＥＧＲバルブ開度との関係を示した図である。本図の破線は、デポジットが付着していない新品時における、吸気管圧とトルクとＥＧＲバルブ開度の初期関係を表している。
上述したように、経年変化が大きくなった場合は、実関係と初期関係の乖離は大きいと判断できる。そこで、経年変化が大きくなった場合は、図７で示すように、実関係を示す検出点を所定数取得することにより、実線で示される関係マップを求める。このような方法によれば、実関係からなる関係マップを求めることができるため、補償精度を高めることができる。よって、本システムでは、経年変化が大きくなった場合には、所定数の実関係に基づいて関係マップを更新するように切り替えて、補償精度を高めることができる。

図８は、上述の動作を実現するためにＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。本ルーチンでは図３に示すステップ１００〜１７０と同様の処理を含むため、共通するステップについては共通する符号を付してその説明を簡略又は省略する。

図８に示すルーチンでは、まず、上述したステップ１００〜１５０の処理が行われる。その後、ＥＣＵ５０は経時変化と相関を有する相関値を取得する（ステップ２３０）。相関値として、例えば走行距離が用いられる。次に、上記相関値が判定値より小さいか否かを判断する（ステップ２４０）。

相関値が判定値よりも小さいと判断された場合は、上記ステップ１００〜１５０において求められた吸気管圧とトルクとＥＧＲバルブ開度の実関係と、この実関係における吸気管圧とトルクに対応する初期関係のＥＧＲバルブ開度とから、ＥＧＲバルブ開度差を算出する（ステップ２５０）。なお、上記初期関係は、予め新品時の実関係を記憶した初期関係マップから算出される。その後、初期関係マップに記憶された各初期関係のＥＧＲバルブ開度に上記ＥＧＲバルブ開度差を加えて補正後の関係を求め、補正後の関係を関係マップに記憶する（ステップ２６０）。

一方、相関値が判定値以上と判定された場合は、実施の形態１の場合と同様にステップ１６０〜１７０の処理がなされ、所定の更新率まで関係マップが更新される。

以上説明した通り、図８に示すルーチンによれば、経年変化に応じて、補償スピードを速めた関係マップの更新と、検出精度を高めた関係マップの更新とを切り替えて実施することができる。その後、更新した関係マップに従って、上述した図５に示すルーチンと同様の制御を実施することで、所望のポンプロス要求と所望の要求トルクの両方を満たす運転を実現することができる。

ところで、上述した実施の形態２では、経年変化が小さい場合において、要求吸気管圧と要求トルクとに対応する補正後のＥＧＲバルブ開度を、更新した関係マップから求めることとしているが、そのＥＧＲバルブ開度の算出方法はこれに限定されるものではない。例えば、関係マップを用いず、要求吸気管圧と要求トルクとに対応する初期関係のＥＧＲバルブ開度に、上記ステップ２５０で算出したＥＧＲバルブ開度差を加えることで補正後のＥＧＲバルブ開度を算出することとしてもよい。

また、上述した実施の形態２では、ステップ２３０において、経時変化の判断指標を、走行距離としているが、この判断指標はこれに限定されるものではない。例えば、機関の運転時間やＥＧＲガス量の積算値としても良い。

尚、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ５０が、上記ステップ１３０〜１７０及び２２０の処理を実行することにより前記第３の発明における「経時変化時開度設定手段」が、上記ステップ１３０〜１５０と２５０〜２６０及び２２０の処理を実行することにより前記第３の発明における「初期変化時開度設定手段」が、上記ステップ２３０の処理を実行することにより前記第３の発明における「相関値取得手段」が、上記ステップ２４０の処理を実行することにより前記第３の発明における「経時変化判定手段」が、それぞれ実現されている。

実施の形態３．
［実施の形態３のシステム構成］
次に、図９〜１０を参照して本発明の実施の形態３について説明する。本実施形態のシステムは図１に示す構成において、ＥＣＵ５０に、後述する図１０のルーチンを実施させることにより実現することができる。

［実施の形態３における特徴的制御］
上述した実施の形態１では、デポジット付着によるＥＧＲガス量の減少に対し、まず、吸気管圧とトルクとＥＧＲバルブ開度の実関係を所定数取得し記憶することで関係マップを更新する。そして、当該関係マップに従って制御することで、デポジット付着量に対応した運転をすることができる。ところで、このデポジット付着量は経年変化等により次第に増加するため、その状況を判断しデポジットの付着が多量となった場合には、ドライバビリティの悪化を防ぐ対応をとることが好ましい。

そこで、本実施形態では、吸気管圧とトルクとＥＧＲバルブ開度の関係から、デポジットの付着状況を判断し段階的に対応をとることとした。

より具体的な制御の概要について図９を用いて説明する。図９は、正常時とデポジットが多量に付着してＥＧＲバルブの固着や管の詰まりが生じた時の、吸気管圧とトルクとＥＧＲバルブ開度の関係を示す関係図である。本図の実線はＥＧＲバルブの固着や管の詰まりが生じた場合の実関係を表している。実線に示されるように、ＥＧＲバルブの固着や管の詰まりが生じた場合は、ＥＧＲバルブ３８の開度を大きく設定しても閾値以上のトルクが出力されてしまう。この場合、ＥＧＲバルブ３８によって要求トルクを満たすように制御することは困難である。よって、閾値以上のトルクが出力される場合には、異常であると判断できる。

図１０は、上述の動作を実現するためにＥＣＵ５０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。本ルーチンでは、まず、すべての気筒について、吸気管圧とトルクとＥＧＲ開度との関係を記憶した関係マップが更新済みか否かを判定する（ステップ３１０）。関係マップが更新済みでない気筒が１つでもあると判定された場合は、ＥＣＵ５０は本ルーチンを終了する。

一方、すべての気筒について関係マップが更新済みであると判定された場合は、次に、関係マップに記憶された実関係が異常領域にあるか否かを判定する（ステップ３２０）。具体的には、ＥＣＵ５０は、吸気管圧とＥＧＲバルブ開度に対応する異常トルク閾値を記憶しており、実関係の吸気管圧とＥＧＲバルブ開度に対応したトルクが、異常トルク閾値以上である場合には、上記実関係は異常領域にあると判定する。この判定は各気筒について実施される。

ＥＣＵ５０は、ステップ３２０において各気筒について異常領域判定を行った結果、異常領域にあると判定された気筒について異常判定フラグをＯＮにする（ステップ３３０）。この異常判定フラグは気筒毎に設定される。異常領域にある気筒が１つもない場合には、ＥＣＵ５０はデポジットの付着量は正常の範囲にあると判断し本ルーチンを終了する。

一方、異常判定フラグがＯＮである気筒がある場合は、次に、異常判定フラグがＯＮとなっている異常気筒の数が判定値ＮＦよりも多いか否かを判定する。異常気筒数が判定値ＮＦ以下であると判断された場合は、ＥＣＵ５０はエンジンチェックランプ（ＭＩＬ）を点灯する（ステップ３５０）。一方、異常気筒数が判定値より多いと判断された場合は、ＥＣＵ５０はフェールセーフ運転を実施する（ステップ３６０）。

以上説明した通り、図１０に示すルーチンによれば、吸気管圧とトルクとＥＧＲバルブ開度との関係に基づいて、デポジット付着による異常を判断することができる。また、異常があれば段階的に対応をとることができる。

ところで、上述した実施の形態３においては、異常領域を、ＥＧＲバルブ３８を開けた状態で閾値以上のトルクが出力されるか否かにより判断しているが、この異常領域の判断方法はこれに限定されるものではない。例えば、ある吸気管圧においてＥＧＲバルブ開度の異なる２つの実関係を検出し、その２つの実関係を比較した結果、ＥＧＲバルブ開度の差に対するトルクの変動量が標準のトルク変動量よりも小さい場合に、関係は異常領域にあると判断することとしてもよい。

尚、上述した実施の形態３においては、ＥＣＵ５０が、上記ステップ３２０の処理を実行することにより前記第４の発明における「異常領域判定手段」が、上記ステップ３４０の処理を実行することにより前記第４の発明における「異常閾値判定手段」が、それぞれ実現されている。

本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。 本発明の実施の形態１で用いられる吸気管圧とトルクとＥＧＲバルブ開度との関係を示す関係図である。 本発明の実施の形態１において、デポジット付着時の各気筒における実関係を関係マップに記憶するために実行される制御ルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態１で用いられるトルク算出のタイミングを示す気筒内状態図である。 本発明の実施の形態１において、要求吸気管圧と要求トルクの両方を満たした運転を実現するために実行される制御ルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態２において用いられる、新品相当時における吸気管圧とトルクとＥＧＲバルブ開度との関係を示した図である。 本発明の実施の形態２において用いられる、経年変化時における吸気管圧とトルクとＥＧＲバルブ開度との関係を示した図である。 本発明の実施の形態２において実行される制御ルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態３において用いられる、正常時とデポジット多量付着時の吸気管圧とトルクとＥＧＲバルブ開度の関係を示す関係図である。 本発明の実施の形態３において実行される制御ルーチンのフローチャートである。

符号の説明

１０ 内燃機関
２０ 吸気通路
２２ 排気通路
２６ 吸気絞り弁
２８ 吸気管圧センサ
３０ 吸気マニホールド
３２ 排気マニホールド
３４ 外部ＥＧＲ通路
３８ ＥＧＲバルブ
５０ ＥＣＵ
５２ クランク角センサ

Claims (4)

1. 内燃機関の吸気管圧を取得する吸気管圧取得手段と、
   内燃機関のトルクを取得するトルク取得手段と、
   内燃機関の排気通路と吸気通路とを連通する排気ガス還流通路に配置されるＥＧＲバルブと、
   前記ＥＧＲバルブの開度を取得するＥＧＲバルブ開度取得手段と、
   前記吸気管圧と前記トルクと前記ＥＧＲバルブの開度との実関係を記憶する実関係記憶手段と、
   前記実関係記憶手段に記憶された実関係から、要求吸気管圧と要求トルクとに対応する応答ＥＧＲバルブ開度を求める第１応答開度算出手段と、
   前記応答ＥＧＲバルブ開度にＥＧＲバルブを制御する応答開度設定手段と、
   前記要求吸気管圧に基づいて吸気絞り弁の開度を設定する吸気絞り弁設定手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 内燃機関の吸気管圧を取得する吸気管圧取得手段と、
   内燃機関のトルクを取得するトルク取得手段と、
   内燃機関の排気通路と吸気通路とを連通する排気ガス還流通路に配置されるＥＧＲバルブと、
   前記ＥＧＲバルブの開度を取得するＥＧＲバルブ開度取得手段と、
   吸気管圧とトルクとＥＧＲバルブ開度の初期関係を予め記憶した初期関係記憶手段と、
   前記吸気管圧取得手段により取得された実吸気管圧と前記トルク取得手段により取得された実トルクとに対応する前記初期関係のＥＧＲバルブ開度と、前記ＥＧＲバルブ開度取得手段により取得された実ＥＧＲバルブ開度との、ＥＧＲバルブ開度差を算出する開度差算出手段と、
   前記初期関係記憶手段に記憶された初期関係のＥＧＲバルブ開度に、前記ＥＧＲバルブ開度差を加えて、応答ＥＧＲバルブ開度を求める第２応答開度算出手段と、
   前記応答ＥＧＲバルブ開度にＥＧＲバルブを制御する応答開度設定手段と、
   前記要求吸気管圧に基づいて吸気絞り弁の開度を設定する吸気絞り弁設定手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
3. 内燃機関の吸気管圧を取得する吸気管圧取得手段と、
   内燃機関のトルクを取得するトルク取得手段と、
   内燃機関の排気通路と吸気通路とを連通する排気ガス還流通路に配置されるＥＧＲバルブと、
   前記ＥＧＲバルブの開度を取得するＥＧＲバルブ開度取得手段と、
   前記吸気管圧取得手段により取得された実吸気管圧と、前記トルク取得手段により取得された実トルクと、前記ＥＧＲバルブ開度取得手段により取得された実ＥＧＲバルブ開度との実関係を記憶し、当該記憶された実関係に基づいて、要求吸気管圧と要求トルクとに対応するＥＧＲバルブ開度にＥＧＲバルブを制御する経年変化時開度設定手段と、
   吸気管圧とトルクとＥＧＲバルブ開度の初期関係を予め記憶した初期関係記憶手段と、
   前記実吸気管圧と前記実トルクとに対応する前記初期関係のＥＧＲバルブ開度と、前記実ＥＧＲバルブ開度とのＥＧＲバルブ開度差に基づいて、前記初期関係記憶手段に記憶された初期関係を補正することにより、要求吸気管圧と要求トルクとに対応するＥＧＲバルブ開度にＥＧＲバルブを制御する初期変化時開度設定手段と、
   内燃機関の経時変化と相関を有する相関値を取得する相関値取得手段と、
   前記相関値が経時変化閾値より小さいか否かを判定する経時変化判定手段と、
   前記相関値が前記経時変化閾値より小さい場合には、前記初期変化時開度設定手段によりＥＧＲバルブを制御し、前記相関値が前記経時変化閾値以上になった場合には、前記初期変化時開度設定手段によるＥＧＲバルブ開度制御から、前記経年変化時開度設定手段によるＥＧＲバルブ開度制御に切り替える切替手段と、
   前記要求吸気管圧に基づいて吸気絞り弁の開度を設定する吸気絞り弁設定手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
4. 前記吸気管圧取得手段は、各気筒について吸気管圧を取得し、
   前記トルク取得手段は、各気筒についてトルクを取得し、
   前記ＥＧＲバルブ開度取得手段は、各気筒についてＥＧＲバルブの開度を取得し、
   前記実関係記憶手段は、各気筒について、前記吸気管圧と前記トルクと前記ＥＧＲバルブの開度との関係を記憶し、
   各気筒について前記関係記憶手段に記憶された関係のトルクが異常領域にあるか否かを判定する異常領域判定手段と、
   前記異常領域であると判定された異常気筒数が異常閾値よりも大きいか否かを判定する異常閾値判定手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１又は３記載の内燃機関の制御装置。

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