JP2010285957A - エンジンの吸気制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吸気制御の精度を向上させることができるエンジンの吸気制御装置を提供する。
【解決手段】エンジン２の吸気管５に設けられたインテークスロットルバルブ４と、吸気管５に排気管３を連通させるためのＥＧＲ管６に設けられたＥＧＲバルブ７とにより前記エンジン２の吸気制御を行い、その吸気制御における吸気酸素濃度あるいはＥＧＲ率を少なくとも前記エンジン２の体積効率を基に決定すると共に、その体積効率を、前記エンジン２の運転状態ごとの体積効率が予め記憶された体積効率テーブルから読み取るようにしたエンジン２の吸気制御装置１であって、前記ＥＧＲ管６に設けられ該ＥＧＲ管６を通るガスの流量を検出するＥＧＲ流量検出手段８と、前記エンジンの運転状態が定常状態のときに、前記ＥＧＲ流量検出手段８の検出値に基づいて前記体積効率テーブルの体積効率を学習補正する学習補正手段９とを備えたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、排気ガスの一部を吸気系に還流にするためのＥＧＲ管を備えたエンジンの吸気制御を行うエンジンの吸気制御装置に関するものである。

ディーゼルエンジンにおけるＥＧＲ量の制御は、ＥＧＲ量を何らかの手段で検出しコントロールしているのではなく、吸入空気量（吸入空気流量、ＭＡＦ、Ｍａｆともいう）を制御することによって間接的にＥＧＲ量を制御しているのが一般的である。

従来、吸気管に搭載した吸入空気量センサ（ＭＡＦセンサ）を利用し、目標吸入空気量とＭＡＦセンサ出力値が一致するようにＥＧＲバルブやインテークスロットルバルブを制御してＥＧＲ量を調整している（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−１６６４４５号公報 特開平１１−１５９４０４号公報

近年の排ガス規制強化に対応するには、ＥＧＲ率あるいは吸気酸素濃度を精度良く制御する必要がある。そのため、従来行われてきたＭＡＦセンサを利用した吸入空気量制御では対応が困難である。

過渡時においてはＥＧＲガスの還流遅れによりＭＡＦセンサで計測される吸入空気とシリンダ内あるいはインテークマニホールド内の吸気酸素濃度の挙動が変わることがあげられる。また、吸気圧力や吸気温度の変化を受けてガスの密度が変化しシリンダ内に取り込まれる酸素濃度が変化してしまう。

そこで、従来型のＭＡＦ制御においては、過渡時にエンジン回転数や燃料噴射量の変化量からその量に応じて目標吸入空気量を補正することで応答性を改善する場合がある。また、吸気圧力や吸気温度による補正テーブル（補正マップ）を設けて対応することが行われている。

ＥＧＲ量の制御を吸入空気量（ＭＡＦセンサで検出）で間接的に制御するのではなく、吸気酸素濃度やＥＧＲ率を目標値とするような制御が提案されてきている（特許文献２参照）。

この特許文献２では、吸気酸素濃度やＥＧＲ率は、計算によって求められ（あるいはセンサにより検出することも可能である）、そして、あらかじめ定められた目標値に従ってフィードバック制御される。

しかし、体積効率は、排気圧力、雰囲気温度などにより変化するため吸気制御の精度が悪化してしまうという問題がある。

また、近年ＥＧＲガス流量を直接計測する流量センサが提案されてきており、それを利用すればシリンダ吸入ガス量を得ることなくＥＧＲ率、あるいは吸気酸素濃度を得ることが出来るため体積効率のバラツキの影響はない。

ＥＧＲガス流量を直接計測するセンサとしては、熱線流量計を利用することができる。ＭＡＦセンサの技術を流用して実現可能であるが、耐環境性、温度依存特性改善のための対処により高応答の実現が困難である。

そこで、本発明の目的は、前記課題を解決し、吸気制御の精度を向上させることができるエンジンの吸気制御装置を提供することにある。

前記目的を達成するために本発明は、エンジンの吸気管に設けられたインテークスロットルバルブと、前記吸気管に前記エンジンの排気管を連通させるためのＥＧＲ管に設けられたＥＧＲバルブとにより前記エンジンの吸気制御を行い、その吸気制御における吸気酸素濃度あるいはＥＧＲ率を少なくとも前記エンジンの体積効率を基に決定すると共に、その体積効率を、前記エンジンの運転状態ごとの体積効率が予め記憶された体積効率テーブルから読み取るようにしたエンジンの吸気制御装置であって、前記ＥＧＲ管に設けられ該ＥＧＲ管を通るガスの流量を検出するＥＧＲ流量検出手段と、前記エンジンの運転状態が定常状態のときに、前記ＥＧＲ流量検出手段の検出値に基づいて前記体積効率テーブルの体積効率を学習補正する学習補正手段とを備えたものである。

好ましくは、過給機上流の前記吸気管を流れる吸気の流量を検出するための吸入空気量検出手段と、前記吸気管の下流端部に設けられた吸気マニホールド内の温度を検出するための吸気温度検出手段と、前記吸気マニホールド内の圧力を検出するための吸気圧力検出手段とを備え、前記学習補正手段は、前記吸気温度検出手段と前記吸気圧力検出手段と前記吸入空気量検出手段と前記ＥＧＲ流量検出手段との検出値を基に前記定常状態における体積効率を算出し、その算出した体積効率で前記体積効率テーブルの体積効率を補正するものである。

好ましくは、前記エンジンの運転状態を基に前記体積効率テーブルから体積効率を求め、その求めた体積効率を基に吸気酸素濃度またはＥＧＲ濃度を求め、目標とする吸気酸素濃度またはＥＧＲ濃度に、算出された吸気酸素濃度またはＥＧＲ濃度を一致させるべく前記インテークスロットルバルブと前記ＥＧＲバルブとを制御する制御手段を備えたものである。

前記エンジンの運転状態を基に前記体積効率テーブルから体積効率を求め、その求めた体積効率を基に、目標とする吸気酸素濃度を目標とする吸入空気量に変換し、その変換した目標吸入空気量に、実際の吸入空気量を一致させるべく前記インテークスロットルバルブと前記ＥＧＲバルブとを制御する制御手段を備えたものでもよい。

本発明によれば、吸気制御の精度を向上させることができるという優れた効果を発揮するものである。

図１は、本発明に係る一実施形態による吸気制御装置の概略構成図である。 図２は、体積効率テーブルの一例を示す図である。 図３は、過渡モデルを説明するための図である。 図４は、吸気酸素濃度フィードバック制御のブロック図である。 図５は、ＭＡＦ制御と吸気酸素濃度制御の比較を説明するための図であり、実験結果を示す。 図６は、体積効率学習に係る制御を行うための制御フローチャートの一例である。 図７は、体積効率テーブル学習条件に係る制御を行うための制御フローチャートの一例である。 図８は、ＭＡＦ置換型吸気酸素濃度制御のブロック図である。 図９は、ＥＧＲバルブ操作量算出に係る制御を行うための制御フローチャートの一例である。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

本実施形態のエンジンの吸気制御装置（以下、吸気制御装置という）は、例えば車両に搭載されたディーゼルエンジンを対象とする。

図１に基づき吸気制御装置およびエンジンの概略構造を説明する。

図１に示すように、吸気制御装置１は、エンジン２の吸気管５に設けられたインテークスロットルバルブ４と、吸気管５にエンジン２の排気管３を連通させるためのＥＧＲ管６に設けられたＥＧＲバルブ７とによりエンジン２の吸気制御を行い、その吸気制御における吸気酸素濃度あるいはＥＧＲ率を少なくともエンジン２の体積効率を基に決定すると共に、その体積効率を、エンジン２の運転状態ごとの体積効率が予め記憶された体積効率テーブルから読み取るようにしたものであり、ＥＧＲ管６に設けられ該ＥＧＲ管６を通るガスの流量を検出するＥＧＲ流量センサ８と、ＥＧＲ流量センサ８の検出値に基づいて体積効率テーブルの体積効率を学習補正する学習補正手段をなすエンジン制御ユニット（以下、ＥＣＵという）９とを備える。

より具体的には、エンジン２は、複数のシリンダ１６を有するエンジン本体１１と、そのエンジン本体１１のシリンダ１６に吸気を供給するための吸気管５と、シリンダ１６からの排気ガスを排出するための排気管３と、その排気管３から排気ガスの一部を取り出して吸気管５に戻して還流する排気還流装置（ＥＧＲ装置）１２と、シリンダ１６に供給される吸気（新気）を加圧、圧縮するためのターボチャージャ１３と、エンジン２を制御するためのＥＣＵ９とを備える。

エンジン本体１１は、各シリンダ１６に燃料を噴射、供給するインジェクタ１８を有する。それらインジェクタ１８は、ＥＣＵ９により燃料の噴射量や噴射時期が制御される。図例ではインジェクタ１８に、コモンレール１７内に貯留された高圧燃料が供給される。また、エンジン本体１１にはクランクセンサ２１とカムセンサ２２とが設けられる。それらセンサ２１、２２はエンジン回転数を検出するための検出手段をなしており、センサ２１（または２２）の検出値がＥＣＵ９に送信され、そのＥＣＵ９が検出値を基にエンジン回転数を算出する。

吸気管５には、上流側から順に、ＭＡＦセンサ（吸入空気量センサ）２６と、インタークーラ２７と、ターボチャージャ１３のコンプレッサ２８と、インテークスロットルバルブ４とが設けられる。

ＭＡＦセンサ２６は、吸気管５内を流れる吸気の流量（質量流量）を検出し、その検出値をＥＣＵ９に送信する。インテークスロットルバルブ４は、吸気管５を通る吸気の流量を調整するためのものであり、その弁開度がＥＣＵ９により連続的に制御される。

吸気管５の下流端には、エンジン本体１１の各シリンダ１６に連通する吸気マニホールド２９が設けられる。その吸気マニホールド２９には吸気温度検出手段をなす温度センサ（以下、吸気温度センサという）３１と吸気圧力検出手段をなす圧力センサ（以下、吸気圧力センサという）３２とが設けられる。吸気温度センサ３１が吸気マニホールド２９内の温度（ガス温度）を検出し、吸気圧力センサ３２が吸気マニホールド２９内の圧力（ガス圧力）を検出し、それらセンサ３１、３２の検出値がＥＣＵ９に送信される。

排気管３は、その上流端に排気マニホールド３６が設けられ、その排気マニホールド３６の下流に、上流側から順に、排気絞りバルブ３７と、ターボチャージャ１３のタービン３８と、排気ガスを浄化するための後処理装置３９とが設けられる。

ＥＧＲ装置１２は、ＥＧＲ管６と、ＥＧＲバルブ７と、ＥＧＲ管６に設けられたＥＧＲクーラとを有する。

ＥＧＲ管６は、一端（上流端）が排気マニホールド３６と排気絞りバルブ３７との間の排気管３に接続され、他端（下流端）が吸気管５とインテークスロットルバルブ４との間の吸気管５に接続される。このＥＧＲ管６を通り排気管３の排気ガスが吸気管５に流入して新気に混合され、その混合されたガスがエンジン本体１１のシリンダ１６に吸入される。

ＥＧＲバルブ７は、ＥＧＲ管６を通る排気ガス（ＥＧＲガス）の流量を調整するためのものであり、その弁開度がＥＣＵ９により連続的に制御される。

そのＥＧＲバルブ７よりも下流側のＥＧＲ管６には、ＥＧＲ流量センサ８が設けられる。ＥＧＲ流量センサ８は、ＥＧＲ管６を流れるＥＧＲガスの流量を検出し、その検出値をＥＣＵ９に送信する。このＥＧＲ流量センサ８と前述したＭＡＦセンサ２６とは、例えば熱線流量計からなる。

ＥＣＵ９には、前述したセンサ類８、２１−２２、２６、３１−３２と、アクチュエータ類４、７、１８、３７とが通信可能に接続される。ＥＣＵ９は、各種データやプログラムを記憶するための記憶手段（以下、ＥＣＵメモリという）４２を有する。そのＥＣＵメモリ４２に、前述した体積効率テーブルなどが記憶される。

詳しくは後述するが、ＥＣＵ９は、エンジン２の運転状態が定常状態のときに、吸気温度センサ３１と吸気圧力センサ３２とＭＡＦセンサ２６とＥＧＲ流量センサ８との検出値を基に定常状態における体積効率を算出し、その算出した体積効率で体積効率テーブルの体積効率を補正する。

また、ＥＣＵ９は、エンジン２の運転状態を基に体積効率テーブルから体積効率を求め、その求めた体積効率を基に吸気酸素濃度（またはＥＧＲ濃度）を求め、目標とする吸気酸素濃度（またはＥＧＲ濃度）に、その算出された吸気酸素濃度（またはＥＧＲ濃度）を一致させるべくインテークスロットルバルブ４とＥＧＲバルブ７とを制御（例えばフィードバック制御）する制御手段をなす。

ここで、本実施形態の吸気制御装置１は、ＥＧＲ流量センサ８を定常運転時に体積効率テーブルの学習補正に利用し、過渡時においては後述する簡易吸気モデルによる制御を行うことで、体積効率のバラツキの影響とＥＧＲ流量センサ８の応答性の課題を解決する。

吸気酸素濃度の計算は、ＭＡＦセンサ２６、吸気圧力センサ３２、および吸気温度センサ３１の検出値と、燃料噴射量とから計算される。燃料噴射量はＥＣＵ９からインジェクタ１８への指示値（指示噴射量）とインジェクタ１８が実際に噴射する実値（実噴射量）とが一致している必要があるが、経年変化などによるバラツキが懸念される場合には、排気管３に設けられた排気Ｏ₂センサ（図示せず）からあらかじめ補正しておくことが望ましい。

過渡時においては、吸排気を単なる容積とみなし、一次遅れで近似することにより表現する。シリンダ吸入ガス量はスピードデンシティ方式をベースとした状態方程式で記述され、あらかじめ実験的に得られる体積効率テーブルを初期値としてＥＣＵ９に保存しておき、ＥＧＲ流量センサ８の情報などから算出される体積効率で逐次学習する。

これらの点について以下に詳述する。

１．定常データ適合
１．１ 吸気酸素濃度計算式
エンジン２が定常状態であると仮定し、１気筒、１行程あたりの質量で吸気酸素濃度を計算する。

シリンダ１６の吸入ガス流量Ｍ_CYLを式１で算出する。この式１は、ガソリンエンジンの制御で利用されている。

体積効率η_VOLは、吸気圧力とエンジン回転数のテーブルデータとする。あるいは吸気と排気の圧力比でもよい。

定常状態なのでＥＧＲガス質量Ｍ_EGRは、

となる。

排気マニホールド３６内の空気の割合を求める。燃焼により、燃料量の理論空燃比倍の空気量が消費されたと考えると、排気ガスの空気の割合ＡＲ_EXHは、

となる。

ここで、ＥＧＲを含めた系への入力を考えると、

となる。

吸気マニホールド２９内の空気の割合ＡＲ_INMは、

となる。

吸気酸素濃度Ｏ_2INMは、

となる。

これらの計算式１−６により、定常での吸気酸素濃度が算出できる。

１．２ 指示噴射量と実噴射量の修正
前述の「１．１ 吸気酸素濃度計算式」では指示噴射量と実噴射量が一致していることが前提である。しかし、実際には製品バラツキ、経時変化により指示噴射量と実噴射量は変化する。実機で利用するにはその補正が必要である。

上式４を利用し、吸入空気量と排気酸素濃度（ＡＲ_EXH）から実噴射量を算出できる。

実機上で燃料噴射量の補正を行うには排気管３に搭載した排気Ｏ₂センサ（図示せず）を利用する。排気Ｏ₂センサは、本制御のために搭載しても良いし、後処理制御のために搭載されることもあるので流用可能である。エンジン２の運転状態が定常か否かを判定し、定常になったら式７により燃料噴射量を算出し、指示噴射量と実噴射量の補正を行う。

インジェクタ１８（噴射弁）の特性はコモンレール１７内の圧力（コモンレール圧力）に依存し、個体差、経年変化もそれに依存する。噴射系メーカーからはインジェクタ１８毎の特性データが提示されＥＣＵ９に組み込まれる。しかし、式７により実機上での燃料噴射量を算出し、出荷前に適合しても良い。

市場に出荷後は、エンジン定常状態時に算出する噴射量推定値を、指示噴射量、コモンレール圧力のテーブルで学習を行い補正テーブルを更新する。

１．３ 体積効率テーブルデータの作成
定常データを利用し体積効率（初期値）を算出する。エンジン回転数、燃焼噴射量（エンジン出力）を変化させ、様々な状態での体積効率の定常データを計測する。

図２に、エンジン２の定常運転時に計測したデータ（体積効率）の一例を示す。体積効率はエンジン回転数、吸気圧力に対して整理する。吸気圧力のかわりに吸気圧と排気圧の圧力比でもよい。図２の丸印が実験データである。

体積効率テーブルデータの格子は適当な間隔で設定する。テーブルデータのサイズに応じてその中間値は線形補完している。線形補完ではなく高次の補完でも良い。

２．過渡モデル
図３は、吸気または排気系（システム）４５を模式的に示したものである。以下の式８−１５を基に、吸気系と排気系を一次遅れ＋無駄時間の簡易的なモデルで表す。

エネルギー保存則から、熱の移動が無い場合、図３で示したシステム４５の容積の収支は以下の式８で示すことができる（一般的な式）。式８は、

となる。Ｖを一定とし、温度Ｔが一定の場合、ｈ₁＝ｈ₂＝ｃ_pＴとして、

吸気マニホールド２９の容積は一定であるので、

となり、式（２）とから、κ＝ｃ_p／ｃ_νであるので、

となる。

ここで、単位時間当たりのシリンダ吸入ガス量は、エンジン回転数Ｎｅ、体積効率η、ガス定数Ｒとすると、以下の式１２で表せる。体積効率ηは、前述した体積効率テーブルのデータである。

よって、

次式１４のような、一次の微分方程式に帰着する。

よって、この系の時定数Ｔは、Ｔ＝１／ａであるから、

となる。

ここで、吸気系容積ＶｉｎｍをＶに代入しＴｉｎｍを算出する。前述の「１．１ 吸気酸素濃度計算式」の吸入空気量（Ｍａｆ）に時定数Ｔｉｎｍの一次遅れフィルタを追加する。また、排気系＋ＥＧＲ系容積ＶｅｘｍをＶに代入し、時定数Ｔｅｘｍの一次遅れフィルタを算出し、前述の排気ガスの空気質量割合ＦｒＡｉｒＥｘｈに時定数Ｔｅｘｍの一次遅れフィルタを追加する。

３．体積効率テーブルの学習
体積効率η_{VOL_M}を１気筒、１行程あたりの質量で計算する。前述の式１、式２を利用する。これら式１、式２から体積効率η_{VOL_M}は以下の式１６となる。

ここで、吸気マニホールド２９の温度Ｔ_INM、吸気マニホールド２９の圧力Ｐ_INM、吸入空気量Ｍ_AIR、ＥＧＲ流量Ｍ_EGRに各センサ８、２６、３１、３２で計測された値を与えれば、体積効率η_{VOL_M}が算出される。

前述の「１．３ 体積効率テーブルデータの作成」であらかじめ実験的に得られている体積効率をη_VOLとすると、その誤差ｅ_VOLは以下の式１７あるいは式１８のようになる。

あるいは、

で示してもよい。

所定の学習条件になったら、あらかじめ用意したＥＣＵメモリ４２に誤差ｅ_VOLを保存する。誤差ｅ_VOLはＥＣＵメモリ４２内に補正係数のテーブルとして記憶される。

以下の表１にそのテーブルを示す。

表１に示すように、補正係数ｅ_VOLの初期値は１．０である。テーブルは以下の式１９の形態が考えられる。式１９に示すように、補正係数ｅ_VOLのテーブルは、エンジン回転数Ｎｅと燃料噴射量Ｑ_FINのテーブル、あるいは吸気マニホールド圧力Ｐ_INMとのテーブルであり、排気圧力センサが利用できれば吸排気圧力比Ｐ_INM／Ｐ_EXMで参照してもよい。

つまり、補正係数ｅ_VOLのテーブルのパラメータとしては、エンジン回転数Ｎｅと燃料噴射量Ｑ_FINとの組み合わせ、あるいはエンジン回転数Ｎｅと吸気マニホールド圧力Ｐ_INMとの組み合わせ、あるいはエンジン回転数Ｎｅと排吸排気圧力比Ｐ_INM／Ｐ_EXMとの組み合わせが考えられる。ＥＣＵ９は、補正係数のテーブルから読み取った補正係数を基に式１７あるいは式１８により体積効率テーブルの体積効率を補正する。

次に、本実施形態の吸気制御装置１による作用を説明する。

まず、図４に、算出された吸気酸素濃度を基に吸気酸素濃度フィードバック制御の事例を示す。フィードバックコントローラは、例えばＰＩＤ制御によって実現できる。この吸気酸素濃度フィードバック制御はＥＣＵ９により実行される。

図４に示すように、ＥＣＵ９は、クランクセンサ２１またはカムセンサ２２の検出値から算出したエンジン回転数と、算出した燃料噴射量（例えば前述の噴射量推定値）と、図示しない水温センサにより検出された水温とを基に、ＥＣＵメモリ４２に予め記憶された目標吸気酸素濃度マップから目標吸気酸素濃度を読み取る。

また、ＥＣＵ９は、エンジン回転数と燃料噴射量と、吸気圧力センサ３２により検出された吸気圧力と、吸気温度センサ３１により検出された吸気温度と、ＭＡＦセンサ２６により検出された吸入空気量とを基に、前述の式１−６により吸気酸素濃度を算出する。

次に、ＥＣＵ９は、目標吸気酸素濃度と算出された吸気酸素濃度との差を算出し、その差を基に、インテークスロットルバルブ４とＥＧＲバルブ７との目標開度を各々求める。さらに、ＥＣＵ９は、求めた目標開度となるようにインテークスロットルバルブ４とＥＧＲバルブ７に制御信号を出力する。このように、ＥＣＵ９は、吸気酸素濃度をフィードバック制御するフィードバックコントローラとして機能する。

図５に吸入空気量制御（ＭＡＦ制御）と吸気酸素濃度制御の比較を示す。この図５では、ディーゼル予混合燃焼（低酸素濃度）から従来燃焼を経て再びディーゼル予混合燃焼（低酸素濃度）と切り替わったときの吸気の挙動を例として示す。

図５は、横軸が時間であり、上段の縦軸が吸気酸素濃度、下段の縦軸が吸入空気量（ＭＡＦ）である。図５において、ＭＡＦ制御時の挙動を点線Ｍ、吸気酸素濃度制御時の挙動を太実線Ｃで示す。また、吸気酸素濃度の目標値を細実線Ｔ１、ＭＡＦの目標値を細実線Ｔ２で示す。

ＭＡＦ制御時には点線Ｍで示すように、目標ＭＡＦには早く収束し、制御されているが、ＥＧＲの還流遅れなどの影響により、吸気酸素濃度の挙動は遅れる。

一方、吸気酸素濃度制御時の挙動は、実線Ｃで示すように、目標吸気酸素濃度には実線Ｃが早く収束することができ、ＭＡＦ制御時に比べ切り替え時の不適切な燃焼状態の期間を低減できる。そのときのＭＡＦの状態を見てみると、オーバーシュートおよびアンダーシュートが発生している。ＭＡＦ制御で見ればオーバーシュートおよびアンダーシュートが発生しているので良い制御とはいえないが、実際の燃焼に寄与する吸気酸素濃度で見れば目標値に早く収束できている。

次に、図６および図７に基づき制御フローチャートの一例を説明する。

図６に基づき体積効率学習の制御フローチャートについて説明する。この制御フローチャートは、ＥＣＵ９により実行され、エンジン２の始動後に一定時間周期で呼び出される。

ステップＳ７１では、「１．３ 体積効率テーブルの作成」で得た体積効率テーブルから、そのときの運転条件のエンジン回転数、吸気マニホールド圧力で参照して体積効率を得る。

ステップＳ７２では、体積効率η_{VOL_M}を式１６から算出する。

ステップＳ７３では、ステップＳ７１で得られた体積効率η_VOLとステップＳ７２で算出した体積効率η_{VOL_M}とを基に誤差計算（図例では式１７を用いる）を行う。

ステップＳ７４では、別ルーチン（後述する体積効率テーブル学習条件）で算出された学習条件フラグが１（学習有効）の場合には、ステップＳ７３で得られた誤差ｅ_VOLを、学習テーブル（補正係数のテーブル）に反映させる（ステップＳ７５）。そのときの運転条件（エンジン回転数、吸気圧力）の格子の部分の値を更新する。学習中は逐次更新してもよいし、ＥＣＵ９の別のバッファメモリ（図示せず）に保存しておき統計処理（平均など）を行ってもよい。

図７に基づき体積効率テーブル学習条件の制御フローチャートについて説明する。この制御フローチャートもＥＣＵ９により実行され、エンジン２の始動後に一定時間周期で呼び出される。

ステップＳ８１では、ＥＧＲ制御オンフラグが１か否かを判定する。１の場合（ＥＧＲ制御有効）、ステップＳ８２に進む。フラグ＝１となる条件は、エンジン回転数、燃料噴射量、水温などから判定する。

ステップＳ８２では、エンジン回転数がある閾値の範囲内に含まれるか否か判断し、閾値の範囲である場合にはステップＳ８３へ進む。

ステップＳ８３では、燃料噴射量がある閾値の範囲内に含まれるか否か判断し、閾値の範囲である場合にはステップＳ８４へ進む。

ステップＳ８４では、燃料噴射量の変化率の絶対値があるか閾値以下であるか否か判断し、閾値以下である場合にはステップＳ８５へ進む。ここでは、エンジン回転数やアクセル開度の変化率を算出し、それらから判定してもよい。

これらステップＳ８２−Ｓ８４により、エンジン２の運転状態が定常状態か否かが判断され、定常状態のときにステップＳ８５へ進むことになる。

ステップＳ８５では、学習条件フラグを１にする。この学習条件フラグは、前述した体積効率の学習制御（図６のステップ７４）にて参照される。学習条件フラグが１のときは学習制御が行われることになる。

他方、ステップＳ８２−Ｓ８４でエンジン２が過渡状態（例えば、エンジン高負荷時やエンジン高回転数時や車両の加速時など）であると判断された場合、ステップＳ８６で学習条件フラグが０に設定され、体積効率の学習制御が無効となる。

以上のように本実施形態によれば、ＥＧＲ流量センサ８で体積効率テーブルを学習することにより、体積効率のバラツキを補正することができる。その結果、吸気制御の精度を向上させることができる。

また、ＥＧＲ流量センサ８の応答性の低さは定常のみで使うことにより影響を及ぼさない。また、簡単な方法で吸気酸素濃度を推定する計算式を実現できる。

別の形態として、目標吸気酸素濃度に対して推定計算結果の吸気酸素濃度をフィードバック制御するのではなく、目標吸気酸素濃度から目標ＭＡＦ値に置換する構成も考えられる。

他の実施形態を図８および図９に基づき説明する。

本実施形態は、計算式とその適合は基本的には前述の実施形態の構成と同じであり、計算の構成を変えただけであるが、従来技術のＭＡＦフィードバックコントローラをそのまま利用できると言うメリットがある。

本実施形態の吸気制御装置は、目標吸気酸素濃度を目標ＭＡＦに置換して吸気制御を実施する。すなわち、ＥＣＵ９は、エンジン２の運転状態を基に体積効率テーブルから体積効率を求め、その求めた体積効率を基に、目標とする吸気酸素濃度を目標とする吸入空気量に変換し、その変換した目標吸入空気量に、実際の吸入空気量を一致させるべくインテークスロットルバルブ４とＥＧＲバルブ７とを制御（例えばフィードバック制御）する制御手段をなす。

まず、目標吸気酸素濃度から目標ＭＡＦへの変換について説明する。

目標ＭＡＦを以下の式２０のように導出する。上式２、５、６とから、これらの式２、５、６を整理すると以下の式２０となる。

ここで、Ｏ_2INMに目標吸気酸素濃度（Ｏ_2SETP）を代入し、Ｏ_2EXMには式３から計算される排気酸素濃度を、Ｍ_CYLには式１から算出されるシリンダ吸入ガス量を代入すれば、その目標吸気酸素濃度にするために必要な吸入空気量（Ｍ_AIRSETP）が算出される（式２１）。式３から計算されるＯ_2EXMは、遅れ要素を適用した値を代入する。

次に、本実施形態の吸気制御装置の作用について説明する。

図８に示すように、ＥＣＵ９は、前述の実施形態と同様に、エンジン回転数、燃料噴射量および水温を基に目標吸気酸素濃度マップから目標吸気酸素濃度を読み取る。

本実施形態のＥＣＵ９は、さらに、読み取った目標吸気酸素濃度を、エンジン回転数、燃料噴射量、吸気圧力、吸気温度および吸入空気量を基に上式２１により目標ＭＡＦに変換する。ＥＣＵ９は、変換した目標ＭＡＦに、ＭＡＦセンサ２６の検出値が一致するように、インテークスロットルバルブ４とＥＧＲバルブ７とをフィードバック制御する。

次に、図９に基づき、ＥＧＲバルブ操作量算出の制御フローチャートの一例を説明する。この制御フローチャートもＥＣＵ９により実行され、エンジン２の始動後に一定時間周期で呼び出される。

この図９ではＥＧＲバルブ７での吸気酸素濃度制御を事例に示す。なおＥＧＲバルブ７だけではなくインテークスロットルバルブ４や過給器（例えば可変ターボチャージャのノズルベーン）の制御も同時に行う場合もある。

ステップＳ１０１では、上式２１から目標ＭＡＦを算出する。

ステップＳ１０２では、ステップＳ１０１で算出した目標ＭＡＦ（Ｍａｆ＿ｔａｒｇｅｔ＿ｃａｌｃ）とＭＡＦセンサ２６で計測された吸入空気量（Ｍａｆ）の差を算出する。

ステップＳ１０３では、ステップＳ１０２で算出した差を基に目標ＥＧＲバルブ開度をＰＩＤ制御により算出する。

より詳細には、ステップＳ１０２で算出した差をｅとし、Ｋ_Pを比例ゲインとし、Ｋ_Iを積分ゲインとし、Ｋ_Dを微分ゲインとすると、目標ＥＧＲバルブ開度ＥＧＲＶ_POSは、

となる。この算出された目標ＥＧＲバルブ開度に従って、ＥＧＲ制御が有効の場合には、ＥＧＲバルブ７の図示しないモータの位置制御を行う。

本実施形態でも前述の実施形態と同様の効果が得られる。

なお、本発明はこれらの実施形態に限定されず、様々な変形例や応用例が考えられるものである。

１ 吸気制御装置
２ エンジン
３ 排気管
４ インテークスロットルバルブ
５ 吸気管
６ ＥＧＲ管
７ ＥＧＲバルブ
８ ＥＧＲ流量センサ（ＥＧＲ流量検出手段）
９ ＥＣＵ（学習補正手段、制御手段）

Claims (4)

1. エンジンの吸気管に設けられたインテークスロットルバルブと、前記吸気管に前記エンジンの排気管を連通させるためのＥＧＲ管に設けられたＥＧＲバルブとにより前記エンジンの吸気制御を行い、その吸気制御における吸気酸素濃度あるいはＥＧＲ率を少なくとも前記エンジンの体積効率を基に決定すると共に、その体積効率を、前記エンジンの運転状態ごとの体積効率が予め記憶された体積効率テーブルから読み取るようにしたエンジンの吸気制御装置であって、
   前記ＥＧＲ管に設けられ該ＥＧＲ管を通るガスの流量を検出するＥＧＲ流量検出手段と、
   前記エンジンの運転状態が定常状態のときに、前記ＥＧＲ流量検出手段の検出値に基づいて前記体積効率テーブルの体積効率を学習補正する学習補正手段とを備えたことを特徴するエンジンの吸気制御装置。
2. 前記吸気管を流れる吸気の流量を検出するための吸入空気量検出手段と、
   前記吸気管の下流端部に設けられた吸気マニホールド内の温度を検出するための吸気温度検出手段と、
   前記吸気マニホールド内の圧力を検出するための吸気圧力検出手段とを備え、
   前記学習補正手段は、前記吸気温度検出手段と前記吸気圧力検出手段と前記吸入空気量検出手段と前記ＥＧＲ流量検出手段との検出値を基に前記定常状態における体積効率を算出し、その算出した体積効率で前記体積効率テーブルの体積効率を補正する請求項１記載のエンジンの吸気制御装置。
3. 前記エンジンの運転状態を基に前記体積効率テーブルから体積効率を求め、その求めた体積効率を基に吸気酸素濃度またはＥＧＲ濃度を求め、目標とする吸気酸素濃度またはＥＧＲ濃度に、算出された吸気酸素濃度またはＥＧＲ濃度を一致させるべく前記インテークスロットルバルブと前記ＥＧＲバルブとを制御する制御手段を備えた請求項１または２記載のエンジンの吸気制御装置。
4. 前記エンジンの運転状態を基に前記体積効率テーブルから体積効率を求め、その求めた体積効率を基に、目標とする吸気酸素濃度を目標とする吸入空気量に変換し、その変換した吸入空気量に、実際の吸入空気量を一致させるべく前記インテークスロットルバルブと前記ＥＧＲバルブとを制御する制御手段を備えた請求項１または２記載のエンジンの吸気制御装置。