JP2011185171A

JP2011185171A - 排気再循環機構の制御装置

Info

Publication number: JP2011185171A
Application number: JP2010051854A
Authority: JP
Inventors: Akira Otsuka; 章大塚
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-03-09
Filing date: 2010-03-09
Publication date: 2011-09-22
Anticipated expiration: 2030-03-09
Also published as: JP5428955B2

Abstract

【課題】ＥＧＲ弁のハンチングの発生を低減することのできる排気循環機構の制御装置を提供する。
【解決手段】ＥＧＲ弁２２の開度を制御する排気再循環機構２０の制御装置において、ＥＧＲ弁２２の目標開度を設定するためのパラメータを目標算出パラメータとし、この目標算出パラメータの変化量に対する目標開度の変化量の割合を開度変化率とし、ＥＧＲ流量の変化を妨げるために行われるＥＧＲ弁２２の制御を流量変化低減制御として、開度変化率が開度基準値よりも大きいときには開度変化率が前記開度基準値よりも小さいときと比較して、流量変化低減制御におけるＥＧＲ流量の変化を妨げる度合を大きくする低減度合可変制御を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の機関運転状態に応じてＥＧＲ弁の開度を制御する排気再循環機構の制御装置に関する。

上記排気再循環機構として、機関負荷に基づいてＥＧＲ弁の開度を制御することによりＥＧＲ量を調整するものが知られている（例えば特許文献１参照）。
一般に排気再循環機構では、吸入空気量及び機関回転速度に基づいて目標ＥＧＲ開度を設定し、実ＥＧＲ開度を目標ＥＧＲ開度に近づける制御を行う。

特開平６−２４９０７７号公報

ところで、吸入空気量の変化量に対してＥＧＲ開度の変化量の割合が大きい運転領域では、目標ＥＧＲ開度が吸入空気量ＧＡの僅かな変化に対して大きく変化する。この目標ＥＧＲ開度の変化に伴い実ＥＧＲ開度が目標ＥＧＲ開度に向けて変更されることにより、実ＥＧＲ開度が大きく変化する。そして、この実ＥＧＲ開度の変化により、ＥＧＲ流量が大きく変化するため、気筒内の吸入空気量が大きく変化してしまう。その結果、目標ＥＧＲ開度が大きく変化することに伴い、実ＥＧＲ開度が再び大きく変化してしまう。このような流れが非常に短い周期にて繰り返されることにより、実ＥＧＲ開度の非常に短い周期且つ微小な増減が常に繰り返されるようになる。

即ち、図７に示すように、アクセル操作に伴う長い周期且つ大きい振幅となる実ＥＧＲ開度の変化とは異なり、非常に短い周期且つ微小な振幅にて実ＥＧＲ開度が変化するようになる、いわゆるＥＧＲ弁のハンチングが生じてしまう。ちなみに、ステップ式モータは分解能が低いため、ＥＧＲ弁の開度を微小に制御することができない。したがって、ＥＧＲ弁のアクチュエータとしてステップ式モータを用いた内燃機関においては、吸入空気量の変化量に対してＥＧＲ開度の変化量の割合が大きい運転領域でのハンチングの発生頻度がより高いものとなってしまう。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ＥＧＲ弁のハンチングが生じる頻度を低減ことのできる排気循環機構の制御装置を提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
（１）請求項１に記載の発明は、ＥＧＲ弁の開度を制御する排気再循環機構の制御装置において、前記ＥＧＲ弁の目標開度を設定するためのパラメータを目標算出パラメータとし、この目標算出パラメータの変化量に対する前記目標開度の変化量の割合を開度変化率とし、ＥＧＲ流量の変化を妨げるために行われる前記ＥＧＲ弁の制御を流量変化低減制御として、前記開度変化率が開度基準値よりも大きいときには前記開度変化率が前記開度基準値よりも小さいときと比較して、前記流量変化低減制御におけるＥＧＲ流量の変化を妨げる度合を大きくする低減度合可変制御を行うことを要旨とする。

この発明では、開度変化率が開度基準値よりも大きいとき、即ちＥＧＲ弁のハンチングが相対的に発生しやすいときには、開度変化率が開度基準値よりも小さいとき、即ちＥＧＲ弁のハンチングが相対的に発生しにくいときと比較して、ＥＧＲ流量の変化を妨げる度合を大きくしている。これにより、目標算出パラメータの僅かな変化に伴いＥＧＲ流量が大きく変化する状況が生じにくくなるため、ＥＧＲ弁のハンチングが生じる頻度を低減することができる。

（２）請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の排気再循環機構の制御装置において、前記流量変化低減制御では、前記ＥＧＲ弁の目標開度と実開度との差の絶対値が所定値よりも小さいときに前記ＥＧＲ弁の開度を保持することにより、ＥＧＲ流量の変化を妨げるものであり、前記低減度合可変制御では、前記開度変化率が前記開度基準値よりも大きいときの前記所定値を前記開度変化率が前記開度基準値よりも小さいときの前記所定値よりも大きくすることにより、前記流量変化低減制御におけるＥＧＲ流量の変化を妨げる度合を大きくするものであることを要旨とする。

この発明では、開度変化率が開度基準値よりも大きいとき、即ちＥＧＲ弁のハンチングが相対的に発生しやすいときには、開度変化率が開度基準値よりも小さいとき、即ちＥＧＲ弁のハンチングが相対的に発生しにくいときと比較して、流量変化低減制御が行われる領域を拡大している。これにより、ＥＧＲ弁のハンチングが生じる頻度をより確実に低減することができる。

（３）請求項３に記載の発明は、ＥＧＲ弁の開度を制御する排気再循環機構の制御装置において、前記ＥＧＲ弁の目標開度を設定するためのパラメータを目標算出パラメータとし、この目標算出パラメータの変化量に対する前記目標開度の変化量の割合を開度変化率とし、ＥＧＲ流量の変化を妨げるために行われる前記ＥＧＲ弁の制御を流量変化低減制御として、前記開度変化率が大きくなるにつれて前記流量変化低減制御におけるＥＧＲ流量の変化を妨げる度合を大きくする低減度合可変制御を行うことを要旨とする。

（４）請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の排気再循環機構の制御装置において、前記流量変化低減制御では、前記ＥＧＲ弁の目標開度と実開度との差の絶対値が所定値よりも小さいときに前記ＥＧＲ弁の開度を保持することにより、ＥＧＲ流量の変化を妨げるものであり、前記低減度合可変制御では、前記開度変化率が大きくなるにつれて前記所定値を大きくすることにより、前記流量変化低減制御におけるＥＧＲ流量の変化を妨げる度合を大きくするものであることを要旨とする。

（５）請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の排気再循環機構の制御装置において、前記目標算出パラメータとして吸入空気量を用いることを要旨とする。

（６）請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の排気再循環機構の制御装置において、前記ＥＧＲ弁の目標開度の変化量に対するＥＧＲ流量の変化量の割合を流量変化率として、この流量変化率が流量基準値よりも大きいときには、前記流量変化率が前記流量基準値よりも小さいときと比較して、前記ＥＧＲ弁の動作速度を小さくすることを要旨とする。

この発明では、流量変化率が流量基準値よりも大きいとき、即ちＥＧＲ弁のハンチングが相対的に発生しやすいときには、流量変化率が流量基準値よりも小さいとき、即ちＥＧＲ弁のハンチングが相対的に発生しにくいときと比較して、ＥＧＲ弁の動作速度を小さくしている。これにより、ＥＧＲ弁のハンチングが発生しやすいときにはＥＧＲ流量の変化が小さくなるため、ＥＧＲ弁のハンチングが生じる頻度をより確実に低減することができる。

本発明の排気再循環機構の制御装置を具体化した一実施形態について、同制御装置を備える内燃機関の全体構成を示す模式図。同実施形態のＥＧＲ弁制御に用いられる機関回転速度及び吸入空気量と目標ＥＧＲ開度との関係を示すマップ。同実施形態のＥＧＲ弁制御に用いられる開度変化率と不感帯幅との関係を示すグラフ。同実施形態のＥＧＲ弁制御に用いられる流量変化率とＥＧＲ弁の動作速度との関係を示すグラフ。同実施形態において電子制御装置により行われる「ＥＧＲ開度制御処理」の手順を示すフローチャート。同実施形態のＥＧＲ開度制御処理の実行態様の一例を示すタイミングチャート。内燃機関の運転時間に対するＥＧＲ開度の変化態様の一例を示すグラフ。

図１〜６を参照して、本発明の排気再循環機構の制御装置をガソリンエンジンのＥＧＲ装置の制御装置として具体化した一実施形態について説明する。
図１に示すように、エンジン１０の燃焼室１１では、吸気通路１２のスロットルバルブ１３を介して供給された空気と燃料噴射弁１４により噴射された噴射燃料との混合気に対して点火プラグ１５による点火が行われる。そして、混合気の燃焼によりピストン１６が往復運動し、この往復運動がクランクシャフト１７の回転運動に変換される。燃焼後の混合気は排気として燃焼室１１から排気通路１８に送り出される。

エンジン１０には、排気を吸気通路１２に再循環するＥＧＲ装置２０が設けられている。このＥＧＲ装置２０には、排気通路１８と吸気通路１２のスロットルバルブ１３より下流とを連通するＥＧＲ通路２１と、このＥＧＲ通路２１内を流れる排気の流量を調整するＥＧＲ弁２２とが設けられている。このＥＧＲ弁２２の開閉動作は、ステップ式のモータ２３により制御されている。

電子制御装置３０の入力ポートには各種のセンサ類が接続されている。これらセンサ類としては、例えば、スロットルセンサ３１、クランクセンサ３２、吸気量センサ３３及びＥＧＲセンサ３４が設けられている。スロットルセンサ３１は、スロットルバルブ１３の開度（以下、「スロットル開度ＳＴＡ」）を検出する。クランクセンサ３２は、クランクシャフト１７の回転速度（以下、「機関回転速度ＮＥ」）と回転角度を検出する。吸気量センサ３３は、吸気通路１２内を通過する空気の流量（以下、「吸入空気量ＧＡ」）を検出する。ＥＧＲセンサ３４は、ＥＧＲ弁２２の開度（以下、「実ＥＧＲ開度ＥＴＡＲ」）を検出する。

電子制御装置３０は、上記センサ類の出力信号に基づいて、機関回転速度ＮＥ及び機関負荷ＫＬ等の機関運転状態を把握する。機関負荷ＫＬは、吸入空気量ＧＡ及び機関回転速度ＮＥに基づいて算出される。電子制御装置３０は、上述のように把握したエンジン１０の運転状態に応じて、出力ポートに接続された各種の駆動回路に指令信号を出力する。このような電子制御装置３０により行われる制御としては、スロットルバルブ開度ＳＴＡを調整するスロットル制御、燃料噴射弁１４の噴射量を調整する燃料噴射制御、及び実ＥＧＲ開度ＥＴＡＲを調整するＥＧＲ弁制御等が挙げられる。

ＥＧＲ弁制御では、基本的には以下のようにＥＧＲ弁を制御する。
即ち、図２に示すように、吸入空気量ＧＡと機関回転速度ＮＥと目標ＥＧＲ開度ＥＴＡＴとの関係を示すマップから、そのときどきの吸入空気量ＧＡ及び機関回転速度ＮＥから目標ＥＧＲ開度ＥＴＡＴを算出する。そして実ＥＧＲ開度ＥＴＡＲが算出された目標ＥＧＲ開度ＥＴＡＴになるようにＥＧＲ弁２２を制御する。

図２のグラフでは、縦軸を機関回転速度ＮＥとし、横軸を吸入空気量ＧＡとしている。
機関回転速度ＮＥのうちの機関回転速度ＮＥ１は、運転領域がアイドル運転のときの機関回転速度の値を示している。機関回転速度ＮＥ１３は、通常運転領域での最高の機関回転速度の値を示している。機関回転速度ＮＥ２〜ＮＥ１２は、一定の間隔で順に増大する値を示している。

吸入空気量ＧＡのうちの吸入空気量ＧＡ１は、運転領域がアイドル運転のときの吸入空気量の値を示している。吸入空気量ＧＡ１８は、通常運転領域での最高の吸入空気量の値を示している。吸入空気量ＧＡ２〜ＧＡ１７は、一定の間隔で順に増大する値を示している。

機関回転速度ＮＥ１〜ＮＥ１３及び吸入空気量ＧＡ１〜ＧＡ１８によって運転領域Ｒが区画形成されている。この各運転領域Ｒには、目標ＥＧＲ開度ＥＴＡＴをそれぞれ設定している。

このマップには、運転領域Ｒのうちの目標ＥＧＲ開度ＥＴＡＴを「０」とする領域Ａと、機関回転速度ＮＥ及び吸入空気量ＧＡに応じて目標ＥＧＲ開度ＥＴＡＴを「０」よりも大きい範囲で変更する領域Ｂとが設けられている。領域Ｂは、低機関回転速度且つ低吸入空気量の領域、中機関回転速度且つ中吸入空気量の領域、及び高機関回転速度且つ高吸入空気量の領域に相当する。

次に、ＥＧＲ弁２２のハンチングを制御するための制御の内容について説明する。
また吸入空気量ＧＡの単位変化量当たりの目標ＥＧＲ開度ＥＴＡＴの変化量（即ち、目標ＥＧＲ開度ＥＴＡＴと実ＥＧＲ開度ＥＴＡＲとの差の絶対値）の割合を「開度変化率ＶＲ」とする。

例えば、機関運転状態が図中の運転領域Ｒ１から運転領域Ｒ２に変化した場合、開度変化率ＶＲは下記計算式

ＶＲ＝｜ＥＴＡ２−ＥＴＡ１｜／｜ＧＡ１０−ＧＡ４｜

により求められる。

次に、目標ＥＧＲ開度ＥＴＡＴの変化量に対するＥＧＲ流量の変化量の割合を「流量変化率ＶＱ」とする。目標ＥＧＲ開度ＥＴＡＴが大きい領域（例えばＥＧＲ弁２２の全開またはその付近）では、目標ＥＧＲ開度ＥＴＡＴが小さい領域と比較して流量変化率ＶＱが大きくなる。

本実施形態では、ＥＧＲ弁２２のハンチングの抑制のための制御として以下の（Ａ）〜（Ｃ）の制御を行う。
（Ａ）ＥＧＲ弁２２のハンチングの発生のおそれがあるときに実ＥＧＲ開度ＥＴＡＲを保持する開度保持制御。
（Ｂ）開度変化率ＶＲの大きさに応じて開度保持制御が行われるＥＧＲ弁２２の開度領域の大きさを変更する領域変更制御。
（Ｃ）流量変化率ＶＱの大きさに応じてＥＧＲ弁２２の動作速度Ｖを変更する速度変更制御。

開度保持制御の内容について説明する。
開度保持制御では、実ＥＧＲ開度ＥＴＡＲの値を保持するための不感帯幅Ｈを設定する。不感帯幅Ｈが設定されることにより、実ＥＧＲ開度ＥＴＡＲが目標ＥＧＲ開度ＥＴＡＴから乖離していても実ＥＧＲ開度ＥＴＡＲはそのときの開度に保持される。

目標ＥＧＲ開度ＥＴＡＴと実ＥＧＲ開度ＥＴＡＲとの差（以下、「開度差ＥＴＸ」）が不感帯幅Ｈ内にあるとき、実ＥＧＲ開度ＥＴＡＲが目標ＥＧＲ開度ＥＴＡＴに向けて変更されるとＥＧＲ弁２２のハンチングの発生のおそれがある。そこで、開度差ＥＴＸが不感帯幅Ｈ内のときには、実ＥＧＲ開度ＥＴＡＲを保持する。不感帯幅Ｈは、ＥＧＲ弁２２のハンチングが生じたときの振幅よりも僅かに大きく設定されている。また、ＥＧＲ弁２２のハンチングが生じたときの振幅としては試験により把握されたものが用いられる。

領域変更制御の内容について説明する。
ＥＧＲ弁２２のハンチングの発生のしやすさは開度変化率ＶＲに応じて異なる。即ち、開度変化率ＶＲが大きい運転領域では吸入空気量ＧＡの微小な変化に対して目標ＥＧＲ開度ＥＴＡＴが大きく変化するため、開度変化率ＶＲが小さい運転領域と比較してＥＧＲ弁２２のハンチングが生じやすい。

そこで、領域変更制御では、開度変化率ＶＲに応じて不感帯幅Ｈを変更する。即ち、ＥＧＲ弁２２のハンチングが発生しやすいときには不感帯幅Ｈを大きくする。これにより、実ＥＧＲ開度ＥＴＡＲを保持する制御の領域が拡大するため、ＥＧＲ弁２２のハンチングの発生が抑制されるようになる。

速度変更制御の内容について説明する。
ＥＧＲ弁２２のハンチングのしやすさは流量変化率ＶＱに応じて異なる。即ち、流量変化率ＶＱが大きい運転領域では目標ＥＧＲ開度ＥＴＡＴの変化に対してＥＧＲ流量が大きく変化するため、流量変化率ＶＱが小さい運転領域と比較してＥＧＲ弁２２のハンチングが生じやすい。

そこで速度変更制御では、流量変化率ＶＱに応じてＥＧＲ弁２２の動作速度Ｖを変更する。
これにより、流量変化率ＶＱが大きい領域にあるとき、即ちＥＧＲ弁２２のハンチングが発生しやすいときにはＥＧＲ弁２２の動作速度Ｖを小さくする。これにより、ＥＧＲ弁２２のハンチングが発生しやすいときにＥＧＲ流量の変化が小さくなるため、ＥＧＲ弁２２のハンチングが抑制されるようになる。

図３を参照して、領域変更制御で用いられるマップの内容について説明する。
図３に示すグラフでは、縦軸を不感帯幅Ｈとし、横軸を開度変化率ＶＲとしている。そして開度変化率ＶＲを一定の間隔に区画するとともにその区画された領域毎に不感帯幅Ｈの値を設定している。

具体的には不感帯幅Ｈを開度変化率ＶＲの領域に応じて３つの値に設定する。
開度変化率ＶＲが図３中のグラフの最小値ＶＲ１からこの値ＶＲ１より大きい値ＶＲ２までの領域である第１領域ＶＲＸでは、不感帯幅Ｈを最も小さい値Ｈ１として設定している。

開度変化率ＶＲが値ＶＲ２からこの値ＶＲ２よりも大きい値ＶＲ３までの領域である第２領域ＶＲＹでは、不感帯幅Ｈは、上記値Ｈ１より大きい値Ｈ２として設定している。
開度変化率ＶＲが値ＶＲ３から図３中のグラフの最大値ＶＲ４までの領域である第３領域ＶＲＺでは、不感帯幅Ｈを最も大きい値Ｈ３として設定している（即ち、Ｈ１＜Ｈ２＜Ｈ３）。なお各領域ＶＲＸ〜ＶＲＺ内において不感帯幅Ｈの各値はそれぞれ一定である。

また不感帯幅Ｈは、実ＥＧＲ開度ＥＴＡＲを中心として実ＥＧＲ開度ＥＴＡＲの増大側及び実ＥＧＲ開度ＥＴＡＲの減少側の両方に互いに等しい所定量の幅を有している。即ち、不感帯幅Ｈは、実ＥＧＲ開度ＥＴＡＲを中心として、互いに幅の等しい上限値ＨＵＬと下限値ＨＤＬを有するとともに、下限値ＨＤＬから上限値ＨＵＬまでの大きさにて規定している。以上により、そのときどきの開度変化率ＶＲが第１領域ＶＲＸ〜第３領域ＶＲＺのいずれかに入るかを判定し、その領域の不感帯幅Ｈをそのときどきの開度変化率ＶＲに対する不感帯幅Ｈとして設定する。

図４を参照して、速度変更制御で用いられるマップの内容について説明する。
図４に示すグラフでは、縦軸をＥＧＲ弁２２の動作速度Ｖとし、横軸を流量変化率ＶＱとしている。そして目標ＥＧＲ開度ＥＴＡＴを一定の間隔に区画するとともにその区画された領域毎にＥＧＲ弁２２の動作速度Ｖの値を設定している。

具体的にはＥＧＲ弁２２の動作速度Ｖを流量変化率ＶＱに応じて３つの値に設定する。
流量変化率ＶＱの値が図４中のグラフの最小値ＶＱ１からこの値ＶＱ１よりも大きい値である値ＶＱ２までの領域である第１領域ＶＱＸでは、ＥＧＲ弁２２の動作速度Ｖを最も大きい値Ｖ１に設定している。

流量変化率ＶＱの値が値ＶＱ２からこの値ＶＱ２よりも大きい値である値ＶＱ３までの領域である第２領域ＶＱＹでは、ＥＧＲ弁２２の動作速度Ｖを値Ｖ１よりも小さい値Ｖ２として設定している。

流量変化率ＶＱの値が値ＶＱ３から図４のグラフの最大値ＶＱ４までの領域である第３領域ＶＱＺでは、ＥＧＲ弁２２の動作速度Ｖを最も小さい値Ｖ３に設定している（即ち、Ｖ３＜Ｖ２＜Ｖ１）。なお各領域ＶＱＸ〜ＶＱＺ内において、ＥＧＲ弁２２の動作速度Ｖの値は一定である。

図５を参照して、ＥＧＲ弁２２のハンチングを抑制するための手順を定めたＥＧＲ開度制御処理の内容について説明する。この処理は、電子制御装置３０により所定時間毎に繰り返し行われている。

ステップＳ１０において、検出された機関回転速度ＮＥ及び吸入空気量ＧＡに基づいて目標ＥＧＲ開度ＥＴＡＴを算出する。具体的には、図２に示すマップを用いて、機関回転速度ＮＥと吸入空気量ＧＡとの関係から上記目標ＥＧＲ開度ＥＴＡＴを算出する。

次にステップＳ１１において、開度変化率ＶＲの領域に基づいて不感帯幅Ｈを算出する。具体的には、開度変化率ＶＲを算出するとともに、この算出された開度変化率ＶＲが各領域ＶＲＸ〜ＶＲＺのいずれかに属しているかを判断する。そして、図３のグラフを用いて、各領域ＶＲＸ〜ＶＲＺに応じた不感帯幅Ｈの値を算出する。なお、ステップＳ１１の処理は低減度合可変制御に相当する。

次にステップＳ１２において、流量変化率ＶＱに基づいてＥＧＲ弁２２の動作速度Ｖを算出する。具体的には、流量変化率ＶＱを算出するとともに、この算出された流量変化率ＶＱが各領域ＶＱＸ〜ＶＱＺのいずれかに属しているかを判断する。そして、図４のグラフを用いて、各領域ＶＱＸ〜ＶＱＺに応じたＥＧＲ弁２２の動作速度Ｖの値を算出する。

次にステップＳ１３において、現在の実ＥＧＲ開度ＥＴＡＲと今回の制御周期において算出した目標ＥＧＲ開度ＥＴＡＴとの差である開度差ＥＴＸの絶対値が不感帯幅Ｈの範囲内か否かを判定する。即ち開度差ＥＴＸが不感帯幅Ｈの下限値ＨＤＬを下回るか否か、且つ開度差ＥＴＸが不感帯幅Ｈの上限値ＨＵＬを上回るか否かを判定する。

ここで、上記開度差ＥＴＸの絶対値が不感帯幅Ｈの範囲内である場合（ステップＳ１３のＹＥＳ）、即ち開度差ＥＴＸが不感帯幅Ｈの下限値ＨＤＬ以上、且つ開度差ＥＴＸが不感帯幅Ｈの上限値ＨＵＬ以下にある場合、ステップＳ１４において、現在の実ＥＧＲ開度ＥＴＡＲを維持する。なお、ステップＳ１３及びＳ１４の処理は流量変化低減制御に相当する。

一方、開度差ＥＴＸの絶対値が不感帯幅Ｈを超える場合（ステップＳ１３のＮＯ）、即ち開度差ＥＴＸが不感帯幅Ｈの下限値ＨＤＬを下回る場合、もしくは開度差ＥＴＸが不感帯幅Ｈの上限値ＨＵＬを上回る場合、ステップＳ１５において、今回の制御周期において算出した目標ＥＧＲ開度ＥＴＡＴを新たな目標ＥＧＲ開度ＥＴＡＴとして設定する。

そしてステップＳ１６において、実ＥＧＲ開度ＥＴＡＲをステップＳ１２にて算出したＥＧＲ弁２２の動作速度Ｖを用いて、上記の新たな目標ＥＧＲ開度ＥＴＡＴに近づけるように変更する。

図６を参照して、上述のＥＧＲ開度制御処理によるＥＧＲ弁２２の開度の制御態様の一例について説明する。図６では横軸を時間（ｔ）及び縦軸をＥＧＲ開度とし、時間経過に対する目標ＥＧＲ開度ＥＴＡＴ及び実ＥＧＲ開度ＥＴＡＲの変遷を示している。なおグラフ中の太線は実ＥＧＲ開度ＥＴＡＲを示し、細線は目標ＥＧＲ開度ＥＴＡＴを示している。また破線は不感帯幅Ｈを示している。

時間ｔ０〜ｔ２において、アクセル操作により機関負荷ＫＬが増大している。これに伴い、目標ＥＧＲ開度ＥＴＡＴが増大することにより、開度差ＥＴＸが不感帯幅Ｈの上限値ＨＵＬを上回るため、ＥＧＲ弁２２はその実ＥＧＲ開度ＥＴＡＲが増大するように変化する。

また時間ｔ０〜ｔ１において、流量変化率ＶＱが第１領域ＶＱＸとなるため、ＥＧＲ弁２２の動作速度Ｖが値Ｖ１に設定される。そして時間ｔ１〜ｔ２では、流量変化率ＶＱが第３領域ＶＱＺとなるため、ＥＧＲ弁２２の動作速度Ｖが値Ｖ３に設定される。

時間ｔ２〜ｔ３では、アクセル踏み込み量がおおよそ維持されているが、アクセル踏み込み量の僅かな変化や車両の走行状態の変化等によって吸入空気量ＧＡが変化する。これに伴い目標ＥＧＲ開度ＥＴＡＴが変化する。しかしながら、目標ＥＧＲ開度ＥＴＡＴが不感帯幅Ｈ内の変化であるため、実ＥＧＲ開度ＥＴＡＲは維持される。即ち実ＥＧＲ開度ＥＴＡＲは、目標ＥＧＲ開度ＥＴＡＴから剥離した状態で維持される。

アクセル踏み込み量の変化に伴い、開度差ＥＴＸの絶対値が不感帯幅Ｈを超えるとともに目標ＥＧＲ開度ＥＴＡＴが下限値ＨＤＬを下回ったとき（時間ｔ３）、実ＥＧＲ開度ＥＴＡＲがそのときの目標ＥＧＲ開度ＥＴＡＴである開度ＥＴＡＸに向けて変更される（時間ｔ４）。そして時間ｔ４以降の不感帯幅Ｈは、上記値ＥＴＡＸに基づいて設定される。

本実施形態によれば、以下に示す効果を奏することができる。
（１）本実施形態では、開度変化率ＶＲが第３領域ＶＲＺにあるとき、即ちＥＧＲ弁２２のハンチングが相対的に発生しやすいときには、開度変化率ＶＲが第１領域ＶＲＸまたは第２領域ＶＲＹにあるとき、即ちＥＧＲ弁２２のハンチングが相対的に発生しにくいときと比較して、ＥＧＲ流量の変化を妨げる度合を小さくしている。これにより、吸入空気量ＧＡの僅かな変化に伴いＥＧＲ流量が大きく変化する状況が生じにくくなるため、ＥＧＲ弁２２のハンチングが生じる頻度を低減することができる。これは、開度変化率ＶＲが第２領域ＶＲＹにあるときと第１領域ＶＲＸにあるときとの比較の場合も同様である。

（２）本実施形態では、開度変化率ＶＲが第３領域ＶＲＺにあるとき、即ちＥＧＲ弁２２のハンチングが相対的に発生しやすいときには、開度変化率ＶＲが第１領域ＶＲＸまたは第２領域ＶＲＹにあるときよりも小さいとき、即ちＥＧＲ弁２２のハンチングが相対的に発生しにくいときと比較して、流量変化低減制御が行われる領域、即ち不感帯幅Ｈを大きくしている。これにより、ＥＧＲ弁２２のハンチングが生じる頻度をより確実に低減することができる。これは、開度変化率ＶＲが第２領域ＶＲＹにあるときと第１領域ＶＲＸにあるときとの比較の場合も同様である。

（３）本実施形態によれば、不感帯幅ＨをＥＧＲ弁２２のハンチングの際のＥＧＲ弁の振幅に基づいて設定するため、各領域ＶＲＸ〜ＶＲＺにおいて実際に発生するＥＧＲ弁２２のハンチングを適切に抑制することができる。

（４）本実施形態では、流量変化率ＶＱが第３領域ＶＱＺにあるとき、即ちＥＧＲ弁２２のハンチングが相対的に発生しやすいときには、流量変化率ＶＱが第１領域ＶＱＸまたは第２領域ＶＱＹにあるとき、即ちＥＧＲ弁２２のハンチングが相対的に発生しにくいときと比較して、ＥＧＲ弁２２の動作速度Ｖを小さくしている。これにより、ＥＧＲ弁２２のハンチングが発生しやすいときにはＥＧＲ流量の変化が小さくなるため、ＥＧＲ弁２２のハンチングが生じる頻度をより確実に低減することができる。

（５）燃費向上の観点から体格の大きいＥＧＲ弁を用いることによりＥＧＲ流量を大きくすることが考えられる。
しかしながら、体格の大きいＥＧＲ弁を動作させるためのアクチュエータとして上記ステップ式モータを用いた場合には、モータの１ステップ当たりのＥＧＲ弁の動作量が大きくなるため、上記１ステップ当たりのＥＧＲ量が増大するようになることにより、ＥＧＲ流量の変化量が大きくなる。その結果、ＥＧＲ弁２２のハンチングが生じやすくなってしまう。

その点、本実施形態では、不感帯幅Ｈに基づいて実ＥＧＲ開度ＥＴＡＲを保持しているため、１ステップ当たりのＥＧＲ流量が大きいときにもＥＧＲ弁２２のハンチングを抑制することができる。したがって、体格の大きいＥＧＲ弁を採用して燃費向上させることと、ＥＧＲ弁２２のハンチングの抑制とを両立することができる。

（６）ステップ式モータは分解能が低いため、ＥＧＲ弁２２の開度を微小に制御することができない。したがって、ＥＧＲ弁２２のアクチュエータとしてステップ式モータを用いたエンジン１０においては、開度変化率ＶＲが大きい運転領域でのＥＧＲ弁２２のハンチングの発生頻度がより高いものとなる。その点、本実施形態では、ＥＧＲ弁２２のアクチュエータとしてステップ式のモータ２３を用いているものの、ＥＧＲ弁開度制御処理を行うようにしているため、開度変化率ＶＲが大きい運転領域でのＥＧＲ弁２２のハンチングの発生を抑制することができる。

（その他の実施形態）
本発明の排気再循環機構の制御装置の具体的な構成は、上記実施形態に例示した構成に限定されることなく、例えば以下のように変更することもできる。また以下の変形例は、上記実施形態についてのみ適用されるものではなく、異なる変形例同士を互いに組み合わせて実施することもできる。

・上記実施形態では、ＥＧＲ弁２２の動作速度Ｖを流量変化率ＶＱの各領域ＶＱＸ〜ＶＱＺにおいて異なる値として設定したが（図４参照）、上記動作速度Ｖを流量変化率ＶＱの全領域に亘り一定の値として設定することもできる。

・上記実施形態では、ＥＧＲ弁２２の不感帯幅Ｈを各開度変化率ＶＲの領域ＶＲＸ〜ＶＲＺにおいて互いに異なる値として設定したが（図３参照）、上記不感帯幅Ｈは開度変化率ＶＲ全体に亘り一定の値として設定することもできる。

・上記実施形態では、不感帯幅Ｈを各領域ＶＲＸ〜ＶＲＺ内において一定の値としてそれぞれ設定したが（図３参照）、上記不感帯幅Ｈは各領域ＶＲＸ〜ＶＲＺ内において可変とすることもできる。具体的には、各領域ＶＲＸ〜ＶＲＺ内において、開度変化率ＶＲが増大するにつれて不感帯幅Ｈの値を連続的に増大するようにそれぞれ設定することもできる。

・上記実施形態では、動作速度Ｖを上記領域ＶＱＸ〜ＶＱＺ内において一定の値として設定したが（図４参照）、上記動作速度Ｖは各領域ＶＱＸ〜ＶＱＺ内において可変とすることもできる。具体的には、各領域ＶＱＸ〜ＶＱＺ内において開度変化率ＶＲが増大するにつれて動作速度Ｖの値を連続的に減少するように設定することもできる。

・上記実施形態では、不感帯幅Ｈと開度差ＥＴＸとの比較によって実ＥＧＲ開度ＥＴＡＲを保持するか否かを判定したが、開度差ＥＴＸに相当するモータ２３のステップ数と、ステップ数に適合させた不感帯幅Ｈとの関係に基づいて、実ＥＧＲ開度ＥＴＡＲを保持するか否かを判定することもできる。

・上記実施形態では、開度変化率ＶＲに基づいて不感帯幅Ｈの値を設定したが、開度変化率ＶＲとは異なるパラメータに基づいて不感帯幅Ｈを設定することもできる。例えば、開度変化率ＶＲに代わるパラメータとして、機関回転速度ＮＥの変化量に対する目標ＥＧＲ開度ＥＴＡＴの変化量の割合の絶対値を算出し、このパラメータに基づいて不感帯幅Ｈの値を設定することもできる。

・上記実施形態では、不感帯幅Ｈに対する開度変化率ＶＲの領域として３つの領域を設定したが、開度変化率ＶＲの領域の区画の仕方はこれに限定されることはない。例えば、開度変化率ＶＲが所定の開度基準値よりも大きい第１の領域と、開度変化率ＶＲが上記開度基準値以下の第２の領域とに区画することもできる。この場合、開度変化率ＶＲが第１の領域にあるとき、即ちＥＧＲ弁２２のハンチングが発生しやすいことが予測されるとき、実ＥＧＲ開度ＥＴＡＲが保持される。一方、開度変化率ＶＲが第２の領域にあるとき、即ちＥＧＲ弁２２のハンチングが発生しにくいことが予測されるとき、実ＥＧＲ開度ＥＴＡＲが目標ＥＧＲ開度ＥＴＡＴに向けて変更される。

要するに、低減度合変更制御の制御態様は、開度変化率ＶＲが相対的に大きい領域、即ちＥＧＲ弁２２のハンチングの発生がしやすい領域では、開度変化率ＶＲが相対的に小さい領域、即ちＥＧＲ弁２２のハンチングの発生がしにくい領域と比較して、ＥＧＲ流量の変化が妨げる度合を大きくする制御であればよい。

・上記実施形態では、流量変化率ＶＱを第１領域ＶＱＸ〜第３領域ＶＱＺの３つの領域に区画したが、流量変化率ＶＱの領域はこれに限定されることはない。例えば、目標ＥＧＲ開度ＥＴＡＴが全開付近のときの流量変化率ＶＱを流量基準値として、流量変化率ＶＱが流量基準値よりも大きいときには、流量変化率ＶＱが流量基準値よりも小さいときと比較して、ＥＧＲ弁２２の動作速度Ｖを小さくする制御であればよい。

・上記実施形態では、ＥＧＲ弁２２のハンチングを抑制する制御をガソリンエンジンに適用したが、ディーゼルエンジンに適用することもできる。

１０…エンジン（内燃機関）、１１…燃焼室、１２…吸気通路、１３…スロットルバルブ、１４…燃料噴射弁、１５…点火プラグ、１６…ピストン、１７…クランクシャフト、１８…排気通路、２０…排気再循環機構、２１…ＥＧＲ通路、２２…ＥＧＲ弁、２３…モータ、３０…電子制御装置、３１…スロットルセンサ、３２…クランクセンサ、３３…吸気量センサ、３４…ＥＧＲセンサ。

Claims

ＥＧＲ弁の開度を制御する排気再循環機構の制御装置において、
前記ＥＧＲ弁の目標開度を設定するためのパラメータを目標算出パラメータとし、この目標算出パラメータの変化量に対する前記目標開度の変化量の割合を開度変化率とし、ＥＧＲ流量の変化を妨げるために行われる前記ＥＧＲ弁の制御を流量変化低減制御として、
前記開度変化率が開度基準値よりも大きいときには前記開度変化率が前記開度基準値よりも小さいときと比較して、前記流量変化低減制御におけるＥＧＲ流量の変化を妨げる度合を大きくする低減度合可変制御を行う
ことを特徴とする排気再循環機構の制御装置。
請求項１に記載の排気再循環機構の制御装置において、
前記流量変化低減制御では、前記ＥＧＲ弁の目標開度と実開度との差の絶対値が所定値よりも小さいときに前記ＥＧＲ弁の開度を保持することにより、ＥＧＲ流量の変化を妨げるものであり、
前記低減度合可変制御では、前記開度変化率が前記開度基準値よりも大きいときの前記所定値を前記開度変化率が前記開度基準値よりも小さいときの前記所定値よりも大きくすることにより、前記流量変化低減制御におけるＥＧＲ流量の変化を妨げる度合を大きくするものである
ことを特徴とする排気再循環機構の制御装置。
ＥＧＲ弁の開度を制御する排気再循環機構の制御装置において、
前記ＥＧＲ弁の目標開度を設定するためのパラメータを目標算出パラメータとし、この目標算出パラメータの変化量に対する前記目標開度の変化量の割合を開度変化率とし、ＥＧＲ流量の変化を妨げるために行われる前記ＥＧＲ弁の制御を流量変化低減制御として、
前記開度変化率が大きくなるにつれて前記流量変化低減制御におけるＥＧＲ流量の変化を妨げる度合を大きくする低減度合可変制御を行う
ことを特徴とする排気再循環機構の制御装置。
請求項３に記載の排気再循環機構の制御装置において、
前記流量変化低減制御では、前記ＥＧＲ弁の目標開度と実開度との差の絶対値が所定値よりも小さいときに前記ＥＧＲ弁の開度を保持することにより、ＥＧＲ流量の変化を妨げるものであり、
前記低減度合可変制御では、前記開度変化率が大きくなるにつれて前記所定値を大きくすることにより、前記流量変化低減制御におけるＥＧＲ流量の変化を妨げる度合を大きくするものである
ことを特徴とする排気再循環機構の制御装置。
請求項１〜４のいずれか一項に記載の排気再循環機構の制御装置において、
前記目標算出パラメータとして吸入空気量を用いる
ことを特徴とする排気再循環機構の制御装置。
請求項１〜５のいずれか一項に記載の排気再循環機構の制御装置において、
前記ＥＧＲ弁の目標開度の変化量に対するＥＧＲ流量の変化量の割合を流量変化率として、
この流量変化率が流量基準値よりも大きいときには、前記流量変化率が前記流量基準値よりも小さいときと比較して、前記ＥＧＲ弁の動作速度を小さくする
ことを特徴とする排気再循環機構の制御装置。