JP2013002375A - 内燃機関のｅｇｒ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＥＧＲ装置を備えたエンジンにおいて、ＥＧＲ弁の全閉位置（ＥＧＲガス流量が最小となる開度）を精度良く学習できるようにする。
【解決手段】アイドル運転中にＥＧＲ弁２６の開度を所定開度（例えば設計上の全閉位置）から所定ステップ量ずつ増加させてエンジン回転変動（例えばエンジン回転速度の標準偏差）を算出する処理をＥＧＲ弁２６の開度が所定値以上になるまで繰り返した後、ＥＧＲ弁２６の開度を所定開度から所定ステップ量ずつ減少させてエンジン回転変動を算出する処理をＥＧＲ弁２６の開度が所定値以下になるまで繰り返す。このようにしてＥＧＲ弁２６の開度を増加及び減少させたときにエンジン回転変動が最小となるＥＧＲ弁２６の開度のうちの最大値を全閉位置として学習する。或は、エンジン回転変動が最小となるＥＧＲ弁２６の開度のうちの最大値と最小値の平均値を全閉位置として学習しても良い。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の排出ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気通路に還流させる際のＥＧＲガス流量を調節するＥＧＲ弁を備えた内燃機関のＥＧＲ制御装置に関する発明である。

車両に搭載される内燃機関においては、燃費向上や排気エミッション低減等を目的として、排出ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気通路に還流させるＥＧＲ装置を搭載するようにしたものがあり、一般的なＥＧＲ装置は、ＥＧＲ通路に配置したＥＧＲ弁の開度を制御してＥＧＲガス流量を制御するように構成されている。

このようなＥＧＲ装置を搭載した内燃機関においては、例えば、特許文献１（特許第２５６０７７７号公報）に記載されているように、内燃機関の吸気通路に、酸素濃度を検出する酸素センサを設け、この酸素センサの出力に基づいてＥＧＲガスの還流が開始されるＥＧＲ弁の開度を検出するようにしたものがある。また、特許文献２（特開２００１−８２２６０号公報）に記載されているように、内燃機関の吸気通路に、吸気圧を検出する吸気圧センサを設け、この吸気圧センサの出力に基づいてＥＧＲガスの還流が開始されるＥＧＲ弁の開度を学習するようにしたものもある。

特許第２５６０７７７号公報 特開２００１−８２２６０号公報

ところで、特にガソリンエンジンでは、ＥＧＲガス流量に対する燃焼安定性の感度が高いため、ＥＧＲガス流量を精度良く制御する必要があると共に、ＥＧＲガス停止時はＥＧＲガスの漏れによる燃焼悪化を防止するためにＥＧＲ弁の開度を全閉位置（ＥＧＲガス流量が最小となる開度）に精度良く制御する必要があり、それらを実現するには、ＥＧＲ弁の開度制御の基準となる全閉位置を精度良く学習する必要がある。

本出願人は、ＥＧＲ弁のデポジットの対策等を目的として、ＥＧＲ弁の開度を全閉位置に対して増加方向と減少方向の両方向に駆動できるよう（つまりＥＧＲ弁の可動範囲の途中で全閉位置となるよう）にＥＧＲ弁を設けたＥＧＲ装置を研究・開発しているが、このＥＧＲ装置は、ＥＧＲ弁の全閉位置が可動範囲の限界位置（例えばストッパに突き当たる位置）と一致していないため、ＥＧＲ弁を可動範囲の限界位置まで駆動して全閉位置を学習するといった方法を実施することができない。

そこで、上記特許文献１，２の技術の利用して、吸気通路に設けた酸素センサや吸気圧センサの出力に基づいてＥＧＲ弁の全閉位置を学習することも考えられるが、この場合、吸気通路に酸素センサや吸気圧センサを必ず設ける必要があるため、近年の重要な技術的課題である低コスト化の要求を満たすことができないことがある。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、低コスト化の要求を満たしながら、ＥＧＲ弁の全閉位置（ＥＧＲガス流量が最小となる開度）を精度良く学習することができる内燃機関のＥＧＲ制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、内燃機関の排出ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気通路に還流させる際のＥＧＲガス流量を調節するＥＧＲ弁を備えた内燃機関のＥＧＲ制御装置において、ＥＧＲ弁は、ＥＧＲガス流量が最小となる開度（以下「全閉位置」という）に対して該ＥＧＲ弁の開度を増加方向と減少方向の両方向に駆動可能に設けられ、ＥＧＲ弁の開度に対する内燃機関の挙動に基づいて全閉位置を学習する全閉位置学習手段を備えた構成としたものである。

ＥＧＲ弁の開度に応じてＥＧＲガス流量が変化して内燃機関の挙動が変化するため、ＥＧＲ弁の開度に対する内燃機関の挙動を監視すれば、ＥＧＲ弁の全閉位置（ＥＧＲガス流量が最小となる開度）を精度良く学習することができる。しかも、全閉位置を学習するためのセンサを新たに設ける必要がないため、近年の重要な技術的課題である低コスト化の要求を満たすことができる。

この場合、請求項２のように、ＥＧＲ弁の開度を所定開度（例えば設計上の全閉位置）から増加させたときと減少させたときの内燃機関の挙動に基づいて全閉位置を学習するようにしても良い。このようにすれば、全閉位置が所定開度に対して増加側と減少側のどちら側にずれていても、全閉位置を学習することができる。

或は、請求項３のように、ＥＧＲ弁を可動範囲の限界位置まで駆動したときの開度に基づいてＥＧＲ弁の開度を所定開度から変化させる際の方向を増加方向と減少方向のうちの一方に決定して、ＥＧＲ弁の開度を所定開度から変化させたときの内燃機関の挙動に基づいて全閉位置を学習するようにしても良い。このようにすれば、ＥＧＲ弁を可動範囲の限界位置（例えばストッパに突き当たる位置）まで駆動したときの開度に基づいて全閉位置が所定開度に対して増加側と減少側のどちら側にずれているかを判定して、ＥＧＲ弁の開度を所定開度から変化させる際の方向を増加方向と減少方向のうちの全閉位置を通過する方向に決定することができ、ＥＧＲ弁の開度を所定開度から全閉位置を通過する方向に変化させたときの内燃機関の挙動に基づいて全閉位置を学習することができる。この場合、全閉位置を学習する際にＥＧＲ弁の開度を所定開度から増加方向と減少方向のうちの一方に変化させるだけで良く、学習時間を短縮化することができる。

また、請求項４のように、全閉位置を学習する際に内燃機関の挙動として内燃機関の回転変動を用いるようにしても良い。ＥＧＲ弁の開度に応じてＥＧＲガス流量が変化し、それに応じて内燃機関の燃焼状態が変化して内燃機関の回転変動が変化するため、ＥＧＲ弁の開度に対する内燃機関の回転変動を監視すれば、ＥＧＲ弁の全閉位置を精度良く学習することができる。

或は、請求項５にように、全閉位置を学習する際に内燃機関の挙動として内燃機関の回転変動を抑制するための補正量（例えば、アイドル回転速度制御量、点火時期補正量、燃料噴射補正量等）を用いるようにしても良い。このようにしても、ＥＧＲ弁の全閉位置を精度良く学習することができる。

ところで、ＥＧＲ装置は、ＥＧＲガス流量が最小となるＥＧＲ弁の開度が必ずしも１点になるとは限らず、ＥＧＲガス流量が最小となる開度領域（不感帯）が存在する場合もある。

そこで、請求項６のように、ＥＧＲ弁の開度を変化させたときに内燃機関の回転変動が最小となるＥＧＲ弁の開度のうちの最大値を全閉位置として学習するようにしても良い。このようにすれば、ＥＧＲガス流量が最小となる開度領域（不感帯）が存在する場合でも、ＥＧＲガス流量が最小となる開度のうちの最大値を全閉位置として学習することができる。また、ＥＧＲガス流量が最小となる開度のうちの最大値を全閉位置として学習すれば、ＥＧＲガス流量制御の応答性を高めることができる。

或は、請求項７のように、ＥＧＲ弁の開度を変化させたときに内燃機関の回転変動が最小となるＥＧＲ弁の開度のうちの最大値と最小値の平均値を全閉位置として学習するようにしても良い。このようにすれば、ＥＧＲガス流量が最小となる開度領域（不感帯）が存在する場合でも、ＥＧＲガス流量が最小となる開度のうちの最大値と最小値の平均値を全閉位置として学習することができる。また、ＥＧＲガス流量が最小となる開度のうちの最大値と最小値の平均値を全閉位置として学習すれば、ＥＧＲ弁の開度を全閉位置に制御したときのＥＧＲガス流量（ＥＧＲガスの漏れ）を確実に少なくする（或は０にする）ことができる。

また、請求項８のように、全閉位置の学習値を書き換え可能な不揮発性メモリに記憶するようにしても良い。このようにすれば、常に最新の全閉位置の学習値を用いてＥＧＲ弁を制御することができる。

図１は本発明の実施例１におけるエンジン制御システムの概略構成を示す図である。 図２はＥＧＲ弁の可動範囲を説明する図である。 図３（ａ）はＥＧＲ弁の開度とエンジン回転速度の標準偏差との関係を示す図であり、図３（ｂ）はＥＧＲ弁の開度とＩＳＣ制御量との関係を示す図であり、図３（ｃ）はＥＧＲ弁の開度と点火時期補正量との関係を示す図である。 図４は実施例１の全閉位置学習の特徴を説明する図である。 図５は実施例１の全閉位置学習ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 図６は実施例１の全閉位置学習の実行例を説明するタイムチャートである。 図７は実施例２の全閉位置学習の特徴を説明する図である。 図８は実施例２の全閉位置学習ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 図９は実施例２の全閉位置学習の実行例を説明するタイムチャートである。 図１０は実施例３の全閉位置学習ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 図１１は実施例３の全閉位置学習の実行例を説明するタイムチャートである。

以下、本発明を実施するための形態を具体化した幾つかの実施例を説明する。

本発明の実施例１を図１乃至図６に基づいて説明する。
まず、図１に基づいてエンジン制御システム全体の構成を概略的に説明する。
内燃機関であるエンジン１１の吸気管１２の最上流部には、エアクリーナ１３が設けられ、このエアクリーナ１３の下流側に、吸入空気量を検出するエアフローメータ１４が設けられている。このエアフローメータ１４の下流側には、モータ１５によって開度調節されるスロットルバルブ１６と、このスロットルバルブ１６の開度（スロットル開度）を検出するスロットル開度センサ１７とが設けられている。

更に、スロットルバルブ１６の下流側には、サージタンク１８が設けられている。このサージタンク１８には、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド１９が設けられ、各気筒毎に筒内噴射又は吸気ポート噴射を行う燃料噴射弁（図示せず）が取り付けられている。エンジン１１のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ（図示せず）が取り付けられ、各点火プラグの火花放電によって各気筒内の混合気に着火される。

一方、エンジン１１の各気筒の排気マニホールド２０が排気管２１に接続され、この排気管２１に、排出ガス中のＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ等を浄化する三元触媒等の触媒２２が設置されている。

このエンジン１１には、触媒２２の上流側の排気通路（排気マニホールド２０又は排気管２１）から排出ガスの一部をＥＧＲガスとしてスロットルバルブ１６の下流側の吸気通路（サージタンク１８又は吸気マニホールド１９）に還流させるＥＧＲ装置２３が搭載されている。このＥＧＲ装置２３は、触媒２２の上流側の排気通路とスロットルバルブ１６の下流側の吸気通路との間にＥＧＲ配管２４が接続され、このＥＧＲ配管２４に、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ２５と、ＥＧＲガス流量を調節するバタフライ式のＥＧＲ弁２６が設けられている。このＥＧＲ弁２６は、モータ（図示せず）によって開度が調整され、そのＥＧＲ弁２６の開度がＥＧＲ開度センサ２７によって検出される。

図２に示すように、ＥＧＲ弁２６のデポジットの対策等を目的として、ＥＧＲ装置２３は、ＥＧＲ弁２６の全閉位置（ＥＧＲガス流量が最小となる開度）からＥＧＲ弁２６の開度の減少方向に離れた開度位置にストッパ３１がＥＧＲ弁２６のギアボックス内に設けられ、ＥＧＲ弁２６の開度を全閉位置に対して増加方向と減少方向の両方向に駆動できるよう（つまりＥＧＲ弁２６の可動範囲の途中で全閉位置となるよう）にＥＧＲ弁２６が設けられている。従って、このＥＧＲ装置２３は、ＥＧＲ弁２６の全閉位置が可動範囲の限界位置（ストッパ３１に突き当たる位置）と一致していない。

図１に示すように、その他、エンジン１１には、冷却水温を検出する冷却水温センサ２８や、クランク軸（図示せず）が所定クランク角回転する毎にパルス信号を出力するクランク角センサ２９等が設けられ、クランク角センサ２９の出力信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。

これら各種センサの出力は、電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」と表記する）３０に入力される。このＥＣＵ３０は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御用のプログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて、燃料噴射量、点火時期、スロットル開度（吸入空気量）等を制御する。

その際、ＥＣＵ３０は、エンジン運転状態（例えばエンジン回転速度や負荷等）に応じて目標ＥＧＲ流量（又は目標ＥＧＲ率）を算出し、この目標ＥＧＲ流量（又は目標ＥＧＲ率）を実現するようにＥＧＲ弁２６の開度を制御する。この場合、例えば、目標ＥＧＲ流量（又は目標ＥＧＲ率）に応じた目標ＥＧＲ開度（ＥＧＲ弁２６の目標開度）を算出し、ＥＧＲ開度センサ２７で検出したＥＧＲ弁２６の開度が目標ＥＧＲ開度になるようにＥＧＲ弁２６を制御する。

ところで、特にガソリンエンジンでは、ＥＧＲガス流量に対する燃焼安定性の感度が高いため、ＥＧＲガス流量を精度良く制御する必要があると共に、ＥＧＲガス停止時はＥＧＲガスの漏れによる燃焼悪化を防止するためにＥＧＲ弁２６の開度を全閉位置（ＥＧＲガス流量が最小となる開度）に精度良く制御する必要があり、それらを実現するには、ＥＧＲ弁２６の開度制御の基準となる全閉位置を精度良く学習する必要がある。

しかし、ＥＧＲ装置２３は、ＥＧＲ弁２６の全閉位置が可動範囲の限界位置（ストッパ３１に突き当たる位置）と一致していないため、ＥＧＲ弁２６を可動範囲の限界位置まで駆動して全閉位置を学習するといった方法を実施することができない。

そこで、ＥＣＵ３０は、ＥＧＲ弁２６の開度に対するエンジン回転変動に基づいて全閉位置を学習する。図３（ａ）に示すように、ＥＧＲ弁２６の開度に応じてＥＧＲガス流量が変化し、それに応じてエンジン１１の燃焼状態が変化してエンジン回転変動（例えばエンジン回転速度の標準偏差）が変化するため、ＥＧＲ弁２６の開度に対するエンジン回転変動を監視すれば、ＥＧＲ弁２６の全閉位置（ＥＧＲガス流量が最小となる開度）を精度良く学習することができる。

本実施例１では、ＥＣＵ３０により後述する図５の全閉位置学習ルーチンを実行することで、ＥＧＲ弁２６の開度を所定開度（例えば設計上の全閉位置）から所定ステップ量ずつ増加させてエンジン回転変動（例えばエンジン回転速度の標準偏差）を算出する処理を繰り返した後、ＥＧＲ弁２６の開度を所定開度から所定ステップ量ずつ減少させてエンジン回転変動を算出する処理を繰り返し、このようにしてＥＧＲ弁２６の開度を所定開度から変化（増加及び減少）させたときにエンジン回転変動が最小となるＥＧＲ弁２６の開度のうちの最大値を全閉位置として学習する（図４参照）。

以下、本実施例１でＥＣＵ３０が実行する図５の全閉位置学習ルーチンの処理内容を説明する。
図５に示す全閉位置学習ルーチンは、ＥＣＵ３０の電源オン期間中（イグニッションスイッチのオン期間中）に所定周期で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいう全閉位置学習手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ１０１で、アイドル運転中であるか否かを判定し、アイドル運転中ではないと判定された場合には、ステップ１０２以降の全閉位置学習に関する処理を実行することなく、本ルーチンを終了する。

一方、上記ステップ１０１で、アイドル運転中であると判定された場合には、ステップ１０２以降の全閉位置学習に関する処理を次のようにして実行する。まず、ステップ１０２で、目標ＥＧＲ開度Ｅを所定開度に設定して、ＥＧＲ弁２６の開度を所定開度に制御する。ここで、所定開度は、設計上の全閉位置（例えば０ｄｅｇ）に設定されている。

この後、ステップ１０３に進み、目標ＥＧＲ開度Ｅを所定ステップ量Ａだけ増加させて、ＥＧＲ弁２６の開度を所定ステップ量Ａだけ増加させる。
目標ＥＧＲ開度Ｅ(i) ＝目標ＥＧＲ開度Ｅ(i-1) ＋Ａ

この後、ステップ１０４に進み、目標ＥＧＲ開度Ｅを所定ステップ量Ａだけ増加させた後のエンジン回転変動ＮＳを算出する。この場合、例えば、所定期間におけるエンジン回転速度の標準偏差をエンジン回転変動ＮＳとして算出する。或は、所定期間におけるエンジン回転速度の所定時間当りの変化量の最大値や平均値をエンジン回転変動ＮＳとして算出するようにしても良い。この後、ステップ１０５に進み、現在の目標ＥＧＲ開度Ｅとエンジン回転変動ＮＳを記憶する。

この後、ステップ１０６に進み、目標ＥＧＲ開度Ｅが所定値Ｂ以上であるか否かを判定し、目標ＥＧＲ開度が所定値Ｂよりも小さいと判定された場合には、上記ステップ１０３に戻り、目標ＥＧＲ開度Ｅを所定ステップ量Ａだけ増加させる毎に、エンジン回転変動ＮＳを算出して、そのときの目標ＥＧＲ開度Ｅとエンジン回転変動ＮＳを記憶する処理（ステップ１０３〜１０５）を繰り返す。

その後、上記ステップ１０６で、目標ＥＧＲ開度Ｅが所定値Ｂ以上であると判定された時点で、ステップ１０７に進み、目標ＥＧＲ開度Ｅを所定開度（例えば０ｄｅｇ）に設定して、ＥＧＲ弁２６の開度を所定開度に戻す。

この後、ステップ１０８に進み、目標ＥＧＲ開度Ｅを所定ステップ量Ａだけ減少させて、ＥＧＲ弁２６の開度を所定ステップ量Ａだけ減少させる。
目標ＥＧＲ開度Ｅ(i) ＝目標ＥＧＲ開度Ｅ(i-1) −Ａ

この後、ステップ１０９に進み、目標ＥＧＲ開度Ｅを所定ステップ量Ａだけ減少させた後のエンジン回転変動ＮＳを算出した後、ステップ１１０に進み、現在の目標ＥＧＲ開度Ｅとエンジン回転変動ＮＳを記憶する。

この後、ステップ１１１に進み、目標ＥＧＲ開度Ｅが所定値（−Ｂ）以下であるか否かを判定し、目標ＥＧＲ開度が所定値（−Ｂ）よりも大きいと判定された場合には、上記ステップ１０８に戻り、目標ＥＧＲ開度Ｅを所定ステップ量Ａだけ減少させる毎に、エンジン回転変動ＮＳを算出して、そのときの目標ＥＧＲ開度Ｅとエンジン回転変動ＮＳを記憶する処理（ステップ１０８〜１１０）を繰り返す。

その後、上記ステップ１１１で、目標ＥＧＲ開度Ｅが所定値（−Ｂ）以下であると判定された時点で、ステップ１１２に進み、ＥＧＲ弁２６の開度を所定開度から変化（増加及び減少）させたときにエンジン回転変動ＮＳが最小となるＥＧＲ弁２６の開度（目標ＥＧＲ開度Ｅ）のうちの最大値を全閉位置として学習し、目標ＥＧＲ開度Ｅを全閉位置に設定する。尚、エンジン回転変動ＮＳが最小となるＥＧＲ弁２６の開度（目標ＥＧＲ開度Ｅ）が１点の場合は、そのＥＧＲ弁２６の開度を全閉位置として学習する。

この後、ステップ１１３に進み、全閉位置の学習値をＥＣＵ３０のバックアップＲＡＭ（図示せず）等の書き換え可能な不揮発性メモリ（ＥＣＵ３０の電源オフ中でも記憶データを保持する書き換え可能なメモリ）に記憶して、本ルーチンを終了する。尚、今回のアイドル運転中に全閉位置を学習した後は、今回のアイドル運転中に全閉位置の学習を実行しないようにしても良い。

本実施例１の全閉位置学習の実行例を図６のタイムチャートを用いて説明する。アイドル運転中に、まず、目標ＥＧＲ開度Ｅを所定開度（例えば設計上の全閉位置）に設定して、目標ＥＧＲ開度Ｅを所定開度から所定ステップ量Ａずつ増加させてエンジン回転変動ＮＳ（例えばエンジン回転速度の標準偏差）を算出する処理を目標ＥＧＲ開度Ｅが所定値Ｂ以上になるまで繰り返す。

この後、目標ＥＧＲ開度Ｅを所定開度に戻して、目標ＥＧＲ開度Ｅを所定開度から所定ステップ量Ａずつ減少させてエンジン回転変動ＮＳを算出する処理を目標ＥＧＲ開度Ｅが所定値（−Ｂ）以下になるまで繰り返す。

この後、ＥＧＲ弁２６の開度を所定開度から変化（増加及び減少）させたときにエンジン回転変動ＮＳが最小となるＥＧＲ弁２６の開度のうちの最大値［図６に示す実行例では目標ＥＧＲ開度Ｅ(2) ］を全閉位置として学習し、目標ＥＧＲ開度Ｅを全閉位置に設定する。

以上説明した本実施例１では、ＥＧＲ弁２６の開度に応じてＥＧＲガス流量が変化し、それに応じてエンジン１１の燃焼状態が変化してエンジン回転変動（例えばエンジン回転速度の標準偏差）が変化することに着目して、ＥＧＲ弁２６の開度を変化させたときのエンジン回転変動に基づいてＥＧＲ弁２６の全閉位置を学習するようにしたので、ＥＧＲ弁２６の全閉位置を精度良く学習することができる。しかも、全閉位置を学習するためのセンサを新たに設ける必要がないため、近年の重要な技術的課題である低コスト化の要求を満たすことができる。

また、本実施例１では、ＥＧＲ弁２６の開度を所定開度（例えば設計上の全閉位置）から増加させたときと減少させたときのエンジン回転変動に基づいて全閉位置を学習するようにしたので、ＥＧＲ弁２６の全閉位置が所定開度に対して増加側と減少側のどちら側にずれていても、全閉位置を学習することができる。

ところで、ＥＧＲ装置２３は、ＥＧＲガス流量が最小となるＥＧＲ弁２６の開度が必ずしも１点になるとは限らず、図４に示すように、ＥＧＲガス流量が最小となる開度領域（不感帯）が存在する場合もある。

その点、本実施例１では、ＥＧＲ弁２６の開度を所定開度から変化（増加及び減少）させたときにエンジン回転変動が最小となるＥＧＲ弁２６の開度のうちの最大値を全閉位置として学習するようにしたので、ＥＧＲガス流量が最小となる開度領域（不感帯）が存在する場合でも、ＥＧＲガス流量が最小となる開度のうちの最大値を全閉位置として学習することができる。このようにＥＧＲガス流量が最小となる開度のうちの最大値を全閉位置として学習すれば、ＥＧＲガス流量制御の応答性を高めることができる。

また、本実施例１では、全閉位置の学習値をＥＣＵ３０のバックアップＲＡＭ等の書き換え可能な不揮発性メモリに記憶するようにしたので、常に最新の全閉位置の学習値を用いてＥＧＲ弁２６を制御することができる。

次に、図７乃至図９を用いて本発明の実施例２を説明する。但し、前記実施例１と実質的に同一部分については説明を省略又は簡略化し、主として前記実施例１と異なる部分について説明する。

前記実施例１では、ＥＧＲ弁２６の開度を所定開度から変化（増加及び減少）させたときにエンジン回転変動が最小となるＥＧＲ弁２６の開度のうちの最大値を全閉位置として学習するようにしたが、本実施例２では、ＥＣＵ３０により後述する図８の全閉位置学習ルーチンを実行することで、ＥＧＲ弁２６の開度を所定開度から変化（増加及び減少）させたときにエンジン回転変動が最小となるＥＧＲ弁２６の開度のうちの最大値と最小値の平均値を全閉位置として学習する（図７参照）。

本実施例２で実行する図８のルーチンは、前記実施例１で説明した図５のルーチンのステップ１１２の処理を、ステップ１１２ａの処理に変更したものであり、それ以外の各ステップの処理は図５と同じである。

図８の全閉位置学習ルーチンでは、ステップ１０１で、アイドル運転中であると判定された場合に、ステップ１０２に進み、目標ＥＧＲ開度Ｅを所定開度に設定した後、目標ＥＧＲ開度Ｅを所定ステップ量Ａだけ増加させる毎に、エンジン回転変動ＮＳを算出して、そのときの目標ＥＧＲ開度Ｅとエンジン回転変動ＮＳを記憶する処理を目標ＥＧＲ開度Ｅが所定値Ｂ以上になるまで繰り返す（ステップ１０３〜１０６）。

この後、ステップ１０７に進み、目標ＥＧＲ開度Ｅを所定開度に設定した後、目標ＥＧＲ開度Ｅを所定ステップ量Ａだけ減少させる毎に、エンジン回転変動ＮＳを算出して、そのときの目標ＥＧＲ開度Ｅとエンジン回転変動ＮＳを記憶する処理を目標ＥＧＲ開度Ｅが所定値（−Ｂ）以下になるまで繰り返す（ステップ１０８〜１１１）。

この後、ステップ１１２ａに進み、ＥＧＲ弁２６の開度を所定開度から変化（増加及び減少）させたときにエンジン回転変動ＮＳが最小となるＥＧＲ弁２６の開度（目標ＥＧＲ開度Ｅ）のうちの最大値と最小値の平均値を全閉位置として学習し、目標ＥＧＲ開度Ｅを全閉位置に設定する。尚、エンジン回転変動ＮＳが最小となるＥＧＲ弁２６の開度（目標ＥＧＲ開度Ｅ）が１点の場合は、そのＥＧＲ弁２６の開度を全閉位置として学習する。

この後、ステップ１１３に進み、全閉位置の学習値をＥＣＵ３０のバックアップＲＡＭ等の書き換え可能な不揮発性メモリに記憶して、本ルーチンを終了する。尚、今回のアイドル運転中に全閉位置を学習した後は、今回のアイドル運転中に全閉位置の学習を実行しないようにしても良い。

本実施例２の全閉位置学習の実行例を図９のタイムチャートを用いて説明する。アイドル運転中に、目標ＥＧＲ開度Ｅを所定開度から所定ステップ量Ａずつ増加させてエンジン回転変動ＮＳを算出する処理を目標ＥＧＲ開度Ｅが所定値Ｂ以上になるまで繰り返した後、目標ＥＧＲ開度Ｅを所定開度から所定ステップ量Ａずつ減少させてエンジン回転変動ＮＳを算出する処理を目標ＥＧＲ開度Ｅが所定値（−Ｂ）以下になるまで繰り返す。

この後、ＥＧＲ弁２６の開度を所定開度から変化（増加及び減少）させたときにエンジン回転変動ＮＳが最小となるＥＧＲ弁２６の開度のうちの最大値と最小値［図９に示す実行例では目標ＥＧＲ開度Ｅ(2) と目標ＥＧＲ開度Ｅ(5) ］の平均値を全閉位置として学習し、目標ＥＧＲ開度Ｅを全閉位置に設定する。

以上説明した本実施例２では、ＥＧＲ弁２６の開度を所定開度から変化（増加及び減少）させたときにエンジン回転変動が最小となるＥＧＲ弁２６の開度のうちの最大値と最小値の平均値を全閉位置として学習するようにしたので、ＥＧＲガス流量が最小となる開度領域（不感帯）が存在する場合でも、ＥＧＲガス流量が最小となる開度のうちの最大値と最小値の平均値を全閉位置として学習することができる。このようにＥＧＲガス流量が最小となる開度のうちの最大値と最小値の平均値を全閉位置として学習すれば、ＥＧＲ弁２６の開度を全閉位置に制御したときのＥＧＲガス流量（ＥＧＲガスの漏れ）を確実に少なくする（或は０にする）ことができる。

尚、上記各実施例１，２では、エンジン運転中にアイドル運転になる毎に全閉位置学習を実行するようにしているが、全閉位置学習を実行するタイミングは、これに限定されず、適宜変更しても良く、例えば、エンジン始動後の最初のアイドル運転中にのみ全閉位置学習を実行するようにしたり、或は、前回の全閉位置学習の実行から所定期間が経過した後（例えば、エンジン運転時間が所定時間を越えた後、走行距離が所定距離を越えた後等）のアイドル運転中に全閉位置学習を実行するようにしても良い。

次に、図１０及び図１１を用いて本発明の実施例３を説明する。但し、前記実施例１と実質的に同一部分については説明を省略又は簡略化し、主として前記実施例１と異なる部分について説明する。

本実施例３では、ＥＣＵ３０により後述する図１０の全閉位置学習ルーチンを実行することで、まず、ＥＧＲ弁２６を可動範囲の限界位置（ストッパ３１に突き当たる位置）まで駆動したときの開度（ＥＧＲ開度センサ２７の検出値）に基づいて全閉位置が所定開度（例えば設計上の全閉位置）に対して増加側と減少側のどちら側にずれているかを判定して、ＥＧＲ弁２６の開度を所定開度から変化させる際の方向を増加方向と減少方向のうちの全閉位置を通過する方向に決定し、その後、ＥＧＲ弁２６の開度を所定開度から全閉位置を通過する方向に変化させたときのエンジン回転変動に基づいて全閉位置を学習するようにしている。

図１０の全閉位置学習ルーチンでは、まず、ステップ２０１で、エンジン１１の始動中（クランキング中）であるか否かを判定し、エンジン１１の始動中ではないと判定された場合には、ステップ２０２以降の全閉位置学習に関する処理を実行することなく、本ルーチンを終了する。

一方、上記ステップ２０２で、エンジン１１の始動中であると判定された場合には、ステップ２０２以降の全閉位置学習に関する処理を次のようにして実行する。まず、ステップ２０２で、ＥＧＲ弁２６を突き当て位置まで駆動する。この突き当て位置は、ＥＧＲ弁２６の可動範囲の限界位置（ストッパ３１に突き当たる位置）である。

この後、ステップ２０３に進み、ＥＧＲ弁２６を突き当て位置まで駆動したときのＥＧＲ弁２６の開度（ＥＧＲ開度センサ２７の検出値）を突き当て開度として記憶した後、ステップ２０４に進み、突き当て開度が所定値Ｄ以下であるか否かを判定する。ここで、所定値Ｄは、設計上の突き当て開度、つまり、設計上の可動範囲の限界位置（ストッパ３１に突き当たる位置）に設定されている。

このステップ２０４で、突き当て開度が所定値Ｄ以下であると判定された場合には、全閉位置が所定開度（例えば設計上の全閉位置）に対して減少側にずれていると判断して、ステップ２０５に進み、所定ステップ量Ａをマイナス値に設定することで、ＥＧＲ弁２６の開度を所定開度から変化させる際の方向を減少方向（全閉位置を通過する方向）に決定する。

一方、上記ステップ２０４で、突き当て開度が所定値Ｄよりも大きいと判定された場合には、全閉位置が所定開度（例えば設計上の全閉位置）に対して増加側にずれていると判断して、ステップ２０６に進み、所定ステップ量Ａをプラス値に設定することで、ＥＧＲ弁２６の開度を所定開度から変化させる際の方向を増加方向（全閉位置を通過する方向）に決定する。

この後、ステップ２０７に進み、アイドル運転中であるか否かを判定し、アイドル運転中ではないと判定された場合には、ステップ２０８以降の処理を実行することなく、本ルーチンを終了する。

一方、上記ステップ２０７で、アイドル運転中であると判定された場合には、ステップ２０８以降の処理を次のようにして実行する。まず、ステップ２０８で、目標ＥＧＲ開度Ｅを所定開度に設定して、ＥＧＲ弁２６の開度を所定開度に制御する。

この後、ステップ２０９に進み、目標ＥＧＲ開度Ｅを所定ステップ量Ａだけ変化させて、ＥＧＲ弁２６の開度を所定ステップ量Ａだけ変化させる。
目標ＥＧＲ開度Ｅ(i) ＝目標ＥＧＲ開度Ｅ(i-1) ＋Ａ

これにより、所定ステップ量Ａがマイナス値に設定されている場合には目標ＥＧＲ開度を減少させてＥＧＲ弁２６の開度を減少させることになり、所定ステップ量Ａがプラス値に設定されている場合には目標ＥＧＲ弁開度を増加させてＥＧＲ弁２６の開度を増加させることになる。

この後、ステップ２１０に進み、目標ＥＧＲ開度Ｅを所定ステップ量Ａだけ変化させた後のエンジン回転変動ＮＳを算出した後、ステップ２１１に進み、現在の目標ＥＧＲ開度Ｅとエンジン回転変動ＮＳを記憶する。

この後、ステップ２１２に進み、目標ＥＧＲ開度を増加させる場合には目標ＥＧＲ開度Ｅが所定値Ｂ1 以上であるか否かを判定し、目標ＥＧＲ開度を減少させる場合には目標ＥＧＲ開度Ｅが所定値Ｂ2 以下であるか否かを判定する。

このステップ２１２で、目標ＥＧＲ開度Ｅが所定値Ｂ1 よりも小さい（又は目標ＥＧＲ開度Ｅが所定値Ｂ2 よりも大きい）と判定された場合には、ステップ２０９に戻り、目標ＥＧＲ開度Ｅを所定ステップ量Ａだけ変化させる毎に、エンジン回転変動ＮＳを算出して、そのときの目標ＥＧＲ開度Ｅとエンジン回転変動ＮＳを記憶する処理（ステップ２０９〜２１１）を繰り返す。

その後、上記ステップ２１２で、目標ＥＧＲ開度Ｅが所定値Ｂ1 以上である（又は目標ＥＧＲ開度Ｅが所定値Ｂ2 以下である）と判定された時点で、ステップ２１３に進み、ＥＧＲ弁２６の開度を所定開度から変化（増加又は減少）させたときにエンジン回転変動ＮＳが最小となるＥＧＲ弁２６の開度（目標ＥＧＲ開度Ｅ）のうちの最大値を全閉位置として学習し、目標ＥＧＲ開度Ｅを全閉位置に設定する。尚、エンジン回転変動ＮＳが最小となるＥＧＲ弁２６の開度（目標ＥＧＲ開度Ｅ）が１点の場合は、そのＥＧＲ弁２６の開度を全閉位置として学習する。

この後、ステップ２１４に進み、全閉位置の学習値をＥＣＵ３０のバックアップＲＡＭ等の書き換え可能な不揮発性メモリに記憶して、本ルーチンを終了する。

本実施例３の全閉位置学習の実行例を図１１のタイムチャートを用いて説明する。まず、エンジン１１の始動中（クランキング中）に、ＥＧＲ弁２６を突き当て位置（ストッパ３１に突き当たる位置）まで駆動したときのＥＧＲ弁２６の開度を突き当て開度として記憶する。

この突き当て開度が所定値Ｄ以下の場合には、全閉位置が所定開度（例えば設計上の全閉位置）に対して減少側にずれていると判断して、ＥＧＲ弁２６の開度を所定開度から変化させる際の方向を減少方向（全閉位置を通過する方向）に決定する。一方、突き当て開度が所定値Ｄよりも大きい場合には、全閉位置が所定開度に対して増加側にずれていると判断して、ＥＧＲ弁２６の開度を所定開度から変化させる際の方向を増加方向（全閉位置を通過する方向）に決定する。

この後、アイドル運転中に、目標ＥＧＲ開度Ｅを所定開度（例えば設計上の全閉位置）から所定ステップ量Ａずつ変化させてエンジン回転変動ＮＳを算出する処理を目標ＥＧＲ開度Ｅが所定値Ｂ1 以上（又は所定値Ｂ2 以下）になるまで繰り返す。この後、ＥＧＲ弁２６の開度を所定開度から変化（増加又は減少）させたときにエンジン回転変動ＮＳが最小となるＥＧＲ弁２６の開度のうちの最大値［図１１に示す実行例では目標ＥＧＲ開度Ｅ(3) ］を全閉位置として学習し、目標ＥＧＲ開度Ｅを全閉位置に設定する。

以上説明した本実施例３では、ＥＧＲ弁２６を突き当て位置まで駆動したときの開度に基づいてＥＧＲ弁２６の開度を所定開度から変化させる際の方向を増加方向と減少方向のうちの一方に決定して、ＥＧＲ弁２６の開度を所定開度から変化させたときのエンジン回転変動に基づいて全閉位置を学習するようにしたので、全閉位置を学習する際にＥＧＲ弁２６の開度を所定開度から増加方向と減少方向のうちの一方に変化させるだけで良く、学習時間を短縮化することができる。

尚、上記実施例３では、ＥＧＲ弁２６の開度を所定開度から変化（増加又は減少）させたときにエンジン回転変動が最小となるＥＧＲ弁２６の開度のうちの最大値を全閉位置として学習するようにしたが、これに限定されず、ＥＧＲ弁２６の開度を所定開度から変化（増加又は減少）させたときにエンジン回転変動が最小となるＥＧＲ弁２６の開度のうちの最大値と最小値の平均値を全閉位置として学習するようにしても良い。

また、上記各実施例１〜３では、ＥＧＲ弁２６の開度を所定開度から変化（増加及び／又は減少）させたときのエンジン回転変動に基づいて全閉位置を学習するようにしたが、これに限定されず、例えば、ＥＧＲ弁２６の開度を所定開度よりも小さい開度から所定開度よりも大きい開度まで増加させたときのエンジン回転変動に基づいて全閉位置を学習するようにしたり、或は、ＥＧＲ弁２６の開度を所定開度よりも大きい開度から所定開度よりも小さい開度まで減少させたときのエンジン回転変動に基づいて全閉位置を学習するようにしても良い。

また、上記各実施例１〜３では、ＥＧＲ弁２６の開度を変化させたときのエンジン回転変動に基づいて全閉位置を学習するようにしたが、これに限定されず、例えば、エンジン回転変動を抑制するための補正量に基づいて全閉位置を学習するようにしても良い。ここで、エンジン回転変動を抑制するための補正量としては、例えば、ＩＳＣ制御量（アイドル回転速度制御量）、点火時期補正量、燃料噴射補正量等が挙げられる。図３に示すように、ＥＧＲ弁２６の開度に応じてＥＧＲガス流量が変化し、それに応じてエンジン回転変動（例えばエンジン回転速度の標準偏差）が変化して、エンジン回転変動を抑制するための補正量（例えば、ＩＳＣ制御量、点火時期補正量、燃料噴射補正量等）が変化するため、エンジン回転変動を抑制するための補正量を用いても、ＥＧＲ弁の全閉位置を精度良く学習することができる。

また、上記各実施例１〜３では、アイドル運転中に全閉位置学習を実行するようにしたが、これに限定されず、アイドル運転以外のエンジン運転中（例えば定常運転中）に全閉位置学習を実行するようにしても良い。

また、上記各実施例１〜３では、過給機を搭載していない自然吸気エンジン（ＮＡエンジン）に本発明を適用したが、これに限定されず、例えば、排気タービン駆動式の過給機（いわゆるターボチャージャ）を搭載したエンジンや、機械駆動式の過給機（いわゆるスーパーチャージャ）を搭載したエンジンや、電動式の過給機を搭載したエンジンに本発明を適用しても良い。

排気タービン駆動式の過給機を搭載したエンジンの場合、排気管のうちの排気タービンの下流側（例えば触媒の下流側）から吸気管のうちのコンプレッサの上流側へＥＧＲガスを還流させるＬＰＬ方式（低圧ループ方式）のＥＧＲ装置を採用した過給機付きエンジンに本発明を適用しても良いし、或は、排気管のうちの排気タービンの上流側から吸気管のうちのコンプレッサの下流側（例えばスロットルバルブの下流側）へＥＧＲガスを還流させるＨＰＬ方式（高圧ループ方式）のＥＧＲ装置を採用した過給機付きエンジンに本発明を適用しても良い。

１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気管、１４…エアフローメータ、１６…スロットルバルブ、２１…排気管、２３…ＥＧＲ装置、２４…ＥＧＲ配管、２６…ＥＧＲ弁、２７…ＥＧＲ開度センサ、２９…クランク角センサ、３０…ＥＣＵ（全閉位置学習手段）、３１…ストッパ

Claims (8)

1. 内燃機関の排出ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気通路に還流させる際のＥＧＲガス流量を調節するＥＧＲ弁を備えた内燃機関のＥＧＲ制御装置において、
   前記ＥＧＲ弁は、前記ＥＧＲガス流量が最小となる開度（以下「全閉位置」という）に対して該ＥＧＲ弁の開度を増加方向と減少方向の両方向に駆動可能に設けられ、
   前記ＥＧＲ弁の開度に対する内燃機関の挙動に基づいて前記全閉位置を学習する全閉位置学習手段を備えていることを特徴とする内燃機関のＥＧＲ制御装置。
2. 前記全閉位置学習手段は、前記ＥＧＲ弁の開度を所定開度から増加させたときと減少させたときの内燃機関の挙動に基づいて前記全閉位置を学習することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のＥＧＲ制御装置。
3. 前記全閉位置学習手段は、前記ＥＧＲ弁を可動範囲の限界位置まで駆動したときの開度に基づいて前記ＥＧＲ弁の開度を所定開度から変化させる際の方向を増加方向と減少方向のうちの一方に決定して、前記ＥＧＲ弁の開度を所定開度から変化させたときの内燃機関の挙動に基づいて前記全閉位置を学習することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のＥＧＲ制御装置。
4. 前記全閉位置学習手段は、前記全閉位置を学習する際に前記内燃機関の挙動として内燃機関の回転変動を用いることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の内燃機関のＥＧＲ制御装置。
5. 前記全閉位置学習手段は、前記全閉位置を学習する際に前記内燃機関の挙動として内燃機関の回転変動を抑制するための補正量を用いることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の内燃機関のＥＧＲ制御装置。
6. 前記全閉位置学習手段は、前記ＥＧＲ弁の開度を変化させたときに内燃機関の回転変動が最小となるＥＧＲ弁の開度のうちの最大値を前記全閉位置として学習することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の内燃機関のＥＧＲ制御装置。
7. 前記全閉位置学習手段は、前記ＥＧＲ弁の開度を変化させたときに内燃機関の回転変動が最小となるＥＧＲ弁の開度のうちの最大値と最小値の平均値を前記全閉位置として学習することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の内燃機関のＥＧＲ制御装置。
8. 前記全閉位置学習手段は、前記全閉位置の学習値を書き換え可能な不揮発性メモリに記憶することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の内燃機関のＥＧＲ制御装置。

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