JP2013007315A - 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】ＥＧＲ弁２６の全閉位置でフリクションが最大になってＥＧＲ弁２６の駆動トルク（負荷トルク）が最大となるＥＧＲ弁２６の場合、ＥＧＲ弁２６の駆動電圧（ＥＧＲ弁２６を駆動するモータに印加する電圧）を一定電圧にしてＥＧＲ弁２６の開度を変化させるように制御した場合、ＥＧＲ弁２６の駆動トルクが最大となるＥＧＲ弁２６の開度（つまり全閉位置）でＥＧＲ弁２６の角速度（ＥＧＲ弁２６の開度の変化速度）が最小となる。この点に着目して、所定の全閉位置学習条件が成立したとき、ＥＧＲ弁２６の駆動電圧を一定電圧にしてＥＧＲ弁２６の開度を変化させるように制御して、このときにＥＧＲ弁２６の角速度が最小となるＥＧＲ弁２６の開度を全閉位置として学習する。
【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ガスによる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の技術を利用して、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、ＥＧＲガス以外の影響で吸気通路内の酸素濃度や吸気圧が変化してＥＧＲ弁の全閉位置を精度良く学習できない可能性がある。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、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て全閉位置でフリクションが最大となり、ＥＧＲ弁の駆動トルク又はこれに関連性のある情報（以下これらを「駆動トルク情報」と総称する）を検出する駆動トルク情報検出手段と、この駆動トルク情報検出手段で検出した駆動トルク情報に基づいてＥＧＲ弁の駆動トルクが最大となるＥＧＲ弁の開度を全閉位置として学習する全閉位置学習手段とを備えた構成としたものである。

全閉位置でフリクションが最大となるＥＧＲ弁の場合、全閉位置でＥＧＲ弁の駆動トルク（負荷トルク）が最大となるという特性があるため、駆動トルク情報検出手段で検出した駆動トルク情報に基づいてＥＧＲ弁の駆動トルクが最大となるＥＧＲ弁の開度を全閉位置として学習すれば、ＥＧＲ弁の全閉位置を精度良く学習することができる。

具体的には、請求項２のように、駆動トルク情報として、ＥＧＲ弁の開度の変化速度（以下「ＥＧＲ弁の角速度」という）を検出し、このＥＧＲ弁の角速度に基づいて全閉位置を学習するようにしても良い。ＥＧＲ弁の駆動トルクに応じてＥＧＲ弁の角速度が変化するため、ＥＧＲ弁の角速度は、ＥＧＲ弁の駆動トルクを精度良く反映したパラメータとなる。従って、ＥＧＲ弁の角速度を用いれば、ＥＧＲ弁の駆動トルクが最大となるＥＧＲ弁の開度（つまり全閉位置）を学習することができる。

この場合、請求項３のように、ＥＧＲ弁を駆動するモータに一定電圧を印加してＥＧＲ弁の開度を変化させるように制御したときにＥＧＲ弁の角速度が最小となるＥＧＲ弁の開度を全閉位置として学習するようにしても良い。ＥＧＲ弁を駆動するモータに一定電圧を印加してＥＧＲ弁の開度を変化させるように制御した場合、ＥＧＲ弁の駆動トルクが最大となるＥＧＲ弁の開度（つまり全閉位置）でＥＧＲ弁の角速度が最小となるため、ＥＧＲ弁の角速度が最小となるＥＧＲ弁の開度を全閉位置として学習すれば、ＥＧＲ弁の全閉位置を精度良く学習することができる。

また、請求項４のように、駆動トルク情報として、ＥＧＲ弁を駆動するモータに流れる電流（以下「ＥＧＲ弁の駆動電流」という）を検出し、このＥＧＲ弁の駆動電流に基づいて全閉位置を学習するようにしても良い。ＥＧＲ弁の駆動トルクに応じてＥＧＲ弁の駆動電流が変化するため、ＥＧＲ弁の駆動電流は、ＥＧＲ弁の駆動トルクを精度良く反映したパラメータとなる。従って、ＥＧＲ弁の駆動電流を用いれば、ＥＧＲ弁の駆動トルクが最大となるＥＧＲ弁の開度（つまり全閉位置）を学習することができる。

この場合、請求項５のように、ＥＧＲ弁の開度を一定速度で変化させるように制御したときにＥＧＲ弁の駆動電流が最大となるＥＧＲ弁の開度を全閉位置として学習するようにしても良い。ＥＧＲ弁の開度を一定速度で変化させるように制御した場合、ＥＧＲ弁の駆動トルクが最大となるＥＧＲ弁の開度（つまり全閉位置）でＥＧＲ弁の駆動電流が最大となるため、ＥＧＲ弁の駆動電流が最大となるＥＧＲ弁の開度を全閉位置として学習すれば、ＥＧＲ弁の全閉位置を精度良く学習することができる。

また、請求項６のように、駆動トルク情報に基づいて学習した全閉位置の学習値がＥＧＲ弁の可動範囲の限界位置（例えばストッパに突き当たる位置）を基準にした所定範囲内の場合に全閉位置の学習値を採用するようにしても良い。このようにすれば、全閉位置の誤学習を防止することができ、全閉位置の学習精度を向上させることができる。

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はＥＧＲ弁の駆動トルク特性を示す図である。 図４は実施例１の全閉位置の学習方法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（その１）である。 図６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（その２）である。 図７は実施例２の全閉位置の学習方法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（その１）である。 図９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（その２）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、ＤＣモータやステッピングモータ等のモータ（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ガスによる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。

また、ＥＧＲ弁２６の外周部には、ＥＧＲ弁２６の外周部とＥＧＲ配管２４の内壁面との間の隙間を埋めるためのシールリング３２が装着されている。ＥＧＲ弁２６が全閉位置になったときにシールリング３２のほぼ全周がＥＧＲ配管２４の内壁面に接触するため、図３に示すように、ＥＧＲ弁２６は、全閉位置でフリクションが最大となって駆動トルク（負荷トルク）が最大となるようになっている。

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）に基づいて目標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のモータを制御する。

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の駆動トルクに関連性のある情報（以下「駆動トルク情報」という）を検出し、この駆動トルク情報に基づいてＥＧＲ弁２６の駆動トルクが最大となるＥＧＲ弁２６の開度を全閉位置として学習する。

図３に示すように、全閉位置でフリクションが最大となるＥＧＲ弁２６の場合、全閉位置でＥＧＲ弁２６の駆動トルク（負荷トルク）が最大となるという特性があるため、駆動トルク情報に基づいてＥＧＲ弁２６の駆動トルクが最大となるＥＧＲ弁２６の開度を全閉位置として学習すれば、ＥＧＲ弁２６の全閉位置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及び図６の全閉位置学習ルーチンを実行することで、駆動トルク情報として、ＥＧＲ弁２６の角速度（ＥＧＲ弁２６の開度の変化速度）を検出（算出）し、このＥＧＲ弁２６の角速度に基づいて全閉位置を学習する。ＥＧＲ弁２６の駆動トルクに応じてＥＧＲ弁２６の角速度が変化するため、ＥＧＲ弁２６の角速度は、ＥＧＲ弁２６の駆動トルクを精度良く反映したパラメータとなる。従って、ＥＧＲ弁２６の角速度を用いれば、ＥＧＲ弁２６の駆動トルクが最大となるＥＧＲ弁２６の開度（つまり全閉位置）を学習することができる。

具体的には、図４に示すように、ＥＧＲ弁２６の駆動電圧（ＥＧＲ弁２６を駆動するモータに印加する電圧）を一定電圧にしてＥＧＲ弁２６の開度を変化させるように制御したときに、ＥＧＲ弁２６の角速度が最小となるＥＧＲ弁２６の開度を全閉位置として学習する。ＥＧＲ弁２６の駆動電圧を一定電圧にしてＥＧＲ弁２６の開度を変化させるように制御した場合、ＥＧＲ弁２６の駆動トルク（負荷トルク）が最大となるＥＧＲ弁２６の開度（つまり全閉位置）でＥＧＲ弁２６の角速度が最小となるため、ＥＧＲ弁２６の角速度が最小となるＥＧＲ弁２６の開度を全閉位置として学習すれば、ＥＧＲ弁２６の全閉位置を精度良く学習することができる。

以下、本実施例１でＥＣＵ３０が実行する図５及び図６の全閉位置学習ルーチンの処理内容を説明する。
図５及び図６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、所定の全閉位置学習実行条件が成立しているか否かを、例えば、ＥＧＲ弁２６の開度を変化させてもエンジン１１の燃焼安定性を確保できる運転領域で且つ定常運転中であるか否か等によって判定する。

このステップ１０１で、全閉位置学習実行条件が不成立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、全閉位置学習実行条件が成立してい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、ＥＧＲ弁２６の開度を所定開度に制御する。ここで、所定開度は、例えば、全閉位置の設計値（例えば０ｄｅｇ）よりも小さい開度又は全閉位置の前回の学習値よりも小さい開度に設定されている。

この後、ステップ１０３に進み、ＥＧＲ弁２６の駆動電圧（ＥＧＲ弁２６を駆動するモータに印加する電圧）を一定電圧にしてＥＧＲ弁２６の開度を増加させる制御を開始する。この際、例えば、ＥＧＲ弁２６の駆動電圧の制御デューティを所定値に設定して、ＥＧＲ弁２６を駆動するモータに一定電圧を印加するようにしても良い。

この後、ステップ１０４に進み、ＥＧＲ開度センサ２７で検出したＥＧＲ弁２６の実開度に基づいてＥＧＲ弁２６の角速度（ＥＧＲ弁２６の開度の変化速度）を算出した後、ステップ１０５に進み、ＥＧＲ弁２６の角速度の微分値（角加速度）を算出する。ステップ１０４の処理が特許請求の範囲でいう駆動トルク情報検出手段としての役割を果たす。

この後、ステップ１０６に進み、ＥＧＲ弁２６の実開度がＥＧＲ弁２６の可動範囲の限界位置を基準にした所定範囲内で且つＥＧＲ弁２６の角速度の微分値が所定の判定値Ｋ１以下であるか否かを判定する。ここで、所定範囲は、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）を基準にして設定され、例えば、ＥＧＲ弁２６の可動範囲の限界位置から所定上限開度（例えば全閉位置の設計上のばらつき範囲の上限値又はそれよりも少し大きい開度）までの範囲に設定されている。また、判定値Ｋ1 ［図４（ｄ）参照］は、ＥＧＲ弁２６の角速度の微分値が極小値（ボトム値）付近であるか否かを判定するためのもので、予め試験データや設計データ等に基づいて設定されている。

このステップ１０６で「Ｎｏ」と判定された場合、つまり、ＥＧＲ弁２６の実開度が所定範囲外であると判定された場合、又は、ＥＧＲ弁２６の角速度の微分値が判定値Ｋ1 よりも大きいと判定された場合には、上記ステップ１０４に戻り、ＥＧＲ弁２６の角速度の微分値を算出して、ＥＧＲ弁２６の実開度が所定範囲内で且つＥＧＲ弁２６の角速度の微分値が判定値Ｋ1 以下であるか否かを判定する処理（ステップ１０４〜１０６）を繰り返す。

その後、上記ステップ１０６で、ＥＧＲ弁２６の実開度が所定範囲内で且つＥＧＲ弁２６の角速度の微分値が判定値Ｋ1 以下であると判定された時点で、ステップ１０７に進み、現在のＥＧＲ弁２６の実開度を下限側全閉位置とする。
下限側全閉位置＝ＥＧＲ弁２６の実開度

この後、図６のステップ１０８に進み、ＥＧＲ開度センサ２７で検出したＥＧＲ弁２６の実開度に基づいてＥＧＲ弁２６の角速度を算出した後、ステップ１０９に進み、ＥＧＲ弁２６の角速度の微分値を算出する。ステップ１０８の処理も特許請求の範囲でいう駆動トルク情報検出手段としての役割を果たす。

この後、ステップ１１０に進み、ＥＧＲ弁２６の実開度がＥＧＲ弁２６の可動範囲の限界位置を基準にした所定範囲内で且つＥＧＲ弁２６の角速度の微分値が所定の判定値Ｋ2 以上であるか否かを判定する。ここで、判定値Ｋ2 ［図４（ｄ）参照］は、ＥＧＲ弁２６の角速度の微分値が極大値（ピーク値）付近であるか否かを判定するためのもので、予め試験データや設計データ等に基づいて設定されている。

このステップ１１０で「Ｎｏ」と判定された場合、つまり、ＥＧＲ弁２６の実開度が所定範囲外であると判定された場合、又は、ＥＧＲ弁２６の角速度の微分値が判定値Ｋ2 よりも小さいと判定された場合には、上記ステップ１０８に戻り、ＥＧＲ弁２６の角速度の微分値を算出して、ＥＧＲ弁２６の実開度が所定範囲内で且つＥＧＲ弁２６の角速度の微分値が判定値Ｋ2 以上であるか否かを判定する処理（ステップ１０８〜１１０）を繰り返す。

その後、上記ステップ１１０で、ＥＧＲ弁２６の実開度が所定範囲内で且つＥＧＲ弁２６の角速度の微分値が判定値Ｋ2 以上であると判定された時点で、ステップ１１１に進み、現在のＥＧＲ弁２６の実開度を上限側全閉位置とする。
上限側全閉位置＝ＥＧＲ弁２６の実開度

この後、ステップ１１２に進み、下限側全閉位置と上限側全閉位置の中間位置（平均値）でＥＧＲ弁２６の角速度が最小値になると見なして、下限側全閉位置と上限側全閉位置の平均値を全閉位置学習値として算出することで、ＥＧＲ弁２６の角速度が最小となるＥＧＲ弁２６の開度を全閉位置学習値として算出する。
全閉位置学習値＝（下限側全閉位置＋上限側全閉位置）／２

この後、ステップ１１３に進み、全閉位置学習値がＥＧＲ弁２６の可動範囲の限界位置を基準にした所定範囲内であるか否かを判定し、全閉位置学習値が所定範囲内であると判定された場合には、ステップ１１４に進み、今回の全閉位置学習値を採用して、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）に今回の全閉位置学習値を記憶して、本ルーチンを終了する。
一方、上記ステップ１１３で、全閉位置学習値が所定範囲外であると判定された場合には、今回の全閉位置の学習値を採用せずに、本ルーチンを終了する。

以上説明した本実施例１では、全閉位置でＥＧＲ弁２６の駆動トルク（負荷トルク）が最大となるＥＧＲ弁２６の場合、ＥＧＲ弁２６の駆動電圧を一定電圧にしてＥＧＲ弁２６の開度を変化させるように制御した場合に、ＥＧＲ弁２６の駆動トルクが最大となるＥＧＲ弁２６の開度（つまり全閉位置）でＥＧＲ弁２６の角速度が最小となることに着目して、ＥＧＲ弁２６の駆動電圧を一定電圧にしてＥＧＲ弁２６の開度を変化させるように制御したときに、ＥＧＲ弁２６の角速度が最小となるＥＧＲ弁２６の開度を全閉位置として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。

また、本実施例１では、全閉位置学習値がＥＧＲ弁２６の可動範囲の限界位置を基準にした所定範囲内の場合に全閉位置学習値を採用して、全閉位置学習値が所定範囲外の場合に全閉位置学習値を採用しないようにしたので、全閉位置の誤学習を防止することができ、全閉位置の学習精度を向上させることができる。

尚、ＥＧＲ弁２６の角速度に基づいて全閉位置を学習する方法は、上記実施例１で説明した方法に限定されず、適宜変更しても良く、例えば、ＥＧＲ弁２６の角速度の微分値が極小値（ボトム値）となった時点のＥＧＲ弁２６の開度を下限側全閉位置とすると共に、ＥＧＲ弁２６の角速度の微分値が極大値（ピーク値）となった時点のＥＧＲ弁２６の開度を上限側全閉位置とし、これらの下限側全閉位置と上限側全閉位置の平均値を全閉位置として学習するようにしても良い。或は、ＥＧＲ弁２６の角速度の微分値の変極点となるＥＧＲ弁２６の開度を全閉位置として学習するようにしても良い。

また、ＥＧＲ弁２６の角速度が所定の判定値Ｋ3 ［図４（ｃ）参照］以下となるＥＧＲ弁２６の開度のうちの最小値と最大値をそれぞれ下限側全閉位置と上限側全閉位置とし、これらの下限側全閉位置と上限側全閉位置の平均値を全閉位置として学習するようにしても良い。或は、ＥＧＲ弁２６の角速度が極小値（ボトム値）となった時点のＥＧＲ弁２６の開度を全閉位置として学習するようにしても良い。

また、上記の下限側全閉位置と上限側全閉位置のうちの一方のみを求めて全閉位置として学習するようにしても良い。
また、上記実施例１では、ＥＧＲ弁２６の角速度に基づいて全閉位置を学習する際に、ＥＧＲ弁２６の開度を所定開度（例えば全閉位置の設計値又は前回の学習値よりも小さい開度）から増加させるようにしたが、ＥＧＲ弁２６の開度を所定開度（例えば全閉位置の設計値又は前回の学習値よりも大きい開度）から減少させるようにしても良い。

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。

本実施例２では、ＥＧＲ弁２６の駆動電流（ＥＧＲ弁２６を駆動するモータに流れる電流）を検出する電流センサ３３（図１参照）が駆動トルク情報検出手段として設けられ、ＥＣＵ３０により後述する図８及び図９の全閉位置学習ルーチンを実行することで、駆動トルク情報として、ＥＧＲ弁２６の駆動電流を電流センサ３３で検出し、このＥＧＲ弁２６の駆動電流に基づいて全閉位置を学習する。ＥＧＲ弁２６の駆動トルクに応じてＥＧＲ弁２６の駆動電流が変化するため、ＥＧＲ弁２６の駆動電流は、ＥＧＲ弁２６の駆動トルクを精度良く反映したパラメータとなる。従って、ＥＧＲ弁２６の駆動電流を用いれば、ＥＧＲ弁２６の駆動トルクが最大となるＥＧＲ弁２６の開度（つまり全閉位置）を学習することができる。

具体的には、図７に示すように、ＥＧＲ弁２６の開度を一定速度で変化させるように制御したときに、ＥＧＲ弁２６の駆動電流（ＥＧＲ弁２６を駆動するモータに流れる電流）が最大となるＥＧＲ弁２６の開度を全閉位置として学習する。ＥＧＲ弁２６の開度を一定速度で変化させるように制御した場合、ＥＧＲ弁２６の駆動トルク（負荷トルク）が最大となるＥＧＲ弁２６の開度（つまり全閉位置）でＥＧＲ弁２６の駆動電流が最大となるため、ＥＧＲ弁２６の駆動電流が最大となるＥＧＲ弁２６の開度を全閉位置として学習すれば、ＥＧＲ弁２６の全閉位置を精度良く学習することができる。

以下、本実施例２でＥＣＵ３０が実行する図８及び図９の全閉位置学習ルーチンの処理内容を説明する。
本ルーチンが起動されると、まず、ステップ２０１で、所定の全閉位置学習実行条件が成立しているか否かを判定し、全閉位置学習実行条件が成立してい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の開度を所定開度（例えば全閉位置の設計値又は前回の学習値よりも小さい開度）に制御する。

この後、ステップ２０３に進み、目標ＥＧＲ開度（ＥＧＲ弁２６の目標開度）を一定速度で増加させて、ＥＧＲ弁２６の開度を一定速度で増加させる制御を開始する。
この後、ステップ２０４に進み、電流センサ３３で検出したＥＧＲ弁２６の駆動電流（ＥＧＲ弁２６を駆動するモータに流れる電流）を読み込んだ後、ステップ２０５に進み、ＥＧＲ弁２６の駆動電流の微分値を算出する。

この後、ステップ２０６に進み、ＥＧＲ弁２６の実開度がＥＧＲ弁２６の可動範囲の限界位置を基準にした所定範囲内で且つＥＧＲ弁２６の駆動電流の微分値が所定の判定値Ｋ4 以上であるか否かを判定する。ここで、判定値Ｋ4 ［図７（ｃ）参照］は、ＥＧＲ弁２６の駆動電流の微分値が極大値（ピーク値）付近であるか否かを判定するためのもので、予め試験データや設計データ等に基づいて設定されている。

このステップ２０６で「Ｎｏ」と判定された場合、つまり、ＥＧＲ弁２６の実開度が所定範囲外であると判定された場合、又は、ＥＧＲ弁２６の駆動電流の微分値が判定値Ｋ4 よりも小さいと判定された場合には、上記ステップ２０４に戻り、ＥＧＲ弁２６の駆動電流の微分値を算出して、ＥＧＲ弁２６の実開度が所定範囲内で且つＥＧＲ弁２６の駆動電流の微分値が判定値Ｋ4 以上であるか否かを判定する処理（ステップ２０４〜２０６）を繰り返す。

その後、上記ステップ２０６で、ＥＧＲ弁２６の実開度が所定範囲内で且つＥＧＲ弁２６の駆動電流の微分値が判定値Ｋ4 以上であると判定された時点で、ステップ２０７に進み、現在のＥＧＲ弁２６の実開度を下限側全閉位置とする。
下限側全閉位置＝ＥＧＲ弁２６の実開度

この後、図９のステップ２０８に進み、電流センサ３３で検出したＥＧＲ弁２６の駆動電流を読み込んだ後、ステップ２０９に進み、ＥＧＲ弁２６の駆動電流の微分値を算出する。

この後、ステップ２１０に進み、ＥＧＲ弁２６の実開度がＥＧＲ弁２６の可動範囲の限界位置を基準にした所定範囲内で且つＥＧＲ弁２６の駆動電流の微分値が所定の判定値Ｋ5 以下であるか否かを判定する。ここで、判定値Ｋ5 ［図７（ｃ）参照］は、ＥＧＲ弁２６の駆動電流の微分値が極小値（ボトム値）付近であるか否かを判定するためのもので、予め試験データや設計データ等に基づいて設定されている。

このステップ２１０で「Ｎｏ」と判定された場合、つまり、ＥＧＲ弁２６の実開度が所定範囲外であると判定された場合、又は、ＥＧＲ弁２６の駆動電流の微分値が判定値Ｋ5 よりも大きいと判定された場合には、上記ステップ２０８に戻り、ＥＧＲ弁２６の駆動電流の微分値を算出して、ＥＧＲ弁２６の実開度が所定範囲内で且つＥＧＲ弁２６の駆動電流の微分値が判定値Ｋ5 以下であるか否かを判定する処理（ステップ２０８〜２１０）を繰り返す。

その後、上記ステップ２１０で、ＥＧＲ弁２６の実開度が所定範囲内で且つＥＧＲ弁２６の駆動電流の微分値が判定値Ｋ5 以下であると判定された時点で、ステップ２１１に進み、現在のＥＧＲ弁２６の実開度を上限側全閉位置とする。
上限側全閉位置＝ＥＧＲ弁２６の実開度

この後、ステップ２１２に進み、下限側全閉位置と上限側全閉位置の中間位置（平均値）でＥＧＲ弁２６の駆動電流が最大値になると見なして、下限側全閉位置と上限側全閉位置の平均値を全閉位置学習値として算出することで、ＥＧＲ弁２６の駆動電流が最大となるＥＧＲ弁２６の開度を全閉位置学習値として算出する。
全閉位置学習値＝（下限側全閉位置＋上限側全閉位置）／２

この後、ステップ２１３に進み、全閉位置学習値がＥＧＲ弁２６の可動範囲の限界位置を基準にした所定範囲内であるか否かを判定し、全閉位置学習値が所定範囲内であると判定された場合には、ステップ２１４に進み、今回の全閉位置学習値を採用して、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今回の全閉位置学習値を記憶して、本ルーチンを終了する。
一方、上記ステップ２１３で、全閉位置学習値が所定範囲外であると判定された場合には、今回の全閉位置の学習値を採用せずに、本ルーチンを終了する。

以上説明した本実施例２では、全閉位置でＥＧＲ弁２６の駆動トルク（負荷トルク）が最大となるＥＧＲ弁２６の場合、ＥＧＲ弁２６の開度を一定速度で変化させるように制御した場合に、ＥＧＲ弁２６の駆動トルクが最大となるＥＧＲ弁２６の開度（つまり全閉位置）でＥＧＲ弁２６の駆動電流が最大となることに着目して、ＥＧＲ弁２６の開度を一定速度で変化させるように制御したときに、ＥＧＲ弁２６の駆動電流が最大となるＥＧＲ弁２６の開度を全閉位置として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。

尚、ＥＧＲ弁２６の駆動電流に基づいて全閉位置を学習する方法は、上記実施例２で説明した方法に限定されず、適宜変更しても良く、例えば、ＥＧＲ弁２６の駆動電流の微分値が極大値（ピーク値）となった時点のＥＧＲ弁２６の開度を下限側全閉位置とすると共に、ＥＧＲ弁２６の駆動電流の微分値が極小値（ボトム値）となった時点のＥＧＲ弁２６の開度を上限側全閉位置とし、これらの下限側全閉位置と上限側全閉位置の平均値を全閉位置として学習するようにしても良い。或は、ＥＧＲ弁２６の駆動電流の微分値の変極点となるＥＧＲ弁２６の開度を全閉位置として学習するようにしても良い。

また、ＥＧＲ弁２６の駆動電流が所定の判定値Ｋ6 ［図７（ｂ）参照］以上となるＥＧＲ弁２６の開度のうちの最小値と最大値をそれぞれ下限側全閉位置と上限側全閉位置とし、これらの下限側全閉位置と上限側全閉位置の平均値を全閉位置として学習するようにしても良い。或は、ＥＧＲ弁２６の駆動電流が極大値（ピーク値）となった時点のＥＧＲ弁２６の開度を全閉位置として学習するようにしても良い。

また、上記の下限側全閉位置と上限側全閉位置のうちの一方のみを求めて全閉位置として学習するようにしても良い。
また、上記実施例２では、ＥＧＲ弁２６の駆動電流に基づいて全閉位置を学習する際に、ＥＧＲ弁２６の開度を所定開度（例えば全閉位置の設計値又は前回の学習値よりも小さい開度）から増加させるようにしたが、ＥＧＲ弁２６の開度を所定開度（例えば全閉位置の設計値又は前回の学習値よりも大きい開度）から減少させるようにしても良い。

また、上記各実施例１，２では、駆動トルク情報として、ＥＧＲ弁２６の角速度や駆動電流を用いるようにしたが、これに限定されず、ＥＧＲ弁２６の駆動トルクを検出又は推定して、ＥＧＲ弁２６の駆動トルクが最大となるＥＧＲ弁２６の開度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１，２では、エンジン運転中に全閉位置学習実行条件が成立する毎に全閉位置学習を実行するようにしたが、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、エンジン始動後に最初に全閉位置学習実行条件が成立したとき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）に全閉位置学習実行条件が成立したとき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１，２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，駆動トルク情報検出手段）、３１…ストッパ、３３…電流センサ（駆動トルク情報検出手段）

Claims (6)

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て前記全閉位置でフリクションが最大となり、
   前記ＥＧＲ弁の駆動トルク又はこれに関連性のある情報（以下これらを「駆動トルク情報」と総称する）を検出する駆動トルク情報検出手段と、
   前記駆動トルク情報検出手段で検出した駆動トルク情報に基づいて前記ＥＧＲ弁の駆動トルクが最大となるＥＧＲ弁の開度を前記全閉位置として学習する全閉位置学習手段と
   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. 前記駆動トルク情報検出手段は、前記駆動トルク情報として、前記ＥＧＲ弁の開度の変化速度（以下「ＥＧＲ弁の角速度」という）を検出し、
   前記全閉位置学習手段は、前記ＥＧＲ弁の角速度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弁を駆動するモータに一定電圧を印加して前記ＥＧＲ弁の開度を変化させるように制御したときに前記ＥＧＲ弁の角速度が最小となるＥＧＲ弁の開度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２に記載の内燃機関のＥＧＲ制御装置。
4. 前記駆動トルク情報検出手段は、前記駆動トルク情報として、前記ＥＧＲ弁を駆動するモータに流れる電流（以下「ＥＧＲ弁の駆動電流」という）を検出し、
   前記全閉位置学習手段は、前記ＥＧＲ弁の駆動電流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。
5. 前記全閉位置学習手段は、前記ＥＧＲ弁の開度を一定速度で変化させるように制御したときに前記ＥＧＲ弁の駆動電流が最大となるＥＧＲ弁の開度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４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、前記駆動トルク情報に基づいて学習した全閉位置の学習値が前記ＥＧＲ弁の可動範囲の限界位置を基準にした所定範囲内の場合に前記全閉位置の学習値を採用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。

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