JP2014070525A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】流量制御弁の開度領域内で流量特性が異なる場合においても、流量特性の学習補正を適切に行い、流体の流量を精度良く制御できる内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】本発明による内燃機関の制御装置では、ＥＧＲ弁開度ＬＥＧＲの開度関数ＫＥＧＲを表した流量特性線（図４）を記憶し、実開度関数値ＫＥＧＲＡＣＴと目標開度関数値ＫＥＧＲＣＭＤとの差（関数誤差ΔＫＥＧＲ）（ステップ１２）を、ＥＧＲ弁開度ＬＥＧＲＳと組み合わせてサンプリングし（ステップ１４）、第１〜第４ＬＥＧＲ領域ごとに、ＥＧＲ弁開度ＬＥＧＲＳの平均値である重心位置ＬＡＶ（ステップ１８）に、関数誤差ΔＫＥＧＲの平均値ΔＫＡＶ（ステップ１９）を、補正基準点ＰＣ１〜４としてプロットし、補正基準点ＰＣ１〜４を補間することで補正特性線（図１０）を設定し（ステップ２０、２１）と、補正特性線を用いて流量特性線を補正する（ステップ２２）。
【選択図】図１０

Description

本発明は、内燃機関の通路を流れる流体の流量を流量制御弁によって制御する内燃機関の制御装置に関し、特に流量制御弁の流量特性を学習補正する制御装置に関する。

従来のこの種の内燃機関の制御装置として、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。この内燃機関は、吸気弁のリフト量（リフト及び開角）を変更する弁作動特性可変機構を備えている。この制御装置では、アイドル運転状態において、吸気弁のリフト量の基本値を目標吸入空気量に応じて設定するとともに、検出された吸入空気量が目標吸入空気量に一致するように、基本値を補正するリフト補正量が算出される。

また、このリフト補正量の学習値である学習補正量が、次のようにして算出される。すなわち、吸気弁のリフト量を検出するとともに、検出リフト量が所定のしきい値以下である低リフト領域では、低リフト領域用の第１学習値が算出され、学習補正量として設定される。一方、検出リフト量が所定のしきい値よりも大きな高リフト領域では、高リフト領域用の第２学習値が算出され、学習補正量として設定される。これにより、リフト量の広い領域にわたって適切な学習補正を行うようにしている。そして、設定された学習補正値とリフト補正量でリフト量の基本値を補正することによって、リフト量指令値が算出され
る。

また、リフト量が低リフト領域と高リフト領域の間で切り替わった場合には、第１学習値又は第２学習値に対してなまし処理が行われ、それにより、リフト量指令値の急激な変化を回避することで、円滑な制御を行うようにしている。

特許第４７２７６７９号公報

上述したように、従来の制御装置では、吸気弁のリフト量の領域が高低２つの領域に区分され、領域ごとに一定の学習補正値が設定されるにすぎない。しかし、弁作動特性可変機構の動作特性のずれの大きさは、リフト量に応じて異なり、各領域内においても、必ずしも一様ではなく、異なる（ばらつく）場合がある。このため、従来の制御装置のような、リフト量の領域ごとに一定の学習補正値を設定する手法では、各領域の一部においては、適切な学習補正が行えるものの、他の部分では、学習補正の過不足が生じることで、吸入空気量を適切に制御できないおそれがある。

また、従来の制御装置では、リフト量の領域の切替時に、リフト量指令値の急変を回避するために、第１又は第２学習値に対してなまし処理が行われる。このため、切替先の領域に適した学習補正が完了するまでに遅れが生じ、その間、吸入空気量を適切に制御できないおそれがあり、以上の点において改善の余地がある。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、流量制御弁の流量特性が流量制御弁の開度領域内で異なる場合においても、流量特性の学習補正を適切に行うことができ、それにより、流体の流量を精度良く制御することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

この目的を達成するために、請求項１に係る発明は、内燃機関３の通路（実施形態における（以下、本項において同じ）ＥＧＲ通路１２）を流れる流体の流量（ＥＧＲ量ＧＥＧＲ）を制御する内燃機関の制御装置であって、内燃機関３の通路に設けられた流量制御弁（ＥＧＲ弁１３ａ）と、流量制御弁の開度（ＥＧＲ弁開度ＬＥＧＲ）に対する流量特性を定める開度関数ＫＥＧＲを表した流量特性線（図４）を記憶する流量特性線記憶手段（ＥＣＵ２）と、内燃機関３の運転状態（アクセル開度ＡＰ、エンジン回転数ＮＥ、排気圧ＰＥＸ、吸気圧ＰＢ、ＥＧＲ温度ＴＥＧＲ）に応じて、開度関数ＫＥＧＲの目標値である目標開度関数値ＫＥＧＲＣＭＤを設定する目標開度関数値設定手段（ＥＣＵ２、図３のステップ５）と、設定された目標開度関数値ＫＥＧＲＣＭＤに応じ、流量特性線を検索することによって、流量制御弁の開度（目標開度ＬＥＧＲＣＭＤ）を設定する開度設定手段（ＥＣＵ２、図３のステップ６）と、設定された流量制御弁の開度に基づいて、流量制御弁を制御する制御手段（ＥＣＵ２、図３のステップ７、８）と、制御手段により流量制御弁が制御されている状態で、開度関数ＫＥＧＲの実際の値である実開度関数値ＫＥＧＲＡＣＴを算出する実開度関数値算出手段（ＥＣＵ２、図５のステップ１１、図６）と、算出された実開度関数値ＫＥＧＲＡＣＴと目標開度関数値ＫＥＧＲＣＭＤとの差を、関数誤差ΔＫＥＧＲとして算出する関数誤差算出手段（ＥＣＵ２、図５のステップ１２）と、算出された関数誤差ΔＫＥＧＲを、そのときに設定されている流量制御弁の開度（学習補正用のＥＧＲ弁開度ＬＥＧＲＳ）と組み合わせて随時、サンプリングし、記憶する関数誤差サンプリング手段（ＥＣＵ２、図５のステップ１４）と、流量制御弁の開度領域を区分した所定の複数の開度領域（第１〜第４ＬＥＧＲ領域）ごとに、サンプリングされた流量制御弁の複数の開度の平均値を重心位置ＬＡＶとして算出する重心位置算出手段（ＥＣＵ２、図５のステップ１８）と、開度領域ごとに、サンプリングされた複数の関数誤差ΔＫＥＧＲの平均値ΔＫＡＶを算出する平均値算出手段（ＥＣＵ２、図５のステップ１９）と、開度領域ごとに重心位置ＬＡＶに関数誤差の平均値ΔＫＡＶを補正基準点ＰＣ１〜ＰＣ４としてプロットするとともに、プロットされた複数の補正基準点ＰＣ１〜ＰＣ４を補間することによって補正特性線（図１０）を設定する補正特性線設定手段（ＥＣＵ２、図５のステップ２０、２１）と、設定された補正特性線を用いて、流量特性線を補正する流量特性線補正手段（ＥＣＵ２、図５のステップ２２）と、を備えることを特徴とする。

この内燃機関の制御装置によれば、流量制御弁の開度に対する流量特性を定める開度関数を表した流量特性線が、あらかじめ記憶されている。流体の流量を制御する際には、内燃機関の運転状態に応じて目標開度関数値（開度関数の目標値）を設定するとともに、この目標開度関数値に応じ、流量特性線を検索することによって、流量制御弁の開度を算出し、算出された流量制御弁の開度に基づいて、流量制御弁を制御する。

また、本発明の制御装置によれば、流量制御弁の流量特性の学習補正が以下のようにして行われる。まず、上記のように流量制御弁が制御されている状態で、実開度関数値（開度関数の実際の値）を算出し、この実開度関数値と目標開度関数値との差を、関数誤差として算出する。算出した関数誤差を、そのときの流量制御弁の開度と組み合わせて随時、サンプリングし、記憶する。また、流量制御弁の所定の複数の開度領域ごとに、サンプリングされた流量制御弁の複数の開度の平均値を重心位置として算出するとともに、サンプリングされた複数の関数誤差の平均値を算出する。さらに、開度領域ごとに、算出された重心位置に関数誤差の平均値を補正基準点としてプロットするとともに、複数の補正基準点を補間することによって、補正特性線を設定する。そして、設定された補正特性線を用いて流量特性線を補正することによって、流量特性線が学習補正される。

以上のように、本発明によれば、目標開度関数値に応じて流量制御弁を制御するとともに、この制御中、開度関数の実際の値である実開度関数値を算出する。したがって、これらの実開度関数値と目標開度関数値との差である関数誤差は、流量特性のずれを表すので、この関数誤差に基づいて流量特性の学習補正を行うことができる。また、流量制御弁の複数の開度領域ごとに、流量制御弁の開度の平均値である重心位置と関数誤差の平均値を算出するとともに、各重心位置に関数誤差の平均値をプロットすることによって、補正の基準となる補正基準点を設定する。

これにより、流量制御弁の流量特性の誤差（ずれ）を良好に反映した補正基準点を、開度領域ごとに適切に設定することができる。この場合、補正基準点を定める流量制御弁の開度の重心位置として、サンプリングされた開度の平均値を用いるので、開度領域内でサンプリング開度が偏った場合においても、その偏りに応じた補正基準点を適切に設定できる。

さらに、これらの補正基準点を補間することによって、流量特性線を補正するための補正特性線を設定する。したがって、流量制御弁の流量特性の誤差が各開度領域内において一様でなく、異なる場合においても、そのような流量特性の相違を良好に補償するように、流量特性の学習補正を適切に行うことができ、それにより、流体の流量を精度良く制御することができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、補正特性線設定手段は、複数の補正基準点ＰＣ１〜ＰＣ４の補間を、所定の重み係数Ｗを用いた補間演算によって行うこと（図５のステップ２１、図１１、式（８））を特徴とする。

この構成によれば、複数の補正基準点の補間が所定の重み係数を用いた補間演算によって行われることで、補正基準点の重みを反映した滑らかな補正特性線が設定されるので、流量特性線に基づく流量の制御ハンチングを有効に防止することができる。

請求項３に係る発明は、請求項２に記載の内燃機関の制御装置において、重み係数Ｗは、補正特性線が、隣り合う各２つの補正基準点ＰＣ、ＰＣの間において２つの補正基準点ＰＣ、ＰＣを結ぶ線分の中点ＰＮを中心として点対称になるように設定されていること（図１０、図１１）を特徴とする。

この構成によれば、隣り合う各２つの補正基準点の間において、補正特性線が、両補正基準点を結ぶ線分の中点を中心とする点対称に設定される。これにより、各２つの補正基準点の間がバランス良く結ばれ、補正特性線がより滑らかに設定されるので、流量の制御ハンチングをさらに有効に防止することができる。

請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置において、開度領域ごとに、関数誤差の平均値（仮平均値ΔＫＡＶＰ）が算出された後、複数の関数誤差ΔＫＥＧＲの各々が、平均値を中心とする所定の範囲（ΔＫＡＶＰ＋２σＤＫ、ΔＫＡＶＰ−２σＤＫ）にあるか否かを判定する判定手段（ＥＣＵ２、図７のステップ４３、４４）をさらに備え、重心位置算出手段及び平均値算出手段は、関数誤差ΔＫＥＧＲ及び流量制御弁の開度を含む複数のサンプルのうち、関数誤差ΔＫＥＧＲが所定の範囲にないと判定されたサンプルを除く残りのサンプルを対象として、重心位置ＬＡＶ及び関数誤差の平均値ΔＫＡＶをそれぞれ算出すること（図５のステップ１７〜１９、図７のステップ４３〜４６）を特徴とする。

例えば、内燃機関が加速時などの過渡運転状態にある場合には、目標開度関数値に応じた開度に基づいて流量制御弁を制御しても、それに対して流体の流れが遅れるため、流量特性の誤差が実際には生じていないときでも、実開度関数値が目標開度関数値に対して一時的に大きくずれることがある。この構成によれば、開度領域ごとに、関数誤差の平均値を算出した後、複数の関数誤差の各々が、算出された平均値を中心とする所定の範囲にあるか否かを判定し、関数誤差がこの所定の範囲にないと判定されたサンプルを、重心位置及び関数誤差の平均値の算出対象から除外する。

これにより、上記のような原因で一時的に大きくずれた関数誤差を含むサンプルが確実に除外されることで、学習補正をより適切に行えるので、流量の制御精度をさらに向上させることができる。また、上記の判定用の所定の範囲を、すべてのサンプルを対象として仮に算出された、関数誤差の平均値を中心として設定するので、この判定を適切に行うことができる。

本発明を適用した内燃機関を概略的に示す図である。 制御装置を示すブロック図である。 ＥＧＲ弁の制御処理を示すフローチャートである。 ＥＧＲ弁の開度関数を表した流量特性線の一例を示す図である。 ＥＧＲ弁の流量特性の学習補正処理を示すフローチャートである。 実開度関数値の算出処理のサブルーチンを示すフローチャートである。 関数誤差の判定処理のサブルーチンを示すフローチャートである。 複数のＬＥＧＲ領域を示す図である。 関数誤差の判定手法を説明するための図である。 設定された補正基準点を含む補正特性線の一例を示す図である。 重み係数を示す図である。 補正特性線による流量特性線の補正方法を説明するための図である。 補正された流量特性線を用いて目標開度を設定した例を示す図である。 重み係数の他の２つの例を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明を適用した内燃機関（以下「エンジン」という）３を示す。このエンジン３は、車両（図示せず）に搭載された、例えば４気筒のガソリンエンジンである。各気筒３ａ（１つのみ図示）のピストン３ｂとシリンダヘッド３ｃとの間には、燃焼室３ｄが形成されている。

各気筒３ａには、吸気コレクタ部６ａを有する吸気マニホルド６ｂを介して、吸気通路６が接続されるとともに、排気コレクタ部７ａを有する排気マニホルド７ｂを介して、排気通路７が接続されている。吸気マニホルド６ｂには燃料噴射弁４（図２参照）が、シリンダヘッド３ｃには点火プラグ５（図２参照）が、それぞれ気筒３ａごとに設けられている。燃料噴射弁４による燃料の噴射量・噴射時期、及び点火プラグ５の点火時期ＩＧは、後述するＥＣＵ２からの制御信号によって制御される。

また、各気筒３ａには、吸気弁８及び排気弁９が設けられている。吸気弁８を駆動する吸気カムシャフト（図示せず）の一端部には、吸気カム位相可変機構１５が設けられている。この吸気カム位相可変機構１５は、エンジン３のクランクシャフト（図示せず）に対する吸気カムシャフトの相対的な位相（以下「吸気カム位相」という）ＣＡＩＮを無段階に変更するものであり、それにより、吸気弁８の開閉タイミングがクランクシャフトに対して無段階に変更（シフト）される。なお、吸気カム位相ＣＡＩＮは、吸気カム位相可変機構１５のコントロールシャフト（図示せず）をＶＴＣアクチュエータ１５ａ（図２参照）で駆動することによって制御され、ＶＴＣアクチュエータ１５ａの動作は、ＥＣＵ２からの制御信号によって制御される。

吸気通路６の吸気コレクタ部６ａよりも上流側には、スロットル弁機構１０が設けられている。このスロットル弁機構１０は、吸気通路６内に配置されたバタフライ式のスロットル弁１０ａと、スロットル弁１０ａを駆動するＴＨアクチュエータ１０ｂを有する。スロットル弁１０ａの開度（以下「スロットル開度」という）θＴＨは、ＴＨアクチュエータ１０ｂに供給される電流をＥＣＵ２で制御することによって制御され、それにより、燃焼室３ｄに吸入される吸気量（新気量）ＧＡＩＲが調整される。

また、エンジン３には、燃焼室３ｄから排気通路７に排出された排ガスの一部を、ＥＧＲガスとして、吸気通路６に還流させるためのＥＧＲ装置１１が設けられている。ＥＧＲ装置１１は、ＥＧＲ通路１２と、ＥＧＲ通路１２の途中に設けられたＥＧＲ弁機構１３及びＥＧＲクーラ１４などで構成されている。ＥＧＲ通路１２は、排気通路７の排気コレクタ部７ａと吸気通路６の吸気コレクタ部６ａに接続されている。

ＥＧＲ弁機構１３は、ＥＧＲ通路１２内に配置されたポペット式のＥＧＲ弁１３ａと、ＥＧＲ弁１３ａを駆動するＥＧＲアクチュエータ１３ｂを有する。ＥＧＲ弁１３ａのリフト量（以下「ＥＧＲ弁開度」という）ＬＥＧＲは、ＥＧＲアクチュエータ１３ｂに供給される電流をＥＣＵ２で制御することによって制御され、それにより、吸気通路６に還流するＥＧＲ量ＧＥＧＲが調整される。ＥＧＲクーラ１４は、ＥＧＲ弁１３ａの上流側に配置されており、エンジン３の冷却水を利用し、高温のＥＧＲガスを冷却する。

エンジン３のクランクシャフトには、クランク角センサ２０が設けられている（図２参照）。クランク角センサ２０は、クランクシャフトの回転に伴い、所定クランク角（例えば３０°）ごとに、パルス信号であるＣＲＫ信号をＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを算出する。また、ＥＣＵ２には、アクセル開度センサ２１（図２参照）から、車両のアクセルペダル（図示せず）の操作量（以下「アクセル開度」という）ＡＰを表す検出信号が入力される。

また、吸気通路６のスロットル１０ａよりも上流側には、エアフローセンサ２２が設けられている。エアフローセンサ２２は、吸気通路６を流れる新気量ＧＡＩＲを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。

さらに、吸気コレクタ部６ａには吸気圧センサ２３が、排気コレクタ部７ａには排気圧センサ２４が、それぞれ設けられている。吸気圧センサ２３は、吸気通路６内のスロットル弁１０ａよりも下流側における圧力（以下「吸気圧」という）ＰＢを検出する。また、排気圧センサ２４は、排気通路７内の圧力（以下「排気圧」という）ＰＥＸを検出する。それらの検出信号はＥＣＵ２に出力される。

また、ＥＧＲ通路１２には、ＥＧＲ弁１３ａのすぐ上流側に、ＥＧＲ温度センサ２５が設けられている。ＥＧＲ温度センサ２５は、ＥＧＲ弁１３ａを通過するＥＧＲガスの温度（以下「ＥＧＲ温度」という）ＴＥＧＲを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。

ＥＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及びＩ／Ｏインターフェース（いずれも図示せず）などから成るマイクロコンピュータで構成されている。ＥＣＵ２は、前述した各種のセンサ２０〜２５の検出信号などに応じて、エンジン３の運転状態を判別するとともに、判別した運転状態に応じて、エンジン３の燃料噴射及び点火時期ＩＧや吸気量ＧＡＩＲ及びＥＧＲ量ＧＥＧＲの制御を含む制御処理を実行する。

本実施形態では、ＥＣＵ２が、流量特性線記憶手段、目標開度関数値設定手段、開度設定手段、制御手段、実開度関数値算出手段、関数誤差算出手段、関数誤差サンプリング手段、重心位置算出手段、平均値算出手段、補正特性線設定手段、流量特性線補正手段、及び判定手段に相当する。

次に、ＥＣＵ２で実行されるＥＧＲ弁１３ａの制御処理及び流量特性の学習補正処理の説明に先立ち、これらの処理に用いられるノズル式について、まず説明する。

このノズル式は、ノズルを通過する流体を圧縮性流体と見なし、ノズルの上下流の圧力とノズルを通過する流体の流量との関係をモデル化したものであり、その一般式は次式（１）で表される。

ここで、左辺のＧは流体の流量である。右辺のＫは、ノズルの構成及び開度に応じて定まる開度関数、Ｐ１はノズルの上流側圧力、Ｒは流体の気体定数、Ｔは流体の温度である。また、Ψは、次式（２）によって定義される圧力関数である。

ここで、Ｐ２はノズルの下流側圧力、κは流体の比熱比である。この式（２）から明らかなように、圧力関数Ψは、ノズルの構成や開度にかかわらず、その下流側圧力Ｐ２と上流側圧力Ｐ１との圧力比Ｐ２／Ｐ１のみによって一義的に定まるものである。

また、式（１）を開度関数Ｋについて表すと、次式（３）が得られる。

次に、図３を参照しながら、ＥＧＲ弁１３ａの制御処理について説明する。本処理は、所定時間ごとに繰り返し実行される。

本処理では、まずステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）において、エンジン３の目標トルクＴＲＱＣＭＤを算出する。この目標トルクＴＲＱＣＭＤの算出は、検出されたアクセル開度ＡＰ及びエンジン回転数ＮＥに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって行われる。

次に、算出された目標トルクＴＲＱＣＭＤ及びエンジン回転数ＮＥに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、目標ＥＧＲ量ＧＥＧＲＣＭＤを設定する（ステップ２）。次いで、ＥＧＲ弁１３ａの上流側圧力として、ＥＧＲ圧ＰＥＧＲを算出する（ステップ３）。このＥＧＲ圧ＰＥＧＲの算出は、検出された排気圧ＰＥＸからＥＧＲクーラ１４での圧力損失を差し引くことによって行われる。

次に、次式（４）によって、ＥＧＲ弁１３ａ用の圧力関数ΨＥＧＲを算出する（ステップ４）。

この式（４）は、前述した圧力関数Ψを表す式（２）をＥＧＲ弁１３ａに適用し、式（２）中の上流側圧力Ｐ１をステップ３で算出されたＥＧＲ圧ＰＥＧＲに、下流側圧力Ｐ２を検出された吸気圧ＰＢに、それぞれ置き換えたものである。

次に、ステップ２で設定された目標ＥＧＲ量ＧＥＧＲＣＭＤと圧力関数ΨＥＧＲを用い、次式（５）によって、ＥＧＲ弁１３ａの開度関数ＫＥＧＲの目標値である目標開度関数値ＫＥＧＲＣＭＤを設定する（ステップ５）。

この式（５）は、前述した開度関数Ｋを表す式（３）をＥＧＲ弁１３ａに適用し、式（３）中の流体流量Ｇを目標ＥＧＲ量ＧＥＧＲＣＭＤに、流体の温度Ｔを検出されたＥＧＲ温度ＴＥＧＲに、開度関数Ｋを目標開度関数値ＫＥＧＲＣＭＤに、それぞれ置き換えたものである。

次に、設定された開度関数ＫＥＧＲに応じ、図４に示す流量特性線を検索することによって、ＥＧＲ弁１３ａの目標開度ＬＥＧＲＣＭＤを算出する（ステップ６）。この流量特性線は、ＥＧＲ弁開度ＬＥＧＲと開度関数ＫＥＧＲとの関係を実験などによって求め、マップとして表したものである。なお、流量特性線は、後述する学習補正処理による学習補正によって更新されるようになっており、学習補正が行われた後には、ステップ６において、更新された流量特性線が用いられる。

次に、算出された目標開度ＬＥＧＲＣＭＤに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、制御入力Ｕ＿ＥＧＲを算出する（ステップ７）。そして、この制御入力Ｕ＿ＥＧＲに基づく駆動信号をＥＧＲアクチュエータ１３ｂに出力し、ＥＧＲ弁１３ａを駆動する（ステップ８）ことによって、ＥＧＲ弁開度ＬＥＧＲを目標開度ＬＥＧＲＣＭＤになるように制御し、本処理を終了する。

次に、図５を参照しながら、ＥＧＲ弁１３ａの流量特性の学習補正処理について説明する。本処理は、図３の制御処理の実行間隔よりも長い所定時間ごとに、繰り返し実行される。

本処理では、まずステップ１１において、ＥＧＲ弁１３ａの開度関数ＫＥＧＲの実際の値である実開度関数値ＫＥＧＲＡＣＴを算出する。

図６は、その算出処理のサブルーチンを示す。本処理では、ステップ３１において、燃焼室３ｄに吸入される総ガス量ＧＧＡＳを算出する。この総ガス量ＧＧＡＳは、吸気圧ＰＢ及び吸気カム位相ＣＡＩＮに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、吸気圧ＰＢにほぼ比例するように算出される。

次に、算出された総ガス量ＧＧＡＳと検出された新気量ＧＡＩＲとの差（＝ＧＧＡＳ−ＧＡＩＲ）を、実際のＥＧＲ量（実ＥＧＲ量）ＧＥＧＲＡＣＴとして算出する（ステップ３２）。次に、算出された実ＥＧＲ量ＧＥＧＲＡＣＴを用い、次式（６）によって、ＥＧＲ弁１３ａの開度関数ＫＥＧＲの実際の値である実開度関数値ＫＥＧＲＡＣＴを算出し（ステップ３３）、本処理を終了する。

この式（６）は、前述した式（５）中の目標ＥＧＲ量ＧＥＧＲＣＭＤを実ＥＧＲ量ＧＥＧＲＡＣＴに、目標開度関数値ＫＥＧＲＣＭＤを実開度関数値ＫＥＧＲＡＣＴに、それぞれ置き換えたものである。

図５に戻り、前記ステップ１１に続くステップ１２では、算出された実開度関数値ＫＥＧＲＡＣＴとそのときに設定されている目標開度関数値ＫＥＧＲＣＭＤとの差（＝ＫＥＧＲＡＣＴ−ＫＥＧＲＣＭＤ）を、関数誤差ΔＫＥＧＲとして算出する。次に、そのときに設定されているＥＧＲ弁１３ａの目標開度ＬＥＧＲＣＭＤを、学習補正用のＥＧＲ弁開度ＬＥＧＲＳに置換する（ステップ１３）。

次に、上記のように算出された関数誤差ΔＫＥＧＲとＥＧＲ弁開度ＬＥＧＲＳとの組み合わせをサンプリングし、ＬＥＧＲ領域ごとに記憶する（ステップ１４）。以下、このようにサンプリング・記憶された両データの組み合わせを「サンプル」という。図８に示すように、このＬＥＧＲ領域は、ＥＧＲ弁開度ＬＥＧＲがとり得る領域（＝０〜ＬＭＡＸ）を、３つの所定値Ｌ１〜Ｌ３で区分することによって設定された第１〜第４ＬＥＧＲ領域（ＺＯＮＥ１〜４）で構成されている。

次に、ＬＥＧＲ領域ごとのサンプル数の最小値ＮＳＭＰＭＩＮが、所定値ＮＲＥＦ（例えば１００）以上であるか否かを判別する（ステップ１５）。この答がＮＯのときには、そのまま本処理を終了する。

一方、ステップ１５の答がＹＥＳのとき、すなわち、すべてのＬＥＧＲ領域に対して所定値ＮＲＥＦ以上の数のサンプルがサンプリングされたときには、ＬＥＧＲ領域ごとに、すべてのサンプルの関数誤差ΔＫＥＧＲの平均値を、仮平均値ΔＫＡＶＰとして算出する（ステップ１６）。

次に、ステップ１７に進み、関数誤差ΔＫＥＧＲの判定処理を実行する。この判定処理は、仮平均値ΔＫＡＶＰに対する関数誤差ΔＫＥＧＲのずれ（乖離度合）の大きさを個々に判定し、ずれの大きな関数誤差ΔＫＥＧＲを含むサンプルを除外するためのものであり、図７はそのサブルーチンを示す。本処理は、ＬＥＧＲ領域ごとに実行される。

本処理では、まずステップ４１において、上記ステップ１６で算出された仮平均値ΔＫＡＶＰを用い、次式（７）によって、関数誤差ΔＫＥＧＲの標準偏差σＤＫを算出する。

次に、サンプルを指示するインデックス番号ｉを「１」にセットした（ステップ４２）後、そのサンプルの関数誤差ΔＫＥＧＲｉが、仮平均値ΔＫＡＶＰに標準偏差σＤＫの２倍を加算した値（＝ΔＫＡＶＰ＋２σＤＫ）以下であるか否かを判別する（ステップ４３）とともに、仮平均値ΔＫＡＶＥＰから標準偏差σＤＫの２倍を減算した値（＝ΔＫＡＶＰ−２σＤＫ）以上であるか否かを判別する（ステップ４４）。

これらのステップ４３及び４４の答がいずれもＹＥＳのときには、関数誤差ΔＫＥＧＲｉが仮平均値ΔＫＡＶＰを中心とする所定の範囲にあると判定し（図９の白丸）、そのままステップ４７に進む。一方、ステップ４３又は４４の答がＮＯのときには、関数誤差ΔＫＥＧＲｉが所定の範囲にないと判定し（図９の黒丸）、関数誤差ΔＫＥＧＲｉ及びＥＧＲ弁開度ＬＥＧＲＳｉをそれぞれ０に設定した（ステップ４５、４６）後、ステップ４７に進む。これにより、仮平均値ΔＫＡＶＰに対して大きくずれた関数誤差ΔＫＥＧＲｉを含むサンプルが実質的に除外される。

上記のステップ４７では、インデックス番号ｉがサンプル数ｎに等しいか否かを判別する。この答がＮＯのときには、ステップ４８においてインデックス番号ｉをインクリメントした後、前記ステップ４３に戻り、上述した関数誤差ΔＫＥＧＲの判定を繰り返す。そして、すべてのサンプルについて関数誤差ΔＫＥＧＲの判定が完了すると、ステップ４７の答がＹＥＳになるのに応じて、本処理を終了する。

図５に戻り、前記ステップ１７に続くステップ１８では、ＬＥＧＲ領域ごとに、図７の判定処理で除外されたサンプル以外のサンプルについて、ＥＧＲ弁開度ＬＥＧＲＳの平均値を算出し、重心位置ＬＡＶとして設定する。また、ＬＥＧＲ領域ごとに、除外されたサンプル以外のサンプルについて、関数誤差ΔＫＥＧＲの平均値を再度、算出し、平均値ΔＫＡＶとして設定する（ステップ１９）。

次に、上記のように算出された重心位置ＬＡＶ及び関数誤差の平均値ΔＫＡＶを用いて、補正基準点ＰＣを設定する（ステップ２０）。具体的には、図１０に示すように、ＥＧＲ弁開度ＬＥＧＲ及び関数誤差ΔＫＥＧＲを座標軸とする座標平面上に、ＬＥＧＲ領域ごとの重心位置ＬＡＶ１〜ＬＡＶ４と、それに対応する関数誤差の平均値ΔＫＡＶ１〜ΔＫＡＶ４とを座標とする４つの補正基準点ＰＣ１〜ＰＣ４をプロットする。

次に、これらの補正基準点ＰＣ１〜ＰＣ４と重み係数Ｗを用いて、補正特性線を設定する（ステップ２１）。図１１は、重み係数Ｗの一例を示している。この重み係数Ｗは、ｘ（０〜１）を変数とし、ｘ＝０のときに値１に、ｘ＝１のときに値０に、ｘ＝０．５のときに値０．５に、それぞれ設定されるとともに、全体として、この点（０．５, ０．５）を中心として点対称である曲線状に設定されている。

そして、この重み係数Ｗを用い、ＥＧＲ弁開度ＬＥＧＲに応じて、次式（８）によって、補正特性線を定める補正量関数ＣＫを算出する。

この式（８）から明らかなように、補正量関数ＣＫは、隣り合う各２つの補正基準点ＰＣ、ＰＣの間を、重み係数Ｗを用いて補間演算することによって、算出される。また、重み係数Ｗが上述したように設定される結果、補正特性線は、２つの補正基準点ＰＣ、ＰＣを結ぶ線分の中点ＰＮ（ＰＮ１〜ＰＮ３）を中心として点対称になるように、曲線状に設定される。

次に、設定された補正特性線を用いて、既存の流量特性線を補正し（ステップ２２）、本処理を終了する。図１２に示すように、この流量特性線の補正は、流量特性線（同図（ａ））に補正特性線（同図（ｂ））を足し合わせることによって、すなわち、開度関数ＫＥＧＲに補正量関数ＣＫを加算することによって行われる。これにより、同図（ｃ）に点線で示す流量特性線が、実線で示す流量特性線に補正・更新される。

更新された流量特性線は、ＥＣＵ２のＲＡＭに記憶され、図１３に示すように、その後のＥＧＲ弁１３ａの制御において、目標開度関数値ＫＥＧＲＣＭＤに応じて目標開度ＬＥＧＲＣＭＤを設定するのに用いられる（図３のステップ６）。

以上のように、本実施形態によれば、目標開度関数値ＫＥＧＲＣＭＤに応じてＥＧＲ弁１３ａを制御するとともに、この制御中、実開度関数値ＫＥＧＲＡＣＴを算出する。また、実開度関数値ＫＥＧＲＡＣＴと目標開度関数値ＫＥＧＲＣＭＤとの差である関数誤差ΔＫＥＧＲを算出するとともに、ＥＧＲ弁開度ＬＥＧＲの領域を区分した第１〜第４ＬＥＧＲ領域（ＺＯＮＥ１〜ＺＯＮＥ４）ごとに、ＥＧＲ弁開度ＬＥＧＲの平均値である重心位置ＬＡＶ（ＬＡＶ１〜ＬＡＶ４）と関数誤差ΔＫＥＧＲの平均値ΔＫＡＶ（ΔＫＡＶ１〜ΔＫＡＶ４）を算出するとともに、各重心位置ＬＡＶに関数誤差ΔＫＥＧＲの平均値ΔＫＡＶをプロットすることで、補正の基準となる補正基準点ＰＣ（ＰＣ１〜ＰＣ４）をそれぞれ設定する。

これにより、ＥＧＲ弁１３ａの流量特性の誤差（ずれ）を良好に反映した補正基準点ＰＣを、ＬＥＧＲ領域ごとに適切に設定することができる。この場合、補正基準点ＰＣを定めるＥＧＲ弁開度ＬＥＧＲの重心位置ＬＡＶとして、サンプリングされた開度の平均値を用いるので、ＬＥＧＲ領域内でサンプリング開度が偏った場合においても、その偏りに応じた補正基準点ＰＣを適切に設定できる。

さらに、補正基準点ＰＣ１〜ＰＣ４を補間することによって、流量特性線を補正するための補正特性線を設定する。したがって、ＥＧＲ弁１３ａの流量特性の誤差が各ＬＥＧＲ領域内において一様でなく、異なる場合においても、そのような流量特性の相違を良好に補償するように、流量特性の学習補正を適切に行うことができ、それにより、ＥＧＲ量ＧＥＧＲを精度良く制御することができる。

また、複数の補正基準点ＰＣ１〜ＰＣ４の補間を重み係数Ｗを用いた補間演算によって行うので、補正基準点ＰＣの重みを反映した滑らかな補正特性線が設定されることで、流量特性線に基づくＥＧＲ量ＧＥＧＲの制御ハンチングを有効に防止することができる。

さらに、前述した重み係数Ｗの設定により、隣り合う各２つの補正基準点ＰＣ、ＰＣの間において、補正特性線が、両補正基準点ＰＣ、ＰＣを結ぶ線分の中点ＰＮを中心とする点対称に設定される。これにより、各２つの補正基準点ＰＣ、ＰＣの間がバランス良く結ばれ、補正特性線がより滑らかに設定されるので、ＥＧＲ量ＧＥＧＲの制御ハンチングをさらに有効に防止することができる。

また、ＬＥＧＲ領域ごとに、関数誤差ΔＫＥＧＲの仮平均値ΔＫＡＶＰを算出するとともに、各関数誤差ΔＫＥＧＲが仮平均値ΔＫＡＶを中心とする所定の範囲にないと判定されたサンプルを、重心位置ＬＡＶ及び関数誤差ΔＫＥＧＲの平均値ΔＫＡＶの算出対象から除外する。これにより、エンジン３の過渡運転時などに一時的に大きくずれた関数誤差ΔＫＥＧＲを含むサンプルが確実に除外し、学習補正をより適切に行えるので、ＥＧＲ量ＧＥＧＲの制御精度をさらに向上させることができる。また、上記の判定用の所定の範囲を、すべてのサンプルを対象として算出された、関数誤差ΔＫＥＧＲの仮平均値ΔＫＥＧＲを中心として設定するので、この判定を適切に行うことができる。

なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態は、ＥＧＲ量ＧＥＧＲを制御するＥＧＲ弁１３ａに本発明を適用した例であるが、、本発明は、これに限らず、内燃機関において流体の流量の制御に用いられる限り、他の流量制御弁に適用することが可能であり、例えば、実施形態に示したスロットル弁１０ａに適用できる。

また、実施形態で示した重み係数Ｗは、あくまで例示であり、他の任意の形状の重み係数を採用してもよい。図１４は、そのような重み係数Ｗの２つの例を示しており、（ａ）は三角形状、（ｂ）は台形状のものである。また、両重み係数Ｗは、いずれも座標（０．５， ０．５）を中心として点対称に形成されており、それに応じて、補正特性線の各２つの補正基準点ＰＣ、ＰＣの間が、それらの中点を中心として点対称に設定される。

さらに、実施形態では、関数誤差ΔＫＥＧＲのばらつきを判定するための所定の範囲を、仮平均値ΔＫＡＶ±２σＤＫとして設定しているが、これに限らず、例えば標準偏差σＤＫに代えて所定値を用い、設定してもよい。

また、実施形態は、本発明を車両用のガソリンエンジンに適用した例であるが、本発明は、これに限らず、ガソリンエンジン以外のディーゼルエンジンなどの各種のエンジンに適用してもよく、また、車両用以外のエンジン、例えば、クランク軸を鉛直に配置した船外機などのような船舶推進機用エンジンにも適用可能である。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。

２ ＥＣＵ（流量特性線記憶手段、目標開度関数値設定手段、開度設定手段、制御手 段、実開度関数値算出手段、関数誤差算出手段、関数誤差サンプリング手段、重 心位置算出手段、平均値算出手段、補正特性線設定手段、流量特性線補正手段、 判定手段）
３ エンジン（内燃機関）
１２ ＥＧＲ通路（通路）
１３ａ ＥＧＲ弁（流量制御弁）
ＧＥＧＲ ＥＧＲ量
ＬＥＧＲ ＥＧＲ弁開度（流量制御弁の開度）
ＫＥＧＲ 開度関数
ＡＰ アクセル開度（内燃機関の運転状態）
ＮＥ エンジン回転数（内燃機関の運転状態）
ＰＥＸ 排気圧（内燃機関の運転状態）
ＰＢ 吸気圧（内燃機関の運転状態）
ＴＥＧＲ ＥＧＲ温度（内燃機関の運転状態）
ＫＥＧＲＣＭＤ 目標開度関数値
ＬＥＧＲＣＭＤ ＥＧＲ弁の目標開度（流量制御弁の開度）
ＫＥＧＲＡＣＴ 実開度関数値
ΔＫＥＧＲ 関数誤差
ＬＡＶ 重心位置
ΔＫＡＶ 関数誤差の平均値
ＰＣ 補正基準点
Ｗ 重み係数
ＰＮ 中点
ΔＫＡＶＰ 関数誤差の仮平均値（関数誤差の平均値）
σＤＫ 関数誤差の標準偏差（所定の範囲）

Claims (4)

1. 内燃機関の通路を流れる流体の流量を制御する内燃機関の制御装置であって、
   前記内燃機関の前記通路に設けられた流量制御弁と、
   前記流量制御弁の開度に対する流量特性を定める開度関数を表した流量特性線を記憶する流量特性線記憶手段と、
   前記内燃機関の運転状態に応じて、前記開度関数の目標値である目標開度関数値を設定する目標開度関数値設定手段と、
   当該設定された目標開度関数値に応じ、前記流量特性線を検索することによって、前記流量制御弁の開度を設定する開度設定手段と、
   当該設定された流量制御弁の開度に基づいて、前記流量制御弁を制御する制御手段と、
   当該制御手段により前記流量制御弁が制御されている状態で、前記開度関数の実際の値である実開度関数値を算出する実開度関数値算出手段と、
   当該算出された実開度関数値と前記目標開度関数値との差を、関数誤差として算出する関数誤差算出手段と、
   当該算出された関数誤差を、そのときに設定されている前記流量制御弁の開度と組み合わせて随時、サンプリングし、記憶する関数誤差サンプリング手段と、
   前記流量制御弁の開度領域を区分した所定の複数の開度領域ごとに、前記サンプリングされた流量制御弁の複数の開度の平均値を重心位置として算出する重心位置算出手段と、
   前記開度領域ごとに、前記サンプリングされた複数の関数誤差の平均値を算出する平均値算出手段と、
   前記開度領域ごとに前記重心位置に前記関数誤差の平均値を補正基準点としてプロットするとともに、当該プロットされた複数の補正基準点を補間することによって補正特性線を設定する補正特性線設定手段と、
   当該設定された補正特性線を用いて、前記流量特性線を補正する流量特性線補正手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記補正特性線設定手段は、前記複数の補正基準点の補間を、所定の重み係数を用いた補間演算によって行うことを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記重み係数は、前記補正特性線が、隣り合う各２つの前記補正基準点の間において、当該２つの補正基準点を結ぶ線分の中点を中心として点対称になるように設定されていることを特徴とする、請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記開度領域ごとに、前記関数誤差の平均値が算出された後、前記複数の関数誤差の各々が、前記平均値を中心とする所定の範囲にあるか否かを判定する判定手段をさらに備え、
   前記重心位置算出手段及び平均値算出手段は、前記関数誤差及び前記流量制御弁の開度を含む複数のサンプルのうち、前記関数誤差が前記所定の範囲にないと判定されたサンプルを除く残りのサンプルを対象として、前記開度の重心位置及び前記関数誤差の平均値をそれぞれ算出することを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。

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