JP2015169138A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＥＧＲガスの導入時におけるトルク制御の高精度化や安定化を実現する。
【解決手段】ＥＣＵ５０は、ユーザの要求に応じて定められる要求トルクに基づいて、エンジン１０で生成されるトルクを制御するとともに、ＥＧＲ配管３６に設けられたＥＧＲ弁３７を駆動し、ＥＧＲ配管３６を介して排気側から吸気側に還流されるＥＧＲガスの流量を制御する。ＥＣＵ５０は、エンジン１０における目標ＥＧＲ率を設定するとともに、ＥＧＲ弁３７を通過したＥＧＲガスがエンジン１０の筒内に流入するまでの応答の遅れに基づいて目標ＥＧＲ率を応答制限する。そして、ＥＣＵ５０は、応答制限した目標ＥＧＲ率と、応答制限していない目標ＥＧＲ率との偏差に基づいて、ＥＧＲガスの導入に伴うトルクへの影響分を補正するための補正パラメータを算出し、その補正パラメータにより要求トルクの補正を実施する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関するものである。

車載内燃機関の制御に関する技術として、運転者が要求する要求トルクをベースにして各種アクチュエータの駆動を制御する、いわゆるトルクベース制御が知られている。トルクベース制御では、運転者によるアクセル操作量及びその時の内燃機関の運転状態に基づいて要求トルクを算出するとともに、その要求トルクに対して、ポンプ損失、摩擦損失といったエンジンロスを加算して目標トルクを算出する。そして、その目標トルクを実現するべく、スロットル調整装置、噴射装置、点火装置等の各種アクチュエータの動作を制御するようにしている。

また、例えば特許文献１には、複数のアクチュエータを協働させて筒内の空気量及びＥＧＲ率を調整する技術が開示されている。かかる技術について具体的には、ＥＧＲがトルクに与える影響を補正するための補正係数を、目標ＥＧＲ率と現時点における空気量の実値又は推定値とに基づいて算出するとともに、その補正係数で目標トルクを補正して得られる値から目標空気量を算出し、さらに目標空気量と目標ＥＧＲ率とに基づいて、複数のアクチュエータのそれぞれの動作を制御するようにしている。

特許第４２５１２２８号公報

ところで、外部ＥＧＲ装置を用いた構成では、目標ＥＧＲ率に相当する量のＥＧＲガスを導入すべくＥＧＲ弁を動作させても、そのＥＧＲ弁の開度変化分のＥＧＲガスが実際に内燃機関の筒内に吸入されるまでにはガス輸送等の時間を要する。つまり、ＥＧＲガスの導入に関して過渡応答の遅れが生じる。この点、上記従来技術は、ＥＧＲの影響を受けないようにトルク制御を実施しようとするものであるが、未だ改善の余地があると考えられる。

本発明は、ＥＧＲガスの導入時におけるトルク制御の高精度化や安定化を実現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主たる目的とするものである。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について説明する。

本発明における内燃機関の制御装置は、ユーザの要求に応じて定められる要求トルクに基づいて、内燃機関（１０）で生成されるトルクを制御するトルク制御手段と、ＥＧＲ配管（３６）に設けられたＥＧＲ弁（３７）を駆動し、前記ＥＧＲ配管を介して排気側から吸気側に還流されるＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲ制御手段とを備える。そして、前記内燃機関におけるＥＧＲ率の目標値である目標ＥＧＲ率を設定する目標ＥＧＲ率設定手段と、前記ＥＧＲ弁を通過したＥＧＲガスが前記内燃機関の筒内に流入するまでの応答の遅れに基づいて前記目標ＥＧＲ率を応答制限する応答制限手段と、前記応答制限手段により応答制限した前記目標ＥＧＲ率と、応答制限していない前記目標ＥＧＲ率との偏差に基づいて、ＥＧＲガスの導入に伴うトルクへの影響分を補正するための補正パラメータを算出する補正パラメータ算出手段と、前記補正パラメータ算出手段により算出した補正パラメータにより前記要求トルクの補正を実施するトルク補正手段と、を備えることを特徴とする。

上記構成では、要求トルクの補正に際し、応答制限有りの目標ＥＧＲ率と応答制限無しの目標ＥＧＲ率との偏差に基づいて、トルク補正のための補正パラメータを算出することとしており、ＥＧＲガスの導入に伴うトルク損失の変化や燃焼状態の変化を加味してトルク制御を実施できる。この場合、目標ＥＧＲ率の変化時（過渡時）には、その目標ＥＧＲ率の変化に対する実際のＥＧＲ率の応答遅れを考慮してトルク補正が実施される。そのため、ＥＧＲガスの導入時において過渡応答に対する適切な対応が可能となる。以上により、ＥＧＲガスの導入時におけるトルク制御の高精度化や安定化を実現することができる。

発明の実施の形態におけるエンジン制御システムの概略を示す構成図。 トルクベースによるエンジン制御の概要を示す機能ブロック図。 ＥＧＲガスの導入時におけるＥＧＲ関連の制御の概要を示す機能ブロック図。 目標ＥＧＲ率に対する実際のＥＧＲ率の遅れを示すタイムチャート。 ＥＧＲ率偏差とＥＧＲ効率との関係を示す図。 エンジン熱勘定においてＥＧＲ率と冷却損失との関係を示す図。 空気量制御の処理手順を示すフローチャート。 ＥＧＲ制御の処理手順を示すフローチャート。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、車両に搭載される多気筒４サイクルガソリンエンジン（内燃機関）を制御対象とし、当該エンジンにおける各種アクチュエータの電子制御を実施するものとしている。まず、図１によりエンジン制御システムの全体概略構成を説明する。

図１に示すエンジン１０において、吸気管１１の上流部には吸入空気量を検出するためのエアフロメータ１２が設けられている。エアフロメータ１２の下流側には、ＤＣモータ等のスロットルアクチュエータ１３によって開度調節されるスロットル弁１４が設けられている。スロットル弁１４の開度（スロットル開度）はスロットルアクチュエータ１３に内蔵されたスロットル開度センサ１５により検出される。スロットル弁１４の下流側にはサージタンク１６が設けられ、サージタンク１６には、各気筒の吸気ポートに通じる吸気マニホールド１７が取り付けられている。

エンジン１０の吸気ポート及び排気ポートには、それぞれ吸気弁及び排気弁（共に図示略）が設けられている。エンジン１０には、吸気弁の開閉タイミングを変化させる吸気側動弁機構２１と、排気弁の開閉タイミングを変化させる排気側動弁機構２２とが設けられている。また、エンジン１０には気筒ごとに燃料噴射弁２３と点火プラグ２４とが設けられている。

エンジン１０の排気ポートには排気マニホールド２５が接続され、その排気マニホールド２５の集合部に排気管２６が接続されている。排気管２６には、排気中の有害成分を浄化するための触媒２８が設けられている。本実施形態では、触媒２８としてＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘの三成分を浄化する三元触媒が用いられている。触媒２８の上流側には、排気を検出対象として混合気の空燃比（酸素濃度）を検出する空燃比センサ２９が設けられている。

吸気管１１と排気管２６との間には、過給機としてのターボチャージャ３０が設けられている。ターボチャージャ３０は、吸気管１１においてスロットル弁１４の上流側に配置された吸気コンプレッサ３１と、排気管２６において触媒２８の上流側に配置された排気タービン３２と、吸気コンプレッサ３１及び排気タービン３２を連結する回転軸３３とを備えて構成されている。ターボチャージャ３０において、排気管２６を流れる排気によって排気タービン３２が回転されると、排気タービン３２の回転に伴い吸気コンプレッサ３１が回転され、吸気コンプレッサ３１の回転により生じる遠心力によって吸気が圧縮される（過給される）。

また、吸気管１１には、スロットル弁１４の下流側に、過給された吸気を冷却する熱交換器としてのインタークーラ３４が設けられており、このインタークーラ３４により吸気が冷却されることで空気の充填効率の低下が抑制されるようになっている。インタークーラ３４は例えば水冷式の吸気冷却手段である。本実施形態では、サージタンク１６に一体にインタークーラ３４が設けられる構成としているが、サージタンク１６の上流側又はスロットル弁１４の上流側にインタークーラ３４が設けられる構成であってもよい。

また、エンジン１０には、排気の一部をＥＧＲガスとして吸気側に導入する外部ＥＧＲ装置３５が設けられている。このＥＧＲ装置３５は、吸気管１１と排気管２６とを接続するＥＧＲ配管３６と、ＥＧＲ配管３６を流れるＥＧＲガス量を調節する電磁駆動式のＥＧＲ弁３７と、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ３８とを有する。ＥＧＲクーラ３８は例えば水冷式のＥＧＲ冷却手段である。ＥＧＲ配管３６は、排気管２６において排気タービン３２の下流側（例えば触媒２８の下流側）と、吸気管１１において吸気コンプレッサ３１の上流側とを接続するように設けられており、これによりいわゆるＬＰＬ方式（低圧ループ方式）のＥＧＲシステムを構築するものとなっている。

その他、本システムには、エンジン１０の所定クランク角ごとにクランク角信号を出力するクランク角センサ４１、エンジン１０の冷却水温度を検出する水温センサ４２、ドライバによるアクセル操作量を検出するアクセルセンサ４３等の各種センサが設けられている。

ＥＣＵ５０は、周知の通りＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等よりなるマイクロコンピュータ（以下、マイコン５１という）を主体として構成され、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行することで、エンジン１０の各種制御を実施する。具体的には、マイコン５１は、前述した各種センサから検出信号等を入力し、その入力した検出信号等に基づいて、スロットル弁１４や、燃料噴射弁２３、点火プラグ２４、ＥＧＲ弁３７等の駆動を制御する。

本実施形態では、トルクベースによるエンジン制御を実施することとしており、マイコン５１は、ドライバ（ユーザ）が要求する要求トルクに応じて、スロットル弁１４の開度調節による空気量制御や、燃料噴射量の制御、点火時期の制御、ＥＧＲ率の制御を適宜実施する。これにより、エンジン１０で生成されるトルクが制御される。この場合特に、マイコン５１は、空気量制御機能として、空気量制御パラメータである目標スロットル開度を算出するとともに、その目標スロットル開度に基づいてエンジン１０の吸入空気量を制御する。また、マイコン５１は、ＥＧＲ制御機能として、エンジン運転状態に基づいて、排気側から吸気側に還流されるＥＧＲガスの流量を制御する。なお、トルクベースによる制御としては上記以外に、吸気弁や排気弁についての開閉タイミングの制御等があるが、本実施形態では説明を割愛する。本実施形態では、マイコン５１によりトルク制御手段及びＥＧＲ制御手段が構成されている。

図２は、トルクベースによるエンジン制御の概要を示す機能ブロック図である。図２に示す各機能はＥＣＵ５０のマイコン５１により実現されるものとなっている。

図２において、エンジン１０の要求トルクは、例えばエンジン回転速度ＮＥやアクセル操作量に基づいて算出されるようになっている。そして、トルク補正部Ｍ１１では、要求トルクに対して各種の補正を行い目標トルクを算出する。このトルク補正部Ｍ１１では、エンジンロス分の補正や各種の効率による補正を実施して目標トルクを算出する。エンジンロス補正としては、例えばポンプ損失、摩擦損失に基づくトルク補正が実施される。また、効率補正としては、点火時期に基づく点火効率補正や、実空燃比に基づく空燃比効率補正が実施される。

ここで、点火時期に関しては、点火効率算出部Ｍ１２において、ＭＢＴに対する実点火時期の遅角量を算出するとともに、その遅角量に基づいて点火効率Ｅ１を算出する。また、実空燃比に関しては、空燃比効率算出部Ｍ１３において、都度の目標空燃比に基づいて空燃比効率Ｅ２を算出する。点火効率Ｅ１は、ＭＢＴに対する実点火時期の遅角量が大きいほど、小さい値になるようにして算出され、空燃比効率Ｅ２は、所定のリッチ空燃比をピークとしてそれよりもリッチになるほど、及びリーンになるほど、小さい値になるようにして算出される。なお、効率が小さいほど、エンジン１０での生成トルクが小さくなることを意味する。そして、トルク補正部Ｍ１１では、要求トルクを、点火効率Ｅ１と空燃比効率Ｅ２との乗算値により除算し、その結果として目標トルクを算出する。

目標空気量算出部Ｍ１４では、あらかじめ定められた充填空気量モデルを用い、目標トルクに基づいて目標充填空気量を算出する。目標開度算出部Ｍ１５では、あらかじめ定められた吸気系モデルを用い、目標充填空気量と、後述の充填空気量推定部Ｍ１７で算出した推定充填空気量とに基づいて目標スロットル開度を算出する。さらに、スロットル制御部Ｍ１６では、目標スロットル開度と、スロットル開度センサ１５により検出される実スロットル開度とに基づいて、スロットルアクチュエータ１３を駆動させるための制御デューティを算出する。この制御デューティによりスロットルアクチュエータ１３が駆動されてスロットル開度が調整され、それに伴い空気量が制御される。

また、充填空気量推定部Ｍ１７では、あらかじめ定められた吸気系モデルを用い、実スロットル開度と、エアフロメータ１２により検出される実吸入空気量とに基づいて、充填空気量を推定する。

その他に、点火時期算出部Ｍ１８では、推定充填空気量とエンジン回転速度ＮＥとに基づいて点火時期を算出する。この点火時期に基づいて点火プラグ２４が点火駆動される。噴射量算出部Ｍ１９では、推定充填空気量と目標空燃比と空燃比センサ２９により検出される実空燃比とに基づいて燃料噴射量を算出する。噴射量算出部Ｍ１９では、実空燃比を目標空燃比に一致させるよう空燃比フィードバック制御を実施して燃料噴射量を算出する。この燃料噴射量に基づいて燃料噴射弁２３が駆動される。

また、本実施形態のシステムでは、上記トルクベースによるエンジン制御において、さらに外部ＥＧＲ装置３５のＥＧＲ率に基づいて要求トルクの効率補正を実施するとともに、ＥＧＲの実施を反映した空気量制御を実施することとしており、以下にその詳細を説明する。

図３は、ＥＧＲガスの導入時におけるＥＧＲ関連の制御の概要を示す機能ブロック図である。図３は、ＥＧＲ制御部Ｍ２０を要部にして示すものであり、図中のトルク補正部Ｍ１１や、目標空気量算出部Ｍ１４、目標開度算出部Ｍ１５は図２に示すものと同一である。図３に示す各機能は、図２と同様、ＥＣＵ５０のマイコン５１により実現されるものとなっている。

図３のＥＧＲ制御部Ｍ２０において、目標ＥＧＲ率算出部Ｍ２１では、負荷パラメータである空気量やエンジン回転速度ＮＥに基づいて目標ＥＧＲ率を算出する。本実施形態では、目標空気量算出部Ｍ１４により算出した目標充填空気量を負荷パラメータとしている。具体的には、目標充電空気量とエンジン回転速度ＮＥと目標ＥＧＲ率との関係を定めたマップを用い、目標充電空気量とエンジン回転速度ＮＥとに基づいて目標ＥＧＲ率を算出する。

また、応答制限部Ｍ２２では、ＥＧＲ弁３７を通過したＥＧＲガスがエンジン気筒内に流入するまでの応答の遅れに基づいて、目標ＥＧＲ率の応答制限を実施する。このとき、目標ＥＧＲ率に対して、ＥＧＲガスの筒内流入に関する挙動を模擬したエアモデルを用いて応答制限を行い、ＥＧＲガスが筒内に流入する時点における実際のＥＧＲ率を算出する。これにより、実際の変化に即したＥＧＲ率が算出される。エアモデルは、ＥＧＲ弁３７の開度変更が指令されてから、そのＥＧＲ開度の変更により増量又は減量されたＥＧＲガスが筒内（燃焼室内）に吸入されるまでの応答遅れに基づき構築されたものであり、ＥＧＲ弁３７の応答遅れや、ＥＧＲ配管３６及び吸気管１１におけるＥＧＲガスの輸送遅れが考慮されたものとなっている。本実施形態では、エアモデルは、時定数Ｔ〔ｓ〕、無駄時間Ｌ〔ｓ〕の一次遅れモデルとして表現され、伝達関数を「（１／Ｔｓ＋１）ｅ^-Ls」として構築されている。

目標ＥＧＲ率が応答制限された場合には、目標ＥＧＲ率に過渡変化が生じる際に遅れが付与される。これを図４により説明する。なお図４では、応答制限無しの目標ＥＧＲ率をＴ１、応答制限有りの目標ＥＧＲ率をＴ２としている。図４に示すように、目標ＥＧＲ率が増加する場合、Ｔ１がステップ的に増加変化するのに対し、Ｔ２が応答制限により所定の遅れを伴いながら増加変化する。また、目標ＥＧＲ率が減少する場合、Ｔ１がステップ的に減少変化するのに対し、Ｔ２が応答制限により所定の遅れを伴いながら減少変化する。

そして、ＥＧＲ効率算出部Ｍ２３では、応答制限部Ｍ２２により応答制限した目標ＥＧＲ率と、応答制限していない目標ＥＧＲ率との偏差（＝応答制限有りの目標ＥＧＲ率−応答制限無しの目標ＥＧＲ率）を入力し、そのＥＧＲ率偏差に基づいてＥＧＲ効率Ｅ３を算出する。図３では、ＥＧＲ効率算出部Ｍ２３において、応答制限無しの目標ＥＧＲ率であるＴ１と、応答制限有りの目標ＥＧＲ率であるＴ２との偏差（Ｔ２−Ｔ１）に基づいてＥＧＲ効率Ｅ３を算出する。このＥＧＲ効率Ｅ３は、ＥＧＲガスの導入に伴うトルクへの影響分を補正するための補正パラメータであり、本実施形態では、ＥＧＲ効率算出部Ｍ２３が「補正パラメータ算出手段」に相当する。

具体的には、ＥＧＲ効率算出部Ｍ２３では、図５に示す関係を用いてＥＧＲ効率Ｅ３を算出する。図５では、ＥＧＲ率偏差が０又は０付近の場合に、ＥＧＲ効率Ｅ３を１とし、ＥＧＲ率偏差の絶対値が大きくなるほどＥＧＲ効率Ｅ３を小さい値にする（すなわちトルク増補正分を大きくする）ような関係が定められている。

より詳しくは、ＥＧＲ率偏差が負である場合、すなわち図４のＸ１のように目標ＥＧＲ率が増加変化することで「Ｔ２＜Ｔ１」となる場合には、目標値に対して実際のＥＧＲ率が小さくなっていることに起因してエンジン１０での冷却損失が大きくなると考えられ、故にＥＧＲ効率Ｅ３を低下させている。つまり、エンジン１０の冷却損失が増加することを反映させてＥＧＲ効率Ｅ３を算出するようにしている。ちなみに図６には、エンジン１０の熱勘定においてＥＧＲ率と冷却損失との関係を示す。図６によれば、例えばＥＧＲ率が０％の場合と２５％の場合とを比較して、２５％の方が冷却損失が小さくなっていることが確認できる。つまり、目標値に対する実際のＥＧＲ率の低下の度合いが大きいほど、冷却損失の低下が大きくなり易いことが分かる。

また一方で、ＥＧＲ率偏差が正である場合、すなわち図４のＸ２のように目標ＥＧＲ率が減少変化することで「Ｔ２＞Ｔ１」となる場合には、目標値に対して実際のＥＧＲ率が大きくなっていることに起因して燃焼状態の悪化が生じると考えられ、故にＥＧＲ効率Ｅ３を低下させている。つまり、エンジン１０の燃焼が悪化することを反映させてＥＧＲ効率Ｅ３を算出するようにしている。

図５において、横軸のＥＧＲ率偏差に対する縦軸のＥＧＲ効率の傾き（変化率）については、ＥＧＲ率偏差が正の場合と負の場合とで相違していてもよく、正の場合の方が負の場合よりの傾きを大きくしてもよいし、その逆であってもよい。なお、ＥＧＲ効率Ｅ３を、目標ＥＧＲ率の大きさに基づいて算出することも可能である。この場合、目標ＥＧＲ率が大きいほど、ＥＧＲ効率Ｅ３を小さい値にするとよい。

ＥＧＲ効率算出部Ｍ２３で算出したＥＧＲ効率は、トルク補正部Ｍ１１でのトルク補正に用いられる。すなわち、トルク補正部Ｍ１１では、要求トルクを、点火効率Ｅ１と空燃比効率Ｅ２とＥＧＲ効率Ｅ３との乗算値により除算し、その結果として目標トルクを算出する。これにより、点火時期、空燃比、ＥＧＲのそれぞれがトルクに及ぼす影響を加味しつつ、適正な空量制御が実施できることとなる。

また、目標ＥＧＲ開度算出部Ｍ２４では、目標ＥＧＲ率に基づいて、ＥＧＲ弁３７の開度の目標値である目標ＥＧＲ開度を算出する。具体的には、目標ＥＧＲ率と目標ＥＧＲ開度との関係を定めたマップを用い、目標ＥＧＲ率に基づいて目標ＥＧＲ開度を算出する。そして、この目標ＥＧＲ開度に基づいてＥＧＲ弁３７が駆動され、それに伴いＥＧＲガス量が調整される。このとき、ＥＧＲ弁３７はＥＧＲ応答を付加せず、目標ＥＧＲ率に応じて即座に制御されるものとなっている。

実ＥＧＲ率算出部Ｍ２５では、目標ＥＧＲ開度と、ＥＧＲ弁３７を通過したＥＧＲガスがエンジン気筒内に流入するまでの応答の遅れとに基づいて、ＥＧＲガスの筒内流入時のＥＧＲ率である実ＥＧＲ率を算出する。このとき、目標ＥＧＲ開度に対して、ＥＧＲガスの筒内流入に関する挙動を模擬したエアモデルを用いて応答制限を行い、実ＥＧＲ率を算出する。なお、実ＥＧＲ率算出部Ｍ２５で用いられるエアモデルは、応答制限部Ｍ２２で用いられるエアモデルと同じものであればよく、一次遅れモデルとして表現される。

実ＥＧＲ率算出部Ｍ２５で算出した実ＥＧＲ率は、目標開度算出部Ｍ１５での目標スロットル開度の算出に用いられる。これにより、ＥＧＲガスの導入時におけるＥＧＲ応答を考慮しつつ目標スロットル開度を適正に算出できることとなる。

次に、ＥＣＵ５０のマイコン５１により実施される空気量制御の処理手順と、ＥＧＲ制御の処理手順とについて図７及び図８のフローチャートを用いて説明する。これら各フローチャートに示す処理は、マイコン５１により所定周期で繰り返し実施される。

まずは空気量制御の処理手順を示す図７のフローチャートにおいて、ステップＳ１１では、エンジン回転速度ＮＥやアクセル操作量に基づいてエンジン１０の要求トルクを算出する。続くステップＳ１２では、要求トルクに対して、エンジンロスや効率に関する各種補正を行い目標トルクを算出する。このとき、効率補正に関して、点火効率Ｅ１、空燃比効率Ｅ２、ＥＧＲ効率Ｅ３に基づく補正が実施される。

その後、ステップＳ１３では、充填空気量モデルを用い、目標トルクに基づいて目標充填空気量を算出し、続くステップＳ１４では、吸気系モデルを用い、目標充填空気量と実充填空気量（実スロットル開度及び実吸入空気量から推定した推定充填空気量）と実ＥＧＲ率とに基づいて目標スロットル開度を算出する。さらに、ステップＳ１５では、目標スロットル開度と実スロットル開度とに基づいて、スロットル開度のフィードバック制御を実施する。

また、ＥＧＲ制御の処理手順を示す図８のフローチャートにおいて、ステップＳ２１では、目標充填空気量やエンジン回転速度ＮＥに基づいて目標ＥＧＲ率Ｔ１を算出する。続くステップＳ２２では、ＥＧＲ弁応答の遅れに基づいて、目標ＥＧＲ率Ｔ１の応答制限を実施し、応答制限付きの目標ＥＧＲ率Ｔ２を算出する。そして、ステップＳ２３では、応答制限していない目標ＥＧＲ率Ｔ１と、応答制限した目標ＥＧＲ率Ｔ２との偏差（＝Ｔ２−Ｔ１）を算出し、続くステップＳ２４では、そのＥＧＲ率偏差に基づいてＥＧＲ効率Ｅ３を算出する。

また、ステップＳ２５では、ステップＳ２１で算出した目標ＥＧＲ率に基づいて、目標ＥＧＲ開度を算出する。ステップＳ２６では、ＥＧＲ開度の制御を実施する。この場合、ＥＧＲ弁３７は、目標ＥＧＲ開度に基づいて駆動され、それに伴いＥＧＲガス量が調整される。その後、ステップＳ２７では、目標ＥＧＲ開度とＥＧＲ応答の遅れとに基づいて、実ＥＧＲ率を算出する。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

上記構成では、要求トルクの補正に際し、応答制限有りの目標ＥＧＲ率Ｔ２と応答制限無しの目標ＥＧＲ率Ｔ１との偏差に基づいて、トルク補正のための補正パラメータであるＥＧＲ効率Ｅ３を算出することとしたため、ＥＧＲガスの導入に伴うトルク損失の変化や燃焼状態の変化を加味してトルク制御を実施できる。この場合、目標ＥＧＲ率の変化時（過渡時）には、その目標ＥＧＲ率の変化に対する実際のＥＧＲ率の応答遅れを考慮してトルク補正が実施される。そのため、ＥＧＲガスの導入時において過渡応答に対する適切な対応が可能となる。以上により、ＥＧＲガスの導入時におけるトルク制御の高精度化や安定化を実現することができる。

ちなみに、ＥＧＲガスの導入に伴うトルクへの影響分を補正する別の手法としては、ＥＧＲガスの導入に伴う吸入空気量の変化をモデル化した吸気系モデルを用いて、エアフロメータ１２により検出される実吸入空気量に基づいて実ＥＧＲ率を推定するとともに、その実ＥＧＲ率の推定値に基づいてトルク補正を実施することが考えられる。ただしかかる場合には、「実吸入空気量→実ＥＧＲ率の推定→トルク補正→吸入空気量の制御」といった演算のループ（フィードバックループ）が形成され、そのループによってシステムの発散が生じることが懸念される。例えば、実吸入空気量が増加した場合には、実ＥＧＲ率の推定値が低下し、実ＥＧＲ率の低下に伴い生じる冷却損失の増加分を補うべく吸入空気量が増量制御される。これにより、システムの発散が生じて制御が不安定になる。この点、本実施形態では、目標ＥＧＲ率の応答制限を行うことでＥＧＲ応答の遅れに対応させるようにしたため、ＥＧＲ率に基づくトルク補正に関してフィードバックループを無くすことができる。これにより、システムの安定化を実現できる。

特にＬＰＬ方式（低圧ループ方式）のＥＧＲシステムを用いる場合には、ＥＧＲの応答遅れが比較的大きいものとなり、トルク制御への影響が大きくなるが、こうしたシステムにおいても適正なトルク制御を実現できる。

応答制限した目標ＥＧＲ率Ｔ２と応答制限していない目標ＥＧＲ率Ｔ１との偏差が大きいほど、トルク増補正分が大きくなるようにしてＥＧＲ効率Ｅ３を算出する構成にした（図５参照）。そのため、ＥＧＲの応答遅れの程度を加味してトルク補正を実施できる。

目標ＥＧＲ率Ｔ１が増加側に変化する場合、及び減少側に変化する場合に、ＥＧＲ率偏差（＝Ｔ２−Ｔ１）が大きくなるほど小さくなるようにしてＥＧＲ効率Ｅ３を算出する構成とした。これにより、ＥＧＲ過渡が生じる場合において適正なトルク制御を実施できる。

応答制限していない目標ＥＧＲ率Ｔ１に対して応答制限した目標ＥＧＲ率Ｔ２が小さい場合に、内燃機関の冷却損失が増加することを反映させてＥＧＲ効率Ｅ３を算出し、応答制限していない目標ＥＧＲ率Ｔ１に対して応答制限した目標ＥＧＲ率Ｔ２が大きい場合に、ＥＧＲ過多による内燃機関の燃焼が悪化することを反映させてＥＧＲ効率Ｅ３を算出する構成とした（図５参照）。そのため、目標ＥＧＲ率が増加変化する場合、減少変化する場合のいずれにおいても適正な過渡応答制御を実施できる。

目標ＥＧＲ率から目標ＥＧＲ開度を算出し、その目標ＥＧＲ開度によりＥＧＲ弁３７を制御する一方、目標ＥＧＲ開度にＥＧＲ応答を反映して実ＥＧＲ率を算出するとともに、その実ＥＧＲ率を用いて目標スロットル開度を算出するようにした。この場合、ＥＧＲ弁３７の動作に関してはＥＧＲ応答を付加せずに制御が実施されるため、ＥＧＲ弁３７の動作時おいていち早い過渡応答を実現できるものとなっている。また、目標ＥＧＲ開度にＥＧＲ応答を反映することで実ＥＧＲ率が算出され、その実ＥＧＲ率を用いてスロットル開度が制御されるため、実際にエンジン気筒内に流入するＥＧＲガス量を反映させつつ、空気量制御を適正に実施できる。

上記実施形態を例えば次のように変更してもよい。

・目標ＥＧＲ率Ｔ１が増加側に変化すること、及び減少側に変化することをそれぞれ判定し、これらの変化が生じると判定された場合にのみ、ＥＧＲ率偏差に基づくトルク補正を実施する構成としてもよい。

・上記実施形態では、目標ＥＧＲ開度を応答制限して算出した実ＥＧＲ率に基づいて、空気量制御パラメータとしての目標スロットル開度を算出する構成としたが、これを変更し、実ＥＧＲ率に基づいて、空気量制御パラメータとしての目標充填空気量を算出する構成としてもよい。

・外部ＥＧＲシステムとして、ＨＰＬ方式（高圧ループ方式）のＥＧＲシステムを用いてもよい。このＥＧＲシステムでは、排気管２６において排気タービン３２の上流側と、吸気管１１において吸気コンプレッサ３１の下流側とを接続するようにＥＧＲ配管が設けられる。この場合にも、上記同様、ＥＧＲ効率に基づくトルク補正を実施するとよい。

・トルク補正として、上記以外に、吸気側動弁機構２１による吸気弁の開閉タイミングに基づく効率補正や、排気側動弁機構２２による排気弁の開閉タイミングに基づく効率補正を実施する構成としてもよい。

・本発明は、ガソリンエンジン以外の内燃機関にも適用可能であり、例えばディーゼルエンジンにも適用できる。

１０…エンジン（内燃機関）、３６…ＥＧＲ配管、３７…ＥＧＲ弁、５０…ＥＣＵ、５１…マイコン（トルク制御手段、ＥＧＲ制御手段、目標ＥＧＲ率設定手段、応答制限手段、補正パラメータ算出手段、トルク補正手段）。

Claims (5)

1. ユーザの要求に応じて定められる要求トルクに基づいて、内燃機関（１０）で生成されるトルクを制御するトルク制御手段と、ＥＧＲ配管（３６）に設けられたＥＧＲ弁（３７）を駆動し、前記ＥＧＲ配管を介して排気側から吸気側に還流されるＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲ制御手段とを備える内燃機関の制御装置であって、
   前記内燃機関におけるＥＧＲ率の目標値である目標ＥＧＲ率を設定する目標ＥＧＲ率設定手段と、
   前記ＥＧＲ弁を通過したＥＧＲガスが前記内燃機関の筒内に流入するまでの応答の遅れに基づいて前記目標ＥＧＲ率を応答制限する応答制限手段と、
   前記応答制限手段により応答制限した前記目標ＥＧＲ率と、応答制限していない前記目標ＥＧＲ率との偏差に基づいて、ＥＧＲガスの導入に伴うトルクへの影響分を補正するための補正パラメータを算出する補正パラメータ算出手段と、
   前記補正パラメータ算出手段により算出した補正パラメータにより前記要求トルクの補正を実施するトルク補正手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記補正パラメータ算出手段は、応答制限した前記目標ＥＧＲ率と応答制限していない前記目標ＥＧＲ率との偏差が大きいほど、トルク増補正分が大きくなるようにして前記補正パラメータを算出する請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記補正パラメータ算出手段は、前記目標ＥＧＲ率設定手段により設定した目標ＥＧＲ率が増加側に変化する場合、及び減少側に変化する場合に、応答制限した前記目標ＥＧＲ率と応答制限していない前記目標ＥＧＲ率との偏差に基づいて前記補正パラメータを算出する請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記補正パラメータ算出手段は、応答制限していない前記目標ＥＧＲ率に対して応答制限した前記目標ＥＧＲ率が小さい場合に、前記内燃機関の冷却損失が増加することを反映させるようにして前記補正パラメータを算出し、応答制限していない前記目標ＥＧＲ率に対して応答制限した前記目標ＥＧＲ率が大きい場合に、ＥＧＲ過多による前記内燃機関の燃焼が悪化することを反映させるようにして前記補正パラメータを算出する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記トルク制御手段が、前記要求トルクに基づいて空気量制御パラメータを算出する制御パラメータ算出手段と、その空気量制御パラメータに基づいて前記内燃機関の吸入空気量を制御する空気量制御手段とを有し、
   前記ＥＧＲ制御手段が、前記目標ＥＧＲ率に基づいて、前記ＥＧＲ弁の開度の目標値である目標ＥＧＲ開度を算出するとともに、その目標ＥＧＲ開度により前記ＥＧＲ弁の動作を制御するようにした内燃機関の制御装置であって、
   前記ＥＧＲ制御手段により算出した目標ＥＧＲ開度を、前記ＥＧＲ弁を通過したＥＧＲガスが前記内燃機関の筒内に流入するまでの応答の遅れにより応答制限することで、ＥＧＲガスの筒内流入時のＥＧＲ率である実ＥＧＲ率を算出する実ＥＧＲ率算出手段を備え、
   前記制御パラメータ算出手段は、前記実ＥＧＲ率算出手段により算出した実ＥＧＲ率に基づいて前記空気量制御パラメータを算出する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。

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