JP3475882B2

JP3475882B2 - エンジンの制御装置

Info

Publication number: JP3475882B2
Application number: JP33414099A
Authority: JP
Inventors: 徹布施
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1999-11-25
Filing date: 1999-11-25
Publication date: 2003-12-10
Anticipated expiration: 2019-11-25
Also published as: JP2001152916A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はエンジンの制御装
置、特にアクセルペダルと関係なくスロットル弁の開度
を制御可能な装置と、ＥＧＲ通路に設けたＥＧＲ弁の開
度を制御可能な装置とをともに備えるものに関する。

【０００２】

【従来の技術】アクセルペダルと関係なくスロットル弁
の開度を制御可能な装置を備え、このスロットル弁開度
とエンジンに供給する燃料量とを同時に制御することに
より、リーン空燃比の運転を可能にしたエンジンが公知
である（特開平１１−１８２２９８号公報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ＥＧＲ通路
に設けたＥＧＲ弁の開度を制御可能な装置を備え、所定
の運転条件（ＥＧＲ領域）になると、このＥＧＲ弁を開
いて排気の一部を吸気管に戻すことにより、燃焼状態を
悪化させてＮＯｘを低減するようにしたエンジンがあ
り、こうしたエンジンでは、非ＥＧＲ領域からＥＧＲ領
域への切換時（ＥＧＲの非作動状態から作動状態への切
換時）のように、特にＥＧＲ率が大きく変化するとき、
その直後にトルクのオーバーシュートが一時的に発生す
ることがわかった（図３０参照）。図３０のように、目
標ＥＧＲ率ＴＧＥＧＲがステップ変化したのに対してＥ
ＧＲ弁制御装置としてのステップモータに与える目標ス
テップ数ＥＧＳＴＰが所定の傾きをもって大きくなった
とき、目標ＥＧＲ率ＴＧＥＧＲのステップ変化に少し遅
れてトルクのオーバーシュートが発生したのである。

【０００４】同様にして、ＥＧＲの作動状態から非作動
状態への切換時にはトルクのアンダーシュートが一時的
に発生することもわかっている。

【０００５】そこで、トルクのオーバーシュートについ
て、この原因を探るため各種の実験を行ったところ、以
下の点が判明している。

【０００６】トルクを減らす手段として点火時期を遅
角させる方法が公知であるので、ここでのトルクのオー
バーシュートに対して点火時期を遅角させてみたが、Ｅ
ＧＲの非作動状態から作動状態への切換前後でトルクを
一定にすることはできなかった。

【０００７】図３０では、ＥＧＲの非作動状態から作
動状態への切換タイミングで、目標スロットル弁開度Ｔ
ＤＴＶＯが同時に変化する場合を示しているが、この変
化はトルクのオーバーシュートと関係しない。すなわ
ち、スロットル弁開度が一定の状態でもＥＧＲの非作動
状態から作動状態への切換時にトルクのオーバーシュー
トが発生する。したがって、トルクのオーバーシュート
が生じる原因は、スロットル弁とＥＧＲ弁の動作速度の
違いによるものではない。

【０００８】ステップモータの作動速度が比較的遅い
ため、実際のＥＧＲ弁開度が目標値に達するのに所定の
時間を要するが、このステップモータの作動遅れもトル
クのオーバーシュートに関係しない。

【０００９】ＥＧＲ弁を出たＥＧＲガスが実際にシリ
ンダに到達するまでに所定の時間（たとえば０．４秒）
かかっている。

【００１０】これらの実験結果より得られる解析結果は
次の通りである。ＥＧＲを行うことによるメリットは、
ポンピングロスの低下であり、その反対のデメリットは
燃焼状態の悪化である。したがって、定常状態では、ポ
ンピングロス低下分のトルク利得（トルク増加）と燃焼
状態の悪化分のトルク損失（トルク減少）との２つの収
支によりトルクが一定値に落ち着く。しかしながら、Ｅ
ＧＲの非作動状態から作動状態への切換時やその逆への
切換時のように、切換直後の過渡状態では、ポンピング
ロス低下分のトルク増加と燃焼状態悪化分のトルク減少
とが時間的にずれて発生するためにトルクのオーバーシ
ュートやアンダーシュートなどの一時的トルク変化が起
こると考えられる。これをＥＧＲの非作動状態から作動
状態への切換時についてモデル的に図３１に示すと、ポ
ンピングロス低下分のトルク増加は切換直後から発生す
るのに対して、燃焼状態悪化分のトルク減少は、ＥＧＲ
弁を出たＥＧＲガスが実際にシリンダに到達したときか
ら発生するので、この発生時刻のずれにより、切換直後
のトルク増加が起こると考えられるのである。

【００１１】そこで本発明は、ＥＧＲの非作動状態から
作動状態への切換時など、ＥＧＲ率の増加時であれば、
その増加タイミングよりポンピングロス低下分の減量補
正をスロットル弁指令値（スロットル弁開度やスロット
ル弁開口面積）に対して行うとともに、ＥＧＲ率の増加
がシリンダに到達したタイミングより燃焼状態悪化分の
増量補正をスロットル弁指令値に対して行うことによ
り、ＥＧＲ率の増加直後のトルクのオーバーシュートを
抑制し、またＥＧＲの作動状態から非作動状態への切換
時など、ＥＧＲ率の減少時にはその減少タイミングより
ポンピングロス上昇分の増量補正をスロットル弁指令値
に対して行うとともに、ＥＧＲ率の減少がシリンダに到
達したタイミングより燃焼状態向上分の減量補正をスロ
ットル弁指令値に対して行うことにより、ＥＧＲ率の減
少直後のトルクのアンダーシュートを抑制することを目
的とする。

【００１２】なお、スロットル弁の動作に追従してＥＧ
Ｒ弁を制御する方式のものにおいて、スロットル弁開度
が変化してから実際にＥＧＲ量が変化するまでに遅れが
あり（ＥＧＲ弁の機械的作動遅れやＥＧＲガス導入の流
体的遅れなど）、この遅れが加速時におけるＮＯｘの低
減に悪影響を与えるので、アクセル開度の時間変化割合
に基づいて加減速量を算出し、この加減速量に基づいて
ＥＧＲガスの吸気系への遅れ時間を推定し、この遅れ時
間に応じてスロットル弁の開閉の遅延時間を算出し、こ
の遅延時間でスロットル弁の駆動速度を遅延するものが
ある（特開平７−８３０８６号公報参照）。しかしなが
ら、このものは、過渡時に要求ＥＧＲ量と実際のＥＧＲ
量の変化を一致させようとするものに過ぎず、スロット
ル弁開度が一定の状態においてもＥＧＲ率が変化した直
後に生じるトルク変化を抑制しようとする本願発明とは
技術的思想が異なる。

【００１３】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、図３２に
示すように、アクセルペダルと関係なくスロットル弁の
開度を制御可能な装置４１と、ＥＧＲ弁の開度を制御可
能な装置４２と、アクセル開度に応じた吸入空気量が得
られるように前記スロットル弁の開度を調整する手段４
３と、エンジンの運転条件に応じたＥＧＲ率が得られる
ように前記ＥＧＲ弁の開度を調整する手段４４と、前記
ＥＧＲ率が変化するときその変化時からポンピングロス
変化分の補正を前記スロットル弁開度に対して行うとと
もに、このＥＧＲ率の変化がＥＧＲ弁よりシリンダへと
遅れて到達したとき燃焼状態変化分の補正を前記スロッ
トル弁開度に対して行う手段４５とを設けた。

【００１４】第２の発明は、図３３に示すように、スロ
ットル弁指令値（スロットル弁の目標開度や目標開口面
積）に応じてアクセルペダルと関係なくスロットル弁の
開度を制御可能な装置５１と、ＥＧＲ弁指令値（ＥＧＲ
弁の目標開度や目標開口面積）に応じてＥＧＲ弁の開度
を制御可能な装置５２と、アクセル開度に基づいて目標
吸入空気量を演算する手段５３と、エンジンの運転条件
に応じた目標ＥＧＲ率を演算する手段５４と、これら目
標吸入空気量と目標ＥＧＲ率から目標ＥＧＲ量を演算す
る手段５５と、この目標ＥＧＲ量に基づいて前記ＥＧＲ
弁指令値を演算する手段５６と、前記目標吸入空気量に
基づいて前記スロットル弁指令値を演算する手段５７
と、前記目標ＥＧＲ率が変化するときその変化時からポ
ンピングロス変化分の補正を前記スロットル弁指令値に
対して行うとともに、この目標ＥＧＲ率の変化がＥＧＲ
弁よりシリンダへと遅れて到達したとき燃焼状態変化分
の補正を前記スロットル弁指令値に対して行う手段５８
とを設けた。

【００１５】第３の発明は、図３４に示すように、スロ
ットル弁指令値に応じてアクセルペダルと関係なくスロ
ットル弁の開度を制御可能な装置５１と、ＥＧＲ弁指令
値に応じてＥＧＲ弁の開度を制御可能な装置５２と、ア
クセル開度に基づいて目標吸入空気量を演算する手段５
３と、エンジンの運転条件に応じた目標ＥＧＲ率を演算
する手段５４と、これら目標吸入空気量と目標ＥＧＲ率
から目標ＥＧＲ量を演算する手段５５と、この目標ＥＧ
Ｒ量と前記目標吸入空気量を加算した値を総ガス量とし
て演算する手段６１と、この総ガス量に対応する総開口
面積を演算する手段６２と、この総開口面積に基づいて
スロットル弁指令値とＥＧＲ弁指令値を演算する手段６
３、６４と、前記目標ＥＧＲ率が変化するときその変化
時からポンピングロス変化分の補正を前記スロットル弁
指令値に対して行うとともに、この目標ＥＧＲ率の変化
がＥＧＲ弁よりシリンダへと遅れて到達したとき燃焼状
態変化分の補正を前記スロットル弁指令値に対して行う
手段６５とを設けた。

【００１６】第４の発明では、第１の発明において前記
ＥＧＲ率が変化するときが、ＥＧＲの非作動状態から作
動状態への切換時またはＥＧＲの作動状態から非作動状
態への切換時である。

【００１７】第５の発明では、第２または第３の発明に
おいて前記目標ＥＧＲ率が変化するときが、ＥＧＲの非
作動状態から作動状態への切換時またはＥＧＲの作動状
態から非作動状態への切換時である。

【００１８】第６の発明では、第４または第５の発明に
おいて前記ポンピングロス変化分の補正が、前記ＥＧＲ
の非作動状態から作動状態への切換タイミングまたは前
記ＥＧＲの作動状態から非作動状態への切換タイミング
でスロットル弁開度を一定量補正した後、ゆっくりとス
ロットル弁開度を戻していくことである。

【００１９】第７の発明では、第５の発明において前記
ポンピングロス変化分の補正を行う手段が、目標ＥＧＲ
量の新気換算値ＴＴＰＥＧＡを演算する手段と、この目
標ＥＧＲ量新気換算値ＴＴＰＥＧＡの遅れ値ＴＴＰＥＧ
ＡＤＹを演算する手段と、前記目標ＥＧＲ量新気換算値
ＴＴＰＥＧＡからこの目標ＥＧＲ量新気換算値遅れ値Ｔ
ＴＰＥＧＡＤＹを差し引いた値を差分ＤＥＧＡＣＹとし
て演算する手段と、この差分ＤＥＧＡＣＹに比例定数ｍ
ＲＧＩＥＧＰＭを掛けた値に基づいて前記スロットル弁
指令値を補正する手段とからなる。

【００２０】第８の発明では、第７の発明において許容
幅を有する不感帯を備え、前記差分ＤＥＧＡＣＹがこの
不感帯内に収まったときポンピングロス変化分の補正を
中止する。

【００２１】第９の発明では、第５の発明において前記
燃焼状態変化分の補正を行う手段が、目標ＥＧＲ量の新
気換算値ＴＴＰＥＧＡを演算する手段と、この目標ＥＧ
Ｒ量新気換算値ＴＴＰＥＧＡの遅れ値ＴＴＰＥＧＡＤＹ
を演算する手段と、前記目標ＥＧＲ量新気換算値ＴＴＰ
ＥＧＡからこの目標ＥＧＲ量新気換算値遅れ値ＴＴＰＥ
ＧＡＤＹを差し引いた値を差分ＤＥＧＡＣＹとして演算
する手段と、前記ＥＧＲの非作動状態から作動状態への
切換時またはＥＧＲの作動状態から非作動状態への切換
時の前記差分ＤＥＧＡＣＹを保存する手段と、この切換
による目標ＥＧＲ率の変化がＥＧＲ弁よりシリンダへと
遅れて到達したとき、前記保存した差分ＤＥＧＡＣＹに
応じた値（ＥＧＲ位相合わせゲインＲＴＰＥＧ）に基づ
いて前記スロットル弁指令値を補正する手段とからな
る。

【００２２】第１０の発明では、第９の発明において前
記スロットル弁指令値の補正量が、前記保存した差分Ｄ
ＥＧＡＣＹに応じた値を初期値として一次遅れで応答す
る値である。

【００２３】第１１の発明では、第７または第８の発明
において前記比例定数ｍＲＧＩＥＧＰＭを、前記目標Ｅ
ＧＲ率が大きくなるほど大きくなるように設定する。

【００２４】第１２の発明では、第７または第８の発明
において前記比例定数ｍＲＧＩＥＧＰＭを、低負荷域で
エンジン負荷が大きくなるほど大きくなるように設定す
る。

【００２５】第１３の発明では、第７または第８の発明
において前記比例定数ｍＲＧＩＥＧＰＭを、高負荷域で
エンジン負荷が大きくなるほど小さくなるように設定す
る。

【００２６】第１４の発明では、第７または第８の発明
において前記比例定数ｍＲＧＩＥＧＰＭを、エンジン回
転速度が高くなるほど小さくなるように設定する。

【００２７】第１５の発明では、第８の発明において前
記不感帯の許容幅を、エンジン負荷が小さくなるほど大
きくなるように設定する。

【００２８】

【発明の効果】ＥＧＲ率の増加直後の過渡状態でポンピ
ングロス低下分のトルク増加と燃焼状態悪化分のトルク
減少とが時間的にずれ、ポンピングロス低下分のトルク
増加がＥＧＲ率増加直後から発生するのに対して、燃焼
状態悪化分のトルク減少はＥＧＲ率増加がＥＧＲ弁より
シリンダに遅れて到達してから発生する現象を考慮し、
第１、第２、第４、第５の発明によれば、ＥＧＲ率増加
直後から生じるポンピングロス低下に伴うトルク増加に
対してはスロットル弁開度の減少補正やスロットル弁指
令値の補正によるトルク減少で対応し、また、ＥＧＲ率
増加がＥＧＲ弁よりシリンダに遅れて到達してから生じ
る燃焼状態悪化に伴うトルク減少に対してはスロットル
弁の増大補正やスロットル弁指令値の補正によるトルク
増加で対応するようにしたので、特にＥＧＲの非作動状
態から作動状態への切換直後のトルクのオーバーシュー
トを抑制してトルクを許容範囲内に納めることができ
る。

【００２９】同様にして、第１、第２、第４、第５の発
明によれば、ＥＧＲ率減少直後から生じるポンピングロ
ス増加に伴うトルク減少に対してはスロットル弁開度の
増加補正やスロットル弁指令値の補正によるトルク増加
で対応し、また、ＥＧＲ率減少がＥＧＲ弁よりシリンダ
に遅れて到達してから生じる燃焼状態向上に伴うトルク
増加に対してはスロットル弁開度の減少補正やスロット
ル弁指令値の補正によるトルク減少で対応するようにし
たので、特にＥＧＲの作動状態から非作動状態への切換
直後のトルクのアンダーシュートを抑制してトルクを許
容範囲内に納めることができる。

【００３０】第３の発明によれば、目標吸入空気量と目
標ＥＧＲ率の得られる総開口面積をまず求め、これをス
ロットル弁の目標開口面積とＥＧＲ弁の目標開口面積に
分配するので、エンジントルクや空燃比から要求される
新気量とＮＯｘ低減のために要求されるＥＧＲ率とをと
もに精度よく実現でき、これによって車両の運転性とＮ
Ｏｘ低減の双方を満足できる。

【００３１】たとえば、ＥＧＲの非作動状態から作動状
態への切換によってポンピングロスが低下し、そのポン
ピングロス低下分に対応してトルクが増加するので、こ
のトルク増加を抑制するにはスロットル弁開口面積（あ
るいはスロットル弁開度）を減量補正することにより空
気絞りを行えばよいのであるが、スロットル弁開口面積
変化に対する吸気管圧力の追従速度が速いと、スロット
ル弁開口面積を一気に減量する補正を行ったとき、トル
クがかえって許容範囲を外れて低下してしまうとがあ
る。これに対して第６、第７の発明によれば、ＥＧＲの
非作動状態から作動状態への切換タイミングでスロット
ル弁開口面積を一定量減らした後はゆっくりとスロット
ル弁開口面積を戻していくので、スロットル弁開口面積
変化に対する吸気管圧力の追従速度が速い場合において
も、ＥＧＲの非作動状態から作動状態への切換時に許容
範囲を外れてトルクが低下してしまうことを防止でき
る。

【００３２】第８の発明によれば、ポンピングロス変化
分の補正期間を長引かせないようにすることができる。

【００３３】第９、第１０の発明によれば、燃焼状態変
化分の補正を精度よく行うことができる。

【００３４】第１１の発明によれば、目標ＥＧＲ率の大
小に関係なくポンピングロス変化分のＥＧＲ補正を精度
よく行うことができる。

【００３５】第１２の発明によれば、低負荷域でエンジ
ン負荷の大小に関係なくポンピングロス変化分のＥＧＲ
補正を精度よく行うことができる。

【００３６】第１３の発明によれば、高負荷域では運転
性に影響を与えない範囲で無用なスロットル弁操作を省
略できる。

【００３７】第１４の発明によれば、高回転速度になる
ほど運転性に影響を与えない範囲で無用なスロットル弁
操作を省略できる。

【００３８】第１５の発明によれば、低負荷であるほど
コレクタからシリンダまでの充填遅れによりトルクが収
束するまでの時間が長くなることに対応できる。

【００３９】

【発明の実施の形態】図１において、１はエンジン本
体、２は吸気管、３は排気管、４は燃焼室５に直接に臨
んで設けられた燃料噴射弁、６は点火栓、７はスロット
ル弁、８はこのスロットル弁７の開度を電子制御するス
ロットル弁制御装置である。

【００４０】排気管３からの排気の一部を取り出して吸
気管２に還流するため、排気管３とスロットル弁７の下
流の吸気管２を連通するＥＧＲ通路３１が設けられ、こ
のＥＧＲ通路３１にステップモータ（ＥＧＲ弁制御装
置）３４により駆動されるＥＧＲ弁３３が設けられる。

【００４１】アクセルセンサ２２からのアクセル開度
（アクセルペダルの踏み込み量のこと）、クランク角セ
ンサ２３からの単位クランク角毎のポジション信号およ
び基準位置信号からの各信号が、エアフローメータ２４
からの吸入空気流量、水温センサ２５からの冷却水温の
各信号とともにコントロールユニット２１に入力され、
コントロールユニット２１では、エンジンの運転条件に
応じた目標エンジントルクと、リーン空燃比や理論空燃
比といった目標空燃比が得られるように、スロットル弁
開度と燃料噴射弁からの燃料量を同時に制御しつつ、リ
ーン空燃比域では常時、また理論空燃比域では一部の領
域でＮＯｘを抑制するため、ステップモータ３４を介し
てＥＧＲ弁３３の開度を制御する。

【００４２】この場合に、スロットル弁７の開口面積と
ＥＧＲ弁３３の開口面積を独立に計算するのでは、スロ
ットル弁７の開口面積の変化で新気（エアクリーナを介
して吸入される空気のこと。ＥＧＲガスは含まない。）
の流量が変化するとき、各シリンダ内に吸入される新気
の流量とＥＧＲガスの流量との位相が合わなくなる。Ｎ
Ｏｘ低減のため、エンジンの運転条件に応じた目標ＥＧ
Ｒ率が予め定められているが、新気の流量とＥＧＲガス
の流量との位相が合わなくなると、実際のＥＧＲ率が目
標値より大きくずれることになり、過渡時にＮＯｘが増
大したり、エンジンの燃焼安定性を大きく損なうことに
なる。

【００４３】これに対処するためコントロールユニット
２１では、アクセル操作量とエンジン回転速度に基づく
目標吸入空気量とエンジンの運転条件に応じた目標ＥＧ
Ｒ率に基づいて目標ＥＧＲ量を演算し、この目標ＥＧＲ
量と目標吸入空気量に基づいてエンジンに供給される総
ガス流量を演算し、この総ガス流量に応じた総開口面積
を演算し、この総開口面積をスロットル弁の目標開口面
積とＥＧＲ弁の目標開口面積に分配する（詳しくは特願
平１０−３０８３７１号参照）。

【００４４】また、特にＥＧＲの非作動状態から作動状
態への切換時やその逆への切換時など、ＥＧＲ率が大き
く変化する直後に一時的なトルク変化が発生するので、
コントロールユニット２１では、ＥＧＲ率の変化時にポ
ンピングロス変化分の補正を、その変化タイミングより
前記スロットル弁目標開口面積に対して行うとともに、
ＥＧＲ率の変化がシリンダ（燃焼室５）に到達したかど
うか（ＥＧＲの非作動状態から作動状態への切換時であ
ればＥＧＲ弁を出たＥＧＲガスが実際にシリンダに到達
したかどうか）を判定し、ＥＧＲ率の変化がシリンダに
到達したとき（ＥＧＲガスが実際にシリンダに到達した
とき）、燃焼状態変化分の補正を前記スロットル弁目標
開口面積に対して行う。

【００４５】図２はコントロールユニット２１で実行さ
れるこれらの制御内容をブロック図で表したものであ
る。図２において一点鎖線で囲った部分がＥＧＲ率の変
化時にスロットル弁開口面積に対してＥＧＲ補正を行う
部分、それ以外の部分が先願装置（特願平１０−３０８
３７１号）および特開平１１−１８２２９８号公報と同
様の部分である。

【００４６】また、図２において一点鎖線で囲った部分
のうちの「ＥＧＲ補正率演算」のブロックの詳細を図３
に示す。図２の「ＥＧＲ補正率演算」のブロックは、図
３のように、「シリンダ内ＥＧＲディレイ処理」、「ゲ
イン不感帯判定」、「ＥＧＲシリンダ到達判定」、「Ｅ
ＧＲ位相合わせゲイン演算」、「ゲインなまし処理」、
「ＥＧＲ補正ゲイン演算」の各部からなっている。

【００４７】これら図２、図３に示したところを以下で
詳述するが、その前に、ＥＧＲの非作動状態から作動状
態への切換時の場合で、その制御の概略を図４の波形図
を参照しつつ説明する。

【００４８】ＥＧＲ弁３３が全閉状態から開かれると、
ＥＧＲ弁３３を出たＥＧＲガスはＥＧＲ弁３３よりコレ
クタへ流れ込み、ここから吸気マニフォールドを経てシ
リンダへと到達する。そして、ＥＧＲガスがシリンダに
到達したタイミングでＥＧＲガスの分だけ燃焼状態が悪
化してトルクが低下する。そこで、図３の「シリンダ内
ＥＧＲディレイ処理」部で実際にシリンダに到達するＥ
ＧＲ量を近似的に予測し、この予測値としてのＴＴＰＥ
ＧＡＤＹ（図４第２段目破線参照）が目標値としてのＴ
ＴＰＥＧＡ（図４第２段目実線参照）に達したかどうか
を図３の「ＥＧＲシリンダ到達判定」部により判定し、
その到達タイミングより、図３の「ＥＧＲ位相合わせゲ
イン演算」部と「ゲインなまし処理」部とが燃焼状態の
悪化分のトルク補正（スロットル弁開口面積を増加する
補正）を行う。

【００４９】実際には、予測値としてのＴＴＰＥＧＡＤ
Ｙが目標値としてのＴＴＰＥＧＡに達するのを待つこと
なく補正を開始する。すなわち、目標値を中心として許
容幅の不感帯を定めており、予測値としてのＴＴＰＥＧ
ＡＤＹがこの不感帯内に収まったかどうかを図３の「ゲ
イン不感帯判定」部が判定し、予測値としてのＴＴＰＥ
ＧＡＤＹがこの不感帯内に収まったタイミングで補正を
開始する。

【００５０】この場合、燃焼状態悪化分のトルク補正率
としてのＲＴＰＥＧＯＦ２（図４第９段目参照）は、次
のように与える。ＥＧＲ弁が開いたタイミングで、目標
値としてのＴＴＰＥＧＡと予測値としてのＴＴＰＥＧＡ
ＤＹの差分ＤＥＧＡＣＹに応じた値であるＲＴＰＥＧ
（図４第８段目参照）を演算してこれを保存しておき、
ＴＴＰＥＧＡＤＹが不感帯内に収まったタイミングでこ
のＲＴＰＥＧを初期値として与え、その後はこのＲＴＰ
ＥＧより一次遅れで減衰する値とする。

【００５１】また、ＥＧＲ弁３３が開かれたタイミング
よりポンピングロスが低下し、トルク増加が生じるの
で、図３の「ＥＧＲ補正ゲイン演算」部では、予測値と
してのＴＴＰＥＧＡＤＹが不感帯内に収まる直前までの
区間（図４第３段目に示す補正期間）で、ポンピングロ
ス低下分のトルク補正（スロットル弁開口面積を減量す
る補正）を行う。

【００５２】この場合、ポンピングロス低下分のトルク
補正率としてのＲＴＰＥＧＯＦ１（図４第７段目参照）
は、補正期間中ずっと、目標値としてのＴＴＰＥＧＡと
予測値としてのＴＴＰＥＧＡＤＹの差分ＤＥＧＡＣＹに
比例した値に基づいて与える。

【００５３】上記の図２、図３に示した内容を、以下の
フローチャートにしたがって説明する。

【００５４】まず図６はスロットル弁７、ＥＧＲ弁３３
の各目標開度を演算するためのメインルーチン、図７、
図１１、図１３、図１５は図６のサブルーチンで、先願
装置（特願平１０−３０８３７１号）と同様の部分であ
る。メインルーチンは一定時間毎（たとえば１０ｍｓ
毎）に実行する。説明はメインルーチンに沿って行い、
途中のステップがサブルーチンで構成されている場合に
は、サブルーチンに飛んで説明する。

【００５５】図６においてステップ１ではアクセル開度
ＶＡＰＯとエンジン回転速度ＮＥに基づいて目標吸入空
気量ＴＴＰを演算する。この目標吸入空気量の演算方法
には各種のものがあり、ここでは特開平１１−１８２２
９８号公報に記載されているところを図７により説明す
る。

【００５６】図７において、ステップ１１ではアクセル
開度ＶＡＰＯとエンジン回転速度ＮＥを読み込み、アク
セル開度ＶＡＰＯからステップ１２において図８を内容
とするテーブルを検索することにより、スロットル弁の
アクセル要求開口面積ＡＡＰＯを演算する。このアクセ
ル要求開口面積ＡＡＰＯにステップ１３において補助空
気の要求開口面積ＡＱＳＩＳＣを加算した値をスロット
ル弁の総要求開口面積ＴＴＡＡＰＯとする。

【００５７】上記の補助空気の要求開口面積ＡＱＳＩＳ
Ｃはアイドル時にエアコン用コンプレッサが作動したと
きなどにアイドル回転速度を所定値アップするために必
要となるものである。

【００５８】ステップ１４ではこの総要求開口面積ＴＴ
ＡＡＰＯを排気量ＶＯＬとエンジン回転速度ＮＥで割っ
て単位排気量当たりかつエンジン１回転速度当たりの総
要求開口面積ＴＧＡＤＮＶを求め、この値ＴＧＡＤＮＶ
からステップ１５において図９を内容とするテーブルを
検索することにより、目標基本体積流量比（理論空燃比
での目標体積流量比のこと）ＴＱＨ０ＳＴを演算する。
なお、ステップ１４で用いるエンジン回転速度ＮＥには
下限リミッタを設けて、分母が０にならないようにす
る。

【００５９】ステップ１６ではエンジン回転速度ＮＥか
ら図１０を内容とするテーブルを検索することによりそ
のときの回転速度での最大吸入空気量ＭＡＸＴＰを演算
し、この最大吸入空気量ＭＡＸＴＰをステップ１７にお
いて上記の目標基本体積流量比ＴＱＨ０ＳＴに乗じるこ
とにより、理論空燃比での目標吸入空気量である目標基
本吸入空気量ＴＴＰＳＴを求める。

【００６０】次に、ステップ１８では目標基本吸入空気
量ＴＴＰＳＴを目標当量比ＤＭＬで除することで、目標
吸入空気量（目標空燃比に対する吸入空気量のこと）Ｔ
ＴＰを求める。目標当量比ＤＭＬは基本的にエンジン回
転速度と負荷から定まるのであるが、このときの目標当
量比は目標基本吸入空気量を得たときの回転速度に対す
る値である。

【００６１】目標当量比ＤＭＬと目標空燃比との間に
は、ＤＭＬ＝理論空燃比／目標空燃比なる関係があり、
ＤＭＬは理論空燃比での運転時に１．０となり、空燃比
が４０を超える成層燃焼時や均質燃焼かつ空燃比が２０
〜２３といった値の希薄燃焼時になると、１．０より小
さな値となる。つまり、成層燃焼時や均質希薄燃焼時に
は理論空燃比での運転時より吸入空気量が増量される。

【００６２】なお、正確には理論空燃比での燃焼効率と
成層燃焼時や均質希薄燃焼時の燃焼効率の違いをも考慮
して目標吸入空気量を定める必要があるが、ここでは簡
単に目標当量比で除算しただけの構成としている。

【００６３】このようにして目標吸入空気量ＴＴＰを演
算したら図６に戻り、ステップ２では目標ＥＧＲ量ＴＴ
ＰＥＧＲを演算する。この演算については図１１により
説明する。図１１においてステップ２１ではエンジンの
負荷と回転速度ＮＥを読み込み、これらからステップ２
２において図１２を内容とするマップを検索することに
より、目標ＥＧＲ率ＴＧＥＧＲを演算し、この目標ＥＧ
Ｒ率ＴＧＥＧＲをステップ２３において上記の目標吸入
空気量ＴＴＰに乗算することにより目標ＥＧＲ量ＴＴＰ
ＥＧＲを算出する。

【００６４】なお、図１２はリーン空燃比の運転域での
一般的傾向を示しており、理論空燃比の運転域では、一
部にＥＧＲが非作動状態となる領域がある。

【００６５】このようにして目標ＥＧＲ量ＴＴＰＥＧＲ
を演算したら図６に戻り、ステップ３ではスロットル弁
７とＥＧＲ弁３３の各目標開口面積を演算する。この演
算については図１３により説明する。

【００６６】図１３においてステップ３１では、排気の
物性値に基づいて目標ＥＧＲ量ＴＴＰＥＧＲを新気量に
換算するための係数ＫＱＥＧＲを演算し、ステップ３２
においてこの新気換算係数ＫＱＥＧＲを目標ＥＧＲ量Ｔ
ＴＰＥＧＲに乗算した値を目標ＥＧＲ量の新気換算値Ｔ
ＴＰＥＧＡとして演算する。

【００６７】上記の新気換算係数ＫＱＥＧＲは、排気圧
力と排気温度、吸気圧力と吸気温度等の関数として理論
的にも演算できるが、これらの状態量はエンジンの運転
条件によって決まる。したがって、ここでは簡単のた
め、エンジン負荷とエンジン回転速度から図１４を内容
とするマップを検索することにより求めればよい。な
お、図１４は実機データである。

【００６８】図１３のステップ３３では上記の目標吸入
空気量ＴＴＰとこのようにして求めた目標ＥＧＲ量新気
換算値ＴＴＰＥＧＡとを合計した値を目標総ガス量ＴＴ
ＰＧＡＳ（＝ＴＴＰ＋ＴＴＰＥＧＡ）として算出し、続
くステップ３４でこの目標総ガス量ＴＴＰＧＡＳに基づ
いて目標総開口面積ＴＡＧＡＳを演算する。

【００６９】この目標総開口面積ＴＡＧＡＳの演算につ
いては図１５により説明する。図１５においてステップ
４１でＴＴＰＧＡＳをＭＡＸＴＰで除して目標総体積流
量比ＴＧＱＨ０を求め、この目標総体積流量比ＴＧＱＨ
０から図１６を内容とするテーブルを検索することによ
り、単位回転速度当たりかつ単位排気量当たりの目標開
口面積ＴＤＡＤＮＶを演算し、これを用いて

【００７０】

【数１】ＴＡＧＡＳ＝ＴＤＡＤＮＶ×ＮＥ×ＶＯＬの式により目標総開口面積ＴＡＧＡＳを算出する。

【００７１】このようにして目標総開口面積ＴＡＧＡＳ
０を演算したら図１３に戻り、ステップ３５、３６では
上記の目標総ガス量ＴＴＰＧＡＳに対する目標吸入空気
量ＴＴＰ、目標ＥＧＲ量新気換算値ＴＴＰＥＧＡの各比
率を演算し、このようにして求めた各比率と上記の目標
総開口面積ＴＡＧＡＳを用いて、

【００７２】

【数２】ＴＡＡＩＲ＝ＴＡＧＡＳ×（ＴＴＰ／ＴＴＰＧ
ＡＳ）×ＲＴＰＥＧＯＦただし、ＲＴＰＥＧＯＦ：ＥＧＲ補正率指令値、ＴＡＥＧＲ＝ＴＡＧＡＳ×（ＴＴＰＥＧＡ／ＴＴＰＧＡ
Ｓ）の式により、スロットル弁７の目標開口面積ＴＡＡＩ
Ｒ、ＥＧＲ弁３３の目標開口面積ＴＡＥＧＲをそれぞれ
算出する。

【００７３】なお、数２式の上式のＥＧＲ補正率指令値
ＲＴＰＥＧＯＦは本発明で新たに導入するもので、後で
詳述する。

【００７４】このようにして、スロットル弁７とＥＧＲ
弁３３の各目標開口面積の演算を終了したら、再び図６
に戻り、ステップ４で各目標開口面積に応じてスロット
ル弁７の目標開度ＴＤＴＶＯとＥＧＲ弁３３の目標ステ
ップ数（目標開度相当）ＥＧＳＴＰを演算する。これ
は、たとえばスロットル弁７の場合には、部品毎のスロ
ットルボディやスロットル弁の形状、寸法で決まる、図
１７に示した開口面積と開度の相関をテーブルにしてお
き、このテーブルを検索することにより求めることがで
きる。また、ステップモータ式ＥＧＲ弁３３の場合に
は、やはり部品毎に決まる、図１８に示した開口面積と
ステップ数の相関をテーブルにしておき、このテーブル
を検索することにより目標ステップ数（目標開度相当）
を求めればよい。

【００７５】このようにして求めたスロットル弁目標開
度の信号はスロットル弁制御装置８に出力され、これに
よってスロットル弁制御装置８は、スロットル弁７の実
開度が目標開度と一致するようにスロットル弁７を駆動
する。

【００７６】また、ＥＧＲ弁３３の目標開度相当の信号
は、ＥＧＲ弁制御装置であるステップモータ３４に出力
され、これによってステップモータ３４は、ＥＧＲ弁３
３の実開度が目標開度相当と一致するようにＥＧＲ弁３
３を駆動する。

【００７７】このように、先願装置（特願平１０−３０
８３７１号）によれば、目標吸入空気量ＴＴＰと目標Ｅ
ＧＲ率ＴＴＰＥＧＲの得られる総開口面積ＴＡＧＡＳを
まず求め、これをスロットル弁の目標開口面積とＥＧＲ
弁の目標開口面積に分配するので、エンジントルクや空
燃比から要求される新気量とＮＯｘ低減のために要求さ
れるＥＧＲ率とをともに精度よく実現でき、これによっ
て車両の運転性とＮＯｘ低減の双方を満足できる。

【００７８】これで先願装置（特願平１０−３０８３７
１号）についての概説を終える。

【００７９】次に、ＥＧＲの非作動状態から作動状態へ
の切換時などＥＧＲ率の変化直後に生じる一時的トルク
変化を抑制するためのスロットル弁開口面積（あるいは
スロットル弁開度）の補正を説明する。

【００８０】図１９は補正を許可するかどうかを判定す
るためのもので、一定時間毎（たとえば１０ｍｓ毎）に
実行する。

【００８１】図１９においてステップ５１ではリーン許
可フラグＦＳＴＲ０と実リーンフラグＦＳＴＲＲの一定
のディレイ期間前の値（図ではＦＳＴＲＲ・Ｚ^-nで表
す）とをみる。ここで、リーン許可フラグＦＳＴＲ０は
ＦＳＴＲ０＝１のときリーン運転が許可されていること
を、ＦＳＴＲ０＝０のときリーン運転が許可されていな
い（つまり理論空燃比の運転である）ことを表す。実リ
ーンフラグＦＳＴＲＲはＦＳＴＲＲ＝１のとき実際にリ
ーン運転が行われていることを、ＦＳＴＲＲ＝０のとき
実際にリーン運転が行われていない（つまり理論空燃比
の運転が行われている）ことを表す。

【００８２】リーン許可フラグＦＳＴＲ０＝１または実
リーンフラグの一定のディレイ期間前の値であるＦＳＴ
ＲＲ・Ｚ^-n＝１であるときは、補正を許可しないためス
テップ５３に進み補正許可フラグ＝０とし、それ以外の
場合に補正を許可するためステップ５２で補正許可フラ
グ＝１とする。設定したフラグの値はＲＡＭに保存す
る。

【００８３】これは、理論空燃比での運転中にのみＥＧ
Ｒ率変化に伴うスロットル弁開口面積の補正を行うよう
にするものである。これは次の理由からである。現在の
ところ、リーン運転中は常にＥＧＲを行い、理論空燃比
での運転になると、ＥＧＲを行ったり行わなかったりし
ている。これより、理論空燃比での運転中はＥＧＲの非
作動状態から作動状態への切換時（あるいはこの逆への
切換時）のＥＧＲ率の変化量が特に大きいのに対して、
リーン運転中はＥＧＲ率の変化量が小さく、したがっ
て、ＥＧＲ率の変化直後に生じる一時的トルク変化が理
論空燃比での運転中より小さい。そこで、ＥＧＲ率変化
に伴うスロットル弁開口面積の補正はＥＧＲ率の変化直
後の一時的トルク変化の大きな理論空燃比での運転時に
限るようにしたものである。また、実リーンフラグＦＳ
ＴＲＲの一定のディレイ期間前の値としたのは、リーン
運転から理論空燃比での運転への切換直後は燃焼が不安
定になるので、この切換直後の所定の期間は補正を行わ
ないようにするためである。

【００８４】なお、実施形態ではＥＧＲ率変化に伴うス
ロットル弁開口面積の補正を理論空燃比での運転時に限
る場合で説明するが、これに限定されるものでない。リ
ーン運転域でもＥＧＲ率の変化量が大きくなることがあ
れば、本願の適用される余地が出てくる。

【００８５】図２０は、スロットル弁開口面積の補正率
であるＥＧＲ補正率指令値ＲＴＰＥＧＯＦを演算するた
めのメインルーチン、図２３、図２４は図２０のサブル
ーチンで、メインルーチンは、図１９のフローに続けて
一定時間毎（たとえば１０ｍｓ毎）に実行する。説明は
メインルーチンに沿って行い、途中のステップがサブル
ーチンで構成されている場合には、サブルーチンに飛ん
で説明する。

【００８６】ただし、ここでは簡単のため、ＥＧＲの非
作動状態から作動状態への切換時を対象としてフローを
構成している。

【００８７】ここで、ＥＧＲ補正率指令値ＲＴＰＥＧＯ
Ｆは１を中心とする正の値で、この値が１より大きいと
きスロットル弁開口面積が増量補正され、この逆にこの
値が１より小さいときスロットル弁開口面積が減量補正
される。この値が１のときはスロットル弁開口面積は補
正されない。

【００８８】ステップ６１ではＲＡＭに保存されている
補正許可フラグをみる。補正許可フラグ＝０のときは補
正の必要がないため、ステップ６２に進み、ＥＧＲ補正
率指令値ＲＴＰＥＧＯＦ＝１とした後、今回の処理を終
了する。

【００８９】補正許可フラグ＝１のときはステップ６３
に進み、目標ＥＧＲ率ＴＧＥＧＲ、目標ＥＧＲ量新気換
算値ＴＴＰＥＧＡ、この値の一定のディレイ期間前（た
とえば６Ｒｅｆ相当前）の値であるＴＴＰＥＧＡＤ６を
読み込む。なお、ＴＴＰＥＧＡＤ６はサイクル処理（Ｔ
ＴＰＥＧＡＤ６＝ＴＴＰＥＧＡ・Ｚ^-n）により求めれば
よい（図２１参照）。Ｒｅｆはクランク角の基準位置信
号のことである。

【００９０】ステップ６４、６５では目標ＥＧＲ率ＴＧ
ＥＧＲとこの値の前回値であるＴＧＥＧＲｚの値と０を
比較する。ＴＧＥＧＲ≠０かつＴＧＥＧＲｚ＝０（つま
りＥＧＲの非作動状態から作動状態への切換タイミング
である）のときは、ステップ６６、６７に進み、目標Ｅ
ＧＲ量新気換算値ＴＴＰＥＧＡを差分ＴＴＰＥＧＡＤＹ
に入れたあと、この差分ＤＥＧＡＣＹを用いて

【００９１】

【数３】ＲＴＰＥＧ＝１＋ＤＥＧＡＣＹ×ｍＲＦＬＤＥＧＰＭただし、ｍＲＦＬＤＥＧＰＭ：比例定数（たとえば０．
１）、の式により、ＥＧＲ位相合わせゲインＲＴＰＥＧを演算
する。

【００９２】このＥＧＲ位相合わせゲインＲＴＰＥＧは
補正期間が終了するまで使わないので、ステップ６８で
メモリ（ＲＡＭ）に保存する。

【００９３】ここで、数３式右辺第２項は１より大きな
値（スロットル弁開口面積の増量補正割合）である。こ
れは、燃焼状態悪化分のトルク減少は、ＥＧＲの非作動
状態から作動状態への切換時のＥＧＲガスの変化量（切
換時はＴＴＰＥＧＡに等しい）が多くなるほど大きくな
るのであるから、差分ＤＥＧＡＣＹ（＝ＴＴＰＥＧＡ）
に比例してスロットル弁開度の増量補正率を求めるよう
にしたものである。

【００９４】なお、ＥＧＲの作動状態から非作動状態へ
の切換タイミングであれば、

【００９５】

【数４】ＲＴＰＥＧ＝１−ＤＥＧＡＣＹ×ｍＲＦＬＤＥＧＰＭただし、ｍＲＦＬＤＥＧＰＭ：定数、の式によりＥＧＲ位相合わせゲインＲＴＰＥＧを１より
小さい値で演算することになる。

【００９６】次回以降は、ＴＧＥＧＲ≠０かつＴＧＥＧ
Ｒｚ≠０（つまりＥＧＲの作動状態である）ので、ステ
ップ６５よりステップ６９、７０に進む。したがって、
ＥＧＲ位相合わせゲインＲＴＰＥＧは、ＥＧＲの作動状
態から非作動状態への切換タイミングで一度算出される
だけである。

【００９７】ステップ６９では、ＴＴＰＥＧＡＤ６を用
いて、

【００９８】

【数５】ＴＴＰＥＧＡＤＹ＝ＴＴＰＥＧＡＤ６×α＋Ｔ
ＴＰＥＧＡＤＹｚ×（１−α）ただし、α：加重平均係数、ＴＴＰＥＧＡＤＹｚ：ＴＴＰＥＧＡＤＹの前回値、の一次遅れ式により目標ＥＧＲ量新気換算値遅れ値ＴＴ
ＰＥＧＡＤＹを演算する。

【００９９】図２１に示した上記のサイクル処理とこの
数５式の遅れ処理とは、ＥＧＲ弁３３を出たＥＧＲガス
がシリンダに到達するまでの遅れを考慮（詳細には図２
１のサイクル処理はＥＧＲ弁３３からコレクタ位置まで
の到達遅れ、数５式の遅れ処理はコレクタからシリンダ
までの応答遅れを考慮）したものである。ＥＧＲの非作
動状態から作動状態への切換時に目標ＥＧＲ量新気換算
値ＴＴＰＥＧＡが、図４第２段目実線のようにステップ
的に大きくなるとき、目標ＥＧＲ量新気換算値遅れ値Ｔ
ＴＰＥＧＡＤＹは、一定期間遅れた後に一次遅れで立ち
上がり、やがて目標値に到達する波形となる（図４第２
段目破線参照）。言い換えると、ＥＧＲ弁３３を全閉状
態からステップ的に開いて一定量のＥＧＲガスを導入し
たとき、シリンダに実際に流れ込むＥＧＲガスの応答を
近似的に求めたのがＴＴＰＥＧＡＤＹである。

【０１００】ステップ７０では目標ＥＧＲ量新気換算値
ＴＴＰＥＧＡからこの目標ＥＧＲ量新気換算値遅れ値Ｔ
ＴＰＥＧＡＤＹを差し引いた値を差分ＤＥＧＡＣＹとし
て算出する。この結果、差分ＤＥＧＡＣＹは、ＴＴＰＥ
ＧＡのステップ増加に対して一定期間ステップ的に立ち
上がった後に一次遅れで立ち下がる波形となる（図４第
３段目参照）。

【０１０１】続くステップ７１では補正フラグｆＥＧＡ
ＣＭをみる。この補正フラグｆＥＧＡＣＭの設定につい
ては図２２のフローにより説明する。

【０１０２】図２２においてステップ９１では差分ＤＥ
ＧＡＣＹを読み込み、ステップ９２においてこれと不感
帯の上限ｍＨＹＥＧＡＤ、不感帯の下限−ｍＨＹＥＧＡ
Ｄを比較することにより、補正期間であるかどうかを判
定する。ここで、不感帯は０を中心として所定の許容幅
（±ｍＨＹＥＧＡＤ）を設けたものである。ＤＥＧＡＣ
Ｙ≧ｍＨＹＥＧＡＤであるときまたはＤＥＧＡＣＹ≦−
ｍＨＹＥＧＡＤであるときは不感帯外である（つまり補
正期間内にある）と判断し、ステップ９３で補正フラグ
ｆＥＧＡＣＭ＝１とし、それ以外のときは不感帯に収ま
った（つまり補正期間を終了した）と判断し、ステップ
９４で補正フラグｆＥＧＡＣＭ＝０とする。

【０１０３】この結果、補正フラグｆＥＧＡＣＭは、目
標ＥＧＲ量新気換算値ＴＴＰＥＧＡのステップ増加で差
分ＤＥＧＡＣＹが生じたタイミングより差分ＤＥＧＡＣ
Ｙが不感帯に収まるまでの期間（補正期間）でｆＥＧＡ
ＣＭ＝１となる（図４第４段目参照）。不感帯上限ｍＨ
ＹＥＧＡＤを大きくすれば補正期間が短くなり、小さく
すれば補正期間が長くなるので、不感帯が補正期間を定
める値となる。不感帯を設けたのは、補正期間を長引か
せないようにするためである。また、コレクタからシリ
ンダまでの充填遅れを定める上記数５式の加重平均係数
αには比較的大きな値を与えてゆっくりとした応答にし
ているが、応答がゆっくりなほど一次遅れによる近似誤
差が出やすいので、この近似誤差との関係で不感帯を定
める必要がある。

【０１０４】図２０に戻り、補正フラグｆＥＧＡＣＭ＝
１のときはステップ７２に進み、ポンピングロス変化分
のＥＧＲ補正率ＲＴＰＥＧＯＦ１を演算する。このＥＧ
Ｒ補正率ＲＴＰＥＧＯＦ１の演算については図２３のフ
ローより説明する。

【０１０５】図２３においてステップ１０１では差分Ｄ
ＥＧＡＣＹと目標総ガス量ＴＴＰＧＡＳを読み込み、こ
のうちステップ１０２で差分ＤＥＧＡＣＹに比例してポ
ンピングロス変化分のＥＧＲ補正量ＤＥＧＰＨを、つま
り、

【０１０６】

【数６】ＤＥＧＰＨ＝ＤＥＧＡＣＹ×ｍＲＧＩＥＧＰＭただし、ｍＲＧＩＥＧＰＭ：比例定数、の式によりポンピングロス変化分のＥＧＲ補正量ＤＥＧ
ＰＨを算出し、このＥＧＲ補正量ＤＥＧＰＨと目標総ガ
ス量ＴＴＰＧＡＳからステップ１０３、１０４で、

【０１０７】

【数７】ＲＴＰＥＧＯＦ０＝（ＴＴＰＧＡＳ−ＤＥＧＰ
Ｈ）／ＴＴＰＧＡＳの式によりポンピングロス変化分のＥＧＲ補正率基本値
ＲＴＰＥＧＯＦ０を算出する（図４第７段目実線参
照）。数６式の比例定数ｍＲＧＩＥＧＰＭはマッチング
する値である。この結果、ポンピングロス変化分のＥＧ
Ｒ補正率基本値ＲＴＰＥＧＯＦ０はＴＴＰＥＧＡのステ
ップ増加に対して一定期間ステップ的に立ち下がった後
に一次遅れで立ち上がり、１に収束する値となる（図４
第７段目実線参照）。

【０１０８】さらに述べると、ＥＧＲの非作動状態から
作動状態への切換によってポンピングロスが低下し、そ
のポンピングロス低下分に対応してトルクが増加するの
で、このトルク増加を抑制するにはスロットル弁開口面
積を減量補正することにより空気絞りを行えばよい。し
かしながら、スロットル弁開口面積変化に対する吸気管
圧力の追従速度が速いと、スロットル弁開口面積を一気
に減量する補正を行ったとき、トルクがかえって許容範
囲を外れて低下してしまうので、切換のタイミングでス
ロットル弁開口面積を一定量減らした後はゆっくりとス
ロットル弁開口面積を戻していくことが考えられる。こ
の場合、空気の応答はＥＧＲガスの応答と同様なので、
切換タイミングで減らすスロットル弁開口面積の減量量
（空気絞り量）を比例定数ｍＲＧＩＥＧＰＭで設定し、
その後はＥＧＲガスの応答に合わせてスロットル弁開口
面積を戻していく。

【０１０９】ステップ１０５では補正フラグｆＥＧＡＣ
Ｍと１を比較し、ｆＥＧＡＣＭ＝１のとき（補正期間内
のとき）、ＥＧＲ補正率基本値ＲＴＰＥＧＯＦ０をポン
ピングロス変化分のＥＧＲ補正率ＲＴＰＥＧＯＦ１に移
す。ｆＥＧＡＣＭ＝０のとき（補正期間外のとき）は、
ポンピングロス変化分のＥＧＲ補正を終了するため、ス
テップ１０７でＲＴＰＥＧＯＦ１＝１とする。この結
果、ポンピングロス変化分のＥＧＲ補正率ＲＴＰＥＧＯ
Ｆ１はＴＴＰＥＧＡのステップ増加に対して一定期間ス
テップ的に立ち下がった後に一次遅れで立ち上がり、補
正期間が終了するタイミングで１となる（図４第７段目
破線参照）。

【０１１０】このようにしてポンピングロス変化分のＥ
ＧＲ補正率ＲＴＰＥＧＯＦ１の演算を終了したら図２０
に戻り、ステップ７３でこのポンピングロス変化分のＥ
ＧＲ補正率ＲＴＰＥＧＯＦ１をＥＧＲ補正率指令値ＲＴ
ＰＥＧＯＦに移す。

【０１１１】一方、補正フラグｆＥＧＡＣＭ＝０のとき
（補正期間を外れたとき）は、ステップ７１よりステッ
プ７４に進み、燃焼状態変化分のＥＧＲ補正率ＲＴＰＥ
ＧＯＦ２を演算する。この燃焼状態変化分のＥＧＲ補正
率ＲＴＰＥＧＯＦ２の演算については図２４のフローに
より説明する。

【０１１２】図２４においてステップ１１１でＥＧＲシ
リンダ到達判定フラグｆＥＧＣＹＬＯＮをみる。このＥ
ＧＲシリンダ到達フラグｆＥＧＣＹＬＯＮの設定につい
ては図２５のフローにより説明する。図２５においてス
テップ１２１では補正フラグｆＥＧＡＣＭとこのフラグ
の前回値であるｆＥＧＡＣＭｚと０、１を比較する。補
正フラグｆＥＧＡＣＭ＝０かつｆＥＧＡＣＭｚ＝１のと
きは、ステップ１２２でＥＧＲシリンダ到達フラグｆＥ
ＧＣＹＬＯＮ＝１とし、それ以外のときはステップ１２
３でＥＧＲシリンダ到達フラグｆＥＧＣＹＬＯＮ＝０と
する。この結果、ＥＧＲシリンダ到達フラグｆＥＧＣＹ
ＬＯＮは、補正期間の終了のタイミングでだけ１となる
（図４第５段目参照）。

【０１１３】これは、ＥＧＲの非作動状態から作動状態
への切換時に、ＥＧＲにより燃焼状態が悪化し、その燃
焼状態悪化分のトルク減少は、ＥＧＲ弁を出たＥＧＲガ
スが実際にシリンダに到達してから（つまり一定期間の
後に）発生するので、ＥＧＲガスが実際にシリンダに到
達したかどうかをＥＧＲシリンダ到達判定フラグｆＥＧ
ＣＹＬＯＮにより判定するものである。言い換えると、
ＥＧＲ弁を出たＥＧＲガスが、補正期間の終了タイミン
グでシリンダに到達したとみなすものである。

【０１１４】図２４に戻り、ＥＧＲシリンダ到達フラグ
ｆＥＧＣＹＬＯＮ＝１のとき（補正期間の終了タイミン
グのとき）は、メモリに保存してあるＥＧＲ位相合わせ
ゲインＲＴＰＥＧをステップ１１２で燃焼状態変化分の
ＥＧＲ補正率ＲＴＰＥＧＯＦ２とする。

【０１１５】次回からはｆＥＧＣＹＬＯＮ＝０となるの
で、ステップ１１１よりステップ１１３に進み、ＥＧＲ
位相合わせゲインＲＴＰＥＧを用いて、

【０１１６】

【数８】ＲＴＰＥＧＯＦ３＝ＲＴＰＥＧ×α＋ＲＴＰＥ
ＧＯＦ３ｚ×（１−α）ただし、α：加重平均係数、ＲＴＰＥＧＯＦ３ｚ：ＲＴＰＥＧＯＦ３の前回値、の式によりＥＧＲ位相合わせゲイン遅れ値ＲＴＰＥＧＯ
Ｆ３を演算したあと、このＲＴＰＥＧＯＦ３をステップ
１１４で燃焼状態変化分のＥＧＲ補正率ＲＴＰＥＧＯＦ
２とする。この結果、燃焼状態変化分のＥＧＲ補正率Ｒ
ＴＰＥＧＯＦ２は、ＴＴＰＥＧＡのステップ増加に対し
て、ＥＧＲガスがシリンダに到達するまで待ってＥＧＲ
位相合わせゲインＲＴＰＥＧの分だけステップ的に立ち
上がり、その後は一次遅れで立ち下がる（図４第８段目
参照）。

【０１１７】このようにして燃焼状態変化分のＥＧＲ補
正率ＲＴＰＥＧＯＦ２の演算を終了したら図２０に戻
り、ステップ７５でこの燃焼状態変化分のＥＧＲ補正率
ＲＴＰＥＧＯＦ２をＥＧＲ補正率指令値ＲＴＰＥＧＯＦ
に移す。ＥＧＲ補正率指令値ＲＴＰＥＧＯＦはポンピン
グロス変化分と燃焼状態変化分の各ＥＧＲ補正率ＲＴＰ
ＥＧＯＦ１、ＲＴＰＥＧＯＦ２を重ね合わせたものであ
る（図４最下段目参照）。

【０１１８】このようにして演算されるＥＧＲ補正率指
令値ＲＴＰＥＧＯＦによりスロットル弁の目標開口面積
が補正される（上記の数２式の上式参照）。

【０１１９】ここで、本実施形態の作用を図５を参照し
ながら説明すると、同図はＥＧＲの非作動状態から作動
状態への切換時を示す。この場合に、作動状態への切換
直後の過渡状態でＥＧＲによるポンピングロス低下分の
トルク増加と燃焼状態悪化分のトルク減少とが時間的に
ずれ、ポンピングロス低下分のトルク増加が切換直後か
ら発生するのに対して、燃焼状態悪化分のトルク減少は
ＥＧＲ弁を出たＥＧＲガスが実際にシリンダに到達して
から発生する現象を考慮し、本実施形態によれば、切換
直後から生じるポンピングロス低下に伴うトルク増加に
対してはスロットル弁開口面積の減少によるトルク減少
で対応し、また、ＥＧＲ弁を出たＥＧＲガスが実際にシ
リンダに到達してから生じる燃焼状態悪化に伴うトルク
減少に対しては、スロットル弁開口面積の増大によるト
ルク増加で対応するようにしたので、ＥＧＲの非作動状
態から作動状態への切換直後のトルク増加を許容範囲内
に納めることができた（図５最下段の実線参照）。

【０１２０】また、ＥＧＲの非作動状態から作動状態へ
の切換によってポンピングロスが低下し、そのポンピン
グロス低下分に対応してトルクが増加するので、このト
ルク増加を抑制するにはスロットル弁開口面積を減量補
正することにより空気絞りを行えばよいのであるが、ス
ロットル弁開口面積変化に対する吸気管圧力の追従速度
が速いと、スロットル弁開口面積を一気に減量する補正
を行ったとき、トルクがかえって許容範囲を外れて低下
してしまうことがある。これに対して本実施形態によれ
ば、切換タイミングでスロットル弁開口面積を一定量減
らした後はゆっくりとスロットル弁開口面積を戻してい
くので、スロットル弁開口面積変化に対する吸気管圧力
の追従速度が速い場合においても、ＥＧＲの非作動状態
から作動状態への切換時に許容範囲を外れてトルクが低
下してしまうことを防止できる。

【０１２１】また、ＥＧＲの非作動状態から作動状態へ
の切換時にポンピングロス変化分の補正を、目標ＥＧＲ
量新気換算値遅れ値ＴＴＰＥＧＡＤＹが目標値としての
ＴＴＰＥＧＡに収束するまで（差分ＤＥＧＡＣＹがゼロ
になるまで）行うのではなく、差分ＤＥＧＡＣＹが不感
帯内に収まったタイミングでポンピングロス変化分の補
正を中止するので、ポンピングロス変化分の補正期間を
長引かせないようにすることができる。

【０１２２】また、ＥＧＲの非作動状態から作動状態へ
の切換タイミングでの差分ＤＥＧＡＣＹを保存してお
き、この保存した差分ＤＥＧＡＣＹに応じた値（ＥＧＲ
位相合わせゲインＲＴＰＥＧ）に基づいて燃焼状態変化
分の補正を行うので、燃焼状態変化分の補正を精度よく
行うことができる。

【０１２３】実施形態では、ＥＧＲ補正量ＤＥＧＰＨを
定める比例定数ｍＲＧＩＥＧＰＭが一定値である場合で
説明したが、これに限られるものでない。たとえば、次
のように可変値で設定することが考えられる。

【０１２４】〈１〉図２６のように目標ＥＧＲ率が大き
くなるほど比例定数ｍＲＧＩＥＧＰＭが大きくなるよう
に設定する。これは、目標ＥＧＲ率が大きいときほど、
ポンピングロス変化分が大きくなるので、これに対応し
てＥＧＲ補正量ＤＥＧＰＨを大きくする必要があるから
である。これによって、目標ＥＧＲ率の大小に関係なく
ポンピングロス変化分のＥＧＲ補正率ＲＴＰＥＧＯＦ１
を精度よく与えることができる。

【０１２５】〈２〉図２７のように低負荷域ではエンジ
ン負荷に応じて比例定数ｍＲＧＩＥＧＰＭが大きくなる
ように、また高負荷域ではエンジン負荷が大きくなるほ
ど比例定数ｍＲＧＩＥＧＰＭが小さくなるように設定す
る。低負荷域でエンジン負荷に応じて比例定数ｍＲＧＩ
ＥＧＰＭが大きくなるようにするのは、エンジン負荷が
大きくなるときほど、ポンピングロス変化分が大きくな
るので、これに対応してＥＧＲ補正量ＤＥＧＰＨを大き
くする必要があるからである。これによって、低負荷域
ではエンジン負荷の大小に関係なくポンピングロス変化
分のＥＧＲ補正率ＲＴＰＥＧＯＦ１を精度よく与えるこ
とができる。

【０１２６】また、高負荷域ではエンジン負荷が大きく
なるほど比例定数ｍＲＧＩＥＧＰＭが小さくなるように
するのは、高負荷域では負荷が高くなるほど少々のトル
ク変化が生じても運転性に影響を与えなくなるので、Ｅ
ＧＲ補正量ＤＥＧＰＨを小さくすることができるからで
ある。これによって、高負荷域では運転性に影響を与え
ない範囲で無用なスロットル弁操作を省略できる。

【０１２７】〈３〉図２８のようにエンジン回転速度Ｎ
Ｅが高くなるほど比例定数ｍＲＧＩＥＧＰＭが小さくな
るように設定する。これは、高回転速度になるほど少々
のトルク変化が生じても運転性に影響しなくなるので、
ＥＧＲ補正量ＤＥＧＰＨを小さくすることができるから
である。これによって、高回転速度になるほど運転性に
影響を与えない範囲で無用なスロットル弁操作を省略で
きる。

【０１２８】実施形態では、補正期間を定める不感帯上
限ｍＨＹＥＧＡＤ（不感帯下限は−ｍＨＹＥＧＡＤ）が
一定値である場合で説明したが、これに限られるもので
ない。たとえば、図２９のように可変値で設定すること
が考えられる。これは、低負荷であるほどコレクタから
シリンダまでの充填遅れによりトルクが収束するまでの
時間が長くなるので、これに応じたものである。

【０１２９】実施形態では、ＥＧＲの非作動状態から作
動状態への切換時で主に説明したが、ＥＧＲの作動状態
において目標ＥＧＲ率が増加する場合にも本発明を適用
できることはいうまでもない。同様にしてＥＧＲの作動
状態から非作動状態への切換時やＥＧＲの作動状態にお
いて目標ＥＧＲ率が減少する場合にも本発明を適用でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態の制御システム図。

【図２】全体ブロック図。

【図３】図２の一部詳細図。

【図４】ＥＧＲの非作動状態から作動状態への切換時の
モデル波形図。

【図５】本実施形態の作用を説明するための波形図。

【図６】目標スロットル弁開度と目標ＥＧＲ弁開度の演
算を説明するためのフローチャート。

【図７】目標吸入空気量の演算を説明するためのフロー
チャート。

【図８】アクセル開度とスロットル弁のアクセル要求開
口面積との関係を表す特性図。

【図９】単位排気量当たりかつエンジン１回転速度当た
りの総要求開口面積と目標基本体積流量比との関係を表
す特性図。

【図１０】回転速度と最大吸入空気量の関係を表す特性
図。

【図１１】目標ＥＧＲ量の演算を説明するためのフロー
チャート。

【図１２】目標ＥＧＲ率の特性図。

【図１３】スロットル弁、ＥＧＲ弁の各目標開口面積の
演算を説明するためのフローチャート。

【図１４】新気量換算係数の特性図。

【図１５】目標総開口面積の演算を説明するためのフロ
ーチャート。

【図１６】目標総体積流量比と単位回転速度当たりかつ
単位排気量当たりの目標開口面積との関係を表す特性
図。

【図１７】目標開口面積と目標スロットル弁開度の関係
を表す特性図。

【図１８】目標開口面積と目標ＥＧＲ弁ステップ数の関
係を表す特性図。

【図１９】補正許可判定を説明するためのフローチャー
ト。

【図２０】ＥＧＲ補正率指令値の演算を説明するための
フローチャート。

【図２１】サイクル処理を説明するためのフローチャー
ト。

【図２２】補正フラグの設定を説明するためのフローチ
ャート。

【図２３】ポンピングロス変化分のＥＧＲ補正率の演算
を説明するためのフローチャート。

【図２４】燃焼状態変化分のＥＧＲ補正率の演算を説明
するためのフローチャート。

【図２５】ＥＧＲシリンダ到達判定フラグの設定を説明
するためのフローチャート。

【図２６】第２実施形態の比例定数の特性図。

【図２７】第３実施形態の比例定数の特性図。

【図２８】第４実施形態の比例定数の特性図。

【図２９】第５実施形態の不感帯の特性図。

【図３０】従来例の作用を説明するための波形図。

【図３１】従来例の作用を説明するための波形図。

【図３２】第１の発明のクレーム対応図。

【図３３】第２の発明のクレーム対応図。

【図３４】第３の発明のクレーム対応図。

【符号の説明】

７スロットル弁８スロットル弁制御装置２１コントロールユニット３３ＥＧＲ弁３４ＥＧＲ弁制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＦ０２Ｍ 25/07 Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０Ｒ (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 41/04 F02D 9/02 F02D 41/02 F02M 25/07 F02D 21/08

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】アクセルペダルと関係なくスロットル弁の
開度を制御可能な装置と、ＥＧＲ弁の開度を制御可能な装置と、アクセル開度に応じた吸入空気量が得られるように前記
スロットル弁の開度を調整する手段と、エンジンの運転条件に応じたＥＧＲ率が得られるように
前記ＥＧＲ弁の開度を調整する手段と、前記ＥＧＲ率が変化するときその変化時からポンピング
ロス変化分の補正を前記スロットル弁開度に対して行う
とともに、このＥＧＲ率の変化がＥＧＲ弁よりシリンダ
へと遅れて到達したとき燃焼状態変化分の補正を前記ス
ロットル弁開度に対して行う手段とを設けたことを特徴
とするエンジンの制御装置。
【請求項２】スロットル弁指令値に応じてアクセルペダ
ルと関係なくスロットル弁の開度を制御可能な装置と、ＥＧＲ弁指令値に応じてＥＧＲ弁の開度を制御可能な装
置と、アクセル開度に基づいて目標吸入空気量を演算する手段
と、エンジンの運転条件に応じた目標ＥＧＲ率を演算する手
段と、これら目標吸入空気量と目標ＥＧＲ率から目標ＥＧＲ量
を演算する手段と、この目標ＥＧＲ量に基づいて前記ＥＧＲ弁指令値を演算
する手段と、前記目標吸入空気量に基づいて前記スロットル弁指令値
を演算する手段と、前記目標ＥＧＲ率が変化するときその変化時からポンピ
ングロス変化分の補正を前記スロットル弁指令値に対し
て行うとともに、この目標ＥＧＲ率の変化がＥＧＲ弁よ
りシリンダへと遅れて到達したとき燃焼状態変化分の補
正を前記スロットル弁指令値に対して行う手段とを設け
たことを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項３】スロットル弁指令値に応じてアクセルペダ
ルと関係なくスロットル弁の開度を制御可能な装置と、ＥＧＲ弁指令値に応じてＥＧＲ弁の開度を制御可能な装
置と、アクセル開度に基づいて目標吸入空気量を演算する手段
と、エンジンの運転条件に応じた目標ＥＧＲ率を演算する手
段と、これら目標吸入空気量と目標ＥＧＲ率から目標ＥＧＲ量
を演算する手段と、この目標ＥＧＲ量と前記目標吸入空気量を加算した値を
総ガス量として演算する手段と、この総ガス量に対応する総開口面積を演算する手段と、この総開口面積に基づいてスロットル弁指令値とＥＧＲ
弁指令値を演算する手段と、前記目標ＥＧＲ率が変化するときその変化時からポンピ
ングロス変化分の補正を前記スロットル弁指令値に対し
て行うとともに、この目標ＥＧＲ率の変化がＥＧＲ弁よ
りシリンダへと遅れて到達したとき燃焼状態変化分の補
正を前記スロットル弁指令値に対して行う手段とを設け
たことを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項４】前記ＥＧＲ率が変化するときは、ＥＧＲの
非作動状態から作動状態への切換時またはＥＧＲの作動
状態から非作動状態への切換時であることを特徴とする
請求項１に記載のエンジンの制御装置。
【請求項５】前記目標ＥＧＲ率が変化するときは、ＥＧ
Ｒの非作動状態から作動状態への切換時またはＥＧＲの
作動状態から非作動状態への切換時であることを特徴と
する請求項２または３に記載のエンジンの制御装置。
【請求項６】前記ポンピングロス変化分の補正は、前記
ＥＧＲの非作動状態から作動状態への切換タイミングま
たは前記ＥＧＲの作動状態から非作動状態への切換タイ
ミングでスロットル弁開度を一定量補正した後、ゆっく
りとスロットル弁開度を戻していくことであることを特
徴とする請求項４または５に記載のエンジンの制御装
置。
【請求項７】前記ポンピングロス変化分の補正を行う手
段は、目標ＥＧＲ量の新気換算値を演算する手段と、こ
の目標ＥＧＲ量新気換算値の遅れ値を演算する手段と、
前記目標ＥＧＲ量新気換算値からこの目標ＥＧＲ量新気
換算値遅れ値を差し引いた値を差分として演算する手段
と、この差分に比例定数を掛けた値に基づいて前記スロ
ットル弁指令値を補正する手段とからなることを特徴と
する請求項５に記載のエンジンの制御装置。
【請求項８】許容幅を有する不感帯を備え、前記差分が
この不感帯内に収まったときポンピングロス変化分の補
正を中止することを特徴とする請求項７に記載のエンジ
ンの制御装置。
【請求項９】前記燃焼状態変化分の補正を行う手段は、
目標ＥＧＲ量の新気換算値を演算する手段と、この目標
ＥＧＲ量新気換算値の遅れ値を演算する手段と、前記目
標ＥＧＲ量新気換算値からこの目標ＥＧＲ量新気換算値
遅れ値を差し引いた値を差分として演算する手段と、前
記ＥＧＲの非作動状態から作動状態への切換時またはＥ
ＧＲの作動状態から非作動状態への切換時の前記差分を
保存する手段と、この切換による目標ＥＧＲ率の変化が
ＥＧＲ弁よりシリンダへと遅れて到達したとき、前記保
存した差分に応じた値に基づいて前記スロットル弁指令
値を補正する手段とからなることを特徴とする請求項５
に記載のエンジンの制御装置。
【請求項１０】前記スロットル弁指令値の補正量は、前
記保存した差分に応じた値を初期値として一次遅れで応
答する値であることを特徴とする請求項９に記載のエン
ジンの制御装置。
【請求項１１】前記比例定数を、前記目標ＥＧＲ率が大
きくなるほど大きくなるように設定することを特徴とす
る請求項７または８に記載のエンジンの制御装置。
【請求項１２】前記比例定数を、低負荷域でエンジン負
荷が大きくなるほど大きくなるように設定することを特
徴とする請求項７または８に記載のエンジンの制御装
置。
【請求項１３】前記比例定数を、高負荷域でエンジン負
荷が大きくなるほど小さくなるように設定することを特
徴とする請求項７または８に記載のエンジンの制御装
置。
【請求項１４】前記比例定数を、エンジン回転速度が高
くなるほど小さくなるように設定することを特徴とする
請求項７または８に記載のエンジンの制御装置。
【請求項１５】前記不感帯の許容幅を、エンジン負荷が
小さくなるほど大きくなるように設定することを特徴と
する請求項８に記載のエンジンの制御装置。