JP4194161B2 - エンジンのｅｇｒ制御装置 - Google Patents
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- F02D41/0065—Specific aspects of external EGR control
- F02D41/0072—Estimating, calculating or determining the EGR rate, amount or flow
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＥＧＲ量をフィードバック制御するエンジンのＥＧＲ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、排気の一部を吸気系に戻す排気還流（以下、ＥＧＲという）装置が採用されている。これによれば、燃焼室内に不活性ガスが導入されるため、燃焼室内ガスの熱容量が増加し、燃焼ガスの最高温度が下がりＮＯｘの発生を抑えることができ、更に、燃焼温度の低下による冷却損失の低減、比熱比の増大、吸気圧力の上昇によるポンプ損失の減少により熱効率を改善することができる。したがって、燃費の向上と排気ガス低減の効果を得ることができる。
【０００３】
また、過度に多量のＥＧＲを行うと燃焼速度が遅くなり失火の原因となるため、ＥＧＲ通路にＥＧＲバルブを設け、吸気通路内の負圧状態などに応じてその開度を調整して、ＥＧＲ量を適切に制御している。
【０００４】
ＥＧＲ量の制御方法としては、特公平８−１９８８０号公報に、吸気管に酸素濃度センサを設け、該酸素濃度センサの出力値から空気分圧を算出すると共に、吸入管内の全圧と空気分圧から実際のＥＧＲ率を算出し、目標ＥＧＲ率になるようＥＧＲバルブを制御するものが開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、エンジンの長期間に亘る運転に起因してＥＧＲバルブにカーボンなどの堆積物が堆積した場合には、ＥＧＲガスが通過する流路面積が減少し、同じバルブ開度であってもＥＧＲ量が低下して燃費向上と排気ガス低減の効果が漸減する場合がある。
【０００６】
上記先行技術では、吸気管に酸素濃度センサを配置しなければならない。このため、酸素センサを用いず制御する方法として、エンジンの吸入空気量、吸気管内温度、体積効率から吸気管内圧力の空気分圧を推定すると共に、吸気管内の全圧と空気分圧からＥＧＲガス分圧を推定し、これを目標分圧に一致させるようＥＧＲ量を制御するものがある（例えば、特願平９−２４７３１６号参照）。
【０００７】
しかし、空気分圧の推定値を算出するために用いられる体積効率は、エンジン回転数と吸入管内圧力とに基づいて設定される設定値であるため、経時変化によりＥＧＲガスの流路面積が変化した場合や構成部品の個体差によって、実際の体積効率と異なるおそれがある。このような場合には、空気分圧の推定値の推定精度が悪化し、ＥＧＲガス分圧の推定値の誤差が生じ、結果的に適正なＥＧＲ量に制御することが困難となるおそれがある。
【０００８】
例えば、構成部品の個体差などにより設定された体積効率が実際の体積効率の設定値よりも低く設定されている場合には、空気分圧の推定値が実際よりも高い値が算出され、これによりＥＧＲガス分圧の推定値が実際よりも低い値が算出される。したがって、ＥＧＲ量が不足していると評価され、ＥＧＲ量が過多に制御されてしまう。この場合、ドライバビリティが悪化するおそれがある。
【０００９】
また、ＥＧＲバルブへのカーボン付着などにより体積効率の設定値が実際よりも高くなった場合には、空気分圧の推定値が実際よりも低い値が算出され、これによりＥＧＲガス分圧の推定値は実際よりも高い値が算出される。したがって、ＥＧＲ量が過多であると評価され、ＥＧＲ量が過小に制御されてしまう。この場合、ＮＯｘ排出量が増大するおそれがある。
【００１０】
本発明は、上述した問題を解決すべくなされたものであり、その目的は、体積効率の経時変化や部品個体差に影響されずに適正なＥＧＲ量を供給できるようにＥＧＲバルブのバルブ開度をフィードバック制御するエンジンのＥＧＲ制御手段を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記不具合を解決するために、請求項１に記載の発明は、エンジンの体積効率を含む制御パラメータに基づき空気分圧の推定値を算出し、吸気管内圧力と前記算出した空気分圧の推定値を用いてＥＧＲガス分圧の推定値を算出し、該算出したＥＧＲガス分圧の推定値がＥＧＲガス分圧の制御目標値と等しくなるようにＥＧＲ量のフィードバック制御を行うエンジンのＥＧＲ制御装置において、体積効率のＥＧＲなし運転時の実際値である実体積効率を算出する実体積効率算出手段と、予め設定されている基準値に基づいてＥＧＲなし運転時の基準状態の体積効率を算出する基準体積効率算出手段と、前記実体積効率から前記基準体積効率を減算することにより学習補正値を算出学習補正値算出手段と、前記学習補正値をＥＧＲなし運転時に学習補正する学習補正手段とを備えることを特徴とする。
【００１２】
これによれば、空気分圧の推定値を算出する際に用いられる体積効率は、ＥＧＲなし運転時に学習補正される。これにより、真の体積効率を得ることができ、空気分圧の推定値の精度をより向上させることができる。したがって、ＥＧＲガス分圧の推定値の精度も向上させることができる。この結果、ＥＧＲガス分圧の推定値を制御目標値と等しくするＥＧＲバルブのフィードバック制御によって、適切なＥＧＲ量を供給することができ、燃費向上と排気ガス低減の効果を達成及び維持することができる。尚、ここで、体積効率とは、吸入新気の体積と行程容積との比率であり、エンジンの吸入新気を吸い込む吸い込み能力を表すものである。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、前記学習補正手段は、前記学習補正値をエンジン回転数をパラメータとする学習補正マップに書き込む学習補正値書き込み手段を備えることを特徴とする。
【００１４】
これによれば、学習補正値書き込み手段により学習補正値をエンジン回転数をパラメータとする学習補正マップに書き込まれる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、吸入空気量がエンジンの吸気通路に設けられたエアフローメータにより検出されることを特徴とする。これによれば、吸気通路にエアフローメータを設け、このエアフローメータにより吸入空気量を直接検出する。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、吸入空気量がエンジン回転数とスロットルバルブのスロットル開度をパラメータとする吸入空気量算出用データマップを用いて算出されることを特徴とする。これによれば、エンジン回転数とスロットルバルブのスロットル開度に基づいて吸入空気量を計算により間接的に求める。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図に基づいて以下に説明する。図１〜図７は、本発明の第１の実施の形態にかかわり、図１は、ＥＧＲ制御部のブロック図、図２は、体積効率学習補正値の算出格納ブロック図、図３は、初期化ルーチンのフローチャート、図４は、ＥＧＲバルブのフィードバック制御処理ルーチンのフローチャート、図５は、空気分圧算出ルーチンのフローチャート、図６は、係数ＶＲＴの算出ルーチンのフローチャート、図７は、体積効率学習補正値の算出ルーチンのフローチャートである。
【００１８】
図１は、ＥＧＲ制御を行うエンジン制御系を示し、制御量を演算するマイクロコンピュータからなるメイン制御ユニット１６にエンジン運転状態を検出するための各種センサ類が接続されている。
【００１９】
メイン制御ユニット１６に接続されるセンサ類としては、エンジン回転数Ｎｅを検出するクランク角センサ７、エンジンに吸入される吸入空気量Ｑａを検出するエアフローメータ８、エンジンと吸気通路との間に設けられた吸気管の吸気管内のガス温度Ｔｍを検出する吸気管内温度センサ１０、吸気管内圧力Ｐｍを検出する吸気管内圧力センサ１１、吸気通路に設けられ吸入空気量を制御するスロットルバルブのスロットル開度αを検出するスロットル開度センサ１２等がある。
【００２０】
また、メイン制御ユニット１６の出力側には、ＥＧＲ量制御のためのアクチュエータとしてＥＧＲバルブ１５が接続されている。ＥＧＲバルブ１５は、ステッピングモータを備えており（図示せず）、そのステップ位置によりバルブ開度を開閉調整することができる構造を有している。メイン制御ユニット１６とＥＧＲバルブ１５との間には、メイン制御ユニット１６からの制御信号をステップ信号に変換してステッピングモータに出力するＥＧＲバルブ駆動手段１４が接続されている。
【００２１】
そして、メイン制御ユニット１６内には、ＥＧＲ制御部１３が設けられている。ＥＧＲ制御部１３は、空気分圧推定値算出手段１、ＥＧＲガス分圧推定値算出手段２、ＥＧＲガス分圧制御目標値算出手段３、比較判断手段４、係数ＶＲＴ算出手段９を備えており、また、基準体積効率マップＭＡＰηｖと学習補正マップＭＡＰηｖＬとが予め設定されている。
【００２２】
空気分圧算出手段１は、エンジン回転数Ｎｅや吸入空気量Ｑａなどのエンジン運転状態を示すセンサ値、係数ＶＲＴ算出手段９にてガス温度Ｔｍ等に基づいて算出した係数ＶＲＴ、基準体積効率マップＭＡＰηｖ及び学習補正マップＭＡＰηｖＬから読み出した基準体積効率ηｖ及び学習補正値Δηｖを用いて吸気管内の空気分圧を、空気分圧推定値Ｐａｉｒとして算出する。
【００２３】
ＥＧＲガス分圧推定値算出手段２は、吸気管内圧力センサ１１により検出した吸気管内圧力Ｐｍと、空気分圧推定値Ｐａｉｒとを用いて吸気管内のＥＧＲガス分圧を、ＥＧＲガス分圧推定値ＰＥＧＲＥとして算出する。
【００２４】
ＥＧＲガス分圧制御目標値算出手段３は、スロットル開度αとエンジン回転数Ｎｅとに基づいて吸気管内のＥＧＲガス分圧の制御目標値をＥＧＲガス分圧制御目標値ＰＥＧＲＴとして算出する。ここで設定されるＥＧＲガス分圧制御目標値ＰＥＧＲＴは、実際に必要とされる吸気管内のＥＧＲガス分圧である。
【００２５】
比較判断手段４は、ＥＧＲガス分圧推定値ＰＥＧＲＥとＥＧＲガス分圧制御目標値ＰＥＧＲＴとの比較を行い、ＥＧＲガス分圧制御目標値ＰＥＧＲＴに対するＥＧＲガス分圧推定値ＰＥＧＲＥの大小によりＥＧＲバルブ１５を開方向に駆動するか若しくは閉方向に駆動するかの判断をし、判断信号をＥＧＲバルブ駆動手段１４に出力する。
【００２６】
基準体積効率マップＭＡＰηｖは、エンジン回転数Ｎｅで区分される８格子のエリアにエンジン回転数Ｎｅに対応した基準体積効率ηｖをそれぞれ格納しており、エンジン回転数Ｎｅを用いて補間計算付にて参照することによりエンジン運転状態に応じた基準体積効率ηｖが求められる。基準体積効率ηｖは、エンジンの基準状態における体積効率であり、エンジンが個々に有する個体差やＥＧＲバルブの経時変化等を考慮していない初期設定値である。
【００２７】
学習補正マップＭＡＰηｖＬは、エンジン回転数Ｎｅで区分される８格子のエリアにエンジン回転数Ｎｅに対応した学習補正値Δηｖをそれぞれ格納しており、エンジン回転数Ｎｅを用いて補間計算付にて参照することによりエンジン運転状態に応じた学習補正値Δηｖが求められる。学習補正値Δηｖは、真の体積効率を導き出すための補正値である。
【００２８】
学習補正値Δηｖは、ＥＧＲ制御を行っていないエンジン運転状態時、すなわちＥＧＲバルブが閉鎖されＥＧＲ量が０である運転状態時（以下、ＥＧＲなし運転時という）に算出され学習補正マップＭＡＰηｖＬに書き込まれる（学習される）。そして、空気分圧推定値算出手段１が空気分圧推定値Ｐａｉｒを算出する際に学習補正マップＭＡＰηｖＬから読み出され用いられる。
【００２９】
図２は、メイン制御ユニット１６内にて行われる学習補正値Δηｖの算出及び学習補正マップＭＡＰηｖＬへの書き込み制御のブロック図である。実体積効率算出手段２０、基準体積効率算出手段２１、学習補正値算出手段２２、学習補正値書き込み手段２３を備えている。
【００３０】
実体積効率算出手段２０は、エンジン回転数Ｎｅ、吸入空気量Ｑａ、吸気管内圧力Ｐｍなどの実際のセンサ検出値と係数ＶＲＴ算出手段９にて求められる係数ＶＲＴに基づいてエンジンのＥＧＲなし運転時における実際の体積効率である実体積効率ηｖｃａｌを算出する。基準体積効率算出手段２１は、基準体積効率マップＭＡＰηｖを補間計算付で参照することによりエンジンのＥＧＲなし運転時における基準体積効率ηｖを算出する。
【００３１】
学習補正値算出手段２２は、実体積効率ηｖｃａｌと基準体積効率ηｖとの差から学習補正値Δηｖを算出する。学習補正値書き込み手段２３は、学習補正値算出手段２２により算出された学習補正値Δηｖを学習補正マップＭＡＰηｖＬに書き込む作業が行われる。
【００３２】
以下に、メイン制御ユニット１６によって実行されるＥＧＲ制御処理について、図３〜図７のフローチャートに従って説明する。図３は、図示しないイグニッションスイッチがＯＮされ、メイン制御ユニット１６に電源が供給されてシステムがリセットされたときに、割り込み実行される初期化ルーチンであり、ステップ（以下、単に「Ｓ」という）１にて１気筒当たりの排気量Ｖｈが０．００２５（ｍ3 ）に初期設定され、Ｓ２にて気体定数Ｒが２８７に初期設定され、本ルーチンを抜ける（リターン）。
【００３３】
そして、システムイニシャライズ後、図４に示す定期処理ルーチンが一定のプログラムサイクル毎（例えば、１０ｍｓ毎）に実行される。図４の定期処理ルーチンでは、Ｓ５にてエンジン回転数Ｎｅが、Ｓ６でスロットル開度αが、Ｓ７にて吸気管内圧力Ｐｍが読み込まれる。
【００３４】
Ｓ８では、空気分圧推定値Ｐａｉｒが算出される。ここで、空気分圧推定値算出手段１は、Ｓ５〜Ｓ７にて読み込まれたセンサ値などに基づいて空気分圧推定値Ｐａｉｒを算出する。尚、空気分圧推定値Ｐａｉｒの具体的な算出方法は、後述する。
【００３５】
Ｓ９では、ＥＧＲガス分圧推定値ＰＥＧＲＥの算出が行われる。ここで、ＥＧＲガス分圧推定値算出手段２は、Ｓ８にて算出された空気分圧推定値Ｐａｉｒと吸気管内圧力Ｐｍとを用いてＥＧＲガス分圧推定値ＰＥＧＲＥを算出する。具体的には、以下の式(1) により算出される。
【００３６】
ＰＥＧＲＥ＝Ｐｍ−Ｐａｉｒ ……(1)
すなわち、吸気管内圧力Ｐｍから空気分圧推定値Ｐａｉｒを減算することによって、ＥＧＲガス分圧推定値ＰＥＧＲＥは算出される。
【００３７】
Ｓ１０では、ＥＧＲガス分圧制御目標値ＰＥＧＲＴの算出が行われる。ここで、ＥＧＲガス分圧制御目標値ＰＥＧＲＴは、メイン制御ユニット１６内に予め設定されているエンジン回転数Ｎｅとスロットル開度αをパラメータとする２次元データマップＭＡＰＰＥＧＲＴを補間計算付にて参照することにより求められる。
【００３８】
そして、Ｓ１１では、Ｓ９により算出したＥＧＲガス分圧推定値ＰＥＧＲＥとＳ１０にて算出したＥＧＲガス分圧制御目標値ＰＥＧＲＴとの比較が行われ、ＥＧＲガス分圧制御目標値ＰＥＧＲＴの方が大きい（ＹＥＳ）と判断された場合には、ＥＧＲガス分圧推定値ＰＥＧＲＥを増大させてＥＧＲガス分圧制御目標値ＰＥＧＲＴと等しくすべく、Ｓ１２へ移行する。
【００３９】
Ｓ１２では、ＥＧＲバルブを１ステップ分だけ開方向へ駆動する処理が行われる。ここでは、ＥＧＲガス分圧推定値ＰＥＧＲＥがＥＧＲガス分圧制御目標値ＰＥＧＲＴよりも小さい方にずれているため、ＥＧＲバルブ１５のバルブ開度が開方向にフィードバック修正される。そして、本ルーチンを抜ける（リターン）。
【００４０】
また、Ｓ１１にて、ＥＧＲガス分圧制御目標値ＰＥＧＲＴの方が大きくない（ＮＯ）と判断された場合には、ＥＧＲガス分圧推定値ＰＥＧＲＥの方が大きいか否かを判断すべく、Ｓ１３へ移行する。
【００４１】
Ｓ１３にてＥＧＲガス分圧推定値ＰＥＧＲＥの方が大きい（ＹＥＳ）と判断された場合には、ＥＧＲガス分圧推定値ＰＥＧＲＥを減少させてＥＧＲガス分圧制御目標値ＰＥＧＲＴと等しくすべく、Ｓ１４へ移行する。Ｓ１４では、ＥＧＲバルブを１ステップ分だけ閉方向へ駆動する処理が行われる。ここでは、ＥＧＲガス分圧推定値ＰＥＧＲＥがＥＧＲガス分圧制御目標値ＰＥＧＲＴよりも大きい方にずれているため、ＥＧＲバルブ１５のバルブ開度が閉方向にフィードバック修正される。そして、本ルーチンを抜ける（リターン）。
【００４２】
また、Ｓ１３にて、ＥＧＲガス分圧推定値ＰＥＧＲＥの方が大きくない（ＮＯ）と判断された場合には、ＥＧＲガス分圧制御目標値ＰＥＧＲＴとＥＧＲガス分圧推定値ＰＥＧＲＥは等しいと判断することができる。したがって、ＥＧＲバルブのバルブ開度をフィードバック修正する必要はないため、そのまま本ルーチンを抜ける（リターン）。
【００４３】
次に、上述のＳ８にて算出される空気分圧推定値Ｐａｉｒの具体的な算出方法について図５のフローチャートを用いて以下に説明する。図５は、空気分圧推定値算出手段１にて実行される空気分圧推定値Ｐａｉｒの算出ルーチンプログラムである。まず最初に、Ｓ１５では、エンジン回転数Ｎｅが読み込まれ、Ｓ１６では吸入空気量Ｑａの読み込みが行われる。そして、Ｓ１７では、基準体積効率ηｖの読み込みが行われる。基準体積効率ηｖは、エンジン回転数Ｎｅを用いて基準体積効率マップＭＡＰηｖを補間計算付にて参照することにより求められる。
【００４４】
Ｓ１８では、本発明の特徴の一つである学習補正値Δηｖの読み込みが行われる。学習補正値Δηｖは、エンジン回転数Ｎｅを用いて学習補正値マップＭＡＰηｖＬを補間計算付にて参照することにより読み出される。
【００４５】
Ｓ１９では、係数ＶＲＴの読み込みが行われる。図６は、係数ＶＲＴ算出手段９にて行われる係数ＶＲＴの算出ルーチンプログラムである。Ｓ２１では、吸気管内のガス温度Ｔｍの読み込みが行われ、Ｓ２２では、ガス温度Ｔｍ等に基づいて係数ＶＲＴの算出が行われる。具体的には、１気筒当たりの排気量Ｖｈ、気体定数Ｒ、ガス温度Ｔｍを用いて以下の(2) 式により算出される。
【００４６】
ＶＲＴ＝Ｖｈ／（Ｒ・Ｔｍ） ……(2)
すなわち、係数ＶＲＴは、気体定数Ｒとガス温度Ｔｍを乗算したもので１気筒当たりの排気量Ｖｈを除算することにより算出される。そして、本ルーチンを抜ける（リターン）。この算出ルーチンプログラムによって算出された係数ＶＲＴが、Ｓ１９で読み込まれる。
【００４７】
そして、Ｓ２０では、Ｓ１５〜Ｓ１９にて読み込んだ各値を用いて空気分圧推定値Ｐａｉｒの算出が行われる。具体的には、エンジン回転数Ｎｅ、吸入空気量Ｑａ、基準体積効率ηｖ、学習補正値Δηｖ、係数ＶＲＴを用いて以下の(3) 式により算出される。
【００４８】
Ｐａｉｒ＝Ｑａ/（２×６０×Ｎｅ）/（ＶＲＴ×（ηｖ＋Δηｖ））……(3) すなわち、吸入空気量Ｑａをエンジン回転数Ｎｅで除算することにより１回転当たりの吸入空気量を求め、これを基準体積効率ηｖと学習補正値Δηｖとを加算したものと係数ＶＲＴとを乗算したもので除算することにより、空気分圧Ｐａｉｒを算出している。尚、本実施の形態では４サイクル４気筒エンジンを対象としているため、１回転当たりの吸入空気量を求める際、Ｑａを２で割っている。従って、これが４サイクル６気筒エンジンの場合は、Ｑａを３で割ることになる。
【００４９】
ここで、基準体積効率ηｖに学習補正値Δηｖを加算することにより、現実の体積効率を得ることができる。したがって、エンジンの個体差やＥＧＲバルブの経時変化に応じた体積効率に基づいて空気分圧推定値Ｐａｉｒを算出することができ、空気分圧推定値Ｐａｉｒの推定精度を向上させることができる。
【００５０】
この算出ルーチンプログラムによって算出された空気分圧推定値Ｐａｉｒは、空気分圧推定値算出手段１からＥＧＲガス分圧推定値算出手段２に出力され、ＥＧＲガス分圧推定値算出手段２にてＥＧＲガス分圧推定値ＰＥＧＲＥを算出する際に用いられる。
【００５１】
したがって、ＥＧＲガス分圧推定値ＰＥＧＲＥの推定精度を向上させることが可能となり、適切なＥＧＲ量にフィードバック制御することができる。そして、本ルーチンを抜ける（リターン）。
【００５２】
次に、学習補正値Δηｖの算出及び学習補正値マップＭＡＰηｖＬへの書き込みについて説明する。図７は、学習補正値Δηｖの算出ルーチンプログラムである。Ｓ２５では、現在のエンジン運転状態がＥＧＲ運転中であるか否かが判断される。
【００５３】
ここで、ＥＧＲ運転中である（ＹＥＳ）場合は、シリンダ内に吸入される吸入空気中にＥＧＲガスが含まれるため、正確な学習補正値Δηｖの算出が不可能であるとして、本ルーチンを抜ける（リターン）。そして、Ｓ２５にてＥＧＲなし運転中である（ＮＯ）場合は、正確な学習補正値ΔηＶの算出を行うことができるとしてＳ２６へ移行する。
【００５４】
Ｓ２６では、エンジン回転数Ｎｅの読み込みが行われ、Ｓ２７では、吸入空気量Ｑａの読み込みが行われる。また、Ｓ２８では、吸気管内圧力Ｐｍの読み込みが行われ、Ｓ２９では、式(2) により算出された係数ＶＲＴの読み込みが行われる。
【００５５】
そして、Ｓ３０では、Ｓ２６〜Ｓ２９にて読み込まれた値に基づいて実体積効率ηｖｃａｌの算出が行われる。具体的には、吸入空気量Ｑａ、エンジン回転数Ｎｅ、吸気管内圧力Ｐｍ、係数ＶＲＴを用いて以下の式(4) により算出される。
【００５６】
ηｖｃａｌ＝Ｑａ／（２×６０×Ｎｅ）／（Ｐｍ×ＶＲＴ） ……(4)
すなわち、吸入空気量Ｑａをエンジン回転数Ｎｅで除算した値を更に吸気管内圧力Ｐｍと係数ＶＲＴとを乗算したもので除算することによって、実体積効率ηｖｃａｌは算出される。
【００５７】
Ｓ３１では、基準体積効率ηｖの読み込みが行われ、Ｓ３２では、学習補正値Δηｖの算出が行われる。ここで、学習補正値Δηｖは、Ｓ３０にて算出した実体積効率ηｖｃａｌとＳ３１にて読み込んだ基準体積効率ηｖとを用いて算出される。具体的には、以下の(5) 式により算出される。
【００５８】
Δηｖ＝ηｖｃａｌ−ηｖ ……(5)
すなわち、実体積効率ηｖｃａｌから基準体積効率ηｖを減算した値が学習補正値Δηｖとして算出される。
【００５９】
Ｓ３３では、Ｓ３２にて算出した学習補正値Δηｖの学習補正マップＭＡＰηｖＬへの書き込み（学習）が行われる。学習補正マップＭＡＰηｖＬは、上述のようにエンジン回転数Ｎｅで区分される８格子のエリアを備えており、この分割されたエリア内に学習補正値Δηｖが書き込まれる。これにより、学習補正マップＭＡＰηｖＬは、所定条件に基づいて学習した学習補正値Δηｖが書き込まれ、ＥＧＲ量のフィードバック制御の際にエンジン回転数Ｎｅに基づいて読み出される。
【００６０】
したがって、空気分圧推定値算出手段１は、真の体積効率（ηｖ＋Δηｖ）を用いて空気分圧推定値Ｐａｉｒを算出することができ、その推定精度を高めることができ、ＥＧＲガス分圧推定値ＰＥＧＲＥの推定精度を高めることができる。したがって、ＥＧＲガス分圧推定値ＰＥＧＲＥをＥＧＲガス分圧制御目標値ＰＥＧＲＴと等しくするＥＧＲバルブ１５のフィードバック制御によって、適切なＥＧＲ量を供給することができる。この結果、燃費向上と排気ガス低減の効果を達成及び維持することができる。
【００６１】
尚、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨内にて種々の変更が可能である。例えば、本実施の形態では、吸入空気量Ｑａの検出はエアフローメータにより行っているが、これに限定されるものではなく、他の実施例として、エアフローメータを備えないエンジンにおいて、エンジン回転数Ｎｅとスロットル開度αをパラメータとする吸入空気量算出用２次元マップによって吸入空気量Ｑａを求めても良い。
【００６２】
また、本実施の形態では、ＥＧＲガス分圧制御目標値ＰＥＧＲＴの算出にはエンジン回転数Ｎｅとスロットル開度αをパラメータとする２次元マップを用いている。しかし、これに限定されるものではなく、例えば、１気筒当たりのストローク容積Ｖｓと、気体定数Ｒ、ガス温度Ｔｍ、体積効率ηｖなどのセンサ検出値等を用いて空気分圧の制御目標値を算出し、これから、ＥＧＲガス分圧の制御目標値を算出しても良い。
【００６３】
更にまた、空気分圧とＥＧＲガス分圧において、本実施の形態ではエアフローメータにより検出される吸入空気量を用いて空気分圧を算出しているものの、特願平９−２４７３１６号に開示されているように、ＥＧＲガス中に含まれる空気成分の分圧を考慮して、空気分圧及びＥＧＲガス分圧を算出するようにしても良い。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るエンジンのＥＧＲ制御装置によれば、体積効率を補正する学習補正値を算出し学習する。そして、この学習補正値を用いて真の体積効率を算出し、これを用いてＥＧＲガス分圧の推定値を算出する。これにより、ＥＧＲガス分圧の推定値の推定精度を高めることができる。したがって、ＥＧＲガス分圧の推定値を制御目標値と等しくするＥＧＲバルブのフィードバック制御によって、適切なＥＧＲ量を供給することができる。この結果、燃費向上と排気ガス低減の効果を達成及び維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＥＧＲ制御部のブロック図である。
【図２】学習補正値の算出格納ブロック図である。
【図３】初期化ルーチンのフローチャートである。
【図４】ＥＧＲバルブのフィードバック制御処理ルーチンのフローチャートである。
【図５】空気分圧算出ルーチンのフローチャートである。
【図６】係数ＶＲＴの算出ルーチンのフローチャートである。
【図７】体積効率学習補正値の算出ルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
１ 空気分圧推定値算出手段
２ ＥＧＲガス分圧推定値算出手段
３ ＥＧＲガス分圧制御目標値算出手段
４ 比較・判断手段
９ 係数ＶＲＴ算出手段
１３ ＥＧＲ制御部
１４ ＥＧＲバルブ駆動手段
１５ ＥＧＲバルブ
１６ メイン制御ユニット
２０ 実体積効率算出手段
２１ 基準体積効率算出手段
２２ 学習補正値算出手段
２３ 学習補正値書き込み手段
ＭＡＰηｖ 基準体積効率マップ
ＭＡＰηｖＬ 学習補正マップ
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＥＧＲ量をフィードバック制御するエンジンのＥＧＲ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、排気の一部を吸気系に戻す排気還流（以下、ＥＧＲという）装置が採用されている。これによれば、燃焼室内に不活性ガスが導入されるため、燃焼室内ガスの熱容量が増加し、燃焼ガスの最高温度が下がりＮＯｘの発生を抑えることができ、更に、燃焼温度の低下による冷却損失の低減、比熱比の増大、吸気圧力の上昇によるポンプ損失の減少により熱効率を改善することができる。したがって、燃費の向上と排気ガス低減の効果を得ることができる。
【０００３】
また、過度に多量のＥＧＲを行うと燃焼速度が遅くなり失火の原因となるため、ＥＧＲ通路にＥＧＲバルブを設け、吸気通路内の負圧状態などに応じてその開度を調整して、ＥＧＲ量を適切に制御している。
【０００４】
ＥＧＲ量の制御方法としては、特公平８−１９８８０号公報に、吸気管に酸素濃度センサを設け、該酸素濃度センサの出力値から空気分圧を算出すると共に、吸入管内の全圧と空気分圧から実際のＥＧＲ率を算出し、目標ＥＧＲ率になるようＥＧＲバルブを制御するものが開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、エンジンの長期間に亘る運転に起因してＥＧＲバルブにカーボンなどの堆積物が堆積した場合には、ＥＧＲガスが通過する流路面積が減少し、同じバルブ開度であってもＥＧＲ量が低下して燃費向上と排気ガス低減の効果が漸減する場合がある。
【０００６】
上記先行技術では、吸気管に酸素濃度センサを配置しなければならない。このため、酸素センサを用いず制御する方法として、エンジンの吸入空気量、吸気管内温度、体積効率から吸気管内圧力の空気分圧を推定すると共に、吸気管内の全圧と空気分圧からＥＧＲガス分圧を推定し、これを目標分圧に一致させるようＥＧＲ量を制御するものがある（例えば、特願平９−２４７３１６号参照）。
【０００７】
しかし、空気分圧の推定値を算出するために用いられる体積効率は、エンジン回転数と吸入管内圧力とに基づいて設定される設定値であるため、経時変化によりＥＧＲガスの流路面積が変化した場合や構成部品の個体差によって、実際の体積効率と異なるおそれがある。このような場合には、空気分圧の推定値の推定精度が悪化し、ＥＧＲガス分圧の推定値の誤差が生じ、結果的に適正なＥＧＲ量に制御することが困難となるおそれがある。
【０００８】
例えば、構成部品の個体差などにより設定された体積効率が実際の体積効率の設定値よりも低く設定されている場合には、空気分圧の推定値が実際よりも高い値が算出され、これによりＥＧＲガス分圧の推定値が実際よりも低い値が算出される。したがって、ＥＧＲ量が不足していると評価され、ＥＧＲ量が過多に制御されてしまう。この場合、ドライバビリティが悪化するおそれがある。
【０００９】
また、ＥＧＲバルブへのカーボン付着などにより体積効率の設定値が実際よりも高くなった場合には、空気分圧の推定値が実際よりも低い値が算出され、これによりＥＧＲガス分圧の推定値は実際よりも高い値が算出される。したがって、ＥＧＲ量が過多であると評価され、ＥＧＲ量が過小に制御されてしまう。この場合、ＮＯｘ排出量が増大するおそれがある。
【００１０】
本発明は、上述した問題を解決すべくなされたものであり、その目的は、体積効率の経時変化や部品個体差に影響されずに適正なＥＧＲ量を供給できるようにＥＧＲバルブのバルブ開度をフィードバック制御するエンジンのＥＧＲ制御手段を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記不具合を解決するために、請求項１に記載の発明は、エンジンの体積効率を含む制御パラメータに基づき空気分圧の推定値を算出し、吸気管内圧力と前記算出した空気分圧の推定値を用いてＥＧＲガス分圧の推定値を算出し、該算出したＥＧＲガス分圧の推定値がＥＧＲガス分圧の制御目標値と等しくなるようにＥＧＲ量のフィードバック制御を行うエンジンのＥＧＲ制御装置において、体積効率のＥＧＲなし運転時の実際値である実体積効率を算出する実体積効率算出手段と、予め設定されている基準値に基づいてＥＧＲなし運転時の基準状態の体積効率を算出する基準体積効率算出手段と、前記実体積効率から前記基準体積効率を減算することにより学習補正値を算出学習補正値算出手段と、前記学習補正値をＥＧＲなし運転時に学習補正する学習補正手段とを備えることを特徴とする。
【００１２】
これによれば、空気分圧の推定値を算出する際に用いられる体積効率は、ＥＧＲなし運転時に学習補正される。これにより、真の体積効率を得ることができ、空気分圧の推定値の精度をより向上させることができる。したがって、ＥＧＲガス分圧の推定値の精度も向上させることができる。この結果、ＥＧＲガス分圧の推定値を制御目標値と等しくするＥＧＲバルブのフィードバック制御によって、適切なＥＧＲ量を供給することができ、燃費向上と排気ガス低減の効果を達成及び維持することができる。尚、ここで、体積効率とは、吸入新気の体積と行程容積との比率であり、エンジンの吸入新気を吸い込む吸い込み能力を表すものである。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、前記学習補正手段は、前記学習補正値をエンジン回転数をパラメータとする学習補正マップに書き込む学習補正値書き込み手段を備えることを特徴とする。
【００１４】
これによれば、学習補正値書き込み手段により学習補正値をエンジン回転数をパラメータとする学習補正マップに書き込まれる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、吸入空気量がエンジンの吸気通路に設けられたエアフローメータにより検出されることを特徴とする。これによれば、吸気通路にエアフローメータを設け、このエアフローメータにより吸入空気量を直接検出する。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、吸入空気量がエンジン回転数とスロットルバルブのスロットル開度をパラメータとする吸入空気量算出用データマップを用いて算出されることを特徴とする。これによれば、エンジン回転数とスロットルバルブのスロットル開度に基づいて吸入空気量を計算により間接的に求める。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図に基づいて以下に説明する。図１〜図７は、本発明の第１の実施の形態にかかわり、図１は、ＥＧＲ制御部のブロック図、図２は、体積効率学習補正値の算出格納ブロック図、図３は、初期化ルーチンのフローチャート、図４は、ＥＧＲバルブのフィードバック制御処理ルーチンのフローチャート、図５は、空気分圧算出ルーチンのフローチャート、図６は、係数ＶＲＴの算出ルーチンのフローチャート、図７は、体積効率学習補正値の算出ルーチンのフローチャートである。
【００１８】
図１は、ＥＧＲ制御を行うエンジン制御系を示し、制御量を演算するマイクロコンピュータからなるメイン制御ユニット１６にエンジン運転状態を検出するための各種センサ類が接続されている。
【００１９】
メイン制御ユニット１６に接続されるセンサ類としては、エンジン回転数Ｎｅを検出するクランク角センサ７、エンジンに吸入される吸入空気量Ｑａを検出するエアフローメータ８、エンジンと吸気通路との間に設けられた吸気管の吸気管内のガス温度Ｔｍを検出する吸気管内温度センサ１０、吸気管内圧力Ｐｍを検出する吸気管内圧力センサ１１、吸気通路に設けられ吸入空気量を制御するスロットルバルブのスロットル開度αを検出するスロットル開度センサ１２等がある。
【００２０】
また、メイン制御ユニット１６の出力側には、ＥＧＲ量制御のためのアクチュエータとしてＥＧＲバルブ１５が接続されている。ＥＧＲバルブ１５は、ステッピングモータを備えており（図示せず）、そのステップ位置によりバルブ開度を開閉調整することができる構造を有している。メイン制御ユニット１６とＥＧＲバルブ１５との間には、メイン制御ユニット１６からの制御信号をステップ信号に変換してステッピングモータに出力するＥＧＲバルブ駆動手段１４が接続されている。
【００２１】
そして、メイン制御ユニット１６内には、ＥＧＲ制御部１３が設けられている。ＥＧＲ制御部１３は、空気分圧推定値算出手段１、ＥＧＲガス分圧推定値算出手段２、ＥＧＲガス分圧制御目標値算出手段３、比較判断手段４、係数ＶＲＴ算出手段９を備えており、また、基準体積効率マップＭＡＰηｖと学習補正マップＭＡＰηｖＬとが予め設定されている。
【００２２】
空気分圧算出手段１は、エンジン回転数Ｎｅや吸入空気量Ｑａなどのエンジン運転状態を示すセンサ値、係数ＶＲＴ算出手段９にてガス温度Ｔｍ等に基づいて算出した係数ＶＲＴ、基準体積効率マップＭＡＰηｖ及び学習補正マップＭＡＰηｖＬから読み出した基準体積効率ηｖ及び学習補正値Δηｖを用いて吸気管内の空気分圧を、空気分圧推定値Ｐａｉｒとして算出する。
【００２３】
ＥＧＲガス分圧推定値算出手段２は、吸気管内圧力センサ１１により検出した吸気管内圧力Ｐｍと、空気分圧推定値Ｐａｉｒとを用いて吸気管内のＥＧＲガス分圧を、ＥＧＲガス分圧推定値ＰＥＧＲＥとして算出する。
【００２４】
ＥＧＲガス分圧制御目標値算出手段３は、スロットル開度αとエンジン回転数Ｎｅとに基づいて吸気管内のＥＧＲガス分圧の制御目標値をＥＧＲガス分圧制御目標値ＰＥＧＲＴとして算出する。ここで設定されるＥＧＲガス分圧制御目標値ＰＥＧＲＴは、実際に必要とされる吸気管内のＥＧＲガス分圧である。
【００２５】
比較判断手段４は、ＥＧＲガス分圧推定値ＰＥＧＲＥとＥＧＲガス分圧制御目標値ＰＥＧＲＴとの比較を行い、ＥＧＲガス分圧制御目標値ＰＥＧＲＴに対するＥＧＲガス分圧推定値ＰＥＧＲＥの大小によりＥＧＲバルブ１５を開方向に駆動するか若しくは閉方向に駆動するかの判断をし、判断信号をＥＧＲバルブ駆動手段１４に出力する。
【００２６】
基準体積効率マップＭＡＰηｖは、エンジン回転数Ｎｅで区分される８格子のエリアにエンジン回転数Ｎｅに対応した基準体積効率ηｖをそれぞれ格納しており、エンジン回転数Ｎｅを用いて補間計算付にて参照することによりエンジン運転状態に応じた基準体積効率ηｖが求められる。基準体積効率ηｖは、エンジンの基準状態における体積効率であり、エンジンが個々に有する個体差やＥＧＲバルブの経時変化等を考慮していない初期設定値である。
【００２７】
学習補正マップＭＡＰηｖＬは、エンジン回転数Ｎｅで区分される８格子のエリアにエンジン回転数Ｎｅに対応した学習補正値Δηｖをそれぞれ格納しており、エンジン回転数Ｎｅを用いて補間計算付にて参照することによりエンジン運転状態に応じた学習補正値Δηｖが求められる。学習補正値Δηｖは、真の体積効率を導き出すための補正値である。
【００２８】
学習補正値Δηｖは、ＥＧＲ制御を行っていないエンジン運転状態時、すなわちＥＧＲバルブが閉鎖されＥＧＲ量が０である運転状態時（以下、ＥＧＲなし運転時という）に算出され学習補正マップＭＡＰηｖＬに書き込まれる（学習される）。そして、空気分圧推定値算出手段１が空気分圧推定値Ｐａｉｒを算出する際に学習補正マップＭＡＰηｖＬから読み出され用いられる。
【００２９】
図２は、メイン制御ユニット１６内にて行われる学習補正値Δηｖの算出及び学習補正マップＭＡＰηｖＬへの書き込み制御のブロック図である。実体積効率算出手段２０、基準体積効率算出手段２１、学習補正値算出手段２２、学習補正値書き込み手段２３を備えている。
【００３０】
実体積効率算出手段２０は、エンジン回転数Ｎｅ、吸入空気量Ｑａ、吸気管内圧力Ｐｍなどの実際のセンサ検出値と係数ＶＲＴ算出手段９にて求められる係数ＶＲＴに基づいてエンジンのＥＧＲなし運転時における実際の体積効率である実体積効率ηｖｃａｌを算出する。基準体積効率算出手段２１は、基準体積効率マップＭＡＰηｖを補間計算付で参照することによりエンジンのＥＧＲなし運転時における基準体積効率ηｖを算出する。
【００３１】
学習補正値算出手段２２は、実体積効率ηｖｃａｌと基準体積効率ηｖとの差から学習補正値Δηｖを算出する。学習補正値書き込み手段２３は、学習補正値算出手段２２により算出された学習補正値Δηｖを学習補正マップＭＡＰηｖＬに書き込む作業が行われる。
【００３２】
以下に、メイン制御ユニット１６によって実行されるＥＧＲ制御処理について、図３〜図７のフローチャートに従って説明する。図３は、図示しないイグニッションスイッチがＯＮされ、メイン制御ユニット１６に電源が供給されてシステムがリセットされたときに、割り込み実行される初期化ルーチンであり、ステップ（以下、単に「Ｓ」という）１にて１気筒当たりの排気量Ｖｈが０．００２５（ｍ3 ）に初期設定され、Ｓ２にて気体定数Ｒが２８７に初期設定され、本ルーチンを抜ける（リターン）。
【００３３】
そして、システムイニシャライズ後、図４に示す定期処理ルーチンが一定のプログラムサイクル毎（例えば、１０ｍｓ毎）に実行される。図４の定期処理ルーチンでは、Ｓ５にてエンジン回転数Ｎｅが、Ｓ６でスロットル開度αが、Ｓ７にて吸気管内圧力Ｐｍが読み込まれる。
【００３４】
Ｓ８では、空気分圧推定値Ｐａｉｒが算出される。ここで、空気分圧推定値算出手段１は、Ｓ５〜Ｓ７にて読み込まれたセンサ値などに基づいて空気分圧推定値Ｐａｉｒを算出する。尚、空気分圧推定値Ｐａｉｒの具体的な算出方法は、後述する。
【００３５】
Ｓ９では、ＥＧＲガス分圧推定値ＰＥＧＲＥの算出が行われる。ここで、ＥＧＲガス分圧推定値算出手段２は、Ｓ８にて算出された空気分圧推定値Ｐａｉｒと吸気管内圧力Ｐｍとを用いてＥＧＲガス分圧推定値ＰＥＧＲＥを算出する。具体的には、以下の式(1) により算出される。
【００３６】
ＰＥＧＲＥ＝Ｐｍ−Ｐａｉｒ ……(1)
すなわち、吸気管内圧力Ｐｍから空気分圧推定値Ｐａｉｒを減算することによって、ＥＧＲガス分圧推定値ＰＥＧＲＥは算出される。
【００３７】
Ｓ１０では、ＥＧＲガス分圧制御目標値ＰＥＧＲＴの算出が行われる。ここで、ＥＧＲガス分圧制御目標値ＰＥＧＲＴは、メイン制御ユニット１６内に予め設定されているエンジン回転数Ｎｅとスロットル開度αをパラメータとする２次元データマップＭＡＰＰＥＧＲＴを補間計算付にて参照することにより求められる。
【００３８】
そして、Ｓ１１では、Ｓ９により算出したＥＧＲガス分圧推定値ＰＥＧＲＥとＳ１０にて算出したＥＧＲガス分圧制御目標値ＰＥＧＲＴとの比較が行われ、ＥＧＲガス分圧制御目標値ＰＥＧＲＴの方が大きい（ＹＥＳ）と判断された場合には、ＥＧＲガス分圧推定値ＰＥＧＲＥを増大させてＥＧＲガス分圧制御目標値ＰＥＧＲＴと等しくすべく、Ｓ１２へ移行する。
【００３９】
Ｓ１２では、ＥＧＲバルブを１ステップ分だけ開方向へ駆動する処理が行われる。ここでは、ＥＧＲガス分圧推定値ＰＥＧＲＥがＥＧＲガス分圧制御目標値ＰＥＧＲＴよりも小さい方にずれているため、ＥＧＲバルブ１５のバルブ開度が開方向にフィードバック修正される。そして、本ルーチンを抜ける（リターン）。
【００４０】
また、Ｓ１１にて、ＥＧＲガス分圧制御目標値ＰＥＧＲＴの方が大きくない（ＮＯ）と判断された場合には、ＥＧＲガス分圧推定値ＰＥＧＲＥの方が大きいか否かを判断すべく、Ｓ１３へ移行する。
【００４１】
Ｓ１３にてＥＧＲガス分圧推定値ＰＥＧＲＥの方が大きい（ＹＥＳ）と判断された場合には、ＥＧＲガス分圧推定値ＰＥＧＲＥを減少させてＥＧＲガス分圧制御目標値ＰＥＧＲＴと等しくすべく、Ｓ１４へ移行する。Ｓ１４では、ＥＧＲバルブを１ステップ分だけ閉方向へ駆動する処理が行われる。ここでは、ＥＧＲガス分圧推定値ＰＥＧＲＥがＥＧＲガス分圧制御目標値ＰＥＧＲＴよりも大きい方にずれているため、ＥＧＲバルブ１５のバルブ開度が閉方向にフィードバック修正される。そして、本ルーチンを抜ける（リターン）。
【００４２】
また、Ｓ１３にて、ＥＧＲガス分圧推定値ＰＥＧＲＥの方が大きくない（ＮＯ）と判断された場合には、ＥＧＲガス分圧制御目標値ＰＥＧＲＴとＥＧＲガス分圧推定値ＰＥＧＲＥは等しいと判断することができる。したがって、ＥＧＲバルブのバルブ開度をフィードバック修正する必要はないため、そのまま本ルーチンを抜ける（リターン）。
【００４３】
次に、上述のＳ８にて算出される空気分圧推定値Ｐａｉｒの具体的な算出方法について図５のフローチャートを用いて以下に説明する。図５は、空気分圧推定値算出手段１にて実行される空気分圧推定値Ｐａｉｒの算出ルーチンプログラムである。まず最初に、Ｓ１５では、エンジン回転数Ｎｅが読み込まれ、Ｓ１６では吸入空気量Ｑａの読み込みが行われる。そして、Ｓ１７では、基準体積効率ηｖの読み込みが行われる。基準体積効率ηｖは、エンジン回転数Ｎｅを用いて基準体積効率マップＭＡＰηｖを補間計算付にて参照することにより求められる。
【００４４】
Ｓ１８では、本発明の特徴の一つである学習補正値Δηｖの読み込みが行われる。学習補正値Δηｖは、エンジン回転数Ｎｅを用いて学習補正値マップＭＡＰηｖＬを補間計算付にて参照することにより読み出される。
【００４５】
Ｓ１９では、係数ＶＲＴの読み込みが行われる。図６は、係数ＶＲＴ算出手段９にて行われる係数ＶＲＴの算出ルーチンプログラムである。Ｓ２１では、吸気管内のガス温度Ｔｍの読み込みが行われ、Ｓ２２では、ガス温度Ｔｍ等に基づいて係数ＶＲＴの算出が行われる。具体的には、１気筒当たりの排気量Ｖｈ、気体定数Ｒ、ガス温度Ｔｍを用いて以下の(2) 式により算出される。
【００４６】
ＶＲＴ＝Ｖｈ／（Ｒ・Ｔｍ） ……(2)
すなわち、係数ＶＲＴは、気体定数Ｒとガス温度Ｔｍを乗算したもので１気筒当たりの排気量Ｖｈを除算することにより算出される。そして、本ルーチンを抜ける（リターン）。この算出ルーチンプログラムによって算出された係数ＶＲＴが、Ｓ１９で読み込まれる。
【００４７】
そして、Ｓ２０では、Ｓ１５〜Ｓ１９にて読み込んだ各値を用いて空気分圧推定値Ｐａｉｒの算出が行われる。具体的には、エンジン回転数Ｎｅ、吸入空気量Ｑａ、基準体積効率ηｖ、学習補正値Δηｖ、係数ＶＲＴを用いて以下の(3) 式により算出される。
【００４８】
Ｐａｉｒ＝Ｑａ/（２×６０×Ｎｅ）/（ＶＲＴ×（ηｖ＋Δηｖ））……(3) すなわち、吸入空気量Ｑａをエンジン回転数Ｎｅで除算することにより１回転当たりの吸入空気量を求め、これを基準体積効率ηｖと学習補正値Δηｖとを加算したものと係数ＶＲＴとを乗算したもので除算することにより、空気分圧Ｐａｉｒを算出している。尚、本実施の形態では４サイクル４気筒エンジンを対象としているため、１回転当たりの吸入空気量を求める際、Ｑａを２で割っている。従って、これが４サイクル６気筒エンジンの場合は、Ｑａを３で割ることになる。
【００４９】
ここで、基準体積効率ηｖに学習補正値Δηｖを加算することにより、現実の体積効率を得ることができる。したがって、エンジンの個体差やＥＧＲバルブの経時変化に応じた体積効率に基づいて空気分圧推定値Ｐａｉｒを算出することができ、空気分圧推定値Ｐａｉｒの推定精度を向上させることができる。
【００５０】
この算出ルーチンプログラムによって算出された空気分圧推定値Ｐａｉｒは、空気分圧推定値算出手段１からＥＧＲガス分圧推定値算出手段２に出力され、ＥＧＲガス分圧推定値算出手段２にてＥＧＲガス分圧推定値ＰＥＧＲＥを算出する際に用いられる。
【００５１】
したがって、ＥＧＲガス分圧推定値ＰＥＧＲＥの推定精度を向上させることが可能となり、適切なＥＧＲ量にフィードバック制御することができる。そして、本ルーチンを抜ける（リターン）。
【００５２】
次に、学習補正値Δηｖの算出及び学習補正値マップＭＡＰηｖＬへの書き込みについて説明する。図７は、学習補正値Δηｖの算出ルーチンプログラムである。Ｓ２５では、現在のエンジン運転状態がＥＧＲ運転中であるか否かが判断される。
【００５３】
ここで、ＥＧＲ運転中である（ＹＥＳ）場合は、シリンダ内に吸入される吸入空気中にＥＧＲガスが含まれるため、正確な学習補正値Δηｖの算出が不可能であるとして、本ルーチンを抜ける（リターン）。そして、Ｓ２５にてＥＧＲなし運転中である（ＮＯ）場合は、正確な学習補正値ΔηＶの算出を行うことができるとしてＳ２６へ移行する。
【００５４】
Ｓ２６では、エンジン回転数Ｎｅの読み込みが行われ、Ｓ２７では、吸入空気量Ｑａの読み込みが行われる。また、Ｓ２８では、吸気管内圧力Ｐｍの読み込みが行われ、Ｓ２９では、式(2) により算出された係数ＶＲＴの読み込みが行われる。
【００５５】
そして、Ｓ３０では、Ｓ２６〜Ｓ２９にて読み込まれた値に基づいて実体積効率ηｖｃａｌの算出が行われる。具体的には、吸入空気量Ｑａ、エンジン回転数Ｎｅ、吸気管内圧力Ｐｍ、係数ＶＲＴを用いて以下の式(4) により算出される。
【００５６】
ηｖｃａｌ＝Ｑａ／（２×６０×Ｎｅ）／（Ｐｍ×ＶＲＴ） ……(4)
すなわち、吸入空気量Ｑａをエンジン回転数Ｎｅで除算した値を更に吸気管内圧力Ｐｍと係数ＶＲＴとを乗算したもので除算することによって、実体積効率ηｖｃａｌは算出される。
【００５７】
Ｓ３１では、基準体積効率ηｖの読み込みが行われ、Ｓ３２では、学習補正値Δηｖの算出が行われる。ここで、学習補正値Δηｖは、Ｓ３０にて算出した実体積効率ηｖｃａｌとＳ３１にて読み込んだ基準体積効率ηｖとを用いて算出される。具体的には、以下の(5) 式により算出される。
【００５８】
Δηｖ＝ηｖｃａｌ−ηｖ ……(5)
すなわち、実体積効率ηｖｃａｌから基準体積効率ηｖを減算した値が学習補正値Δηｖとして算出される。
【００５９】
Ｓ３３では、Ｓ３２にて算出した学習補正値Δηｖの学習補正マップＭＡＰηｖＬへの書き込み（学習）が行われる。学習補正マップＭＡＰηｖＬは、上述のようにエンジン回転数Ｎｅで区分される８格子のエリアを備えており、この分割されたエリア内に学習補正値Δηｖが書き込まれる。これにより、学習補正マップＭＡＰηｖＬは、所定条件に基づいて学習した学習補正値Δηｖが書き込まれ、ＥＧＲ量のフィードバック制御の際にエンジン回転数Ｎｅに基づいて読み出される。
【００６０】
したがって、空気分圧推定値算出手段１は、真の体積効率（ηｖ＋Δηｖ）を用いて空気分圧推定値Ｐａｉｒを算出することができ、その推定精度を高めることができ、ＥＧＲガス分圧推定値ＰＥＧＲＥの推定精度を高めることができる。したがって、ＥＧＲガス分圧推定値ＰＥＧＲＥをＥＧＲガス分圧制御目標値ＰＥＧＲＴと等しくするＥＧＲバルブ１５のフィードバック制御によって、適切なＥＧＲ量を供給することができる。この結果、燃費向上と排気ガス低減の効果を達成及び維持することができる。
【００６１】
尚、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨内にて種々の変更が可能である。例えば、本実施の形態では、吸入空気量Ｑａの検出はエアフローメータにより行っているが、これに限定されるものではなく、他の実施例として、エアフローメータを備えないエンジンにおいて、エンジン回転数Ｎｅとスロットル開度αをパラメータとする吸入空気量算出用２次元マップによって吸入空気量Ｑａを求めても良い。
【００６２】
また、本実施の形態では、ＥＧＲガス分圧制御目標値ＰＥＧＲＴの算出にはエンジン回転数Ｎｅとスロットル開度αをパラメータとする２次元マップを用いている。しかし、これに限定されるものではなく、例えば、１気筒当たりのストローク容積Ｖｓと、気体定数Ｒ、ガス温度Ｔｍ、体積効率ηｖなどのセンサ検出値等を用いて空気分圧の制御目標値を算出し、これから、ＥＧＲガス分圧の制御目標値を算出しても良い。
【００６３】
更にまた、空気分圧とＥＧＲガス分圧において、本実施の形態ではエアフローメータにより検出される吸入空気量を用いて空気分圧を算出しているものの、特願平９−２４７３１６号に開示されているように、ＥＧＲガス中に含まれる空気成分の分圧を考慮して、空気分圧及びＥＧＲガス分圧を算出するようにしても良い。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るエンジンのＥＧＲ制御装置によれば、体積効率を補正する学習補正値を算出し学習する。そして、この学習補正値を用いて真の体積効率を算出し、これを用いてＥＧＲガス分圧の推定値を算出する。これにより、ＥＧＲガス分圧の推定値の推定精度を高めることができる。したがって、ＥＧＲガス分圧の推定値を制御目標値と等しくするＥＧＲバルブのフィードバック制御によって、適切なＥＧＲ量を供給することができる。この結果、燃費向上と排気ガス低減の効果を達成及び維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＥＧＲ制御部のブロック図である。
【図２】学習補正値の算出格納ブロック図である。
【図３】初期化ルーチンのフローチャートである。
【図４】ＥＧＲバルブのフィードバック制御処理ルーチンのフローチャートである。
【図５】空気分圧算出ルーチンのフローチャートである。
【図６】係数ＶＲＴの算出ルーチンのフローチャートである。
【図７】体積効率学習補正値の算出ルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
１ 空気分圧推定値算出手段
２ ＥＧＲガス分圧推定値算出手段
３ ＥＧＲガス分圧制御目標値算出手段
４ 比較・判断手段
９ 係数ＶＲＴ算出手段
１３ ＥＧＲ制御部
１４ ＥＧＲバルブ駆動手段
１５ ＥＧＲバルブ
１６ メイン制御ユニット
２０ 実体積効率算出手段
２１ 基準体積効率算出手段
２２ 学習補正値算出手段
２３ 学習補正値書き込み手段
ＭＡＰηｖ 基準体積効率マップ
ＭＡＰηｖＬ 学習補正マップ
Claims (4)
- エンジンの体積効率を含む制御パラメータに基づき空気分圧の推定値を算出し、吸気管内圧力と前記算出した空気分圧の推定値を用いてＥＧＲガス分圧の推定値を算出し、該算出したＥＧＲガス分圧の推定値がＥＧＲガス分圧の制御目標値と等しくなるようにＥＧＲ量のフィードバック制御を行うエンジンのＥＧＲ制御装置において、
体積効率のＥＧＲなし運転時の実際値である実体積効率を算出する実体積効率算出手段と、
予め設定されている基準値に基づいてＥＧＲなし運転時の基準状態の体積効率を算出する基準体積効率算出手段と、
前記実体積効率から前記基準体積効率を減算することにより学習補正値を算出学習補正値算出手段と、
前記学習補正値をＥＧＲなし運転時に学習補正する学習補正手段と、
を備えることを特徴とするエンジンのＥＧＲ制御装置。 - 前記学習補正手段は、前記学習補正値をエンジン回転数をパラメータとする学習補正マップに書き込む学習補正値書き込み手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のエンジンのＥＧＲ制御装置。
- 前記吸入空気量は、エンジンの吸気通路に設けられたエアフローメータにより検出されることを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジンのＥＧＲ制御装置。
- 前記吸入空気量は、エンジン回転数とスロットルバルブのスロットル開度をパラメータとする吸入空気量算出用データマップを用いて算出されることを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジンのＥＧＲ制御装置。
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