JP4228577B2

JP4228577B2 - Engine air-fuel ratio control device

Info

Publication number: JP4228577B2
Application number: JP2002031347A
Authority: JP
Inventors: 浩之糸山; 岩野　　浩; 謙介長村; 健司太田; 学三浦; 博之相沢
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2001-03-27
Filing date: 2002-02-07
Publication date: 2009-02-25
Anticipated expiration: 2022-02-07
Also published as: JP2002357148A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジン（内燃機関）の空燃比制御装置に関し、特にＥＧＲ制御を併用したときの制御精度を改善した技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
機関の吸気通路と排気通路とを連結するＥＧＲ通路内にＥＧＲガス量を制御するＥＧＲ制御弁を配置し、空燃比が目標空燃比となるようにＥＧＲ制御弁の開度または開弁割合をフィードバック制御するようにした内燃機関の空燃比制御装置が公知である（特開昭６３−９４０６１号公報参照）。
【０００３】
すなわち、同一の機関運転状態においてＥＧＲ制御弁の開度を変更してＥＧＲガス量を増減させるとそれに見合った分だけ新気量が増減することによって空燃比を変更することができ、空燃比が目標空燃比となるようにしている。吸入空気量（新気量）を直接制御して空燃比フィードバック制御する場合は、新気量を変化させるとそれに伴って目標ＥＧＲ率を満たすようにＥＧＲ量が変化することによって、新気量が変化し、空燃比がずれてしまうので、目標空燃比に収束するのに遅れを生じるが、ＥＧＲ制御で空燃比フィードバック制御を行うと、ＥＧＲ率を再調整することがないので速やかに目標空燃比に収束させることができる。
【０００４】
しかし、吸気脈動や回転変動などによって変動する空燃比に基づいてＥＧＲ制御弁の開度を制御するとＥＧＲ制御弁の開度が変動するのでＥＧＲガス量が変動し、その結果空燃比が目標空燃比から発散する恐れがある。
そこで、特開平１０−２２０３０４号に開示される技術では、検出された空燃比を平滑化して得られる平滑化空燃比に基づいてＥＧＲ制御弁の開度を制御することにより、ＥＧＲ制御弁の開度の変動を低減すると共に、ＥＧＲ制御弁の開度に応じて定まる平滑化係数を用いて平滑化空燃比を算出し、この平滑化空燃比に基づいてＥＧＲ制御弁の開度を制御することにより、ＥＧＲ制御弁の開度の応答性を確保しつつ空燃比を良好に目標空燃比に一致するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記ＥＧＲ制御による空燃比フィードバック制御では、ＥＧＲ率の小さい領域では、ＥＧＲ率に対する空燃比フィードバック用のＥＧＲ制御量の変化代が相対的に大きいため適正なＥＧＲ率に制御することができなくなるという問題があった。
【０００６】
また、従来技術はＥＧＲ率と空燃比（空気過剰率）との関係が一定の関係を保つようにＥＧＲ制御による空燃比フィードバック制御を行っているが、これは全制御領域で成立するわけではないため、例えば、緩加速を含めた加速時などでは目標の空燃比（空気過剰率）を達成するためにＥＧＲ制御による空燃比フィードバック制御をすると、ＥＧＲ率の目標値が達成できないという問題もある。
【０００７】
さらに、排気中のＮＯｘを吸着するＮＯｘトラップ触媒を設け、該触媒に吸着されたＮＯｘを排気中のＨＣにより還元して触媒を再生するため、空燃比をリッチ制御するリッチスパイク制御を行うものでは、該リッチスパイク実行時には、燃焼の安定と排気浄化性能を満たすためにはＥＧＲ率と空燃比（空気過剰率）を正確に制御する必要があるが、ＥＧＲ制御で空燃比フィードバック制御を行うとＥＧＲ制御量が過剰となったり、逆に少なくなるなどで、燃焼の不安定や排気悪化を引き起こす可能性があるという問題があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１に係る発明は、
ＥＧＲを目標ＥＧＲ率に基づいて制御することによる空燃比フィードバック制御と、エンジン吸気系に介装された吸気絞り弁の開度制御を含んで吸入空気量を直接制御することによる空燃比フィードバック制御とを、目標ＥＧＲ率に応じて切り換えて実行し、かつ、空燃比をリッチに制御するときには、無条件に前記吸入空気量を直接制御することによる空燃比フィードバック制御を選択する一方、
前記吸気絞り弁の開度制御は、目標作動ガス割合のフィードバック量の演算と、この目標作動ガス割合のフィードバック量を用いての吸気絞り弁開度の設定とを所定の周期毎に行うものであり、
このうち目標作動ガス割合のフィードバック量の演算は、実吸入空気量（Ｑａｃ）と目標吸入空気量（ｔＱａｃ）の差（ｄＱａｃｔｖ）を演算し、目標ＥＧＲ率（Ｍｅｇｒ）に１を加算した値を目標吸入空気量（ｔＱａｃ）に乗算した値である作動ガス量をその作動ガス量の最大値である最大作動ガス量（Ｑｇｍａｘ）と係数（ＶＣＥ＃）とで除算した値に前回の目標作動ガス割合のフィードバック量（ｋＱｈ０ｚ）を加算して目標作動ガス割合（ｔＱｈ０）を演算し、この目標作動ガス割合（ｔＱｈ０）からフィードバックゲインを算出し、このフィードバックゲインと前記差（ｄＱａｃｔｖ）とを用いて今回の目標作動ガス割合のフィードバック量（ｋＱｈ０）を算出する、ことにより行うものであり、
前記吸気絞り弁開度の設定は、目標ＥＧＲ率（Ｍｅｇｒ）に１を加算した値を目標吸入空気量（ｔＱａｃ）に乗算した値である作動ガス量をその作動ガス量の最大値である最大作動ガス量（Ｑｇｍａｘ）と係数（ＶＣＥ＃）とで除算した値に前記今回の目標作動ガス割合のフィードバック量（ｋＱｈ０）を加算して目標作動ガス割合（ｔＱｈ０）を演算し、この目標作動ガス割合（ｔＱｈ０）から吸入空気量比（ｔＤＮＶ）を演算し、この吸入空気量比（ｔＤＮＶ）に基づいて吸気絞り弁開度を演算する、ことにより行うものである
ことを特徴とする。
【０００９】
また、請求項２に係る発明は、
エンジン運転状態に基づいて目標吸入空気量と目標ＥＧＲ率を設定し、実吸入空気量が目標吸入空気量に一致するようにフィードバック制御することで空燃比フィードバック制御を行うと共に、目標ＥＧＲ率に基づいてＥＧＲを制御するエンジンの空燃比制御装置であって、
前記空燃比フィードバック制御の実行条件で、ＥＧＲ制御によって吸入空気量を間接制御することによる空燃比フィードバック制御と、エンジン吸気系に介装された吸気絞り弁の開度制御を含んで吸入空気量を直接制御することによる空燃比フィードバック制御とを、前記目標ＥＧＲ率に基づいて選択し、かつ、空燃比をリッチに制御するときには、無条件に前記吸入空気量を直接制御することによる空燃比フィードバック制御を選択する一方、
前記吸気絞り弁の開度制御は、目標作動ガス割合のフィードバック量の演算と、この目標作動ガス割合のフィードバック量を用いての吸気絞り弁開度の設定とを所定の周期毎に行うものであり、
このうち目標作動ガス割合のフィードバック量の演算は、実吸入空気量（Ｑａｃ）と目標吸入空気量（ｔＱａｃ）の差（ｄＱａｃｔｖ）を演算し、目標ＥＧＲ率（Ｍｅｇｒ）に１を加算した値を目標吸入空気量（ｔＱａｃ）に乗算した値である作動ガス量をその作動ガス量の最大値である最大作動ガス量（Ｑｇｍａｘ）と係数（ＶＣＥ＃）とで除算した値に前回の目標作動ガス割合のフィードバック量（ｋＱｈ０ｚ）を加算して目標作動ガス割合（ｔＱｈ０）を演算し、この目標作動ガス割合（ｔＱｈ０）からフィードバックゲインを算出し、このフィードバックゲインと前記差（ｄＱａｃｔｖ）とを用いて今回の目標作動ガス割合のフィードバック量（ｋＱｈ０）を算出する、ことにより行うものであり、
前記吸気絞り弁開度の設定は、目標ＥＧＲ率（Ｍｅｇｒ）に１を加算した値を目標吸入空気量（ｔＱａｃ）に乗算した値である作動ガス量をその作動ガス量の最大値である最大作動ガス量（Ｑｇｍａｘ）と係数（ＶＣＥ＃）とで除算した値に前記今回の目標作動ガス割合のフィードバック量（ｋＱｈ０）を加算して目標作動ガス割合（ｔＱｈ０）を演算し、この目標作動ガス割合（ｔＱｈ０）から吸入空気量比（ｔＤＮＶ）を演算し、この吸入空気量比（ｔＤＮＶ）に基づいて吸気絞り弁開度を演算する、ことにより行うものである
ことを特徴とする。
【００１０】
請求項１または請求項２に係る発明によると、
ＥＧＲ率に応じてＥＧＲ制御量を調整して吸入空気量を間接的に制御して行う空燃比フィードバック制御と、吸入空気量を直接制御して行う空燃比フィードバック制御とが選択して実行される。
これにより、例えば、低ＥＧＲ率領域などＥＧＲ制御による空燃比フィードバック制御を行った場合には、ＥＧＲ率の目標値からのずれが大きくなるような領域では吸入空気量を直接制御することによる空燃比フィードバック制御を行って、空燃比とＥＧＲ率とを正確に目標値に一致させる制御が行え、一方、所定以上のＥＧＲ率領域ではＥＧＲ制御による空燃比フィードバック制御を行うことで、ＥＧＲ率の精度を維持しつつ空燃比を速やかに目標値に収束させて応答性を高めるようなことができる。
【００１１】
なお、請求項１に係る発明では、空燃比を検出して目標空燃比となるようにフィードバック制御するものも含むのに対し、請求項２に係る発明では、実吸入空気量を検出して目標吸入空気量と一致するように制御することにより、空燃比をフィードバック制御するものである。
【００１２】
また、空燃比をリッチに制御するときには、無条件に前記吸入空気量制御を直接制御することによる空燃比フィードバック制御を選択することにより、例えば、前記リッチスパイク制御の実行時には、吸入空気量を直接制御することによる空燃比フィードバック制御を選択することにより、空燃比とＥＧＲ量（ＥＧＲ率）とを正確に目標値に制御することができ、燃焼の安定と排気浄化性能を満たすことができる。
ところで、吸気絞り弁はその開度と吸入空気量との間には、非線形な特性があり、開度が小さい場合と開度が大きい場合とでは吸入空気量への感度が異なる（図３４参照）。したがって、単に目標吸入空気量と実吸入空気量との差に基づいてフィードバックゲインを演算すると、この非線形性を考慮していないため、吸気絞り弁の開度が大きすぎたりしてハンチングを起こす可能性がある。
吸気絞り弁開度の大きさも用いて非線形性を考慮したフィードバック量の演算をすれば、上記ハンチングを抑制することが可能となる。
【００１３】
上記非線形性を表す方法として、最大作動ガス量と目標吸入空気量との比で表される目標作動ガス割合を利用する方法が考えられる（図３５参照）。
そこで、吸気絞り弁の開度の大きさを表すパラメータとして、目標作動ガス割合を用いることにより、容易に開度相当値を演算できる。
また、これまで、吸気絞り弁開度が小さい場合と大きい場合で、吸入空気量に対する感度が異なることを述べてきた。ここで、例えば上記発明によるフィードバック量が同じ量演算された場合を考えると、今現在の吸気絞り弁開度が大きい場合にはあまり吸入空気量に対し感度がなかったフィードバック量であっても、最終的に収束させようとする開度が小さい場合には遅れにより実開度に対して感度が大きくなりすぎて、ハンチングを起こす可能性がある。
そこで、制御目標値である目標作動ガス割合をフィードバック量によってフィードバック制御することにより、遅れによる感度のずれが抑制され、上記のようなハンチングを抑制することが可能となる。
【００１４】
また、請求項３に係る発明は、
ＥＧＲガスの流速または該流速に対応する状態量に基づいて前記空燃比フィードバック制御の選択を変更することを特徴とする。
請求項３に係る発明によると、
ＥＧＲガスの流速または該流速に対応する状態量によって、ＥＧＲ制御の感度（制御量変化量に対するＥＧＲ流量変化量）が変化するので、要求に応じて空燃比フィードバック制御の選択を変更することができる。
【００２０】
そこで、制御目標値である目標作動ガス割合をフィードバック量によってフィードバック制御することにより、遅れによる感度のずれが抑制され、上記のようなハンチングを抑制することが可能となる。
また、請求項４に係る発明は、
前記フィードバック量を、予め設定した最大フィードバック量と最小フィードバック量との間に制限することを特徴とする。
【００２１】
定常運転時において、目標吸入空気量と実吸入空気量とに差が生じた場合、主に積分要素であるＩ分量がその差を小さくするように制御する。この場合、例えばその定常運転点が吸気絞り弁開度の吸入空気量に対する感度が小さい点であった場合、Ｉ分量は比較的大きな値となる。その後、何らかの原因により他地点へ移動した場合（実際の場合ではアクセル踏み込みによる他地点への移動であるが）、それまでに積分したＩ分量はすぐには変化しない。もし、移った先の運転点が吸気絞り弁開度の吸入空気量に対する感度が大きい点であった場合、前回までのＩ分量がクリアされるまでの時間、吸気絞り弁の動作が遅れることになる（図３３ａ部参照）。
【００２２】
そこで、請求項４に係る発明によると、必要以上にフィードバック量（主にＩ分量）が溜まることを防止するために、これに制限を設けることで上記のような不具合を軽減することが可能となる（図３３ｂ部参照）。
また、請求項５に係る発明は、
前記フィードバック量は、目標吸入空気量と実吸入空気量との差の絶対値が予め設定した値を超える場合には、フィードバック量を０とすることを特徴とする。
【００２３】
請求項５に係る発明によると、
予め設定した値を超えて目標吸入空気量と実吸入空気量とが乖離した場合、強制的にフィードバック量をクリアすることで、先に述べたような応答遅れを回避することが可能となる（図３３ｃ部参照）。
また、請求項６に係る発明は、
前記吸入空気量を直接制御することによる空燃比フィードバック制御は、過給機による過給圧制御を含むことを特徴とする。
【００２４】
請求項６に係る発明によると、
過給圧を制御することで、容易に吸入空気量を制御することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を図に基づいて説明する。一実施形態のシステム構成を示す図１において、過給機１は、エアクリーナ２でダストを除去されて吸気通路３に吸入された空気を吸気コンプレッサ１Ａにより圧縮過給し、インタクーラ４で冷却した後、下流側の吸気マニホールド５へ送り込む。
【００２６】
一方、サプライポンプ６から圧送され、コモンレール７を経て高圧に貯留された燃料が、エンジン８の各気筒の燃焼室に装着された燃料噴射弁（インジェクタ）９から燃焼室に向けて燃料が噴射され、該噴射された燃料は着火して燃焼される。
また、排気マニホールド１０と前記吸気マニホールド５のコレクタ部５Ａとを結んでＥＧＲ弁１１を介装したＥＧＲ通路１２が接続されると共に、前記吸気通路３の吸気コンプレッサ１Ａの上流側に電子制御式吸気絞り弁１３が介装され、主としてアイドル時や低負荷時に排気改善，騒音対策のために前記吸気絞り弁１３を絞ると同時にＥＧＲ弁１１の開度を制御してＥＧＲ制御を行う。
【００２７】
前記吸気絞り弁１３下流の各気筒に分岐する吸気ポートには、スワールコントロールバルブ（ＳＶＣ）１４が配設され、絞り量の制御によって、燃焼室内に運転状態に応じて適度のスワールを形成する。
燃焼後の排気は、排気マニホールド１０より前記過給機１の排気タービン１Ｂを回転駆動させた後、ＮＯｘトラップ触媒１５により排気中のＮＯｘが捕集された後に大気中に放出される。排気タービン１Ｂは、可変ノズル式となって過給圧を可変制御できるようになっている。
【００２８】
エンジンの運転状態を検出する各種センサ類として、吸入空気流量を検出するエアフローメータ１６、エンジン水温を検出する水温センサ１７、エンジン回転速度を検出する回転速度センサ１８、アクセル開度センサ１９などが設けられる。
前記センサ類からの検出信号は、コントロールユニット２０に入力され、該コントロールユニット２０は、各検出信号に基づいて検出された運転状態に応じて、ＥＧＲ制御、燃料噴射制御（空燃比制御）、スワール制御を行う。ここで、本発明ではＥＧＲ制御状態に応じた空燃比フィードバック制御を行う。
【００２９】
前記ＥＧＲ制御状態に応じた空燃比フィードバック制御について、図２以下に基づいて説明する。
図２は、吸入空気量を検出するフローである。
ステップ１では、エアフローメータ１４の出力電圧Ｕｓを読み込む。
ステップ２では、図３に示したようなリニアライズテーブルでＵｓから吸入空気量Ｑａｓ０＿ｄへ変換する。
【００３０】
ステップ３では、加重平均処理を行ってＱａｓ０として、処理を終了する。
ステップ４では、次式により、１吸気行程あたりの吸入空気量を演算してＱａｃとし、処理を終了する。
Ｑａｃ＝Ｑａｓ０／Ｎｅ×ＫＣＯＮ♯
次に、目標ＥＧＲ率Ｍｅｇｒを演算するフローを、図４に従って説明する。
【００３１】
ステップ１１では、エンジン回転速度Ｎｅ、燃料噴射量Ｑｓｏｌ、エンジン水温Ｔｗを読み込む。
ステップ１２では、エンジン回転速度Ｎｅ、燃料噴射量Ｑｓｏｌから、図５に示すようなマップを検索して、基本目標ＥＧＲ率Ｍｅｇｒｂを演算する。
ステップ１３では、エンジン水温Ｔｗから、図６に示すようなマップを検索して、目標ＥＧＲ率補正係数Ｋｅｇｒ＿ｔｗを演算する。
【００３２】
ステップ１４では、基本目標ＥＧＲ率Ｍｅｇｒｂと目標ＥＧＲ率補正係数Ｋｅｇｒ＿ｔｗとを乗じて、目標ＥＧＲ率Ｍｅｇｒを演算し、処理を終了する。
図７は、ＥＧＲ流速Ｃｑｅを演算するフローである。これはＥＧＲ流速すなわちＥＧＲ弁前後差圧を予測するフローであり、実際にセンサ等を設けて検知してもよい。
【００３３】
ステップ２１では、前記目標ＥＧＲ率Ｍｅｇｒ、実吸入空気量Ｑａｃを読み込む。
ステップ２２では、ＥＧＲ流量Ｑｅｃを次式により演算する。
Ｑｅｃ＝Ｑａｃ×Ｍｅｇｒ
ステップ２３では、前記ＥＧＲ流量Ｑｅｃ、目標ＥＧＲ率Ｍｅｇｒから例えば図８に示すようなマップより補間計算してＥＧＲ流速Ｃｑｅを演算して、処理を終了する。
【００３４】
図９は、ＥＧＲ制御による空燃比フィードバック制御と吸入空気量制御による空燃比フィードバック制御とを選択するフローであり、第１の実施形態と第２の実施形態に適用される。
ステップ３１では、エンジン回転速度Ｎｅ、燃料噴射量Ｑｓｏｌ、目標ＥＧＲ率Ｍｅｇｒ、ＥＧＲ流速Ｃｑｅを読み込む。
【００３５】
ステップ３２では、エンジン回転速度Ｎｅが所定値ＮＥＬ♯より大きいか否かを判断し、大きければステップ３３へ進み、小さければステップ３９へ進む。
ステップ３３では、燃料噴射量Ｑｓｏｌが所定値ＱＳＯＬＬ♯より大きいか否かを判定し、大きければステップ３４へ進み、小さければステップ３９へ進む。ステップ３４では、フィードバック制御許可フラグＦｆｂを１（許可）とする。
【００３６】
ステップ３５では、目標ＥＧＲ率Ｍｅｇｒが所定値ＭＥＧＲＬ♯より大きいか否かを判定し、大きければステップ３６へ進み、小さければステップ３８へ進む。
ステップ３６では、ＥＧＲ流速Ｃｑｅが所定値ＣＱＥＬ＃より大きいか否かを判定し、大きければステップ３７へ進んでＥＧＲフィードバックフラグを１（許可）とし、小さければステップ３８へ進んでＥＧＲフィードバックフラグを０（禁止）として処理を終了する。
【００３７】
本実施形態では、空燃比をＥＧＲ流速が所定より大きいときにＥＧＲでフィードバックするようにしているが、逆に小さい場合にＥＧＲでフィードバックするにようにしてもよい。
図１０は、目標吸入空気量ｔＱａｃを設定するフローである。これはリッチスパイク制御を行わない場合のフローである。
【００３８】
ステップ４１では、エンジン回転速度Ｎｅ、燃料噴射量Ｑｓｏｌを読み込む。
ステップ４２では、例えば図１１に示すようなマップから補間算して目標吸入空気量ｔＱａｃを設定し、処理を終了する。
図１２はＥＧＲのフィードバック係数Ｋｅｇｒを演算するフローである。
ステップ５１では、目標吸入空気量ｔＱａｃ、エンジン回転速度Ｎｅ、燃料噴射量Ｑｓｏｌ、実吸入空気量Ｑａｃを読み込む。
【００３９】
ステップ５２では、フィードバック許可フラグＦｆｂを見てフィードバック許可か否かを判定し、許可であればステップ５３へ進み、禁止であればステップ５５へ進む。
ステップ５３では、ＥＧＲフィードバックフラグＦｅｇｒｆｂが１か否か、もしくはフィードバックモードＦｆｂｍｄが１（ＥＧＲフィードバック）か否かを判定し、ＥＧＲフィードバック指令であればステップ５４へ進み、否であればステップ５５へ進む。
【００４０】
ステップ５４では次式により吸入空気量誤差割合ｄＱａｃを演算する。
ｄＱａｃ＝Ｑａｃ／ｔＱａｃ−１
ステップ５５では、ＥＧＲフィードバック禁止状態であるので誤差割合ｄＱａｃ＝０とする。
ステップ５６では、エンジン回転速度Ｎｅ、燃料噴射量Ｑｓｏｌからフィードバックゲイン補正係数Ｋｈを演算し、ステップ５７で最終的な補正ゲインを設定する。
【００４１】
ステップ５８では、ステップ５７で設定したフィードバックゲインとｄＱａｃを用いてフィードバック補正割合Ｋｑｅｃを演算する。
ステップ５９では、次式によりＥＧＲ流量補正係数Ｋｅｇｒを演算して、処理を終了する。
Ｋｅｇｒ＝Ｋｑｅｃ＋１
図１３は、ＥＧＲ弁１１の開口面積を演算するフローである。
【００４２】
ステップ６１では、実吸入空気量Ｑａｃ、目標ＥＧＲ率Ｍｅｇｒ、ＥＧＲ流速Ｃｑｅ、エンジン回転速度Ｎｅ、ＥＧＲ流量補正係数Ｋｅｇｒを読み込む。
ステップ６２では、次式により目標ＥＧＲ流量ｔＱｅｋを演算する。これはＥＧＲ流量の演算と１吸気行程あたりのＥＧＲ量から単位時間あたりの流量への変換を行っている。
【００４３】
ｔＱｅｋ＝Ｑａｃ×Ｍｅｇｒ×Ｋｅｇｒ×Ｎｅ／ＫＣＯＮ♯
ステップ６３では、目標ＥＧＲ量ｔＱｅｋとＥＧＲ流速Ｃｑｅから次式によりＥＧＲ弁開口面積Ａｅｖを演算する。
Ａｅｖ＝ｔＱｅｋ／Ｃｑｅ
図１４は、得られたＥＧＲ弁１１の開口面積Ａｖｅをアクチュエータの指令信号に変換するテーブルの例を示している。該指令信号の出力により、ＥＧＲ弁１１が前記開口面積Ａｖｅに制御される。
【００４４】
図１５は、吸気絞りのフィードバック量ｋＱｈ０を演算するフローである。
ステップ７１では、目標吸入空気量ｔＱａｃ、エンジン回転速度Ｎｅ、燃料噴射量Ｑｓｏｌ、実吸入空気量Ｑａｃを読み込む。
ステップ７２では、フィードバック許可フラグＦｆｂを見てフィードバック許可か否かを判定し、許可であればステップ７３へ進み、禁止であればステップ７５へ進む。
【００４５】
ステップ７３では、ＥＧＲフィードバックフラグＦｅｇｒｆｂが０か否かを判定し、ＥＧＲフィードバックでないあるいは吸気絞りフィードバック指令（後述するフィードバックモードＦｆｂｍｂ＝２）であればステップ７４へ進み、否であればステップ７５へ進む。
ステップ７４では、次式により吸入空気量誤差量ｄＱａｃｔｖを演算する。
【００４６】
ｄＱａｃｔｖ＝ｔＱａｃ−Ｑａｃ
ステップ７５では、フィードバック禁止状態であるので誤差量ｄＱａｃｔｖ＝０とする。
ステップ７６では、エンジン回転速度Ｎｅ、燃料噴射量Ｑｓｏｌからフィードバックゲイン補正係数Ｋｔを演算し、ステップ７７で最終的な補正ゲインを設定する。
【００４７】
ステップ７８では、ステップ７７で設定したフィードバックゲインとｄＱａｃｔｖを用いてフィードバック量ｋＱｈ０を演算し、処理を終了する。
図１６は、吸気絞り弁開度ＴＶＯを演算するフローである。
ステップ８１では、エンジン回転速度Ｎｅ、目標ＥＧＲ率Ｍｅｇｒ、目標吸入空気量ｔＱａｃ、フィードバック補正量ｋＱｈ０を読み込む。
【００４８】
ステップ８２では、例えば図１７に示すような最大作動ガス量テーブルをエンジン回転速度Ｎｅにより補間計算して最大作動ガス量Ｑｇｍａｘを設定する。
ステップ８３では、次式により目標作動ガス割合ｔＱｈ０を演算する。
ｔＱｈ０＝ｔＱａｃ×（１＋Ｍｅｇｒ）／ＶＣＥ♯／Ｑｇｍａｘ＋ｋＱｈ０
ステップ８４では、ｔＱｈ０より例えば図１８に示すようなテーブルを補間計算して吸入空気量比ｔＤＮＶを演算する。
【００４９】
ステップ８５では、次式により目標開口面積基本値ｔＡｔｖｏｂを演算する。
ｔＡｔｖｏｂ＝ｔＤＮＶ×Ｎｅ×ＶＯＬ♯
ステップ８６では、次式により目標開口面積ｔＡｔｖｏを演算する。これはｔＡｔｖｏｂが作動ガス全体の開口面積であるのに対してＥＧＲガス分の補正を行ったものである。
【００５０】
ｔＡｔｖｏ＝ｔＡｔｖｏｂ／（１＋Ｍｅｇｒ）
ステップ８７では、例えば図１９に示すようなテーブルにより単位変換（面積→角度）を行い、処理を終了する。これにより、アクチュエータに指令信号が出力され、吸気絞り弁１３の開度がＴＶＯとなるように制御される。
以上のように第１の実施形態では、目標ＥＧＲ率Ｍｅｇｒが所定より大きく、かつ、ＥＧＲ流速が所定より大きいときにＥＧＲ制御による空燃比フィードバック制御が実行される。即ち、ＥＧＲ率が所定以下の小領域では、ＥＧＲ率に対して空燃比フィードバック制御のためのＥＧＲ制御量の変化代が相対的に大きくなって適正なＥＧＲ制御を行うことができなくなる。そこで、該小ＥＧＲ率領域では、吸入空気量制御による空燃比フィードバック制御を行うことで、精度のよいＥＧＲ制御と空燃比制御とを確保する。また、ＥＧＲ率が所定より大きい領域ではＥＧＲ率に対して空燃比フィードバック制御のためのＥＧＲ制御量の変化代が相対的に小さくなるので、ＥＧＲ制御による空燃比フィードバック制御を行ってＥＧＲ制御精度を確保しつつ応答性のよい空燃比制御を行う。
【００５１】
また、ＥＧＲ流速については、図２０に示すように、ＥＧＲ流速に対応する状態量であるＥＧＲ弁１１の前後差圧が、低差圧側では差圧に対するＥＧＲ流量感度が大きく、高差圧側ではＥＧＲ弁１１の開度に対する感度が大きい。したがって、本実施形態では、ＥＧＲ流速の小さい低差圧側では差圧つまり吸気絞り弁１３の開度制御による空燃比フィードバック制御を行い、高差圧側ではＥＧＲ弁１１の開度制御による空燃比フィードバック制御を行うようにしており、これにより、線形性が保ちやすいため、フィードバックゲインの設定も容易である。しかし、逆に低差圧側ではＥＧＲ弁１１の開度制御による空燃比フィードバック制御を行い、高差圧側では差圧つまり吸気絞り弁１３の開度制御による空燃比フィードバック制御を行うようにすると、フィードバック制御によるハンチングの防止が可能である。このように、要求により、いずれが良いかは異なるが、少なくとも空燃比フィードバック制御をＥＧＲ弁前後差圧（ＥＧＲ流速）で変更する要求は存在するので、要求に応じていずれかを選択すればよい。
【００５２】
上記、第１の実施形態では、吸入空気量制御による空燃比フィードバック制御を吸気絞り弁開度で制御するものを示したが、過給機１による過給圧制御により行う構成としてもよい。
以下、吸入空気量制御による空燃比フィードバック制御を過給圧制御により行う第２の実施形態について説明する。
【００５３】
図２１は、過給機１のフィードバック量Ｄｔｙ＿ｆｂを演算するフローである。ステップ９１では、目標吸入空気量ｔＱａｃ、エンジン回転速度Ｎｅ、燃料噴射量Ｑｓｏｌ、実吸入空気量Ｑａｃを読み込む。
ステップ９２では、フィードバック許可フラグＦｆｂを見てフィードバック許可か否かを判定し、許可であればステップ９３へ進み、禁止であればステップ９５へ進む。
【００５４】
ステップ９３では、ＥＧＲフィードバックフラグＦｅｇｒｆｂが０か否かを判定し、ＥＧＲフィードバックでない場合は、ステップ９５へ進む。
ステップ９４では、次式により吸入空気量誤差量ｄＱａｃｖｎを演算する。
ｄＱａｃｖｎ＝ｔＱａｃ−Ｑａｃ
ステップ９５では、フィードバック禁止状態であるので誤差量ｄＱａｃｖｎ＝０とする。
【００５５】
ステップ９６では、エンジン回転速度Ｎｅ、燃料噴射量Ｑｓｏｌからフィードバックゲイン補正係数Ｋｖを演算し、ステップ９７で最終的な補正ゲインを設定する。
ステップ９８では、ステップ９７で設定したフィードバックゲインとｄＱａｃｖｎを用いてフィードバック補正量Ｄｔｙ＿ｆｂを演算し、処理を終了する。
【００５６】
図２２は、過給機制御のフローである。
ステップ１０１では、エンジン回転速度Ｎｅ、燃料噴射量Ｑｓｏｌ、過給機フィードバック量Ｄｔｙ＿ｆｂを読み込む。
ステップ１０２では、過給機指令のフィードフォワード量Ｄｔｙ＿ｆｆを、例えば図２３に示すようなマップを補間計算して設定し、ステップ１０３で次式により最終指令値Ｄｕｔｙｖｎｔを演算して処理を終了する。
【００５７】
Ｄｕｔｙｖｎｔ＝Ｄｔｙ＿ｆｆ＋Ｄｔｙ＿ｆｂ
前記指令値Ｄｕｔｙｖｎｔの信号が過給機１に出力されると、可変ノズルの制御によって目標過給圧に制御される。
次に、前記ＮＯｘトラップ触媒１５に吸着されたＮＯｘを排気中のＨＣにより還元して触媒を再生するため、空燃比をリッチ制御するリッチスパイク制御を行う場合に対応した第３の実施形態について説明する。
【００５８】
図２４は、リッチスパイクフラグｆｒｓｐｋを設定するフローである。
ステップ１１１では、エンジン回転速度Ｎｅ、燃料噴射量Ｑｓｏｌ、エンジン水温Ｔｗを読み込む。
ステップ１１２では、水温Ｔｗが所定値ＴＷＲＳＫ♯以上か否かを判定し、以上であればステップ１１３へ進み、否であればステップ１２１へ進む。
【００５９】
ステップ１１３では、エンジン回転速度Ｎｅが所定範囲に入っているか否かを判定し、入っていればステップ１１４へ進み、入っていなければステップ１２１へ進む。
ステップ１１４では、燃料噴射量Ｑｓｏｌ（負荷）が所定範囲に入っているか否かを判定し、入っていればステップ１１５へ進み、入っていなければステップ１２１へ進む。以上ステップ１１３、１１４では、リッチスパイクが効果的にできる範囲すなわちＮＯｘ還元剤であるＨＣが、リッチスパイクを入れることにより効果的に発生させうる領域か否かを判定している。
【００６０】
ステップ１１５では、リッチスパイク実行完了フラグｆｒｓｐｋ１が立っているか否かを判定し、立っていなければステップ１１６へ進み、立っていればステップ１２３へ進む。
ステップ１１６では、前回の処理でリッチスパイク条件が成立してリッチスパイク制御実行中となったか否かを判定し、実行中でなければステップ１１７へ進み、実行中であればステップ１１８へ進む。
【００６１】
ステップ１１７では、リッチスパイク実行カウンタＣｔｒｒｈをＴＭＲＲＳＫ♯にセットし、ステップ１２２へ進んでリッチスパイク制御実行フラグｆｒｓｐｋを立てて処理を終了する。
また、ステップ１１８では、前記カウンタＣｔｒｒｈをデクリメントし、ステップ１１９ではＣｔｒｒｈがゼロすなわちリッチスパイク制御実行終了か否かを判定する。
【００６２】
Ｃｔｒｒｈがゼロであればステップ１２０へ進み、リッチスパイク制御実行終了フラグｆｒｓｐｋ１を立て、ステップ１２３でｆｒｓｐｋを０として処理を終了する。
また、ステップ１１９で未だカウンタＣｔｒｒｈがゼロでない、すなわち未だ終了条件でないときにはステップ１２２へ進み、ｆｒｓｐｋを１（実行状態）に維持する。
【００６３】
また、ステップ１１２、１１３、１１４の各判定が否のときにはステップ１２１へ進むが、リッチスパイク制御完了フラグｆｒｓｐｋ１をクリアして、ステップ１２３へ進み、ｆｒｓｐｋをクリアして処理を終了する。
この処理は、リッチスパイク条件（運転条件）が成立し、まだリッチスパイク制御を行っていないときには所定時間実行し、その運転条件の変化が無いときにはリッチスパイク制御をおこなわず、一度その条件から外れて再度条件が成立したときに、また実行するようにして、不必要に制御を実行することを防止している。
【００６４】
図２５は、該リッチスパイク制御を行う第３の実施形態において目標吸入空気量ｔＱａｃを設定するフローである。
ステップ１３１では、エンジン回転速度Ｎｅ、燃料噴射量Ｑｓｏｌ、リッチスパイクフラグｆｒｓｐｋを読み込む。
ステップ１３２では、ｆｒｓｐｋが１か否かを判定し、０（非実行）であればステップ１３３へ進み、１（実行）であればステップ１３４へ進む。
【００６５】
ステップ１３３では、例えば前記図１１に示したようなマップから補間計算（ｔＱａｃｂ）して目標吸入空気量ｔＱａｃを設定し、処理を終了する。
ステップ１３４では、リッチスパイク時用の目標吸入空気量マップを補間計算（ｔＱａｃｒ）してｔＱａｃとし、処理を終了する。ここで、リッチスパイク時用の目標吸入空気量Ｑａｃｒは、リッチスパイク非実行時の目標吸入空気量ｔＱａｃｂに比較して同一条件（Ｎｅ、Ｑｓｏｌが同一）において少ない値に設定されており、これにより、空燃比がリッチに制御される。
【００６６】
図２６は、該第３の実施形態において、ＥＧＲ制御による空燃比フィードバック制御と吸入空気量制御による空燃比フィードバック制御とを選択するフローである。
ステップ１４１では、エンジン回転速度Ｎｅ、燃料噴射量Ｑｓｏｌ、目標ＥＧＲ率Ｍｅｇｒ、リッチスパイク制御実行フラグｆｒｓｐｋを読み込む。
【００６７】
ステップ１４２では、エンジン回転速度Ｎｅが所定値ＮＥＬ♯より大きいか否かを判断し、大きければステップ１４３へ進み、小さければステップ１４９へ進む。
ステップ１４３では、燃料噴射量Ｑｓｏｌが所定値ＱＳＯＬＬ♯より大きいか否かを判定し、大きければステップ１４４へ進み、小さければステップ１４９へ進む。
【００６８】
ステップ１４４では、フィードバック制御許可フラグＦｆｂを１（許可）とし、ステップ１４５では、目標ＥＧＲ率Ｍｅｇｒが所定値ＭＥＧＲＬ♯より大きいか否かを判定し、大きければステップ１４６へ進み、小さければステップ１４８へ進む。
ステップ１４６では、ＥＧＲフィードバックフラグｆｒｓｐｋが０（不実行）か１（実行）かを判定し、０であればステップ１４７へ進み、ＥＧＲフィードバックフラグを１（許可）とし、１であればステップ１４８へ進み、ＥＧＲフィードバックフラグを０（禁止）とする。
【００６９】
ステップ１４９では、フィードバック許可フラグを０（禁止）として処理を終了する。
以上のようにして設定されたＥＧＲフィードバックフラグｆｒｓｐｋにしたがって、ＥＧＲ制御を、前記図１２、図１３によって実行し、吸入空気量制御を、吸気絞り弁１３で空燃比フィードバック制御を行うときは、図１５、図１６によって実行し、過給機１による過給圧制御で空燃比フィードバック制御を行うときは、図２１、図２２によって実行する。
【００７０】
以上、第３の実施形態では、吸入空気量制御による空燃比フィードバック制御を、吸気絞り制御か過給圧制御のいずれか一方のみを用いて行ったが、これら吸気絞り制御と過給圧制御を条件で切り換えて空燃比フィードバック制御を行うようにすることもできる。
図２７は、前記リッチスパイク制御の実行時に吸気絞り制御による空燃比フィードバック制御を行い、リッチスパイク制御の非実行時は、目標ＥＧＲ率に応じたＥＧＲ制御による空燃比フィードバック制御と過給圧制御による空燃比フィードバック制御とを切り換えて行う第４の実施形態において空燃比フィードバック制御を選択するフローを示す。
【００７１】
ステップ１５１〜ステップ１５４、ステップ１６０は、図２６のステップ１４１〜ステップ１４４、ステップ１４９と同様である。
ステップ１５４で、フィードバック制御許可フラグＦｆｂを１（許可）とした後、ステップ１５５でｆｒｓｐｋが０か否かを判定し、０（ＥＧＲフィードバックの非実行）であればステップ１５７へ進む。
【００７２】
ステップ１５７では、フィードバックモードＦｆｂｍｄを２とする。これは吸気絞りによるフィードバック制御モードである。
ステップ１５５でｆｒｓｐｋが１であれば、ステップ１５６へ進み、目標ＥＧＲ率Ｍｅｇｒが所定値ＭＥＧＲＬ＃より大きいか否かを判定し、大きければステップ１５８へ進んで、フィードバックモードＦｆｂｍｄを１とする。これはＥＧＲによるフィードバック制御を実行するモードである。
【００７３】
目標ＥＧＲ率Ｍｅｇｒが所定値ＭＥＧＲＬ＃以下であればステップ１５９へ進んで、フィードバックモードＦｆｂｍｄを０とし、過給機によるフィードバック制御とする。
前記フィードバックモードＦｆｂｍｄは、ＥＧＲ制御においては、前記図１２のステップ５３でフラグＦｅｇｒｆｂに代えてＦｆｂｍｄ＝１であるかの判定に用いられ（図示括弧内に示す）、吸気絞り弁１３の開度制御においては、前記図１５のステップ７３でフラグＦｅｇｒｆｂに代えてＦｆｂｍｄ＝２であるかの判定に用いられ（図示括弧内に示す）、過給圧制御においては、前記図２１のステップ９３でフラグＦｅｇｒｆｂに代えてＦｆｂｍｄ＝０であるかの判定に用いられる（図示括弧内に示す）。
【００７４】
これにより、前記各判定によってリッチスパイク制御の実行時に吸気絞り制御による空燃比フィードバック制御、リッチスパイク制御の非実行時は、目標ＥＧＲ率が小さいときはＥＧＲ制御による空燃比フィードバック制御、目標ＥＧＲ率が大きいときは過給圧制御による空燃比フィードバック制御とが切り換えて行われる。
【００７５】
これら、第３及び第４の実施形態では、リッチスパイク制御時に強制的に吸入空気量制御による空燃比フィードバック制御を行うようにしたため、図２８に示すように、空燃比とＥＧＲ率とをそれぞれ正確に目標空燃比、目標ＥＧＲ率と一致させることができ、安定した燃焼性と良好な排気浄化性とを両立できる。
なお、以上の実施形態では、吸入空気量を検出して目標吸入空気量と一致させて空燃比をフィードバック制御するものを示したが、空燃比センサによって空燃比を検出しつつ目標空燃比と一致するように制御するものであってもよい。この場合も、目標吸入空気量をフィードフォワード量として設定しておいて、目標空燃比と実空燃比との誤差量に基づいて、吸入空気量をＥＧＲ制御を介してまたは直接制御する構成とすればよい。
【００７６】
次に、吸気絞り制御による吸入空気量制御において、前記図１５とは異なるフローでフィードバック量を演算する実施形態（第５の実施形態）について説明する。本実施形態は、請求項７〜１１に対応するもので、これらの作用で既述したように吸気絞り弁の開度に応じて吸入空気量の感度が異なることなどに対処したものである。
【００７７】
図２９は、本実施形態に係る吸気絞りのフィードバック量ｋＱｈ０を演算するフローである。
ステップ２０１では、目標吸入空気量ｔＱａｃ、エンジン回転速度Ｎｅ、燃料噴射量Ｑｓｏｌ、実吸入空気量Ｑａｃ、目標ＥＧＲ率Ｍｅｇｒおよびフィードバック量の現在値（前回算出値）ｋＱｈ０ｚを読み込む。
【００７８】
ステップ２０２〜２０５は、図１５のステップ７２〜７５と同様である。すなわち、吸入空気量のフィードバック制御が許可され、ＥＧＲフィードバックでないあるいは吸気絞りフィードバック指令のときは吸入空気量誤差量ｄＱａｃｔｖを演算し（ｄＱａｃｔｖ＝ｔＱａｃ−Ｑａｃ）、フィードバック制御が禁止されあるいはＥＧＲで吸入空気量フィードバック制御しているときは、前記誤差量ｄＱａｃｔｖを０とする。
【００７９】
ステップ２０６では、前記吸入空気量誤差量ｄＱａｃｔｖが最大値♯ＤＱＨ０ＴＶｍａｘ（＞０）より大きく、かつ、現在のフィードバック量ｋＱｈ０ｚが負であるかを判定し、ステップ２０７では、同じく吸入空気量誤差量ｄＱａｃｔｖが最小値♯ＤＱＨ０ＴＶｍｉｎ（＜０）より小さく、かつ、現在のフィードバック量ｋＱｈ０ｚが正であるかを判定する。
【００８０】
そして、ステップ２０７または２０８のいずれかが成立したときは、目標吸入空気量と実吸入空気量とが大きく乖離しているので、ステップ２０８へ進んでフィードバック量ｋＱｈ０を強制的に０とすることにより応答遅れを回避する（図３３ｃ部参照）。上記、ステップ２０７または２０８の条件が共に不成立のときはステップ２０９以降へ進む。
【００８１】
ステップ２０９では、エンジン回転速度Ｎｅ、燃料噴射量Ｑｓｏｌからフィードバックゲイン補正係数Ｋｔを演算する。
ステップ２１０では、次式により目標作動ガス割合ｔＱｈ０を演算する。
ｔＱｈ０＝ｔＱａｃ×（１＋Ｍｅｇｒ）／ＶＣＥ♯／Ｑｇｍａｘ＋ｋＱｈ０ｚステップ２１１では、前記目標作動ガス割合ｔＱｈ０に応じたフィードバックゲインを演算する。具体的には、比例ゲイン基本値ＫＰＢｔ♯、積分ゲイン基本値ＫＩＢｔ♯、微分ゲイン基本値ＫＤＢｔ♯を、図３０〜図３２に示す特性マップを参照して求める。ここで、目標作動ガス割合ｔＱｈ０が大きくなるほど、吸気絞り弁開度制御量に対する作動ガス割合の感度が低くなるので、各ゲイン基本値の値を大きくするように設定されている。そして、これら各ゲイン基本値に前記フィードバックゲイン補正係数Ｋｔを乗じて比例ゲインＫｐ、積分ゲインＫｉ、微分ゲインＫｄを算出する。
【００８２】
ステップ２１２では、前記フィードバックゲインと誤差量ｄＱａｃｔｖとを用いてフィードバック量ｋＱｈ０を演算する。
ステップ２１３で、前記フィードバック量ｋＱｈ０が正のリミット値♯ＫＱＨ０ＭＸを超えているかを判定し、超えているときはステップ２１４へ進んでフィードバック量ｋＱｈ０をリミット値♯ＫＱＨ０ＭＸとして制限する。
【００８３】
また、ステップ２１３で正のリミット値♯ＫＱＨ０ＭＸを超えていないと判定されたときは、ステップ２１５でフィードバック量ｋＱｈ０が負のリミット値♯ＫＱＨ０ＭＸを下回っているかを判定し、下回っているときはステップ２１６へ進んでフィードバック量ｋＱｈ０をリミット値♯ＫＱＨ０ＭＮとして制限する。これにより、その後、運転状態が大きく変化した場合でもそれまでのフィードバック量が大き過ぎることによる応答遅れを回避できる（図３３のｂ部参照）
図３３は、本実施形態における吸入空気量制御の様子を示し（図示実線）、フィードバック量を感度を考慮して算出すること、フィードバック量をリミット値で制限すること、急激な変化時にフィードバック量をクリアすることにより、これらの機能を備えない場合（図示一点鎖線）と比較して、ハンチングを抑制した安定性に優れかつ応答性にも優れた制御を行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態のシステム構成図。
【図２】吸入空気量検出ルーチンを示すフローチャート。
【図３】エアフローメータ出力電圧−吸入空気流量変換テーブルを示す図。
【図４】目標ＥＧＲ率演算ルーチンを示すフローチャート。
【図５】基本目標ＥＧＲ率マップ例を示す図。
【図６】目標ＥＧＲ率水温補正係数テーブル例を示す図。
【図７】ＥＧＲ流速を演算するルーチンを示すフローチャート。
【図８】ＥＧＲ流速マップ例を示す図。
【図９】空燃比フィードバック制御方式を選択するルーチンを示すフローチャート。
【図１０】目標吸入空気量設定ルーチンを示すフローチャート。
【図１１】目標吸入空気量マップ例を示す図。
【図１２】ＥＧＲフィードバック補正係数を演算するルーチンのフローチャート。
【図１３】ＥＧＲ弁開口面積を演算するルーチンのフローチャート。
【図１４】ＥＧＲ弁開口面積−駆動信号変換テーブル例を示す図。
【図１５】吸気絞り弁フィードバック量を演算するルーチンのフローチャート。
【図１６】吸気絞り弁開度を制御するルーチンのフローチャート。
【図１７】最大作動ガス量テーブル例を示す図。
【図１８】吸入空気量比変換テーブル例を示す図。
【図１９】吸気絞り弁開度変換テーブル例を示す図。
【図２０】ＥＧＲ弁前後差圧−ＥＧＲ流量特性を示す図。
【図２１】過給機フィードバック量を演算するルーチンのフローチャート。
【図２２】過給機を制御するルーチンのフローチャート。
【図２３】目標過給機制御デューティと燃料噴射量との関係を示す図。
【図２４】リッチスパイクフラグを設定するルーチンのフローチャート。
【図２５】リッチスパイク制御時の目標吸入空気量設定ルーチンを示すフローチャート。
【図２６】第３の実施形態における空燃比フィードバック制御方式を選択するルーチンを示すフローチャート。
【図２７】第４の実施形態における空燃比フィードバック制御方式を選択するルーチンを示すフローチャート。
【図２８】第３及び第４の実施形態の効果を示す図。
【図２９】第５の実施形態の吸気絞り弁フィードバック量を演算するルーチンのフローチャート。
【図３０】目標作動ガス割合に対する比例ゲイン基本値の特性マップ。
【図３１】目標作動ガス割合に対する積分ゲイン基本値の特性マップ。
【図３２】目標作動ガス割合に対する微分ゲイン基本値の特性マップ。
【図３３】第５の実施形態における吸入空気量制御の様子を示すタイムチャート。
【図３４】吸気絞り弁開度と吸入空気量との関係を示す図。
【図３５】吸気絞り弁開度と目標作動ガス割合との関係を示す図。
【符号の説明】
１過給機
５吸気マニホールド
８エンジン
９燃料噴射弁
１０排気マニホールド
１１ＥＧＲ弁
１２ＥＧＲ通路
１３吸気絞り弁
１６エアフロメータ
１７水温センサ
１８回転速度センサ
１９アクセル開度センサ
２０コントロールユニット[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an air-fuel ratio control device for an engine (internal combustion engine), and more particularly to a technique for improving control accuracy when EGR control is used in combination.
[0002]
[Prior art]
An EGR control valve for controlling the amount of EGR gas is arranged in the EGR passage connecting the intake passage and the exhaust passage of the engine, and the opening degree or the valve opening ratio of the EGR control valve is fed back so that the air-fuel ratio becomes the target air-fuel ratio. An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine that is controlled is known (see Japanese Patent Laid-Open No. 63-94061).
[0003]
That is, when the EGR control valve opening is changed and the EGR gas amount is increased or decreased in the same engine operating state, the air-fuel ratio can be changed by increasing or decreasing the amount of fresh air corresponding to the EGR gas amount. The target air-fuel ratio is set. When the air-fuel ratio feedback control is performed by directly controlling the intake air amount (fresh air amount), when the fresh air amount is changed, the EGR amount is changed so as to satisfy the target EGR rate. Since the air-fuel ratio changes and the air-fuel ratio shifts, there is a delay in converging to the target air-fuel ratio. However, if the air-fuel ratio feedback control is performed by EGR control, the EGR rate is not readjusted, so the target air-fuel ratio is quickly adjusted. Can be converged to.
[0004]
However, when the opening degree of the EGR control valve is controlled based on the air-fuel ratio that varies due to intake pulsation, rotational fluctuation, etc., the opening degree of the EGR control valve varies, so that the EGR gas amount varies, and as a result, the air-fuel ratio becomes the target air-fuel ratio There is a risk of emanating from.
Therefore, in the technique disclosed in JP-A-10-220304, the opening of the EGR control valve is controlled by controlling the opening degree of the EGR control valve based on the smoothed air-fuel ratio obtained by smoothing the detected air-fuel ratio. A smoothing air-fuel ratio is calculated using a smoothing coefficient determined in accordance with the opening degree of the EGR control valve, and the opening degree of the EGR control valve is controlled based on the smoothing air-fuel ratio. As a result, the air-fuel ratio is made to agree well with the target air-fuel ratio while ensuring the responsiveness of the opening degree of the EGR control valve.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the air-fuel ratio feedback control based on the EGR control, in the region where the EGR rate is small, the change margin of the EGR control amount for air-fuel ratio feedback relative to the EGR rate is relatively large, so that it cannot be controlled to an appropriate EGR rate. There was a problem.
[0006]
Further, the conventional technology performs air-fuel ratio feedback control by EGR control so that the relationship between the EGR rate and the air-fuel ratio (excess air ratio) remains constant, but this is not true in the entire control region. Therefore, for example, when air-fuel ratio feedback control by EGR control is performed to achieve the target air-fuel ratio (excess air ratio) at the time of acceleration including slow acceleration, there is a problem that the target value of the EGR ratio cannot be achieved.
[0007]
Furthermore, a NOx trap catalyst that adsorbs NOx in the exhaust is provided, and the NOx adsorbed on the catalyst is reduced by HC in the exhaust to regenerate the catalyst. When the rich spike is executed, it is necessary to accurately control the EGR rate and the air-fuel ratio (excess air ratio) in order to satisfy the stability of combustion and the exhaust purification performance. However, if the air-fuel ratio feedback control is performed by EGR control, EGR There has been a problem that the amount of control may be excessive or conversely, which may cause unstable combustion and exhaust deterioration.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
  For this reason, the invention according to claim 1
  EGRBased on target EGR rateThe target EGR includes the air-fuel ratio feedback control by controlling the air-fuel ratio feedback control by directly controlling the intake air amount including the opening degree control of the intake throttle valve interposed in the engine intake system.rateWhen the air-fuel ratio is controlled to be rich, and the air-fuel ratio feedback control by directly controlling the intake air amount unconditionally is selected,
  The opening control of the intake throttle valve isThe calculation of the feedback amount of the target working gas ratio and the setting of the intake throttle valve opening using the feedback amount of the target working gas ratio are performed at predetermined intervals.
The calculation of the feedback amount of the target working gas ratio isActual intake air volume(Qac)And target intake air volume(TQac)Difference(DQactv) is calculated, and the target intake air amount (tQac) is multiplied by a value obtained by adding 1 to the target EGR rate (Megr).Working gasThe quantity is the maximum of its working gas quantityMaximum working gas volumeAdd the feedback amount (kQh0z) of the previous target working gas ratio to the value divided by (Qgmax) and the coefficient (VCE #)Target working gas ratio(TQh0) is calculated and a feedback gain is calculated from the target working gas ratio (tQh0).Feedback gain andThe difference (dQactv) andUsingOf this timeFeedback amount of target working gas ratio(KQh0) is calculated by
The intake throttle valve opening is set by setting the working gas amount, which is a value obtained by multiplying the target EGR rate (Megr) by 1 to the target intake air amount (tQac) to the maximum value of the working gas amount. The target working gas ratio (tQh0) is calculated by adding the feedback amount (kQh0) of the current target working gas ratio to the value divided by the working gas quantity (Qgmax) and the coefficient (VCE #). This is performed by calculating the intake air amount ratio (tDNV) from the ratio (tQh0) and calculating the intake throttle valve opening based on this intake air amount ratio (tDNV).
It is characterized by that.
[0009]
  The invention according to claim 2
  Target intake air amount and target EGR based on engine operating conditionsrateIs set, and air-fuel ratio feedback control is performed by performing feedback control so that the actual intake air amount matches the target intake air amount, and the target EGRrateAn air-fuel ratio control device for an engine that controls EGR based on
  The air-fuel ratio feedback control includes the air-fuel ratio feedback control by indirectly controlling the intake air amount by EGR control, and the opening degree control of the intake throttle valve interposed in the engine intake system. Air-fuel ratio feedback control by directly controlling the target EGRrateAnd selecting the air-fuel ratio feedback control by directly controlling the intake air amount unconditionally when the air-fuel ratio is controlled to be rich,
  The opening control of the intake throttle valve isThe calculation of the feedback amount of the target working gas ratio and the setting of the intake throttle valve opening using the feedback amount of the target working gas ratio are performed at predetermined intervals.
The calculation of the feedback amount of the target working gas ratio isActual intake air volume(Qac)And target intake air volume(TQac)Difference(DQactv) is calculated, and the target intake air amount (tQac) is multiplied by a value obtained by adding 1 to the target EGR rate (Megr).Working gasThe quantity is the maximum of its working gas quantityMaximum working gas volumeAdd the feedback amount (kQh0z) of the previous target working gas ratio to the value divided by (Qgmax) and the coefficient (VCE #)Target working gas ratio(TQh0) is calculated and a feedback gain is calculated from the target working gas ratio (tQh0).Feedback gain andThe difference (dQactv) andUsingOf this timeFeedback amount of target working gas ratio(KQh0) is calculated by
The intake throttle valve opening is set by setting the working gas amount, which is a value obtained by multiplying the target EGR rate (Megr) by 1 to the target intake air amount (tQac) to the maximum value of the working gas amount. The target working gas ratio (tQh0) is calculated by adding the feedback amount (kQh0) of the current target working gas ratio to the value divided by the working gas quantity (Qgmax) and the coefficient (VCE #). This is performed by calculating the intake air amount ratio (tDNV) from the ratio (tQh0) and calculating the intake throttle valve opening based on this intake air amount ratio (tDNV).
It is characterized by that.
[0010]
  According to the invention according to claim 1 or claim 2,
  EGRTo rateAccordingly, the air-fuel ratio feedback control performed by adjusting the EGR control amount and indirectly controlling the intake air amount and the air-fuel ratio feedback control performed by directly controlling the intake air amount are selected and executed.
  Thereby, for example, when air-fuel ratio feedback control by EGR control is performed, such as in a low EGR rate region, the air-fuel ratio is obtained by directly controlling the intake air amount in a region where the deviation from the target value of the EGR rate is large. By performing feedback control, it is possible to control the air-fuel ratio and the EGR rate to exactly match the target values. On the other hand, by performing air-fuel ratio feedback control by EGR control in an EGR rate region above a predetermined value, the accuracy of the EGR rate is improved. While maintaining the air-fuel ratio, the responsiveness can be improved by quickly converging to the target value.
[0011]
  The invention according to claim 1 includes the one that detects the air-fuel ratio and performs feedback control so as to reach the target air-fuel ratio, whereas the invention according to claim 2 detects the actual intake air amount and detects the target. Feedback control of air-fuel ratio by controlling to match the amount of intake airIt is.
[0012]
  Further, when the air-fuel ratio is controlled to be rich, by selecting the air-fuel ratio feedback control by directly controlling the intake air amount control unconditionally, for example, when executing the rich spike control, the intake air amount is directly controlled. By selecting the air-fuel ratio feedback control by controlling, the air-fuel ratio and the EGR amount (EGR rate) can be accurately controlled to target values, and combustion stability and exhaust purification performance can be satisfied.
  By the way, the intake throttle valve has a non-linear characteristic between the opening degree and the intake air amount, and the sensitivity to the intake air amount differs when the opening degree is small and when the opening degree is large (see FIG. 34). ). Therefore, if the feedback gain is calculated simply based on the difference between the target intake air amount and the actual intake air amount, this non-linearity is not taken into account, so the intake throttle valve opening may be too large and hunting may occur. There is sex.
  If the feedback amount is calculated in consideration of the nonlinearity using the magnitude of the intake throttle valve opening, the hunting can be suppressed.
[0013]
  As a method for expressing the nonlinearity, a method using a target working gas ratio represented by a ratio between the maximum working gas amount and the target intake air amount can be considered (see FIG. 35).
  Therefore, the opening equivalent value can be easily calculated by using the target working gas ratio as a parameter representing the magnitude of the opening of the intake throttle valve.
  In addition, it has been described so far that the sensitivity to the intake air amount differs depending on whether the intake throttle valve opening is small or large. Here, for example, considering the case where the feedback amount according to the present invention is calculated by the same amount, even if the feedback amount is not so sensitive to the intake air amount when the current intake throttle valve opening is large, When the opening to be finally converged is small, the sensitivity becomes too large with respect to the actual opening due to the delay, and hunting may occur.
  Therefore, by performing feedback control of the target working gas ratio, which is the control target value, by the feedback amount, a sensitivity shift due to delay is suppressed, and hunting as described above can be suppressed..
[0014]
  Claims3The invention according to
  The selection of the air-fuel ratio feedback control is changed based on the flow rate of EGR gas or the state quantity corresponding to the flow rate.
  Claim3According to the invention according to
  Since the sensitivity of EGR control (the amount of change in EGR flow rate relative to the amount of change in control amount) changes depending on the flow rate of EGR gas or the state quantity corresponding to the flow rate, the selection of air-fuel ratio feedback control can be changed as required. .
[0020]
  Therefore, by performing feedback control of the target working gas ratio, which is the control target value, by the feedback amount, a sensitivity shift due to delay is suppressed, and hunting as described above can be suppressed.
  Claims4The invention according to
  The feedback amount is limited between a preset maximum feedback amount and a minimum feedback amount.
[0021]
When there is a difference between the target intake air amount and the actual intake air amount during steady operation, control is performed so that the I component, which is an integral element, mainly reduces the difference. In this case, for example, when the steady operation point is a point where the sensitivity of the intake throttle valve opening to the intake air amount is small, the I amount is a relatively large value. After that, when moving to another point for some reason (actually, moving to another point by depressing the accelerator), the I amount integrated so far does not change immediately. If the operating point after the shift is a point where the sensitivity to the intake air amount of the intake throttle valve opening is large, the operation of the intake throttle valve will be delayed for the time until the previous I amount is cleared. (Refer to part 33a).
[0022]
  Therefore, the claim4According to the invention according to the present invention, in order to prevent the amount of feedback (mainly the I amount) from accumulating more than necessary, it is possible to reduce the above problems by providing a restriction on this (see FIG. 33b). reference).
  Claims5The invention according to
  The feedback amount is characterized in that the feedback amount is set to 0 when the absolute value of the difference between the target intake air amount and the actual intake air amount exceeds a preset value.
[0023]
  Claim5According to the invention according to
  When the target intake air amount and the actual intake air amount deviate beyond a preset value, the response delay as described above can be avoided by forcibly clearing the feedback amount ( (See part 33c).
  Claims6The invention according to
  The air-fuel ratio feedback control by directly controlling the intake air amount includes supercharging pressure control by a supercharger.
[0024]
  Claim6According to the invention according to
  By controlling the supercharging pressure, the intake air amount can be easily controlled.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In FIG. 1 showing a system configuration of an embodiment, the supercharger 1 is configured to remove the dust by the air cleaner 2 and compress and supercharge the air sucked into the intake passage 3 by the intake compressor 1A and cool it by the intercooler 4. Then, it is fed into the intake manifold 5 on the downstream side.
[0026]
On the other hand, the fuel pumped from the supply pump 6 and stored at a high pressure via the common rail 7 is injected into the combustion chamber from a fuel injection valve (injector) 9 mounted in the combustion chamber of each cylinder of the engine 8. The injected fuel is ignited and burned.
In addition, an EGR passage 12 connecting an exhaust manifold 10 and a collector portion 5A of the intake manifold 5 is connected to an EGR valve 11, and an electronically controlled intake air is provided upstream of the intake compressor 1A in the intake passage 3. A throttle valve 13 is provided, and the EGR control is performed by controlling the opening of the EGR valve 11 at the same time that the intake throttle valve 13 is throttled mainly for exhaust improvement and noise countermeasures at the time of idling or low load.
[0027]
A swirl control valve (SVC) 14 is provided at an intake port that branches to each cylinder downstream of the intake throttle valve 13, and an appropriate swirl is formed in the combustion chamber according to the operating state by controlling the throttle amount.
The exhaust gas after combustion rotates the exhaust turbine 1B of the supercharger 1 from the exhaust manifold 10, and then NOx in the exhaust gas is collected by the NOx trap catalyst 15 and then released into the atmosphere. The exhaust turbine 1B is a variable nozzle type and can variably control the supercharging pressure.
[0028]
As various sensors for detecting the operating state of the engine, an air flow meter 16 for detecting the intake air flow rate, a water temperature sensor 17 for detecting the engine water temperature, a rotation speed sensor 18 for detecting the engine rotation speed, an accelerator opening sensor 19 and the like are provided. It is done.
Detection signals from the sensors are input to the control unit 20, and the control unit 20 performs EGR control, fuel injection control (air-fuel ratio control), swirl according to the operating state detected based on each detection signal. Take control. Here, in the present invention, air-fuel ratio feedback control according to the EGR control state is performed.
[0029]
The air-fuel ratio feedback control according to the EGR control state will be described based on FIG.
FIG. 2 is a flow for detecting the intake air amount.
In step 1, the output voltage Us of the air flow meter 14 is read.
In step 2, the air is converted from Us to the intake air amount Qas0_d using the linearization table as shown in FIG.
[0030]
In step 3, a weighted average process is performed to set Qas0, and the process ends.
In step 4, the intake air amount per intake stroke is calculated to be Qac by the following equation, and the process ends.
Qac = Qas0 / Ne × KCON #
Next, a flow for calculating the target EGR rate Megr will be described with reference to FIG.
[0031]
In step 11, the engine rotational speed Ne, the fuel injection amount Qsol, and the engine water temperature Tw are read.
In step 12, a map as shown in FIG. 5 is searched from the engine speed Ne and the fuel injection amount Qsol, and the basic target EGR rate Megarb is calculated.
In step 13, a map as shown in FIG. 6 is searched from the engine coolant temperature Tw to calculate a target EGR rate correction coefficient Kegr_tw.
[0032]
In step 14, the basic EGR rate Megrb and the target EGR rate correction coefficient Kegr_tw are multiplied to calculate the target EGR rate Megr, and the process ends.
FIG. 7 is a flow for calculating the EGR flow velocity Cqe. This is a flow for predicting the EGR flow rate, that is, the differential pressure before and after the EGR valve, and may be detected by actually providing a sensor or the like.
[0033]
In step 21, the target EGR rate Megr and the actual intake air amount Qac are read.
In step 22, the EGR flow rate Qec is calculated by the following equation.
Qec = Qac × Megr
In step 23, the EGR flow rate Cqe is calculated by interpolation from the EGR flow rate Qec and the target EGR rate Megr, for example, from a map as shown in FIG. 8, and the process is terminated.
[0034]
FIG. 9 is a flow for selecting air-fuel ratio feedback control by EGR control and air-fuel ratio feedback control by intake air amount control, and is applied to the first embodiment and the second embodiment.
In step 31, the engine rotational speed Ne, the fuel injection amount Qsol, the target EGR rate Megr, and the EGR flow velocity Cqe are read.
[0035]
In step 32, it is determined whether or not the engine speed Ne is larger than a predetermined value NEL #. If it is larger, the process proceeds to step 33, and if smaller, the process proceeds to step 39.
In step 33, it is determined whether or not the fuel injection amount Qsol is larger than a predetermined value QSOLL #. If larger, the process proceeds to step 34, and if smaller, the process proceeds to step 39. In step 34, the feedback control permission flag Ffb is set to 1 (permitted).
[0036]
In step 35, it is determined whether or not the target EGR rate Megr is larger than a predetermined value MEGRL #. If larger, the process proceeds to step 36, and if smaller, the process proceeds to step 38.
In step 36, it is determined whether or not the EGR flow velocity Cqe is larger than a predetermined value CQEL #. If it is larger, the process proceeds to step 37 and the EGR feedback flag is set to 1 (permitted), and if smaller, the process proceeds to step 38 and the EGR feedback flag is set to 0. The processing ends as (prohibited).
[0037]
In this embodiment, the air-fuel ratio is fed back by EGR when the EGR flow velocity is larger than a predetermined value. However, when the air-fuel ratio is smaller, it may be fed back by EGR.
FIG. 10 is a flow for setting the target intake air amount tQac. This is a flow when rich spike control is not performed.
[0038]
In step 41, the engine speed Ne and the fuel injection amount Qsol are read.
In step 42, for example, the target intake air amount tQac is set by interpolation from a map as shown in FIG. 11, and the process is terminated.
FIG. 12 is a flow for calculating an EGR feedback coefficient Kegr.
In step 51, the target intake air amount tQac, the engine speed Ne, the fuel injection amount Qsol, and the actual intake air amount Qac are read.
[0039]
In step 52, the feedback permission flag Ffb is checked to determine whether or not the feedback is permitted. If permitted, the process proceeds to step 53, and if prohibited, the process proceeds to step 55.
In step 53, it is determined whether or not the EGR feedback flag Fegrfb is 1 or the feedback mode Ffbmd is 1 (EGR feedback). If it is an EGR feedback command, the process proceeds to step 54. If not, the process proceeds to step 55. .
[0040]
In step 54, the intake air amount error ratio dQac is calculated by the following equation.
dQac = Qac / tQac-1
In step 55, since the EGR feedback prohibition state, the error ratio dQac = 0 is set.
In step 56, a feedback gain correction coefficient Kh is calculated from the engine speed Ne and the fuel injection amount Qsol, and in step 57, a final correction gain is set.
[0041]
In step 58, the feedback correction ratio Kqec is calculated using the feedback gain set in step 57 and dQac.
In step 59, the EGR flow rate correction coefficient Kegr is calculated by the following equation, and the process ends.
Kegr = Kqec + 1
FIG. 13 is a flow for calculating the opening area of the EGR valve 11.
[0042]
In step 61, the actual intake air amount Qac, the target EGR rate Megr, the EGR flow velocity Cqe, the engine speed Ne, and the EGR flow rate correction coefficient Kegr are read.
In step 62, the target EGR flow rate tQek is calculated by the following equation. This calculates the EGR flow rate and converts the EGR amount per intake stroke to the flow rate per unit time.
[0043]
tQek = Qac × Megr × Kegr × Ne / KCON #
In step 63, the EGR valve opening area Aev is calculated from the target EGR amount tQek and the EGR flow velocity Cqe by the following equation.
Aev = tQek / Cqe
FIG. 14 shows an example of a table for converting the obtained opening area Ave of the EGR valve 11 into an actuator command signal. The EGR valve 11 is controlled to the opening area Ave by the output of the command signal.
[0044]
FIG. 15 is a flow for calculating the intake throttle feedback amount kQh0.
In step 71, the target intake air amount tQac, the engine speed Ne, the fuel injection amount Qsol, and the actual intake air amount Qac are read.
In step 72, the feedback permission flag Ffb is checked to determine whether or not the feedback is permitted. If permitted, the process proceeds to step 73, and if prohibited, the process proceeds to step 75.
[0045]
In step 73, it is determined whether or not the EGR feedback flag Fegrfb is 0. If it is not EGR feedback or if it is an intake throttle feedback command (feedback mode Ffbmb = 2 described later), the process proceeds to step 74. If not, the process proceeds to step 75. .
In step 74, the intake air amount error amount dQactv is calculated by the following equation.
[0046]
dQactv = tQac−Qac
In step 75, since the feedback is prohibited, the error amount dQactv = 0 is set.
In step 76, a feedback gain correction coefficient Kt is calculated from the engine speed Ne and the fuel injection amount Qsol, and in step 77, a final correction gain is set.
[0047]
In step 78, the feedback amount kQh0 is calculated using the feedback gain set in step 77 and dQactv, and the process ends.
FIG. 16 is a flow for calculating the intake throttle valve opening TVO.
In step 81, the engine rotation speed Ne, the target EGR rate Megr, the target intake air amount tQac, and the feedback correction amount kQh0 are read.
[0048]
In step 82, for example, a maximum working gas amount table as shown in FIG. 17 is calculated by interpolation based on the engine speed Ne to set the maximum working gas amount Qgmax.
In step 83, the target working gas ratio tQh0 is calculated by the following equation.
tQh0 = tQac × (1 + Megr) / VCE # / Qgmax + kQh0
In step 84, for example, a table as shown in FIG. 18 is interpolated from tQh0 to calculate the intake air amount ratio tDNV.
[0049]
In step 85, the target opening area basic value tAtvob is calculated by the following equation.
tAtvob = tDNV × Ne × VOL #
In step 86, the target opening area tAtvo is calculated by the following equation. This is a correction for EGR gas while tAtvob is the opening area of the entire working gas.
[0050]
tAtvo = tAtvob / (1 + Megr)
In step 87, for example, unit conversion (area → angle) is performed using a table as shown in FIG. 19, and the process is terminated. Thereby, a command signal is output to the actuator, and the opening degree of the intake throttle valve 13 is controlled to be TVO.
As described above, in the first embodiment, air-fuel ratio feedback control by EGR control is executed when the target EGR rate Megr is larger than a predetermined value and the EGR flow velocity is larger than a predetermined value. That is, in a small region where the EGR rate is less than or equal to a predetermined value, the amount of change in the EGR control amount for air-fuel ratio feedback control becomes relatively large with respect to the EGR rate, and appropriate EGR control cannot be performed. Therefore, in the small EGR rate region, accurate EGR control and air-fuel ratio control are ensured by performing air-fuel ratio feedback control by intake air amount control. Further, in the region where the EGR rate is larger than a predetermined value, the change margin of the EGR control amount for the air-fuel ratio feedback control becomes relatively small with respect to the EGR rate. Therefore, the air-fuel ratio feedback control by the EGR control is performed to improve the EGR control accuracy. Air-fuel ratio control with good responsiveness is performed while ensuring.
[0051]
As for the EGR flow velocity, as shown in FIG. 20, the EGR flow rate differential pressure of the EGR valve 11 corresponding to the EGR flow velocity is large in the EGR flow rate sensitivity to the differential pressure on the low differential pressure side, and EGR on the high differential pressure side. The sensitivity to the opening degree of the valve 11 is large. Therefore, in the present embodiment, air-fuel ratio feedback control is performed by controlling the differential pressure, that is, the opening degree of the intake throttle valve 13 on the low differential pressure side where the EGR flow velocity is small, and air-fuel ratio feedback control by controlling the opening degree of the EGR valve 11 on the high differential pressure side. As a result, the linearity is easily maintained, so that the feedback gain can be easily set. On the contrary, if the air-fuel ratio feedback control is performed by controlling the opening degree of the EGR valve 11 on the low differential pressure side, and the air-fuel ratio feedback control is performed by controlling the differential pressure, that is, the opening degree of the intake throttle valve 13 on the high differential pressure side. Hunting can be prevented by control. In this way, which one is better depends on the request, but there is a request to change at least the air-fuel ratio feedback control with the differential pressure before and after the EGR valve (EGR flow velocity), so either one can be selected according to the request. .
[0052]
In the first embodiment, the air-fuel ratio feedback control based on the intake air amount control is controlled by the intake throttle valve opening. However, a configuration may be adopted in which the supercharger 1 performs the supercharging pressure control.
Hereinafter, a second embodiment in which air-fuel ratio feedback control by intake air amount control is performed by supercharging pressure control will be described.
[0053]
FIG. 21 is a flow for calculating the feedback amount Dty_fb of the supercharger 1. In step 91, the target intake air amount tQac, the engine speed Ne, the fuel injection amount Qsol, and the actual intake air amount Qac are read.
In step 92, the feedback permission flag Ffb is checked to determine whether or not feedback is permitted. If permitted, the process proceeds to step 93, and if prohibited, the process proceeds to step 95.
[0054]
In step 93, it is determined whether or not the EGR feedback flag Fegrfb is 0. If not, the process proceeds to step 95.
In step 94, the intake air amount error amount dQacvn is calculated by the following equation.
dQacvn = tQac−Qac
In step 95, since the feedback is prohibited, the error amount dQacvn = 0 is set.
[0055]
In step 96, a feedback gain correction coefficient Kv is calculated from the engine speed Ne and the fuel injection amount Qsol, and in step 97, a final correction gain is set.
In step 98, the feedback correction amount Dty_fb is calculated using the feedback gain set in step 97 and dQacvn, and the process ends.
[0056]
FIG. 22 is a flow of supercharger control.
In step 101, the engine speed Ne, the fuel injection amount Qsol, and the supercharger feedback amount Dty_fb are read.
In step 102, the feedforward amount Dty_ff of the turbocharger command is set by, for example, interpolation calculation of a map as shown in FIG. 23, and in step 103, the final command value Dutyvnt is calculated by the following equation, and the process is terminated.
[0057]
Dutyvnt = Dty_ff + Dty_fb
When the signal of the command value Dutyvnt is output to the supercharger 1, the target supercharging pressure is controlled by the control of the variable nozzle.
Next, a third embodiment corresponding to the case of performing rich spike control for rich control of the air-fuel ratio in order to regenerate the catalyst by reducing NOx adsorbed on the NOx trap catalyst 15 by HC in the exhaust gas will be described. To do.
[0058]
FIG. 24 is a flow for setting the rich spike flag frspk.
In step 111, the engine rotational speed Ne, the fuel injection amount Qsol, and the engine water temperature Tw are read.
In step 112, it is determined whether or not the water temperature Tw is equal to or higher than a predetermined value TWRSK #.
[0059]
In step 113, it is determined whether or not the engine rotational speed Ne is within a predetermined range. If so, the process proceeds to step 114, and if not, the process proceeds to step 121.
In step 114, it is determined whether or not the fuel injection amount Qsol (load) is within a predetermined range. If so, the process proceeds to step 115, and if not, the process proceeds to step 121. In Steps 113 and 114, it is determined whether or not the range in which the rich spike can be effectively performed, that is, the HC that is the NOx reducing agent is an area that can be effectively generated by inserting the rich spike.
[0060]
In step 115, it is determined whether or not the rich spike execution completion flag frspk1 is set. If it is not set, the process proceeds to step 116, and if it is set, the process proceeds to step 123.
In step 116, it is determined whether or not the rich spike condition is established in the previous process and rich spike control is being executed. If not, the process proceeds to step 117. If it is being executed, the process proceeds to step 118.
[0061]
In step 117, the rich spike execution counter Ctrrh is set to TMRRSK #, the process proceeds to step 122, the rich spike control execution flag frspk is set, and the process ends.
In step 118, the counter Ctrlr is decremented, and in step 119, it is determined whether or not Ctrrh is zero, that is, whether or not rich spike control execution is completed.
[0062]
If Ctrrh is zero, the routine proceeds to step 120 where the rich spike control execution end flag frspk1 is set, and in step 123 frspk is set to 0 and the process is terminated.
In step 119, if the counter Ctrlrh is not yet zero, that is, it is not yet an end condition, the process proceeds to step 122, and frspk is maintained at 1 (execution state).
[0063]
If each of the determinations in steps 112, 113, and 114 is negative, the process proceeds to step 121, but the rich spike control completion flag frspk1 is cleared, the process proceeds to step 123, frspk is cleared, and the process ends.
This process is executed for a predetermined time when the rich spike condition (operating condition) is established and the rich spike control is not performed yet, and when there is no change in the operating condition, the rich spike control is not performed, and once the condition is not met. When the condition is satisfied again, it is executed again to prevent unnecessary control.
[0064]
FIG. 25 is a flow for setting the target intake air amount tQac in the third embodiment in which the rich spike control is performed.
In step 131, the engine speed Ne, the fuel injection amount Qsol, and the rich spike flag frspk are read.
In step 132, it is determined whether or not frspk is 1. If 0 (non-execution), the process proceeds to step 133. If 1 (execution), the process proceeds to step 134.
[0065]
In step 133, for example, the target intake air amount tQac is set by interpolation calculation (tQacb) from the map as shown in FIG. 11, and the process ends.
In step 134, the target intake air amount map for rich spike is interpolated (tQacr) to tQac, and the process ends. Here, the target intake air amount Qacr for the rich spike is set to a smaller value under the same conditions (Ne and Qsol are the same) than the target intake air amount tQacb when the rich spike is not executed. The air-fuel ratio is controlled to be rich.
[0066]
FIG. 26 is a flow for selecting air-fuel ratio feedback control by EGR control and air-fuel ratio feedback control by intake air amount control in the third embodiment.
In step 141, the engine rotational speed Ne, the fuel injection amount Qsol, the target EGR rate Megr, and the rich spike control execution flag frspk are read.
[0067]
In step 142, it is determined whether or not the engine speed Ne is larger than a predetermined value NEL #. If it is larger, the process proceeds to step 143, and if smaller, the process proceeds to step 149.
In step 143, it is determined whether or not the fuel injection amount Qsol is larger than a predetermined value QSOLL #. If larger, the process proceeds to step 144, and if smaller, the process proceeds to step 149.
[0068]
In step 144, the feedback control permission flag Ffb is set to 1 (permission). In step 145, it is determined whether or not the target EGR rate Megr is larger than a predetermined value MEGRL #. If larger, the process proceeds to step 146. If smaller, the process proceeds to step 148. move on.
In step 146, it is determined whether the EGR feedback flag frspk is 0 (non-execution) or 1 (execution). If it is 0, the process proceeds to step 147. If the EGR feedback flag is 1 (permission), the process proceeds to step 148. Then, the EGR feedback flag is set to 0 (prohibited).
[0069]
In step 149, the feedback permission flag is set to 0 (prohibited) and the process is terminated.
When the EGR control is executed according to the EGR feedback flag frspk set as described above with reference to FIGS. 12 and 13 and the intake air amount control is performed with the intake throttle valve 13, 15 and FIG. 16, and when performing air-fuel ratio feedback control by the supercharging pressure control by the supercharger 1, it performs by FIG. 21, FIG.
[0070]
As described above, in the third embodiment, the air-fuel ratio feedback control based on the intake air amount control is performed using only one of the intake throttle control and the boost pressure control. However, the intake throttle control and the boost pressure control are performed. It is also possible to perform air-fuel ratio feedback control by switching according to conditions.
FIG. 27 performs air-fuel ratio feedback control by intake throttle control when the rich spike control is executed, and by air-fuel ratio feedback control and boost pressure control by EGR control according to the target EGR rate when the rich spike control is not executed. The flow which selects air-fuel ratio feedback control in 4th Embodiment performed by switching air-fuel ratio feedback control is shown.
[0071]
Step 151 to step 154 and step 160 are the same as step 141 to step 144 and step 149 of FIG.
In step 154, after the feedback control permission flag Ffb is set to 1 (permitted), it is determined in step 155 whether or not frspk is 0. If it is 0 (non-execution of EGR feedback), the process proceeds to step 157.
[0072]
In step 157, the feedback mode Ffbmd is set to 2. This is a feedback control mode using an intake throttle.
If frspk is 1 in step 155, the process proceeds to step 156, where it is determined whether or not the target EGR rate Megr is larger than a predetermined value MEGRL #, and if larger, the process proceeds to step 158 to set the feedback mode Ffbmd to 1. This is a mode for executing feedback control by EGR.
[0073]
If the target EGR rate Megr is equal to or less than the predetermined value MEGRL #, the routine proceeds to step 159, where the feedback mode Ffbmd is set to 0 and feedback control by the supercharger is performed.
In the EGR control, the feedback mode Ffbmd is used in step 53 of FIG. 12 to determine whether or not Ffbmd = 1 in place of the flag Fegrfb (shown in parentheses in the drawing), and the opening degree control of the intake throttle valve 13 15 is used to determine whether Ffbmd = 2 instead of the flag Fegrfb in step 73 of FIG. 15 (shown in parentheses in the drawing). In supercharging pressure control, the flag Fegrfb is determined in step 93 of FIG. Is used to determine whether Ffbmd = 0 (shown in parentheses in the figure).
[0074]
As a result, the air-fuel ratio feedback control by the intake throttle control when the rich spike control is executed according to each of the above determinations, and the air-fuel ratio feedback control by the EGR control and the target EGR rate when the target EGR rate is small when the rich spike control is not executed. When it is larger, the air-fuel ratio feedback control by the supercharging pressure control is switched.
[0075]
In the third and fourth embodiments, since the air-fuel ratio feedback control by the intake air amount control is forcibly performed during the rich spike control, the air-fuel ratio and the EGR rate are accurately set as shown in FIG. Thus, the target air-fuel ratio and the target EGR rate can be made to coincide with each other, and both stable combustibility and good exhaust purification performance can be achieved.
In the above embodiments, the intake air amount is detected and matched with the target intake air amount to feedback control the air / fuel ratio. However, the air / fuel ratio is detected by the air / fuel ratio sensor and matched with the target air / fuel ratio. It may be controlled so as to. In this case as well, the target intake air amount is set as the feedforward amount, and the intake air amount is controlled via EGR control or directly based on the error amount between the target air fuel ratio and the actual air fuel ratio. That's fine.
[0076]
Next, a description will be given of an embodiment (fifth embodiment) in which the feedback amount is calculated by a flow different from that in FIG. 15 in the intake air amount control by the intake throttle control. The present embodiment corresponds to claims 7 to 11 and copes with the fact that the sensitivity of the intake air amount varies depending on the opening of the intake throttle valve as described above by these actions.
[0077]
FIG. 29 is a flow for calculating the intake throttle feedback amount kQh0 according to the present embodiment.
In step 201, the target intake air amount tQac, the engine speed Ne, the fuel injection amount Qsol, the actual intake air amount Qac, the target EGR rate Megr, and the current value (previous calculation value) kQh0z of the feedback amount are read.
[0078]
Steps 202 to 205 are the same as steps 72 to 75 in FIG. That is, the intake air amount feedback control is permitted, and if it is not EGR feedback or the intake throttle feedback command, the intake air amount error amount dQactv is calculated (dQactv = tQac−Qac), and the feedback control is prohibited or the intake air in EGR. When the amount feedback control is performed, the error amount dQactv is set to zero.
[0079]
In step 206, it is determined whether the intake air amount error amount dQactv is larger than the maximum value # DQH0TVmax (> 0) and the current feedback amount kQh0z is negative. In step 207, the intake air amount error amount dQactv is also determined. Is smaller than the minimum value # DQH0TVmin (<0), and it is determined whether the current feedback amount kQh0z is positive.
[0080]
When either step 207 or 208 is established, the target intake air amount and the actual intake air amount are greatly deviated from each other. Therefore, the routine proceeds to step 208, where the feedback amount kQh0 is forcibly set to zero. Response delay is avoided (see part 33c). If neither of the above conditions in step 207 or 208 is satisfied, the process proceeds to step 209 and subsequent steps.
[0081]
In step 209, a feedback gain correction coefficient Kt is calculated from the engine speed Ne and the fuel injection amount Qsol.
In step 210, the target working gas ratio tQh0 is calculated by the following equation.
tQh0 = tQac × (1 + Megr) / VCE # / Qgmax + kQh0z In step 211, a feedback gain corresponding to the target working gas ratio tQh0 is calculated. Specifically, the proportional gain basic value KPBt #, the integral gain basic value KIBt #, and the differential gain basic value KDBt # are obtained with reference to the characteristic maps shown in FIGS. Here, since the sensitivity of the working gas ratio to the intake throttle valve opening control amount decreases as the target working gas ratio tQh0 increases, the value of each gain basic value is set to be large. Then, the proportional gain Kp, the integral gain Ki, and the differential gain Kd are calculated by multiplying each gain basic value by the feedback gain correction coefficient Kt.
[0082]
In step 212, the feedback amount kQh0 is calculated using the feedback gain and the error amount dQactv.
In step 213, it is determined whether the feedback amount kQh0 exceeds the positive limit value # KQH0MX. If it exceeds, the routine proceeds to step 214, where the feedback amount kQh0 is limited as the limit value # KQH0MX.
[0083]
If it is determined in step 213 that the positive limit value # KQH0MX is not exceeded, it is determined in step 215 whether the feedback amount kQh0 is below the negative limit value # KQH0MX. And the feedback amount kQh0 is limited as a limit value # KQH0MN. This makes it possible to avoid a response delay due to an excessively large feedback amount even when the operating state changes greatly thereafter (see part b in FIG. 33).
FIG. 33 shows a state of intake air amount control in the present embodiment (shown by a solid line). The feedback amount is calculated in consideration of sensitivity, the feedback amount is limited by a limit value, and the feedback amount is changed at a sudden change. By clearing, compared with the case where these functions are not provided (the dashed line in the figure), it is possible to perform control with excellent stability and excellent responsiveness in which hunting is suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system configuration diagram of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing an intake air amount detection routine.
FIG. 3 is a diagram showing an air flow meter output voltage-intake air flow rate conversion table.
FIG. 4 is a flowchart showing a target EGR rate calculation routine.
FIG. 5 is a diagram showing an example of a basic target EGR rate map.
FIG. 6 is a diagram showing an example of a target EGR rate water temperature correction coefficient table.
FIG. 7 is a flowchart showing a routine for calculating an EGR flow velocity.
FIG. 8 is a diagram showing an example of an EGR flow velocity map.
FIG. 9 is a flowchart showing a routine for selecting an air-fuel ratio feedback control method.
FIG. 10 is a flowchart showing a target intake air amount setting routine.
FIG. 11 is a diagram showing an example of a target intake air amount map.
FIG. 12 is a flowchart of a routine for calculating an EGR feedback correction coefficient.
FIG. 13 is a flowchart of a routine for calculating an EGR valve opening area.
FIG. 14 is a diagram showing an example of an EGR valve opening area-driving signal conversion table.
FIG. 15 is a flowchart of a routine for calculating an intake throttle valve feedback amount.
FIG. 16 is a flowchart of a routine for controlling the intake throttle valve opening.
FIG. 17 is a diagram showing an example of a maximum working gas amount table.
FIG. 18 is a diagram showing an example of an intake air amount ratio conversion table.
FIG. 19 is a diagram showing an example of an intake throttle valve opening conversion table.
FIG. 20 is a graph showing an EGR valve front-rear differential pressure-EGR flow rate characteristic.
FIG. 21 is a flowchart of a routine for calculating a supercharger feedback amount.
FIG. 22 is a flowchart of a routine for controlling the supercharger.
FIG. 23 is a view showing a relationship between a target supercharger control duty and a fuel injection amount.
FIG. 24 is a flowchart of a routine for setting a rich spike flag.
FIG. 25 is a flowchart showing a target intake air amount setting routine at the time of rich spike control.
FIG. 26 is a flowchart showing a routine for selecting an air-fuel ratio feedback control system in the third embodiment.
FIG. 27 is a flowchart showing a routine for selecting an air-fuel ratio feedback control system in the fourth embodiment.
FIG. 28 is a diagram showing the effects of the third and fourth embodiments.
FIG. 29 is a flowchart of a routine for calculating an intake throttle valve feedback amount according to the fifth embodiment.
FIG. 30 is a characteristic map of a proportional gain basic value with respect to a target working gas ratio.
FIG. 31 is a characteristic map of an integral gain basic value with respect to a target working gas ratio.
FIG. 32 is a characteristic map of a differential gain basic value with respect to a target working gas ratio.
FIG. 33 is a time chart showing a state of intake air amount control in the fifth embodiment.
FIG. 34 is a diagram showing the relationship between the intake throttle valve opening and the intake air amount.
FIG. 35 is a diagram showing the relationship between the intake throttle valve opening and the target working gas ratio.
[Explanation of symbols]
1 turbocharger
5 Intake manifold
8 engine
9 Fuel injection valve
10 Exhaust manifold
11 EGR valve
12 EGR passage
13 Inlet throttle valve
16 Air flow meter
17 Water temperature sensor
18 Rotational speed sensor
19 Accelerator position sensor
20 Control unit

Claims

Air-fuel ratio feedback control by controlling EGR based on the target EGR rate, and air-fuel ratio feedback control by directly controlling the intake air amount including opening control of an intake throttle valve interposed in the engine intake system; Is switched according to the target EGR rate , and when the air-fuel ratio is controlled to be rich, the air-fuel ratio feedback control by directly controlling the intake air amount unconditionally is selected,
The opening control of the intake throttle valve performs calculation of the feedback amount of the target working gas ratio and setting of the intake throttle valve opening using the feedback amount of the target working gas ratio at predetermined intervals. Yes,
Among these, the calculation of the feedback amount of the target working gas ratio is a working gas which is a value obtained by calculating the difference between the actual intake air amount and the target intake air amount and multiplying the target intake air amount by a value obtained by adding 1 to the target EGR rate. The target working gas ratio is calculated by adding the feedback amount of the previous target working gas ratio to the value obtained by dividing the amount by the maximum working gas quantity , which is the maximum value of the working gas quantity, and the coefficient. Calculating a feedback gain, and calculating a feedback amount of the current target working gas ratio using the feedback gain and the difference ,
The intake throttle valve opening is set by setting a working gas amount that is a value obtained by multiplying a target intake air amount by a value obtained by adding 1 to the target EGR rate, a maximum working gas amount that is the maximum value of the working gas amount, and a coefficient. The target working gas ratio is calculated by adding the feedback amount of the current target working gas ratio to the value divided by, the intake air amount ratio is calculated from the target working gas ratio, and the intake air amount is calculated based on the intake air amount ratio. air-fuel ratio control system for an engine, characterized in that is performed by the throttle valve opening degree calculation, it.

A target intake air amount and a target EGR rate are set based on the engine operating state, and air-fuel ratio feedback control is performed by performing feedback control so that the actual intake air amount coincides with the target intake air amount, and based on the target EGR rate . An engine air-fuel ratio control apparatus for controlling EGR,
The air-fuel ratio feedback control includes the air-fuel ratio feedback control by indirectly controlling the intake air amount by EGR control, and the opening degree control of the intake throttle valve interposed in the engine intake system. When air-fuel ratio feedback control by direct control is selected based on the target EGR rate and the air-fuel ratio is controlled to be rich, air-fuel ratio feedback control by directly controlling the intake air amount unconditionally While selecting
The opening control of the intake throttle valve performs calculation of the feedback amount of the target working gas ratio and setting of the intake throttle valve opening using the feedback amount of the target working gas ratio at predetermined intervals. Yes,
Among these, the calculation of the feedback amount of the target working gas ratio is a working gas which is a value obtained by calculating the difference between the actual intake air amount and the target intake air amount and multiplying the target intake air amount by a value obtained by adding 1 to the target EGR rate. The target working gas ratio is calculated by adding the feedback amount of the previous target working gas ratio to the value obtained by dividing the amount by the maximum working gas quantity , which is the maximum value of the working gas quantity, and the coefficient. Calculating a feedback gain, and calculating a feedback amount of the current target working gas ratio using the feedback gain and the difference ,
The intake throttle valve opening is set by setting a working gas amount that is a value obtained by multiplying a target intake air amount by a value obtained by adding 1 to the target EGR rate, a maximum working gas amount that is the maximum value of the working gas amount, and a coefficient. The target working gas ratio is calculated by adding the feedback amount of the current target working gas ratio to the value divided by, the intake air amount ratio is calculated from the target working gas ratio, and the intake air amount is calculated based on the intake air amount ratio. air-fuel ratio control system for an engine, characterized in that is performed by the throttle valve opening degree calculation, it.

3. The engine air-fuel ratio control apparatus according to claim 1, wherein selection of the air-fuel ratio feedback control is changed based on a flow rate of EGR gas or a state quantity corresponding to the flow rate .

The engine air-fuel ratio control apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the feedback amount is limited between a preset maximum feedback amount and a minimum feedback amount .

The feedback amount is set to 0 when the absolute value of the difference between the target intake air amount and the actual intake air amount exceeds a preset value. An air-fuel ratio control device for an engine according to one of the above.

The air-fuel ratio of the engine according to any one of claims 1 to 5, wherein the air-fuel ratio feedback control by directly controlling the intake air amount includes supercharging pressure control by a supercharger. Control device.