JP4802792B2 - 内燃機関のｅｇｒ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の排気通路と吸気通路とを連通するＥＧＲ通路に介装されたＥＧＲ弁の開度を制御するＥＧＲ制御装置に関する。

火花点火式内燃機関、ディーゼル機関等の内燃機関（特に、ディーゼル機関）において、有害物質である窒素酸化物（以下、「ＮＯｘ」と称呼する。）の発生量を低減するための装置として、ＥＧＲ弁の開度（例えば、開口割合等）を制御してＥＧＲ弁を通過するＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲ制御装置が広く知られている。

係るＥＧＲ制御装置においては、ＥＧＲ弁開度の指令値が決定され、ＥＧＲ弁開度の実際値がＥＧＲ弁開度指令値に一致するようにＥＧＲ弁の開度が制御される。ＥＧＲ弁開度の指令値を決定するため、一般に、或る定常運転状態（回転速度、負荷等）においてＮＯｘ発生量を効果的に低減するために最適なＥＧＲ状態（例えば、最適なＥＧＲ率等）及びその最適なＥＧＲ状態に対応するＥＧＲ弁の開度を適合する適合実験が運転状態を種々変更しながら予め実行される。以下、上記「最適なＥＧＲ状態」を「ＥＧＲ状態定常適合値」或いは「ＥＧＲ状態目標値」と称呼し、上記「最適なＥＧＲ状態に対応するＥＧＲ弁の開度」を「ＥＧＲ弁開度定常適合値」と称呼する。

しかしながら、ＥＧＲ弁開度の指令値としてＥＧＲ弁開度定常適合値そのものを使用すると、ＥＧＲ状態（ＥＧＲ率等）の実際値が上記ＥＧＲ状態目標値と一致しなくなる事態が発生し得る。これは、以下の理由に基づく。

即ち、ＥＧＲ弁の開度とＥＧＲガスの流量との関係（以下、「ＥＧＲ弁の流量特性」とも称呼する。）は、排気ガスの圧力（ＥＧＲ弁の前後の差圧）等に依存して大きく変動する。換言すれば、或るＥＧＲガスの流量を得るためのＥＧＲ弁の開度は、排気ガスの圧力（ＥＧＲ弁の前後の差圧）等に依存して大きくばらつく。加えて、内燃機関が或る運転状態（回転速度、負荷等）にある場合における排気ガスの圧力が、同じ運転状態にて上記適合実験が行われた場合における排気ガス圧力（以下、「基準排気圧」と称呼する。）と異なる場合が発生し得る。

従って、現時点での内燃機関の運転状態（回転速度、負荷等）での排気ガス圧力が基準排気圧と異なる場合、ＥＧＲ弁開度の指令値としてＥＧＲ弁開度定常適合値そのものが使用されると、ＥＧＲ状態（ＥＧＲ率等）の実際値が上記ＥＧＲ状態目標値と一致しなくなる事態が発生し得る。

以上のことから、一般に、ＥＧＲ制御装置においては、ＥＧＲ状態実際値をＥＧＲ状態目標値に一致させるため、ＥＧＲ弁開度の指令値が以下のように決定される。即ち、上記ＥＧＲ弁開度定常適合値は、ＥＧＲ弁開度の基準値（ＥＧＲ弁開度基準値）として使用される。加えて、上記ＥＧＲ状態目標値と上記ＥＧＲ状態実際値との差を比例・積分処理（ＰＩ処理）等することでフィードバック補正値が算出される。

そして、上記ＥＧＲ弁開度基準値に上記フィードバック補正値を加えることでＥＧＲ弁開度の指令値が算出される。これにより、ＥＧＲ状態実際値がＥＧＲ状態目標値に一致するようにＥＧＲ弁開度がフィードバック制御されるようになっている（例えば、下記特許文献１を参照）。
特開平８−２１３１３号公報

換言すれば、フィードバック補正値は、現時点での内燃機関の運転状態（回転速度、負荷等）での排気ガス圧力と基準排気圧との差に起因して発生する、ＥＧＲ弁開度指令値（＝ＥＧＲ状態実際値をＥＧＲ状態目標値に一致させるためのＥＧＲ弁開度）とＥＧＲ弁開度基準値との差、を補償するための値として機能するようになっている。

ところで、上述のようにＥＧＲ弁開度がフィードバック制御される場合において機関が定常運転状態にある場合を考える。この場合、上記フィードバック補正値は或る値に収束する。このフィードバック補正値の収束値は、現時点での内燃機関の運転状態（回転速度、負荷等）での排気ガス圧力と基準排気圧との差に依存する。なお、この場合、上記ＥＧＲ状態実際値は上記ＥＧＲ状態目標値に収束しているから、上記フィードバック補正値の収束値は、フィードバック補正値における積分項（Ｉ項）の収束値そのものと一致する。

他方、後に図４、図８等を参照しながら詳述するように、機関が定常運転状態にある場合における上記フィードバック補正値の収束値（即ち、Ｉ項の収束値）は、上記ＥＧＲ弁開度基準値、ＥＧＲ弁の前後の差圧等に代表される機関の運転状態に応じて変化する。

従って、機関の運転状態が第１定常運転状態から第１定常運転状態とは異なる第２定常運転状態に移行する場合、運転状態が変化した直後におけるフィードバック補正値（≒第１定常運転状態におけるフィードバック補正値の収束値）が、その後においてフィードバック補正値が収束していく値（＝第２定常運転状態におけるフィードバック補正値の収束値）と大きく異なる事態が発生し得る。

換言すれば、機関の運転状態が変化したとき、フィードバック補正値が、ＥＧＲ状態実際値をＥＧＲ状態目標値に一致させるための適切な値と一時的に大きく異なる値となり得る。この結果、ＥＧＲ状態実際値がＥＧＲ状態目標値から一時的に大きく異なる事態が発生し得るという問題があった。

本発明は、かかる課題に対処するためになされたものであって、その目的は、ＥＧＲ状態実際値がＥＧＲ状態目標値に一致するようにＥＧＲ弁開度をフィードバック制御するＥＧＲ制御装置において、内燃機関の運転状態が変化した直後においてフィードバック補正値が不適切な値となることでＥＧＲ状態実際値がＥＧＲ状態目標値から大きく異なる事態が発生することを抑制できるものを提供することにある。

本発明に係る内燃機関のＥＧＲ制御装置は、内燃機関の排気通路と吸気通路とを連通するＥＧＲ通路と、ＥＧＲ通路に介装されて排気通路から吸気通路へ流れるＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲ弁とを備えた内燃機関に適用される。

本発明に係るＥＧＲ制御装置は、ＥＧＲ弁開度基準値決定手段と、ＥＧＲ状態目標値決定手段と、ＥＧＲ状態実際値取得手段と、フィードバック補正値算出手段と、ＥＧＲ弁開度指令値算出手段と、ＥＧＲ弁制御手段とを備えている。以下、これらの手段について順に説明していく。

ＥＧＲ弁開度基準値決定手段は、内燃機関の運転状態（回転速度、負荷等）に基づいてＥＧＲ弁の開度の基準値であるＥＧＲ弁開度基準値を決定する。このＥＧＲ弁開度基準値は、例えば、上述したＥＧＲ弁開度定常適合値と等しい値に設定される。

ＥＧＲ状態目標値決定手段は、内燃機関の運転状態（回転速度、負荷等）に基づいてＥＧＲ状態の目標値を決定する。このＥＧＲ状態とは、例えば、ＥＧＲ率（＝燃焼室に吸入されるガスの流量に対する吸気通路に導入されるＥＧＲガスの流量の割合）等である。このＥＧＲ状態の目標値は、例えば、上述したＥＧＲ状態定常適合値と等しい値に設定される。

ＥＧＲ状態実際値取得手段は、ＥＧＲ状態の実際値を取得する。ＥＧＲ状態実際値としてのＥＧＲ率の実際値は、例えば、吸気行程において燃焼室に吸入された全ガス量と同吸気行程において吸気通路を通過した空気（新気）の量とに基づいて求めることができる。

フィードバック補正値算出手段は、ＥＧＲ状態目標値とＥＧＲ状態実際値との差の積算値から得られる積分項（Ｉ項）に少なくとも基づいてＥＧＲ弁の開度をフィードバック制御するためのフィードバック補正値を計算する。このフィードバック補正値は、例えば、ＥＧＲ状態目標値とＥＧＲ状態実際値との差についての比例項（Ｐ項）と積分項（Ｉ項）とに基づく比例・積分処理（ＰＩ処理）により算出される。

ＥＧＲ弁開度指令値算出手段は、ＥＧＲ弁開度基準値とフィードバック補正値とに基づいてＥＧＲ弁の開度の指令値を算出する。このＥＧＲ弁開度指令値は、例えば、ＥＧＲ弁開度基準値にフィードバック補正値を加えることで算出される。

ＥＧＲ弁制御手段は、ＥＧＲ弁の開度の実際値がＥＧＲ弁開度指令値に一致するようにＥＧＲ弁の開度を制御する。これにより、ＥＧＲ状態実際値がＥＧＲ状態目標値に一致するようにＥＧＲ弁の開度がフィードバック制御される。

本発明に係るＥＧＲ制御装置の特徴は、前記フィードバック補正値算出手段が、前記内燃機関の運転状態に応じて、同内燃機関が同運転状態にて定常状態に維持される場合における前記フィードバック補正値の収束値が変化することを考慮して、前記内燃機関の運転状態が変化したとき前記フィードバック補正値を補正するフィードバック補正値補正手段を備えたことにある。

これによれば、機関の運転状態の変化直後において上記フィードバック補正値を補正することで、同変化直後の時点からフィードバック補正値をその後において収束していく値に直ちに近づけることができる。従って、機関の運転状態が変化したとき、フィードバック補正値がＥＧＲ状態実際値をＥＧＲ状態目標値に一致させるための適切な値と一時的に大きく異なる値となる事態が抑制され得、この結果、係る事態に基づいてＥＧＲ状態実際値がＥＧＲ状態目標値から一時的に大きく異なる事態が発生することが抑制され得る。

この場合、前記フィードバック補正値補正手段は、前記ＥＧＲガスの流量に対応する前記ＥＧＲ弁の開度のばらつき範囲が前記ＥＧＲガスの流量に応じて変化することを考慮して、前記ＥＧＲ弁開度基準値が変化したとき前記フィードバック補正値を補正するように構成されることが好適である。

上述したように、上記ＥＧＲ弁の流量特性（ＥＧＲ弁の開度とＥＧＲガスの流量との関係）は、排気ガスの圧力（ＥＧＲ弁の前後の差圧）等に依存して大きくばらつく。そして、或るＥＧＲガスの流量を得るためのＥＧＲ弁の開度のばらつき範囲（以下、単に「ＥＧＲ弁開度のばらつき範囲」と称呼する。）は、ＥＧＲガスの流量に応じて変化する。具体的には、後に図４を参照しながら詳述するように、このＥＧＲ弁開度のばらつき範囲は、ＥＧＲガスの流量が大きいほど（即ち、ＥＧＲ弁開度が大きいほど）大きくなる。

従って、ＥＧＲ弁開度基準値が変化すると（従って、ＥＧＲ弁開度が変化すると）、ＥＧＲ弁開度のばらつき範囲が変化する。ここで、ＥＧＲ弁開度のばらつき範囲が変化することは、上述したようにＥＧＲ弁開度指令値とＥＧＲ弁開度基準値との差を補償するための値として機能するフィードバック補正値の収束値が変化することを意味する。

上記構成は係る観点に基づくものである。これによれば、ＥＧＲ弁開度基準値が変化したとき、同ＥＧＲ弁開度基準値の変化直後の時点からフィードバック補正値をその後において収束していく値に直ちに近づけることができる。

より具体的には、前記フィードバック補正値補正手段は、前記ＥＧＲ弁開度基準値が変化したとき、前記ＥＧＲ弁開度基準値の変化前の値に対応する前記ＥＧＲ弁開度のばらつき範囲に対する前記ＥＧＲ弁開度基準値の変化後の値に対応する前記ＥＧＲ弁開度のばらつき範囲の割合（以下、単に「ＥＧＲ弁開度のばらつき範囲の割合」と称呼する。）を利用して前記フィードバック補正値を補正するように構成される好適である。

ＥＧＲ弁開度のばらつき範囲の割合は、ＥＧＲ弁開度基準値の変化前におけるフィードバック補正値の収束値に対するＥＧＲ弁開度基準値の変化後におけるフィードバック補正値の収束値の割合（以下、単に「フィードバック補正値の収束値の割合」と称呼する。）と強い相関がある。

従って、上記構成によれば、上記「フィードバック補正値の収束値の割合」を考慮してフィードバック補正値が補正され得るから、ＥＧＲ弁開度基準値の変化直後の時点におけるフィードバック補正値をその後において収束していく値により確実に近づけることができる。

この場合、具体的には、前記フィードバック補正値補正手段は、前記ＥＧＲ弁開度基準値の変化前の値と前記ＥＧＲ弁開度基準値の変化後の値とに基づいて前記ばらつき範囲の割合を求め、前記ばらつき範囲の割合を前記フィードバック補正値の積分項に乗じることで前記フィードバック補正値を補正するように構成されると好ましい。

上述したように、上記「ＥＧＲ弁開度のばらつき範囲」はＥＧＲ弁開度基準値そのものに応じて変化する。即ち、上記「ＥＧＲ弁開度のばらつき範囲」は、ＥＧＲ弁開度基準値そのものと強い相関がある。また、ＥＧＲ弁開度基準値の変化直前の時点におけるフィードバック補正値は、同時点におけるフィードバック補正値の積分項の値に略等しい。

従って、上記構成によれば、上記「ＥＧＲ弁開度のばらつき範囲の割合」が簡易、且つ精度良く求められ得るから、ＥＧＲ弁開度基準値の変化直後の時点におけるフィードバック補正値をその後において収束していく値に簡易、且つ精度良く近づけることができる。

また、上記本発明に係るＥＧＲ制御装置は、前記ＥＧＲ弁に流入するガスの圧力と同ＥＧＲ弁から流出するガスの圧力の差圧（以下、「ＥＧＲ弁前後の差圧」と称呼する。）を取得する差圧取得手段を備えた内燃機関に適用され、フィードバック補正値補正手段は、前記ＥＧＲ弁の開度と前記ＥＧＲガスの流量との関係が前記差圧に応じて変化することを考慮して、前記差圧が変化したとき前記フィードバック補正値を補正するように構成されることが好適である。

上述したように、上記ＥＧＲ弁の流量特性（ＥＧＲ弁の開度とＥＧＲガスの流量との関係）は、ＥＧＲ弁前後の差圧にも依存して大きくばらつく。従って、ＥＧＲ弁前後の差圧が変化することは、上述したようにＥＧＲ弁開度指令値とＥＧＲ弁開度基準値との差を補償するための値として機能するフィードバック補正値の収束値が変化することを意味する。

上記構成は係る観点に基づくものである。これによれば、ＥＧＲ弁前後の差圧が変化したとき、同ＥＧＲ弁前後の差圧の変化直後の時点からフィードバック補正値をその後において収束していく値に直ちに近づけることができる。

この場合、前記フィードバック補正値補正手段は、前記ＥＧＲ弁前後の差圧に応じて変化する前記ＥＧＲ弁の開度と前記ＥＧＲガスの流量との関係を前記ＥＧＲ弁前後の差圧に対応させながら予め記憶する記憶手段を備え、前記ＥＧＲ弁前後の差圧が変化したとき、前記ＥＧＲ弁前後の差圧の変化前の値に対応する前記ＥＧＲ弁の開度と前記ＥＧＲガスの流量との関係と、前記ＥＧＲ弁前後の差圧の変化後の値に対応する前記ＥＧＲ弁の開度と前記ＥＧＲガスの流量との関係とを利用して前記フィードバック補正値を補正するように構成されることが好適である。

より具体的には、前記フィードバック補正値補正手段は、前記ＥＧＲ弁前後の差圧が変化したとき、前記ＥＧＲ弁開度基準値と、前記ＥＧＲ弁前後の差圧の変化前の値に対応する前記ＥＧＲ弁の開度と前記ＥＧＲガスの流量との関係と、から同ＥＧＲ弁開度基準値に対応するＥＧＲガスの流量であるＥＧＲガス流量参照値を取得し、前記ＥＧＲガス流量参照値と、前記ＥＧＲ弁前後の差圧の変化後の値に対応する前記ＥＧＲ弁の開度と前記ＥＧＲガスの流量との関係と、から同ＥＧＲガス流量参照値に対応するＥＧＲ弁の開度であるＥＧＲ弁開度参照値を取得し、前記ＥＧＲ弁開度参照値と前記ＥＧＲ弁開度基準値との差を前記フィードバック補正値に加えることで前記フィードバック補正値を補正するように構成されることが好ましい。

後に図８を参照しながら詳述するように、ＥＧＲ弁前後差圧が変化したことに基づくフィードバック補正値の収束値の変化量は、上記「ＥＧＲ弁開度参照値とＥＧＲ弁開度基準値との差」に等しくなる。従って、上記構成によれば、ＥＧＲ弁前後の差圧の変化直後の時点におけるフィードバック補正値をその後において収束していく値に簡易、且つ精度良く近づけることができる。

以下、本発明の各実施形態に係る内燃機関（ディーゼル機関）のＥＧＲ制御装置について図面を参照しつつ説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る内燃機関のＥＧＲ制御装置を４気筒内燃機関（ディーゼル機関）１０に適用したシステム全体の概略構成を示している。このシステムは、燃料供給系統を含むエンジン本体２０、エンジン本体２０の各気筒の燃焼室（筒内）にガスを導入するための吸気系統３０、エンジン本体２０からの排ガスを放出するための排気系統４０、排気還流を行うためのＥＧＲ装置５０、及び電気制御装置６０を含んでいる。

エンジン本体２０の各気筒の上部には燃料噴射弁（噴射弁、インジェクタ）２１が配設されている。各燃料噴射弁２１は、図示しない燃料タンクと接続された燃料噴射用ポンプ２２に燃料配管２３を介して接続されている。燃料噴射用ポンプ２２は、電気制御装置６０と電気的に接続されていて、同電気制御装置６０からの駆動信号により燃料の実際の噴射圧力が指令燃料噴射圧力になるように同燃料を昇圧するようになっている。

これにより、燃料噴射弁２１には、燃料噴射用ポンプ２２から前記指令燃料噴射圧力まで昇圧された燃料が供給されるようになっている。また、燃料噴射弁２１は、電気制御装置６０と電気的に接続されていて、同電気制御装置６０からの駆動信号（指令燃料噴射量Qに応じた指令信号）により所定時間だけ開弁し、これにより各気筒の燃焼室内に前記指令燃料噴射圧力にまで昇圧された燃料を前記指令燃料噴射量Qだけ直接噴射するようになっている。

吸気系統３０は、エンジン本体２０の各気筒の燃焼室にそれぞれ接続された吸気マニホールド３１、吸気マニホールド３１の上流側集合部に接続され同吸気マニホールド３１とともに吸気通路を構成する吸気管３２、吸気管３２内に回動可能に保持されたスロットル弁３３、電気制御装置６０からの駆動信号に応答してスロットル弁３３を回転駆動するスロットル弁アクチュエータ３３ａ、スロットル弁３３の上流において吸気管３２に順に介装されたインタクーラー３４と過給機３５のコンプレッサ３５ａ、及び吸気管３２の先端部に配設されたエアクリーナ３６とを含んでいる。

排気系統４０は、エンジン本体２０の各気筒にそれぞれ接続された排気マニホールド４１、排気マニホールド４１の下流側集合部に接続された排気管４２、排気管４２に配設された過給機３５のタービン３５ｂ、及び排気管４２に介装されたディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、「ＤＰＮＲ」と称呼する。）４３を含んでいる。排気マニホールド４１及び排気管４２は排気通路を構成している。

ＥＧＲ装置５０は、排気ガスを還流させる通路（ＥＧＲ通路）を構成する排気還流管５１と、排気還流管５１に介装されたＥＧＲ弁５２と、ＥＧＲクーラー５３とを備えている。排気還流管５１はタービン３５ｂの上流側排気通路（排気マニホールド４１）とスロットル弁３３の下流側吸気通路（吸気マニホールド３１）を連通している。ＥＧＲ弁５２は電気制御装置６０からの駆動信号に応答し、再循環（ＥＧＲ）される排気ガス量（排気還流量、ＥＧＲガス流量）を変更し得るようになっている。

電気制御装置６０は、互いにバスで接続されたＣＰＵ６１、ＣＰＵ６１が実行するプログラム、テーブル（ルックアップテーブル、マップ）、及び定数等を予め記憶したＲＯＭ６２、ＣＰＵ６１が必要に応じてデータを一時的に格納するＲＡＭ６３、電源が投入された状態でデータを格納するとともに同格納したデータを電源が遮断されている間も保持するバックアップＲＡＭ６４、並びにＡＤコンバータを含むインターフェース６５等からなるマイクロコンピュータである。

インターフェース６５は、吸気管３２に配置された熱線式エアフローメータ７１、スロットル弁３３の下流であって排気還流管５１が接続された部位近傍の吸気通路に設けられた吸気温センサ７２、スロットル弁３３の下流であって排気還流管５１が接続された部位近傍の吸気通路に配設された吸気管圧力センサ７３、クランクポジションセンサ７４、アクセル開度センサ７５、及びタービン３５ｂの上流であって排気還流管５１が接続された部位近傍の排気通路に配設された排気管圧力センサ７６と接続されていて、これらのセンサからの信号をＣＰＵ６１に供給するようになっている。

また、インターフェース６５は、燃料噴射弁２１、燃料噴射用ポンプ２２、スロットル弁アクチュエータ３３ａ、及びＥＧＲ制御弁５２と接続されていて、ＣＰＵ６１の指示に応じてこれらに駆動信号を送出するようになっている。

熱線式エアフローメータ７１は、吸気通路内を通過する吸入空気の質量流量（単位時間当りの吸入空気量、単位時間あたりの新気量）を計測し、同質量流量Ga（空気流量Ga）を表す信号を発生するようになっている。吸気温センサ７２は、エンジン１０のシリンダ（即ち、燃焼室、筒内）に吸入されるガスの温度（即ち、吸気温度）を検出し、同吸気温度Tbを表す信号を発生するようになっている。吸気管圧力センサ７３は、エンジン１０のシリンダに吸入されるガスの圧力（即ち、吸気管圧力）を検出し、同吸気管圧力Pbを表す信号を発生するようになっている。

クランクポジションセンサ７４は、各気筒の絶対クランク角度を検出し、クランク角度CAを表すとともにエンジン１０の回転速度であるエンジン回転速度NEをも表す信号を発生するようになっている。アクセル開度センサ７５は、アクセルペダルＡＰの操作量を検出し、アクセル操作量Accpを表す信号を発生するようになっている。排気管圧力センサ７６は、エンジン１０のシリンダから排出される排気ガスの圧力（即ち、排気管圧力）を検出し、同排気管圧力Pexを表す信号を発生するようになっている。

（吸排気系の作動の概要）
次に、上記のように構成された内燃機関のＥＧＲ制御装置（以下、「本装置」と称呼する。）が適用された内燃機関１０における吸排気系のガスの流れの概要について説明する。図２は、或る一つの気筒のシリンダ内(筒内)に吸気マニホールド３１からガスが吸入され、筒内に吸入されたガスが排気マニホールド４１へ排出される様子を模式的に示した図である。

図２に示したように、筒内に吸入されるガス（筒内ガス）には、吸気管３２の先端部からスロットル弁３３を介して吸入された新気と、排気還流管５１からＥＧＲ弁５２を介して吸入されたＥＧＲガスが含まれる。吸入される新気の（質量）流量Gaと吸入されるＥＧＲガスの（質量）流量Gegrの和に対するＥＧＲガス流量Gegrの割合（即ち、ＥＧＲ率Regr＝Gegr/(Gegr＋Ga)）は、電気制御装置６０（ＣＰＵ６１）により後述するようにＥＧＲ弁５２の開度（及び、スロットル弁３３の開度）が制御されることで調整される。

かかる新気、及びＥＧＲガスは、吸気行程において開弁している吸気弁Vinを介してピストンの下降に伴って筒内に吸入されて筒内ガスとなる。筒内ガスは、ピストンが下死点に達した時点（以下、「ATDC-180°」と称呼する。）で吸気弁Vinが閉弁することにより筒内に密閉され、その後の圧縮行程においてピストンの上昇に伴って圧縮される。

そして、ピストンが上死点近傍に達すると、本装置は、前記指令燃料噴射量Qに応じた所定時間だけ燃料噴射弁２１を開弁することで燃料を筒内に直接噴射する。この結果、噴射された燃料は、時間の経過に伴って筒内ガスと混ざり合いながら混合気となって筒内において円錐状に拡散していき、所定のタイミングで自己着火が発生することに起因して燃焼（拡散燃焼）する。

そして、燃焼後に燃焼室内に存在するガスは、排気ガスとなって、排気行程において開弁している排気弁Voutから排気通路を介してピストンの上昇に伴って排気マニホールド４１へ排出され、係る排ガスは、排気管４２を介して外部へと排出されていく。

（ＥＧＲ制御の概要）
次に、本装置によるＥＧＲ制御（具体的には、ＥＧＲ弁５２の開度の制御）の概要について説明する。本装置では、下記(1)式に従ってＥＧＲ弁開度θの指令値（ＥＧＲ弁開度指令値θi）が決定され、ＥＧＲ弁開度θの実際値がＥＧＲ弁開度指令値θiに一致するようにＥＧＲ弁５２が制御される。(1)式において、θbはＥＧＲ弁開度基準値であり、FBはフィードバック補正値である。

θi＝θb＋FB ・・・(1)

(1)式において、ＥＧＲ弁開度基準値θbは、ＥＧＲ弁開度定常適合値と等しい値に設定される。ＥＧＲ弁開度定常適合値とは、機関１０が現時点での運転状態（エンジン回転速度NE、指令燃料噴射量Q）にて定常状態に維持されている場合においてＮＯｘ発生量を効果的に低減するための最適なＥＧＲ弁開度であって予め適合されている値である。

即ち、ＥＧＲ弁開度定常適合値（＝ＥＧＲ弁開度基準値θb）は、或る定常運転状態（エンジン回転速度NE、指令燃料噴射量Q）においてＮＯｘ発生量を効果的に低減するために最適なＥＧＲ率（ＥＧＲ率定常適合値）及びそのＥＧＲ率定常適合値に対応するＥＧＲ弁５２の開度（即ち、上記ＥＧＲ弁開度定常適合値）を適合する適合実験を、エンジン回転速度NEと指令燃料噴射量Qの組み合わせを種々変更しながら実行することで取得される。なお、本装置では、上記「ＥＧＲ率定常適合値」そのものが、ＥＧＲ率Regrの目標値（ＥＧＲ率目標値Regrt）として使用される。

(1)式において、フィードバック補正値FBは、下記(2)式に従って算出される。(2)式において、FBp，FBiはそれぞれ、上記ＥＧＲ率目標値RegrtからＥＧＲ率の実際値（ＥＧＲ率実際値Regract）を減じた値についての比例項（Ｐ項）、積分項（Ｉ項）であり、下記(3)式、(4)式に従ってそれぞれ算出される。

FB＝FBp＋FBi ・・・(2)
FBp＝Kp・(Regrt−Regract) ・・・(3)
FBi＝(Ki・Σ(Regrt−Regract))・α ・・・(4)

(3)式において、Kpは比例ゲイン（定数）である。(4)式において、Kiは積分ゲイン（定数）である。ＥＧＲ率実際値Regractの取得方法については後にフローチャートを参照しながら説明する。また、(4)式において、αはフィードバック補正値FBを補正するため（より具体的には、Ｉ項FBiを補正するため）の補正係数である。補正係数αについては後に詳述する。

以上により、(1)式に従ってＥＧＲ弁開度指令値θi（従って、ＥＧＲ弁開度実際値）が制御されることで、ＥＧＲ率実際値RegractがＥＧＲ率目標値Regrtに一致するようにＥＧＲ弁開度θがフィードバック制御される。

<フィードバック補正値FBの収束値の性格>
次に、フィードバック補正値FBの収束値の性格について説明する。(1)式から理解できるように、(2)式に従って計算されるフィードバック補正値FBは、ＥＧＲ弁開度指令値θi（即ち、ＥＧＲ率実際値RegractをＥＧＲ率目標値Regrtに一致させるためのＥＧＲ弁開度）とＥＧＲ弁開度基準値θbとの差を補償するための値として機能している。

この「ＥＧＲ弁開度指令値θiとＥＧＲ弁開度基準値θbとの差」（＝フィードバック補正値FB）は、現時点での内燃機関の運転状態（エンジン回転速度NE、指令燃料噴射量Q）での実際の排気ガス圧力と、同じ運転状態（エンジン回転速度NE、指令燃料噴射量Q）にて上記適合実験が行われた場合における排気ガス圧力（以下、「基準排気圧」と称呼する。）との差に起因して発生する。以下、このことを、図３を参照しながら説明する。

図３は、ＥＧＲ弁５２の流量特性、即ち、ＥＧＲ弁開度θとＥＧＲガス流量Gegr（ＥＧＲ弁５２を通過するガスの流量）との関係の一例を示している。図３から理解できるように、ＥＧＲ弁５２の流量特性は、排気ガス圧力に大きく依存する。

いま、内燃機関が或る定常運転状態（エンジン回転速度NE、指令燃料噴射量Q）（以下、「第１定常運転状態」と称呼する。）にあって同第１定常運転状態に対応するＥＧＲ弁開度基準値が値θ1であるものとする。ここで、図３に示した値Gegr1は、第１定常運転状態においてＥＧＲ率実際値RegractをＥＧＲ率目標値Regrtに一致させる（収束させる）ために必要なＥＧＲガス流量である。

先ず、現時点での実際の排気ガス圧力が上記基準排気圧と等しい値に維持されている場合について説明する。この場合、ＥＧＲガス流量Gegrを値Gegr1と一致させるため（従って、ＥＧＲ率実際値RegractをＥＧＲ率目標値Regrtに一致させるため）に必要なＥＧＲ弁開度は値θ1（＝ＥＧＲ弁開度基準値θb）と等しくなる。従って、この場合、（理論的には）ＥＧＲ弁開度指令値θiはＥＧＲ弁開度基準値θbと等しい値に収束する。換言すれば、フィードバック補正値FBは「０」に収束する。

一方、例えば、現時点での実際の排気ガス圧力が何らかの理由によって上記基準排気圧より低い或る値に維持されている場合（図３に示した「低排気圧時」に対応している）について説明する。この場合、ＥＧＲガス流量Gegrを値Gegr1と一致させるために必要なＥＧＲ弁開度は値θ1に値A1を加えた値（θ1＋A１）となる。従って、この場合、ＥＧＲ弁開度指令値θiはＥＧＲ弁開度基準値θbに値A1を加えた値（θ1＋A１）に収束する。換言すれば、フィードバック補正値FBは値A1に収束する。

このように、フィードバック補正値FBは、定常運転状態において、現時点での実際の排気ガス圧力と上記基準排気圧との差に依存して決定される値に収束する。なお、定常運転状態では、ＥＧＲ率実際値RegractはＥＧＲ率目標値Regrtに収束しているから（Ｐ項FBp＝０）、フィードバック補正値FBの収束値は、Ｉ項FBiの収束値そのものと一致する。以上、フィードバック補正値FBの収束値の性格について説明した。

<補正係数αによるフィードバック補正値FBの補正>
次に、補正係数αによるフィードバック補正値FBの補正について説明する。以下、補正係数αによる補正の作用・効果を説明するため、先ずは、Ｉ項FBiが、上記(4)式に代えて、(4)式から補正係数αを省略した下記(5)式に従って計算されるものとして説明を続ける。

FBi＝Ki・Σ(Regrt−Regract) ・・・(5)

上述のように現時点での実際の排気ガス圧力と上記基準排気圧との差に依存して決定されるフィードバック補正値FBの収束値（即ち、Ｉ項FBiの収束値）は、ＥＧＲ弁開度基準値θbに応じて変化する。以下、このことを、図４を参照しながら説明する。

いま、内燃機関が上記第１定常運転状態にあって、且つ、現時点での実際の排気ガス圧力が何らかの理由によって上記基準排気圧より低い値（上述した図３に示した「低排気圧時」に対応する値）に維持されている場合を考える。この場合、上述したように、ＥＧＲ弁開度指令値θiは値(θ1＋A1)に収束し、フィードバック補正値FBは値A1に収束している（より具体的には、Ｉ項FBiは値A1に収束している）。この状態は、図４における点Ｐ１に対応する。

次に、この状態から、実際の排気ガス圧力が上記基準排気圧より低い状態を維持しながらＥＧＲ弁開度基準値θbが値θ1から値θ2に変化して、内燃機関が過渡運転状態を経て上記第１定常運転状態とは異なる第２定常運転状態に移行する場合を考える。値θ2は、第２定常運転状態に対応するＥＧＲ弁開度基準値であり、値Gegr2は、第２定常運転状態においてＥＧＲ率実際値RegractをＥＧＲ率目標値Regrtに一致させる（収束させる）ために必要なＥＧＲガス流量である。

この場合、上記過渡運転状態を経て内燃機関の運転状態が第２定常運転状態に移行完了した後は、ＥＧＲ弁開度指令値θiは値(θ2＋A2)に収束し、フィードバック補正値FBは値A2（＜値A1）に収束する（より具体的には、Ｉ項FBiは値A2に収束する）。この状態は、図４における点Ｐ２に対応する。

このように、定常運転状態におけるフィードバック補正値FBの収束値（即ち、Ｉ項FBiの収束値）は、ＥＧＲ弁開度基準値θbに応じて変化する。これは、図４から容易に理解できるように、定常運転状態においてＥＧＲ弁開度指令値θiがＥＧＲ弁開度基準値θbから偏移する量が、ＥＧＲ弁開度基準値θbが大きいほど大きくなることに基づく。

以上のことを考慮すると、フィードバック補正値FBのＩ項FBiが上記(5)式に従って算出される場合、第１定常運転状態から上記過渡運転状態に移行した直後（即ち、ＥＧＲ弁開度基準値θbが変化した直後）におけるフィードバック補正値FB（≒A1）が、その後においてフィードバック補正値FBが収束していく値（＝A2）と大きく異なることになる。この状態は、図４における点Ｐ２’に対応する。

このことは、上記過渡運転状態において、フィードバック補正値FBがＥＧＲ率実際値RegractをＥＧＲ率目標値Regrtに一致させるための適切な値と一時的に大きく異なる値となり得ることを意味し、この結果、ＥＧＲ率実際値RegractがＥＧＲ率目標値Regrtから一時的に大きく異なる事態が発生し得ることを意味する。

そこで、本装置では、係る不適切な事態の発生を抑制するために補正係数αが導入され、フィードバック補正値FBのＩ項FBiが、補正係数αが使用された上記(4)式に従って算出される。以下、補正係数αの決定方法について説明する。

図４を参照しながら説明した例では、第１定常運転状態から過渡運転状態に移行した直後（即ち、ＥＧＲ弁開度基準値θbが変化した直後）においてフィードバック補正値FBのＩ項FBiが値A1から値A2に直ちに補正されることで、上記不適切な事態の発生が抑制され得る。

換言すれば、ＥＧＲ弁開度基準値θbが変化したとき、ＥＧＲ弁開度基準値θbの変化直後において、ＥＧＲ弁開度基準値θbの変化前におけるフィードバック補正値FBの収束値（＝A1）に対するＥＧＲ弁開度基準値θbの変化後におけるフィードバック補正値FBの収束値（＝A2）の割合（A2/A1）（以下、単に「フィードバック補正値の収束値の割合」と称呼する。）をＩ項FBiに乗じることで、上記不適切な事態の発生が抑制され得る。

他方、図４から容易に理解できるように、排気ガス圧力のばらつきに起因して発生する、或るＥＧＲガス流量を得るためのＥＧＲ弁開度のばらつき範囲（即ち、或るＥＧＲ弁開度基準値に対応するＥＧＲガス流量に対応するＥＧＲ弁開度のばらつき範囲）（以下、単に「ＥＧＲ弁開度のばらつき範囲」とも称呼する。）は、ＥＧＲガス流量が大きいほど（従って、ＥＧＲ弁開度基準値θbが大きいほど）大きくなる傾向がある。例えば、図４に示した例では、値θ1に対応するＥＧＲ弁開度のばらつき範囲は、値θ2に対応するＥＧＲ弁開度のばらつき範囲よりも大きくなる。

換言すれば、ＥＧＲ弁開度基準値θbに対応する「ＥＧＲ弁開度のばらつき範囲」は、ＥＧＲ弁開度基準値θbそのものと強い相関があり、例えば、値「θb・K(θb)」と表すことができる。ここで、K(θb)は、ＥＧＲ弁開度基準値θbに応じて変化する係数である。

従って、ＥＧＲ弁開度基準値の変化前の値（以下、「θbb」と表記する。）に対応する「ＥＧＲ弁開度のばらつき範囲」に対するＥＧＲ弁開度基準値の変化後の値（以下、「θb」と表記する。）に対応する「ＥＧＲ弁開度のばらつき範囲」の割合（以下、「ＥＧＲ弁開度のばらつき範囲の割合Ratio」と称呼する。）は、θbb、及びθbを利用して下記(6)式に従って表すことができる。

Ratio＝(θb・K(θb))/(θbb・K(θbb)) ・・・(6)

加えて、ＥＧＲ弁開度基準値θbが変化した場合において、上記(6)式に従って表される「ＥＧＲ弁開度のばらつき範囲の割合Ratio」は、上述した「フィードバック補正値の収束値の割合」とほぼ等しくなると考えられる。

以上のことから、上記不適切な事態の発生を抑制するためには、ＥＧＲ弁開度基準値θbが変化したとき、ＥＧＲ弁開度基準値θbの変化直後において、上記「ＥＧＲ弁開度のばらつき範囲の割合Ratio」をＩ項FBiに乗じればよい。

そこで、本装置は、上記(4)式に使用される補正係数αを、ＥＧＲ弁開度基準値θbが変化する毎に、その時点でのαの値そのものに上記「ＥＧＲ弁開度のばらつき範囲の割合Ratio」を乗じることで更新していく。そして、本装置は、このようにして設定・更新されていく補正係数αを上記(4)式に適用していくことで、ＥＧＲ弁開度基準値θbが変化する毎にフィードバック補正値FBを補正していく（より具体的には、Ｉ項FBiを補正していく）。

これにより、ＥＧＲ弁開度基準値θbが変化する毎に、ＥＧＲ弁開度基準値θbの変化直後の時点からフィードバック補正値FBをその後において収束していく値に直ちに近づけることができ、この結果、上記不適切な事態（ＥＧＲ率実際値RegractがＥＧＲ率目標値Regrtから一時的に大きく異なる事態）の発生を抑制するこができる。以上、補正係数αによるフィードバック補正値FBの補正について説明した。

（実際の作動）
次に、上記のように構成された内燃機関の制御装置の実際の作動について説明する。ＣＰＵ６１は、図５にフローチャートにより示したＥＧＲ率実際値Regractを取得するためのルーチンを所定時間（例えば、8msec）の経過毎に繰り返し実行するようになっている。従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵ６１はステップ５００から処理を開始し、ステップ５０５に進んで、現時点が或る気筒の吸気行程終了時点と一致しているか（ATDC-180°になっているか）否かを判定し、「Ｎｏ」と判定する場合にはステップ５９５に直ちに進んで本ルーチンを一旦終了する。

一方、「Ｙｅｓ」と判定する場合、ＣＰＵ６１はステップ５１０に進んで吸気温センサ７２により得られる吸気温度Tbを下死点時筒内ガス温度Ta0として取得するとともに、続くステップ５１５にて吸気管圧力センサ７３により得られる吸気管圧力Pbを下死点時筒内ガス圧力Pa0として取得する。

次いで、ＣＰＵ６１はステップ５２０に進んで、気体の状態方程式に基づく下記(7)式に従って筒内吸入ガス量Gcylを求める。下記(7)式において、Va0はATDC-180°における下死点時燃焼室内容積である。燃焼室内容積は、機関１０の設計諸元に基づいてクランク角度の関数として表すことができるから、この関数に基づいて下死点時燃焼室内容積Va0を求めることができる。下記(7)式は、ATDC-180°において筒内ガス温度、及び筒内ガス圧力は吸気温度Tb、及び吸気管圧力Pbにそれぞれ略等しいとの仮定のもとで成立する式である。

Gcyl＝Pa0・Va0/(R・Ta0) ・・・(7)

続いて、ＣＰＵ６１はステップ５２５に進み、エアフローメータ７１により得られる現時点での単位時間あたりの新気量Gaと、クランクポジションセンサ７４により得られる現時点でのエンジン回転速度NEと、Ga、NEを引数とする一吸気行程において筒内に吸入された新気量Gnを求める関数funcGnと、に基づいて、一吸気行程において筒内に吸入された新気量Gnを求める。

そして、ＣＰＵ６１はステップ５３０に進み、上記求めた筒内吸入ガス量Gcylと、上記求めた一吸気行程において筒内に吸入された新気量Gnと、ステップ５３０内に記載の式と、に従って現時点でのＥＧＲ率実際値Regractを求めた後、ステップ５９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。このようにして、ＥＧＲ率実際値Regractは、或る気筒の吸気行程終了時点が到来する毎に更新されていく。このステップ５３０は、ＥＧＲ状態実際値取得手段に相当する。

また、ＣＰＵ６１は、図６にフローチャートにより示したＥＧＲ弁の制御を行うためのルーチンを所定時間（例えば、8msec）の経過毎に繰り返し実行するようになっている。従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵ６１はステップ６００から処理を開始し、ステップ６０５に進んで、アクセル操作量Accp及びエンジン回転速度NE、並びに、Accp，NEを引数とするテーブルMapQから現時点での指令燃料噴射量Qを求める。テーブルMapQは、アクセル開度Accp及びエンジン回転速度NEと指令燃料噴射量Qとの関係を規定するテーブルであり、ＲＯＭ６２内に格納されている。

次に、ＣＰＵ６１はステップ６１０に進んで、エンジン回転速度NE及び上記指令燃料噴射量Q、並びに、NE，Qを引数とするテーブルMapθbから現時点でのＥＧＲ弁開度基準値θbを求める。テーブルMapθbは、エンジン回転速度NE及び指令燃料噴射量QとＥＧＲ弁開度基準値θbとの関係を規定するテーブルであり、ＲＯＭ６２内に格納されている。このステップ６１０は、ＥＧＲ弁開度基準値決定手段に相当する。

続いて、ＣＰＵ６１はステップ６１５に進んで、エンジン回転速度NE及び上記指令燃料噴射量Q、並びに、NE，Qを引数とするテーブルMapRegrtから現時点でのＥＧＲ率目標値Regrtを求める。テーブルMapRegrtは、エンジン回転速度NE及び指令燃料噴射量QとＥＧＲ率目標値Regrtとの関係を規定するテーブルであり、ＲＯＭ６２内に格納されている。このステップ６１５は、ＥＧＲ状態目標値決定手段に相当する。これらのテーブルMapθb、及びテーブルMapRegrtは、上述した適合実験の結果に基づいて作製されている。

次に、ＣＰＵ６１はステップ６２０を経由して図７にフローチャートにより示した補正係数αの計算を行うためのルーチンの処理をステップ７００から開始する。即ち、ＣＰＵ６１はステップ７００からステップ７０５に進むと、先のステップ６１０にて決定されている今回のＥＧＲ弁開度基準値θbと、θbを引数とするテーブルMapKから今回の係数Kを求める。

続いて、ＣＰＵ６１はステップ７１０に進み、前回のＥＧＲ弁開度基準値θbbと、上記テーブルMapKから前回の係数Kbを求める。ここで、θbbとしては、前回の本ルーチン実行時において後述するステップ７２５にて更新されている値が使用される。

次いで、ＣＰＵ６１はステップ７１５に進んで、上記今回のＥＧＲ弁開度基準値θbと、上記前回のＥＧＲ弁開度基準値θbbと、ステップ７０５にて求めた今回の係数Kと、ステップ７１０にて求めた前回の係数Kbと、上記(6)式に相当するステップ７１５内に記載の式とに基づいて「ＥＧＲ弁開度のばらつき範囲の割合Ratio」を求める。

次に、ＣＰＵ６１はステップ７２０に進み、現時点での補正係数αの値に上記求めた割合Ratioを乗じることで補正係数αの値を更新し、続くステップ７２５にて、前回のＥＧＲ弁開度基準値θbbを上記今回のＥＧＲ弁開度基準値θbに設定・更新した後、ステップ７９５を経由して図６のステップ６２５に進む。

ＣＰＵ６１はステップ６２５に進むと、ＥＧＲ率偏差dRegrを、先のステップ６１５にて求めたＥＧＲ率目標値Regrtから先のステップ５３０にて更新されているＥＧＲ率実際値Regractを減じた値に設定する。

続いて、ＣＰＵ６１はステップ６３０に進み、上記求めたＥＧＲ率偏差dRegrと、上記(3)式に相当する式とに基づいてＰ項FBpを求め、続くステップ６３５にて、次のステップ６４０にて更新されているＥＧＲ率偏差の積分値SdRegrと、先のステップ７２０にて更新されている補正係数αと、上記(4)式に相当する式とに基づいてＩ項FBiを求める。

即ち、次のステップ６４０では、ＣＰＵ６１は、現時点でのＥＧＲ率偏差の積分値SdRegrに先のステップ６２５にて求めたＥＧＲ率偏差dRegrを加えることでＥＧＲ率偏差の積分値SdRegrを更新する。

次いで、ＣＰＵ６１はステップ６４５に進み、上記求めたＰ項FBpと、上記求めたＩ項FBiと、上記(2)式とに基づいてフィードバック補正値FBを求め、続くステップ６５０にて、先のステップ６１０にて求めたＥＧＲ弁開度基準値θbと、上記フィードバック補正値FBと、上記(1)式とに基づいてＥＧＲ弁開度指令値θiを求める。

そして、ＣＰＵ６１はステップ６５５に進んで、ＥＧＲ弁開度実際値が上記求めたＥＧＲ弁開度指令値θiとなるようにＥＧＲ弁５２へ制御指示を行った後、ステップ６９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。

以上、図６のステップ６２０〜６４５、及び図７のルーチンはフィードバック補正値算出手段に相当し、図６のステップ６５０はＥＧＲ弁開度指令値算出手段に相当し、図６のステップ６５５はＥＧＲ弁制御手段に相当し、ステップ６３５、及び図７のルーチンはフィードバック補正値補正手段に相当する。

以上、説明したように、本発明の第１実施形態に係る内燃機関のＥＧＲ制御装置よれば、ＥＧＲ弁開度指令値θiが、ＥＧＲ弁開度の定常適合値と等しいＥＧＲ弁開度基準値θbに、ＥＧＲ率目標値RegrtとＥＧＲ率実際値Regractの差dRegrについての比例項FBp及び積分項FBiに基づくフィードバック補正値FB(＝FBp＋FBi)を加えた値(θb＋FB)に設定され、ＥＧＲ弁開度実際値がＥＧＲ弁開度指令値θiとなるようにＥＧＲ弁５２が制御される。積分項FBiには、ＥＧＲ弁開度基準値の変化前の値に対応する「ＥＧＲ弁開度のばらつき範囲」に対するＥＧＲ弁開度基準値の変化後の値に対応する「ＥＧＲ弁開度のばらつき範囲」の割合Ratio（上記(6)式を参照）に相当する補正係数αが乗じられる。

これにより、ＥＧＲ弁開度基準値θbが変化する毎に、ＥＧＲ弁開度基準値θbの変化直後の時点からフィードバック補正値FBをその後において収束していく値に直ちに近づけることができる。従って、ＥＧＲ弁開度基準値θbの変化直後においてフィードバック補正値FBが不適切な値となることでＥＧＲ率実際値RegractがＥＧＲ率目標値Regrtから大きく異なる事態が発生することを抑制することができる。

本発明は上記第１実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記第１実施形態においては、ＥＧＲ弁開度基準値θbに対応する「ＥＧＲ弁開度のばらつき範囲」を値「θb・K(θb)」で表し、「ＥＧＲ弁開度のばらつき範囲の割合Ratio」を上記(6)式（Ratio＝(θb・K(θb))/(θbb・K(θbb))）で求めているが、ＥＧＲ弁開度基準値θbに対応する「ＥＧＲ弁開度のばらつき範囲」を関数func(θb)で表し、「ＥＧＲ弁開度のばらつき範囲の割合Ratio」を下記(8)式に従って求めてもよい。或いは、「ＥＧＲ弁開度のばらつき範囲の割合Ratio」を下記(9)式に従って求めてもよい。

Ratio＝func(θb)/func(θbb) ・・・(8)
Ratio＝θb/θbb ・・・(9)

また、上記第１実施形態においては、積分項FBiを補正係数αで補正することに代えて、ＥＧＲ弁開度基準値θbが変化する毎に、ＥＧＲ弁開度基準値θbの変化前の時点における「ＥＧＲ弁開度のばらつき範囲」(＝値「θbb・K(θbb)」)に対する積分項FBi(＝Ki・SdRegr)の値の割合Y(＝(Ki・SdRegr)/(θbb・K(θbb)))を求め、ＥＧＲ弁開度基準値θbの変化直後において、積分項FBi(＝Ki・SdRegr)の値が「ＥＧＲ弁開度基準値θbの変化後における「ＥＧＲ弁開度のばらつき範囲」(＝値「θb・K(θb)」)に上記割合Yを乗じた値（θb・K(θb)・Y）」と一致するようにＥＧＲ率偏差の積分値SdRegrを補正してもよい。即ち、ＥＧＲ弁開度基準値θbの変化直後において、ＥＧＲ率偏差の積分値SdRegrを値「（θb・K(θb)・Y）/Ki」に設定してもよい。これによっても上記第１実施形態と同じ作用・効果が得られる。

また、上記第１実施形態においては、図７のステップ７２０にて補正係数αが毎回更新計算されるようになっているが（ＥＧＲ弁開度基準値θbが一定の場合、ステップ７１５にてRatio＝１となるから補正係数αは変化しない）、ＥＧＲ弁開度基準値θbが変化した場合にのみ、ステップ７２０による補正係数αの更新計算を実行するように構成してもよい。「ＥＧＲ弁開度基準値θbの変化」は、例えば、ＥＧＲ弁開度基準値の今回値θbと前回値θbbとの差が所定値以上となったことにより検出され得る。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係るＥＧＲ制御装置について説明する。なお、この第２実施形態は、本発明の範囲には含まれない参考例である。この第２実施形態は、ＥＧＲ弁５２の前後の差圧（以下、「ＥＧＲ弁前後の差圧ΔP」と称呼する。）が変化したときフィードバック補正値FBの定常運転状態における収束値が変化することが考慮されてフィードバック補正値FBが補正される点で、ＥＧＲ弁開度基準値θbが変化したときフィードバック補正値FBの定常運転状態における収束値が変化することが考慮されてフィードバック補正値FBが補正される上記第１実施形態と異なる。以下、係る相違点を中心に説明する。

先に図３、図４を参照しながら説明したように、ＥＧＲ弁５２の流量特性は、排気ガス圧力に大きく依存する。このことは、図８に示すように、ＥＧＲ弁５２の流量特性がＥＧＲ弁前後の差圧ΔPに大きく依存することに基づいている。そして、フィードバック補正値FBの収束値は、ＥＧＲ弁前後の差圧ΔPに応じて変化する。以下、このことを、図８を参照しながら説明する。

いま、内燃機関が或る定常運転状態にあって、且つ、ＥＧＲ弁前後の差圧ΔPが値ΔP1に維持されている場合を考える。ここで、値ΔP1は、現時点での実際の排気ガス圧力が上記基準排気圧と等しい値に維持されている場合に対応するＥＧＲ弁前後の差圧である。また、値θ3はこの定常運転状態に対応するＥＧＲ弁開度基準値であり、値Gegrrefはこの定常運転状態においてＥＧＲ率実際値RegractをＥＧＲ率目標値Regrtに一致させる（収束させる）ために必要なＥＧＲガス流量（以下、「ＥＧＲガス流量参照値」と称呼する。）である。この場合、上述したように、ＥＧＲ弁開度指令値θiはＥＧＲ弁開度基準値θb(＝θ3)と等しい値に収束し、フィードバック補正値FBは「０」に収束する。

次に、この状態から、実際の排気ガス圧力が何らかの理由により上記基準排気圧より低くなってＥＧＲ弁前後の差圧ΔPが値ΔP1から値ΔP2(＜ΔP1)に変化した場合を考える。この場合、ＥＧＲガス流量GegrをＥＧＲガス流量参照値Gegrrefと一致させるために必要なＥＧＲ弁開度は値θ3に値Δθを加えた値（θ3＋Δθ）となる。従って、この場合、ＥＧＲ弁開度指令値θiはＥＧＲ弁開度基準値θbに値Δθを加えた値（θ3＋Δθ）に収束する。換言すれば、フィードバック補正値FBは値Δθに収束する。このように、定常運転状態におけるフィードバック補正値FBの収束値は、ＥＧＲ弁前後の差圧ΔPに応じて変化する。

ところで、図８に示したＥＧＲ弁前後の差圧ΔPに応じたＥＧＲ弁５２の流量特性は、予め実験等を通して取得することができる。従って、ＥＧＲ弁前後の差圧ΔPが既知であれば、ＥＧＲ弁前後の差圧ΔPの変化に起因するフィードバック補正値FBの収束値の変化量（即ち、上記値Δθ）を求めることができる。この値Δθを求める手法の詳細については、後にフローチャートを参照しながら説明する。

そこで、第２実施形態では、補正加算値βが導入され、フィードバック補正値FBのＩ項FBiが、補正加算値βが使用された下記(10)式に従って算出される。(10)式において、補正加算値βは、ＥＧＲ弁前後の差圧ΔPが変化する毎に、その時点でのβの値そのものに上記値Δθを加えることで更新されていく。

FBi＝Ki・Σ(Regrt−Regract)＋β ・・・(10)

そして、本装置は、このようにして設定・更新されていく補正加算値βを上記(10)式に適用していくことで、ＥＧＲ弁前後の差圧ΔPが変化する毎にフィードバック補正値FBを補正していく。

これにより、ＥＧＲ弁前後の差圧ΔPが変化する毎に、ＥＧＲ弁前後の差圧ΔPの変化直後の時点からフィードバック補正値FBをその後において収束していく値に直ちに近づけることができ、この結果、第１実施形態と同様、ＥＧＲ率実際値RegractがＥＧＲ率目標値Regrtから一時的に大きく異なる事態の発生を抑制するこができる。

（第２実施形態の実際の作動）
次に、以上のように構成された第２実施形態の実際の作動について説明する。第２実施形態のＣＰＵ６１は、第１実施形態に係る図５のルーチンをそのまま実行するとともに、第１実施形態に係る図６、図７のルーチンに代えて図９、図１０にフローチャートにより示したルーチンをそれぞれ実行する。図９のルーチンは、第１実施形態に係る図６のルーチンに対応していて、図９のルーチンにおいて図６のルーチンのステップと同じステップについては図６のステップ番号と同じステップ番号が付されている。以下、第２実施形態に特有のルーチンである図９、図１０について説明する。

図９のルーチンは、補正係数αを計算するステップ６２０を補正加算値βを計算するステップ９０５に変更した点、並びに、上記(4)式に基づいてＩ項FBiを計算するステップ６３５を上記(10)式に基づいてＩ項FBiを計算するステップ９１０に変更した点を除いて、図６のルーチンと同じである。従って、図９のルーチンについての詳細な説明は省略する。

補正加算値βを計算するための図１０のルーチンの処理は、図９のステップ９０５を経由して開始される。即ち、第２実施形態のＣＰＵ６１はステップ９０５を経由して図１０のステップ１００５に進むと、排気管圧力センサ７６から得られる現時点での排気管圧力Pexから、吸気管圧力センサ７３から得られる現時点での吸気管圧力Pbを減じることで、現時点での（今回の）ＥＧＲ弁前後の差圧ΔPを求める。これは、ＥＧＲ弁前後の差圧ΔPは、排気管圧力Pexと吸気管圧力Pbの差に略等しいことに基づく。このステップ１００５は、差圧取得手段に相当する。

次いで、ＣＰＵ６１はステップ１０１０に進み、種々のＥＧＲ弁前後の差圧に対するＥＧＲ弁開度θとＥＧＲガス流量Gegrとの関係を規定する種々のテーブルMapGegr(θ)（図８を参照）の中から、前回のＥＧＲ弁前後の差圧ΔPb、及び先のステップ１００５で求めた今回のＥＧＲ弁前後の差圧ΔPに対応するものを、テーブルMapGegr1、テーブルMapGegr2としてそれぞれ特定する。

ここで、前回のＥＧＲ弁前後の差圧ΔPbとしては、前回の本ルーチン実行時において後述するステップ１０３５にて更新されている値が使用される。上記種々のテーブルMapGegr(θ)はＲＯＭ６２内に格納されている。このステップ１０１０は記憶手段に相当する。

続いて、ＣＰＵ６１はステップ１０１５に進み、図９のステップ６１０にて求めたＥＧＲ弁開度基準値θbと、上記特定されたテーブルMapGegr1とからＥＧＲガス流量参照値Gegrref（図８を参照）を求める。次に、ＣＰＵ６１はステップ１０２０に進んで、上記ＥＧＲガス流量参照値Gegrrefと、上記特定されたテーブルMapGegr2とからＥＧＲ弁開度参照値θref（図８を参照）を求める。

続いて、ＣＰＵ６１はステップ１０２５に進んで、上記値Δθを、上記ＥＧＲ弁開度参照値θrefから上記ＥＧＲ弁開度基準値θbを減じた値に設定し、続くステップ１０３０にて、現時点での補正加算値βに上記値Δθを加えることで補正加算値βを更新する。

そして、ＣＰＵ６１はステップ１０３５に進み、前回のＥＧＲ弁前後の差圧ΔPbを今回のＥＧＲ弁前後の差圧ΔPに更新した後、図９のステップ６２５に進む。以上、図９のステップ９１０、及び図１０のルーチンはフィードバック補正値補正手段に相当する。

以上、説明したように、本発明の第２実施形態に係る内燃機関のＥＧＲ制御装置よれば、積分項FBiには、ＥＧＲ弁前後の差圧ΔPの変化に起因するフィードバック補正値FBの収束値の変化量（即ち、上記値Δθ）に相当する補正加算値βが加えられる。

これにより、ＥＧＲ弁前後の差圧ΔPが変化する毎に、ＥＧＲ弁前後の差圧ΔPの変化直後の時点からフィードバック補正値FBをその後において収束していく値に直ちに近づけることができる。従って、ＥＧＲ弁前後の差圧ΔPの変化直後においてフィードバック補正値FBが不適切な値となることでＥＧＲ率実際値RegractがＥＧＲ率目標値Regrtから大きく異なる事態が発生することを抑制することができる。

本発明は上記第２実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記第２実施形態においては、ＥＧＲ弁前後の差圧ΔPの計算に使用される排気管圧力と吸気管圧力を共にセンサ出力から取得しているが、排気管圧力及び吸気管圧力の何れか一方、或いは両方を計算により推定してもよい。

また、上記第２実施形態においては、図１０のステップ１０３０にて補正加算値βが毎回更新計算されるようになっているが（ＥＧＲ弁前後の差圧ΔPが一定の場合、ステップ１０２５にてΔθ＝０となるから補正加算値βは変化しない）、ＥＧＲ弁前後の差圧ΔPが変化した場合にのみ、ステップ１０３０による補正加算値βの更新計算を実行するように構成してもよい。「ＥＧＲ弁前後の差圧ΔPの変化」は、例えば、ＥＧＲ弁前後の差圧の今回値ΔPと前回値ΔPbとの差が所定値以上となったことにより検出され得る。

加えて、上記第１実施形態ではＥＧＲ弁開度基準値θbの変化に起因するフィードバック補正値FBの収束値の変化量に相当する補正係数αが考慮されてＩ項FBiが計算され（ステップ６３５を参照）、上記第２実施形態ではＥＧＲ弁前後の差圧ΔPの変化に起因するフィードバック補正値FBの収束値の変化量に相当する補正加算値βが考慮されてＩ項FBiが計算されているが（ステップ９１０を参照）、本発明に係るＥＧＲ制御装置においては、補正係数α及び補正加算値βを共に考慮した下記(11)式に従ってＩ項FBiが計算されてもよい。

FBi＝(Ki・Σ(Regrt−Regract)＋β)・α ・・・(11)

本発明の第１実施形態に係る内燃機関のＥＧＲ制御装置を４気筒内燃機関（ディーゼル機関）に適用したシステム全体の概略構成図である。 図１に示した内燃機関の吸排気系のガスの流れの概要を説明するためのシリンダ周辺の概略断面図である。 排気圧力に応じて変化する、ＥＧＲ弁開度とＥＧＲガス流量との関係の一例を示したグラフである。 ＥＧＲ弁開度基準値の変化に起因してフィードバック補正値の収束値が変化する様子を説明するための図である。 図１に示したＣＰＵが実行する、ＥＧＲ率実際値を取得するためのルーチンを示したフローチャートである。 図１に示したＣＰＵが実行する、ＥＧＲ弁を制御するためのルーチンを示したフローチャートである。 図１に示したＣＰＵが実行する、補正係数αを計算するためのルーチンを示したフローチャートである。 ＥＧＲ弁前後の差圧の変化に起因してフィードバック補正値の収束値が変化する様子を説明するための図である。 本発明の第２実施形態に係る内燃機関のＥＧＲ制御装置のＣＰＵが実行する、ＥＧＲ弁を制御するためのルーチンを示したフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る内燃機関のＥＧＲ制御装置のＣＰＵが実行する、補正加算値βを計算するためのルーチンを示したフローチャートである。

符号の説明

５０…ＥＧＲ装置、５１…排気還流管、５２…ＥＧＲ弁、６０…電気制御装置、６１…ＣＰＵ、７１…エアフローメータ、７３…吸気管圧力センサ、７４…クランクポジションセンサ、７５…アクセル開度センサ、７６…排気管圧力センサ

Claims (2)

1. 内燃機関の排気通路と吸気通路とを連通するＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路に介装されて前記排気通路から前記吸気通路へ流れるＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲ弁とを備えた内燃機関に適用される内燃機関のＥＧＲ制御装置であって、
   前記内燃機関の運転状態に基づいて前記ＥＧＲ弁の開度の基準値であるＥＧＲ弁開度基準値を決定するＥＧＲ弁開度基準値決定手段と、
   前記内燃機関の運転状態に基づいてＥＧＲ状態の目標値を決定するＥＧＲ状態目標値決定手段と、
   前記ＥＧＲ状態の実際値を取得するＥＧＲ状態実際値取得手段と、
   前記ＥＧＲ状態目標値と前記ＥＧＲ状態実際値との差の積算値から得られる積分項に少なくとも基づいて前記ＥＧＲ弁の開度をフィードバック制御するためのフィードバック補正値を計算するフィードバック補正値算出手段と、
   前記ＥＧＲ弁開度基準値と前記フィードバック補正値とに基づいて前記ＥＧＲ弁の開度の指令値を算出するＥＧＲ弁開度指令値算出手段と、
   前記ＥＧＲ弁の開度の実際値が前記ＥＧＲ弁開度指令値に一致するように前記ＥＧＲ弁の開度を制御するＥＧＲ弁制御手段と、
   を備えた内燃機関のＥＧＲ制御装置において、
   前記フィードバック補正値算出手段は、
   前記ＥＧＲ弁の開度に対応する基準排気圧時のＥＧＲガス流量を得るために必要な前記ＥＧＲ弁の開度の前記排気圧のばらつきに起因するばらつき範囲の幅、及び前記ＥＧＲ弁の開度の間の予め定められた関係と、前記ＥＧＲ弁開度基準値と、に基づいて、前記ＥＧＲ弁開度基準値に対応する前記ＥＧＲ弁開度のばらつき範囲の幅を決定するばらつき範囲幅決定手段と、
   前記ＥＧＲ弁開度基準値が変化したとき、前記ＥＧＲ弁開度基準値の変化前の値に対応する前記ＥＧＲ弁開度のばらつき範囲の幅に対する前記ＥＧＲ弁開度基準値の変化後の値に対応する前記ＥＧＲ弁開度のばらつき範囲の幅の割合を求め、前記ばらつき範囲の幅の割合を利用して前記フィードバック補正値を補正するフィードバック補正値補正手段と、
   を備えた内燃機関のＥＧＲ制御装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関のＥＧＲ制御装置において、
   前記フィードバック補正値補正手段は、
   前記ＥＧＲ弁開度基準値が変化したとき、前記求めたばらつき範囲の幅の割合を前記フィードバック補正値の積分項に乗じることで前記フィードバック補正値を補正するように構成された内燃機関のＥＧＲ制御装置。

Images