JP6013943B2

JP6013943B2 - エンジンのｅｇｒ制御装置

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Publication number: JP6013943B2
Application number: JP2013041456A
Authority: JP
Inventors: 伸也眞戸原; 浅野　誠二; 誠二浅野; 鈴木　邦彦; 邦彦鈴木
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2013-03-04
Filing date: 2013-03-04
Publication date: 2016-10-25
Anticipated expiration: 2033-03-04
Also published as: JP2014169656A

Description

本発明は、エンジンの燃費向上のためにＥＧＲ率を制御するＥＧＲ制御装置に関する。

近年、自動車等の車両の燃費や排気の規制が強化されつつあり、そのような規制は今後も益々強くなる傾向にある。特に燃費については、近年のガソリン価格の高騰、地球温暖化への影響、エネルギー資源枯渇問題などにより、極めて関心が高くなっている。

このような状況下において、車両の燃費向上を目的とした様々な技術開発が世界各国で行なわれており、その開発技術の一つとして、例えば排気再循環（ＥＧＲ：ＥｘｈａｕｓｔＧａｓＲｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）システムが挙げられる。

ＥＧＲシステムは、吸気通路を介して吸入した吸気ガスを燃焼室で燃焼させ、その燃焼により発生した排気ガスを再び吸気通路へ還流させるシステムである。このシステムによれば、排気ガス（ＥＧＲガス）を吸気通路へ還流させることに起因する新気量の減少を抑制するため、吸気通路に設けられたスロットルバルブを開弁する必要があり、その結果として、ポンピングロス（吸気抵抗）が抑制されて車両の燃費を向上させることができる。

また、燃焼室内にＥＧＲガスを導入することによって燃焼温度が低下するため、高温時に発生し得る窒素酸化物（ＮＯｘ）を抑制することができるといった利点もある。

ところで、上記するＥＧＲシステムにおいては、一般に負圧が発生するスロットルバルブの下流側へＥＧＲガスを還流させている。このような構成とすることで、エンジンの排気圧力と前記負圧との差圧を利用して、ＥＧＲガスを吸気通路へ容易に還流させることができる。

一方で、例えば過給機を搭載したエンジンにおいては、その過給領域でスロットルバルブの下流側が正圧となり、ＥＧＲガスが吸気通路へ還流され難くなることが知られている。そのため、過給機を搭載したエンジンの過給領域においては、一般にＥＧＲを実施していない。

しかしながら、更なる燃費向上を実現するためには、上記する過給領域においてもＥＧＲを実施する必要があり、そのための開発技術の一つとして、例えばＥＧＲガスをスロットルバルブの上流側、特にスロットルバルブの更に上流側に配設されたコンプレッサの上流側へ還流させる技術が提案されている。

このように、ＥＧＲシステムは燃費の向上やＮＯｘの低減に有効であるものの、ＥＧＲガスの流量が大きくなると、エンジンの燃焼室における燃焼が不安定となり、燃費性能や排気性能が悪化してしまう可能性がある。そのため、ＥＧＲガスの還流先に関わらず、ＥＧＲガス流量またはＥＧＲ率を精緻に制御する必要がある。

エンジンのＥＧＲ制御装置として、例えば下記の特許文献１，２が公開されている。特許文献１では、エンジンの空気分圧の推定値を算出し、その空気分圧の推定値と吸気管内圧力を用いてＥＧＲガス分圧の推定値を算出し、そのＥＧＲガス分圧の推定値がＥＧＲガス分圧の制御目標値と等しくなるようにＥＧＲ流量のフィードバック制御を行なう方法が記載されている。

また、特許文献２では、空気過剰率からシリンダに吸入されるＥＧＲガスを含む吸入混合気体のガス定数（ガス定数Ｒ＝ＰＶ／ＭＴただし、Ｐ：圧力、Ｖ：体積、Ｍ：モル数、Ｔ：絶対温度）を算出し、ガス定数を用いて現サイクルの空気過剰率を算出し、現サイクルの空気過剰率を予め設定された目標空気過剰率マップから導いた目標空気過剰率に近づけるように制御する方法が記載されている。

特開２０００−２２０５３２特開２００９−１８５７９３

従来、空気とＥＧＲガスのガス定数はそれぞれ一定として用いられており、その情報と圧力差およびＥＧＲバルブ開度などの情報からＥＧＲ率を求めていた。

一般に、ＥＧＲ率がばらついた場合、特にＥＧＲ率が高い側にばらついた場合、燃焼が不安定になり、最悪のケースでは失火に至る可能性が考えられる。また、ＥＧＲ率が低い側にばらついた場合、ノッキングが発生する可能性が考えられる。このＥＧＲ率のばらつきの許容値は、ＥＧＲ率が低いときは許容値が広く、逆にＥＧＲ率が高いときは許容値が狭くなる。

そのため、上記の方法であっても、ＥＧＲ率が低い条件であれば、多少の誤差を含んでいても燃焼は成立する。

しかし、更なる燃費性能向上を実現するためにＥＧＲ率を高く設定した場合、上記の方法ではＥＧＲ率のばらつきが許容値を超えることが考えられるため、安定した燃焼を成立させることができない。

そこで、空気のガス定数とは別にＥＧＲガスのガス定数を求める方法が提案されている。特に、空燃比によってＥＧＲガスのガス定数が変化することに着目し、空燃比に応じてＥＧＲガスのガス定数を求めてＥＧＲ流量またはＥＧＲ率を推定する方法がある。

しかし、従来は、空燃比センサの応答遅れや、ＥＧＲ系の遅れが考慮されていないため、空燃比が変化したときのＥＧＲ率の推定精度が悪く、運転性の悪化を招く問題点があった。

以上示したようなことから、エンジンのＥＧＲ制御装置において、空燃比センサの応答遅れや、ＥＧＲ系の遅れを考慮して空燃比が変化した時のＥＧＲ率を高精度に推定し、運転性の悪化を抑制することが課題となる。

上記の課題を解決するため、本発明のエンジンのＥＧＲ制御装置は、空燃比センサによって求められるＥＧＲガスのガス定数を、空燃比センサの応答遅れ分およびＥＧＲ系の遅れを考慮して補正することにより、空燃比が変化したときのＥＧＲ率を更に精度よく推定することを特徴とする。

本発明によれば、空燃比センサの応答遅れや、ＥＧＲ系の遅れを考慮してＥＧＲ率を推定するため、空燃比が変化したときのＥＧＲ率の推定精度が向上し、運転性の悪化を防止することができる。

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

実施形態に係るエンジンのＥＧＲ制御装置が搭載されたエンジンの全体構成を概略的に示した全体構成図である。実施形態に係るエンジンのＥＧＲ制御手段の概要を示すブロック図である。ＥＧＲバルブ開度補正テーブルの設定例を示すグラフである。実ＥＧＲ率算出ブロックを詳細に表したブロック図である。空気密度演算ブロックを詳細に表したブロック図である。コレクタ内ＥＧＲ分圧演算ブロックを詳細に表したブロック図である。ＥＧＲガス密度演算ブロックを詳細に表したブロック図である。リニア空燃比センサ応答遅れ補償ブロックを詳細に表したブロック図である。ＥＧＲガス定数演算ブロックを詳細に表したブロック図である。むだ時間の演算方法を示したブロック図である実ＥＧＲ率演算ブロックを詳細に表したブロック図である。ＥＧＲ制御手段の詳細なフローチャートである。

本発明の実施の形態について、以下、図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態に係るエンジンのＥＧＲ制御装置が搭載されたエンジンの全体構成を概略的に示した全体構成図である。エンジン１０は、例えば４つの気筒を備えた火花点火式の多気筒エンジンであって、シリンダヘッド１１ａ及びシリンダブロック１１ｂからなるシリンダ１１と、このシリンダ１１の各気筒内に摺動自在に嵌挿されたピストン１５と、を備え、ピストン１５は、コンロッド１４を介してクランク軸（図示せず）に連結されている。また、ピストン１５の上方には、所定形状の天井部を有する燃焼室１７が画成され、各気筒の燃焼室１７には、点火コイル３４から高電圧化された点火信号が供給される点火プラグ３５が臨設されている。

また、燃焼室１７は、エアクリーナ１９、スロットルバルブ２５、コレクタ２７、吸気マニホールド２８、吸気ポート２９等を備えた吸気通路２０と連通しており、燃料の燃焼に必要な空気は、この吸気通路２０を通り、当該吸気通路２０の下流端である吸気ポート２９の端部に配在された吸気カム軸２３により開閉駆動される吸気バルブ２１を介して、各気筒の燃焼室１７に吸入されるようになっている。また、吸気通路２０の吸気マニホールド２８には、吸気ポート２９へ向けて燃料を噴射する燃料噴射弁３０が気筒毎に臨設されている。

また、吸気通路２０のエアクリーナ１９の下流には、エンジン１０の吸入空気の流量を検出するエアフローセンサ５０が配設されている。このエアフローセンサ５０は、吸入空気量（質量流量）が大きくなるに従って、測定対象となる吸入空気流に配置されたホットワイヤ（発熱抵抗体）に流れる電流値が増加し、吸入空気量が小さくなるに従ってホットワイヤに流れる電流値が減少するようにブリッジ回路が構成されている。そして、エアフローセンサ５０のホットワイヤに流れる発熱抵抗電流値は電圧信号として抽出されて、ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）１００へ送信されるようになっている。

吸気通路２０を介して吸入された空気と燃料噴射弁３０から噴射された燃料との混合気は、吸気バルブ２１を介して燃焼室１７へ吸入され、点火コイル３４に接続された点火プラグ３５による火花点火によって燃焼される。そして、燃焼室１７での燃焼後の排気ガスは、排気カム軸２４により開閉駆動される排気バルブ２２を介して燃焼室１７から排気され、排気ポートや排気マニホールド、排気管等（不図示）を備えた排気通路４０を通って外部の大気中へ排出されるようになっている。

排気通路４０には、アルミナやセリアなどの担体に白金やパラジウムなどを塗布した排気ガス浄化用の三元触媒６０が配設されており、この三元触媒６０の上流側には、触媒前空燃比に対して線形の出力特性を有するリニア空燃比センサ５１が配設され、三元触媒６０の下流側には、触媒後空燃比がストイキ（理論空燃比）よりもリッチ側かリーン側かを識別するためのスイッチング信号を出力するＯ₂センサ５２が配設されている。

また、エンジン１０の各気筒に対して配備された燃料噴射弁３０は、燃料タンク５３と接続されており、燃料タンク５３の内部の燃料は、燃料ポンプ５４や燃圧レギュレータ５５等を備えた燃料供給機構により所定燃圧に調圧されて燃料噴射弁３０に供給されるようになっている。所定燃圧の燃料が供給された燃料噴射弁３０は、ＥＣＵ１００から供給されるエンジン負荷等の運転状態に応じたデューティ（パルス幅：開弁時間に相当する）を有する燃料噴射パルス信号によって開弁駆動され、その開弁時間に応じた量の燃料を吸気ポート２９に向けて噴射するようになっている。

なお、ＥＣＵ１００は、エンジン１０の種々の制御、例えば燃料噴射弁３０による燃料噴射制御（空燃比制御）、点火プラグ３５による点火時期制御等を行なうためのマイクロコンピュータを内蔵している。

排気通路４０に配設された三元触媒６０の上流には、ＥＧＲガスをコレクタ２７へ還流させるＥＧＲ配管６１が接続されており、ＥＧＲ配管６１の吸気通路２０側の端部は、吸気通路２０に配設されたコレクタ２７に接続されている。したがって、排気通路４０を流れる排気ガスは、三元触媒６０の上流で排気通路４０からＥＧＲ配管６１へ流れ、ＥＧＲ配管６１へ流れる高温のＥＧＲガス（排気ガス）は、ＥＧＲクーラ６２を介して冷却された後、ＥＧＲバルブ６４を介して所定流量に調整され、コレクタ２７内の吸入空気と混合される。ＥＧＲ配管６１内を流れるＥＧＲガスの温度は、ＥＧＲバルブ６４とＥＧＲクーラ６２の間に配設されたＥＧＲ温度センサ６３により計測する。

図２は、本実施形態に係るエンジンのＥＧＲ制御手段の概要を示すブロック図である。目標ＥＧＲ率検索ブロック２０１では、検出されたエンジン回転数、エンジン負荷により、マップから目標ＥＧＲ率を検索する。前記目標ＥＧＲ率から後述する実ＥＧＲ率算出ブロック２０８から出力された実ＥＧＲ率を加算器２０２で減算し、ＥＧＲ率差分ｅｇｒｄｉｆを計算する。ブロック２０５では、前記のＥＧＲ率差分ｅｇｒｄｉｆから、ＥＧＲバルブ開度補正テーブル２０５により、ＥＧＲバルブ開度補正量ＥＧＲＨＯＳ０を検索する。加算器２０６では、ＥＧＲバルブ開度補正量ＥＧＲＨＯＳ０と、ＥＧＲバルブ開度補正量ＥＧＲＨＯＳ０の前回値であるＥＧＲＨＯＳ１を加算してＥＧＲバルブ開度補正値ＥＧＲＨＯＳを計算する。

加算器２０７では、基本ＥＧＲバルブ開度φ_egr0に、前記のＥＧＲバルブ開度補正値ＥＧＲＨＯＳを加算し、補正後ＥＧＲバルブ開度φ_egrを計算する。ただし、目標ＥＧＲ率検索ブロック２０１で検索された前記目標ＥＧＲ率が０の場合は、スイッチ２０３で、前記のＥＧＲ率差分ｅｇｒｄｉｆを０にしてＥＧＲバルブ開度補正テーブル２０５でＥＧＲバルブ補正量ＥＧＲＨＯＳ０を０にし、スイッチ２０４でＥＧＲバルブ開度補正量の前回値ＥＧＲＨＯＳ１を０にして、即座にＥＧＲバルブ開度補正値ＥＧＲＨＯＳを０（無効）にする。

図３は、図２に示すＥＧＲバルブ開度補正テーブル２０５の設定例である。横軸が前記のＥＧＲ率差分ｅｇｒｄｉｆ、縦軸が前記のＥＧＲバルブ開度補正量ＥＧＲＨＯＳ０である。図３における０より右側はＥＧＲ率差分ｅｇｒｄｉｆが正の領域であり、ＥＧＲバルブ６４の開く側を表し、図３における０より左側はＥＧＲ率差分ｅｇｒｄｉｆが負の領域であり、ＥＧＲバルブ６４の閉じる側を表す。また、ＥＧＲ率差分ｅｇｒｄｉｆが小さい領域（目標ＥＧＲ率と実ＥＧＲ率との差分が小さい領域）では、ＥＧＲ開度補正量ＥＧＲＨＯＳ０を０として不感帯を設定し、目標近くでのチャタリングを防止する。

図４は、図２に示す実ＥＧＲ率算出ブロック２０８を詳細に表した一例である。空気密度演算ブロック２１０では、コレクタ内空気温度Ｔ_airと、空気のガス定数Ｒ_airと、コレクタ内空気分圧Ｐ_airとから、コレクタ２７内の空気密度を演算する。

コレクタ内ＥＧＲ分圧演算ブロック２１１では、コレクタ内空気分圧Ｐ_airと、コレクタ内圧力Ｐ_inとから、コレクタ内ＥＧＲ分圧Ｐ_egrを演算する。前記コレクタ内圧力Ｐ_inは、コレクタ内に含まれる空気およびＥＧＲガスを含めた全圧であり、圧力センサで計測してもよく、また、運転条件パラメータからマップ推定してもよい。

応答遅れ補償ブロック２１３では、空燃比センサ５１の応答遅れを補償するため、進み補償を行なう。ＥＧＲガス定数演算ブロック２１４では、コレクタ２７内のＥＧＲガスのガス定数Ｒ_egrを計算する。ＥＧＲガス密度演算ブロック２１２では、前記コレクタ内ＥＧＲ分圧Ｐ_egrと、ＥＧＲガス温度Ｔ_egrと、前記ＥＧＲガス定数Ｒ_egrとから、コレクタ２７内のＥＧＲガス密度を演算する。実ＥＧＲ率演算ブロック２１５では、前記コレクタ内空気密度と、前記コレクタ内ＥＧＲガス密度とから、コレクタ２７内の実ＥＧＲ率を演算する。

次に、ブロック２１０〜２１５の詳細について、以下の図５〜１１を用いて詳細に説明する。

図５は、空気密度演算ブロック２１０を詳細に表した一例である。コレクタ２７内に流入してくる空気流量をＱｓ、コレクタ２７からシリンダ１１へ流出する空気量をＱｃとすると、コレクタ２７内の吸入空気の分圧Ｐ_airの圧力勾配は、下記（式１）で示すように、コレクタ２７内への吸入空気量の収支（Ｑｓ−Ｑｃ）に基づいて求められる。なお、Ｍ_airは空気の分子量、Ｖはコレクタ２７の容積である。

コレクタ内空気温度Ｔ_airは、吸気温度センサの値を用いる。コレクタ２７に直接温度センサを取り付けてもよく、また、エアフローセンサ５０に空気温度センサの機能が含まれている場合、その値を代用してコレクタ２７内の空気温度を推定してもよい。コレクタ２７への空気密度は、図５に示すように、コレクタ２７内空気分圧Ｐ_airを、コレクタ内空気温度Ｔ_airと空気のガス定数Ｒ_airを乗算した値で除算することにより算出する。

図６は、コレクタ内ＥＧＲ分圧演算ブロック２１１を詳細に表した一例である。コレクタ内ＥＧＲ分圧Ｐ_egrは、加算器２１８により、コレクタ２７内の圧力Ｐ_inからコレクタ２７内の空気分圧Ｐ_airを減算することで求めることができる。

図７は、ＥＧＲガス密度演算ブロック２１２を詳細に表した一例である。コレクタ２７内のＥＧＲガス密度は、コレクタ内ＥＧＲ分圧演算ブロック２１１で求めたコレクタ２７内のＥＧＲ分圧Ｐ_egrと、ＥＧＲガスのガス温度Ｔ_egrと、ＥＧＲガスのガス定数Ｒ_egrとから求めることができる。具体的には、図７に示すように、コレクタ内ＥＧＲガス分圧Ｐ_egrをＥＧＲガス温度Ｔ_egrとＥＧＲガス定数Ｒ_egrを乗算した値で除算することにより、コレクタ内ＥＧＲガス密度を算出する。ここで、ＥＧＲガス温度Ｔ_egrは、コレクタ２７になるべく近い場所が好ましい。そのため、ＥＧＲガスの流量を調整する手段、例えばＥＧＲバルブ６４と、ＥＧＲクーラ６２との間で計測することが望ましい。

ＥＧＲガスのガス定数Ｒ_egrは、空燃比によって値が変化する。特に、燃料が空気との理想混合割合に対して多い場合、いわゆる空燃比がリッチな条件では、ＥＧＲガスのガス定数Ｒ_egrは大きく変化する。一般的に空燃比の計測は、三元触媒６０の上流側に、空燃比に対して線形の出力特性を有するリニア空燃比センサ５１が用いられることが多い。リニア空燃比センサ５１には応答遅れがあり、運転条件が一定している定常運転時は理論空燃比で燃焼が行なわれるため、応答遅れを気にする必要はないが、例えば、過渡運転時などで空燃比が変化する場合には、正確な空燃比の変化を捉えるために進み補償を行なう必要がある。リニア空燃比センサ５１の応答遅れはセンサ固有の特性であるため種類によって異なるが、一般的に一次遅れで近似できるので、その遅れを補償するようにセンサの特性に合わせて信号増幅部２２１でゲインαを設定するとよい。

図８は、前記リニア空燃比センサ５１の応答遅れ補償ブロック２１３を詳細に表した一例である。加算器２２０で、リニア空燃比センサ５１の出力信号から、前回のリニア空燃比センサ応答遅れ補償信号を減算し、信号増幅部２２１でセンサの特性に応じたゲインαを掛けた値を、加算器２２２で元の信号であるリニア空燃比センサ５１の出力信号に加えることで、進み補償を行なう。

図９は、ＥＧＲガス定数演算ブロック２１４を詳細に表した一例である。前述した通り、ＥＧＲガスのガス定数Ｒ_egrは空燃比によって、特に空燃比がリッチになると大きく変化する。そこで、ガス定数マップ２２５で、リニア空燃比センサ応答遅れ補償信号に応じたＥＧＲガスのガス定数Ｒ_egr0を算出する。

ただし、空燃比が理論空燃比（ストイキ）からリッチに変化したとしても、暫くの間は、ＥＧＲ還流距離が存在するため、リッチ状態で燃焼したＥＧＲガスはコレクタ２７まで到達しない。コレクタ２７内のＥＧＲ率を正確に求めるためには、ＥＧＲ系の遅れであるむだ時間を考慮する必要があり、むだ時間遅れ補償ブロック２２６で前記むだ時間を考慮した処理を行なう。また、コレクタ２７内にＥＧＲガスが到達してからも、瞬間的にコレクタ２７内のＥＧＲガス定数がリッチ燃焼時のガス定数に切り替わるのではなく、ストイキ燃焼時のＥＧＲガス定数から加重平均的に変化するため、加重平均演算ブロック２２７でコレクタ２７内のＥＧＲガス定数Ｒ_egrを演算する。

図１０は、むだ時間遅れ補償ブロック２２６における前記むだ時間の演算方法を示した一例である。エンジン回転数とエンジン負荷とから、排圧マップ２３０により排圧Ｐ_exhを検索する。ＥＧＲガス流速演算ブロック２３１では、前記排気圧力Ｐ_exhとコレクタ内圧力Ｐ_inとの差分からＥＧＲガス流速Ｖ_egrを演算し、むだ時間演算ブロック２３２では、前記ＥＧＲガス流速Ｖ_egrと、ＥＧＲガス配管長さＬ_egrとから、ＥＧＲガスが排気集合部からコレクタ２７に到達するまでの時間（むだ時間）を算出する。

図９に示すように、例えば、加重平均演算ブロック２２７では、むだ時間遅れ補償ブロック２２６の出力信号に所定のゲインβを乗算した値に対して、前回のガス定数Ｒ_egrにゲイン（１−β）を乗算した値を加算し、ＥＧＲガス定数Ｒ_egrを算出する。

図１１は、実ＥＧＲ率演算ブロック２１５を詳細に表した一例である。加算器２３３で、コレクタ内ＥＧＲガス密度とコレクタ内空気密度を加算し、コレクタ２７内に存在する総ガス密度を算出する。前記コレクタ２７内の総ガス密度に対して、コレクタ２７内ＥＧＲガス密度が含まれている割合からコレクタ２７内の実ＥＧＲ率を演算する。

図１２は、図２の本実施形態に係るエンジンのＥＧＲ制御手段の詳細なフローチャートの一例である。

ステップ１００１で、エンジン回転数とエンジン負荷とから、目標ＥＧＲ率検索ブロック２０１において目標ＥＧＲ率マップにより目標ＥＧＲ率を検索し、目標ＥＧＲ率≠０か否かを判断する。目標ＥＧＲ率≠０である場合は、ステップ１００２に移る。

ステップ１００２では、加算器２０２で、前記目標ＥＧＲ率から、実ＥＧＲ率を減算して、ＥＧＲ率差分ｅｇｒｄｉｆを演算する。

ステップ１００４では、前記ＥＧＲ率差分ｅｇｒｄｉｆに基づいて、ＥＧＲバルブ開度補正テーブル２０５からＥＧＲバルブ開度補正量ＥＧＲＨＯＳ０を検索し、ステップ１００７に移る。前記ＥＧＲ率差分ｅｇｒｄｉｆが正の値の場合、実ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率よりも低いことを意味するので、ＥＧＲ率を増やすためにＥＧＲバルブ６４が開く側に補正が働き、逆に、前記ＥＧＲ率差分ｅｇｒｄｉｆが負の値の場合、実ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率よりも高いことを意味するので、ＥＧＲ率を減らすためにＥＧＲバルブ６４が閉じる側に補正が働く。

ここで、ステップ１００１で、目標ＥＧＲ率≠０でなかった場合は、ステップ１００３に移る。

ステップ１００３では、目標ＥＧＲ率は０であるため、基本ＥＧＲバルブ開度φｅｇｒは全閉を指示している。そのため、ＥＧＲバルブ開度を補正する必要はなく、スイッチ２０３で、ＥＧＲ率差分ｅｇｒｄｉｆを０として出力し、ステップ１００５に移る。

ステップ１００５では、ＥＧＲ率差分ｅｇｒｄｉｆが０であるため、図３に示すＥＧＲバルブ開度補正テーブルに従い、ＥＧＲバルブ開度補正量ＥＧＲＨＯＳ０を０としてステップ１００６に移る。

ステップ１００６では、目標ＥＧＲ率は０であるため、ＥＧＲバルブ開度を補正する必要はなく、スイッチ２０４で、ＥＧＲバルブ開度補正量の前回値ＥＧＲＨＯＳ１を０として出力してステップ１００７に移る。

ステップ１００７では、加算器２０６で、ＥＧＲＨＯＳ０とＥＧＲＨＯＳ１とから、ＥＧＲバルブ開度補正値ＥＧＲＨＯＳを演算し、ステップ１００８に移る。

ステップ１００８では、加算器２０７で、基本ＥＧＲバルブ開度φｅｇｒ０と前記ＥＧＲバルブ開度補正値ＥＧＲＨＯＳとから、補正後ＥＧＲバルブ開度φｅｇｒを演算する。

本実施形態は、ＥＧＲガスのガス定数Ｒ_egrが空燃比によって変化し、さらに空燃比が急変した際の、コレクタ内ＥＧＲガス定数Ｒ_egrの変化を、空燃比センサ５１の応答遅れと、ＥＧＲ系の遅れを考慮することにより、ＥＧＲ率を従来よりも更に高い精度で推定することができる。

以上、本発明の一実施形態について、詳述したが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではない。また、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、各構成要素は上記構成に限定されるものではない。

１０…エンジン
１１…シリンダ
１１ａ…シリンダヘッド
１１ｂ…シリンダブロック
１４…コンロッド
１５…ピストン
１７…燃焼室
１９…エアクリーナ
２０…吸気通路
２１…吸気バルブ
２２…排気バルブ
２３…吸気カム軸
２４…排気カム軸
２５…スロットルバルブ
２７…コレクタ
２８…吸気マニホールド
２９…吸気ポート
３０…燃料噴射弁
３４…点火コイル
３５…点火プラグ
４０…排気通路
５０…エアフローセンサ
５１…リニア空燃比センサ
５２…Ｏ₂センサ
５３…燃料タンク
５４…燃料ポンプ
５５…燃圧レギュレータ
６０…三元触媒
６１…ＥＧＲ配管
６２…ＥＧＲクーラ
６３…ＥＧＲ温度センサ
６４…ＥＧＲバルブ
１００…ＥＣＵ

Claims

ＥＧＲガスをコレクタへ還流させる手段と、
前記ＥＧＲガスの流量を調整する手段と、
エンジンの吸入空気量を得る手段と、
前記コレクタ内の圧力を得る手段と、
空気とＥＧＲガスの温度を得る手段と、
空燃比を検出する手段と、
空燃比から前記ＥＧＲガスのガス定数を推定する手段と、
前記ＥＧＲガスのガス定数に基づいて前記コレクタ内のＥＧＲ率を算出する手段と、を備え、
前記ＥＧＲガスのガス定数を推定する手段は、
前記空燃比検出手段の検出遅れおよびＥＧＲ系の遅れを考慮して前記ＥＧＲガスのガス定数を推定することを特徴とするエンジンのＥＧＲ制御装置。
前記コレクタ内のＥＧＲ率は、前記コレクタ内の空気とＥＧＲガスとの分圧、温度、ガス定数から算出することを特徴とする請求項１に記載のエンジンのＥＧＲ制御装置。
前記コレクタ内の空気分圧は、前記コレクタ内の吸入空気量の収支から算出することを特徴とする請求項２に記載のエンジンのＥＧＲ制御装置。
前記コレクタ内のＥＧＲガス分圧は、前記コレクタ内の圧力と前記コレクタ内の空気分圧との差分から求めることを特徴とする請求項２に記載のエンジンのＥＧＲ制御装置。
前記ＥＧＲガス温度は、前記ＥＧＲガスの流量を調整する手段よりも排気側に排気温度センサを設けて検出することを特徴とする請求項１〜４のうち何れか１項に記載のエンジンのＥＧＲ制御装置。
前記ＥＧＲ系の遅れとは、排気集合部からコレクタまでのＥＧＲガス到達時間であり、前記エンジンの回転数と負荷とから求めた排気圧力と、前記コレクタ内圧力と、前記ＥＧＲガス配管長とから求めることを特徴とする請求項１〜５のうち何れか１項に記載のエンジンのＥＧＲ制御装置。
前記空燃比検出手段は空燃比センサであり、進みフィルタを用いることで前記空燃比センサの応答遅れを補償することを特徴とする請求項１〜６のうち何れか１項に記載のエンジンのＥＧＲ制御装置。