JP6451705B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）装置を備える内燃機関の制御装置に関する。

排気の一部をＥＧＲガスとして排気通路からＥＧＲ弁を通して吸気通路に戻すＥＧＲ装置が知られている。吸気通路に戻されたＥＧＲガスは吸気通路に導入された新気と混合する。その混合ガスの総量に対するＥＧＲガスの量の比率は、「ＥＧＲ率（EGR ratio）」と呼ばれている。ＥＧＲ率はエンジンの運転制御に用いられるため、ＥＧＲ率を精度良く算出することが望ましい。

特許文献１は、ＥＧＲ率を算出する技術を開示している。当該技術によれば、ＥＧＲ弁を通過するＥＧＲガスの流量が、ＥＧＲ弁モデルを用いて推定される。そして、推定ＥＧＲガス流量と新気流量とに基づいてＥＧＲ率が算出される。但し、ＥＧＲ装置の製造ばらつきや経年劣化により、推定ＥＧＲガス流量と実際のＥＧＲガス流量との間に誤差が生じる可能性がある。そこで、推定ＥＧＲガス流量と実際のＥＧＲガス流との間の誤差が小さくなるように、学習を通してＥＧＲ弁モデルの補正が行われる。

特許文献２は、スロットルバルブを通過する空気流量を算出するための計算式を開示している。当該計算式によれば、スロットルバルブを通過する空気流量は、スロットルバルブの開度及び圧力比に依存する。ここで、圧力比とは、スロットルバルブの上流側と下流側のそれぞれの圧力の比である。

ＥＧＲ装置に関連する他の技術として、特許文献３に開示されているものが知られている。

特開２０１４−１６９６８４号公報 特開２００４−２１８５２４号公報 特開２００３−１６６４４０号公報

特許文献２に開示されているスロットルバルブの場合と同様に、ＥＧＲ弁を通過するＥＧＲガスの流量は、ＥＧＲ弁の開度及び圧力比に依存すると考えられる。ここで、圧力比とは、ＥＧＲ弁の上流側と下流側のそれぞれのガス圧力の比である。ＥＧＲガス流量がＥＧＲ弁開度と圧力比の両方に依存するため、ＥＧＲ弁開度の誤差だけでなく、圧力比の誤差も、ＥＧＲ率の推定誤差に寄与する。しかしながら、特許文献１に記載の技術では、圧力比の誤差が明示的に考慮されていない。このことは、ＥＧＲ弁モデルの精度が十分ではない、すなわち、ＥＧＲ率の推定精度が十分ではないことを意味する。

本発明の１つの目的は、ＥＧＲ装置を備える内燃機関においてＥＧＲ率の推定精度を向上させることができる技術を提供することにある。

第１の発明は、内燃機関の制御装置であり、次の特徴を有する。
内燃機関は、排気の一部をＥＧＲガスとして排気通路からＥＧＲ弁を通して吸気通路に戻すように構成されたＥＧＲ装置を備える。
制御装置は、
ＥＧＲ率の推定値である推定ＥＧＲ率を、推定モデルを用いて算出するＥＧＲ率推定処理と、
推定モデルの更新を行う推定モデル更新処理と
を行う。
推定モデルは、ＥＧＲ弁の上流側と下流側のそれぞれのガス圧力の比あるいは差である圧力パラメータに基づいて推定ＥＧＲ率を算出するように構成される。
圧力パラメータは、更新可能な圧力パラメータモデルで表される。
推定モデル更新処理は、
実ＥＧＲ率を算出する処理と、
推定ＥＧＲ率が実ＥＧＲ率により近づくように圧力パラメータモデルを更新する処理と
を含む。

第２の発明は、第１の発明において、次の特徴を有する。
圧力パラメータモデルは、圧力パラメータと、圧力パラメータの補正値である第１補正値とを含む。
推定モデル更新処理において、制御装置は、推定ＥＧＲ率が実ＥＧＲ率により近づくように第１補正値を更新する。

第３の発明は、第２の発明において、次の特徴を有する。
内燃機関は、更に、吸気通路における新気流量を検出する第１センサを備える。
圧力パラメータ及び第１補正値は、新気流量の関数として表される。
制御装置は、新気流量を用いて圧力パラメータ及び第１補正値を算出する。

第４の発明は、第３の発明において、次の特徴を有する。
第１補正値は、ｃ×ｇａ^２で表される。ここで、ｃは補正係数であり、ｇａは新気流量である。
推定モデル更新処理において、制御装置は、推定ＥＧＲ率が実ＥＧＲ率により近づくように補正係数ｃを更新する。

第５の発明は、第２の発明において、次の特徴を有する。
内燃機関は、更に、ＥＧＲ弁の上流側と下流側のそれぞれのガス圧力を検出する第２センサ群を備える。
制御装置は、第２センサによって検出されたガス圧力を用いて圧力パラメータを算出する。

第６の発明は、第１から第５の発明のいずれかにおいて、次の特徴を有する。
推定モデルは、圧力パラメータとＥＧＲ弁の開度に基づいて推定ＥＧＲ率を算出するように構成される。
推定モデルにおいて、開度は、更新可能な弁開度モデルで表される。
推定モデル更新処理において、制御装置は、推定ＥＧＲ率が実ＥＧＲ率により近づくように、圧力パラメータモデルと弁開度モデルを更新する。

第７の発明は、第４の発明において、次の特徴を有する。
内燃機関は、更に、ＥＧＲ弁の開度を検出する第３センサを備える。
推定モデルは、圧力パラメータと開度に基づいて推定ＥＧＲ率を算出するように構成される。
推定モデルにおいて、開度は、更新可能な弁開度モデルで表される。
弁開度モデルは、第３センサによって検出される開度と、開度の補正値である第２補正値とを含む。
推定モデル更新処理において、制御装置は、推定ＥＧＲ率が実ＥＧＲ率により近づくように、補正係数ｃと第２補正値を更新する。

第８の発明は、第７の発明において、次の特徴を有する。
第１運転状態における新気流量及び開度は、第１検出量である。
第１運転状態における実ＥＧＲ率は、第１実ＥＧＲ率である。
第１運転状態と異なる第２運転状態における新気流量及び開度は、第２検出量である。
第２運転状態における実ＥＧＲ率は、第２実ＥＧＲ率である。
制御装置は、第１検出量に応じた推定ＥＧＲ率が第１実ＥＧＲ率により近づき、且つ、第２検出量に応じた推定ＥＧＲ率が第２実ＥＧＲ率により近づくように、補正係数ｃと第２補正値を更新する。

第１の発明によれば、推定ＥＧＲ率を算出するための推定モデルにおいて、圧力パラメータは、更新可能な圧力パラメータモデルで表される。推定ＥＧＲ率が実ＥＧＲ率により近づくように圧力パラメータモデルを更新することによって、圧力パラメータの誤差に起因する推定ＥＧＲ率の誤差を小さくすることができる。このように、推定モデルにおいて圧力パラメータの誤差が考慮されるため、推定ＥＧＲ率の精度が向上する。推定ＥＧＲ率の精度の向上により、空燃比の乱れや失火の発生が抑制される。

第２の発明によれば、圧力パラメータモデルは、圧力パラメータの誤差を打ち消すための第１補正値を含んでいる。圧力パラメータモデルを更新する際、圧力パラメータの計算式そのものを更新するのではなく、第１補正値だけを更新すればよい。更新すべき変数の数が少ないことは、計算負荷及び計算時間の低減の観点から好ましい。

第３の発明によれば、圧力パラメータ及び第１補正値は、新気流量の関数として表される。圧力パラメータの誤差が新気流量に依存して変動するため、第１補正値も新気流量の関数として表すことにより、圧力パラメータの誤差を精度良く打ち消すことが可能となる。特に、新気流量が変動する過渡期であっても、高い推定精度が維持される。更に、ＥＧＲ弁の上流側と下流側のガス圧力を直接測定するための圧力センサを新たに設置する必要はない。このことは、コスト削減の観点から好適である。

第４の発明によれば、第１補正値は、ｃ×ｇａ^２で表される。この場合、推定モデルにおいて更新すべき変数が少なくなる。よって、推定モデルの更新に要する計算負荷及び計算時間が抑えられる。

第５の発明によれば、圧力パラメータは、第２センサ群によって検出されたガス圧力を用いて算出される。この場合、圧力パラメータの算出に近似式を用いる必要がない。

第６の発明によれば、推定モデルにおいて、ＥＧＲ弁の開度の誤差も更に考慮される。

第７の発明によれば、推定モデルにおいて、ＥＧＲ弁の開度の誤差も更に考慮される。このとき、推定モデルにおいて更新すべき変数は、補正係数ｃと第２補正値の２つだけである。よって、推定モデルの更新に要する計算負荷及び計算時間が抑えられる。

第８の発明によれば、２つの運転状態における検出量を用いることによって、補正係数ｃと第２補正値を同時にすばやく更新することが可能となる。

本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関の構成を示す概略図である。 第１の実施の形態における推定モデルを示す概念図である。 センサにより検出される弁開度に含まれる誤差を説明するための概念図である。 弁開度の補正値αを説明するための概念図である。 流量係数の補正を説明するための概念図である。 圧力比に含まれる誤差を説明するための概念図である。 圧力比の補正値βを説明するための概念図である。 過渡期における圧力比の誤差の変化を説明するための概念図である。 第１の実施の形態における制御装置の機能を示すブロック図である。 第１の実施の形態におけるＥＧＲ率推定処理を示すフローチャートである。 第１の実施の形態における推定モデル更新処理を示すフローチャートである。 第１の実施の形態における推定モデル更新処理を示すフローチャートである。 本発明の第４の実施の形態に係る内燃機関の構成を示す概略図である。 本発明の第５の実施の形態に係る内燃機関の構成を示す概略図である。

添付図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。

１．第１の実施の形態
１−１．内燃機関の構成
図１は、第１の実施の形態に係る内燃機関１（エンジン）の構成を示す概略図である。内燃機関１は、エンジン本体１０、吸気通路２０、排気通路３０、過給機４０、ＥＧＲ装置５０、吸気Ｏ_２センサ６０、及び制御装置１００を備えている。

エンジン本体１０の上流側には吸気通路２０が設けられている。その吸気通路２０の最上流部にはエアクリーナ２１が設けられている。エアクリーナ２１の下流にはエアフローメータ２２が設けられている。エアフローメータ２２は、吸気通路２０に導入された新気の質量流量を検出するセンサである。エアフローメータ２２によって検出される新気の質量流量を、以下「新気流量ｇａ」という。

エアフローメータ２２の下流には、過給機４０のコンプレッサ４１が設けられている。コンプレッサ４１は、軸を介してタービン４２に接続されている。コンプレッサ４１の下流の吸気通路２０には、スロットルバルブ２３が設けられている。スロットルバルブ２３の下流には、サージタンクを含む吸気マニホールド２４が設けられている。吸気マニホールド２４は、エンジン本体１０の各気筒に吸気を導入するように接続されている。

エンジン本体１０の下流側には排気通路３０が設けられている。より詳細には、エンジン本体１０の各気筒の排気口に排気マニホールド３１が接続されている。排気マニホールド３１の下流には、過給機４０のタービン４２が設けられている。エンジン本体１０からの排気流によってタービン４２が回転すると、吸気側のコンプレッサ４１も回転し、それにより吸気の圧縮が行われる。タービン４２の下流の排気通路３０には触媒３２が設けられている。触媒３２は、例えば、スタートコンバータである。

ＥＧＲ装置５０は、排気通路３０と吸気通路２０との間を接続し、排気通路３０を流れる排気の一部を吸気通路２０に戻すように構成されている。図１に示されるように、本実施の形態では、ＥＧＲ装置５０は、触媒３２よりも下流の排気通路３０Ａから排気の一部を取り込む。そして、ＥＧＲ装置５０は、取り込んだ排気を、エアクリーナ２１とコンプレッサ４１との間の吸気通路２０Ａに排出する。つまり、ＥＧＲ装置５０は、排気通路３０Ａと吸気通路２０Ａとの間を接続し、排気通路３０Ａを流れる排気の一部を排気通路３０Ａから吸気通路２０Ａに戻す。このような構成のＥＧＲ装置５０は、ＬＰＬ（Low Pressure Loop）−ＥＧＲ装置と呼ばれている。

ＥＧＲ装置５０によって排気通路３０Ａから吸気通路２０Ａに戻される排気を、以下「ＥＧＲガス」という。ＥＧＲ通路５１は、ＥＧＲガスの流路であり、排気通路３０Ａと吸気通路２０Ａとの間をつないでいる。ＥＧＲ通路５１には、ＥＧＲクーラ５２及びＥＧＲ弁５３が設けられている。ＥＧＲクーラ５２は、ＥＧＲガスを冷却する。ＥＧＲ弁５３は、ＥＧＲガスの流量を調節するための弁である。ＥＧＲ弁５３を通して排気通路３０Ａから吸気通路２０Ａに戻されるＥＧＲガスの流量は、ＥＧＲ弁５３の開度を変更することにより調節可能である。

より詳細には、ＥＧＲ弁５３は、アクチュエータとしてのモータ５４に接続されている。モータ５４の回転によりＥＧＲ弁５３が開閉し、それによりＥＧＲ弁５３の開度が変化する。開度センサ５５は、モータ５４に取り付けられており、モータ５４の回転角度に基づいてＥＧＲ弁５３の開度を検出する。開度センサ５５によって検出されるＥＧＲ弁５３の開度を、以下「弁開度ｅｇｒｖ」という。

吸気Ｏ_２センサ６０は、吸気の酸素（Ｏ_２）濃度を検出する。ここでの吸気とは、吸気通路２０における新気とＥＧＲガスとの混合ガスである。図１に示される例では、吸気Ｏ_２センサ６０は、コンプレッサ４１とスロットルバルブ２３との間の吸気通路２０に設けられている。吸気Ｏ_２センサ６０によって検出される濃度を、以下「吸気Ｏ_２濃度Ｏｉ」という。

制御装置１００は、内燃機関１の運転を制御するマイクロコンピュータであり、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）とも呼ばれている。制御装置１００は、内燃機関１及び車両に搭載されたセンサから様々な状態情報を受け取る。例えば図１において、制御装置１００は、エアフローメータ２２、開度センサ５５、及び吸気Ｏ_２センサ６０から、それぞれ、新気流量ｇａ、弁開度ｅｇｒｖ、及び吸気Ｏ_２濃度Ｏｉの情報を受け取る。そして、制御装置１００は、受け取った状態情報に基づいて、各種演算処理や内燃機関１の運転制御を行う。

尚、制御装置１００は、プロセッサ、メモリ、及び入出力インタフェースを備えている。制御装置１００は、入出力インタフェースを通して、センサから状態情報を受け取り、また、アクチュエータに指令を送る。メモリには制御プログラムが格納され、プロセッサがその制御プログラムを実行することにより、制御装置１００の機能が実現される。

制御装置１００の機能の１つとして、ＥＧＲ率（EGR ratio）の制御が挙げられる。ＥＧＲ率とは、新気とＥＧＲガスとの混合ガスの総量に対するＥＧＲガスの量の比率である。制御装置１００は、エンジン運転状態（例えば、回転速度及び負荷）に応じて目標ＥＧＲ率を決定する。その一方で、制御装置１００は、センサから受け取った状態情報に基づいて、現在のＥＧＲ率を推定する。そして、制御装置１００は、推定ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率に一致するように、ＥＧＲガスの流量を制御する。ＥＧＲガスの流量を制御するには、モータ５４に指令を出力し、ＥＧＲ弁５３の開度を変化させればよい。

ここで、ＥＧＲ率の推定精度が低い場合、ＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に一致させる制御を行ったとしても、実際には目標ＥＧＲ率が達成されないことになる。つまり、実際のＥＧＲ率と目標ＥＧＲ率との間に無視できない誤差が発生することになる。この誤差は、空燃比の乱れの原因となる。

また、制御装置１００は、推定ＥＧＲ率に応じて最適な点火時期を決定する場合もある。しかし、ＥＧＲ率の推定精度が低い場合、推定ＥＧＲ率に応じて決定された点火時期は、実際のＥＧＲ率に対しては最適ではない可能性がある。これは、失火の原因となる。

このように、ＥＧＲ率の推定誤差が低いことは、エンジンの運転制御の観点から好ましくない。本実施の形態では、ＥＧＲ率の推定精度を向上させることができる技術が提案される。まず、本実施の形態においてＥＧＲ率を推定する際に用いられる「推定モデル」について詳しく説明する。

１−２．推定モデルの説明
まず、ＥＧＲ率Ｒｅｇｒは、次の式（１）で定義される。

式（１）において、ｇａは新気流量であり、上述の通りエアフローメータ２２によって検出される。Ｇｅｇｒは、ＥＧＲ装置５０によって排気通路３０Ａから吸気通路２０Ａに戻されるＥＧＲガスの質量流量である。本実施の形態では、このＥＧＲガスの質量流量Ｇｅｇｒが、推定モデルを用いることによって算出（推定）される。そのＥＧＲガスの質量流量Ｇｅｇｒを、以下「推定ＥＧＲガス流量Ｇｅｇｒ」という。また、式（１）によって算出されるＥＧＲ率Ｒｅｇｒを、以下「推定ＥＧＲ率Ｒｅｇｒ」という。尚、推定ＥＧＲガス流量Ｇｅｇｒの算出と推定ＥＧＲ率Ｒｅｇｒの算出は等価なものとして扱うことができる。

推定ＥＧＲガス流量Ｇｅｇｒは、次の式（２）で与えられる。

式（２）において、Ｂｅｇｒは流量係数である。ここでの流量係数Ｂｅｇｒは、ＥＧＲ弁５３の有効開口面積もパラメータとして含んでおり、ＥＧＲ弁５３の弁開度ｅｇｒｖに依存する。つまり、流量係数Ｂｅｇｒは、弁開度ｅｇｒｖの関数として表される。

また、Ｐｓｃは、ＥＧＲ弁５３の上流側、すなわち、ＥＧＲ弁５３からみて排気通路３０Ａ側のガス圧力である。一方、Ｐａｃは、ＥＧＲ弁５３の下流側、すなわち、ＥＧＲ弁５３からみて吸気通路２０Ａ側のガス圧力である。Ｐａｃ／Ｐｓｃは、ＥＧＲ弁５３の上流側と下流側のそれぞれのガス圧力の比である。以下、Ｐａｃ／Ｐｓｃを、単純に「圧力比」と呼ぶ。

式（２）に示されるように、推定ＥＧＲガス流量Ｇｅｇｒは、弁開度ｅｇｒｖの関数Ｂｅｇｒｖと、圧力比Ｐａｃ／Ｐｓｃの関数Φとの積で表される。言い換えれば、推定ＥＧＲガス流量Ｇｅｇｒは、弁開度ｅｇｒｖと圧力比Ｐａｃ／Ｐｓｃに依存する。

図２は、推定ＥＧＲガス流量Ｇｅｇｒ（つまりは推定ＥＧＲ率Ｒｅｇｒ）の算出に用いられる推定モデルを示す概念図である。推定モデルは、上記の式（２）と同様であり、弁開度ｅｇｒｖと圧力比Ｐａｃ／Ｐｓｃに基づいて推定ＥＧＲガス流量Ｇｅｇｒを算出するように構成されている。但し、弁開度ｅｇｒｖは、弁開度ｅｇｒｖの誤差を考慮した「弁開度モデル」で表される。同様に、圧力比Ｐａｃ／Ｐａｃは、圧力比Ｐａｃ／Ｐｓｃの誤差を考慮した「圧力比モデル」で表される。以下、弁開度モデルと圧力比モデルのそれぞれについて詳しく説明する。

１−２−１．弁開度モデル
ＥＧＲ弁５３の弁開度ｅｇｒｖは、開度センサ５５によって検出される。しかしながら、検出値としての弁開度ｅｇｒｖには、様々な要因による誤差が含まれ得る。つまり、開度センサ５５から出力される弁開度ｅｇｒｖは、ＥＧＲ弁５３の実際の開度と異なっている可能性がある。

図３を参照して、開度センサ５５から出力される弁開度ｅｇｒｖに含まれ得る誤差の例を説明する。ＥＧＲ弁５３は、アクチュエータとしてのモータ５４に接続されている。モータ５４の回転によりＥＧＲ弁５３が開閉し、それによりＥＧＲ弁５３の開度が変化する。開度センサ５５は、モータ５４の回転角度に基づいてＥＧＲ弁５３の弁開度ｅｇｒｖを検出する。

＜要因１＞まず、開度センサ５５そのものの製造ばらつき及び経年劣化が、弁開度ｅｇｒｖの誤差の原因となる。

＜要因２＞また、ＥＧＲ弁５３と開度センサ５５との間には、モータ５４やギヤ（図示されない）といった機械が存在している。その機械の製造ばらつき及び経年劣化も、弁開度ｅｇｒｖの誤差の原因となる。

＜要因３＞図３に示される平面図において、ＥＧＲ通路５１の幅はＬであり、ＥＧＲ弁５３の回転角はθであり、ＥＧＲ弁５３の開口幅（開口面積に相当）はＬ（１−ｃｏｓθ）である。しかしながら、ＥＧＲ弁５３にデポが付着した場合を考えると、実際の開口幅はＬ（１−ｃｏｓθ）より狭くなる、すなわち、ＥＧＲ弁５３の“実質的な回転角”はθよりも小さくなる。その一方で、開度センサ５５は、デポの存在を認識することはできず、モータ５４の回転角度（つまり、回転角θ）に基づいて弁開度ｅｇｒｖを検出する。よって、“検出値としての弁開度ｅｇｒｖ”と“実質的な弁開度”との間にはズレが生じる。このズレも弁開度ｅｇｒｖの誤差として扱うことができる。

このように、検出値としての弁開度ｅｇｒｖには誤差が含まれ得る。この誤差は、弁開度ｅｇｒｖのオフセットと呼ぶこともできる。誤差を含む弁開度ｅｇｒｖを上記式（２）に代入して推定ＥＧＲガス流量Ｇｅｇｒを算出した場合、推定ＥＧＲガス流量Ｇｅｇｒの誤差が大きくなる。

そこで、本実施の形態によれば、誤差を考慮して、弁開度ｅｇｒｖの補正が行われる。その補正を行うのが弁開度モデルである。つまり、弁開度モデルは、弁開度ｅｇｒｖの誤差を打ち消すように弁開度ｅｇｒｖを補正する。弁開度ｅｇｒｖの補正の量が補正値αで表される場合、補正後の弁開度ｅｇｒｖは次のように表される。

＜弁開度モデル＞
補正後の弁開度ｅｇｒｖ＝検出値としての弁開度ｅｇｒｖ＋補正値α

弁開度モデルは、検出値としての弁開度ｅｇｒｖと、弁開度ｅｇｒｖの補正値αとを含んでいる。補正値αは変数であり、更新可能である。より詳細には、補正値αの初期値はゼロに設定される。その後、補正値αは、弁開度ｅｇｒｖの誤差を打ち消すように、学習を通して更新される。補正値αを更新することは、弁開度モデルを更新することを意味する。すなわち、本実施の形態に係る弁開度モデルは、更新可能であり、弁開度ｅｇｒｖの誤差を打ち消すように更新される。

図４は、補正値α（弁開度ｅｇｒｖの誤差）の特性を示す概念図である。図４において、横軸が弁開度ｅｇｒｖを表し、縦軸が補正値αを表している。上述の要因１〜３から明らかなように、弁開度ｅｇｒｖの誤差は、弁開度ｅｇｒｖの大きさには依存しないオフセットである。よって、補正値αも弁開度ｅｇｒｖの大きさには依存しない。

図５は、流量係数Ｂｅｇｒの補正を説明するための概念図であり、横軸が弁開度ｅｇｒｖを表し、縦軸が流量係数Ｂｅｇｒを表している。図５には、検出値としての弁開度ｅｇｒｖがそのまま用いられる場合と、弁開度モデルによって補正された弁開度ｅｇｒｖ（＝ｅｇｒｖ＋α）が用いられる場合の両方が示されている。弁開度モデルを用いることにより、弁開度ｅｇｒｖの誤差が打ち消され、流量係数Ｂｅｇｒの算出精度が向上する。

１−２−２．圧力比モデル
本実施の形態において、圧力比Ｐａｃ／Ｐｓｃは、エアフローメータ２２によって検出される新気流量ｇａの関数として表される。具体的には、圧力比Ｐａｃ／Ｐｓｃは、次の式（３）で表される。

ここで、Ｐａは大気圧である。係数ａ_１、ａ_２、ｂ_１、及びｂ_２は、実験やシミュレーションを通して予め決定されている。式（３）を用いる場合、ガス圧力Ｐａｃ、Ｐｓｃを直接測定する必要はない。内燃機関１に一般的に設置されているエアフローメータ２２があれば十分であり、ガス圧力Ｐａｃ、Ｐｓｃを直接測定するための圧力センサを新たに設置する必要はない。コストを増加させることなく圧力比Ｐａｃ／Ｐｓｃを算出可能な点で、式（３）は好適である。

式（３）を用いて算出される圧力比Ｐａｃ／Ｐｓｃには誤差が含まれ得る。その誤差の要因としては、次のものが考えられる。
＜要因１＞排気通路３０の排気管の製造ばらつき
＜要因２＞時間の経過と共に増大する、排気通路３０のＵＦ触媒（underfloor converter）の詰まり
＜要因３＞時間の経過とともに増大する、吸気通路２０のエアクリーナ２１の詰まり

誤差を含む圧力比Ｐａｃ／Ｐｓｃを上記式（２）に代入して推定ＥＧＲガス流量Ｇｅｇｒを算出した場合、推定ＥＧＲガス流量Ｇｅｇｒの誤差が大きくなる。そこで、本実施の形態によれば、誤差を考慮して、圧力比Ｐａｃ／Ｐｓｃの補正が行われる。その補正を行うのが圧力比モデルである。つまり、圧力比モデルは、圧力比Ｐａｃ／Ｐｓｃの誤差を打ち消すように圧力比Ｐａｃ／Ｐｓｃを補正する。圧力比Ｐａｃ／Ｐｓｃの補正の量が補正値βで表される場合、補正後の圧力比Ｐａｃ／Ｐｓｃは次のように表される。

＜圧力比モデル＞
補正後の圧力比Ｐａｃ／Ｐｓｃ＝圧力比Ｐａｃ／Ｐｓｃ＋補正値β

圧力比モデルは、式（３）で算出される圧力比Ｐａｃ／Ｐｓｃと、圧力比Ｐａｃ／Ｐｓｃの補正値βとを含んでいる。補正値βは変数であり、更新可能である。より詳細には、補正値βの初期値はゼロに設定される。その後、補正値βは、圧力比Ｐａｃ／Ｐｓｃの誤差を打ち消すように、学習を通して更新される。補正値βを更新することは、圧力比モデルを更新することを意味する。すなわち、本実施の形態に係る圧力比モデルは、更新可能であり、圧力比Ｐａｃ／Ｐｓｃの誤差を打ち消すように更新される。

尚、上記式（３）そのものを圧力比モデルとし、係数ａ_１、ａ_２、ｂ_１、及びｂ_２を変数として扱い、それら係数ａ_１、ａ_２、ｂ_１、及びｂ_２を更新していくことも考えられる。しかしながら、変数の数が多くなると、更新のために多数の計測データが必要となり、また、更新のための数値計算は複雑となる。これは、計算負荷及び計算時間の増大を招く。一方、圧力比Ｐａｃ／Ｐｓｃとは別に補正値βを含む上記の圧力比モデルの場合、更新すべき変数の数が減る。これは、計算負荷及び計算時間の低減の観点から好ましい。

図６は、補正値β（圧力比Ｐａｃ／Ｐｓｃの誤差）の特性を示す概念図である。図６において、横軸が新気流量ｇａを表し、縦軸が補正値βを表している。圧力比Ｐａｃ／Ｐｓｃが新気流量ｇａに依存するため、その誤差つまり補正値βも新気流量ｇａに依存すると考えられる。すなわち、補正値βは、新気流量ｇａの関数として表される。特に、本願発明者は、補正値βが次の近似式（４）によって精度良く表されることを、実験及びシミュレーションを通して確認した。

式（４）において、ｃは補正係数である。この補正係数ｃの初期値はゼロに設定される。その後、補正係数ｃは、圧力比Ｐａｃ／Ｐｓｃの誤差を打ち消すように、学習を通して更新される。補正係数ｃを更新することは、補正値βを更新することを意味し、ひいては、圧力比モデルを更新することを意味する。

図７は、圧力比Ｐａｃ／Ｐｓｃの補正を説明するための概念図であり、横軸が新気流量ｇａを表し、縦軸が圧力比Ｐａｃ／Ｐｓｃを表している。図７には、式（３）で算出される圧力Ｐａｃ／Ｐｓｃと、圧力比モデルによって補正された圧力比（＝Ｐａｃ／Ｐｓｃ＋β）の両方が示されている。圧力比モデルを用いることによって、圧力比Ｐａｃ／Ｐｓｃの算出精度が向上する。

１−２−３．推定モデル
以上に説明された弁開度モデル及び圧力比モデルを用いる場合、推定ＥＧＲガス流量Ｇｅｇｒを算出するための推定モデルは、次の式（５）で与えられる。

式（５）において、弁開度ｅｇｒｖ及び新気流量ｇａは、センサによって取得される検出値である。大気圧Ｐａと係数ａ_１、ａ_２、ｂ_１、及びｂ_２は既知パラメータである。変数は、補正値αと補正係数ｃの２つだけである。この式（５）と上記式（１）をまとめて、推定ＥＧＲ率Ｒｅｇｒを算出するための推定モデルと呼ぶことができる。推定モデル（数式、パラメータ及び変数）は、制御装置１００のメモリに格納される。

製造ばらつきや経年変化により、式（５）で与えられる推定ＥＧＲガス流量Ｇｅｇｒに誤差が発生する可能性がある。その場合、推定ＥＧＲガス流量Ｇｅｇｒの誤差がより小さくなるように、推定モデルの更新が行われる。具体的には、補正値α及び補正値β（補正係数ｃ）の２つが更新される。更新すべき変数の数が２つに抑えられているため、推定モデルの更新に要する計算負荷及び計算時間が抑えられる。

尚、補正値αの更新頻度と補正値βの更新頻度は異なっていてもよい。一例として、弁開度ｅｇｒｖの誤差の経年変化が、圧力比Ｐａｃ／Ｐｓｃの誤差の経年変化と比較して、極めて小さい場合を考える。この場合、補正値αと補正値βの両方を最初に１回更新した後、しばらくの間、補正値βだけを更新することも考えられる。

本実施の形態の特徴の１つは、推定モデルにおいて圧力比Ｐａｃ／Ｐｓｃの誤差が明示的に考慮されていることである。ここで、比較例として、圧力比Ｐａｃ／Ｐｓｃの誤差が考慮されない推定モデルを考える。当該比較例の場合、推定モデルは圧力比Ｐａｃ／Ｐｓｃの補正値βを含まず、補正値αの更新だけが行われる。この場合、圧力比Ｐａｃ／Ｐｓｃの誤差は、弁開度ｅｇｒｖの誤差と共に、補正値αに吸収されることになる。しかしながら、圧力比Ｐａｃ／Ｐｓｃの誤差の原因は、弁開度ｅｇｒｖの誤差の原因とは異なる。よって、圧力比Ｐａｃ／Ｐｓｃの誤差を補正値αで吸収することは、本質的に正確ではない。

また、比較例の場合の推定誤差は、新気流量ｇａが変動する過渡期において特に顕著となる。この問題を、図８を参照して説明する。図８において、横軸は新気流量ｇａを表し、縦軸は圧力比Ｐａｃ／Ｐｓｃの誤差を表している。ｇａ１は、第１運転状態における新気流量ｇａである。β１は、第１運転状態における圧力比Ｐａｃ／Ｐｓｃの誤差である。ｇａ２は、第１運転状態と異なる第２運転状態における新気流量ｇａである。β２は、第２運転状態における圧力比Ｐａｃ／Ｐｓｃの誤差である。上述の通り、圧力比Ｐａｃ／Ｐｓｃの誤差は新気流量ｇａに依存して変動するため、β１とβ２は異なる値となる。

第１運転状態において、比較例に係る推定モデルが更新されるとする。このとき、圧力比Ｐａｃ／Ｐｓｃの誤差β１は、弁開度ｅｇｒｖの誤差と共に、補正値αに吸収されるかもしれない。しかし、更新後の推定モデルは、第２運転状態における誤差β２には対応できていない。よって、運転状態が第１運転状態から第２運転状態に変わると、β２−β１に相当する推定誤差が発生してしまう。このように、比較例に係る推定モデルは、新気流量ｇａの変動に追随することができない。新気流量ｇａが変動する過渡期において、比較例に係る推定モデルの推定誤差は特に顕著となる。

一方、本実施の形態によれば、推定モデルにおいて、圧力比Ｐａｃ／Ｐｓｃの誤差が考慮されている。より詳細には、推定モデルは圧力比モデルを含んでおり、その圧力比モデルは、圧力比Ｐａｃ／Ｐｓｃの誤差を打ち消すための補正値βを含んでいる。つまり、弁開度ｅｇｒｖの誤差を打ち消すための補正値αとは別に、補正値βが用意されている。従って、本実施の形態に係る推定モデルの精度は、比較例の場合と比較して高くなる。

特に、補正値βが新気流量ｇａの関数として表されると好適である。圧力比Ｐａｃ／Ｐｓｃの誤差が新気流量ｇａに依存して変動するため、補正値βも新気流量ｇａの関数として表すことにより、圧力比Ｐａｃ／Ｐｓｃの誤差を精度良く打ち消すことが可能となる。特に、新気流量ｇａが変動する過渡期であっても、精度良く推定ＥＧＲガス流量Ｇｅｇｒを算出することが可能となる。

更に、本実施の形態によれば、推定モデルにおいて更新すべき変数は、補正値αと補正値β（補正係数ｃ）の２つに抑えられている。よって、推定モデルの更新に要する計算負荷及び計算時間が抑えられる。本実施の形態は、推定モデルの精度を向上させつつ、推定モデルの更新し易さも確保していると言える。

１−３．制御装置による処理
１−３−１．機能ブロック
図９は、本実施の形態における制御装置１００の機能を示すブロック図である。制御装置１００は、機能ブロックとして、ＥＧＲ率推定部１１０、運転制御部１２０、及び推定モデル更新部１３０を備えている。これら機能ブロックは、制御装置１００のプロセッサが、メモリに格納された制御プログラムを実行することにより実現される。また、制御装置１００のメモリには、上述の推定モデルが格納されている。

ＥＧＲ率推定部１１０は、推定モデルを用いて推定ＥＧＲ率Ｒｅｇｒを算出する「ＥＧＲ率推定処理」を実施する。より詳細には、ＥＧＲ率推定部１１０は、エアフローメータ２２によって検出された新気流量ｇａの情報、及び開度センサ５５によって検出された弁開度ｅｇｒｖの情報を受け取る。そして、ＥＧＲ率推定部１１０は、新気流量ｇａ、弁開度ｅｇｒｖ、式（５）及び式（１）を用いて、推定ＥＧＲガス流量Ｇｅｇｒ及び推定ＥＧＲ率Ｒｅｇｒを算出する。

運転制御部１２０は、ＥＧＲ率推定部１１０によって算出された推定ＥＧＲ率Ｒｅｇｒを用いて、内燃機関１の運転制御を行う。

例えば、運転制御部１２０は、エンジン運転状態に応じて目標ＥＧＲ率を決定し、推定ＥＧＲ率Ｒｅｇｒが目標ＥＧＲ率に一致するようにＥＧＲガスの流量を制御する。ＥＧＲガスの流量を制御するために、運転制御部１２０は、モータ５４に指令を出力し、ＥＧＲ弁５３の開度を変化させる。ここで、推定ＥＧＲ率Ｒｅｇｒの精度が低い場合、実際のＥＧＲ率と目標ＥＧＲ率との間に無視できない誤差が発生することになる。この誤差は、空燃比の乱れの原因となる。

また、例えば、運転制御部１２０は、推定ＥＧＲ率Ｒｅｇｒに応じて最適な点火時期を決定し、点火プラグの動作を制御してもよい。しかし、推定ＥＧＲ率Ｒｅｇｒの精度が低い場合、推定ＥＧＲ率Ｒｅｇｒに応じて決定された点火時期は、実際のＥＧＲ率に対しては最適ではない可能性がある。これは、失火の原因となる。

よって、推定ＥＧＲ率Ｒｅｇｒの精度を高めることが重要である。そのために、推定モデル更新部１３０は、推定ＥＧＲ率Ｒｅｇｒの誤差がより小さくなるように推定モデルの更新を行う「推定モデル更新処理」を実施する。推定モデル更新部１３０は、推定モデル更新処理を定期的に実施してもよいし、あるいは、更新条件が満たされた場合に推定モデル更新処理を実施してもよい。推定モデル更新処理の詳細については、後述される。

１−３−２．ＥＧＲ率推定処理
図１０は、制御装置１００（ＥＧＲ率推定部１１０）によるＥＧＲ率推定処理を示すフローチャートである。このＥＧＲ率推定処理は、内燃機関１の運転中、定常的に繰り返し実施される。

ステップＳ１：
制御装置１００は、運転状態に関する情報を取得する。より詳細には、制御装置１００は、エアフローメータ２２によって検出された新気流量ｇａの情報、及び開度センサ５５によって検出された弁開度ｅｇｒｖの情報を取得する。

ステップＳ２：
制御装置１００は、新気流量ｇａ、弁開度ｅｇｒｖ、式（３）、式（４）及び式（５）を用いて、圧力比Ｐａｃ／Ｐｓｃ、補正値β、及び推定ＥＧＲガス流量Ｇｅｇｒを算出する。

ステップＳ３：
制御装置１００は、新気流量ｇａ、推定ＥＧＲガス流量Ｇｅｇｒ、及び式（１）を用いて、推定ＥＧＲ率Ｒｅｇｒを算出する。尚、ステップＳ２とステップＳ３は、区別されることなく同時に実施されてもよい。

１−３−３．推定モデル更新処理
図１１は、制御装置１００（推定モデル更新部１３０）による推定モデル更新処理を示すフローチャートである。

ステップＳ１１：
制御装置１００は、運転状態に関する情報を取得する。より詳細には、制御装置１００は、エアフローメータ２２によって検出された新気流量ｇａの情報、開度センサ５５によって検出された弁開度ｅｇｒｖの情報、及び吸気Ｏ_２センサ６０によって検出された吸気Ｏ_２濃度Ｏｉの情報を取得する。

ステップＳ１２：
制御装置１００は、実際のＥＧＲ率である実ＥＧＲ率ＡＲｅｇｒを算出する。例えば、制御装置１００は、次の式（６）に従って実ＥＧＲ率ＡＲｅｇｒを算出することができる。

式（６）において、Ｏｉは、吸気Ｏ_２センサ６０によって計測される吸気Ｏ_２濃度である。Ｏｎは、基準Ｏ_２濃度である。基準Ｏ_２濃度は、内燃機関１が動作を停止している際の吸気通路２０内のＯ_２濃度であり、標準大気のＯ_２濃度とほぼ等しい。

式（６）は、ストイキ燃焼及びリッチ燃焼の場合、すなわち、排気にＯ_２がほとんど存在しない場合を想定している。リーン燃焼の場合は、排気通路３０に設けられる空燃比センサ（図示されない）によって検出される排気Ｏ_２濃度を更に考慮すればよい。吸気Ｏ_２濃度と排気Ｏ_２濃度に基づくマップから、実ＥＧＲ率ＡＲｅｇｒを算出することができる。

吸気Ｏ_２濃度の代わりに、吸気ＣＯ_２濃度が利用されてもよい。この場合、吸気Ｏ_２センサ６０が吸気ＣＯ_２センサに置き換えられる。その吸気ＣＯ２センサは、吸気通路２０における新気とＥＧＲガスとの混合ガスにおけるＣＯ_２濃度を検出する。標準大気のＣＯ_２濃度に対する混合ガスのＣＯ_２濃度の増加量に基づいて、実ＥＧＲ率ＡＲｅｇｒを算出することができる。

尚、通常運転時、制御装置１００（運転制御部１２０）は、実ＥＧＲ率ＡＲｅｇｒではなく、推定ＥＧＲ率Ｒｅｇｒを用いて、内燃機関１の運転制御を行う。その理由の１つは、エアフローメータ２２の応答性の方が、吸気Ｏ_２センサ６０あるいは吸気ＣＯ_２センサの応答性よりも優れていることである。特に過渡期においては、検出の遅れがＥＧＲ率の算出精度の低下を招く。推定ＥＧＲ率Ｒｅｇｒは、応答性に優れたエアフローメータ２２によって検出される新気流量ｇａに基づいて算出可能である。よって、通常運転時の運転制御には、推定ＥＧＲ率Ｒｅｇｒを利用することが好適である。

ステップＳ１３：
制御装置１００は、ＥＧＲ率推定処理の場合と同様に推定ＥＧＲ率Ｒｅｇｒを算出する。そして、制御装置１００は、推定ＥＧＲ率ＲｅｇｒがステップＳ１２で算出された実ＥＧＲ率ＡＲｅｇｒにより近づくように、推定モデルを更新する。具体的には、制御装置１００は、推定ＥＧＲ率Ｒｅｇｒが実ＥＧＲ率ＡＲｅｇｒにより近づくように、補正値α及び補正値β（補正係数ｃ）を更新する。補正値α及び補正値βを更新することは、弁開度モデル及び圧力比モデルを更新することを意味する。

推定モデルにおける変数が補正値αと補正係数ｃの２個である場合、２つの異なる定常運転状態における新気流量ｇａ、弁開度ｅｇｒｖ、及び実ＥＧＲ率ＡＲｅｇｒが分かればよい。説明のため、第１定常運転状態において検出される新気流量ｇａ及び弁開度ｅｇｒｖを、第１検出量（ｇａ１、ｅｇｒｖ１）と呼ぶ。第１定常運転状態において算出される実ＥＧＲ率ＡＲｅｇｒを、第１実ＥＧＲ率ＡＲｅｇｒ１と呼ぶ。第１実ＥＧＲ率ＡＲｅｇｒ１に相当する実ＥＧＲガス流量を、第１実ＥＧＲガス流量ＡＧｅｇｒ１と呼ぶ。第１定常運転状態と異なる第２定常運転状態において検出される新気流量ｇａ及び弁開度ｅｇｒｖを、第２検出量（ｇａ２、ｅｇｒｖ２）と呼ぶ。第２定常運転状態において算出される実ＥＧＲ率ＡＲｅｇｒを、第２実ＥＧＲ率ＡＲｅｇｒ２と呼ぶ。第２実ＥＧＲ率ＡＲｅｇｒ２に相当する実ＥＧＲガス流量を、第２実ＥＧＲガス流量ＡＧｅｇｒ２と呼ぶ。この場合、制御装置１００は、次の式（７），（８）が成り立つように、補正値α及び補正係数ｃを更新する。

すなわち、制御装置１００は、第１検出量に応じた推定ＥＧＲ率Ｒｅｇｒが第１実ＥＧＲ率ＡＲｅｇｒ１により近づき、且つ、第２検出量に応じた推定ＥＧＲ率Ｒｅｇｒが第２実ＥＧＲ率ＡＲｅｇｒ２により近づくよう、補正値α及び補正係数ｃを更新する。２つの異なる定常運転状態における検出量を用いることにより、補正値α及び補正係数ｃを同時にすばやく更新することが可能となる。

図１２は、２つの運転状態に着目した推定モデル更新処理を要約的に示すフローチャートである。

ステップＳ１０１：
制御装置１００は、ＥＧＲ弁５３が開いており、且つ、運転状態が定常状態（第１定常運転状態）であるか否かを判定する。運転状態が定常状態であるか否かは、例えば、新気流量ｇａの変動に基づいて判定される。ＥＧＲ弁５３が開いており、且つ、運転状態が第１定常運転状態である場合（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０２に進む。

ステップＳ１０２：
制御装置１００は、第１実ＥＧＲ率ＡＲｅｇｒ１を算出する。その後、処理はステップＳ１０３に進む。

ステップＳ１０３：
制御装置１００は、第１検出量（ｇａ１、ｅｇｒｖ１）に応じた推定ＥＧＲ率Ｒｅｇｒを算出する。そして、制御装置１００は、第１実ＥＧＲ率ＡＲｅｇｒ１と推定ＥＧＲ率Ｒｅｇｒとの間の誤差を閾値Ｘと比較する。誤差が閾値Ｘ未満の場合（ステップＳ１０３；Ｎｏ）、推定モデルの更新は不要であり、推定モデル更新処理は終了する。一方、誤差が閾値Ｘ以上の場合（ステップＳ１０３；Ｙｅｓ）、推定モデル更新処理は続行し、ステップＳ１０４に進む。

ステップＳ１０４：
制御装置１００は、第１検出量（ｇａ１、ｅｇｒｖ１）と第１実ＥＧＲ率ＡＲｅｇｒ１をメモリに格納する。その後、処理はステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０５：
制御装置１００は、ＥＧＲ弁５３が開いており、且つ、運転状態が第１定常運転状態とは異なる定常状態（第２定常運転状態）であるか否かを判定する。第２定常運転状態が第１定常運転状態と異なっているか否かは、次の式（９）で表される条件が成立するか否かに基づいて判定される。

式（９）において、Ｙ及びＺは閾値である。式（９）で表される条件が成立する場合、第２定常運転状態は第１定常運転状態と異なると判定される。ＥＧＲ弁５３が開いており、且つ、運転状態が第２定常運転状態である場合（ステップＳ１０５；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０６に進む。

ステップＳ１０６：
制御装置１００は、第２実ＥＧＲ率ＡＲｅｇｒ２を算出する。その後、処理はステップＳ１０７に進む。

ステップＳ１０７：
制御装置１００は、第２検出量（ｇａ２、ｅｇｒｖ２）と第２実ＥＧＲ率ＡＲｅｇｒ２をメモリに格納する。その後、処理はステップＳ１０８に進む。

ステップＳ１０８：
制御装置１００は、メモリに格納した第１検出量（ｇａ１、ｅｇｒｖ１）、第１実ＥＧＲ率ＡＲｅｇｒ１、第２検出量（ｇａ２、ｅｇｒｖ２）、及び第２実ＥＧＲ率ＡＲｅｇｒ２を用いて、推定モデルを更新する。具体的には、制御装置１００は、上記式（７），（８）が成り立つように、補正値α及び補正係数ｃを更新する。制御装置１００は、更新後の推定モデル、すなわち、更新後の補正値α及び補正係数ｃをメモリに格納する。

１−４．効果
推定ＥＧＲ率Ｒｅｇｒは、弁開度ｅｇｒｖだけでなく、圧力比Ｐａｃ／Ｐｓｃにも依存する。よって、弁開度ｅｇｒｖの誤差だけでなく、圧力比Ｐａｃ／Ｐｓｃの誤差も、推定ＥＧＲ率Ｒｅｇｒと実ＥＧＲ率ＡＲｅｇｒとの間の誤差に寄与する。本実施の形態によれば、推定ＥＧＲ率Ｒｅｇｒを算出するための推定モデルにおいて、この圧力比Ｐａｃ／Ｐｓｃの誤差が明示的に考慮されている。つまり、圧力Ｐａｃ／Ｐｓｃの誤差は、弁開度ｅｇｒｖの誤差から切り分けて考慮されている。

より詳細には、推定ＥＧＲ率Ｒｅｇｒを算出するための推定モデルにおいて、圧力比Ｐａｃ／Ｐｓｃは、更新可能な圧力比モデルで表される。推定ＥＧＲ率Ｒｅｇｒが実ＥＧＲ率ＡＲｅｇｒにより近づくように圧力比モデルを更新することによって、圧力比Ｐａｃ／Ｐｓｃの誤差に起因する推定ＥＧＲ率Ｒｅｇｒの誤差を小さくすることができる。このように、推定モデルにおいて圧力比Ｐａｃ／Ｐｓｃの誤差が考慮されるため、推定ＥＧＲ率Ｒｅｇｒの精度が向上する。推定ＥＧＲ率Ｒｅｇｒの精度の向上により、空燃比の乱れや失火の発生が抑制される。

また、本実施の形態によれば、圧力比モデルは、圧力比Ｐａｃ／Ｐｓｃの誤差を打ち消すための補正値βを含んでいる。圧力比モデルを更新する際、圧力比Ｐａｃ／Ｐｓｃの計算式そのものを更新するのではなく、補正値βだけを更新すればよい。更新すべき変数の数が少ないことは、計算負荷及び計算時間の低減の観点から好ましい。

また、本実施の形態によれば、圧力比モデルにおいて、圧力比Ｐａｃ／Ｐｓｃは、新気流量ｇａの関数として表される。この場合、ガス圧力Ｐａｃ、Ｐｓｃを直接測定するための圧力センサを新たに設置する必要はない。圧力比Ｐａｃ／Ｐｓｃを算出するためには、内燃機関１に一般的に設置されているエアフローメータ２２があれば十分である。このことは、コスト削減の観点から好適である。

また、本実施の形態によれば、圧力比モデルにおいて、圧力比Ｐａｃ／Ｐｓｃの補正値βも、新気流量ｇａの関数として表される。圧力比Ｐａｃ／Ｐｓｃの誤差が新気流量ｇａに依存して変動するため、補正値βも新気流量ｇａの関数として表すことにより、圧力比Ｐａｃ／Ｐｓｃの誤差を精度良く打ち消すことが可能となる。特に、新気流量ｇａが変動する過渡期であっても、高い推定精度が維持される（図８参照）。

また、本実施の形態によれば、補正値βは、ｃ×ｇａ^２で表される。この場合、推定モデルにおいて更新すべき変数は、補正値αと補正係数ｃの２つだけである。よって、推定モデルの更新に要する計算負荷及び計算時間が抑えられる。例えば、２つの異なる定常運転状態における検出量を用いることにより、補正値α及び補正係数ｃを同時にすばやく更新することが可能となる。本実施の形態は、推定モデルの精度を向上させつつ、推定モデルの更新し易さも確保していると言える。

２．第２の実施の形態
「圧力比」の代わりに、「圧力差」が用いられてもよい。圧力差とは、ＥＧＲ弁５３の上流側と下流側のそれぞれのガス圧力の差であり、Ｐａｃ−Ｐｓｃで表される。この場合、第１の実施の形態の説明において、「圧力比Ｐａｃ／Ｐｓｃ」を「圧力差Ｐａｃ−Ｐｓｃ」で読み替え、「圧力比モデル」を「圧力差モデル」で読み替える。

より一般化して、「圧力比」と「圧力差」の両方を含む用語として「圧力パラメータ」を用いてもよい。つまり、圧力パラメータは、圧力比Ｐａｃ／Ｐｓｃあるいは圧力差Ｐａｃ−Ｐｓｃである。この場合、第１の実施の形態の説明において、「圧力比Ｐａｃ／Ｐｓｃ」を「圧力パラメータ」で読み替え、「圧力比モデル」を「圧力パラメータモデル」で読み替える。

３．第３の実施の形態
第３の実施の形態は、第１の実施の形態と比較して、圧力比Ｐａｃ／Ｐｓｃの補正値βの式が異なる。第１の実施の形態と重複する説明は、適宜省略される。本実施の形態では、補正値βは、上記式（４）の代わりに、次の式（１０）で表される。

式（１０）において、ｄは補正係数である。一次の項（ｄ×ｇａ）が更に追加されているため、補正値βはより精密になる。本実施の形態の場合、推定モデルにおいて更新すべき変数は、補正値α、補正係数ｃ及びｄの３個である。よって、３つの異なる定常運転状態における検出量を用いることにより、補正値α、補正係数ｃ及びｄを更新することができる。

尚、補正値βに大きく寄与するのは二次の項（ｃ×ｇａ^２）である。よって、第１の実施の形態の式（４）でも十分な精度は得られる。

４．第４の実施の形態
第４の実施の形態は、第１の実施の形態と比較して、圧力比Ｐａｃ／Ｐｓｃの算出方法が異なる。第１の実施の形態と重複する説明は、適宜省略される。

図１３は、第４の実施の形態に係る内燃機関１の構成を示す概略図である。本実施の形態に係る内燃機関１は、図１で示された構成に加えて、圧力センサ７１、７２を備えている。圧力センサ７１は、ＥＧＲ弁５３の下流側のガス圧力Ｐａｃを検出する。圧力センサ７２は、ＥＧＲ弁５３の上流側のガス圧力Ｐｓｃを検出する。

制御装置１００は、圧力センサ７１、７２のそれぞれから、検出されたガス圧力Ｐａｃ、Ｐｓｃの情報を受け取る。そして、制御装置１００は、上記式（３）の代わりに、検出されたガス圧力Ｐａｃ、Ｐｓｃを用いて圧力比Ｐａｃ／Ｐｓｃを算出する。よって、本実施の形態では、推定ＥＧＲガス流量Ｇｅｇｒを算出するための推定モデルは、次の式（１１）で与えられる。

本実施の形態では、圧力比Ｐａｃ／Ｐｓｃの誤差は、圧力センサ７１、７２の製造ばらつき及び経年劣化に起因する。補正値βは、その圧力比Ｐａｃ／Ｐｓｃの誤差を打ち消すためのパラメータである。補正値α及び補正値βの更新方法は、第１の実施の形態の場合と同様である。

本実施の形態によれば、圧力比Ｐａｃ／Ｐｓｃの算出に、式（３）のような近似式を用いる必要がない。

５．第５の実施の形態
図１４は、第５の実施の形態に係る内燃機関１の構成を示す概略図である。第１の実施の形態と重複する説明は、適宜省略される。

本実施の形態では、ＥＧＲガスは、図１で示された吸気通路２０Ａではなく、吸気通路２０のうちの吸気マニホールド２４に排出される。そのために、ＥＧＲ装置５０の代わりに、ＥＧＲ装置５０’が用いられる。ＥＧＲ装置５０’は、排気通路３０Ａと吸気マニホールド２４との間を接続し、排気通路３０Ａを流れる排気の一部を排気通路３０Ａから吸気マニホールド２４に戻す。

ＥＧＲ弁５３の上流側のガス圧力は、第１の実施の形態の場合と同じＰｓｃである。一方、ＥＧＲ弁５３の下流側のガス圧力は、吸気マニホールド２４におけるガス圧力Ｐｍである。よって、本実施の形態における圧力比は、Ｐｍ／Ｐｓｃで表される。ガス圧力Ｐｓｃは、第１の実施の形態の場合と同じく、新気流量ｇａの関数で表される。一方、ガス圧力Ｐｍは、新気流量ｇａと相関が無い。従って、本実施の形態では、推定ＥＧＲガス流量Ｇｅｇｒを算出するための推定モデルは、次の式（１２）で与えられる。

式（１２）において、β’は、ガス圧力Ｐｓｃの補正値である。経年変化によるガス圧力Ｐｓｃの変化量は、ガス圧力Ｐｓｃのノミナル値と比べて非常に小さい。つまり、補正値β’は１より非常に小さい（β’＜＜１）。よって、式（１２）を次の式（１３）に変形することもできる。

上述の通り、吸気マニホールド２４のガス圧力Ｐｍは、新気流量ｇａに依存しない。よって、図１４に示されるように、ガス圧力Ｐｍを検出するための吸気圧センサ８０が、吸気マニホールド２４に設けられている。制御装置１００は、新気流量ｇａ、弁開度ｅｇｒｖに加えて、吸気圧センサ８０によって検出されるガス圧力Ｐｍの情報を受け取る。そして、制御装置１００は、それら検出量（ｇａ、ｅｇｒｖ、Ｐｍ）及び式（１２）あるいは式（１３）に基づいて、ＥＧＲ率推定処理を行う。

推定モデル更新処理において、実ＥＧＲ率ＡＲｅｇｒを算出するために、新気とＥＧＲガスとの混合ガスのＯ_２濃度が必要である。そのために、図１４に示されるように、吸気Ｏ_２センサ６０’が吸気マニホールド２４に設けられている。吸気Ｏ_２センサ６０’は、吸気マニホールド２４における吸気Ｏ_２濃度Ｏｉを検出する。制御装置１００は、検出された吸気Ｏ_２濃度Ｏｉに基づいて実ＥＧＲ率ＡＲｅｇｒを算出する。推定モデル更新処理におけるその他の処理は、第１の実施の形態の場合と同様である。制御装置１００は、推定ＥＧＲ率Ｒｅｇｒが実ＥＧＲ率ＡＲｅｇｒに近づくように、補正値α及び補正値β’を更新する。

尚、矛盾しない限りにおいて、上述の実施の形態同士を組み合わせることも可能である。

１ 内燃機関（エンジン）
１０ エンジン本体
２０ 吸気通路
２１ エアクリーナ
２２ エアフローメータ
２３ スロットルバルブ
２４ 吸気マニホールド
３０ 排気通路
３１ 排気マニホールド
３２ 触媒
４０ 過給機
４１ コンプレッサ
４２ タービン
５０、５０’ ＥＧＲ装置
５１ ＥＧＲ通路
５２ ＥＧＲクーラ
５３ ＥＧＲ弁
５４ モータ
５５ 開度センサ
６０、６０’ 吸気Ｏ_２センサ
７１ 圧力センサ
７２ 圧力センサ
８０ 吸気圧センサ
１００ 制御装置（ＥＣＵ）

Claims (8)

1. 内燃機関の制御装置であって、
   前記内燃機関は、排気の一部をＥＧＲガスとして排気通路からＥＧＲ弁を通して吸気通路に戻すように構成されたＥＧＲ装置を備え、
   前記制御装置は、
   ＥＧＲ率の推定値である推定ＥＧＲ率を、推定モデルを用いて算出するＥＧＲ率推定処理と、
   前記推定モデルの更新を行う推定モデル更新処理と
   を行い、
   前記推定モデルは、前記ＥＧＲ弁の上流側と下流側のそれぞれのガス圧力の比あるいは差である圧力パラメータに基づいて前記推定ＥＧＲ率を算出するように構成され、
   前記圧力パラメータは、更新可能な圧力パラメータモデルで表され、
   前記推定モデル更新処理は、
   実ＥＧＲ率を算出する処理と、
   前記推定ＥＧＲ率が前記実ＥＧＲ率により近づくように前記圧力パラメータモデルを更新する処理と
   を含む
   内燃機関の制御装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関の制御装置であって、
   前記圧力パラメータモデルは、前記圧力パラメータと、前記圧力パラメータの補正値である第１補正値とを含み、
   前記推定モデル更新処理において、前記制御装置は、前記推定ＥＧＲ率が前記実ＥＧＲ率により近づくように前記第１補正値を更新する
   内燃機関の制御装置。
3. 請求項２に記載の内燃機関の制御装置であって、
   前記内燃機関は、更に、前記吸気通路における新気流量を検出する第１センサを備え、
   前記圧力パラメータ及び前記第１補正値は、前記新気流量の関数として表され、
   前記制御装置は、前記新気流量を用いて前記圧力パラメータ及び前記第１補正値を算出する
   内燃機関の制御装置。
4. 請求項３に記載の内燃機関の制御装置であって、
   前記第１補正値は、ｃ×ｇａ^２で表され、ここで、ｃは補正係数であり、ｇａは前記新気流量であり、
   前記推定モデル更新処理において、前記制御装置は、前記推定ＥＧＲ率が前記実ＥＧＲ率により近づくように前記補正係数ｃを更新する
   内燃機関の制御装置。
5. 請求項２に記載の内燃機関の制御装置であって、
   前記内燃機関は、更に、前記ＥＧＲ弁の上流側と下流側のそれぞれの前記ガス圧力を検出する第２センサ群を備え、
   前記制御装置は、前記第２センサ群によって検出された前記ガス圧力を用いて前記圧力パラメータを算出する
   内燃機関の制御装置。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置であって、
   前記推定モデルは、前記圧力パラメータと前記ＥＧＲ弁の開度に基づいて前記推定ＥＧＲ率を算出するように構成され、
   前記開度は、更新可能な弁開度モデルで表され、
   前記推定モデル更新処理において、前記制御装置は、前記推定ＥＧＲ率が前記実ＥＧＲ率により近づくように、前記圧力パラメータモデルと前記弁開度モデルを更新する
   内燃機関の制御装置。
7. 請求項４に記載の内燃機関の制御装置であって、
   前記内燃機関は、更に、前記ＥＧＲ弁の開度を検出する第３センサを備え、
   前記推定モデルは、前記圧力パラメータと前記開度に基づいて前記推定ＥＧＲ率を算出するように構成され、
   前記推定モデルにおいて、前記開度は、更新可能な弁開度モデルで表され、
   前記弁開度モデルは、前記第３センサによって検出される前記開度と、前記開度の補正値である第２補正値とを含み、
   前記推定モデル更新処理において、前記制御装置は、前記推定ＥＧＲ率が前記実ＥＧＲ率により近づくように、前記補正係数ｃと前記第２補正値を更新する
   内燃機関の制御装置。
8. 請求項７に記載の内燃機関の制御装置であって、
   第１運転状態における前記新気流量及び前記開度は、第１検出量であり、
   前記第１運転状態における前記実ＥＧＲ率は、第１実ＥＧＲ率であり、
   前記第１運転状態と異なる第２運転状態における前記新気流量及び前記開度は、第２検出量であり、
   前記第２運転状態における前記実ＥＧＲ率は、第２実ＥＧＲ率であり、
   前記制御装置は、前記第１検出量に応じた前記推定ＥＧＲ率が前記第１実ＥＧＲ率により近づき、且つ、前記第２検出量に応じた前記推定ＥＧＲ率が前記第２実ＥＧＲ率により近づくように、前記補正係数ｃと前記第２補正値を更新する
   内燃機関の制御装置。

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