WO2015133148A1 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

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WO2015133148A1 PCT/JP2015/001206 JP2015001206W WO2015133148A1 WO 2015133148 A1 WO2015133148 A1 WO 2015133148A1 JP 2015001206 W JP2015001206 W JP 2015001206W WO 2015133148 A1 WO2015133148 A1 WO 2015133148A1
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Definitions

  • This disclosure relates to a control device for an internal combustion engine.
  • torque base control As a technique related to control of an on-vehicle internal combustion engine, so-called torque base control is known in which driving of various actuators is controlled based on a required torque requested by a driver.
  • torque-based control the required torque is calculated based on the accelerator operation amount by the driver and the operating state of the internal combustion engine at that time, and the target torque is calculated by adding engine loss such as pump loss and friction loss to the required torque. Is calculated.
  • various actuators such as a throttle adjusting device, an injection device, and an ignition device is controlled.
  • Patent Document 1 discloses a technique for adjusting the amount of air in the cylinder and the EGR rate by cooperating a plurality of actuators. Specifically, for such a technique, a correction coefficient for correcting the influence of EGR on the torque is calculated based on the target EGR rate and the actual value or estimated value of the current air amount, and the target torque is calculated using the correction coefficient. The target air amount is calculated from the value obtained by the correction, and further, the operation of each of the plurality of actuators is controlled based on the target air amount and the target EGR rate.
  • This disclosure is intended to provide a control device for an internal combustion engine capable of realizing high accuracy and stabilization of torque control when EGR gas is introduced.
  • a control device for an internal combustion engine in the present disclosure drives a torque control unit that controls torque generated by the internal combustion engine based on a required torque determined according to a user's request, and an EGR valve provided in an EGR pipe. And an EGR control unit for controlling the flow rate of the EGR gas recirculated from the exhaust side to the intake side via the EGR pipe.
  • the control device for the internal combustion engine includes a target EGR rate setting unit that sets a target EGR rate that is a target value of the EGR rate in the internal combustion engine, and the EGR gas that has passed through the EGR valve flows into the cylinder of the internal combustion engine.
  • a response limiting unit that limits the response of the target EGR rate based on a response delay until the response, a difference between the target EGR rate that is response-limited by the response limiting unit and the target EGR rate that is not response-limited
  • a correction parameter calculation unit that calculates a correction parameter that corrects an influence on torque caused by the introduction of EGR gas, and a torque correction unit that corrects the required torque using the correction parameter calculated by the correction parameter calculation unit; .
  • the control device for the internal combustion engine calculates the correction parameter for torque correction based on the deviation between the target EGR rate with response limitation and the target EGR rate without response limitation.
  • Torque control can be carried out in consideration of changes in torque loss and changes in the combustion state accompanying the introduction of EGR gas.
  • the target EGR rate changes transient
  • torque correction is performed in consideration of the response delay of the actual EGR rate with respect to the change in the target EGR rate. For this reason, it is possible to appropriately cope with the transient response when the EGR gas is introduced.
  • high accuracy and stabilization of torque control at the time of introduction of EGR gas can be realized.
  • FIG. 1 is a configuration diagram illustrating an outline of an engine control system according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a functional block diagram showing engine control based on torque.
  • FIG. 3 is a functional block diagram showing EGR-related control at the time of introduction of EGR gas.
  • FIG. 4 is a time chart showing the delay of the actual EGR rate with respect to the target EGR rate.
  • FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the EGR rate deviation and the EGR efficiency.
  • FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the EGR rate and the cooling loss in the engine heat account,
  • FIG. 7 is a flowchart showing the air amount control.
  • FIG. 8 is a flowchart showing the EGR control.
  • a multi-cylinder four-cycle gasoline engine mounted on a vehicle is controlled, and electronic control of various actuators in the engine is performed.
  • the multi-cylinder four-cycle gasoline engine corresponds to an internal combustion engine, and is referred to as the engine 10.
  • an air flow meter 12 for detecting an intake air amount is provided upstream of the intake pipe 11.
  • a throttle valve 14 whose opening degree is adjusted by a throttle actuator 13 such as a DC motor is provided on the downstream side of the air flow meter 12.
  • the opening degree of the throttle valve 14 is detected by a throttle opening degree sensor 15 built in the throttle actuator 13.
  • the opening degree of the throttle valve 14 is referred to as a throttle opening degree.
  • a surge tank 16 is provided on the downstream side of the throttle valve 14, and an intake manifold 17 that is connected to an intake port of each cylinder is attached to the surge tank 16.
  • the intake port and the exhaust port of the engine 10 are provided with an intake valve and an exhaust valve (both not shown), respectively.
  • the engine 10 is provided with an intake side valve mechanism 21 that changes the opening / closing timing of the intake valve and an exhaust side valve mechanism 22 that changes the opening / closing timing of the exhaust valve. Further, the engine 10 is provided with a fuel injection valve 23 and a spark plug 24 for each cylinder.
  • An exhaust manifold 25 is connected to the exhaust port of the engine 10, and an exhaust pipe 26 is connected to a collective portion of the exhaust manifold 25.
  • the exhaust pipe 26 is provided with a catalyst 28 for purifying harmful components in the exhaust.
  • a three-way catalyst that purifies three components of CO, HC, and NOx is used as the catalyst 28.
  • An air-fuel ratio sensor 29 is provided on the upstream side of the catalyst 28 to detect the air-fuel ratio or oxygen concentration of the air-fuel mixture using exhaust as a detection target.
  • a turbocharger 30 serving as a supercharger is provided between the intake pipe 11 and the exhaust pipe 26.
  • the turbocharger 30 includes an intake compressor 31 disposed on the upstream side of the throttle valve 14 in the intake pipe 11, an exhaust turbine 32 disposed on the upstream side of the catalyst 28 in the exhaust pipe 26, and the intake compressor 31 and the exhaust turbine 32.
  • the rotating shaft 33 to be connected is provided.
  • the intake compressor 31 is rotated with the rotation of the exhaust turbine 32, and the intake air is compressed by the centrifugal force generated by the rotation of the intake compressor 31. . In this case, the intake air is supercharged.
  • the intake pipe 11 is provided with an intercooler 34 as a heat exchanger for cooling the supercharged intake air on the downstream side of the throttle valve 14, and the intake air is cooled by the intercooler 34. A decrease in air charging efficiency is suppressed.
  • the intercooler 34 is, for example, a water-cooled intake air cooling unit.
  • the intercooler 34 is provided integrally with the surge tank 16, but the intercooler 34 may be provided upstream of the surge tank 16 or upstream of the throttle valve 14.
  • the engine 10 is provided with an external EGR device 35 that introduces a part of the exhaust gas as EGR gas to the intake side.
  • the EGR device 35 includes an EGR pipe 36 that connects the intake pipe 11 and the exhaust pipe 26, an electromagnetically driven EGR valve 37 that adjusts the amount of EGR gas flowing through the EGR pipe 36, and an EGR cooler 38 that cools the EGR gas. And have.
  • the EGR cooler 38 is, for example, a water-cooled EGR cooling unit.
  • the EGR pipe 36 is provided so as to connect the downstream side of the exhaust turbine 32 in the exhaust pipe 26 and the upstream side of the intake compressor 31 in the intake pipe 11, whereby a low-pressure loop type (LPL type) EGR system is provided. Build up.
  • the EGR pipe 36 is provided so as to connect the downstream side of the catalyst 28 in the exhaust pipe 26.
  • the present system includes a crank angle sensor 41 that outputs a crank angle signal for each predetermined crank angle of the engine 10, a water temperature sensor 42 that detects the coolant temperature of the engine 10, and an accelerator sensor 43 that detects the amount of accelerator operation by the driver.
  • a crank angle sensor 41 that outputs a crank angle signal for each predetermined crank angle of the engine 10
  • a water temperature sensor 42 that detects the coolant temperature of the engine 10
  • an accelerator sensor 43 that detects the amount of accelerator operation by the driver.
  • Various sensors such as are provided.
  • the ECU 50 is configured mainly by a microcomputer 51 including a CPU, ROM, RAM, and the like as is well known, and executes various controls of the engine 10 by executing various control programs stored in the ROM.
  • the microcomputer 51 receives detection signals and the like from the various sensors described above, and based on the input detection signals and the like, the throttle valve 14, the fuel injection valve 23, the ignition plug 24, the EGR valve 37, and the like. Control the drive.
  • engine control based on torque is performed, and the microcomputer 51 controls the air amount by adjusting the opening of the throttle valve 14 or fuel injection according to the required torque requested by the user who is the driver.
  • the amount control, ignition timing control, and EGR rate control are appropriately performed.
  • the microcomputer 51 calculates a target throttle opening that is an air amount control parameter as an air amount control function, and controls the intake air amount of the engine 10 based on the target throttle opening.
  • the microcomputer 51 includes a control parameter calculation unit that calculates a target throttle opening, and an air amount control unit that controls the intake air amount of the engine 10 based on the target throttle opening.
  • the microcomputer 51 controls the flow rate of EGR gas recirculated from the exhaust side to the intake side based on the engine operating state as an EGR control function.
  • the torque-based control includes control of the opening / closing timing of the intake valve and the exhaust valve, but the description is omitted in this embodiment.
  • the microcomputer 51 constitutes a torque control unit and an EGR control unit.
  • FIG. 2 is a functional block diagram showing engine control based on torque. Each function shown in FIG. 2 is realized by the microcomputer 51 of the ECU 50.
  • the required torque of the engine 10 is calculated based on, for example, the engine speed NE and the accelerator operation amount.
  • the torque correction unit M11 performs various corrections on the required torque to calculate the target torque.
  • the target torque is calculated by correcting the engine loss and various kinds of efficiency.
  • the engine loss correction for example, torque correction based on pump loss and friction loss is performed.
  • the efficiency correction ignition efficiency correction based on the ignition timing and air-fuel ratio efficiency correction based on the actual air-fuel ratio are performed.
  • the ignition efficiency calculation unit M12 calculates the amount of retardation of the actual ignition timing with respect to the ignition timing (MBT) at the maximum torque point, and calculates the ignition efficiency E1 based on the amount of retardation. .
  • the air-fuel ratio efficiency calculation unit M13 calculates the air-fuel ratio efficiency E2 based on the target air-fuel ratio each time.
  • the ignition efficiency E1 is calculated so as to be smaller as the retardation amount of the actual ignition timing with respect to MBT is larger.
  • the air-fuel ratio efficiency E2 is larger as the air-fuel ratio is larger than the predetermined rich air-fuel ratio and the absolute value of the deviation is larger. , Calculated to be a small value.
  • the air-fuel ratio efficiency E2 becomes the maximum value. Note that the smaller the efficiency, the smaller the generated torque in the engine 10. Then, the torque correction unit M11 divides the required torque by the multiplication value of the ignition efficiency E1 and the air-fuel ratio efficiency E2, and calculates the target torque as a result.
  • the target air amount calculation unit M14 calculates a target charge air amount based on the target torque using a predetermined charge air amount model.
  • the target opening calculation unit M15 calculates a target throttle opening based on the target charging air amount and the estimated charging air amount calculated by the charging air amount estimation unit M17 using a predetermined intake system model.
  • the throttle control unit M16 calculates a control duty for driving the throttle actuator 13 based on the target throttle opening and the actual throttle opening detected by the throttle opening sensor 15. The throttle actuator 13 is driven by this control duty to adjust the throttle opening, and the air amount is controlled accordingly.
  • the filling air amount estimation unit M17 estimates the estimated filling air amount based on the actual throttle opening and the actual intake air amount detected by the air flow meter 12, using a predetermined intake system model.
  • the ignition timing calculation unit M18 calculates the ignition timing based on the estimated charge air amount and the engine speed NE. Based on this ignition timing, the spark plug 24 is driven to ignite.
  • the injection amount calculation unit M19 calculates the fuel injection amount based on the estimated charge air amount, the target air-fuel ratio, and the actual air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor 29.
  • the injection amount calculation unit M19 calculates the fuel injection amount by performing air-fuel ratio feedback control so that the actual air-fuel ratio matches the target air-fuel ratio.
  • the fuel injection valve 23 is driven based on this fuel injection amount.
  • the required torque efficiency is further corrected based on the EGR rate of the external EGR device 35, and the air amount control that reflects the EGR is performed. The details will be described below.
  • FIG. 3 is a functional block diagram showing EGR-related control when EGR gas is introduced.
  • FIG. 3 shows an EGR control unit M20.
  • the torque correction unit M11, the target air amount calculation unit M14, and the target opening calculation unit M15 in the figure are the same as those shown in FIG.
  • Each function shown in FIG. 3 is realized by the microcomputer 51 of the ECU 50 as in FIG.
  • the target EGR rate calculation unit M21 calculates the target EGR rate (T1) based on the air amount and the engine speed NE that are load parameters.
  • the target charge air amount calculated by the target air amount calculation unit M14 is used as a load parameter.
  • the target EGR rate is calculated based on the target charge air amount and the engine rotational speed NE using a map that defines the relationship among the target charge air amount, the engine rotational speed NE, and the target EGR rate.
  • the target EGR rate calculation unit M21 is a target EGR rate setting unit.
  • the response limiting unit M22 limits the response of the target EGR rate based on a response delay until the EGR gas that has passed through the EGR valve 37 flows into the engine cylinder. At this time, the response limit is performed on the target EGR rate using an air model that simulates the behavior related to the inflow of the EGR gas into the cylinder, and the actual EGR rate (T2) at the time when the EGR gas flows into the cylinder is calculated. . Thereby, the EGR rate in accordance with the actual change is calculated.
  • the air model was constructed based on a response delay from when the EGR valve 37 opening degree change was commanded to when the EGR gas increased or decreased by the EGR opening change was sucked into the cylinder (combustion chamber).
  • the air model is expressed as a first-order lag model with a time constant T [s] and a dead time L [s], and the transfer function k is expressed by the following equation (1).
  • k 1 / (T + 1) ⁇ e ⁇ L (1)
  • T1 the target EGR rate without response limitation
  • T2 the target EGR rate with response limitation
  • the target EGR rate with response restriction is an actual EGR rate.
  • T1 increases and changes like a rising edge
  • T2 increases and changes with a predetermined delay due to response limitation.
  • T1 decreases and changes like a falling edge
  • T2 decreases and changes with a predetermined delay due to response limitation.
  • the EGR efficiency calculation unit M23 inputs a deviation between the target EGR rate whose response is limited by the response limiting unit M22 and the target EGR rate which is not response-limited, and calculates the EGR efficiency E3 based on the EGR rate deviation. .
  • the deviation removes the target EGR rate without response limitation from the target EGR rate with response limitation.
  • the EGR efficiency calculation unit M23 calculates the EGR efficiency E3 based on the deviation (T2-T1) between the target EGR rate without response limitation T1 and the target EGR rate with response limitation T2 .
  • the EGR efficiency E3 is a correction parameter for correcting the influence on the torque accompanying the introduction of EGR gas.
  • the EGR efficiency calculation unit M23 corresponds to a correction parameter calculation unit.
  • the deviation is an EGR rate deviation.
  • the EGR efficiency calculation unit M23 calculates the EGR efficiency E3 using the relationship shown in FIG. In FIG. 5, when the EGR rate deviation is 0 or in the vicinity of 0, the relationship is set such that the EGR efficiency E3 is 1, and the EGR efficiency E3 is reduced as the absolute value of the EGR rate deviation increases. In this case, the torque increase correction amount is increased.
  • FIG. 6 shows the relationship between the EGR rate and the cooling loss in the heat account of the engine 10. According to FIG. 6, for example, when the EGR rate is 0% and 25%, the cooling loss is smaller at 25%. That is, the greater the degree of decrease in the actual EGR rate with respect to the target value, the greater the decrease in cooling loss.
  • the EGR rate deviation is positive, that is, when T2 becomes larger than T1 due to the target EGR rate decreasing and changing as indicated by X2 in FIG. 4, the actual EGR rate is less than the target value.
  • the combustion state deteriorates due to the increase, and therefore the EGR efficiency E3 is lowered. That is, the EGR efficiency E3 is calculated by reflecting that the combustion of the engine 10 deteriorates.
  • the slope (change rate) of the EGR efficiency on the vertical axis with respect to the EGR rate deviation on the horizontal axis may be different between the positive and negative cases of the EGR rate deviation.
  • the slope may be larger than when the is negative, or vice versa.
  • the EGR efficiency calculated by the EGR efficiency calculation unit M23 is used for torque correction by the torque correction unit M11. That is, the torque correction unit M11 divides the required torque by the multiplication value of the ignition efficiency E1, the air-fuel ratio efficiency E2, and the EGR efficiency E3, and calculates the target torque as a result. As a result, appropriate air amount control can be performed while taking into account the effects of ignition timing, air-fuel ratio, and EGR on torque.
  • the target EGR opening degree calculation unit M24 calculates a target EGR opening degree that is a target value of the opening degree of the EGR valve 37 based on the target EGR rate. Specifically, the target EGR opening is calculated based on the target EGR rate using a map that defines the relationship between the target EGR rate and the target EGR opening. Then, the EGR valve 37 is driven based on the target EGR opening, and the EGR gas amount is adjusted accordingly. At this time, the EGR valve 37 does not add an EGR response and is immediately controlled according to the target EGR rate.
  • the EGR rate when the EGR gas flows into the cylinder A certain actual EGR rate is calculated.
  • response restriction is performed on the target EGR opening using an air model that simulates the behavior related to in-cylinder inflow of EGR gas, and the actual EGR rate is calculated.
  • the air model used in the actual EGR rate calculation unit M25 may be the same as the air model used in the response limiting unit M22, and is expressed as a first-order lag model.
  • the actual EGR rate calculated by the actual EGR rate calculation unit M25 is used for calculation of the target throttle opening by the target opening calculation unit M15.
  • the target throttle opening can be appropriately calculated while taking into account the EGR response when the EGR gas is introduced.
  • the microcomputer 51 calculates the required torque of the engine 10 based on the engine speed NE and the accelerator operation amount.
  • the microcomputer 51 performs various corrections related to engine loss and efficiency with respect to the required torque, and calculates a target torque. At this time, the correction based on the ignition efficiency E1, the air-fuel ratio efficiency E2, and the EGR efficiency E3 is performed regarding the efficiency correction.
  • the microcomputer 51 calculates a target charged air amount based on the target torque using the charged air amount model.
  • the microcomputer 51 uses the intake system model to calculate the target throttle opening based on the target charge air amount, the actual charge air amount, and the actual EGR rate.
  • the actual charge air amount is an estimated charge air amount estimated from the actual throttle opening and the actual intake air amount.
  • the microcomputer 51 performs feedback control of the throttle opening based on the target throttle opening and the actual throttle opening.
  • the microcomputer 51 calculates the target EGR rate T1 based on the target charge air amount and the engine rotational speed NE.
  • the microcomputer 51 performs the response limitation of the target EGR rate T1 based on the delay of the EGR valve response, and calculates the target EGR rate T2 with response limitation.
  • the microcomputer 51 calculates the EGR efficiency E3 based on the EGR rate deviation.
  • the microcomputer 51 calculates the target EGR opening based on the target EGR rate calculated in S21.
  • the microcomputer 51 controls the EGR opening degree. In this case, the EGR valve 37 is driven based on the target EGR opening, and the EGR gas amount is adjusted accordingly.
  • the microcomputer 51 calculates the actual EGR rate based on the target EGR opening degree and the delay of the EGR response.
  • the EGR efficiency E3 which is a correction parameter for torque correction
  • the EGR efficiency E3 is calculated based on the deviation between the target EGR rate T2 with response limitation and the target EGR rate T1 without response limitation.
  • torque control can be performed in consideration of changes in torque loss and changes in combustion state accompanying the introduction of EGR gas.
  • the target EGR rate changes transient
  • torque correction is performed in consideration of the response delay of the actual EGR rate with respect to the change in the target EGR rate. For this reason, it is possible to appropriately cope with the transient response when the EGR gas is introduced.
  • high accuracy and stabilization of torque control at the time of introduction of EGR gas can be realized.
  • an air flow meter 12 is used to detect the change in intake air amount associated with the introduction of EGR gas.
  • the actual EGR rate is estimated based on the actual intake air amount, and torque correction is performed based on the estimated value of the actual EGR rate.
  • a feedback loop of calculation having acquisition of the actual intake air amount, estimation of the actual EGR rate, torque correction, and control of the intake air amount is formed, and the feedback loop may cause system divergence. For example, when the actual intake air amount increases, the estimated value of the actual EGR rate decreases, and the intake air amount is controlled to increase to compensate for the increase in cooling loss caused by the decrease in the actual EGR rate.
  • the system diverges and the control becomes unstable.
  • the response limitation of the target EGR rate is performed to cope with the delay of the EGR response, the feedback loop can be eliminated regarding the torque correction based on the EGR rate. As a result, the system can be stabilized.
  • the EGR efficiency E3 is calculated such that the greater the deviation between the response-limited target EGR rate T2 and the non-response-limited target EGR rate T1, the greater the torque increase correction. Therefore, torque correction can be performed in consideration of the degree of EGR response delay.
  • the EGR efficiency E3 is calculated to reflect the increase in the cooling loss of the internal combustion engine, and the target whose response is not limited
  • the EGR efficiency E3 is calculated by reflecting that the combustion of the internal combustion engine is deteriorated due to excessive EGR (see FIG. 5). Therefore, appropriate transient response control can be performed in both cases where the target EGR rate increases and decreases.
  • the target EGR opening is calculated from the target EGR rate, and the EGR valve 37 is controlled by the target EGR opening, while the actual EGR rate is calculated by reflecting the EGR response in the target EGR opening, and the actual EGR rate is used.
  • the target throttle opening was calculated. In this case, the operation of the EGR valve 37 is controlled without adding an EGR response, so that a quick transient response can be realized when the EGR valve 37 is operating.
  • the actual EGR rate is calculated by reflecting the EGR response in the target EGR opening, and the throttle opening is controlled using the actual EGR rate. Therefore, the amount of EGR gas actually flowing into the engine cylinder is reflected. However, the air amount control can be properly performed.
  • the target throttle opening as the air amount control parameter is calculated based on the actual EGR rate calculated by limiting the target EGR opening, but this is changed to the actual EGR rate. Based on this, the target charge air amount as the air amount control parameter may be calculated.
  • an HPL (high-pressure loop) EGR system may be used as an external EGR system.
  • an EGR pipe is provided so as to connect the upstream side of the exhaust turbine 32 in the exhaust pipe 26 and the downstream side of the intake compressor 31 in the intake pipe 11. In this case as well, as described above, torque correction based on EGR efficiency may be performed.
  • the present disclosure can be applied to an internal combustion engine other than a gasoline engine, for example, a diesel engine.

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Abstract

　ＥＣＵ（５０）は、ユーザの要求に応じて定められる要求トルクに基づいて、エンジン（１０）で生成されるトルクを制御するとともに、ＥＧＲ配管（３６）に設けられたＥＧＲ弁（３７）を駆動し、ＥＧＲ配管（３６）を介して排気側から吸気側に還流されるＥＧＲガスの流量を制御する。ＥＣＵ（５０）は、エンジン（１０）における目標ＥＧＲ率を設定するとともに、ＥＧＲ弁（３７）を通過したＥＧＲガスがエンジン（１０）の筒内に流入するまでの応答の遅れに基づいて目標ＥＧＲ率を応答制限する。そして、ＥＣＵ（５０）は、応答制限した目標ＥＧＲ率と、応答制限していない目標ＥＧＲ率との偏差に基づいて、ＥＧＲガスの導入に伴うトルクへの影響分を補正する補正パラメータを算出し、その補正パラメータにより要求トルクの補正を実施する。

Description

内燃機関の制御装置 関連出願の相互参照
　本開示は、２０１４年３月７日に出願された日本出願番号２０１４－４５１８４号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
　本開示は、内燃機関の制御装置に関するものである。
　車載内燃機関の制御に関する技術として、運転者が要求する要求トルクをベースにして各種アクチュエータの駆動を制御する、いわゆるトルクベース制御が知られている。トルクベース制御では、運転者によるアクセル操作量及びその時の内燃機関の運転状態に基づいて要求トルクを算出するとともに、その要求トルクに対して、ポンプ損失、摩擦損失といったエンジンロスを加算して目標トルクを算出する。そして、その目標トルクを実現するべく、スロットル調整装置、噴射装置、点火装置等の各種アクチュエータの動作を制御する。
　また、例えば特許文献１には、複数のアクチュエータを協働させて筒内の空気量及びＥＧＲ率を調整する技術が開示されている。かかる技術について具体的には、ＥＧＲがトルクに与える影響を補正する補正係数を、目標ＥＧＲ率と現時点における空気量の実値又は推定値とに基づいて算出するとともに、その補正係数で目標トルクを補正して得られる値から目標空気量を算出し、さらに目標空気量と目標ＥＧＲ率とに基づいて、複数のアクチュエータのそれぞれの動作を制御する。
　ところで、外部ＥＧＲ装置を用いた構成では、目標ＥＧＲ率に相当する量のＥＧＲガスを導入すべくＥＧＲ弁を動作させても、そのＥＧＲ弁の開度変化分のＥＧＲガスが実際に内燃機関の筒内に吸入されるまでにはガス輸送等の時間を要する。つまり、ＥＧＲガスの導入に関して過渡応答の遅れが生じる。この点、上記従来技術は、ＥＧＲの影響を受けないようにトルク制御を実施しようとするものであるが、未だ改善の余地がある。
特許第４２５１２２８号公報
　本開示は、ＥＧＲガスの導入時におけるトルク制御の高精度化や安定化を実現することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
　本開示における内燃機関の制御装置は、ユーザの要求に応じて定められる要求トルクに基づいて、内燃機関で生成されるトルクを制御するトルク制御部と、ＥＧＲ配管に設けられたＥＧＲ弁を駆動し、前記ＥＧＲ配管を介して排気側から吸気側に還流されるＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲ制御部とを備える。そして、内燃機関の制御装置は、前記内燃機関におけるＥＧＲ率の目標値である目標ＥＧＲ率を設定する目標ＥＧＲ率設定部と、前記ＥＧＲ弁を通過したＥＧＲガスが前記内燃機関の筒内に流入するまでの応答の遅れに基づいて前記目標ＥＧＲ率を応答制限する応答制限部と、前記応答制限部により応答制限した前記目標ＥＧＲ率と、応答制限していない前記目標ＥＧＲ率との偏差に基づいて、ＥＧＲガスの導入に伴うトルクへの影響分を補正する補正パラメータを算出する補正パラメータ算出部と、前記補正パラメータ算出部により算出した補正パラメータにより前記要求トルクの補正を実施するトルク補正部と、を備える。
　上記構成では、内燃機関の制御装置、要求トルクの補正に際し、応答制限有りの目標ＥＧＲ率と応答制限無しの目標ＥＧＲ率との偏差に基づいて、トルク補正の補正パラメータを算出することとしており、ＥＧＲガスの導入に伴うトルク損失の変化や燃焼状態の変化を加味してトルク制御を実施できる。この場合、目標ＥＧＲ率の変化時（過渡時）には、その目標ＥＧＲ率の変化に対する実際のＥＧＲ率の応答遅れを考慮してトルク補正が実施される。そのため、ＥＧＲガスの導入時において過渡応答に対する適切な対応が可能となる。以上により、ＥＧＲガスの導入時におけるトルク制御の高精度化や安定化を実現することができる。
　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図１は、本開示の一実施形態におけるエンジン制御システムの概略を示す構成図であり、 図２は、トルクベースによるエンジン制御を示す機能ブロック図であり、 図３は、ＥＧＲガスの導入時におけるＥＧＲ関連の制御を示す機能ブロック図であり、 図４は、目標ＥＧＲ率に対する実際のＥＧＲ率の遅れを示すタイムチャートであり、 図５は、ＥＧＲ率偏差とＥＧＲ効率との関係を示す図であり、 図６は、エンジン熱勘定においてＥＧＲ率と冷却損失との関係を示す図であり、 図７は、空気量制御を示すフローチャートであり、 図８は、ＥＧＲ制御を示すフローチャートである。
　以下、本開示を具体化した一実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、車両に搭載される多気筒４サイクルガソリンエンジンを制御対象とし、当該エンジンにおける各種アクチュエータの電子制御を実施する。本実施形態では、多気筒４サイクルガソリンエンジンは内燃機関に相当し、エンジン１０とする。まず、図１によりエンジン制御システムの全体概略構成を説明する。
　図１に示すエンジン１０において、吸気管１１の上流部には吸入空気量を検出するエアフロメータ１２が設けられている。エアフロメータ１２の下流側には、ＤＣモータ等のスロットルアクチュエータ１３によって開度調節されるスロットル弁１４が設けられている。スロットル弁１４の開度はスロットルアクチュエータ１３に内蔵されたスロットル開度センサ１５により検出される。この場合、スロットル弁１４の開度はスロットル開度と呼ぶ。スロットル弁１４の下流側にはサージタンク１６が設けられ、サージタンク１６には、各気筒の吸気ポートに通じる吸気マニホールド１７が取り付けられている。
　エンジン１０の吸気ポート及び排気ポートには、それぞれ吸気弁及び排気弁（共に図示略）が設けられている。エンジン１０には、吸気弁の開閉タイミングを変化させる吸気側動弁機構２１と、排気弁の開閉タイミングを変化させる排気側動弁機構２２とが設けられている。また、エンジン１０には気筒ごとに燃料噴射弁２３と点火プラグ２４とが設けられている。
　エンジン１０の排気ポートには排気マニホールド２５が接続され、その排気マニホールド２５の集合部に排気管２６が接続されている。排気管２６には、排気中の有害成分を浄化する触媒２８が設けられている。本実施形態では、触媒２８としてＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘの三成分を浄化する三元触媒が用いられている。触媒２８の上流側には、排気を検出対象として混合気の空燃比または酸素濃度を検出する空燃比センサ２９が設けられている。
　吸気管１１と排気管２６との間には、過給機としてのターボチャージャ３０が設けられている。ターボチャージャ３０は、吸気管１１においてスロットル弁１４の上流側に配置された吸気コンプレッサ３１と、排気管２６において触媒２８の上流側に配置された排気タービン３２と、吸気コンプレッサ３１及び排気タービン３２を連結する回転軸３３とを備えて構成されている。ターボチャージャ３０において、排気管２６を流れる排気によって排気タービン３２が回転されると、排気タービン３２の回転に伴い吸気コンプレッサ３１が回転され、吸気コンプレッサ３１の回転により生じる遠心力によって吸気が圧縮される。この場合、吸気が過給される。
　また、吸気管１１には、スロットル弁１４の下流側に、過給された吸気を冷却する熱交換器としてのインタークーラ３４が設けられており、このインタークーラ３４により吸気が冷却されることで空気の充填効率の低下が抑制される。インタークーラ３４は例えば水冷式の吸気冷却部である。本実施形態では、サージタンク１６に一体にインタークーラ３４が設けられるが、サージタンク１６の上流側又はスロットル弁１４の上流側にインタークーラ３４が設けられる構成であってもよい。
　また、エンジン１０には、排気の一部をＥＧＲガスとして吸気側に導入する外部ＥＧＲ装置３５が設けられている。このＥＧＲ装置３５は、吸気管１１と排気管２６とを接続するＥＧＲ配管３６と、ＥＧＲ配管３６を流れるＥＧＲガス量を調節する電磁駆動式のＥＧＲ弁３７と、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ３８とを有する。ＥＧＲクーラ３８は例えば水冷式のＥＧＲ冷却部である。ＥＧＲ配管３６は、排気管２６において排気タービン３２の下流側と、吸気管１１において吸気コンプレッサ３１の上流側とを接続するように設けられており、これにより低圧ループ方式（ＬＰＬ方式）のＥＧＲシステムを構築する。本実施形態では、ＥＧＲ配管３６は、排気管２６において触媒２８の下流側とを接続するように設けられている。
　その他、本システムには、エンジン１０の所定クランク角ごとにクランク角信号を出力するクランク角センサ４１、エンジン１０の冷却水温度を検出する水温センサ４２、ドライバによるアクセル操作量を検出するアクセルセンサ４３等の各種センサが設けられている。
　ＥＣＵ５０は、周知の通りＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等よりなるマイクロコンピュータ５１を主体として構成され、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行することで、エンジン１０の各種制御を実施する。具体的には、マイクロコンピュータ５１は、前述した各種センサから検出信号等を入力し、その入力した検出信号等に基づいて、スロットル弁１４や、燃料噴射弁２３、点火プラグ２４、ＥＧＲ弁３７等の駆動を制御する。
　本実施形態では、トルクベースによるエンジン制御を実施することとしており、マイクロコンピュータ５１は、ドライバであるユーザが要求する要求トルクに応じて、スロットル弁１４の開度調節による空気量制御や、燃料噴射量の制御、点火時期の制御、ＥＧＲ率の制御を適宜実施する。これにより、エンジン１０で生成されるトルクが制御される。この場合特に、マイクロコンピュータ５１は、空気量制御機能として、空気量制御パラメータである目標スロットル開度を算出するとともに、その目標スロットル開度に基づいてエンジン１０の吸入空気量を制御する。本実施形態では、マイクロコンピュータ５１は、目標スロットル開度を算出する制御パラメータ算出部と、その目標スロットル開度に基づいてエンジン１０の吸入空気量を制御する空気量制御部を有する。また、マイクロコンピュータ５１は、ＥＧＲ制御機能として、エンジン運転状態に基づいて、排気側から吸気側に還流されるＥＧＲガスの流量を制御する。なお、トルクベースによる制御としては上記以外に、吸気弁や排気弁についての開閉タイミングの制御等があるが、本実施形態では説明を割愛する。本実施形態では、マイクロコンピュータ５１によりトルク制御部及びＥＧＲ制御部が構成されている。
　図２は、トルクベースによるエンジン制御を示す機能ブロック図である。図２に示す各機能はＥＣＵ５０のマイクロコンピュータ５１により実現される。
　図２において、エンジン１０の要求トルクは、例えばエンジン回転速度ＮＥやアクセル操作量に基づいて算出される。そして、トルク補正部Ｍ１１では、要求トルクに対して各種の補正を行い目標トルクを算出する。このトルク補正部Ｍ１１では、エンジンロス分の補正や各種の効率による補正を実施して目標トルクを算出する。エンジンロス補正としては、例えばポンプ損失、摩擦損失に基づくトルク補正が実施される。また、効率補正としては、点火時期に基づく点火効率補正や、実空燃比に基づく空燃比効率補正が実施される。
　ここで、点火時期に関しては、点火効率算出部Ｍ１２において、トルク最大点における点火時期（ＭＢＴ）に対する実点火時期の遅角量を算出するとともに、その遅角量に基づいて点火効率Ｅ１を算出する。また、実空燃比に関しては、空燃比効率算出部Ｍ１３において、都度の目標空燃比に基づいて空燃比効率Ｅ２を算出する。点火効率Ｅ１は、ＭＢＴに対する実点火時期の遅角量が大きいほど、小さい値になるようにして算出され、空燃比効率Ｅ２は、空燃比が所定のリッチ空燃比と偏差の絶対値が大きくなるほど、小さい値になるようにして算出される。つまり、空燃比が所定のリッチ空燃比の場合、空燃比効率Ｅ２が最大値となる。なお、効率が小さいほど、エンジン１０での生成トルクが小さくなる。そして、トルク補正部Ｍ１１では、要求トルクを、点火効率Ｅ１と空燃比効率Ｅ２との乗算値により除算し、その結果として目標トルクを算出する。
　目標空気量算出部Ｍ１４では、あらかじめ定められた充填空気量モデルを用い、目標トルクに基づいて目標充填空気量を算出する。目標開度算出部Ｍ１５では、あらかじめ定められた吸気系モデルを用い、目標充填空気量と、充填空気量推定部Ｍ１７で算出した推定充填空気量とに基づいて目標スロットル開度を算出する。さらに、スロットル制御部Ｍ１６では、目標スロットル開度と、スロットル開度センサ１５により検出される実スロットル開度とに基づいて、スロットルアクチュエータ１３を駆動させる制御デューティを算出する。この制御デューティによりスロットルアクチュエータ１３が駆動されてスロットル開度が調整され、それに伴い空気量が制御される。
　また、充填空気量推定部Ｍ１７では、あらかじめ定められた吸気系モデルを用い、実スロットル開度と、エアフロメータ１２により検出される実吸入空気量とに基づいて、推定充填空気量を推定する。
　その他に、点火時期算出部Ｍ１８では、推定充填空気量とエンジン回転速度ＮＥとに基づいて点火時期を算出する。この点火時期に基づいて点火プラグ２４が点火駆動される。噴射量算出部Ｍ１９では、推定充填空気量と目標空燃比と空燃比センサ２９により検出される実空燃比とに基づいて燃料噴射量を算出する。噴射量算出部Ｍ１９では、実空燃比を目標空燃比に一致させるよう空燃比フィードバック制御を実施して燃料噴射量を算出する。この燃料噴射量に基づいて燃料噴射弁２３が駆動される。
　また、本実施形態のシステムでは、上記トルクベースによるエンジン制御において、さらに外部ＥＧＲ装置３５のＥＧＲ率に基づいて要求トルクの効率補正を実施するとともに、ＥＧＲの実施を反映した空気量制御を実施することとしており、以下にその詳細を説明する。
　図３は、ＥＧＲガスの導入時におけるＥＧＲ関連の制御を示す機能ブロック図である。図３は、ＥＧＲ制御部Ｍ２０を示すものであり、図中のトルク補正部Ｍ１１や、目標空気量算出部Ｍ１４、目標開度算出部Ｍ１５は図２に示すものと同一である。図３に示す各機能は、図２と同様、ＥＣＵ５０のマイクロコンピュータ５１により実現される。
　図３のＥＧＲ制御部Ｍ２０において、目標ＥＧＲ率算出部Ｍ２１では、負荷パラメータである空気量やエンジン回転速度ＮＥに基づいて目標ＥＧＲ率（Ｔ１）を算出する。本実施形態では、目標空気量算出部Ｍ１４により算出した目標充填空気量を負荷パラメータとしている。具体的には、目標充電空気量とエンジン回転速度ＮＥと目標ＥＧＲ率との関係を定めたマップを用い、目標充電空気量とエンジン回転速度ＮＥとに基づいて目標ＥＧＲ率を算出する。本実施形態では、目標ＥＧＲ率算出部Ｍ２１は目標ＥＧＲ率設定部である。
　また、応答制限部Ｍ２２では、ＥＧＲ弁３７を通過したＥＧＲガスがエンジン気筒内に流入するまでの応答の遅れに基づいて、目標ＥＧＲ率の応答制限を実施する。このとき、目標ＥＧＲ率に対して、ＥＧＲガスの筒内流入に関する挙動を模擬したエアモデルを用いて応答制限を行い、ＥＧＲガスが筒内に流入する時点における実際のＥＧＲ率（Ｔ２）を算出する。これにより、実際の変化に即したＥＧＲ率が算出される。エアモデルは、ＥＧＲ弁３７の開度変更が指令されてから、そのＥＧＲ開度の変更により増量又は減量されたＥＧＲガスが筒内（燃焼室内）に吸入されるまでの応答遅れに基づき構築されたものであり、ＥＧＲ弁３７の応答遅れや、ＥＧＲ配管３６及び吸気管１１におけるＥＧＲガスの輸送遅れが考慮された。本実施形態では、エアモデルは、時定数Ｔ〔ｓ〕、無駄時間Ｌ〔ｓ〕の一次遅れモデルとして表現され、伝達関数ｋを下記の数式（１）で表れる。
 
ｋ＝１／（Ｔ＋１）×ｅ－Ｌ　…（１）
 
　目標ＥＧＲ率が応答制限された場合には、目標ＥＧＲ率に過渡変化が生じる際に遅れが付与される。これを図４により説明する。なお図４でも、応答制限無しの目標ＥＧＲ率をＴ１、応答制限有りの目標ＥＧＲ率をＴ２としている。本実施形態では、応答制限有りの目標ＥＧＲ率は実際のＥＧＲ率である。図４に示すように、目標ＥＧＲ率が増加する場合、Ｔ１が立ち上がりエッジのように増加変化するのに対し、Ｔ２が応答制限により所定の遅れを伴いながら増加変化する。また、目標ＥＧＲ率が減少する場合、Ｔ１が立下りエッジのように減少変化するのに対し、Ｔ２が応答制限により所定の遅れを伴いながら減少変化する。
　そして、ＥＧＲ効率算出部Ｍ２３では、応答制限部Ｍ２２により応答制限した目標ＥＧＲ率と、応答制限していない目標ＥＧＲ率との偏差を入力し、そのＥＧＲ率偏差に基づいてＥＧＲ効率Ｅ３を算出する。本実施形態では、上記偏差は応答制限有りの目標ＥＧＲ率から応答制限無しの目標ＥＧＲ率を取り去る。図３では、ＥＧＲ効率算出部Ｍ２３において、応答制限無しの目標ＥＧＲ率であるＴ１と、応答制限有りの目標ＥＧＲ率であるＴ２との偏差（Ｔ２－Ｔ１）に基づいてＥＧＲ効率Ｅ３を算出する。このＥＧＲ効率Ｅ３は、ＥＧＲガスの導入に伴うトルクへの影響分を補正する補正パラメータであり、本実施形態では、ＥＧＲ効率算出部Ｍ２３が補正パラメータ算出部に相当する。さらに、上記偏差はＥＧＲ率偏差である。
　具体的には、ＥＧＲ効率算出部Ｍ２３では、図５に示す関係を用いてＥＧＲ効率Ｅ３を算出する。図５では、ＥＧＲ率偏差が０又は０付近の場合に、ＥＧＲ効率Ｅ３を１とし、ＥＧＲ率偏差の絶対値が大きくなるほどＥＧＲ効率Ｅ３を小さい値にするような関係が定められている。この場合、トルク増補正分を大きくする。
　より詳しくは、ＥＧＲ率偏差が負である場合、すなわち図４のＸ１のように目標ＥＧＲ率が増加変化することでＴ２がＴ１より小さくなる場合には、目標値に対して実際のＥＧＲ率が小さくなっていることに起因してエンジン１０での冷却損失が大きくなり、故にＥＧＲ効率Ｅ３を低下させている。つまり、エンジン１０の冷却損失が増加することを反映させてＥＧＲ効率Ｅ３を算出する。ちなみに図６には、エンジン１０の熱勘定においてＥＧＲ率と冷却損失との関係を示す。図６によれば、例えばＥＧＲ率が０％の場合と２５％の場合とを比較して、２５％の方が冷却損失が小さくなっている。つまり、目標値に対する実際のＥＧＲ率の低下の度合いが大きいほど、冷却損失の低下が大きくなり易い。
　また一方で、ＥＧＲ率偏差が正である場合、すなわち図４のＸ２のように目標ＥＧＲ率が減少変化することでＴ２がＴ１より大きくなる場合には、目標値に対して実際のＥＧＲ率が大きくなっていることに起因して燃焼状態の悪化が生じ、故にＥＧＲ効率Ｅ３を低下させている。つまり、エンジン１０の燃焼が悪化することを反映させてＥＧＲ効率Ｅ３を算出する。
　図５において、横軸のＥＧＲ率偏差に対する縦軸のＥＧＲ効率の傾き（変化率）については、ＥＧＲ率偏差が正の場合と負の場合とで相違していてもよく、正の場合の方が負の場合よりの傾きを大きくしてもよいし、その逆であってもよい。なお、ＥＧＲ効率Ｅ３を、目標ＥＧＲ率の大きさに基づいて算出することも可能である。この場合、目標ＥＧＲ率が大きいほど、ＥＧＲ効率Ｅ３を小さい値にするとよい。
　ＥＧＲ効率算出部Ｍ２３で算出したＥＧＲ効率は、トルク補正部Ｍ１１でのトルク補正に用いられる。すなわち、トルク補正部Ｍ１１では、要求トルクを、点火効率Ｅ１と空燃比効率Ｅ２とＥＧＲ効率Ｅ３との乗算値により除算し、その結果として目標トルクを算出する。これにより、点火時期、空燃比、ＥＧＲのそれぞれがトルクに及ぼす影響を加味しつつ、適正な空量制御が実施できることとなる。
　また、目標ＥＧＲ開度算出部Ｍ２４では、目標ＥＧＲ率に基づいて、ＥＧＲ弁３７の開度の目標値である目標ＥＧＲ開度を算出する。具体的には、目標ＥＧＲ率と目標ＥＧＲ開度との関係を定めたマップを用い、目標ＥＧＲ率に基づいて目標ＥＧＲ開度を算出する。そして、この目標ＥＧＲ開度に基づいてＥＧＲ弁３７が駆動され、それに伴いＥＧＲガス量が調整される。このとき、ＥＧＲ弁３７はＥＧＲ応答を付加せず、目標ＥＧＲ率に応じて即座に制御される。
　実ＥＧＲ率算出部Ｍ２５では、目標ＥＧＲ開度と、ＥＧＲ弁３７を通過したＥＧＲガスがエンジン気筒内に流入するまでの応答の遅れとに基づいて、ＥＧＲガスの筒内流入時のＥＧＲ率である実ＥＧＲ率を算出する。このとき、目標ＥＧＲ開度に対して、ＥＧＲガスの筒内流入に関する挙動を模擬したエアモデルを用いて応答制限を行い、実ＥＧＲ率を算出する。なお、実ＥＧＲ率算出部Ｍ２５で用いられるエアモデルは、応答制限部Ｍ２２で用いられるエアモデルと同じものであればよく、一次遅れモデルとして表現される。
　実ＥＧＲ率算出部Ｍ２５で算出した実ＥＧＲ率は、目標開度算出部Ｍ１５での目標スロットル開度の算出に用いられる。これにより、ＥＧＲガスの導入時におけるＥＧＲ応答を考慮しつつ目標スロットル開度を適正に算出できることとなる。
　次に、ＥＣＵ５０のマイクロコンピュータ５１により実施される空気量制御と、ＥＧＲ制御とについて図７及び図８のフローチャートを用いて説明する。これら各フローチャートに示す処理は、マイクロコンピュータ５１により所定周期で繰り返し実施される。
　まずは空気量制御を示す図７のフローチャートにおいて、Ｓ１１では、マイクロコンピュータ５１が、エンジン回転速度ＮＥやアクセル操作量に基づいてエンジン１０の要求トルクを算出する。Ｓ１２では、マイクロコンピュータ５１が、要求トルクに対して、エンジンロスや効率に関する各種補正を行い目標トルクを算出する。このとき、効率補正に関して、点火効率Ｅ１、空燃比効率Ｅ２、ＥＧＲ効率Ｅ３に基づく補正が実施される。
　その後、Ｓ１３では、マイクロコンピュータ５１が、充填空気量モデルを用い、目標トルクに基づいて目標充填空気量を算出する。Ｓ１４では、マイクロコンピュータ５１が、吸気系モデルを用い、目標充填空気量と実充填空気量と実ＥＧＲ率とに基づいて目標スロットル開度を算出する。ここで、実充填空気量は実スロットル開度及び実吸入空気量から推定した推定充填空気量である。さらに、Ｓ１５では、マイクロコンピュータ５１が、目標スロットル開度と実スロットル開度とに基づいて、スロットル開度のフィードバック制御を実施する。
　また、ＥＧＲ制御を示す図８のフローチャートにおいて、Ｓ２１では、マイクロコンピュータ５１が、目標充填空気量やエンジン回転速度ＮＥに基づいて目標ＥＧＲ率Ｔ１を算出する。Ｓ２２では、マイクロコンピュータ５１が、ＥＧＲ弁応答の遅れに基づいて、目標ＥＧＲ率Ｔ１の応答制限を実施し、応答制限付きの目標ＥＧＲ率Ｔ２を算出する。そして、Ｓ２３では、マイクロコンピュータ５１が、応答制限していない目標ＥＧＲ率Ｔ１と、応答制限した目標ＥＧＲ率Ｔ２との偏差（＝Ｔ２－Ｔ１）を算出する。Ｓ２４では、マイクロコンピュータ５１が、そのＥＧＲ率偏差に基づいてＥＧＲ効率Ｅ３を算出する。
　また、Ｓ２５では、マイクロコンピュータ５１が、Ｓ２１で算出した目標ＥＧＲ率に基づいて、目標ＥＧＲ開度を算出する。Ｓ２６では、マイクロコンピュータ５１が、ＥＧＲ開度の制御を実施する。この場合、ＥＧＲ弁３７は、目標ＥＧＲ開度に基づいて駆動され、それに伴いＥＧＲガス量が調整される。Ｓ２７では、マイクロコンピュータ５１が、目標ＥＧＲ開度とＥＧＲ応答の遅れとに基づいて、実ＥＧＲ率を算出する。
　以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。
　上記構成では、要求トルクの補正に際し、応答制限有りの目標ＥＧＲ率Ｔ２と応答制限無しの目標ＥＧＲ率Ｔ１との偏差に基づいて、トルク補正の補正パラメータであるＥＧＲ効率Ｅ３を算出することとしたため、ＥＧＲガスの導入に伴うトルク損失の変化や燃焼状態の変化を加味してトルク制御を実施できる。この場合、目標ＥＧＲ率の変化時（過渡時）には、その目標ＥＧＲ率の変化に対する実際のＥＧＲ率の応答遅れを考慮してトルク補正が実施される。そのため、ＥＧＲガスの導入時において過渡応答に対する適切な対応が可能となる。以上により、ＥＧＲガスの導入時におけるトルク制御の高精度化や安定化を実現することができる。
　ちなみに、ＥＧＲガスの導入に伴うトルクへの影響分を補正する別の手法としては、ＥＧＲガスの導入に伴う吸入空気量の変化をモデル化した吸気系モデルを用いて、エアフロメータ１２により検出される実吸入空気量に基づいて実ＥＧＲ率を推定するとともに、その実ＥＧＲ率の推定値に基づいてトルク補正を実施する。ただしかかる場合には、実吸入空気量の取得、実ＥＧＲ率の推定、トルク補正、吸入空気量の制御を有する演算のフィードバックループが形成され、そのフィードバックループによってシステムの発散が生じるおそれがある。例えば、実吸入空気量が増加した場合には、実ＥＧＲ率の推定値が低下し、実ＥＧＲ率の低下に伴い生じる冷却損失の増加分を補うべく吸入空気量が増量制御される。実ＥＧＲ率の低下と吸入空気量の増加により、システムの発散が生じて制御が不安定になる。この点、本実施形態では、目標ＥＧＲ率の応答制限を行うことでＥＧＲ応答の遅れに対応させるようにしたため、ＥＧＲ率に基づくトルク補正に関してフィードバックループを無くすことができる。これにより、システムの安定化を実現できる。
　特に低圧ループ方式（ＬＰＬ方式）のＥＧＲシステムを用いる場合には、ＥＧＲの応答遅れが比較的大きいものとなり、トルク制御への影響が大きくなるが、こうしたシステムにおいても適正なトルク制御を実現できる。
　図５に示すように、応答制限した目標ＥＧＲ率Ｔ２と応答制限していない目標ＥＧＲ率Ｔ１との偏差が大きいほど、トルク増補正分が大きくなるようにしてＥＧＲ効率Ｅ３を算出する。そのため、ＥＧＲの応答遅れの程度を加味してトルク補正を実施できる。
　目標ＥＧＲ率Ｔ１が増加側に変化する場合、及び減少側に変化する場合に、ＥＧＲ率偏差（＝Ｔ２－Ｔ１）が大きくなるほど小さくなるようにしてＥＧＲ効率Ｅ３を算出する。これにより、ＥＧＲ過渡が生じる場合において適正なトルク制御を実施できる。
　応答制限していない目標ＥＧＲ率Ｔ１に対して応答制限した目標ＥＧＲ率Ｔ２が小さい場合に、内燃機関の冷却損失が増加することを反映させてＥＧＲ効率Ｅ３を算出し、応答制限していない目標ＥＧＲ率Ｔ１に対して応答制限した目標ＥＧＲ率Ｔ２が大きい場合に、ＥＧＲ過多による内燃機関の燃焼が悪化することを反映させてＥＧＲ効率Ｅ３を算出する（図５参照）。そのため、目標ＥＧＲ率が増加変化する場合、減少変化する場合のいずれにおいても適正な過渡応答制御を実施できる。
　目標ＥＧＲ率から目標ＥＧＲ開度を算出し、その目標ＥＧＲ開度によりＥＧＲ弁３７を制御する一方、目標ＥＧＲ開度にＥＧＲ応答を反映して実ＥＧＲ率を算出するとともに、その実ＥＧＲ率を用いて目標スロットル開度を算出するようにした。この場合、ＥＧＲ弁３７の動作に関してはＥＧＲ応答を付加せずに制御が実施されるため、ＥＧＲ弁３７の動作時おいていち早い過渡応答を実現できる。また、目標ＥＧＲ開度にＥＧＲ応答を反映することで実ＥＧＲ率が算出され、その実ＥＧＲ率を用いてスロットル開度が制御されるため、実際にエンジン気筒内に流入するＥＧＲガス量を反映させつつ、空気量制御を適正に実施できる。
　上記実施形態を例えば次のように変更してもよい。
　（ａ）目標ＥＧＲ率Ｔ１が増加側に変化すること、及び減少側に変化することをそれぞれ判定し、これらの変化が生じると判定された場合にのみ、ＥＧＲ率偏差に基づくトルク補正を実施してもよい。
　（ｂ）上記実施形態では、目標ＥＧＲ開度を応答制限して算出した実ＥＧＲ率に基づいて、空気量制御パラメータとしての目標スロットル開度を算出するが、これを変更し、実ＥＧＲ率に基づいて、空気量制御パラメータとしての目標充填空気量を算出してもよい。
　（ｃ）外部ＥＧＲシステムとして、ＨＰＬ方式（高圧ループ方式）のＥＧＲシステムを用いてもよい。このＥＧＲシステムでは、排気管２６において排気タービン３２の上流側と、吸気管１１において吸気コンプレッサ３１の下流側とを接続するようにＥＧＲ配管が設けられる。この場合にも、上記同様、ＥＧＲ効率に基づくトルク補正を実施するとよい。
　（ｄ）トルク補正として、上記以外に、吸気側動弁機構２１による吸気弁の開閉タイミングに基づく効率補正や、排気側動弁機構２２による排気弁の開閉タイミングに基づく効率補正を実施してもよい。
　（ｅ）本開示は、ガソリンエンジン以外の内燃機関にも適用可能であり、例えばディーゼルエンジンにも適用できる。
　本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

Claims (5)

  1. 　ユーザの要求に応じて定められる要求トルクに基づいて、内燃機関（１０）で生成されるトルクを制御するトルク制御部（５１）と、ＥＧＲ配管（３６）に設けられたＥＧＲ弁（３７）を駆動し、前記ＥＧＲ配管を介して排気側から吸気側に還流されるＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲ制御部（５１、Ｍ２０）とを備える内燃機関の制御装置であって、
    　前記内燃機関におけるＥＧＲ率の目標値である目標ＥＧＲ率を設定する目標ＥＧＲ率設定部（５１、Ｍ２１）と、
    　前記ＥＧＲ弁を通過したＥＧＲガスが前記内燃機関の筒内に流入するまでの応答の遅れに基づいて前記目標ＥＧＲ率を応答制限する応答制限部（５１、Ｍ２２）と、
    　前記応答制限部により応答制限した前記目標ＥＧＲ率と、応答制限していない前記目標ＥＧＲ率との偏差に基づいて、ＥＧＲガスの導入に伴うトルクへの影響分を補正する補正パラメータを算出する補正パラメータ算出部（５１、Ｍ２３）と、
    　前記補正パラメータ算出部により算出した補正パラメータにより前記要求トルクの補正を実施するトルク補正部（５１、Ｍ１１）と、
    を備える内燃機関の制御装置。
  2. 　前記補正パラメータ算出部は、応答制限した前記目標ＥＧＲ率と応答制限していない前記目標ＥＧＲ率との偏差が大きいほど、トルク増補正分が大きくなるようにして前記補正パラメータを算出する請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
  3. 　前記補正パラメータ算出部は、前記目標ＥＧＲ率設定部により設定した目標ＥＧＲ率が増加側に変化する場合、及び減少側に変化する場合に、応答制限した前記目標ＥＧＲ率と応答制限していない前記目標ＥＧＲ率との偏差に基づいて前記補正パラメータを算出する請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
  4. 　前記補正パラメータ算出部は、応答制限していない前記目標ＥＧＲ率に対して応答制限した前記目標ＥＧＲ率が小さい場合に、前記内燃機関の冷却損失が増加することを反映させるようにして前記補正パラメータを算出し、応答制限していない前記目標ＥＧＲ率に対して応答制限した前記目標ＥＧＲ率が大きい場合に、ＥＧＲ過多による前記内燃機関の燃焼が悪化することを反映させるようにして前記補正パラメータを算出する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
  5. 　前記トルク制御部が、前記要求トルクに基づいて空気量制御パラメータを算出する制御パラメータ算出部（５１）と、その空気量制御パラメータに基づいて前記内燃機関の吸入空気量を制御する空気量制御部（５１）とを有し、
    　前記ＥＧＲ制御部が、前記目標ＥＧＲ率に基づいて、前記ＥＧＲ弁の開度の目標値である目標ＥＧＲ開度を算出するとともに、その目標ＥＧＲ開度により前記ＥＧＲ弁の動作を制御するようにした内燃機関の制御装置であって、
    　前記ＥＧＲ制御部により算出した目標ＥＧＲ開度を、前記ＥＧＲ弁を通過したＥＧＲガスが前記内燃機関の筒内に流入するまでの応答の遅れにより応答制限することで、ＥＧＲガスの筒内流入時のＥＧＲ率である実ＥＧＲ率を算出する実ＥＧＲ率算出部を備え、
    　前記制御パラメータ算出部は、前記実ＥＧＲ率算出部により算出した実ＥＧＲ率に基づいて前記空気量制御パラメータを算出する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
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