(57)【要約】      （修正有）【課題】吸気行程中に燃焼室に吸入される排気ガスの量を排気ガス循環量として算出する。【解決手段】圧縮行程中の予め定められた第１のタイミングから予め定められた第２のタイミングまでの燃焼室内の圧力の変化量と第２のタイミングにおける燃焼室内のガスの温度とに基づいて吸気行程中に燃焼室に吸入されるガスの量を吸入ガス量として算出する。吸気行程中に燃焼室に吸入される空気の量を吸入空気量として算出する。吸入ガス量と吸入空気量とに基づいて排気ガス循環量を算出する。【選択図】図４
2010242657.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室から排気通路に排出される排気ガスを排気循環通路を介して吸気通路に導入する排気循環装置を備えた内燃機関の排気循環制御装置において、圧縮行程中の予め定められた第１のタイミングから予め定められた第２のタイミングまでの燃焼室内の圧力の変化量と前記第２のタイミングにおける燃焼室内のガスの温度とに基づいて吸気行程中に燃焼室に吸入されるガスの量を吸入ガス量として算出する吸入ガス量算出手段と、吸気行程中に燃焼室に吸入される空気の量を吸入空気量として算出する吸入空気量算出手段と、前記吸入ガス量と前記吸入空気量とに基づいて吸気行程中に燃焼室に吸入される排気ガスの量を排気ガス循環量として算出する排気ガス循環量算出手段とを具備することを特徴とする内燃機関の排気循環制御装置。
【請求項２】
前記第２のタイミングにおける燃焼室内のガスの温度が吸気行程中に燃焼室に吸入されるときのガスの温度に基づいて算出されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気循環制御装置。
【請求項３】
前記排気循環通路を介して吸気通路に導入される排気ガスの温度を制御する排気ガス温度制御手段をさらに具備し、該排気ガス温度制御手段によって前記排気循環通路を介して吸気通路に導入される排気ガスの温度が予め定められた温度に制御されることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の排気循環制御装置。
【請求項４】
前記排気ガス温度制御手段が燃焼室から排出される排気ガスの熱エネルギ量に基づいて前記排気循環通路を介して吸気通路に導入される排気ガスの温度を制御することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の排気循環制御装置。
【請求項５】
前記燃焼室から排出される排気ガスの熱エネルギ量が燃焼室から排気ガスが排出されるときの燃焼室内の圧力に基づいて算出されることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の排気循環制御装置。
【請求項６】
前記排気ガス循環量算出手段が前記排気循環通路を介して吸気通路に導入される排気ガスの量が零または略零であるときに吸気行程中に燃焼室に吸入される排気ガスの量を基準排気ガス循環量として算出し、前記排気循環通路を介して吸気通路に導入される排気ガスの量が零または略零でないときに吸気行程中に燃焼室に吸入される排気ガスの量を暫定排気ガス循環量として算出し、前記基準排気ガス循環量に対する前記暫定排気ガス循環量の比に基づいて吸気行程中に燃焼室に吸入される排気ガスの量を排気ガス循環量として算出することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の内燃機関の排気循環制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の排気循環制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に排気循環装置を備えた内燃機関の制御装置が開示されている。ここに開示されている排気循環装置は内燃機関の燃焼室から排気通路に排出される排気ガスを排気循環通路を介して吸気通路に導入することによって燃焼室に排気ガスを供給する。またこの排気循環装置では吸気行程中に燃焼室に新たに吸入される空気の量と排気ガスの量との総和であるトータルのガス量に対する吸気行程中に燃焼室に吸入される排気ガスの量の割合（以下「ＥＧＲ率」という）を求め、この求められたＥＧＲ率が所定のＥＧＲ率になるように排気循環通路を介して吸気通路に導入される排気ガスの量を制御している。
【０００３】
ところで圧縮行程における燃焼室内の圧力（以下「筒内圧」という）の変化量は吸気行程中に燃焼室内に吸入されるガス（以下「吸入ガス」という）の量に応じて変化する。すなわち吸入ガスの量が多いほど圧縮行程における筒内圧の変化量が大きい。したがって圧縮行程における筒内圧の変化量から吸入ガスの量を知ることができる。特許文献１に記載の発明ではこのことを利用して吸入ガスの量を算出するようにしている。
【０００４】
さらに圧縮行程における筒内圧の変化量は吸気行程中に燃焼室に吸入されるときの吸入ガスの温度に応じても変化する。すなわち吸気行程中に燃焼室に吸入されるときの吸入ガスの温度が高いほど圧縮行程における筒内圧の変化量が大きい。特許文献１に記載の発明ではこのことを考慮して吸入ガスの量を算出するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−１５７００９号公報
【特許文献２】特開２００１−１５２９３３号公報
【特許文献３】特開平６−０４２４０９号公報
【特許文献４】特開２００７−２８５１７９号公報
【特許文献５】特開２００４−１３２１８０号公報
【０００６】
ところで圧縮行程における筒内圧の変化量は圧縮行程において圧縮されたときの吸入ガスの温度に応じても変化する。しかしながら特許文献１に記載の発明ではこのことを考慮して吸入ガスの量を算出していない。したがってこの点において特許文献１に記載の発明では吸入ガスの量が正確に算出されているとは言えず、ひいては吸気行程中に燃焼室に吸入される排気ガスの量が正確に算出されているとは言えない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで本発明は燃焼室から排気通路に排出される排気ガスを排気循環通路を介して吸気通路に導入する排気循環装置を備えた内燃機関の排気循環制御装置において吸気行程中に燃焼室に吸入される排気ガスの量を正確に算出することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
１番目の発明では、燃焼室から排気通路に排出される排気ガスを排気循環通路を介して吸気通路に導入する排気循環装置を備えた内燃機関の排気循環制御装置において、圧縮行程中の予め定められた第１のタイミングから予め定められた第２のタイミングまでの燃焼室内の圧力の変化量と前記第２のタイミングにおける燃焼室内のガスの温度とに基づいて吸気行程中に燃焼室に吸入されるガスの量を吸入ガス量として算出する吸入ガス量算出手段と、吸気行程中に燃焼室に吸入される空気の量を吸入空気量として算出する吸入空気量算出手段と、前記吸入ガス量と前記吸入空気量とに基づいて吸気行程中に燃焼室に吸入される排気ガスの量を排気ガス循環量として算出する排気ガス循環量算出手段とを具備する。
【０００９】
２番目の発明では、１番目の発明において、前記第２のタイミングにおける燃焼室内のガスの温度が吸気行程中に燃焼室に吸入されるときのガスの温度に基づいて算出される。
【００１０】
３番目の発明では、１または２番目の発明において、前記排気循環通路を介して吸気通路に導入される排気ガスの温度を制御する排気ガス温度制御手段をさらに具備し、該排気ガス温度制御手段によって前記排気循環通路を介して吸気通路に導入される排気ガスの温度が予め定められた温度に制御される。
【００１１】
４番目の発明では、３番目の発明において、前記排気ガス温度制御手段が燃焼室から排出される排気ガスの熱エネルギ量に基づいて前記排気循環通路を介して吸気通路に導入される排気ガスの温度を制御する。
【００１２】
５番目の発明では、４番目の発明において、前記燃焼室から排出される排気ガスの熱エネルギ量が燃焼室から排気ガスが排出されるときの燃焼室内の圧力に基づいて算出される。
【００１３】
６番目の発明では、１〜５番目の発明のいずれか１つにおいて、前記排気ガス循環量算出手段が前記排気循環通路を介して吸気通路に導入される排気ガスの量が零または略零であるときに吸気行程中に燃焼室に吸入される排気ガスの量を基準排気ガス循環量として算出し、前記排気循環通路を介して吸気通路に導入される排気ガスの量が零または略零でないときに吸気行程中に燃焼室に吸入される排気ガスの量を暫定排気ガス循環量として算出し、前記基準排気ガス循環量に対する前記暫定排気ガス循環量の比に基づいて吸気行程中に燃焼室に吸入される排気ガスの量を排気ガス循環量として算出する。
【発明の効果】
【００１４】
１番目の発明によれば、圧縮行程中の燃焼室内の圧力の変化量に影響する圧縮行程中の予め定められた第２のタイミングにおける燃焼室内のガスの温度、すなわち燃焼室内において圧縮されたガスの温度が排気ガス循環量（すなわち吸気行程中に燃焼室に吸入される排気ガスの量）を算出するために利用される吸入ガス量（すなわち吸気行程中に燃焼室に吸入されるガスの量）の算出に利用されることになる。したがって排気ガス循環量が正確に算出される。
【００１５】
また２番目の発明によれば、圧縮行程中の燃焼室内の圧力の変化量に影響する吸気行程中に燃焼室に吸入されるときのガスの温度も排気ガス循環量を算出するために利用される吸入ガス量の算出に利用されることになる。したがって排気ガス循環量がさらに正確に算出される。
【００１６】
また３番目および４番目の発明によれば、排気循環通路を介して吸気通路に導入される排気ガスの温度が予め定められた温度に制御されることから結果的に吸気行程中に燃焼室に吸入されるガスの温度も或る一定の温度に制御される。これによれば吸入ガス量の算出にこの一定の温度が利用される。したがって吸気行程中に燃焼室に吸入されるガスの温度を検出するための特別な検出手段を設けることなく排気ガス循環量が算出可能となる。
【００１７】
５番目の発明によれば、燃焼室から排出される排気ガスの熱エネルギ量の算出に燃焼室から排気ガスが排出されるときの燃焼室内の圧力が利用される。これによれば圧縮行程中の燃焼室内の圧力の変化量を算出するためにも利用可能である燃焼室内の圧力を検出する手段を利用して燃焼室から排出される排気ガスの熱エネルギ量が算出可能である。
【００１８】
６番目の発明によれば、排気ガス循環量の算出に利用される燃焼室内の圧力および燃焼室内のガスの温度の実際の圧力および温度それぞれに対する精度誤差を反映している基準排気ガス循環量（すなわち排気循環通路を介して吸気通路に導入される排気ガスの量が零または略零であるときに吸気行程中に燃焼室に吸入される排気ガスの量）が排気ガス循環量の算出に利用される。すなわち排気ガス循環量の算出に利用される燃焼室内の圧力および燃焼室内のガスの温度の実際の圧力および温度それぞれに対する精度に誤差がなければ基準排気ガス循環量は零になるはずである。しかしながら上記精度に誤差があると基準排気ガス循環量は零にならない。したがって基準排気ガス循環量は排気ガス循環量の算出に利用される燃焼室内の圧力および燃焼室内のガスの温度の実際の圧力および温度それぞれに対する精度誤差を反映していると言える。そしてこの基準排気ガス循環量を利用して排気ガス循環量が算出されるので排気ガス循環量の算出に利用される燃焼室内の圧力および燃焼室内のガスの温度の実際の圧力および温度それぞれに対する精度に誤差があったとしてもこの誤差が相殺される。したがって排気ガス循環量がさらに正確に算出される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係る内燃機関の概略図である。
【図２】機関回転数ＮＥと機関負荷Ｌとに基づいて目標ＥＧＲ率を求めるためのマップを示した図である。
【図３】クランク角度θと筒内圧Ｐとの関係を示した図である。
【図４】第１実施形態に従ったＥＧＲ率の算出を実行するフローチャートの一例を示した図である。
【図５】第１実施形態に従ったＥＧＲ率の制御を実行するフローチャートの一例を示した図である。
【図６】機関回転数ＮＥと機関負荷Ｌとに基づいて係数Ａを求めるためのマップを示した図である。
【図７】第２実施形態に従ったＥＧＲ率の算出を実行するフローチャートの一例を示した図である。
【図８】機関回転数ＮＥと機関負荷Ｌとに基づいて係数Ｂを求めるためのマップを示した図である。
【図９】第３実施形態に従った冷却水流量の制御を実行するフローチャートの一例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１に示されている内燃機関は本発明が適用された内燃機関であって筒内噴射型火花点火式の内燃機関である。なお図１に示されている内燃機関は複数の燃焼室、すなわち複数の気筒を備えた多気筒内燃機関であり、図１には特定の１つの気筒のみの構成が示されているが残りの気筒もこれと同じ構成を備えている。また以下では本発明が筒内噴射型火花点火式の内燃機関に適用された場合を例にとって本発明の実施形態を説明するが本発明は例えば吸気ポートに燃料を噴射する吸気ポート内噴射型火花点火式内燃機関や圧縮自着火式内燃機関にも適用可能である。
【００２１】
図１に示されている内燃機関１０はシリンダブロック、シリンダブロックロワケース、およびオイルパン等を含むシリンダブロック部２０と、該シリンダブロック部２０上に固定されるシリンダヘッド部３０と、シリンダブロック部２０に空気を供給するための吸気通路４０と、シリンダブロック部２０からの排気ガスを外部に放出するための排気通路５０とを具備する。
【００２２】
シリンダブロック部２０はシリンダ２１と、ピストン２２と、コンロッド２３と、クランクシャフト２４とを有する。ピストン２２はシリンダ２１内で往復動し、このピストン２２の往復動がコンロッド２３を介してクランクシャフト２４に伝達され、これによってクランクシャフト２４が回転せしめられる。またシリンダ２１の内壁面とピストン２２の上壁面とシリンダヘッド部３０の下壁面とによって燃焼室２５が形成されている。
【００２３】
シリンダヘッド部３０は燃焼室２５に連通する吸気ポート３１と、該吸気ポート３１を開閉する吸気弁３２と、該吸気弁３２を駆動する吸気弁駆動機構３２ａと、燃焼室２５に連通する排気ポート３３と、該排気ポート３３を開閉する排気弁３４と、該排気弁３４を駆動する排気弁駆動機構３４ａと、点火栓３５と、該点火栓３５に与える高電圧を発生する点火コイルを含むイグナイタ３６と、燃料を燃焼室２５内に噴射する燃料噴射弁３７と、該燃料噴射弁３７に燃料を高圧で供給する蓄圧室３７ａと、該蓄圧室３７ａに燃料を圧送する燃料ポンプ３７ｂとを有する。吸気弁駆動機構３２ａおよび排気弁駆動機構３４ａは駆動回路３８に接続されている。
【００２４】
吸気通路４０は吸気ポート３１に接続された吸気枝管４１と、該吸気枝管４１に接続されたサージタンク４２と、該サージタンク４２に接続された吸気ダクト４３とを有する。吸気ダクト４３にはその上流端から順にエアフィルタ４４と、スロットル弁４８とが配置されている。スロットル弁４８は吸気ダクト４３に回転可能に取り付けられており、スロットル弁駆動用アクチュエータ４８ａによって駆動される。
【００２５】
排気通路５０は排気ポート３３に接続された排気枝管４９と、該排気枝管４９に接続された排気管５１とを有する。排気管５１には排気ガスを浄化するための三元触媒装置５２が配置されている。
【００２６】
また内燃機関１０は排気管５１とスロットル弁４８下流の吸気通路４０、具体的にはサージタンク４２とを接続する排気循環通路５３を具備する。排気循環通路５３は燃焼室２５から排気ポート３３および排気枝管４９を介して排気管５１に排出された排気ガスを吸気通路４０に導入するための通路である。吸気通路４０に導入された排気ガスは吸気行程中に燃焼室２５に吸入される。排気循環通路５３には該排気循環通路５３内を流れる排気ガスの流量、すなわち吸気通路４０に導入される排気ガスの流量を制御するための排気ガス循環量制御弁（以下「ＥＧＲ制御弁」という）５４と、排気循環通路５３内を流れる排気ガスを冷却するためのインタークーラ５５とが配置されている。さらにインタークーラ５５には該インタークーラ５５に冷却水を供給するための冷却水路５６が接続されている。また冷却水路５６にはインタークーラ５５に供給される冷却水の流量を制御するための冷却水制御弁５７が配置されている。
【００２７】
また吸気通路４０と排気循環通路５３との連結部よりも下流の吸気通路４０に該吸気通路４０内を流れるガスの温度を検出する温度センサ５８が取り付けられている。
【００２８】
さらに内燃機関１０は吸気ダクト４３内を流れる空気の流量を検出するエアフローメータ６１と、クランクシャフト２４の回転位相、すなわちクランク角度を検出するクランクポジションセンサ６２と、燃焼室２５内の圧力を検出する筒内圧センサ６３と、アクセルペダル６５の踏込量を検出するアクセル開度センサ６４と、電気制御装置（ＥＣＵ）７０とを具備する。クランクポジションセンサ６２はクランクシャフト２４が１°回転する毎に幅狭のパルスを出力すると共にクランクシャフト２４が３６０°回転する毎に幅広のパルスを出力する。クランクポジションセンサ６２が出力するパルスに基づいて内燃機関の回転数（以下「機関回転数」という）を算出可能である。
【００２９】
電気制御装置（ＥＣＵ）７０はマイクロコンピュータからなり、双方向性バスによって互いに接続されたＣＰＵ（マイクロプロセッサ）７１と、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）７２と、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）７３と、バックアップＲＡＭ７４と、ＡＤ変換器を含むインターフェース７５とを有する。温度センサ５８、エアフローメータ６１、クランクポジションセンサ６２、筒内圧センサ６３、およびアクセル開度センサ６４はインターフェース７５に接続されている。またイグナイタ３６、燃料噴射弁３７、燃料ポンプ３７ｂ、駆動回路３８、スロットル弁駆動用アクチュエータ４８ａ、ＥＧＲ制御弁５４、および冷却水制御弁５７もインターフェース７５に接続されている。
【００３０】
ところで排気循環通路５３を介して吸気通路４０に導入すべき排気ガスの量、ひいては燃焼室２５に供給すべき排気ガスの量（以下「目標ＥＧＲ量」という）は内燃機関の運転状態、例えば、機関回転数と機関負荷とに応じて決まる。そこで本実施形態（以下「第１実施形態」ともいう）では目標ＥＧＲ量に対応するパラメータとして燃焼室２５に供給されるガス中に含まれるべき排気ガスの割合（以下「目標ＥＧＲ率」という）を採用し、機関回転数ＮＥと機関負荷Ｌとに応じた目標ＥＧＲ率ＴＲｅを予め実験等によって求めて図２に示されているように機関回転数ＮＥと機関負荷Ｌとの関数のマップの形でＲＯＭ７２に記憶させておく。そして内燃機関１０の運転中に機関回転数ＮＥと機関負荷Ｌとに基づいて上記マップから目標ＥＧＲ率ＴＲｅを求め、燃焼室２５に供給されるガス中に含まれる排気ガスの割合、すなわちＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率ＴＲｅとなるようにＥＧＲ制御弁５４の開度が制御される。
【００３１】
ところで上述したように本実施形態では燃焼室２５に供給される排気ガスの量はＥＧＲ制御弁５４の開度を制御することによって制御される。ここでＥＧＲ率を正確に目標ＥＧＲ率に制御するためには実際のＥＧＲ率を把握し、この実際のＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率となるようにＥＧＲ制御弁５４の開度を制御することが好ましい。そこで本実施形態では以下のようにして実際のＥＧＲ率を把握する。
【００３２】
すなわちまず図３を参照すると図３は１つの燃焼室２５内における圧縮行程中の該燃焼室２５内の圧力（以下「筒内圧」という）の推移を示しており、横軸がクランク角度θであり、縦軸が筒内圧Ｐである。図３に示されているように圧縮行程中においては筒内圧はクランク角度が進むにつれて高くなる。ここで圧縮行程の開始直後のクランク角度θ１における筒内圧を「Ｐ１」とし、圧縮行程の終了直前のクランク角度θ２における筒内圧を「Ｐ２」とするとクランク角度が角度θ１から角度θ２に進む間における筒内圧の変化量ΔＰは次式１によって算出可能である。
ΔＰ＝Ｐ２−Ｐ１  …（１）
【００３３】
一方、クランク角度θ２における燃焼室２５内の容積を「Ｖ２」とし、同クランク角度θ２における燃焼室２５内の温度（以下「筒内温度」という）を「Ｔ２」とし、吸気行程中に燃焼室２５に吸入される空気の量（以下「吸入空気量」という）を「Ｍａ」とし、吸気行程中に燃焼室２５に吸入される排気ガスの量（以下「ＥＧＲガス量」という）を「Ｍｅ」とし、吸気行程中に燃焼室２５に吸入されるガス（以下「吸入ガス」という）の平均分子量を「Ｗ」とし、気体定数を「Ｒ」としたとき、これらパラメータと上記筒内圧の変化量ΔＰとの間には気体の状態方程式に基づいて次式２が成立する。
ΔＰ・Ｖ２＝（Ｍａ＋Ｍｅ）／Ｗ・Ｒ・Ｔ２  …（２）
【００３４】
そして上式１および上式２から次式３が導き出せる。
Ｍａ＋Ｍｅ＝ΔＰ・Ｖ２／（Ｒ・Ｔ２）・Ｗ  …（３）
【００３５】
ここで上式３のＭａ＋Ｍｅは吸入空気量とＥＧＲガス量との総和、すなわち吸入ガスの量を示している。すなわち上式３によって吸入ガスの量が算出可能である。
【００３６】
一方、クランク角度θ１における筒内温度を「Ｔ１」とし、吸入ガスの比熱比を「κ」としたとき、これらパラメータと上記クランク角度θ２における筒内温度Ｔ２とクランク角度θ２における筒内圧Ｐ２とクランク角度θ１における筒内圧Ｐ１との間にはポアソンの法則に基づいて次式４が成立する。
Ｔ２＝Ｔ１・（Ｐ２／Ｐ１）κ−１／κ  …（４）
【００３７】
さらに単位時間当たりの吸入空気量を「Ｇａ」とし、機関回転数を「ＮＥ」とし、内燃機関が有する燃焼室２５の数を「ｎ」としたとき、これらパラメータと上記吸入空気量Ｍａとの間には次式５が成立する。
Ｍａ＝Ｇａ／（２・ＮＥ・ｎ／６０）  …（５）
【００３８】
したがってＥＧＲ率を「Ｒｅ」としたとき、上式３〜上式５からＥＧＲ率Ｒｅは次式６によって算出可能である。
Ｒｅ＝１−Ｍａ／（Ｍａ＋Ｍｅ）  …（６）
【００３９】
そこで本実施形態では圧縮行程中のクランク角度θ１における筒内圧Ｐ１としてクランク角度θ１において筒内圧センサ６３によって検出される筒内圧を利用すると共に圧縮行程中のクランク角度θ２における筒内Ｐ２としてクランク角度θ２において筒内圧センサ６３によって検出される筒内圧を利用する。さらに本実施形態では圧縮行程中のクランク角度θ１における筒内温度Ｔ１として吸気温センサ５８によって検出される温度を利用する。すなわちクランク角度θ１における筒内温度Ｔ１は圧縮行程の開始時点における燃焼室２５内のガスの温度、すなわち吸気温センサ５８によって検出される温度に等しいか或いは略等しいと言える。そこで本実施形態ではクランク角度θ１における筒内温度Ｔ１として吸気温センサ５８によって検出される温度を利用する。さらに本実施形態では単位時間当たりの吸入空気量Ｇａとしてエアフローメータ６１によって検出される空気の流量を利用する。
【００４０】
そして本実施形態では圧縮行程中のクランク角度θ１における筒内圧Ｐ１と、圧縮行程中のクランク角度θ２における筒内圧Ｐ２と、温度センサ５８によって検出される吸気行程中に燃焼室２５に吸入されるときの吸入ガスの温度Ｔ１とに基づいて上式４に従って圧縮行程中のクランク角度θ２における燃焼室２５内のガスの温度Ｔ２を算出する。一方、上記筒内圧Ｐ１と上記筒内圧Ｐ２とに基づいてクランク角度θ１からクランク角度θ２までの筒内圧の変化量ΔＰ（＝Ｐ２−Ｐ１）を算出する。そしてこの筒内圧の変化量ΔＰと上記クランク角度θ２における燃焼室２５内のガスの温度Ｔ２とに基づいて上式３に従って吸入ガスの量Ｍａ＋Ｍｅを算出する。一方、エアフローメータ６１によって検出される空気の流量Ｇａと機関回転数ＮＥとに基づいて上式５に従って吸入空気量Ｍａを算出する。そして斯くして算出される吸入ガスの量Ｍａ＋Ｍｅと吸入空気量Ｍａとに基づいて上式６に従ってＥＧＲ率Ｒｅを算出する。
【００４１】
別の云い方をすれば本実施形態は圧縮行程中の予め定められた第１のタイミングθ１から予め定められた第２のタイミングθ２までの筒内圧の変化量ΔＰと吸気行程中に燃焼室２５に吸入されるときの吸入ガスの温度Ｔ１に基づいて算出される予め定められた第２のタイミングθ２における燃焼室２５内のガスの温度Ｔ２とに基づいて吸気行程中に燃焼室に吸入されるガスの量を算出し、斯くして算出されるガスの量と吸気行程中に燃焼室に吸入される空気の量とに基づいてＥＧＲ率を算出し、ひいてはＥＧＲガス量を算出するものと言える。
【００４２】
なお上述した実施形態では吸気行程中に燃焼室２５に吸入されるときの吸入ガスの温度に基づいて第２のタイミングθ２における燃焼室２５内のガスの温度Ｔ２が算出されるが燃焼室２５内のガスの温度を検出する温度センサを設け、第２のタイミングθ２において該温度センサによって燃焼室２５内のガスの温度を検出し、該検出された燃焼室２５内のガスの温度を第２のタイミングθ２における燃焼室２５内のガスの温度Ｔ２として利用してもよい。この場合、本実施形態は圧縮行程中の予め定められた第１のタイミングθ１から予め定められた第２のタイミングθ２までの筒内圧の変化量ΔＰと予め定められた第２のタイミングθ２における燃焼室２５内のガスの温度Ｔ２とに基づいて吸気行程中に燃焼室に吸入されるガスの量を算出し、斯くして算出されるガスの量と吸気行程中に燃焼室に吸入される空気の量とに基づいてＥＧＲ率を算出し、ひいてはＥＧＲガス量を算出するものと言える。
【００４３】
次に第１実施形態に従ったＥＧＲ率の算出およびＥＧＲ率の制御を実行するフローチャートの一例について図４および図５を参照して説明する。図４は第１実施形態に従ったＥＧＲ率の算出を実行するフローチャートの一例を示している。図４のルーチンが開始されると始めにステップ１００において機関回転数ＮＥが読み込まれる。次いでステップ１０１においてクランク角度θ１における筒内温度Ｔ１、すなわち温度センサ５８によって検出される吸入ガスの温度Ｔ１が読み込まれる。次いでステップ１０２においてエアフローメータ６１によって検出される吸入空気の流量Ｇａが読み込まれる。次いでステップ１０３においてクランク角度θ１において筒内圧センサ６３によって検出される筒内圧Ｐ１が読み込まれる。次いでステップ１０４においてクランク角度θ２において筒内圧センサ６３によって検出される筒内圧Ｐ２が読み込まれる。
【００４４】
次いでステップ１０５において上記ステップ１０１において読み込まれた筒内温度Ｔ１と上記ステップ１０３において読み込また筒内圧Ｐ１と上記ステップ１０４において読み込まれた筒内圧Ｐ２とに基づいて上式４に従ってクランク角度θ２における筒内温度Ｔ２が算出される。次いでステップ１０６において上記ステップ１００において読み込まれた機関回転数ＮＥと上記ステップ１０２において読み込まれた吸入空気の流量Ｇａとに基づいて上式５に従って吸入空気量Ｍａが算出される。次いでステップ１０７において上記ステップ１０３において読み込まれた筒内圧Ｐ１と上記ステップ１０４において読み込まれた筒内圧Ｐ２とに基づいて上式１に従って筒内圧変化量ΔＰが算出される。次いでステップ１０８において上記ステップ１０５において算出された筒内温度Ｔ２と上記ステップ１０７において算出された筒内圧変化量ΔＰとに基づいて上式３に従って吸入ガス量Ｍａ＋Ｍｅが算出される。次いでステップ１０９において上記ステップ１０６において算出された吸入空気量Ｍａと上記ステップ１０８において算出された吸入ガス量Ｍａ＋Ｍｅとに基づいて上式６に従ってＥＧＲ率Ｒｅが算出され、ルーチンが終了する。
【００４５】
図５は第１実施形態に従ったＥＧＲ率の制御を実行するフローチャートの一例を示している。図５のルーチンが開始されると始めにステップ２００において図４のルーチンに従って算出されたＥＧＲ率Ｒｅが読み込まれる。次いでステップ２０１において機関回転数ＮＥと機関負荷Ｌとに基づいて図２に示されているマップから目標ＥＧＲ率ＴＲｅが読み込まれる。次いでステップ２０２において上記ステップ２００において読み込まれたＥＧＲ率Ｒｅが上記ステップ２０１において読み込まれた目標ＥＧＲ率ＴＲｅよりも大きい（Ｒｅ＞ＴＲｅ）か否かが判別される。
【００４６】
ステップ２０２においてＲｅ＞ＴＲｅと判別されたときにはルーチンはステップ２０３に進んでＥＧＲ制御弁５４の開度が予め定められた開度だけ減少せしめられ、ルーチンが終了する。一方、ステップ２０２においてＲｅ≦ＴＲｅと判別されたときにはルーチンはステップ２０４に進んでＥＧＲ制御弁５４の開度が予め定められた開度だけ増大せしめられ、ルーチンが終了する。
【００４７】
ところで上述した第１実施形態では筒内圧センサ６３によって検出される筒内圧、温度センサ５８によって検出される吸入ガスの温度、エアフローメータ６１によって検出される空気の流量を利用してＥＧＲ率を算出している。しかしながらこれによると筒内圧センサ６３や温度センサ５８やエアフローメータ６１に検出誤差があった場合、算出されるＥＧＲ率が実際のＥＧＲ率に一致していないことになる。そこで第１実施形態において以下のようにＥＧＲ率を算出するようにしてもよい。
【００４８】
すなわち機関運転状態が吸気通路４０に排気ガスを導入すべきではない状態、すなわちＥＧＲ制御弁５４の開度が零（または略零）であるときに上述した実施形態と同様にして第１のクランク角度θ１から第２のクランク角度θ２までの筒内圧の変化量ΔＰと第２のクランク角度θ２における燃焼室２５内の温度Ｔ２とに基づいてＥＧＲ率Ｒｅを算出する。ここで筒内圧センサ６３、温度センサ５８、およびエアフローメータ６１に検出誤差がなければ算出されるＥＧＲ率Ｒｅは零になるはずである。しかしながら筒内圧センサ６３、温度センサ５８、およびエアフローメータ６１に検出誤差があると算出されるＥＧＲ率Ｒｅが零にならない。すなわちここで算出されるＥＧＲ率Ｒｅは筒内圧センサ６３、温度センサ５８、およびエアフローメータ６１の検出誤差を反映していると言える。したがってここで算出されるＥＧＲ率Ｒｅを利用すれば筒内圧センサ６３や温度センサ５８、およびエアフローメータ６１の検出誤差を排除することができる。
【００４９】
そこで機関運転状態が吸気通路４０に排気ガスを導入すべきではない状態にあるときに上述した実施形態に従ってＥＧＲ率を基準ＥＧＲ率Ｒｂとして算出しておく。そして機関運転状態が吸気通路４０に排気ガスを導入すべき状態になったときには上述した実施形態に従ってＥＧＲ率Ｒｅを算出し、これを暫定ＥＧＲ率Ｒｔとし、該暫定ＥＧＲ率Ｒｔと上記基準ＥＧＲ率Ｒｂとに基づいて次式７に従ってＥＧＲ率算出係数Ｋｅを算出する。
Ｋｅ＝（Ｒｔ−Ｒｂ）／Ｒｂ  …（７）
【００５０】
そして上記ＥＧＲ率算出係数Ｋｅに基づいて次式８に従ってＥＧＲ率Ｒｅを算出する。
Ｒｅ＝Ａ・Ｋｅ  …（８）
【００５１】
ここでＡはＥＧＲ率算出係数ＫｅをＥＧＲ率Ｒｅに変換するための係数であって予め実験等によって求められて図６に示されているように機関回転数ＮＥと機関負荷Ｌとの関数のマップの形でＲＯＭ７２に記憶されている係数である。
【００５２】
したがってこの実施形態（以下「第２実施形態」という）は排気循環通路を介して吸気通路に導入される排気ガスの量が零または略零であるときのＥＧＲ率を基準ＥＧＲ率として算出し、排気循環通路を介して吸気通路に導入される排気ガスの量が零または略零でないときのＥＧＲ率を暫定ＥＧＲ率として算出し、前記基準ＥＧＲ率に対する前記暫定ＥＧＲ率の比に基づいてＥＧＲ率を算出するものと言える。
【００５３】
またＥＧＲ率は吸気行程中に燃焼室に吸入される排気ガスの量を反映した値であることから第２実施形態は排気循環通路を介して吸気通路に導入される排気ガスの量が零または略零であるときに吸気行程中に燃焼室に吸入される排気ガスの量を基準排気ガス循環量として算出し、排気循環通路を介して吸気通路に導入される排気ガスの量が零または略零でないときに吸気行程中に燃焼室に吸入される排気ガスの量を暫定排気ガス循環量として算出し、前記基準排気ガス循環量に対する前記暫定排気ガス循環量の比に基づいて吸気行程中に燃焼室に吸入される排気ガスの量を算出するものとも言える。
【００５４】
次に第２実施形態に従ったＥＧＲ率の算出を実行するフローチャートの一例について図７を参照して説明する。図７のルーチンが開始されるとステップ３００において現在の機関運転状態が排気循環通路５３を介して吸気通路４０に排気ガスを導入すべき領域、すなわちＥＧＲ領域にあるか否かが判別される。ステップ３００において機関運転状態がＥＧＲ領域にあると判別されたときにはルーチンはステップ３０１に進んでフラグＦがセットされている（Ｆ＝１）か否かが判別される。このフラグＦはステップ３０９において基準ＥＧＲ率Ｒｂが算出されているときにはセットされ、基準ＥＧＲ率Ｒｂが算出されていないときにはリセットされているフラグである。
【００５５】
ステップ３０１においてＦ＝１であると判別されたときにはルーチンはステップ３０２に進んで図４のルーチンに従ってＥＧＲ率Ｒｅを算出してこれを暫定ＥＧＲ率Ｒｔとする。次いでステップ３０４において上記ステップ３０２において算出された暫定ＥＧＲ率Ｒｔとステップ３０９において算出された基準ＥＧＲ率Ｒｂとに基づいて上式７に従ってＥＧＲ率算出係数Ｋｅが算出される。次いでステップ３０５において機関回転数ＮＥと機関負荷Ｌとに基づいて図６に示されているマップから係数Ａが読み込まれる。次いでステップ３０６において上記ステップ３０４において算出されたＥＧＲ率算出係数Ｋｅと上記ステップ３０５において算出された係数Ａとに基づいて上式８に従ってＥＧＲ率Ｒｅが算出され、ルーチンが終了する。
【００５６】
一方、ステップ３００において機関運転状態がＥＧＲ領域にないと判別されたときにはルーチンはステップ３０８に進んでフラグＦをセットする（Ｆ←１）。次いでステップ３０９において図４のルーチンに従ってＥＧＲ率Ｒｅを算出してこれを基準ＥＧＲ率Ｒｂとし、ルーチンが終了する。
【００５７】
またステップ３０１においてＦ≠１であると判別されたときにはルーチンはステップ３０７に進んで図４のルーチンに従ってＥＧＲ率Ｒｅを算出してこれをＥＧＲ率Ｒｅとする。
【００５８】
ところで第１実施形態および第２実施形態において上式１〜上式６を利用してＥＧＲ率を算出する場合、上式４を参照すると判るように第２のクランク角θ２における筒内温度Ｔ２を第１のクランク角θ１における筒内温度Ｔ１を利用して算出している。上述したように吸気温センサ５８によって吸入ガスの温度が正確に検出されていれば該吸気温センサ５８によって検出される温度を用いてＥＧＲ率を算出すれば該算出されたＥＧＲ率は実際のＥＧＲ率に一致していると言える。しかしながら吸気温センサ５８に製造誤差があったり経年変化による検出誤差が生じていたり吸入ガスの温度の急激な変化に十分対応することができるだけの応答速度がなかったりした場合、ＥＧＲ率を正確に算出することができないことになる。
【００５９】
一方、吸入ガスの温度が或る一定の温度に確実に制御されており、この一定の温度を第１のクランク角θ１における筒内温度Ｔ１として利用すれば吸気温センサ５８によって検出される温度を利用する必要がなくなることから上述した実施形態に従ってＥＧＲ率が正確に算出されることになる。そこで上述した実施形態において以下のようにして吸入ガスの温度を或る一定の温度に制御し、この一定の温度を利用してＥＧＲ率を算出するようにしてもよい。
【００６０】
すなわち排気弁３４が開弁せしめられると燃焼室２５から排気通路５０に排気ガスが排出されるが排気弁３４が開弁せしめられるクランク角度θ３における筒内圧を「Ｐ３」とし、同クランク角度θ３における燃焼室２５の容積を「Ｖ３」とし、内燃機関１０が有する燃焼室２５の数を「ｎ」とし、機関回転数を「ＮＥ」とし、吸入ガスの比熱比を「κ」としたとき、次式９に従って燃焼室２５から排気通路５０に排出される排気ガスの熱エネルギ量Ｅｅを算出可能である。
Ｅｅ＝Ｂ・ｎ・（Ｐ３・Ｖ３／（κ−１））・ＮＥ  …（９）
【００６１】
ここでＢはＥＧＲ制御弁５４の開度に応じて決まる係数であって予め実験等によって求められて図８に示されているように機関回転数ＮＥと機関負荷Ｌとの関数のマップの形でＲＯＭ７２に記憶されている係数である。
【００６２】
そしてインタークーラ５２によって冷却された排気ガスの熱エネルギ量が吸入ガスの温度を予め定められた温度にする熱エネルギ量となるように上式９に従って算出される排気ガスの熱エネルギ量Ｅｅに応じて冷却水通路５６を介してインタークーラ５２に供給される冷却水の流量を制御すれば吸入ガスの温度は或る一定の温度に制御されることとなる。
【００６３】
そこで本実施形態（以下「第３実施形態」という）では上式９に従って燃焼室２５から排気通路５０に排出される排気ガスの熱エネルギ量Ｅｅを算出し、インタークーラ５２によって冷却された排気ガスの熱エネルギ量が吸入ガスの温度を予め定められた温度にする熱エネルギ量となるように前記排気ガスの熱エネルギ量Ｅｅに応じて冷却水通路５６を介してインタークーラ５２に供給される冷却水の流量を冷却水制御弁５７によって制御する。
【００６４】
そして第３実施形態では第１実施形態に関連して説明した上式４のクランク角度θ１における筒内温度Ｔ１として上記予め定められた温度を使用し、第１実施形態または第２実施形態と同様にしてＥＧＲ率を算出する。
【００６５】
次に第３実施形態に従ったインタークーラへの冷却水の流量の制御を実行するフローチャートの一例について図９を参照して説明する。図９のルーチンが開始されると始めにステップ４００においてクランク角度θ３において筒内圧センサ６３によって検出される筒内圧Ｐ３が読み込まれる。次いでステップ４０１において機関回転数ＮＥと機関負荷Ｌとに基づいて図８に示されているマップから係数Ｂが読み込まれる。次いでステップ４０２において上記ステップ４００において読み込まれた筒内圧Ｐ３と上記ステップ４０１において読み込まれた係数Ｂとに基づいて上式９に従って燃焼室２５から排気通路５０に排出される排気ガスの熱エネルギ量Ｅｅが算出される。次いでステップ４０３において上記ステップ４０２において算出された熱エネルギ量Ｅｅに基づいてインタークーラ５２によって冷却された排気ガスの熱エネルギ量を該排気ガスの温度が上記予め定められた温度となる熱エネルギ量にするために目標とすべきインタークーラ５２への冷却水の流量ＴＲｗが算出される。次いでステップ４０４においてインタークーラ５２への冷却水の流量が上記ステップ４０３において算出された冷却水の流量ＴＲｗとなるように冷却水制御弁５７の開度が制御され、ルーチンが終了する。
【符号の説明】
【００６６】
１０…内燃機関、２５…燃焼室、３２…吸気弁、３４…排気弁、４０…吸気通路、５０…排気通路、排気循環通路５３、ＥＧＲ制御弁５４、５５…インタークーラ、５６…冷却水路、５７…冷却水制御弁、５８…温度センサ、６１…エアフローメータ、６３…筒内圧センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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