(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気管に設けられたスロットルバルブと、
前記吸気管の前記スロットルバルブの下流側の圧力を吸気管内圧力として検出する吸気管内圧力検出手段と、
前記吸気管の前記スロットルバルブの下流側から前記内燃機関のシリンダ内に吸入される空気量を示す指標としての体積効率相当値を算出する体積効率相当値算出手段と、
前記検出された吸気管内圧力と前記算出した体積効率相当値とに基づいて、前記内燃機関の制御に用いるシリンダ吸入空気流量を推定するシリンダ吸入空気流量推定手段と、
前記推定されたシリンダ吸入空気流量に基づいて、前記スロットルバルブのスロットル開度に対応したスロットル有効開口面積を算出するスロットル有効開口面積算出手段と、
前記算出されたスロットル有効開口面積と前記スロットル開度との関係を学習するスロットル開度学習手段と、
前記スロットルバルブのスロットル開度を検出するスロットル開度センサと、
前記検出されたスロットル開度と前記学習されたスロットル開度学習結果とに基づいて、前記スロットルバルブを通過して前記内燃機関に吸入されるスロットル流量を推定するスロットル流量推定手段と、
前記吸気管の前記スロットルバルブの下流側と前記内燃機関の排気管とを接続する排気還流路と、
前記排気還流路を開閉して前記内燃機関の排気還流量を制御する排気還流バルブと、
前記推定されたシリンダ吸入空気流量と前記推定されたスロットル流量とに基づいて、排気還流量を算出する排気還流量算出手段と
前記算出された排気還流量に基づいて、前記排気還流バルブの開度に対応した排気還流バルブの有効開口面積を算出する排気還流バルブ有効開口面積算出手段と、
前記排気還流バルブの開度を検出する排気還流バルブ開度センサと、
前記検出された排気還流バルブの開度と前記算出された排気還流バルブ有効開口面積との関係を学習し、前記学習に基づいて算出した制御用排気還流バルブ有効開口面積と前記排気還流バルブの開度との関係に基づいて、排気還流量を推定する排気還流量推定手段と、
を備え、
前記排気還流量推定手段により推定された前記排気還流量を、前記内燃機関の制御に用いるようにした、
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記検出された排気還流バルブの開度に基づいて、排気還流バルブベース有効開口面積を算出する排気還流バルブベース有効開口面積算出手段と、
前記算出された排気還流バルブ有効開口面積と、前記算出された排気還流バルブベース有効開口面積とから、排気還流バルブ有効開口面積学習値を算出する排気還流バルブ有効開口面積学習値算出手段と、
を備え、
前記排気還流バルブ有効開口面積算出手段は、前記吸気管内圧力と、前記排気管内の圧力と、前記排気管内の音速と、前記排気管内の密度と、前記排気還流量とを用いて、前記排気還流バルブ有効開口面積を算出するように構成され、
前記制御用排気還流バルブ有効開口面積の算出は、前記算出された排気還流バルブ有効開口面積学習値に基づいて、前記制御用排気還流バルブ有効開口面積を補正することにより行なわれる、
ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記スロットル流量推定手段は、
前記内燃機関の定常運転時に於いては、前記排気還流バルブの動作を停止させた上で、前記検出されたスロットル開度と前記学習されたスロットル開度学習結果とに基づいて前記スロットル流量を推定し、前記内燃機関の過渡運転時に於いては、前記スロットル開度学習手段による前記学習を停止させた上で、前記スロットル開度と前記スロットル開度学習結果に基づいて前記スロットル流量を推定する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記スロットル開度学習手段による学習が完了した場合にのみ、前記制御用排気還流バルブ有効開口面積を算出する、
ことを特徴とする請求項１乃至３のうちの何れか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記スロットル開度学習手段による学習が完了するまでは、前記排気還流バルブの動作を停止させる、
ことを特徴とする請求項１乃至４のうちの何れか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記排気還流バルブの開度に応じて、前記学習された排気還流バルブ有効開口面積の値を記憶する学習値記憶手段を備え、
前記学習値記憶手段は、前記排気還流バルブの開度に応じたマップとして前記学習された排気還流バルブ有効開口面積の値を記憶する、
ことを特徴とする請求項２乃至５のうちの何れか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の制御装置、更に詳しくは内燃機関の制御に用いる排気還流量を推定するための排気還流量推定手段を備えた内燃機関の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関を好適に制御するためには、シリンダに吸入される空気流量を高精度に算出し、シリンダ内に吸入された空気流量に応じた燃料制御及び点火時期制御を行うことが重要である。内燃機関のシリンダに吸入される空気流量を計測する方法として、内燃機関の吸気管に於けるスロットルバルブの上流側に設けられたエアフロセンサ（以下、ＡＦＳと称する。ＡＦＳ：Air Flow Sensor）により空気流量を計測する方法（以下、ＡＦＳ方式と称する）と、吸気管に於けるスロットルバルブの下流側のサージタンク及びインテークマニホールドを含む吸気管の総称としてのインテークマニホールドの内部の圧力（以下、インマニ圧と称する）を計測するためのインテークマニホールド圧力センサ（以下、インマニ圧センサと称する）を設け、インマニ圧センサにより計測されるインマニ圧と内燃機関の回転速度によりシリンダに吸入される空気流量を推定する方法（以下、Ｓ／Ｄ方式と称する。ＳＤ：Speed Density）の２種類が一般的である。又、これらのセンサを併置して運転状態に応じて夫々の方式を切換えるものや、ＡＦＳ方式であってもインマニ圧を計測して用いているものもある。
【０００３】
内燃機関の燃料制御については、主にシリンダ吸入空気流量に対して目標空燃比となる燃料量を噴射するようにフィードバック制御できれば概ね良好な制御性が得られるが、点火時期制御については、内燃機関の回転速度とシリンダ吸入空気流量のみならず、他の要因、例えば、内燃機関の温度、ノック発生状況、燃料性状、排気還流率（以下、ＥＧＲ率と称する。ＥＧＲ：Exhaust Gas Recirculation）に応じて出力が最大となる点火進角（以下、ＭＢＴと称する。ＭＢＴ：Minimum Spark Advance for Best Torque）に於いて制御する必要がある。ここでＥＧＲ率とは、ＥＧＲ量と吸入空気流量との比である。
【０００４】
前述のＭＢＴに影響のある要因の中で、例えば、内燃機関の温度は内燃機関の冷却水温度センサにより検出可能であり、ノック発生状況はノックセンサにより検出可能であり、燃料性状はノック発生状況に応じてレギュラーガソリンかハイオクガソリンかを判断することができる。
【０００５】
ところで、ＥＧＲ率については、内燃機関の排気管と吸気管とを結ぶＥＧＲ通路にＥＧＲバルブを設け、そのＥＧＲバルブ開度によりＥＧＲ量を制御する方法（以下、外部ＥＧＲと称する）と、吸気バルブ及び排気バルブのバルブ開閉タイミングを可変化する可変バルブタイミング機構（以下、ＶＶＴと称する。ＶＶＴ：Variable Valve Timing）を設け、そのバルブ開閉タイミングにより吸気バルブと排気バルブが同時に開いている状態であるオーバーラップ期間を変えることで、排気がシリンダ内に残留することによるＥＧＲ量を制御する方法（以下、内部ＥＧＲ）があり、又、これらを同時に用いる場合もある。外部ＥＧＲによるＥＧＲ率については、ＥＧＲバルブの開度と排気圧力と吸気管内圧力より概ねのＥＧＲ量は算出できる。
【０００６】
尚、以下、単にＥＧＲ、ＥＧＲ率と表記した場合は、外部ＥＧＲ、外部ＥＧＲ率を示すものとする。
【０００７】
近年では、更なる低燃費化、高出力化のために、外部ＥＧＲや吸気バルブ及び排気バルブのＶＶＴ（以下、吸排気ＶＶＴと称する）を持つ内燃機関が一般的になっており、インテークマニホールドからシリンダに吸入される空気流量がＥＧＲバルブの開度やバルブタイミングにより大きく変化するため、ＥＧＲバルブの開度やバルブタイミングによる影響を考慮しないと、特にＳ／Ｄ方式においては定常及び過渡の全運転領域でシリンダに吸入される空気流量の算出精度が大幅に低下してしまう。又、ＥＧＲバルブの開度やバルブタイミングを変化させる場合には応答遅れが生じるため、過渡運転時に於いては、定常運転時に設定しておいたＥＧＲバルブの開度やバルブタイミングと一致しないことも、空気流量の算出精度が大幅に低下する原因となる。
【０００８】
そこで、従来、Ｓ／Ｄ方式に於けるシリンダ吸入空気流量を推定する方法として、特許文献１に開示された方法が提案されている。特許文献１には、インマニ圧ＭＡＰと体積効率ＶＥとシリンダ体積Ｖと温度Ｔからシリンダ内に吸入される空気量が算出されることが示されているが、特許文献１ではＥＧＲバルブ開度やバルブタイミング等の内燃機関パラメータは変化しない前提であり、仮に、特許文献１に記載のＳ／Ｄ方式にＥＧＲや吸排気ＶＶＴを適用した場合には、ＥＧＲバルブの開度がＥＧＲバルブの開度の制御マップと一致した、又はバルブタイミングがバルブタイミングの制御マップと一致した定常状態での体積効率ＶＥをマップ値に設定することが考えられるが、これでは定常運転時は問題ないが、過渡運転時には空気量の算出精度が大幅に低下してしまう。そこで、ＥＧＲバルブの開度やバルブタイミングに応じて体積効率ＶＥのマップを多数用意することで、過渡運転時の空気量の算出精度の低下は抑制することができる。
【０００９】
又、近年は内燃機関の出力トルクを指標として内燃機関の制御を行うことが一般的となっており、この出力トルクを推定する場合においても、シリンダ吸入空気流量とＥＧＲ率に応じて熱効率が変化する。そこで、前述のＭＢＴを算出するためにも、トルクや熱効率を推定するためにも、シリンダ吸入空気流量とＥＧＲ率を高精度に算出する必要がある。ＥＧＲ率を求めるためには高精度にＥＧＲ流量を算出する必要がある。
【００１０】
そこで、従来、ＥＧＲ流量、ＥＧＲ率を算出する方法として、特許文献２に開示された方法が提案されている。特許文献２に開示された方法では、ＥＧＲ弁の開口面積から求めた排気ガス量とＥＧＲ弁の開口面積指令値から求めた排気ガス量を基にして、ＥＧＲ流量を算出してＥＧＲ率を推定するようにしている。特許文献２に開示方法によれば、予め与えられている「ＥＧＲ弁の開度―流量特性」とＥＧＲ弁の開口面積を使用して簡単な構成でＥＧＲ流量の算出が可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平０８−３０３２９３号公報
【特許文献２】特開平７−２７９７７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献１に開示されている従来の方法をＥＧＲバルブの開度や吸排気ＶＶＴに適用する場合には、ＥＧＲバルブの開度と、吸排気ＶＶＴの各バルブタイミングに応じて体積効率ＶＥのマップを設定する必要がある。例えば、ＥＧＲバルブの開度、吸気ＶＶＴ、排気ＶＶＴ、夫々６パターン設定すると、６×６×６＝２１６面のマップが必要となる。従って、適合やデータ設定に於いて多大な工数が必要になるため非現実な作業となり、又、ＥＣＵ（Engine Control Unit）のマイクロコンピュータに必要なメモリ容量も膨大となってしまうという課題があった。
【００１３】
又、特許文献１に開示されたＳ／Ｄ方式では、過渡運転時及びその後の所定時間に於いて、正確なシリンダ吸入空気流量を推定できないという課題がある。そもそも体積効率補正係数Ｋｖとは、シリンダ吸入空気流量、インテークマニホールド内の圧力と温度、排気バルブから触媒までの排気管であるエキゾーストマニホールド内の圧力と温度の関係が釣り合った状態に於けるインマニ圧、インテークマニホールド内の温度（以下、インマニ温と称する）とシリンダ吸入空気流量の関係を無次元数として導出したものであると考えられる。更に、この釣り合い状態は、一旦別の運転ポイントに変化した後に再度同じ運転ポイントに戻ってきた場合においてもほぼ同じ釣り合い状態となることが経験的に知られていることから、Ｓ／Ｄ方式ではこの性質を利用し、インマニ圧、インマニ温、シリンダ吸入空気流量と体積効率補正係数Ｋｖの関係が常に一定であることを前提に、インマニ圧、インマニ温と体積効率補正係数Ｋｖからシリンダ吸入空気流量を推定するものであると考えることができる。
【００１４】
しかしながら、低負荷運転から高負荷運転に過渡的に変化した場合や、その逆の場合には、特にエキマニ内の温度変化が大きく（例えば、４００℃〜８００℃程度）、温度が収束するのにある程度の時間（例えば、数秒〜３０秒程度）が必要になる。この場合、過渡変化時からエキマニ内の温度が収束するまでは、インマニ圧、インマニ温とシリンダ吸入空気流量の関係がずれてしまう、つまり、エキマニ内の温度が収束するまではＳ／Ｄ方式ではシリンダ吸入空気流量が精度良く算出することができない。この原因は、エキマニ内の温度が異なることにより、内部ＥＧＲ量が変化してしまうためと考えられる。尚、ＡＦＳ方式では前述のような過渡変化時からエキマニ内の温度が収束するまでの期間に於いても、Ｓ／Ｄ方式のようなシリンダ吸入空気流量の推定誤差は生じない。
【００１５】
また、特許文献２に記載されている方法では、経年変化によりＥＧＲバルブの開度特性が変化した場合、予め用意した流量特性と実際の流量特性が異なる状態となり、推定精度が低下するという課題がある。また、ＥＧＲバルブは製品自体の個体差はもちろん取り付けられた内燃機関の状態によってもＥＧＲバルブ開度−流量特性が異なることが考えられる。
【００１６】
この発明は、従来の技術に於ける前述のような課題を解決するためになされたもので、内燃機関を好適に制御するために十分な精度でＥＧＲ流量を推定することができる排気還流量推定手段を備えた内燃機関の制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
この発明による内燃機関の制御装置は、
内燃機関の吸気管に設けられたスロットルバルブと、
前記吸気管の前記スロットルバルブの下流側の圧力を吸気管内圧力として検出する吸気管内圧力検出手段と、
前記吸気管の前記スロットルバルブの下流側から前記内燃機関のシリンダ内に吸入される空気量を示す指標としての体積効率相当値を算出する体積効率相当値算出手段と、
前記検出された吸気管内圧力と前記算出した体積効率相当値とに基づいて、前記内燃機関の制御に用いるシリンダ吸入空気流量を推定するシリンダ吸入空気流量推定手段と、
前記推定されたシリンダ吸入空気流量に基づいて、前記スロットルバルブのスロットル開度に対応したスロットル有効開口面積を算出するスロットル有効開口面積算出手段と、
前記算出されたスロットル有効開口面積と前記スロットル開度との関係を学習するスロットル開度学習手段と、
前記スロットルバルブのスロットル開度を検出するスロットル開度センサと、
前記検出されたスロットル開度と前記学習されたスロットル開度学習結果とに基づいて、前記スロットルバルブを通過して前記内燃機関に吸入されるスロットル流量を推定するスロットル流量推定手段と、
前記吸気管の前記スロットルバルブの下流側と前記内燃機関の排気管とを接続する排気還流路と、
前記排気還流路を開閉して前記内燃機関の排気還流量を制御する排気還流バルブと、
前記推定されたシリンダ吸入空気流量と前記推定されたスロットル流量とに基づいて、排気還流量を算出する排気還流量算出手段と
前記算出された排気還流量に基づいて、前記排気還流バルブの開度に対応した排気還流バルブの有効開口面積を算出する排気還流バルブ有効開口面積算出手段と、
前記排気還流バルブの開度を検出する排気還流バルブ開度センサと、
前記検出された排気還流バルブの開度と前記算出された排気還流バルブ有効開口面積との関係を学習し、前記学習に基づいて算出した制御用排気還流バルブ有効開口面積と前記排気還流バルブの開度との関係に基づいて、排気還流量を推定する排気還流量推定手段と、
を備え、
前記排気還流量推定手段により推定された前記排気還流量を、前記内燃機関の制御に用いようにした、
ことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１８】
この発明による内燃機関の制御装置によれば、煤等の堆積物により流量特性が変化した場合や、経年劣化によりＥＧＲバルブが動作しなくなった場合であっても、精度良くＥＧＲ流量を推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明の実施の形態１による内燃機関の制御を適用した内燃機関を概略的に示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置を示すブロック構成図である。
【図３】この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置に使用する体積効率補正係数算出用のマップである。
【図４】この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置に於ける、スロットル開度学習を実施する手順を示すフローチャートである。
【図５】この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置に使用するスロットル開度−有効開口面積特性を示すマップである。
【図６】この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置に使用するスロットル開度−学習値を示すマップである。
【図７】この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置に於ける、スロットル流量を算出する手順を示すフローチャートである。
【図８】この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置に於ける、スロットル学習完了有効開口面積を算出する手順を示すフローチャートである。
【図９】この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置に於ける、ＥＧＲ有効開口面積の学習を実施する手順を示すフローチャートである。
【図１０】この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置に使用するＥＧＲバルブ開度−有効開口面積を示すマップである。
【図１１】この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置に使用するＥＧＲバルブ開度−学習値を示すマップである。
【図１２】この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置に於ける、ＥＧＲ流量を算出する手順を示すフローチャートである。
【図１３】この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置に於ける、ＥＧＲ流量にフィルタ処理の手順を示すフローチャートである。
【図１４】この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置に於ける、ＥＧＲ流量にフィルタ処理を行った場合のＥＧＲ流量の時間的推移を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
実施の形態１．
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置について詳細に説明する。図１は、この発明の実施の形態１による内燃機関の制御を適用した内燃機関を概略的に示す構成図である。図１に於いて、内燃機関１の吸気系を構成する吸気管の上流に、吸入空気流量を調整するために電気的に制御することができるスロットルバルブとしての電子制御スロットル（以下、単に、スロットルと称する）４が設けられている。又、スロットル４の開度を測定するために、スロットル開度センサ３が設けられている。
【００２１】
吸気管に於けるスロットル４の上流には、大気の温度を測定するための大気温センサ２が設けられている。更に、スロットル４の下流のサージタンク５及びインテークマニホールド６内を含む空間（以下、インマニと称する）の圧力（以下、インマニ圧と称する）を測定する吸気管内圧力検出手段としてのインテークマニホールド圧力センサ（以下、インマニ圧センサと称する）７と、インマニ内の温度（以下、インマニ温と称する）を測定する吸気温センサ８が設けられている。なお、インマニ温を計測する吸気温センサ８を設ける代わりに、厳密には異なる温度となるが、大気温センサ２の測定値を用い、大気の温度よりインマニ温を推定することもできる。逆に、大気温センサ２の代わりに吸気温センサ８の測定値を用い、インマニ温より大気の温度を推定しても良い。
【００２２】
インテークマニホールド６及び内燃機関の筒内を含む吸気バルブの近傍には燃料を噴射するためのインジェクタ９が設けられ、吸気バルブ及び排気バルブには、バルブタイミングを可変するための吸気ＶＶＴ１０と排気ＶＶＴ１１が夫々設けられており、シリンダヘッドにはシリンダ内で火花を発生させる点火プラグを駆動するための点火コイル１２が設けられている。エキゾーストマニホールド１３には、図示していないＯ２センサや触媒が設けられている。エキゾーストマニホールド１３とサージタンク５は、排気還流路（以下、ＥＧＲ通路と称する）１４で接続されている。ＥＧＲ通路１４には、排気還流量（以下、ＥＧＲ流量と称する）を制御するための排気還流バルブ（以下、ＥＧＲバルブと称する）１６が設けられており、ＥＧＲバルブ１６の開度を測定するために、ＥＧＲバルブ開度センサ１５が設けられている。
【００２３】
図２は、この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置を示すブロック構成図である。図２に於いて、スロットル開度センサ３で測定されたスロットル４の開度θと、インマニ圧センサ７で測定されたインマニ圧Ｐｂと、吸気温センサ８で測定されたインマニ温Ｔｂと、ＥＧＲ弁開度センサ１５で測定されたＥＧＲバルブ１６の開度Ｅｓｔと、大気圧センサ１７で測定された大気圧Ｐａは、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵと称する。ＥＣＵ：Electric Control Unit）２０に入力される。
【００２４】
尚、大気圧を測定する大気圧センサ１７の代わりに、大気圧を推定する手段を用いてもよいし、ＥＣＵ２０に内蔵された大気圧センサを用いても良い。又、前記以外の各種センサ（図示しないアクセル開度センサやクランク角度センサを含む）からもＥＣＵ２０に測定値が入力される。ＥＣＵ２０では、体積効率補正係数算出手段２１に於いて、体積効率補正係数Ｋｖが算出される。算出された体積効率補正係数Ｋｖとインマニ圧Ｐｂ、インマニ温Ｔｂを用いて、シリンダ流量Ｑａ_ａｌｌがシリンダ流量算出手段２２で算出される。算出されたシリンダ流量Ｑａ_ａｌｌに基づいて算出されるスロットル有効開口面積Ｓｔｈとスロットル開度θより、スロットル開度学習値θｌｒｎがスロットル開度学習手段２３で算出される。
【００２５】
スロットル流量算出手段２４に於いては、定常運転時には、従来のＳ／Ｄ方式と同様の方法で算出されるシリンダ流量Ｑａ_ａｌｌを用いてスロットル流量Ｑｔｈが算出される。過渡運転時には、定常運転時のスロットル開度学習値θｌｒとスロットル開度θに基づいて算出される制御用スロットル有効開口面積Ｓｔｈ_ｃｔｌを用いて、スロットル流量Ｑｔｈが算出される。スロットル有効開口面積Ｓｔｈに基づいてスロットル学習完了有効開口面積Ｓｔｈ_ｌｒｎがスロットル学習完了有効開口面積算出手段２５で算出される。
【００２６】
シリンダ流量Ｑａ_ａｌｌとスロットル流量Ｑｔｈを用いて、ＥＧＲ有効開口面積学習手段２６に於いて、ＥＧＲ流量Ｑａｅが算出され、この算出されたＥＧＲ流量Ｑａｅとインマニ温ＴｂからＥＧＲ有効開口面積Ｓｅｇｒが算出される。ＥＧＲバルブ開度ＥｓｔからＥＧＲベース有効開口面積Ｓｅｇｒ_ｂｓｅが算出され、更にＥＧＲ有効開口面積ＳｅｇｒとＥＧＲベース有効開口面積Ｓｅｇｒ_ｂｓｅを用いて、ＥＧＲ有効開口面積学習値Ｋｌｒｎが算出される。ＥＧＲ有効開口面積学習値Ｋｌｒｎは、ＥＧＲバルブ開度Ｅｓｔに応じて学習値に記憶され、記憶されたＥＧＲ有効開口面積学習値ＫｌｒｎとＥＧＲベース有効開口面積Ｓｅｇｒ_ｂｓｅから制御用ＥＧＲ有効開口面積Ｓｅｇｒ_ｃｔｌを算出する。
【００２７】
制御用ＥＧＲ流量算出手段２７に於いて、ＥＧＲ有効開口面積Ｓｅｇｒ_ｃｔｌを用いて制御用ＥＧＲ流量Ｑａｅ_ｃｔｌを算出する。又、制御用ＥＧＲ流量Ｑａｅ_ｃｔｌとスロットル流量Ｑｔｈと体積効率補正係数ＫｖからＥＧＲ率が算出され、ここで算出されたＥＧＲ率に基づいて、インジェクタ９、点火コイル１２等が駆動される。又、アクセル開度等の入力された各種データより目標トルクが算出され、算出された目標トルクを達成する目標シリンダ吸入空気流量が算出され、目標シリンダ吸入空気流量を達成するように目標スロットル開度、目標吸気ＶＶＴ位相角、目標排気ＶＶＴ位相角を算出し、これらを目標値として電子制御スロットル４の開度、吸気ＶＶＴ１０及び排気ＶＶＴ１１の位相角が制御される。また、その他の各種アクチュエータも必要に応じて制御される。
【００２８】
次に、図２の体積効率補正係数算出手段２１について詳細を説明する。図３は、この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置に使用する体積効率補正係数算出用のマップである。体積効率補正係数算出手段２１は、例えば図３に示したマップから内燃機関回転数Ｎｅと、大気圧Ｐａ、インマニ圧Ｐｂの比より算出する。内燃機関回転数Ｎｅ＝３０００［ｒ／ｍｉｎ］大気圧Ｐａとインマニ圧Ｐｂの比Ｐｂ／Ｐａ＝０．６であれば、Ｋｖ＝０．９となる。体積効率補正係数Ｋｖはバルブタイミングにより変化するため、通常、可変バルブタイミングの変化に応じてマップが必要になる。吸気バルブ、排気バルブの変化幅を０〜５０ｄｅｇＣＡとして、１０ｄｅｇＣＡ毎にマップを用意すると、６×６＝３６枚のマップが必要となる。通常は運転条件による目標バルブタイミングに合わせたマップと、可変バルブタイミング非作動時のマップの２枚が用意される。もちろんマップからではなく計算により求めても良い。
【００２９】
次に図２のシリンダ流量算出手段２２について詳細を説明する。シリンダ流量Ｑａ_ａｌｌは体積効率補正係数Ｋｖとインマニ圧Ｐｂに基づいて算出される。
【数１】
0005642233.tif 000002
ここで、Ｑａ_ａｌｌ：シリンダ流量[ｇ/ｓ]、Ｖｃ：シリンダ容積[Ｌ]、Ｔ（ｎ）：１８０度毎クランク角周期[ｓ]、Ｒ：気体定数[ｋＪ／(ｋｇ・Ｋ)]である。シリンダ流量Ｑａ_ａｌｌと体積効率補正係数Ｋｖは上記（１）式の関係式で表されるため、Ｋｖが算出されていればＱａ_ａｌｌが算出される。
【００３０】
続いて、図２におけるＥＣＵ２０内で行われるスロットル開度学習手段２３、スロットル流量算出手段２４、スロットル学習完了有効開口面積算出手段２５、ＥＧＲ有効開口面積学習手段２６、制御用ＥＧＲ流量算出手段２７までの処理を、所定のクランク角度毎の割り込み処理（例えば、ＢＴＤＣ７５ｄｅｇＣＡ割り込み処理）内で実施されるフローチャートを参照しながら詳細に説明する。
【００３１】
図４は、この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置に於ける、スロットル開度学習を実施する手順を示すフローチャートである。図４に示すフローチャートのステップ１０１〜１０９は、図２に於けるスロットル開度学習手段２３で実施される。図４に於いて、ステップ１０１ではシリンダ流量Ｑａ_ａｌｌを算出し、ステップ１０２に於いてステップ１０１で求めたシリンダ流量Ｑａ_ａｌｌに基づいて、下記の式（２）によりスロットル有効開口面積Ｓｔｈを算出する。
【数２】
0005642233.tif 000003
ここで、Ｓｔｈ：スロットル有効開口面積[ｍｍ２]、Ｑａ_ａｌｌ：シリンダ流量[ｇ／ｓ]、αa：吸気管内（＝大気）の音速[ｍ／ｓ]、σa：無次元流量[ ]、ρa：吸気管内（＝大気）の密度である。
【００３２】
スロットル有効開口面積Ｓｔｈとシリンダ流量Ｑａ_ａｌｌは前述の式（２）の関係が成り立つため、各定数が求まれば、スロットル有効開口面積Ｓｔｈが求まる。各定数αa、σa、ρaは下記の式（３）、式（４）、式（５）により定義される。
【数３】
0005642233.tif 000004
ここで、κ：比熱比（空気であれば１．４）、Ｒ：気体定数[ｋＪ／(ｋｇ・Ｋ)]、Ｔｂ：吸気管内の温度（＝吸気温＝大気温）である。
【００３３】
吸気管内の音速αaは吸気温の関数なので上記（３）式をＥＣＵ内で計算することなく、予め計算した結果を温度によるマップとして用意しても良い。Ｒは気体に応じた定数であるので、予め定義する。吸気管内の気体のため空気の気体定数を設定してもよいし、気体定数を推定値として可変としても良い。
【数４】
0005642233.tif 000005
ここで、κ：比熱比（空気であれば１．４）、Ｐｂ：インマニ圧[ｋＰａ]、Ｐａ：大気圧[ｋＰａ]である。無次元流量σａは大気圧Ｐａとインマニ圧Ｐｂの比の関数なので上記（４）式をＥＣＵ内で計算することなく、予め計算した結果を大気圧Ｐａとインマニ圧Ｐｂの比によるマップを用意しても良い。
【００３４】
【数５】
0005642233.tif 000006
ここで、Ｐａ：大気圧[ｋＰａ]、Ｒ：気体定数 [ｋＪ／(ｋｇ・Ｋ)]、Ｔｂ：吸気管内の温度（＝吸気温＝大気温）である。
【００３５】
続くステップ１０３では、ステップ１０２で求めたスロットル有効開口面積Ｓｔｈから学習用スロットル開度θｓｔｈを算出する。例えば、予めスロットル開度−有効開口面積特性を、例えば図５に示すようなマップとして用意しておく。即ち、図５はこの発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置に使用するスロットル開度−有効開口面積特性を示すマップである。式（２）で示したとおり、有効開口面積と流量は比例するため、スロットル開度−流量特性でも良い。スロットル有効開口面積Ｓｔｈに応じた学習用スロットル開度θｓｔｈをマップから算出する。
【００３６】
続くステップ１０５では、ステップ１０３で求めた学習用スロットル開度θｓｔｈと、ステップ１０４で求めたスロットル開度θとに基づいて、スロットル開度偏差Δｔｈを算出する。学習用スロットル開度θｓｔｈとスロットル開度θとの差分を算出する。この差分がスロットル開度偏差Δｔｈとなる。
【００３７】
続くステップ１０６では、スロットル学習禁止かどうかを判定する。学習許可であればステップ１０７へ進み、学習禁止であればステップ１０９へ進む。スロットル学習が禁止される条件としては、従来のＳ／Ｄ方式では例えば水温等の環境条件や、定常運転領域もしくは過渡運転後の所定時間経過後か否か、或いはシリンダ流量が変化中か否か、或いはＶＶＴバルブの目標値と制御値の偏差があるか否か、等であり、スロットル学習禁止フラグがセットされるが、スロットル学習結果をＥＧＲバルブ開度学習に使用することから、上記の学習禁止条件に加えて定常運転時でＥＧＲ動作が停止（例えば、ＥＧＲバルブ開度＝０）時のみ学習許可される。
【００３８】
続くステップ１０７では、ステップ１０６で学習許可と判定された場合のみステップ１０５で求めたスロットル開度偏差Δｔｈに基づいてスロットル開度学習値θｌｒｎを算出して更新する。スロットル開度学習値θｌｒｎは、学習用スロットル開度θｓｔｈとスロットル開度θの違いが分かるものであれば差分であるスロットル開度偏差Δｔｈではなく、比率やその他の値でも良い。スロットル開度学習値θｌｒｎは、スロットル有効開口面積Ｓｔｈに応じた学習領域に記憶される。そのままの値でも良いし、所定のゲインを乗算、加算したものでも良い。学習領域の内容は、例えば図６に示した図のようになる。図６は、この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置に使用するスロットル開度−学習値を示すマップである。
【００３９】
スロットル開度学習値θｌｒｎをスロットル有効開口面積Ｓｔｈに応じた学習領域に記憶することで、細かい学習が可能となり、学習禁止時にも精度の高いスロットル開度θの算出が可能となる。精度は低下するが、学習領域に記憶せずに計算値をそのまま使用しても良い。
【００４０】
ここで、ステップ１０９では、ステップ１０７で求めて保存していたスロットル開度学習値θｌｒｎとステップ１０８で求めた目標スロットルベース開度θｂｓｅとから、スロットル制御に使用する目標スロットル開度θｔｇｔを算出する。差分によりスロットル開度学習値θｌｒｎを保存していた場合は、目標スロットルベース開度θｂｓｅに加算することで目標スロットル開度θｔｇｔが算出できる。
【００４１】
図７は、この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置に於ける、スロットル流量を算出する手順を示すフローチャートである。図７に示すフォローチャートのステップ２０１〜２１０は、図２におけるスロットル流量算出手段２４で実施される。図７に示すフォローチャートのステップ２０２に於いては、ステップ２０１で求めたスロットル有効開口面積Ｓｔｈに基づいてスロットル学習完了有効開口面積Ｓｔｈ_ｌｒｎを算出する。スロットル開度学習が一度でも実行されたスロットル有効開口面積Ｓｔｈの最大値からスロットル学習完了有効開口面積Ｓｔｈ_ｌｒｎを算出する。スロットル学習完了有効開口面積Ｓｔｈ_ｌｒｎの詳細については後述する。
【００４２】
続くステップ２０３では、スロットル学習完了かどうかを判定する。学習完了であればステップ２０５へ進み、学習未完了であればステップ２１０へ進む。スロットル学習完了の条件としては、例えば目標スロットル開度θｔｇｔの基準値となる目標スロットル有効開口面積が、スロットル開度学習が一度でも実行されたスロットル有効開口面積Ｓｔｈの最大値であるスロットル学習完了有効開口面積Ｓｔｈ_ｌｒｎよりも小さい値であるかないかで判定される。つまり一度でもスロットル学習が実行された有効開口面積の領域以下でスロットル開度制御される場合はスロットル開度学習完了となる。
【００４３】
ステップ２０５では、ステップ２０４で求めたスロットル開度学習値θｌｒｎに基づいてを制御用スロットル開度θｃｔｌを算出する。スロットル開度−有効開口面積特性のスロットル開度にスロットル開度学習値θｌｒｎを加算することで制御用スロットル開度θｃｔｌが算出でき、制御用スロットル開度θｃｔｌ−スロットル有効開口面積Ｓｔｈの特性を求めることができる。
【００４４】
続くステップ２０７では、ステップ２０６で求めたスロットル開度θに基づいて制御用スロットル有効開口面積Ｓｔｈ_ｃｔｌを算出する。制御用スロットル有効開口面積Ｓｔｈ_ｃｔｌは、制御用スロットル開度θｃｔｌ−スロットル有効開口面積Ｓｔｈの特性に於けるスロットル開度θから算出することができる。続くステップ２０８では、ステップ２０７で求めた制御用スロットル有効開口面積Ｓｔｈ_ｃｔｌに基づいてスロットル流量Ｑｔｈを、下記の式（６）により算出する。
【００４５】
【数６】
0005642233.tif 000007
ここで、Ｑｔｈ：スロットル流量[ｇ／ｓ]、Ｓｔｈ_ｃｔｌ：制御用スロットル有効開口面積積[ｍｍ２]、αa：吸気管内（＝大気）の音速[ｍ／ｓ]、σa：無次元流量[ ]、ρa：吸気管内（＝大気）の密度である。スロットル流量Ｑｔｈと制御用スロットル有効開口面積Ｓｔｈ_ｃｔｌは（６）式の関係が成り立つため、各定数が求まれば、スロットル流量Ｑｔｈが求まる。各定数αa、σa、ρaは前述の式（３）、式（４）、式（５）と同様に求められる。
【００４６】
ステップ２１０では、ステップ２０９で求めたシリンダ流量Ｑａ_ａｌｌと後述する制御用ＥＧＲ流量Ｑａｅ_ｃｔｌに基づいてスロットル流量Ｑｔｈを算出する。スロットル流量Ｑｔｈは、シリンダ流量Ｑａ_ａｌｌと制御用ＥＧＲ流量Ｑａｅ_ｃｔｌとの差分によって算出できる。
【００４７】
次に図７のステップ２０２で行われるスロットル学習完了有効開口面積Ｓｔｈ_ｌｒｎの算出を、図８に示すフローチャートを参照しながら詳細に説明する。この処理は例えば所定のクランク角度毎の割り込み処理（例えば、ＢＴＤＣ７５ｄｅｇＣＡ割り込み処理）内で実施される。図８は、この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置に於ける、スロットル学習完了有効開口面積を算出する手順を示すフローチャートである。図８に示すフォローチャートのステップ３０１〜３０９は、図２に於けるスロットル学習完了有効開口面積算出手段２５で実施される。
【００４８】
図８に示すフォローチャートのステップ３０１では、スロットル学習SW禁止かどうかを判定する。学習許可であればステップ３０４へ進み、学習リセットであればステップ３０２へ進む。スロットル学習ＳＷ禁止フラグは、例えばインマニ圧センサの故障判定等のために学習された値自体が信頼できなくなる状態になればフラグがセットされ、学習リセットの判定となる。ステップ３０２では、学習リセットの判定により、後述するスロットル学習完了有効開口面積Ｓｔｈ_ｌｒｎがリセット（＝０）される。
【００４９】
ここで、ステップ３０４では、ステップ３０３で求めたスロットル有効開口面積Ｓｔｈに対してフィルタ処理を下記の式（７）により実施する。
【数７】
0005642233.tif 000008
ここで、Ｓｔｈｆ（ｎ）：フィルタ後スロットル有効開口面積[ｍｍ２]、Ｓｔｈ（ｎ）：今回スロットル有効開口面積[ｍｍ２]、Ｓｔｈｆ（ｎ−１）：前回フィルタ後スロットル有効開口面積[ｍｍ２]、Ｋ１：フィルタ定数（例えば、０．９〜０．９９程度の値を用いる）。
【００５０】
式（７）を実施するためには、前回フィルタ後スロットル有効開口面積Ｓｔｈｆ（ｎ−１）が必要となる。そのためステップ３０５で、フィルタ処理結果であるフィルタ後スロットル有効開口面積Ｓｔｈｆ（ｎ）をＳｔｈｆ（ｎ−１）として使用できるように格納する。ステップ３０６では前行程のステップ３０５で格納したフィルタ後スロットル有効開口面積Ｓｔｈｆ（ｎ）を記憶しておくことで、今回行程では前回フィルタ後スロットル有効開口面積Ｓｔｈｆ（ｎ−１）として使用することができる。
【００５１】
続いて、ステップ３０７ではフィルタ後スロットル有効開口面積Ｓｔｈｆ（ｎ）がこれまでの値より大きい場合かどうかを判定する。ステップ３０８ではピークホールド処理として、ステップ３０７での判定結果に基づいて、フィルタ後スロットル有効開口面積Ｓｔｈｆ（ｎ）がスロットル学習完了有効開口面積Ｓｔｈ_ｌｒｎ（ｎ）に格納される。
つまり、Ｓｔｈｆ（ｎ）＞Ｓｔｈ_ｌｒｎ（ｎ）の場合には、更新許可として、フィルタ後スロットル有効開口面積Ｓｔｈｆ（ｎ）がスロットル学習完了有効開口面積Ｓｔｈ_ｌｒｎ（ｎ）に格納され、それ以外の場合は、更新禁止として、Ｓｔｈ_ｌｒｎ（ｎ）は保持処理（Ｓｔｈ_ｌｒｎ（ｎ）＝Ｓｔｈ_ｌｒｎ（ｎ−１））となる。また、スロットル学習完了有効開口面積Ｓｔｈ_ｌｒｎ（ｎ）をＳｔｈ_ｌｒｎ（ｎ−１）として使用できるように格納する。
【００５２】
ステップ３０９では、前行程のステップ３０８で格納したスロットル学習完了有効開口面積Ｓｔｈ_ｌｒｎ（ｎ）を記憶しておくことで、今回行程では前回スロットル学習完了有効開口面積Ｓｔｈ_ｌｒｎ（ｎ−１）として使用することができる。
【００５３】
図９は、この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置に於ける、ＥＧＲ有効開口面積の学習を実施する手順を示すフローチャートである。図９に示すフローチャートのステップ４０１〜４１１は、図２に於けるＥＧＲ有効開口面積学習手段２６で実施される。図９に示すフォローチャートのステップ４０２に於いてＥＧＲ流量Ｑａｅを算出する。ステップ４０１で求めたシリンダ流量Ｑａ_ａｌｌとスロットル流量Ｑｔｈとの差分がＥＧＲ流量Ｑａｅとなる。
【００５４】
続くステップ４０３では、算出したＥＧＲ流量Ｑａｅに対してフィルタ処理（例えば１次遅れフィルタ）を実施する。前述の式（１）の演算に使用されたセンサ出力値は微小な計測ノイズが混入している場合が多く、式（１）を用いたシリンダ流量Ｑａ_ａｌｌを用いてＥＧＲ流量Ｑａｅを算出すると、誤差が生じてしまう可能性が考えられる。フィルタ処理を実施することでノイズ成分を減衰させることができる。ノイズ成分減衰後のＥＧＲ流量Ｑａｅを使用することでセンサの持つ微小な検出誤差による影響を取り除き、以降の計算を実施することができる。フィルタ処理の詳細については後述する。
【００５５】
続くステップステップ４０４では、ＥＧＲバルブ開度学習禁止かどうかを判定する。学習許可であればステップ４０５へ進み、学習禁止であればステップ４０８へ進む。ＥＧＲバルブ開度学習が禁止される条件としては、例えば水温等の環境条件や、定常運転領域もしくは過渡運転後の所定時間経過後か否かや、ＥＧＲバルブ開度が変化中か否かや、ＶＶＴバルブの目標値と制御値の偏差があるか否か、等であり、ＥＧＲバルブ開度学習禁止フラグがセットされるが、過渡運転時のＥＧＲバルブ開度学習の精度向上のためにスロットル流量Ｑｔｈを使用していることから、上記の学習禁止条件に加えてスロットル学習完了判定条件（図７のステップ２０３）が成立時のみ学習許可される。
【００５６】
続くステップ４０５では、ＥＧＲ有効開口面積ＳｅｇｒをＥＧＲ流量Ｑａｅに基づいて、下記の式（８）により算出する。
【数８】
0005642233.tif 000009
ここで、Ｓｅｇｒ：ＥＧＲ有効開口面積[ｍｍ２]、Ｑａｅ：ＥＧＲ流量[ｇ／ｓ]、αｅ：排気管内の音速[ｍ／ｓ]、σｅ：無次元流量[ ]、ρｅ：排気管内の密度、である。ＥＧＲ有効開口面積ＳｅｇｒとＥＧＲ流量Ｑａｅは、式（８）の関係が成り立つため、各定数が求まれば、ＥＧＲ有効開口面積Ｓｅｇｒが求まる。各定数αｅ、σｅ、ρｅは下記の式（９）、式（１０）、式（１１）により定義される。
【００５７】
【数９】
0005642233.tif 000010
ここで、κ：比熱比（空気であれば１．４）、Ｒ：気体定数[ｋＪ／(ｋｇ・Ｋ)]、Ｔｅｘ：排気管内の温度である。
【００５８】
排気管内の温度Ｔｅｘは、排気管に温度センサを配設し計測しても良いし、内燃機関回転数Ｎｅと内燃機関充填効率Ｅｃ（吸入空気流量より算出）のマップなどから算出しても良い。排気管内の音速αｅは排気温度の関数なので前述の式（９）をＥＣＵ内で計算することなく、予め計算した結果を温度によるマップとして用意しても良い。気体定数Ｒは、気体に応じた定数であるので、予め定義する。排気管内の気体は燃焼状態により組成が変化するが、簡便のため空気の気体定数を設定してもよいし、燃焼状態を推定し、気体定数を可変としても良い。
【００５９】
【数１０】
0005642233.tif 000011
ここで、κ：比熱比（空気であれば１．４）、Ｐｂ：インマニ圧[ｋＰａ]、Ｐｅｘ：排気管内の圧力[ｋＰａ]である。Ｐｅｘは、排気管に圧力センサを配設し計測しても良いし、内燃機関回転数Ｎｅと内燃機関充填効率Ｅｃ（吸入空気流量より算出）のマップなどから算出しても良い。無次元流量σｅは、排気管内の圧力Ｐｅｘとインマニ圧Ｐｂの比の関数なので上記（１０）式をＥＣＵ内で計算することなく、予め計算した結果を排気管内の圧力Ｐｅｘとインマニ圧Ｐｂの比によるマップを用意しても良い。
【００６０】
【数１１】
0005642233.tif 000012
ここで、Ｐｅｘ：排気管内の圧力[ｋＰａ]、Ｒ：気体定数[ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ）]、Ｔｅｘ：排気管内の温度、である。Ｐｅｘ、Ｔｅｘは、式（９）、式（１０）と同様に求められる。
【００６１】
続くステップ４０７では、ステップ４０６で求めたＥＧＲバルブ開度ＥｓｔからＥＧＲベース有効開口面積Ｓｅｇｒ_ｂｓｅを算出する。例えば、予め、図１０に示すようなＥＧＲバルブ開度−有効開口面積特性のマップを用意しておく。即ち、図１０は、この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置に使用するＥＧＲバルブ開度−有効開口面積を示すマップである。前述の式（８）で示したとおり、有効開口面積と流量は比例するため、ＥＧＲバルブ開度−流量特性のマップでも良い。ＥＧＲバルブ開度Ｅｓｔに応じたＥＧＲベース有効開口面積Ｓｅｇｒ_ｂｓｅをこのようなマップから算出する。
【００６２】
続くステップ４１０では、ＥＧＲ有効開口面積学習値ＫｌｒｎをＥＧＲベース有効開口面積Ｓｅｇｒ_ｂｓｅとＥＧＲ有効開口面積Ｓｅｇｒに基づいて算出する。即ち、ＥＧＲベース有効開口面積Ｓｅｇｒ_ｂｓｅとＥＧＲ有効開口面積Ｓｅｇｒとの差分を算出する。この差分がＥＧＲ有効開口面積学習値Ｋｌｒｎとなる。尚、ＥＧＲベース有効開口面積Ｓｅｇｒ_ｂｓｅとＥＧＲ有効開口面積Ｓｅｇｒの違いが分かるものであれば差分ではなく、比率やその他の値でも良い。
【００６３】
ＥＧＲ有効開口面積学習値Ｋｌｒｎは、ＥＧＲバルブ開度Ｅｓｔに応じた学習領域に記憶される。そのままの値でも良いし、所定のゲインを乗算、加算したものでもよい。学習領域の内容は、例えば図１１に示すマップのようになる。即ち、図１１は、この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置に使用するＥＧＲバルブ開度−学習値を示すマップである。ＥＧＲ有効開口面積学習値ＫｌｒｎをＥＧＲバルブ開度Ｅｓｔに応じた学習領域に記憶することで、細かい学習が可能となり、学習禁止時にも精度の高いＥＧＲ流量推定が可能となる。精度は低下するが、学習領域に記憶せずに計算値をそのまま使用しても良い。
【００６４】
ここで、ステップ４０８では、ステップ４０７と同様にステップ４０９で求めたＥＧＲバルブ開度ＥｓｔからＥＧＲベース有効開口面積Ｓｅｇｒ＿ｂｓｅを算出し、ステップ４１１へ進む。続くステップ４１１では、保存していたＥＧＲ有効開口面積学習値Ｋｌｒｎと、ＥＧＲベース有効開口面積Ｓｅｇｒ＿ｂｓｅとから、制御に使用する制御用ＥＧＲ有効開口面積Ｓｅｇｒ_ｃｔｌを算出する。差分によりＥＧＲ有効開口面積学習値を保存していた場合は、ＥＧＲベース有効開口面積に加算することで制御用ＥＧＲ有効開口面積Ｓｅｇｒ_ｃｔｌを算出することができる。
【００６５】
図１２は、この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置に於ける、ＥＧＲ流量を算出する手順を示すフローチャートである。図１２に示すフローチャートのステップ５０１〜５０５は、図２における制御用ＥＧＲ流量算出手段２７で実施される。図１２に示すフローチャートのステップ５０２に於いて、ステップ５０１で求めた制御用ＥＧＲ有効開口面積Ｓｅｇｒ_ｃｔｌから制御用ＥＧＲ流量Ｑａｅ_ｃｔｌを算出する。制御用ＥＧＲ有効開口面積Ｓｅｇｒ_ｃｔｌと制御用ＥＧＲ流量Ｑａｅ_ｃｔｌは前述の式（８）で示した関係と同様であるため、制御用ＥＧＲ流量Ｑａｅ_ｃｔｌが求まる。
【００６６】
続くステップ５０４では、制御用ＥＧＲ流量Ｑａｅ_ｃｔｌと、ステップ５０３で求めたスロットル流量Ｑｔｈと、体積効率補正係数ＫｖとからＥＧＲ率を算出し、ステップ５０５でインジェクタ、点火コイル等の各制御量を算出し処理終了となる。
【００６７】
このように、ＥＧＲ有効開口面積を学習することで、ＥＧＲバルブの経年変化に対応可能となり、制御に使用するＥＧＲ流量を精度良く推定することができ、変動しやすいシリンダ流量とスロットル流量の差分を使用する必要がなくなる。
【００６８】
次に、図９のステップ４０３で行われるフィルタ処理、即ち、ＥＣＵ２０内で行われるＥＧＲ有効開口面積学習手段２６内で処理について、フローチャートを参照しながら詳細に説明する。図１３は、この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置に於ける、ＥＧＲ流量にフィルタ処理の手順を示すフローチャートである。この処理は、例えば所定のクランク角度毎の割り込み処理（例えば、ＢＴＤＣ７５ｄｅｇＣＡ割り込み処理）内で実施される。
【００６９】
図１３に示すフローチャートのステップ６０１に於いて、ＥＧＲ流量Ｑａｅを取得する。続いてステップ６０２で、ＥＧＲバルブ開度が前回値に対して所定以上変化していないか判定する。変化していなければステップ６０３へ進み、変化していればステップ６０４へ進む。ステップ６０３では、前回ＥＧＲバルブ開度が前々回値に対して所定以上変化していないか判定する。変化していなければステップ６０５へ進み、変化していればステップ６０４へ進む。ステップ６０４では、ＥＧＲバルブ開度学習禁止フラグをセットし、ステップ６０７へ進む。ステップ６０５では、ＥＧＲバルブ開度学習禁止フラグをクリアし、ステップ６０６へ進む。
【００７０】
続いて、ステップ６０６では、ＥＧＲ流量Ｑａｅに対してフィルタ処理を下記の式（１２）により実施する。
【数１２】
0005642233.tif 000013
ここで、Ｑａｅｆ（ｎ）：フィルタ後ＥＧＲ流量[ｇ/ｓ]、Ｑａｅ（ｎ）：今回ＥＧＲ流量[ｇ／ｓ]、Ｑａｅf（ｎ−１）：前回フィルタ後ＥＧＲ流量[g/s]、Ｋ１：フィルタ定数（例えば、０．９〜０．９９程度の値を用いる）。
【００７１】
式（１２）を実施するためには、前回フィルタ後ＥＧＲ流量Ｑａｅf（ｎ−１）が必要となる。そのためステップ６０７で、フィルタ処理結果であるフィルタ後ＥＧＲ流量Ｑａｅｆ（ｎ）をＱａｅf（ｎ−１）として使用できるように格納する。又、ＥＧＲバルブ開度の変化を判定した際、即ち、図１３に示すフローチャートではＥＧＲバルブ開度学習禁止フラグがセットされている場合には、フィルタ処理をしていないＥＧＲ流量Ｑａｅ（ｎ）をそのまま格納する。
【００７２】
ステップ６０８では、前行程のステップ６０７で格納したフィルタ後ＥＧＲ流量Ｑａｅｆ（ｎ）を記憶しておくことで、今回行程では前回フィルタ後ＥＧＲ流量Ｑａｅｆ（ｎ−１）として使用することができる。以上により、フィルタ処理によりセンサの持つ微小な検出誤差による影響を取り除くことができる。
【００７３】
又、図１４に示すような流量急変時にも下記に示す方法により対応可能である。図１４は、この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置に於ける、ＥＧＲ流量にフィルタ処理を行った場合のＥＧＲ流量の時間的推移を示すグラフであって、横軸は時間、縦軸はＥＧＲ流量を示す。図１３に於いて、グラフ内の一点鎖線はフィルタなしでのＥＧＲ流量、点線は常時フィルタを適用した場合のＥＧＲ流量、実線はＥＧＲバルブ開度変化中にフィルタ処理に使用するＥＧＲ流量を毎回更新した場合のＥＧＲ流量、を夫々示す。
【００７４】
常時フィルタ処理を実施した場合、フィルタ無しのＥＧＲ流量に対して、図中の時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間に斜線部分に示すような流量の偏差が生じる。ＥＧＲバルブ開度変化を検出し、ＥＧＲバルブ開度変化中にＥＧＲバルブ開度学習を禁止し、フィルタ処理に使用する前回ＥＧＲ流量を更新することで、実線に示したとおりの流量変化となり、流量偏差を少なくすることができ、ＥＧＲバルブ開度変化中のＥＧＲバルブ開度の誤学習を防止することができる。
【００７５】
以上述べたようにこの発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置によれば、定常運転時に於いても過渡運転時に於いても、内燃機関を好適に制御するために十分な精度でＳ／Ｄ方式によりシリンダ吸入空気流量やスロットル流量を推定することが可能となる。煤等の堆積物によりＥＧＲ流量特性が変化した場合や、経年劣化によりＥＧＲバルブが動作しなくなった場合であっても、推定したシリンダ吸入空気流量やスロットル流量からＥＧＲバルブ開度−流量特性（有効開口面積特性）が学習でき、学習した結果で精度良くＥＧＲ流量を推定することが可能となる。推定したＥＧＲ流量に応じて、各制御量を設定することが可能となる。
【００７６】
尚、この発明は、その発明の範囲内に於いて、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【００７７】
以上述べたこの発明の実施の形態は、下記の発明を具体化したものである。
（１）内燃機関の吸気管に設けられたスロットルバルブと、
前記吸気管の前記スロットルバルブの下流側の圧力を吸気管内圧力として検出する吸気管内圧力検出手段と、
前記吸気管の前記スロットルバルブの下流側から前記内燃機関のシリンダ内に吸入される空気量を示す指標としての体積効率相当値を算出する体積効率相当値算出手段と、
前記検出された吸気管内圧力と前記算出した体積効率相当値とに基づいて、前記内燃機関の制御に用いるシリンダ吸入空気流量を推定するシリンダ吸入空気流量推定手段と、
前記推定されたシリンダ吸入空気流量に基づいて、前記スロットルバルブのスロットル開度に対応したスロットル有効開口面積を算出するスロットル有効開口面積算出手段と、
前記算出されたスロットル有効開口面積と前記スロットル開度との関係を学習するスロットル開度学習手段と、
前記スロットルバルブのスロットル開度を検出するスロットル開度センサと、
前記検出されたスロットル開度と前記学習されたスロットル開度学習結果とに基づいて、前記スロットルバルブを通過して前記内燃機関に吸入されるスロットル流量を推定するスロットル流量推定手段と、
前記吸気管の前記スロットルバルブの下流側と前記内燃機関の排気管とを接続する排気還流路と、
前記排気還流路を開閉して前記内燃機関の排気還流量を制御する排気還流バルブと、
前記推定されたシリンダ吸入空気流量と前記推定されたスロットル流量とに基づいて、排気還流量を算出する排気還流量算出手段と
前記算出された排気還流量に基づいて、前記排気還流バルブの開度に対応した排気還流バルブの有効開口面積を算出する排気還流バルブ有効開口面積算出手段と、
前記排気還流バルブの開度を検出する排気還流バルブ開度センサと、
前記検出された排気還流バルブの開度と前記算出された排気還流バルブ有効開口面積との関係を学習し、前記学習に基づいて算出した制御用排気還流バルブ有効開口面積と前記排気還流バルブの開度との関係に基づいて、排気還流量を推定する排気還流量推定手段と、
を備え、
前記排気還流量推定手段により推定された前記排気還流量を、前記内燃機関の制御に用いるようにした、
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【００７８】
前記（１）に記載の内燃機関の制御装置によれば、予め設定しておいたＥＧＲバルブ開度−有効開口面積の関係から求まるＥＧＲ有効開口面積とに基づいて、ＥＧＲバルブ開度−有効開口面積の関係を学習することで、経年変化等によりＥＧＲバルブ開度−有効開口面積の関係が変化しても正しい開度−有効開口面積特性を維持することができるので、精度の良いＥＧＲ流量の推定が可能となる。
【００７９】
（２）前記検出された排気還流バルブの開度に基づいて、排気還流バルブベース有効開口面積を算出する排気還流バルブベース有効開口面積算出手段と、
前記算出された排気還流バルブ有効開口面積と、前記算出された排気還流バルブベース有効開口面積とから、排気還流バルブ有効開口面積学習値を算出する排気還流バルブ有効開口面積学習値算出手段と、
を備え、
前記排気還流バルブ有効開口面積算出手段は、前記吸気管内圧力と、前記排気管内の圧力と、前記排気管内の音速と、前記排気管内の密度と、前記排気還流量とを用いて、前記排気還流バルブ有効開口面積を算出するように構成され、
前記制御用排気還流バルブ有効開口面積の算出は、前記算出された排気還流バルブ有効開口面積学習値に基づいて、前記制御用排気還流バルブ有効開口面積を補正することにより行なわれる、
ことを特徴とする前記（１）に記載の内燃機関の制御装置。
【００８０】
前記（２）に記載の内燃機関の制御装置によれば、学習したＥＧＲ有効開口面積学習値を使用して、制御に使用するＥＧＲ有効開口面積を算出することで、変動しやすいシリンダ吸入空気流量とスロットル流量の差分から求めるＥＧＲ流量を使用せず、ＥＧＲ流量の推定が可能となる。
【００８１】
（３）前記スロットル流量推定手段は、
前記内燃機関の定常運転時に於いては、前記排気還流バルブの動作を停止させた上で、前記検出されたスロットル開度と前記学習されたスロットル開度学習結果とに基づいて前記スロットル流量を推定し、前記内燃機関の過渡運転時に於いては、前記スロットル開度学習手段による前記学習を停止させた上で、前記スロットル開度と前記スロットル開度学習結果に基づいて前記スロットル流量を推定する、
ことを特徴とする前記（１）又は（２）に記載の内燃機関の制御装置。
【００８２】
前記（３）に記載の内燃機関の制御装置によれば、ＥＧＲ有効開口面積学習値算出に必要な、過渡変化時のスロットル流量を精度良く算出することが可能となる。
【００８３】
（４）前記スロットル開度学習手段による学習が完了した場合にのみ、前記制御用排気還流バルブ有効開口面積を算出する、
ことを特徴とする前記（１）乃至（３）のうちの何れかに記載の内燃機関の制御装置。
【００８４】
前記（４）に記載の内燃機関の制御装置によれば、スロットル開度学習が完了した精度の良いスロットル流量に基づいて、ＥＧＲバルブ開度−有効開口面積の関係の精度の良い学習が可能となる。
【００８５】
（５）前記スロットル開度学習手段による学習が完了するまでは、前記排気還流バルブの動作を停止させる、
ことを特徴とする前記（１）乃至（４）のうちの何れかに記載の内燃機関の制御装置。
【００８６】
前記（５）に記載の内燃機関の制御装置によれば、ＥＧＲを停止させた時の精度の良いシリンダ吸入空気流量に基づいて、スロットル開度学習の精度の良い学習が可能となる。
【００８７】
（６）前記排気還流バルブの開度に応じて、前記学習された排気還流バルブ有効開口面積の値を記憶する学習値記憶手段を備え、
前記学習値記憶手段は、前記排気還流バルブの開度に応じたマップとして前記学習された排気還流バルブ有効開口面積の値を記憶する、
ことを特徴とする前記（２）乃至（５）のうちの何れかに記載の内燃機関の制御装置。
【００８８】
前記（６）に記載の内燃機関の制御装置によれば、ＥＧＲ有効開口面積学習値はＥＧＲバルブ開度に応じたマップとして記憶手段に記憶されることで、細かな補正と学習禁止時の精度の良いＥＧＲ流量の推定が可能となる。
【符号の説明】
【００８９】
１  内燃機関、２  大気温センサ、３  スロットル開度センサ、４  電子制御スロットル、５  サージタンク、６  インテークマニホールド、７  インマニ圧センサ、８  吸気温センサ、９  インジェクタ、１０  吸気ＶＶＴ、１１  排気ＶＶＴ、１２  点火コイル、１３  エキゾーストマニホールド、１４  ＥＧＲ通路、１５  ＥＧＲバルブ開度センサ、１６  ＥＧＲバルブ、１７  大気圧センサ、２０  ＥＣＵ
【要約】
【課題】内燃機関を好適に制御するために十分な精度でＥＧＲ流量を推定することができる排気還流量推定手段を備えた内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】この発明による内燃機関の制御装置は、検出された排気還流バルブの開度と算出された排気還流バルブ有効開口面積との関係を学習し、前記学習に基づいて算出した制御用排気還流バルブ有効開口面積と排気還流バルブの開度との関係に基づいて、排気還流量を推定する排気還流量推定手段を備え、排気還流量推定手段により推定された前記排気還流量を、内燃機関の制御に用いるようにした。
【選択図】図２【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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