(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のスロットルバルブの下流側の吸気通路と前記内燃機関の排気通路とを接続するＥＧＲ流路に於けるＥＧＲ流量を推定する内燃機関のＥＧＲ流量推定装置であって、
前記内燃機関の前記スロットルバルブを通過して前記内燃機関のシリンダに吸入される吸入空気流量を算出する吸入空気流量算出部と、
前記ＥＧＲ流路を開閉して、前記ＥＧＲ流路に於けるＥＧＲ流量としての外部ＥＧＲ流量を制御するＥＧＲバルブと、
前記内燃機関の吸気バルブと排気バルブとのうちの少なくとも一方のバルブタイミングの制御に基づいて前記内燃機関のシリンダに流入する空気量を示す指標である体積効率相当値としての体積効率補正係数を算出する体積効率補正係数算出部と、
前記吸気通路の内部の圧力と前記算出された前記体積効率補正係数とに基づいて、前記スロットルバルブの下流側の前記吸気通路から前記シリンダに流入する空気のシリンダ流量を算出するシリンダ流量算出部と、
前記バルブタイミングの制御に基づいて前記シリンダの内部に残留する前記内燃機関の排気流量としての内部ＥＧＲ流量と、前記吸入空気流量算出部により算出された前記吸入空気流量と、の比である内部ＥＧＲ率を推定する内部ＥＧＲ率推定部と、
前記内燃機関の目標トルクに基づいて前記内燃機関の目標吸入空気流量を算出する目標吸入空気流量算出部と、
前記目標吸入空気流量算出部により算出された前記目標吸入空気流量と、前記内燃機関の回転速度とに基づいて、目標となる目標外部ＥＧＲ率および目標内部ＥＧＲ率を推定する目標外部および内部ＥＧＲ率推定部と、
前記目標外部および内部ＥＧＲ率推定部により推定された前記目標外部ＥＧＲ率および前記目標内部ＥＧＲ率と、前記内部ＥＧＲ率推定部により推定された前記内部ＥＧＲ率と、に基づいて目標ＥＧＲ率を算出する目標ＥＧＲ率推定部と、
前記シリンダ流量算出部により算出された前記シリンダ流量と、前記吸入空気流量算出部により算出された前記吸入空気流量とに基づいて、ＥＧＲ流量を算出するＥＧＲ流量算出部と、
前記ＥＧＲ流量算出部により算出された前記ＥＧＲ流量に基づいて、前記ＥＧＲバルブの開度に対応した前記ＥＧＲバルブの有効開口面積を算出するＥＧＲ有効開口面積算出部と、
前記ＥＧＲバルブの開度を検出するＥＧＲバルブ開度センサからの出力に基づくＥＧＲバルブ開度と、前記ＥＧＲ有効開口面積算出部により算出された前記ＥＧＲ有効開口面積との関係を学習するＥＧＲ有効開口面積学習部と、
前記ＥＧＲバルブの開度を算出するＥＧＲバルブ開度算出部と、
を備え、
前記ＥＧＲバルブ開度算出部は、
前記目標ＥＧＲ率推定部により推定された前記目標ＥＧＲ率と、前記ＥＧＲ有効開口面積算出部により算出された前記ＥＧＲ有効開口面積と、前記ＥＧＲ有効開口面積学習部により学習された学習値とに基づいて、前記内燃機関の制御に用いるＥＧＲバルブ開度を算出する、
ことを特徴とする内燃機関のＥＧＲ流量推定装置。 
【請求項２】
前記目標外部および内部ＥＧＲ率推定部は、
前記外部ＥＧＲ流量と前記内部ＥＧＲ流量とのうちの少なくとも一方の制御を用いる場合の制御の適合時に於ける適合パラメータの指標となる、吸入空気流量と前記内燃機関の回転速度と外部ＥＧＲ率と内部ＥＧＲ率とを予め設定しておき、前記予め設定した外部ＥＧＲ率と内部ＥＧＲ率から、前記内燃機関の運転時に於ける前記内燃機関の回転速度と吸入空気流量とに対応する外部ＥＧＲ率と内部ＥＧＲ率を求めるように構成され、
前記目標ＥＧＲ率推定部は、
内部ＥＧＲ率と外部ＥＧＲ率の合計としての総ＥＧＲ率が一定となるように、前記目標内部ＥＧＲ率と内部ＥＧＲ率の実際値との偏差に基づいて前記目標外部ＥＧＲ率を補正することで前記目標ＥＧＲ率を算出するように構成され、
前記目標ＥＧＲ率推定部による前記目標ＥＧＲ率の算出は、前記目標外部および内部ＥＧＲ率推定部により推定された前記目標外部ＥＧＲ率および前記目標内部ＥＧＲ率に基づいて、前記総ＥＧＲ率を算出し、前記内部ＥＧＲ率を用いて前記総ＥＧＲ率が一定となるように前記目標外部ＥＧＲ率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ＥＧＲ流量推定装置。
【請求項３】
前記スロットルバルブの下流側であって、前記ＥＧＲ流路に接続された前記吸気通路の内部の圧力を検出する吸気通路内圧力検出部と、
前記ＥＧＲ流路に接続された前記排気通路の内部の温度を検出する排気通路内温度検出部と、
このＥＧＲ流路に接続された前記排気通路の内部の圧力を検出する排気通路内圧力検出部と、
前記排気通路内温度検出部により検出された排気通路内の温度に基づいて、前記排気通路内の音速を算出する排気通路内音速算出部と、
前記排気通路内圧力検出部により検出された排気通路内の圧力と、前記排気通路内温度検出部により検出された排気通路内の温度とに基づいて、前記排気通路内の密度を算出する排気通路内密度算出部と、
予め設定したＥＧＲバルブ開度―ベース有効開口面積マップからＥＧＲベース有効開口面積を算出するＥＧＲベース有効開口面積算出部と、
前記内燃機関の制御に用いるＥＧＲバルブの有効開口面積を補正する有効開口面積補正部と、
を備え、
前記ＥＧＲ有効開口面積算出部は、
前記ＥＧＲバルブの開度と、前記吸気通路の内部の圧力と、前記排気通路の内部の圧力と、前記排気通路の内部の音速と、排気通路内密度と、前記ＥＧＲ流量と、からＥＧＲ有効開口面積を算出するように構成され、
前記ＥＧＲ有効開口面積学習部は、
前記ＥＧＲ有効開口面積算出部により算出されたＥＧＲ有効開口面積と、前記ＥＧＲベース有効開口面積算出部に距離算出されたＥＧＲベース有効開口面積とに基づいて、前記ＥＧＲ有効開口面積学習値を算出するように構成され、
前記有効開口面積補正部は、
前記ＥＧＲ有効開口面積学習部により算出されたＥＧＲ有効開口面積学習値に基づいて、前記内燃機関の制御に用いるＥＧＲバルブの有効開口面積を補正するように構成され、
前記ＥＧＲバルブ開度算出部は、
前記ＥＧＲ有効開口面積算出部により算出されたＥＧＲ有効開口面積と前記ＥＧＲバルブの開度の関係を学習し、前記学習した前記ＥＧＲ有効開口面積と前記ＥＧＲバルブの開度の関係に基づいて、前記内燃機関の制御に用いるＥＧＲバルブ開度を算出する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関のＥＧＲ流量推定装置。
【請求項４】
前記目標外部および内部ＥＧＲ率推定部は、
前記外部ＥＧＲ流量の制御の運転条件である前記内燃機関の回転速度と前記吸入空気流量とに基づいて、前記目標外部ＥＧＲ率を推定する、
ことを特徴とする請求項１から３のうちの何れか一項に記載の内燃機関のＥＧＲ流量推定装置。
【請求項５】
前記内燃機関の吸気バルブと排気バルブとのうちの少なくとも一方のバルブタイミングの目標位相角を算出する目標位相角算出部を備え、
前記目標外部および内部ＥＧＲ率推定部は、
前記吸気バルブと前記排気バルブとのうちの少なくとも一方のバルブタイミングの運転条件である前記内燃機関の回転速度と前記吸入空気流量に基づいて、前記目標内部ＥＧＲ率を推定し、
前記目標位相角算出部は、
前記吸気バルブと前記排気バルブとのうちの少なくとも一方のバルブタイミングの運転条件である前記内燃機関の回転速度と前記吸入空気流量に基づいて、前記目標位相角を算出する、
ことを特徴とする請求項１から４のうちの何れか一項に記載の内燃機関のＥＧＲ流量推定装置。
【請求項６】
前記内燃機関の吸気バルブと排気バルブとのうちの少なくとも一方のバルブタイミングの目標位相角を算出する目標位相角算出部を備え、
前記目標外部および内部ＥＧＲ率推定部は、
前記吸気バルブと前記排気バルブとのうちの少なくとも一方のバルブタイミングの運転条件である前記内燃機関の回転速度と、前記目標吸入空気流量算出部により算出された前記目標吸入空気流量に基づいて、前記目標内部ＥＧＲ率を推定し、
前記目標位相角算出部は、
前記吸気バルブと前記排気バルブとのうちの少なくとも一方のバルブタイミングの運転条件である前記内燃機関の回転速度と、前記目標吸入空気流量算出部により算出された前記目標吸入空気流量に基づいて、前記目標位相角を算出する、
ことを特徴とする請求項１から４のうちの何れか一項に記載の内燃機関のＥＧＲ流量推定装置。
【請求項７】
請求項１から６のうちの何れか一項に記載の内燃機関のＥＧＲ流量推定装置を備えたことを特徴とする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ＥＧＲ流量推定装置、及びそのＥＧＲ流量推定装置を備えた内燃機関の制御装置に関する。
【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およ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式として、内燃機関の吸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式（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を含む吸気管の総称としてのインテークマニホールド内の圧力を計測するためのインテークマニホールド圧力センサを設け、インテークマニホールド圧力センサにより計測されるインテークマニホールド内の圧力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式（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、内燃機関の運転状態に応じて夫々の方式を切換えて使用するのや、ＡＦＳ方式であってもインテークマニホールド内の圧力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、ＥＧＲ率（ＥＧＲ流量と吸入空気流量の比。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。ＭＢＴに影響のある前記の要因の中でも、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、ノック発生状況はノックセンサにより検出でき、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。
【０００４】
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バルブの開度によりＥＧＲ流量を制御する方式（以下、外部ＥＧＲ方式と称する）と、吸気バルブおよび排気バルブのバルブ開閉タイミングを変化させ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流量を制御する方式（以下、内部ＥＧＲ方式と称する）があり、又、これらを同時に用いる場合もある。外部ＥＧＲ方式による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流量は算出できる。
【０００５】
尚、以下の説明に於いて、単にＥＧＲ、ＥＧＲ率と表記した場合は、外部ＥＧＲ、外部ＥＧＲ率を示す。又、外部ＥＧＲ率とは外部ＥＧＲ流量と吸入空気流量の比、内部ＥＧＲ率とは内部ＥＧＲ流量と吸入空気流量の比を示す。
【０００６】
近年では、更なる低燃費化、高出力化のために、外部ＥＧＲ方式や吸気バルブおよび排気バルブの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バルブの開度や吸排気ＶＶＴによるバルブタイミングの影響を考慮しないと、特にＳ／Ｄ方式においては定常およ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。
【０００７】
又、近年では、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いるが、この出力トルクを推定する場合に於いても、シリンダ吸入空気流量とＥＧＲ率に応じて熱効率は変化する。従って、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。そして、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。
【０００８】
そこで、従来、ＥＧＲ流量、ＥＧＲ率を算出する方法として、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に開示された方法では、ＥＧＲバルブの開口面積から求めた排気ガス量とＥＧＲバルブ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１に開示された方法によれば、予め与えられている「ＥＧＲバルブの開度―流量特性」とＥＧＲバルブの開口面積と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】
【０００９】
【特許文献１】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】
【００１０】
特許文献１に記載されている従来の方法を用いた装置では、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。又、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。そこで、予め、ＥＧＲバルブの開度と有効開口面積若しくは流量との関係を学習しておくことで、外部ＥＧＲ流量を精度よく推定することも考えられるが、ＥＧＲと同時に吸排気ＶＶＴを制御させると、外部ＥＧＲ流量とは別に排気がシリンダ内に残留することによる内部ＥＧＲ流量が発生するため、ＥＧＲバルブの開度と有効開口面積若しくは流量との関係を学習するだけでは精度が確保できないという課題があった。更に、ＥＧＲだけでなく吸排気ＶＶＴの経年変化や個体ばらつきがある場合は、定常運転時や過渡運転時に関わらず、算出するＥＧＲ流量にばらつきが生じてしまうという課題があった。
【００１１】
この発明は、前述のような従来の装置に於ける課題を解決するためになされたもので、ＥＧＲバルブと吸排気ＶＶＴを協調しつつ、より高精度にＥＧＲ流量を推定するができる内燃機関の制御装置を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明による内燃機関のＥＧＲ流量推定装置は、
内燃機関のスロットルバルブの下流側の吸気通路と前記内燃機関の排気通路とを接続するＥＧＲ流路に於けるＥＧＲ流量を推定する内燃機関のＥＧＲ流量推定装置であって、
前記内燃機関の前記スロットルバルブを通過して前記内燃機関のシリンダに吸入される吸入空気流量を算出する吸入空気流量算出部と、
前記ＥＧＲ流路を開閉して、前記ＥＧＲ流路に於けるＥＧＲ流量としての外部ＥＧＲ流量を制御するＥＧＲバルブと、
前記内燃機関の吸気バルブと排気バルブとのうちの少なくとも一方のバルブタイミングの制御に基づいて前記内燃機関のシリンダに流入する空気量を示す指標である体積効率相当値としての体積効率補正係数を算出する体積効率補正係数算出部と、
前記吸気通路の内部の圧力と前記算出された前記体積効率補正係数とに基づいて、前記スロットルバルブの下流側の前記吸気通路から前記シリンダに流入する空気のシリンダ流量を算出するシリンダ流量算出部と、
前記バルブタイミングの制御に基づいて前記シリンダの内部に残留する前記内燃機関の排気流量としての内部ＥＧＲ流量と、前記吸入空気流量算出部により算出された前記吸入空気流量と、の比である内部ＥＧＲ率を推定する内部ＥＧＲ率推定部と、
前記内燃機関の目標トルクに基づいて前記内燃機関の目標吸入空気流量を算出する目標吸入空気流量算出部と、
前記目標吸入空気流量算出部により算出された前記目標吸入空気流量と、前記内燃機関の回転速度とに基づいて、目標となる目標外部ＥＧＲ率および目標内部ＥＧＲ率を推定する目標外部および内部ＥＧＲ率推定部と、
前記目標外部および内部ＥＧＲ率推定部により推定された前記目標外部ＥＧＲ率および前記目標内部ＥＧＲ率と、前記内部ＥＧＲ率推定部により推定された前記内部ＥＧＲ率と、に基づいて目標ＥＧＲ率を算出する目標ＥＧＲ率推定部と、
前記シリンダ流量算出部により算出された前記シリンダ流量と、前記吸入空気流量算出部により算出された前記吸入空気流量とに基づいて、ＥＧＲ流量を算出するＥＧＲ流量算出部と、
前記ＥＧＲ流量算出部により算出された前記ＥＧＲ流量に基づいて、前記ＥＧＲバルブの開度に対応した前記ＥＧＲバルブの有効開口面積を算出するＥＧＲ有効開口面積算出部と、
前記ＥＧＲバルブの開度を検出するＥＧＲバルブ開度センサからの出力に基づくＥＧＲバルブ開度と、前記ＥＧＲ有効開口面積算出部により算出された前記ＥＧＲ有効開口面積との関係を学習するＥＧＲ有効開口面積学習部と、
前記ＥＧＲバルブの開度を算出するＥＧＲバルブ開度算出部と、
を備え、
前記ＥＧＲバルブ開度算出部は、
前記目標ＥＧＲ率推定部により推定された前記目標ＥＧＲ率と、前記ＥＧＲ有効開口面積算出部により算出された前記ＥＧＲ有効開口面積と、前記ＥＧＲ有効開口面積学習部により学習された学習値とに基づいて、前記内燃機関の制御に用いるＥＧＲバルブ開度を算出する、
ことを特徴とする。 
【００１３】
又、この発明による内燃機関の制御装置は、上記のように構成された内燃機関のＥＧＲ流量推定装置を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
この発明による内燃機関のＥＧＲ流量推定装置によれば、ＥＧＲバルブと吸排気ＶＶＴを協調しつつ、ばらつきや経年変化、更には環境条件を吸収することができ、精度よくＥＧＲ流量を推定することができる。特に、内部ＥＧＲ率と、目標外部ＥＧＲ率および内部ＥＧＲ率とに基づいて、総ＥＧＲ率が一定となるよう補正するように目標ＥＧＲ率を算出し、目標ＥＧＲ率とＥＧＲバルブ開度−有効開口面積の関係を学習したＥＧＲ有効開口面積に基づいて、ＥＧＲバルブ開度をフィードバック制御すれば、ＥＧＲバルブ開度−有効開口面積の正しい特性も維持でき、ＥＧＲバルブと吸排気ＶＶＴを協調しつつ、ばらつきや経年変化、更には環境条件を吸収することができ、極めて精度よくＥＧＲ流量を推定することができる。
【００１５】
又、この発明による内燃機関の制御装置によれば、前述のように構成された内燃機関のＥＧＲ流量推定装置を備えているので、ＥＧＲバルブと吸排気ＶＶＴを協調しつつ、ばらつきや経年変化、更には環境条件を吸収することができ、精度よくＥＧＲ流量を推定することができ、高精度に内燃機関を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明の実施の形態１による内燃機関のＥＧＲ流量推定装置、及びそのＥＧＲ流量推定装置を備えた制御装置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ＥＧＲ流量推定装置を備えた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ＥＧＲ流量推定装置に於ける、目標吸入空気流量を算出する手順を示すフローチャートである。
【図４】この発明の実施の形態１による内燃機関のＥＧＲ流量推定装置に於ける、吸排気ＶＶＴ制御量を算出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ＥＧＲ流量推定装置に於ける、目標外部ＥＧＲ率および目標内部ＥＧＲ率を算出する手順を示すフローチャートである。
【図６】この発明の実施の形態１による内燃機関のＥＧＲ流量推定装置に於ける、体積効率補正係数を算出するためのマップを示す図である。
【図７】この発明の実施の形態１による内燃機関のＥＧＲ流量推定装置に於ける、内部ＥＧＲ率から目標ＥＧＲ率まで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、吸入空気流量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ＥＧＲ流量推定装置に於ける、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ＥＧＲ流量推定装置に於ける、ＥＧＲバルブ開度―有効開口面積のマップを示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態１による内燃機関のＥＧＲ流量推定装置に於ける、ＥＧＲバルブ開度―学習値のマップを示す図である。
【図１２】この発明の実施の形態１による内燃機関のＥＧＲ流量推定装置に於ける、目標ＥＧＲ流量から目標ＥＧＲバルブ開度までを算出する手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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ＥＧＲ流量推定装置、及び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による内燃機関の内燃機関のＥＧＲ流量推定装置を備えた内燃機関の制御装置を適用した内燃機関を概略的に示す構成図、図２は、この発明の実施の形態１による内燃機関のＥＧＲ流量推定装置を備えた内燃機関の制御装置を示すブロック構成図である。図１に於いて、内燃機関１の吸気系を構成する吸気通路としての吸気管の上流に、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４が設けられている。又、電子制御スロットル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。
【００１８】
吸気管に於けるスロットル４の上流には、ＡＦＳ２が設けられている。大気の温度を測定するための大気圧センサ１７(図２参照)は、ＡＦＳ２に内蔵されている。電子制御スロットル４の下流には、サージタンク５内およびインテークマニホールド６内を含む空間であるインテークマニホールド内の圧力を測定する吸気管内圧力検出部としてのインテークマニホールド圧力センサ７と、インテークマニホールド内の温度を測定する吸気温センサ８が設けられている。
【００１９】
尚、インテークマニホールド内の温度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、近似的に外気を計測する温度センサ、例えば、ＡＦＳ２に内蔵されている大気圧センサ１７を用い、外気温からインマニ温を推定することもできる。逆に、大気圧センサ１７の代わりに吸気温センサ８の測定値を用い、インテークマニホールド内の温度から大気の温度を推定するようにしても良い。
【００２０】
インテークマニホールド６および内燃機関１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、吸気バルブおよび排気バルブには、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。
【００２１】
排気管と共に内燃機関１の排気通路を形成す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。
【００２２】
図２に於いて、ＡＦＳ２で測定された吸入空気流量Ｑａｆｓと、スロットル開度センサ３で測定された電子制御スロットル４の開度θと、インテークマニホールド圧力センサ７で測定されたインテークマニホールド内の圧力ｂと、吸気温センサ８で測定されたインテークマニホールド内の温度Ｔｂと、ＥＧＲバルブ開度センサ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：Electric Control Unit）２０に入力される。なお、大気圧を測定する大気圧センサ１７の代わりに、大気圧を推定する部を用いてもよいし、ＥＣＵに内蔵された大気圧センサを用いても良い。また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。
【００２３】
ＥＣＵ２０は、目標吸入空気流量算出部２１と、制御量算出部２２と、目標外部および内部ＥＧＲ率推定部２３と、体積効率補正係数算出部２４と、シリンダ流量算出部２５と、内部ＥＧＲ率推定部２６と、目標ＥＧＲ目標ＥＧＲ算出部と、吸入空気流量算出部２８と、ＥＧＲ有効開口面積学習部２９と、目標ＥＧＲ流量算出部３０と、目標ＥＧＲ有効開口面積算出部３１と、目標ＥＧＲバルブ開度算出部３２とを備えている。
【００２４】
ＥＣＵ２０に於ける目標トルク算出部（図示せず）は、アクセルの開度に対応したスロットル開度センサ３からの電子制御スロットル４の開度θ等や各種センサ１８からの各種情報に基づいて、内燃機関１の目標トルクＰｉ_ｔｇｔを算出する。目標吸入空気流量算出部２１は、算出された目標トルクＰｉ_ｔｇｔに基づいて目標吸入空気流量Ｑａ_ｔｇｔを算出する。制御量算出部２２は、目標吸入空気流量算出部２１により算出された目標吸入空気流量Ｑａ_ｔｇｔを用いて、吸排気ＶＶＴ制御量としての吸気ＶＶＴ目標位相角ＩＶＴおよび排気ＶＶＴ目標位相角ＥＶＴを算出する。目標外部および内部ＥＧＲ率推定部２３は、目標吸入空気流量算出部２１により算出された目標吸入空気流量Ｑａ_ｔｇｔと、内燃機関回転速度Ｎｅを用いて、目標外部ＥＧＲ率Ｒｅｇｒｅｘ_ｔと目標内部ＥＧＲ率Ｒｅｇｒｉｎ_ｔとを算出する。
【００２５】
体積効率補正係数算出部２４は、内燃機関の吸気バルブと排気バルブとのうちの少なくとも一方のＶＶＴ制御に基づいて前記スロットルバルブ下流の吸気管から前記内燃機関のシリンダに流入する空気量を示す指標である体積効率相当値としての体積効率補正係数Ｋｖを算出する。シリンダ流量算出部２５は、体積効率補正係数算出部２４により算出された体積効率補正係数Ｋｖと、インテークマニホールド圧力センサ７からの吸気管内圧力Ｐｂと、吸気温泉さ８からのインテークマニホールド内の温度Ｔｂとを用いて、シリンダ流量Ｑａ_ａｌｌを算出する。内部ＥＧＲ率推定部２６は、体積効率補正係数算出部２４により算出された体積効率補正係数Ｋｖを用いて、内部ＥＧＲ率Ｒｅｇｒｉｎを算出する。
【００２６】
目標ＥＧＲ率算出部２７は、内部ＥＧＲ率推定部２６により算出された内部ＥＧＲ率Ｒｅｇｒｉｎと目標外部および内部ＥＧＲ率推定部２３により算出された目標内部ＥＧＲ率Ｒｅｇｒｉｎ_ｔとを用いて、内部ＥＧＲ率目標値実際値間偏差ΔＲｅｇｒｉｎを算出し、この内部ＥＧＲ率目標値実際値間偏差ΔＲｅｇｒｉｎと目標外部および内部ＥＧＲ率推定部２３により算出された目標外部ＥＧＲ率Ｒｅｇｒｅｘ_ｔとを用いて、目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒ_ｔｇｔを算出する。
【００２７】
吸入空気流量算出部２８は、ＡＦＳ２で測定された吸入空気流量Ｑａｆｓ、若しくは、スロットル流量Ｑｔｈのどちらかを用いて吸入空気流量Ｑａを算出する。ここでスロットル流量Ｑｔｈは、スロットル開度センサ３からのスロットル開度θに基づいて算出されるスロットル有効開口面積Ｓｔｈ_ｃｔｌと、スロットル開度学習値θｌｒｎを用いて算出される。尚、スロットル開度学習値θｌｒｎは、シリンダ流量算出部２５により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より算出される。
【００２８】
ＥＧＲ有効開口面積学習部２９は、シリンダ流量算出部２５により算出されたシリンダ流量Ｑａ_ａｌｌと、吸入空気流量算出部２８により算出された吸入空気流量Ｑａを用いて、ＥＧＲ流量Ｑａｅを算出し、この算出したＥＧＲ流量Ｑａｅと吸気温センサ８からのインテークマニホールド内の温度ＴｂとからＥＧＲ有効開口面積Ｓｅｇｒを算出し、ＥＧＲバルブ開度センサ１５からの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、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を算出する。
【００２９】
算出し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る。ＥＧＲ有効開口面積学習部２９は、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とから、学習制御用ＥＧＲ有効開口面積Ｓｅｇｒ_ｃｔｌを算出する。
【００３０】
目標ＥＧＲ流量算出部３０は、目標吸入空気流量算出部２１により算出された目標吸入空気量Ｑａ_ｔｇｔと目標ＥＧＲ率算出部２７により算出された目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒ_ｔｇｔとを用いて、目標ＥＧＲ流量Ｑａｅ_ｔｇｔを算出する。目標ＥＧＲ有効開口面積算出部３１は、目標ＥＧＲ流量算出部３０により算出された目標ＥＧＲ流量Ｑａｅ_ｔｇｔに基づいて、目標ＥＧＲ有効開口面積Ｓｅｇｒ_ｔｇｔを算出する。目標ＥＧＲバルブ開度算出部３２は、目標ＥＧＲ有効開口面積算出部３１により算出された目標ＥＧＲ有効開口面積Ｓｅｇｒ_ｔｇｔと、ＥＧＲ有効開口面積学習部２９により算出されたＥＧＲ有効開口面積学習値Ｋｅｌｒｎとを用いて、目標ＥＧＲバルブ開度Ｅｓｔ_ｔｇｔを算出する。
【００３１】
ＥＣＵ２０は、目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒ_ｔｇｔに基づいて算出された目標ＥＧＲバルブ開度Ｅｓｔ_ｔｇｔと、前述の制御量算出部２２により算出された吸気ＶＶＴ目標位相角ＩＶＴおよび排気ＶＶＴ目標位相角ＥＶＴとを、Ｆ／Ｂ制御することで、総ＥＧＲ率が一定となるように補正し、ＥＧＲバルブ１６と吸気ＶＶＴ１０および排気ＶＶＴ１１を協調しつつ制御する。
【００３２】
又、前述したように、アクセル開度に対応した電子制御スロットル４の開度θ等の入力された各種データに基づいて内燃機関１の目標トルクＰｉ_ｔｇｔが算出され、この目標トルクＰｉ_ｔｇｔを達成するための目標吸入空気流量Ｑａ_ｔｇｔが算出され、この目標吸入空気流量Ｑａ_ｔｇｔを達成するための目標スロットル開度、吸気ＶＶＴ目標位相角ＩＶＴおよび排気ＶＶＴ目標位相角ＥＶＴが算出される。そして、ＥＣＵ２０は、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および排気ＶＶＴ１１の位相角を制御すると共に、目標値に応じてインジェクタ９、点火コイル１２等を駆動し、その他の各種アクチュエータ１９も必要に応じて制御する。
【００３３】
次に、図２に示すＥＣＵ２０内の目標吸入空気流量算出部２１と制御量算出部２２とにより行われる処理を、所定のタイミングの割り込み処理（例えば、１０［ｍｓ］のメイン処理やＢＴＤＣ７５［ｄｅｇＣＡ］割り込み処理）内で実施される図３、図４に示すフローチャートを参照しながら詳細に説明する。即ち、図３はこの発明の実施の形態１によるＥＧＲ流量推定装置に於ける、目標吸入空気流量を算出する手順を示すフローチャート、図４は、この発明の実施の形態１による内燃機関のＥＧＲ流量推定装置に於ける、吸排気ＶＶＴ制御量を算出する手順を示すフローチャートである。
【００３４】
図３に示すフローチャートのステップ１０２は、図２に於ける目標吸入空気流量算出部２１で実施される。図３に於いて、ステップ１０１では、目標トルク算出部（図示せず）により、アクセル開度に対応したスロットル開度θ等の入力された各種データに基づいて、目標トルクＰｉ_ｔｇｔを算出する。ステップ１０２では、ステップ１０１で算出された目標トルクＰｉ_ｔｇｔを達成する目標吸入空気流量Ｑａ_ｔｇｔを算出する。
【００３５】
次に、図４に示すフローチャートのステップ２０２、２０３は、図２に於ける制御量算出部２２で実施される。図４に於いて、ステップ２０１は、図３のステップ１０２に対応するステップであり、前述したように目標吸入空気流量算出部２１で目標吸入空気流量Ｑａ_ｔｇｔを算出する。次にステップ２０２に於いて、算出された目標吸入空気流量Ｑａ_ｔｇｔに基づいて、吸排気ＶＶＴ制御量としての吸気ＶＶＴ目標位相角ＩＶＴおよび排気ＶＶＴ目標位相角ＥＶＴを算出する。ステップ２０２での処理は、目標位相角算出部に相当する。続くステップ２０３に於いては、ステップ２０２で算出した吸気ＶＶＴ目標位相角ＩＶＴおよび排気ＶＶＴ目標位相角ＥＶＴに基づいて、吸排気ＶＶＴ制御量を算出する。そして、この吸排気ＶＶＴ制御量に基づいて、吸気ＶＶＴ１０および排気ＶＶＴ１１の位相角が制御される。
【００３６】
従来の吸排気ＶＶＴ制御では、吸気ＶＶＴ目標位相角ＩＶＴおよび排気ＶＶＴ目標位相角ＥＶＴを、検出される吸入空気流量Ｑａから算出しているため、吸入空気流量Ｑａの変化後に吸気ＶＶＴ１０および排気ＶＶＴ１１が動作を始めることになり応答性が悪いという課題の存在が考えられる。理想的には、目標吸入空気流量Ｑａ_ｔｇｔが変化した時点で、スロットル開度と同時に吸気ＶＶＴ１０および排気ＶＶＴ１１の位相角も変化した方が応答性が良いと考えられる。
【００３７】
そこで、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流量推定装置では、従来は吸入空気流量Ｑａから算出していた吸気ＶＶＴ目標位相角ＩＶＴおよび排気ＶＶＴ目標位相角ＥＶＴを、目標吸入空気流量Ｑａ_ｔｇｔに基づいて算出するようにしている。
【００３８】
次に、図２に示す目標外部および内部ＥＧＲ率推定部２３について詳細を説明する。ＥＧＲバルブ１６の開度によりＥＧＲ量を制御する外部ＥＧＲ方式と、ＶＶＴにより吸気バルブおよび排気バルブのバルブ開閉タイミングを変化させ、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量を制御する内部ＥＧＲ方式、およびこれらの方式を同時に用いる場合の、それぞれの最適値への適合時に、その適合パラメータの指標となる内燃機関１の回転速度Ｎｅと、吸入空気流量Ｑａと、内部ＥＧＲ率と、外部ＥＧＲ率と、について予め計測しておく。その後、内燃機関１の回転速度Ｎｅと吸入空気流量Ｑａのパラメータ指標に対する、内部ＥＧＲ率、および外部ＥＧＲ率を求めるマップ（図示せず）を作成する。
【００３９】
尚、内部ＥＧＲ流量と吸入空気流量の比である内部ＥＧＲ率、および外部ＥＧＲ流量と吸入空気流量の比である外部ＥＧＲ率を求めるマップの代わりに、パラメータ指標の関係から求まる演算式（例えば、1次関数など）を使用してもよい。
【００４０】
作成した前述の内部ＥＧＲ率、および外部ＥＧＲ率を求めるマップに対して、内燃機関１の回転速度Ｎｅと目標吸入空気流量Ｑａ_ｔｇｔとを入力して、このマップから目標外部ＥＧＲ率および内部ＥＧＲ率を算出する。即ち、図５は、この発明の実施の形態１による内燃機関のＥＧＲ流量推定装置に於ける、目標外部ＥＧＲ率および目標内部ＥＧＲ率を算出する手順を示すフローチャートである。図５に於いて、ステップ３０２では、ステップ３０１で得た目標吸入空気流量Ｑａ_ｔｇｔと内燃機関１の回転速度Ｎｅを前述のマップに入力し、ステップ３０２でマップから目標外部ＥＧＲ率を算出し、ステップ３０３でマップから目標内部ＥＧＲ率を算出する。
【００４１】
従来の外部ＥＧＲ制御では、目標外部ＥＧＲ率を、検出される吸入空気流量Ｑａから算出しているため、吸入空気流量Ｑａの変化後にＥＧＲバルブ１６が動き始めることになり応答性が悪いという課題の存在が考えられる。理想的には、目標吸入空気流量Ｑａ_ｔｇｔが変化した時点で、スロットル開度と同時に外部ＥＧＲ率も変化した方が応答性が良いと考えられる。そこで、この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置では、従来は吸入空気流量Ｑａから算出していた目標外部ＥＧＲ率を、目標吸入空気流量Ｑａ_ｔｇｔから算出するようにしている。
【００４２】
次に、図２に示す体積効率補正係数算出部２４について詳細を説明する。体積効率補正係数算出部２４は、例えば図６に示したマップから、内燃機関回転速度Ｎｅと、大気圧Ｐａとインテークマニホールド内の圧力Ｐｂとの比と、により体積効率補正係数を算出する。即ち、図６は、この発明の実施の形態１による内燃機関のＥＧＲ流量推定装置に於ける、体積効率補正係数を算出するためのマップを示す図である。図６に於いて、内燃機関の回転速度Ｎｅが「３０００」［ｒ／ｍｉｎ］、大気圧Ｐａとインテークマニホールド内の圧力Ｐｂの比Ｐｂ／Ｐａが「０．６」であれば、体積効率補正係数Ｋｖは「０．９」となる。
【００４３】
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、ＶＶＴ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」〜「５０」［ｄｅｇＣＡ］として、「１０」［ｄｅｇＣＡ］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、ＶＶＴの非作動時のマップの２枚が用意される。尚、体積効率補正係数は、勿論、マップからではなく計算により求めても良い。
【００４４】
次に、図２に示すシリンダ流量算出部２５について詳細を説明する。シリンダ流量算出部２５は、体積効率補正係数算出部２４により算出された体積効率補正係数Ｋｖとインテークマニホールド圧力センサ７からのインテークマニホールド内の圧力Ｐｂに基づいて、シリンダ流量Ｑａ_ａｌｌを下記の式(１)により算出する。シリンダ流量Ｑａ_ａｌｌと体積効率補正係数Ｋｖは、下記の式（１）の関係式で表されるため、体積効率補正係数Ｋｖが算出されていれば、シリンダ流量Ｑａ_ａｌｌを算出することができる。
【数１】
0006000309.tif 000002
ここで、Ｑａ_ａｌｌはシリンダ流量 [ｇ／ｓ]、Ｖｃはシリンダ容積 [Ｌ]、Ｔ（ｎ）は１８０［度］毎のクランク角周期[ｓ]、Ｒは気体定数 [ｋＪ／(ｋｇ・Ｋ)]である。
【００４５】
続いて、図２に示すＥＣＵ２０内の内部ＥＧＲ率推定部２６、目標ＥＧＲ率算出部２７での処理を、所定のタイミングの割り込み処理（例えば、１０［ｍｓ］のメイン処理やＢＴＤＣ「７５」［ｄｅｇＣＡ］割り込み処理）内で実施される図７に示すフローチャートを参照しながら詳細に説明する。図７は、この発明の実施の形態１による内燃機関のＥＧＲ流量推定装置に於ける、内部ＥＧＲ率から目標ＥＧＲ率までを算出する手順を示すフローチャートである。図７に示すフローチャートのステップ４０１は、図２に於ける体積効率補正係数算出部２４で実施され、ステップ４０２は、図２に於ける内部ＥＧＲ率推定部２６で実施される。
【００４６】
図７に示すフローチャートのステップ４０２に於いて、ステップ４０１で求めた体積効率補正係数Ｋｖに基づいて、内部ＥＧＲ率Ｒｅｇｒｉｎを算出する。体積効率補正係数Ｋｖと内部ＥＧＲ率Ｒｅｇｒｉｎとの関係式としては、次の式（２）で定義される。
【数２】
0006000309.tif 000003
ここで、Ｋｉｎは吸気効率、Ｋｅｘは排気効率である。
【００４７】
Ｋｉｎ、Ｋｅｘは、次の式（３）で定義される（ε：圧縮比）。
【数３】
0006000309.tif 000004
ここで、Ｖｅｘはみなし残留ガス容積1（残留ガスがＰｅｘ、Ｔｅｘの時に占める容積）[Ｌ]、Ｖｍｉｎは隙間容積[Ｌ]、Ｐは圧力[ｋＰａ]、Ｔは温度[Ｋ]
（添え字…ｂ：インテークマニホールド内、ｉｎ：筒内＠Ｂ１８０（吸気行程終了時）、ｅｘ：エキゾーストマニホールド内）
【００４８】
体積効率補正係数Ｋｖと内部ＥＧＲ率Ｒｅｇｒｉｎとの関係は前述の式（２）により示されているが、ＥＧＲ率がＥＧＲ流量と新しい空気である吸入空気流量の比であることから、内部ＥＧＲ率は内部ＥＧＲ流量と吸入空気流量の比となることを考慮し、より明確となるよう内部ＥＧＲ率Ｒｅｇｒｉｎについて解くと、次の式（４）となる。
【数４】
0006000309.tif 000005
式（４）から、内部ＥＧＲ率Ｒｅｇｒｉｎは、体積効率補正係数Ｋｖと吸気効率Ｋｉｎから算出されることがわかる。
【００４９】
図７に示すフローチャートのステップ４０３〜４０６は、図２における目標ＥＧＲ率算出部２７で実施される。図７に於いて、ステップ４０４において、ステップ４０３（図５のステップ３０３に相当）で求めた目標内部ＥＧＲ率Ｒｅｇｒｉｎ_ｔと、ステップ４０２で求めた内部ＥＧＲ率Ｒｅｇｒｉｎとに基づいて、下記の式（５）により内部ＥＧＲ率目標値実際値間偏差ΔＲｅｇｒｉｎを算出する。
【数５】
0006000309.tif 000006
【００５０】
続くステップ４０６では、ステップ４０５で求めた目標外部ＥＧＲ率Ｒｅｇｒｅｘ＿ｔと、ステップ４０４(図５のステップ３０２に相当)で求めた内部ＥＧＲ率目標値実際値間偏差ΔＲｅｇｒｉｎとに基づいて、下記の式（６）により目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒ_ｔｇｔを算出する。
【数６】
0006000309.tif 000007
【００５１】
目標外部ＥＧＲ率Ｒｅｇｒex_ｔに、内部ＥＧＲ率目標値と内部ＥＧＲ率実際値との間の偏差である内部ＥＧＲ率目標値実際値間偏差ΔＲｅｇｒｉｎを含めることで、内部ＥＧＲ率の目標値と実際値との間の差分はそのまま外部ＥＧＲ率に吸収されて総ＥＧＲ率が一定となる。つまり、内部ＥＧＲ率と外部ＥＧＲ率をあわせた総ＥＧＲ率を達成するように、目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒ_ｔｇｔを用いて外部ＥＧＲ制御すればよい。
【００５２】
続いて、図２に於けるＥＣＵ２０内で行われる吸入空気流量算出部２８、ＥＧＲ有効開口面積学習部２９までの処理を、所定のタイミングの割り込み処理（例えば、「１０」［ｍｓ］のメイン処理やＢＴＤＣ［７５］［ｄｅｇＣＡ］割り込み処理）内で実施される図８、図９に示すフローチャートを参照しながら詳細に説明する。図８は、この発明の実施の形態１による内燃機関のＥＧＲ流量推定装置に於ける、吸入空気流量を算出する手順を示すフローチャート、図９は、この発明の実施の形態１による内燃機関のＥＧＲ流量推定装置に於ける、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８に示すフローチャートのステップ５０１〜５０４は図２に於ける吸入空気流量算出部２８で実施される。
【００５３】
図８に於いて、ステップ５０１でスロットル開度センサ３からの信号により検出したスロットル開度θに基づいて、ステップ５０２でスロットル流量Ｑｔｈを算出する。ここで、スロットル開度θに基づくスロットル流量Ｑｔｈの算出は、以下のように行われる。即ち、先ず、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θ
ｃｔｌ―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。
【００５４】
制御用スロットル有効開口面積Ｓｔｈ_ｃｔｌとスロットル流量Ｑｔｈとの関係は、次の式（７）で表すことができる。
【数７】
0006000309.tif 000008
ここで、Ｑｔｈはスロットル流量［ｇ／ｓ]、Ｓｔｈ_ｃｔｌは制御用スロットル有効開口面積積［ｍｍ２]、αaは大気と同環境にある吸気管内の音速［ｍ／ｓ］、σaは無次元流量[]、ρaは吸気管内（＝大気）の密度である。
【００５５】
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とは、式（７）の関係が成り立つため、各定数αa、σa、ρaが求まれば、スロットル流量Ｑｔｈが求まる。続くステップ５０４では、吸入空気流量Ｑａを、ステップ５０３でＡＦＳ２から検出した吸入空気流量Ｑａｆｓとステップ５０２で算出したスロットル流量Ｑｔｈとのうちのどちらかに基づいて算出する。
【００５６】
次に、図９に於いて、ステップ６０１〜６１１は、図２に於けるＥＧＲ有効開口面積学習部２９で実施される。ステップ６０２では、ステップ６０１で算出したシリンダ流量Ｑａ_ａｌｌと吸入空気流量Ｑａとに基づいてＥＧＲ流量Ｑａｅを算出する。即ち、ステップ６０１で求めたシリンダ流量Ｑａ_ａｌｌと吸入空気流量Ｑａとの差分がＥＧＲ流量Ｑａｅとなる。図９のステップ６０２がＥＧＲ流量算出部に相当する。
【００５７】
続くステップ６０３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）による演算に使用されたインテークマニホールド圧力センサ７の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。そこで、ＥＧＲ流量Ｑａｅに対して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を使用することでインテークマニホールド圧力センサ７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。
【００５８】
前述のＥＧＲ流量Ｑａｅに対するフィルタ処理は、下記の式（８）で実施される。
【数８】
0006000309.tif 000009
ここで、Ｑａｅｆ（ｎ）はフィルタ後ＥＧＲ流量［ｇ／ｓ]、Ｑａｅ（ｎ）は今回ＥＧＲ流量[ｇ/ｓ]、Ｑａｅf（ｎ−１）は前回フィルタ後ＥＧＲ流量［ｇ/ｓ]、Ｋ１はフィルタ定数（例えば、「０．９」〜「０．９９」程度の値を用いる）。
【００５９】
続くステップ６０４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６０５へ進み、学習禁止であればステップ６０８へ進む。ＥＧＲバルブ開度学習が禁止される条件としては、例えば水温などの環境条件や、定常運転領域若しくは過渡運転後の所定時間経過後か否か、ＥＧＲバルブ開度が変化中か否か、ＶＶＴの目標値と制御値の偏差があるか否か、等であり、ＥＧＲバルブ開度学習が禁止であれば、ＥＧＲバルブ開度学習禁止フラグがセットされる。
【００６０】
続くステップ６０５では、下記の式（９）により、ＥＧＲ有効開口面積ＳｅｇｒをＥＧＲ流量Ｑａｅに基づいて算出する。
【数９】
0006000309.tif 000010
ここで、ＳｅｇｒはＥＧＲ有効開口面積［ｍｍ２］、ＱａｅはＥＧＲ流量［ｇ／ｓ］、αｅは排気管内の音速［ｍ／ｓ］、σｅは無次元流量［］、ρｅは排気管内の密度である。
【００６１】
ＥＧＲ有効開口面積ＳｅｇｒとＥＧＲ流量Ｑａｅとは、式（９）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。定数である排気管内の音速αｅ下記の式（１０）により定義される。
【数１０】
0006000309.tif 000011
ここで、κは比熱比（空気であれば「１．４」）、Ｒは気体定数［ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ）］、Ｔｅｘは排気管内の温度である。
【００６２】
式（１０）に於ける排気管内の温度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１の回転速度Ｎｅと内燃機関１の充填効率Ｅｃ（吸入空気流量から算出する）の関係を示すマップ等から算出しても良い。排気管内の音速αｅは排気温度の関数であり、式（１０）をＥＣＵ２０内で計算しめ求めることなく、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。又、気体定数Ｒは、気体に応じた定数であり、予め定義しておく。即ち、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気体定数Ｒとして設定してもよいし、内燃機関１の燃焼状態を推定し、気体定数Ｒを可変としてもよい。
【００６３】
定数である前述の無次元流量σｅは、下記の式（１１）により定義される。
【数１１】
0006000309.tif 000012
ここで、κは比熱比（空気であれば「１．４」）、Ｐｂはインテークマニホールド内の圧力［ｋＰａ］、Ｐｅｘは排気管内の圧力［ｋＰａ］である。
【００６４】
式（１１）に於ける排気管内の圧力Ｐｅｘは、排気管に圧力センサを配設して計測しても良いし、内燃機関１の回転速度Ｎｅと内燃機関１の充填効率Ｅｃ（吸入空気流量から算出する）の関係を示すマップ等から算出しても良い。無次元流量σｅは排気管内の圧力Ｐｅｘとインテークマニホールド内の圧力Ｐｂとの比の関数であり、式（１１）をＥＣＵ２０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とインテークマニホールド内の圧力Ｐｂとの比によるマップを用意しても良い。
【００６５】
定数である前述の排気管内の密度ρｅは、下記の式（１２）により定義される。
【数１２】
0006000309.tif 000013
ここで、Ｐｅｘは排気管内の圧力［ｋＰａ］、Ｒは気体定数［ｋＪ／(ｋｇ・Ｋ)］、Ｔｅｘは排気管内の温度である。
【００６６】
式（１２）に於ける排気管内の温度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１の回転速度Ｎｅと内燃機関１の充填効率Ｅｃ（吸入空気流量から算出する）の関係を示すマップ等から算出しても良い。式（１２）に於ける排気管内の圧力Ｐｅｘは、排気管に圧力センサを配設して計測しても良いし、内燃機関１の回転速度Ｎｅと内燃機関１の充填効率Ｅｃ（吸入空気流量から算出する）の関係を示すマップ等から算出しても良い。
【００６７】
尚、前述の式（１０）、式（１１）、式（１２）に関連して、図２には図示していないが、ＥＧＲ流路に接続された排気管内の温度を検出する排気管内温度検出部と、このＥＧＲ流路の排気管内の圧力を検出する排気管内圧検出部と、排気管内温度に基づいて、排気管内音速を算出する排気管内音速算出部と、排気管内圧と排気管内温度に基づいて、排気管内密度を算出する排気管内密度算出部とが設けられている。
【００６８】
次に、図９のステップ６０７では、ＥＧＲバルブ開度センサ１５からの信号に基づいてステップ６０６で求めたＥＧＲバルブ開度Ｅｓｔから、ＥＧＲ有効開口面積としてのＥＧＲベース有効開口面積Ｓｅｇｒ_ｂｓｅを算出する。例えば、予めＥＧＲバルブ開度―有効開口面積特性を示すマップ等を用意しておく。即ち、例えば、図１０は、この発明の実施の形態１による内燃機関のＥＧＲ流量推定装置に於ける、ＥＧＲバルブ開度―有効開口面積のマップを示す図である。尚、式（９）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―流量特性からＥＧＲベース有効開口面積Ｓｅｇｒ_ｂｓｅを示すマップから算出してもよい。このように、ＥＧＲバルブ開度Ｅｓｔに応じたＥＧＲベース有効開口面積Ｓｅｇｒ_ｂｓｅをマップから算出する。
【００６９】
図９に於いて、ステップ６１０では、ステップ６０７で算出したＥＧＲベース有効開口面積Ｓｅｇｒ_ｂｓｅと、ステップ６０５で算出したＥＧＲ有効開口面積Ｓｅｇｒとに基づいて、ＥＧＲ有効開口面積学習値Ｋｌｒｎを算出する。即ち、具体的には、ＥＧＲベース有効開口面積Ｓｅｇｒ_ｂｓｅとＥＧＲ有効開口面積Ｓｅｇｒとの差分を算出し、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との違いが分かるものであれば前述のような差分ではなく、ＧＲベース有効開口面積Ｓｅｇｒ_ｂｓｅとＥＧＲ有効開口面積Ｓｅｇｒとの比率やその他の値であってもよい。
【００７０】
ステップ６１０で算出した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。記憶されるＥＧＲ有効開口面積学習値Ｋｌｒｎは、そのままの値でも良く、或いはＥＧＲ有効開口面積学習値Ｋｌｒｎに所定のゲインを乗算又は加算した値としても良い。図１１は、この発明の実施の形態１による内燃機関のＥＧＲ流量推定装置に於ける、ＥＧＲバルブ開度―学習値のマップを示す図である。図１１に示すように、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。尚、精度は低下するが、学習領域に記憶せずにステップ６１０で算出したＥＧＲ有効開口面積学習値Ｋｌｒｎの計算値をそのまま使用しても良い。
【００７１】
一方、ステップ６０４に於いて、前述したように、例えば水温などの環境条件や、定常運転領域若しくは過渡運転後の所定時間経過後か否か、ＥＧＲバルブ開度が変化中か否か、ＶＶＴの目標値と制御値の偏差があるか否か、等の学習禁止条件を判断の結果、ＥＧＲバルブ開度学習が禁止でありＥＧＲバルブ開度学習禁止フラグがセットされた場合は、ステップ６０８に進む。ステップ６０８では、ステップ６０７と同様にステップ６０９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６１１へ進む。
【００７２】
続くステップ６１１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、制御に使用する学習制御用ＥＧＲ有効開口面積Ｓｅｇｒ_ｃｔｌを算出する。ここで、ステップ６１０によりＥＧＲベース有効開口面積Ｓｅｇｒ_ｂｓｅとＥＧＲ有効開口面積Ｓｅｇｒとの差分によるＥＧＲ有効開口面積学習値Ｋｌｒｎを保存していた場合は、ステップ６１１ではＥＧＲベース有効開口面積Ｓｅｇｒ＿ｂｓｅにＥＧＲ有効開口面積学習値Ｋｌｒｎを加算することで、学習制御用ＥＧＲ有効開口面積Ｓｅｇｒ_ｃｔｌを算出する。
【００７３】
次に、図２に於けるＥＣＵ２０内で行われる目標ＥＧＲ流量算出部３０、目標ＥＧＲ有効開口面積算出部３１、目標ＥＧＲバルブ開度算出部３２での処理を、所定のタイミングの割り込み処理（例えば、「１０」［ｍｓ］のメイン処理やＢＴＤＣ「７５」［ｄｅｇＣＡ］割り込み処理）内で実施される図１２に示すフローチャートを参照しながら詳細に説明する。即ち、図１２は、この発明の実施の形態１による内燃機関のＥＧＲ流量推定装置に於ける、目標ＥＧＲ流量から目標ＥＧＲバルブ開度までを算出する手順を示すフローチャートである。
【００７４】
図１２に示すフローチャートのステップ７０１〜７０２は、図２における目標ＥＧＲ流量算出部３０で実施される。図１２に於いて、ステップ７０２では、ステップ７０１で算出した目標吸入空気流量Ｑａ_ｔｇｔと、前述の図７に於けるステップ４０６で算出した目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒ_ｔｇｔとに基づいて、目標ＥＧＲ流量Ｑａｅ_ｔｇｔを算出する。ここで、前述の図３に於けるステップ１０２で算出した目標吸入空気流量Ｑａ_ｔｇｔと、７に於けるステップ４０６で算出した目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒ_ｔｇｔと、目標ＥＧＲ流量Ｑａｅ_ｔｇｔの関係は、次の式（１３）となる。
【数１３】
0006000309.tif 000014
ここで、Ｑａｅ_ｔｇｔは目標ＥＧＲ流量［ｇ／ｓ]、Ｑａ_ｔｇｔは目標吸入空気流量［ｇ／ｓ]、Ｒｅｇｒ_ｔｇｔは目標ＥＧＲ率［］である。
【００７５】
図１２に示すフローチャートのステップ７０３〜７０４は、図２に於ける目標ＥＧＲ有効開口面積算出部３１で実施される。図１２に示すステップ７０４に於いて、ステップ７０３で算出した排気密度ρｅ、排気音速αｅ、無次元流量σｅと、ステップ７０２で算出した目標ＥＧＲ流量Ｑａｅ_ｔｇｔとに基づいて、目標ＥＧＲ有効開口面積Ｓｅｇｒ_ｔｇｔを、次の式（１４）に基づいて算出する。
【数１４】
0006000309.tif 000015
ここで、Ｓｅｇｒ_ｔｇｔは目標ＥＧＲ有効開口面積［ｍｍ２］、Ｑａｅ_ｔｇｔは目標ＥＧＲ流量［ｇ／ｓ］、αｅは排気管内の音速［ｍ／ｓ］、σｅは無次元流量［］、ρｅは排気管内の密度である。
【００７６】
目標ＥＧＲ有効開口面積Ｓｅｇｒ_ｔｇｔと目標ＥＧＲ流量Ｑａｅ_ｔｇｔは、式（１４）の関係が成り立つため、各定数αｅ、σｅ、ρｅが求まれば、ＥＧＲ有効開口面積Ｓｅｇｒが求まる。各定数αｅ、σｅ、ρｅは、前述の式（９）と同様の関係であるため、前述の式（１０）、式（１１）、式（１２）により定義される。
【００７７】
次に、図１２に於けるステップ７０５〜７０７は、図２に於ける目標ＥＧＲバルブ開度算出部３２で実施される。図１２に於けるステップ７０６では、ステップ７０５で算出したＥＧＲ有効開口面積学習値Ｋｅｌｒｎと、ステップ７０４で算出した目標ＥＧＲ有効開口面積Ｓｅｇｒ_ｔｇｔとに基づいて、目標ＥＧＲバルブ開度Ｅｓｔ_ｔｇｔを算出する。尚、ステップ７０５は、前述の図９に於けるステップ６１０に相当する。
【００７８】
ＥＧＲバルブ１６の製品のばらつきや経年変化等から生じる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、ＥＧＲ有効開口面積学習値Ｋｅｌｒｎとして保存している場合は、目標ＥＧＲ有効開口面積Ｓｅｇｒ_ｔｇｔにＥＧＲ有効開口面積学習値Ｋｅｌｒｎを加算することで学習後ＥＧＲ有効開口面積を算出し、ＥＧＲバルブ開度−有効開口面積テーブルを用いて、ＥＧＲ制御に使用する目標ＥＧＲバルブ開度Ｅｓｔ_ｔｇｔを求めることができる。
【００７９】
続くステップ７０７で、ＥＧＲバルブの制御量と、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。吸排気ＶＶＴの制御量は、前述の図４に於けるステップ２０３にて算出される。
【００８０】
前述のようにしてＥＧＲ有効開口面積を学習することで、ＥＧＲバルブ１６の経年変化等の対応が可能となり、制御に使用するＥＧＲ流量を精度良く推定することができ、総ＥＧＲ率が一定となるよう補正するように目標ＥＧＲ率を算出することで、ＥＧＲバルブ１６と吸排気ＶＶＴを協調しつつ、ＥＧＲバルブ１６のばらつきや経年変化、更には環境条件の変化等を吸収することができる。
【００８１】
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ＥＧＲ流量推定装置、及びそのＥＧＲ流量推定装置を備えた内燃機関の制御装置によれば、内燃機関の定常運転時と過渡運転時の何れに於いても、高精度でシリンダ吸入空気流量や吸入空気流量を推定することができ、内燃機関を好適に制御することが可能となる。そして。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バルブや吸排気ＶＶＴが正常制御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吸入空気流量からＥＧＲバルブ開度−流量特性（有効開口面積特性）を学習することができ、総ＥＧＲ率が一定となるよう補正するように目標ＥＧＲ率を算出し、学習した結果を用いて精度良くＥＧＲ流量を推定することが可能となり、内燃機関を好適に制御することができる。
【００８２】
以上述べたこの発明の実施の形態１による内燃機関のＥＧＲ流量推定装置、及び内燃機関の制御装置は、下記の発明を具体化したものである。
（１）内燃機関のスロットルバルブの下流側の吸気通路と前記内燃機関の排気通路とを接続するＥＧＲ流路に於けるＥＧＲ流量を推定する内燃機関のＥＧＲ流量推定装置であって、
前記内燃機関の前記スロットルバルブを通過して前記内燃機関のシリンダに吸入される吸入空気流量を算出する吸入空気流量算出部と、
前記ＥＧＲ流路を開閉して、前記ＥＧＲ流路に於けるＥＧＲ流量としての外部ＥＧＲ流量を制御するＥＧＲバルブと、
前記内燃機関の吸気バルブと排気バルブとのうちの少なくとも一方のバルブタイミングの制御に基づいて前記内燃機関のシリンダに流入する空気量を示す指標である体積効率相当値としての体積効率補正係数を算出する体積効率補正係数算出部と、
前記吸気通路の内部の圧力と前記算出された前記体積効率補正係数とに基づいて、前記スロットルバルブの下流側の前記吸気通路から前記シリンダに流入する空気のシリンダ流量を算出するシリンダ流量算出部と、
前記バルブタイミングの制御に基づいて前記シリンダの内部に残留する前記内燃機関の排気流量としての内部ＥＧＲ流量と、前記吸入空気流量算出部により算出された前記吸入空気流量と、の比である内部ＥＧＲ率を推定する内部ＥＧＲ率推定部と、
前記内燃機関の目標トルクに基づいて前記内燃機関の目標吸入空気流量を算出する目標吸入空気流量算出部と、
前記目標吸入空気流量算出部により算出された前記目標吸入空気流量と、前記内燃機関の回転速度とに基づいて、目標となる目標外部ＥＧＲ率および目標内部ＥＧＲ率を推定する目標外部および内部ＥＧＲ率推定部と、
前記目標外部および内部ＥＧＲ率推定部により推定された前記目標外部ＥＧＲ率および前記目標内部ＥＧＲ率と、前記内部ＥＧＲ率推定部により推定された前記内部ＥＧＲ率と、に基づいて目標ＥＧＲ率を算出する目標ＥＧＲ率推定部と、
前記シリンダ流量算出部により算出された前記シリンダ流量と、前記吸入空気流量算出部により算出された前記吸入空気流量とに基づいて、ＥＧＲ流量を算出するＥＧＲ流量算出部と、
前記ＥＧＲ流量算出部により算出された前記ＥＧＲ流量に基づいて、前記ＥＧＲバルブの開度に対応した前記ＥＧＲバルブの有効開口面積を算出するＥＧＲ有効開口面積算出部と、
前記ＥＧＲバルブの開度を検出するＥＧＲバルブ開度センサからの出力に基づくＥＧＲバルブ開度と、前記ＥＧＲ有効開口面積算出部により算出された前記ＥＧＲ有効開口面積との関係を学習するＥＧＲ有効開口面積学習部と、
前記ＥＧＲバルブの開度を算出するＥＧＲバルブ開度算出部と、
を備え、
前記ＥＧＲバルブ開度算出部は、
前記目標ＥＧＲ率推定部により推定された前記目標ＥＧＲ率と、前記ＥＧＲ有効開口面積算出部により算出された前記ＥＧＲ有効開口面積と、前記ＥＧＲ有効開口面積学習部により学習された学習値とに基づいて、前記内燃機関の制御に用いるＥＧＲバルブ開度を算出する、
ことを特徴とする内燃機関のＥＧＲ流量推定装置。
この発明によれば、内外あわせた目標ＥＧＲ率を達成するようＥＧＲバルブ開度をフィードバック制御することで、精度よくＥＧＲバルブと吸排気ＶＶＴを協調しつつ制御が可能となる。
【００８３】
（２）前記目標外部および内部ＥＧＲ率推定部は、
前記外部ＥＧＲ流量と前記内部ＥＧＲ流量とのうちの少なくとも一方の制御を用いる場合の制御の適合時に於ける適合パラメータの指標となる、吸入空気流量と前記内燃機関の回転速度と外部ＥＧＲ率と内部ＥＧＲ率とを予め設定しておき、前記予め設定した外部ＥＧＲ率と内部ＥＧＲ率から、前記内燃機関の運転時に於ける前記内燃機関の回転速度と吸入空気流量とに対応する外部ＥＧＲ率と内部ＥＧＲ率を求めるように構成され、
前記目標ＥＧＲ率推定部は、
内部ＥＧＲ率と外部ＥＧＲ率の合計としての総ＥＧＲ率が一定となるように、前記目標内部ＥＧＲ率と内部ＥＧＲ率の実際値との偏差に基づいて前記目標外部ＥＧＲ率を補正することで前記目標ＥＧＲ率を算出するように構成され、
前記目標ＥＧＲ率推定部による前記目標ＥＧＲ率の算出は、前記目標外部および内部ＥＧＲ率推定部により推定された前記目標外部ＥＧＲ率および前記目標内部ＥＧＲ率に基づいて、前記総ＥＧＲ率を算出し、前記内部ＥＧＲ率を用いて前記総ＥＧＲ率が一定となるように前記目標外部ＥＧＲ率を補正することにより行なわれる、
ことを特徴とする上記（１）に記載の内燃機関のＥＧＲ流量推定装置。
この発明によれば、内部ＥＧＲ率のばらつきが吸収されるように目標外部ＥＧＲ率を制御することで、総ＥＧＲ率が一定となる制御が可能となる。
【００８４】
（３）前記スロットルバルブの下流側であって、前記ＥＧＲ流路に接続された前記吸気通路の内部の圧力を検出する吸気通路内圧力検出部と、
前記ＥＧＲ流路に接続された前記排気通路の内部の温度を検出する排気通路内温度検出部と、
このＥＧＲ流路に接続された前記排気通路の内部の圧力を検出する排気通路内圧力検出部と、
前記排気通路内温度検出部により検出された排気通路内の温度に基づいて、前記排気通路内の音速を算出する排気通路内音速算出部と、
前記排気通路内圧力検出部により検出された排気通路内の圧力と、前記排気通路内温度検出部により検出された排気通路内の温度とに基づいて、前記排気通路内の密度を算出する排気通路内密度算出部と、
予め設定したＥＧＲバルブ開度―ベース有効開口面積マップからＥＧＲベース有効開口面積を算出するＥＧＲベース有効開口面積算出部と、
前記内燃機関の制御に用いるＥＧＲバルブの有効開口面積を補正する有効開口面積補正部と、
を備え、
前記ＥＧＲ有効開口面積算出部は、
前記ＥＧＲバルブの開度と、前記吸気通路の内部の圧力と、前記排気通路の内部の圧力と、前記排気通路の内部の音速と、排気通路内密度と、前記ＥＧＲ流量と、からＥＧＲ有効開口面積を算出するように構成され、
前記ＥＧＲ有効開口面積学習部は、
前記ＥＧＲ有効開口面積算出部により算出されたＥＧＲ有効開口面積と、前記ＥＧＲベース有効開口面積算出部に距離算出されたＥＧＲベース有効開口面積とに基づいて、前記ＥＧＲ有効開口面積学習値を算出するように構成され、
前記有効開口面積補正部は、
前記ＥＧＲ有効開口面積学習部により算出されたＥＧＲ有効開口面積学習値に基づいて、前記内燃機関の制御に用いるＥＧＲバルブの有効開口面積を補正するように構成され、
前記ＥＧＲバルブ開度算出部は、
前記ＥＧＲ有効開口面積算出部により算出されたＥＧＲ有効開口面積と前記ＥＧＲバルブの開度の関係を学習し、前記学習した前記ＥＧＲ有効開口面積と前記ＥＧＲバルブの開度の関係に基づいて、前記内燃機関の制御に用いるＥＧＲバルブ開度を算出する、
ことを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の内燃機関のＥＧＲ流量推定装置。
この発明によれば、ＥＧＲバルブ開度−有効開口面積の関係を学習することで、経年変化等によりそ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、精度のよいＥＧＲバルブ開度学習値を使うことで、精度よくＥＧＲバルブ開度をフードバック制御することが可能となる。
【００８５】
（４）前記目標外部および内部ＥＧＲ率推定部は、
前記外部ＥＧＲ流量の制御の運転条件である前記内燃機関の回転速度と前記吸入空気流量とに基づいて、前記目標外部ＥＧＲ率を推定する、
ことを特徴とする上記（１）から（３）のうちの何れか一つに記載の内燃機関のＥＧＲ流量推定装置。
この発明によれば、外部ＥＧＲ制御適合時の運転条件を使ってマップ化することにより目標外部ＥＧＲ率を容易に推定可能となる。
【００８６】
（５）前記内燃機関の吸気バルブと排気バルブとのうちの少なくとも一方のバルブタイミングの目標位相角を算出する目標位相角算出部を備え、
前記目標外部および内部ＥＧＲ率推定部は、
前記吸気バルブと前記排気バルブとのうちの少なくとも一方のバルブタイミングの運転条件である前記内燃機関の回転速度と前記吸入空気流量に基づいて、前記目標内部ＥＧＲ率を推定し、
前記目標位相角算出部は、
前記吸気バルブと前記排気バルブとのうちの少なくとも一方のバルブタイミングの運転条件である前記内燃機関の回転速度と前記吸入空気流量に基づいて、前記目標位相角を算出する、
ことを特徴とする上記（１）から（４）のうちの何れか一つに記載の内燃機関のＥＧＲ流量推定装置。
この発明によれば、吸気および排気ＶＶＴ制御適合時の運転条件を使ってマップ化することにより目標内部ＥＧＲ率と目標位相角を容易に推定可能となる。
【００８７】
（６）前記内燃機関の吸気バルブと排気バルブとのうちの少なくとも一方のバルブタイミングの目標位相角を算出する目標位相角算出部を備え、
前記目標外部および内部ＥＧＲ率推定部は、
前記吸気バルブと前記排気バルブとのうちの少なくとも一方のバルブタイミングの運転条件である前記内燃機関の回転速度と、前記目標吸入空気流量算出部により算出された前記目標吸入空気流量に基づいて、前記目標内部ＥＧＲ率を推定し、
前記目標位相角算出部は、
前記吸気バルブと前記排気バルブとのうちの少なくとも一方のバルブタイミングの運転条件である前記内燃機関の回転速度と、前記目標吸入空気流量算出部により算出された前記目標吸入空気流量に基づいて、前記目標位相角を算出する、
ことを特徴とする上記（１）から（４）のうちの何れか一つに記載の内燃機関のＥＧＲ流量推定装置。
この発明によれば、目標ＥＧＲバルブ開度の算出と目標位相角の算出に目標吸入空気流量を使うことで、ＥＧＲバルブ動作と吸排気ＶＶＴ動作の応答性を改善可能となる。
【００８８】
（７）上記（１）から（６）のうちの何れか一つに記載の内燃機関のＥＧＲ流量推定装置を備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
この発明によれば、ＥＧＲバルブと吸排気ＶＶＴを協調しつつ、ばらつきや経年変化、更には環境条件を吸収することができ、精度よくＥＧＲ流量を推定でき、精度の高い内燃機関の制御装置を得ることができる。
【００８９】
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。
【符号の説明】
【００９０】
１  内燃機関、２  ＡＦＳ、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  インテークマニホールド圧力センサ、
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  大気温センサ、１８  各種センサ、１９  各種アクチュエータ、２０  ＥＣＵ、２１  標吸入空気流量算出部、２２  制御量算出部、２３
目標外部および内部ＥＧＲ率推定部、２４  体積効率補正係数算出部、２５  シリンダ流量算出部、２６  内部ＥＧＲ率推定部、２７  目標ＥＧＲ率算出部、２８  吸入空気流量算出部、２９  ＥＧＲ有効開口面積学習部、３０  目標ＥＧＲ流量算出部、３１  目標ＥＧＲ有効開口面積算出部、３２  目標ＥＧＲバルブ開度算出部。
【図１】
0006000309.tif 000016
【図２】
0006000309.tif 000017
【図３】
0006000309.tif 000018
【図４】
0006000309.tif 000019
【図５】
0006000309.tif 000020
【図６】
0006000309.tif 000021
【図７】
0006000309.tif 000022
【図８】
0006000309.tif 000023
【図９】
0006000309.tif 000024
【図１０】
0006000309.tif 000025
【図１１】
0006000309.tif 000026
【図１２】
0006000309.tif 000027