(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気通路に配置されたスロットル弁と、前記吸気通路における前記スロットル弁の下流側に排気ガスを再循環させるＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路に配置されたＥＧＲ弁と、を有し、新気量又は新気量と相関を有する状態量を目標値に近づけるようにフィードバック制御によって前記スロットル弁の閉度を決定するスロットル弁新気量制御と、新気量又は新気量と相関を有する状態量を目標値に近づけるようにフィードバック制御によって前記ＥＧＲ弁の開度を決定するＥＧＲ弁新気量制御と、を実行するように構成された内燃機関の制御装置において、
前記ＥＧＲ弁新気量制御の実行中に、前記吸気通路における前記スロットル弁の上流側のガス圧と下流側のガス圧との差である第１差圧がスロットル弁目標差圧になるように制御するスロットル弁差圧制御と、前記スロットル弁新気量制御の実行中に、前記ＥＧＲ通路における前記ＥＧＲ弁の上流側のガス圧と下流側のガス圧との差である第２差圧がＥＧＲ弁目標差圧になるように制御するＥＧＲ弁差圧制御と、を実行する差圧制御手段と、
前記スロットル弁新気量制御の実行中に前記第１差圧が前記スロットル弁目標差圧より低下した場合に前記ＥＧＲ弁新気量制御に切り替え、前記ＥＧＲ弁新気量制御の実行中に前記第２差圧が前記ＥＧＲ弁目標差圧より低下した場合に前記スロットル弁新気量制御に切り替える切替制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記差圧制御手段は、前記第１差圧が前記スロットル弁目標差圧となるための前記スロットル弁の閉度であるスロットル弁差圧制御用閉度を算出する閉度算出手段を備え、前記スロットル弁差圧制御において前記スロットル弁の閉度を前記スロットル弁差圧制御用閉度に制御するように構成され、
前記切替制御手段は、前記スロットル弁新気量制御の実行中に前記スロットル弁の閉度が前記スロットル弁差圧制御用閉度よりも低下した場合に前記ＥＧＲ弁新気量制御に切り替えるように構成されてい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】
前記閉度算出手段は、前記内燃機関の実新気量及び前記スロットル弁の前後のガスの状態量を用いて、前記スロットル弁差圧制御用閉度を算出するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記閉度算出手段は、前記内燃機関の運転条件、及び冷却水温又は大気圧又は大気温を含む環境条件に基づいて、前記スロットル弁差圧制御用閉度を算出するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記差圧制御手段は、前記第１差圧の実値を取得し、前記スロットル弁差圧制御において当該実値を前記スロットル弁目標差圧に近づけるようにフィードバック制御によって前記スロットル弁の閉度を決定するように構成されてい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６】
前記ＥＧＲ弁の開度に応じて前記スロットル弁目標差圧を算出するスロットル弁目標差圧算出手段を更に備えることを特徴とする請求項２乃至５の何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記差圧制御手段は、前記第２差圧が前記ＥＧＲ弁目標差圧となるための前記ＥＧＲ弁の開度であるＥＧＲ弁差圧制御用開度を算出する開度算出手段を備え、前記ＥＧＲ弁差圧制御において前記ＥＧＲ弁の開度を前記ＥＧＲ弁差圧制御用開度に制御するように構成され、
前記切替制御手段は、前記ＥＧＲ弁新気量制御の実行中に前記ＥＧＲ弁の開度が前記ＥＧＲ弁差圧制御用開度より大きくなった場合に前記スロットル弁新気量制御に切り替えるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記開度算出手段は、前記内燃機関の実ＥＧＲガス量及び前記ＥＧＲ弁の前後のガスの状態量を用いて、前記ＥＧＲ弁差圧制御用開度を算出するように構成されていることを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
前記開度算出手段は、前記内燃機関の運転条件、及び冷却水温又は大気圧又は大気温を含む環境条件に基づいて、前記ＥＧＲ弁差圧制御用開度を算出するように構成されていることを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
前記差圧制御手段は、前記第２差圧の実値を取得し、前記ＥＧＲ弁差圧制御において当該実値を前記ＥＧＲ弁目標差圧に近づけるようにフィードバック制御によって前記ＥＧＲ弁の開度を決定するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１１】
前記スロットル弁の閉度に応じて前記ＥＧＲ弁目標差圧を算出するＥＧＲ弁目標差圧算出手段を更に備えることを特徴とする請求項７乃至１０の何れか１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】
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特開２００３−１６６４４５号公報には、ＥＧＲ装置を備えたディーゼルエンジンのＥＧＲ量制御に関する技術が開示されている。この技術では、ＥＧＲ弁と吸気絞り弁とを両方フィードバック制御する場合に、ＥＧＲ弁によるフィードバック制御の最中にも吸気絞り弁の目標開度は絶えず計算することとし、その間の吸気絞り弁の実際の弁開度は全開に固定することとしている。これにより、ＥＧＲ弁による制御から吸気絞り弁による制御に切り替わった際に、吸気絞り弁は既に計算された最適な目標開度から作動を開始するので、切り替えによるトルクショックが防止される。
【０００３】
また、上述した特許文献１に開示された技術では、ＥＧＲ弁を全開にしてもなおＥＧＲ量が足りない場合に、ＥＧＲ弁を全開に保持する一方、吸入空気量が減少するにつれ徐々に吸気絞り弁を閉じていくことが行われる。これにより、ＥＧＲバルブ前後の差圧を大きくすることができるので、多くのＥＧＲ量が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１６６４４５号公報
【特許文献２】特開２００７−２７０６４２号公報
【特許文献３】特開２００９−１８５７３２号公報
【特許文献４】特開２００６−１６１５６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
エミッションの悪化を抑制するためには、ＥＧＲ弁やディーゼルスロットル弁等の制御弁を動作させて内燃機関の空気量を精度よく目標値に制御することが求められる。このような要求に対する重要な要素の１つが制御弁の制御応答性及び収束性の確保である。制御弁の制御応答性及び収束性に影響を与えるパラメータは、制御弁の前後のガス差圧であり、この差圧が弁の特性によって決まるある値以上を確保していれば、当該弁の制御応答性は担保される。
【０００６】
しかしながら、上記従来の技術では、ＥＧＲ弁及び吸気絞り弁の前後差圧について何ら考察がなされていない。なお、この明細書内で表現される「前後差圧」は、対象弁の上流側のガス圧を前圧とし下流側のガス圧を後圧としたときの、前圧と後圧との差圧のことを指している。このため、例えばＥＧＲ弁を全開にした制御状態においては、ＥＧＲ弁の前後差圧が不足して制御応答性が確保できないおそれがある。また、上記従来の技術では、ＥＧＲ弁の制御から吸気絞り弁の制御に切り替えられる際に吸気絞り弁は全開に開弁された状態になっている。このため、吸気絞り弁の制御が開始された直後は吸気絞り弁の制御応答性を確保できず目標値に素早く収束できないおそれがある。このように、上記従来の技術では、ＥＧＲ弁の制御と吸気絞り弁の制御とを切り替える場合において、切り替え前後の制御応答性を確保できないおそれがある。
【０００７】
なお、制御弁の制御応答性のみに着目するのであれば、制御弁の前後差圧を常に大きな状態に維持していればよいのだが、この場合流路抵抗増大に起因する燃費の悪化が問題となる。このように、制御弁の制御応答性と燃費は二律背反の関係にあり、これらを両立させる技術の確立が望まれている。
【０００８】
本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたもので、ディーゼルスロットル弁を用いた新気量の制御とＥＧＲ弁を用いた新気量の制御とを切り替え可能な内燃機関において、切り替え前後の制御応答性を確保しつつ燃費の悪化を抑制することの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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、
吸気通路に配置されたスロットル弁と、前記吸気通路における前記スロットル弁の下流側に排気ガスを再循環させるＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路に配置されたＥＧＲ弁と、を有し、新気量又は新気量と相関を有する状態量を目標値に近づけるようにフィードバック制御によって前記スロットル弁の閉度を決定するスロットル弁新気量制御と、新気量又は新気量と相関を有する状態量を目標値に近づけるようにフィードバック制御によって前記ＥＧＲ弁の開度を決定するＥＧＲ弁新気量制御と、を実行するように構成された内燃機関の制御装置において、
前記ＥＧＲ弁新気量制御の実行中に、前記吸気通路における前記スロットル弁の上流側のガス圧と下流側のガス圧との差である第１差圧がスロットル弁目標差圧になるように制御するスロットル弁差圧制御と、前記スロットル弁新気量制御の実行中に、前記ＥＧＲ通路における前記ＥＧＲ弁の上流側のガス圧と下流側のガス圧との差である第２差圧がＥＧＲ弁目標差圧になるように制御するＥＧＲ弁差圧制御と、を実行する差圧制御手段と、
前記スロットル弁新気量制御の実行中に前記第１差圧が前記スロットル弁目標差圧より低下した場合に前記ＥＧＲ弁新気量制御に切り替え、前記ＥＧＲ弁新気量制御の実行中に前記第２差圧が前記ＥＧＲ弁目標差圧より低下した場合に前記スロットル弁新気量制御に切り替える切替制御手段と、
を備えることを特徴としている。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明において、
前記差圧制御手段は、前記第１差圧が前記スロットル弁目標差圧となるための前記スロットル弁の閉度であるスロットル弁差圧制御用閉度を算出する閉度算出手段を備え、前記スロットル弁差圧制御において前記スロットル弁の閉度を前記スロットル弁差圧制御用閉度に制御するように構成され、
前記切替制御手段は、前記スロットル弁新気量制御の実行中に前記スロットル弁の閉度が前記スロットル弁差圧制御用閉度よりも低下した場合に前記ＥＧＲ弁新気量制御に切り替えるように構成されていることを特徴としている。
【００１１】
第３の発明は、第２の発明において、
前記閉度算出手段は、前記内燃機関の実新気量及び前記スロットル弁の前後のガスの状態量を用いて、前記スロットル弁差圧制御用閉度を算出するように構成されていることを特徴としている。
【００１２】
第４の発明は、第２の発明において、
前記閉度算出手段は、前記内燃機関の運転条件、及び冷却水温又は大気圧又は大気温を含む環境条件に基づいて、前記スロットル弁差圧制御用閉度を算出するように構成されていることを特徴としている。
【００１３】
第５の発明は、第１の発明において、
前記差圧制御手段は、前記第１差圧の実値を取得し、前記スロットル弁差圧制御において当該実値を前記スロットル弁目標差圧に近づけるようにフィードバック制御によって前記スロットル弁の閉度を決定するように構成されていることを特徴としている。
【００１４】
第６の発明は、第２乃至第５の何れか１つの発明において、
前記ＥＧＲ弁の開度に応じて前記スロットル弁目標差圧を算出するスロットル弁目標差圧算出手段を更に備えることを特徴としている。
【００１５】
第７の発明は、第１乃至第６の何れか１つの発明において、
前記差圧制御手段は、前記第２差圧が前記ＥＧＲ弁目標差圧となるための前記ＥＧＲ弁の開度であるＥＧＲ弁差圧制御用開度を算出する開度算出手段を備え、前記ＥＧＲ弁差圧制御において前記ＥＧＲ弁の開度を前記ＥＧＲ弁差圧制御用開度に制御するように構成され、
前記切替制御手段は、前記ＥＧＲ弁新気量制御の実行中に前記ＥＧＲ弁の開度が前記ＥＧＲ弁差圧制御用開度より大きくなった場合に前記スロットル弁新気量制御に切り替えるように構成されていることを特徴としている。
【００１６】
第８の発明は、第７の発明において、
前記開度算出手段は、前記内燃機関の実ＥＧＲガス量及び前記ＥＧＲ弁の前後のガスの状態量を用いて、前記ＥＧＲ弁差圧制御用開度を算出するように構成されていることを特徴としている。
【００１７】
第９の発明は、第７の発明において、
前記開度算出手段は、前記内燃機関の運転条件、及び冷却水温又は大気圧又は大気温を含む環境条件に基づいて、前記ＥＧＲ弁差圧制御用開度を算出するように構成されていることを特徴としている。
【００１８】
第１０の発明は、第１乃至第６の何れか１つの発明において、
前記差圧制御手段は、前記第２差圧の実値を取得し、前記ＥＧＲ弁差圧制御において当該実値を前記ＥＧＲ弁目標差圧に近づけるようにフィードバック制御によって前記ＥＧＲ弁の開度を決定するように構成されていることを特徴としている。
【００１９】
第１１の発明は、第７乃至第１０の発明において、
前記スロットル弁の閉度に応じて前記ＥＧＲ弁目標差圧を算出するＥＧＲ弁目標差圧算出手段を更に備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２０】
第１の発明によれば、新気量又は新気量と相関を有する状態量を目標値に近づける新気量制御において、フィードバック制御によってスロットル弁の閉度を決定するスロットル弁新気量制御と、フィードバック制御によってＥＧＲ弁の開度を決定するＥＧＲ弁新気量制御と、が切り替え可能に構成されている。そして、第１の発明によれば、スロットル弁新気量制御の実行中に、ＥＧＲ弁の前後差圧である第２差圧がＥＧＲ弁目標差圧になるように制御され、ＥＧＲ弁新気量制御の実行中に、スロットル弁の前後差圧である第１差圧がスロットル弁目標差圧になるように制御される。また、第１の発明によれば、スロットル弁新気量制御の実行中にスロットル弁の前後差圧がスロットル弁目標差圧より低下した場合に、当該スロットル弁新気量制御からＥＧＲ弁新気量制御への切り替えが行われ、ＥＧＲ弁新気量制御の実行中にＥＧＲ弁の前後差圧がＥＧＲ弁目標差圧より低下した場合に当該ＥＧＲ弁新気量制御からスロットル弁新気量制御への切り替えが行われる。新気量制御に用いられている弁の前後差圧は、制御応答性及び収束性を確保可能か否かの指標となる。また、新気量制御に用いられていない弁の前後差圧は燃費の指標となる。本発明によれば、新気量制御の切り替え時に、これらの弁の前後差圧がそれぞれ目標差圧になるように制御されるため、切り替え前後の制御応答性及び収束性を確保しつつ燃費の悪化を抑制する制御を行うことができる。
【００２１】
第２の発明によれば、スロットル弁の前後差圧がスロットル弁目標差圧となるためのスロットル弁差圧制御用閉度が算出される。そして、スロットル弁新気量制御の実行中にスロットル弁の閉度がスロットル弁差圧制御用閉度よりも低下した場合にスロットル弁新気量制御からＥＧＲ弁新気量制御へと切り替えられる。このため、本発明によれば、スロットル弁の閉度に基づいてスロットル弁の前後差圧がスロットル弁目標差圧となる時期を正確に判断することができるので、最適なタイミングでスロットル弁新気量制御からＥＧＲ弁新気量制御への切り替えを行うことが可能となる。
【００２２】
第３の発明によれば、実新気量及びスロットル弁の前後のガスの状態量に基づいて、スロットル弁の前後差圧がスロットル弁目標差圧となるためのスロットル弁差圧制御用閉度が算出される。内燃機関の新気量制御において環境条件に対応させるための補正が行われた場合、実新気量には係る補正の影響が反映されている。このため、本発明によれば、実新気量を含む運転条件に基づいて環境条件に対応したスロットル弁差圧制御用閉度を算出することができる。
【００２３】
第４の発明によれば、内燃機関の運転条件、及び冷却水温又は大気圧又は大気温を含む環境条件に基づいて、スロットル弁の前後差圧がスロットル弁目標差圧となるためのスロットル弁差圧制御用閉度が算出される。このため、本発明によれば、環境条件が反映されたスロットル弁差圧制御用閉度を算出することができる。
【００２４】
第５の発明によれば、ＥＧＲ弁新気量制御の実行中のスロットル弁の前後差圧が、フィードバック制御によってスロットル弁目標差圧に制御される。このため、本発明によれば、スロットル弁新気量制御への切り替えが行われるときのスロットル弁の前後差圧を精度よくスロットル弁目標差圧に近づけることができる。
【００２５】
第６の発明によれば、ＥＧＲ弁の開度に応じてスロットル弁目標差圧が算出される。ＥＧＲ弁の開度が小さいほど、ＥＧＲ弁新気量制御からスロットル弁新気量制御への切り替えが即座に行われる可能性が低い。つまり、ＥＧＲ弁の開度は、新気量制御がＥＧＲ弁新気量制御からスロットル弁新気量制御へと切り替えられる可能性を図る指標となる。このため、本発明によれば、新気量制御の切り替え可能性を考慮したスロットル弁目標差圧の算出を行うことができる。
【００２６】
第７の発明によれば、ＥＧＲ弁の前後差圧がＥＧＲ弁目標差圧となるためのＥＧＲ弁差圧制御用開度が算出される。そして、ＥＧＲ弁新気量制御の実行中にＥＧＲ弁の開度がＥＧＲ弁差圧制御用開度より大きくなった場合にＥＧＲ弁新気量制御からスロットル弁新気量制御へと切り替えられる。このため、本発明によれば、ＥＧＲ弁の開度に基づいてＥＧＲ弁の前後差圧がＥＧＲ弁目標差圧となる時期を正確に判断することができるので、最適なタイミングでＥＧＲ弁新気量制御からスロットル弁新気量制御への切り替えを行うことが可能となる。
【００２７】
第８の発明によれば、実ＥＧＲガス量及びＥＧＲ弁の前後のガスの状態量に基づいて、ＥＧＲ弁の前後差圧がＥＧＲ弁目標差圧となるためのＥＧＲ弁差圧制御用開度が算出される。内燃機関の新気量制御において環境条件に対応させるための補正が行われた場合、実新気量には係る補正の影響が反映されている。このため、本発明によれば、実新気量を含む運転条件に基づいて環境条件に対応したＥＧＲ弁差圧制御用開度を算出することができる。
【００２８】
第９の発明によれば、内燃機関の運転条件、及び冷却水温又は大気圧又は大気温を含む環境条件に基づいて、ＥＧＲ弁の前後差圧がＥＧＲ弁目標差圧となるためのＥＧＲ弁差圧制御用開度が算出される。このため、本発明によれば、環境条件が反映されたＥＧＲ弁差圧制御用開度を算出することができる。
【００２９】
第１０の発明によれば、スロットル弁新気量制御の実行中のＥＧＲ弁の前後差圧が、フィードバック制御によってＥＧＲ弁目標差圧に制御される。このため、本発明によれば、ＥＧＲ弁新気量制御への切り替えが行われるときのＥＧＲ弁の前後差圧を精度よくＥＧＲ弁目標差圧に近づけることができる。
【００３０】
第１１の発明によれば、スロットル弁の閉度に応じてＥＧＲ弁目標差圧が算出される。スロットル弁の閉度が大きい（閉側）ほど、スロットル弁新気量制御からＥＧＲ弁新気量制御への切り替えが即座に行われる可能性が低い。つまり、スロットル弁の閉度は、新気量制御がスロットル弁新気量制御からＥＧＲ弁新気量制御へと切り替えられる可能性を図る指標となる。このため、本発明によれば、新気量制御の切り替え可能性を考慮したＥＧＲ弁目標差圧の算出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の形態１の制御装置が適用されるエンジンシステムの構成を示す図である。
【図２】フィードバック制御機能の切り替え時の各種状態量の変化を示すタイムチャートである。
【図３】運転条件に対するフィードバック制御機能の切り替えについて説明するための図である。
【図４】ＥＧＲ弁実開度に対応する目標Ｄｔｈ弁前後差圧を規定したマップを示す図である。
【図５】Ｄｔｈ弁実閉度に対応する目標ＥＧＲ弁前後差圧を規定したマップを示す図である。
【図６】ＥＣＵが備える制御機能のうち、最小Ｄｔｈ弁閉度Ａを算出するための機能ブロックを抽出した制御ブロック図である。
【図７】ＥＣＵが備える制御機能のうち、最大ＥＧＲ弁開度Ｂを算出するための機能ブロックを抽出した制御ブロック図である。
【図８】本発明の実施の形態１の制御装置により実行される新気量制御のためのルーチンの前半部を示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施の形態１の制御装置により実行される新気量制御のためのルーチンの後半部を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態２の制御装置が適用されるエンジンシステムの構成を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態２のＥＣＵが備える制御機能のうち、最小Ｄｔｈ弁閉度Ａを算出するための機能ブロックを抽出した制御ブロック図である。
【図１２】本発明の実施の形態２のＥＣＵが備える制御機能のうち、最大ＥＧＲ弁開度Ｂを算出するための機能ブロックを抽出した制御ブロック図である。
【図１３】本発明の実施の形態２の制御装置により実行される新気量制御のためのルーチンの前半部を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の実施の形態３の制御装置が適用されるエンジンシステムの構成を示す図である。
【図１５】本発明の実施の形態３の制御装置により実行される新気量制御のためのルーチンの前半部を示すフローチャートである。
【図１６】本発明の実施の形態３の制御装置により実行される新気量制御のためのルーチンの後半部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】
【００３２】
本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【００３３】
実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
図１は、本発明の実施の形態１の制御装置が適用されるエンジンシステムの構成を示す図である。本実施の形態に係る内燃機関は、ターボ過給機付きのディーゼルエンジン（以下、単に「エンジン」と称する）である。エンジンの本体２には４つの気筒が直列に備えられ、気筒ごとにインジェクタ８が設けられている。エンジン本体２にはインテークマニホールド４とエキゾーストマニホールド６が取り付けられている。インテークマニホールド４にはエアクリーナ２０から取り込まれた新気が流れる吸気通路１０が接続されている。吸気通路１０にはターボ過給機のコンプレッサ１４が取り付けられている。吸気通路１０においてコンプレッサ１４の下流にはディーゼルスロットル弁（以下、「Ｄｔｈ弁」とも称する）２４が設けられている。吸気通路１０においてコンプレッサ１４とＤｔｈ弁２４との間にはインタークーラ２２が備えられている。エキゾーストマニホールド６にはエンジン本体２から出た排気ガスを大気中に放出するための排気通路１２が接続されている。排気通路１２にはターボ過給機のタービン１６が取り付けられている。ターボ過給機は可変容量型であって、タービン１６には可変ノズル１８が備えられている。排気通路１２においてタービン１６の下流には排気ガスを浄化するための触媒装置２６が設けられている。
【００３４】
本実施の形態に係るエンジンは、排気系から吸気系へ排気ガスを再循環させるＥＧＲ装置を備えている。ＥＧＲ装置は、吸気通路１０におけるＤｔｈ弁２４の下流の位置とエキゾーストマニホールド６とをＥＧＲ通路３０によって接続している。ＥＧＲ通路３０にはＥＧＲ弁３２が設けられている。ＥＧＲ通路３０においてＥＧＲ弁３２の排気側にはＥＧＲクーラ３４が備えられている。ＥＧＲ通路３０にはＥＧＲクーラ３４をバイパスするバイパス通路３６が設けられている。ＥＧＲ通路３０から分岐したバイパス通路３６が再びＥＧＲ通路３０に合流する箇所には、排気ガスが流れる方向を切り替えるバイパス弁３８が設けられている。
【００３５】
本実施の形態に係るエンジンシステムはＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０を備えている。ＥＣＵ５０は、エンジンシステムの全体を総合制御する制御装置であって、本発明に係る制御装置はＥＣＵ５０の一つの機能として具現化されている。
【００３６】
ＥＣＵ５０は、エンジンシステムが備えるセンサの信号を取り込み処理する。センサはエンジンシステムの各所に取り付けられている。エアクリーナ２０の下流の吸気通路１０には、実新気量“gadly”を検出するためのエアフローメータ５４が取り付けられている。また、Ｄｔｈ弁２４の上流の吸気通路１０には、Ｄｔｈ弁前ガス温“thia”を検出するための温度センサ５６と、Ｄｔｈ弁前ガス圧“pia”を検出するための圧力センサ５８が取り付けられている。また、Ｄｔｈ弁２４には、Ｄｔｈ弁の実閉度を検出するための開度センサ６０が取り付けられている。また、Ｄｔｈ弁２４の下流の吸気通路１０には、吸気圧“pim”を検出するための吸気圧センサ６２が取り付けられている。また、インテークマニホールド４には、インテークマニホールドガス温を検出するための温度センサ７２が取り付けられている。また、ＥＧＲ弁３２の上流のＥＧＲ通路３０には、ＥＧＲ弁前ガス圧“pegr”を検出するための圧力センサ６４と、ＥＧＲ弁前ガス温“thegr”を検出するための温度センサ６６が取り付けられている。また、ＥＧＲ弁３２には、ＥＧＲ弁の実開度を検出するための開度センサ６８が取り付けられている。さらに、クランク軸の回転速度を検出する回転速度センサ５２や、アクセルペダルの開度に応じた信号を出力するアクセル開度センサ７０なども取り付けられている。ＥＣＵ５０は、取り込んだ各センサの信号を処理して所定の制御プログラムにしたがって各アクチュエータを操作する。ＥＣＵ５０によって操作されるアクチュエータには、可変ノズル１８、インジェクタ８、ＥＧＲ弁３２、Ｄｔｈ弁２４などが含まれている。なお、ＥＣＵ５０に接続されるアクチュエータやセンサは図中に示す以外にも多数存在するが、本明細書においてはその説明は省略する。
【００３７】
［実施の形態１の動作］
ＥＣＵ５０により実行されるエンジン制御には新気量制御が含まれる。本実施の形態の新気量制御では、実新気量またはこれと相関を有する実ＥＧＲ率、実ＥＧＲガス量等の状態量が目標値となるように、フィードバック制御によってＤｔｈ弁２４またはＥＧＲ弁３２の操作量が決定される。
【００３８】
ここで、Ｄｔｈ弁２４の操作量とＥＧＲ弁３２の操作量が同時にフィードバックされると、干渉による制御性の悪化を招いてしまう。そこで、本実施の形態の新気量制御では、Ｄｔｈ弁２４を用いた新気量のフィードバック制御（以下、「Ｄｔｈ弁新気量制御」と称する）とＥＧＲ弁３２を用いた新気量のフィードバック制御（以下、「ＥＧＲ弁新気量制御」と称する）とを切り替えて実行することとしている。
【００３９】
なお、Ｄｔｈ弁新気量制御の実行中における制御応答性及び収束性は、吸気通路１０におけるＤｔｈ弁２４の上流側のガス圧と下流側のガス圧との圧力差（以下、「Ｄｔｈ弁前後差圧」と称する）が小さくなるにつれて悪化方向に変化する。このため、Ｄｔｈ弁新気量制御からＥＧＲ弁新気量制御へとフィードバック制御機能の切り替えを行う場合には、Ｄｔｈ弁前後差圧が制御応答性を確保可能な差圧を有する範囲で行われることが求められる。ただし、Ｄｔｈ弁前後差圧が制御応答性を確保可能な差圧の範囲でＤｔｈ弁新気量制御からＥＧＲ弁新気量制御へのフィードバック制御機能の切り替えが行われた場合、Ｄｔｈ弁前後差圧が大きいほど流路抵抗が増大してしまい燃費の悪化を招いてしまう。
【００４０】
そこで、本実施の形態の新気量制御では、Ｄｔｈ弁新気量制御の実行中においてＤｔｈ弁前後差圧が制御応答性を確保可能な最小差圧（以下、「Ｄｔｈ弁最小前後差圧」と称する）より低下した場合に、Ｄｔｈ弁新気量制御からＥＧＲ弁新気量制御へのフィードバック制御機能の切り替えを行うこととしている。また、ＥＧＲ弁新気量制御からＤｔｈ弁新気量制御へのフィードバック制御機能の切り替えの場合も同様に、ＥＧＲ弁新気量制御の実行中において、ＥＧＲ通路３０におけるＥＧＲ弁３２の上流側のガス圧と下流側のガス圧との圧力差（以下、「ＥＧＲ弁前後差圧」と称する）が制御応答性を確保可能な最小差圧（以下、「ＥＧＲ弁最小前後差圧」と称する）より低下した場合に、フィードバック制御機能の切り替えを行うこととしている。
【００４１】
ところで、Ｄｔｈ弁新気量制御からＥＧＲ弁新気量制御へのフィードバック制御機能の切り替えにおいて、切り替え時のＥＧＲ弁前後差圧がＥＧＲ弁最小前後差圧に制御されていないと、切り替え直後の制御応答性の悪化や燃費の悪化を招いてしまう。そこで、本実施の形態の新気量制御では、Ｄｔｈ弁新気量制御からＥＧＲ弁新気量制御へのフィードバック制御機能の切り替えにおいて、切り替え時のＥＧＲ弁前後差圧をＥＧＲ弁最小前後差圧にしておくための差圧制御（以下、「ＥＧＲ弁差圧制御」と称する）を行うこととしている。また、ＥＧＲ弁新気量制御からＤｔｈ弁新気量制御へのフィードバック制御機能の切り替えにおいても同様に、切り替え時のＤｔｈ弁前後差圧をＤｔｈ弁最小前後差圧にしておくための差圧制御（以下、「Ｄｔｈ弁差圧制御」と称する）を行うこととしている。
【００４２】
次に、タイムチャートを参照して、本実施の形態の新気量制御におけるフィードバック制御機能の切り替え及び差圧制御について詳細に説明する。図２は、フィードバック制御機能の切り替え時の各種状態量の変化を示すタイムチャートである。この図に示すように、Ｄｔｈ弁新気量制御では、新気量の実値である実新気量が目標値である目標新気量に近づくようにフィードバック制御によってＤｔｈ弁閉度が決定される。また、Ｄｔｈ弁新気量制御の実行中にはＥＧＲ弁差圧制御が並行して実行される。ＥＧＲ弁差圧制御では、ＥＧＲ弁前後差圧がＥＧＲ弁最小前後差圧に近づくようにＥＧＲ弁開度が操作される。なお、ＥＧＲ弁差圧制御については詳細を後述する。
【００４３】
Ｄｔｈ弁新気量制御において目標新気量が増大すると、Ｄｔｈ弁閉度が目標新気量の増大に対応して減少（開側に変化）する。この際、Ｄｔｈ弁前後差圧は、Ｄｔｈ弁閉度の減少に対応して低下する。そして、Ｄｔｈ弁前後差圧がＤｔｈ弁最小前後差圧より低下した場合に、新気量制御がＤｔｈ弁新気量制御からＥＧＲ弁新気量制御へと切り替えられる。なお、切替時のＥＧＲ弁前後差圧は、ＥＧＲ弁差圧制御によってＥＧＲ弁最小前後差圧に制御されている。
【００４４】
ＥＧＲ弁新気量制御が開始されると、実新気量が目標新気量に近づくようにフィードバック制御によってＥＧＲ弁開度が決定される。また、ＥＧＲ弁新気量制御の実行中にはＤｔｈ弁差圧制御が並行して実行される。Ｄｔｈ弁差圧制御では、Ｄｔｈ弁前後差圧がＤｔｈ弁最小前後差圧に近づくようにＤｔｈ弁閉度が操作される。なお、Ｄｔｈ弁差圧制御については詳細を後述する。
【００４５】
ＥＧＲ弁新気量制御へと切り替えられた後は、ＥＧＲ弁開度が目標新気量の増大に対応して減少（閉側に変化）する。この間、Ｄｔｈ弁前後差圧は、Ｄｔｈ弁差圧制御によってＤｔｈ弁最小前後差圧に維持される。
【００４６】
その後、ＥＧＲ弁新気量制御において目標新気量が減少すると、ＥＧＲ弁開度が目標新気量の減少に対応して増大（開側に変化）する。この際、ＥＧＲ弁前後差圧は、ＥＧＲ弁開度の増大に対応して低下する。そして、ＥＧＲ弁前後差圧が制御応答性を確保可能なＥＧＲ弁最小前後差圧より低下すると、フィードバック制御機能がＥＧＲ弁新気量制御からＤｔｈ弁新気量制御へと切り替えられる。
【００４７】
上述した新気量制御によれば、新気量を増大させる過程で、Ｄｔｈ弁前後差圧がＤｔｈ弁最小前後差圧である状態のＤｔｈ弁新気量制御からＥＧＲ弁前後差圧がＥＧＲ弁最小前後差圧である状態のＥＧＲ弁新気量制御へと切り替えられる。また、上述した新気量制御によれば、新気量を減少させる過程で、ＥＧＲ弁前後差圧がＥＧＲ弁最小前後差圧である状態のＥＧＲ弁新気量制御からＤｔｈ弁前後差圧がＤｔｈ弁最小前後差圧である状態のＤｔｈ弁新気量制御へと切り替えられる。これにより、フィードバック制御機能の切り替え前後において制御応答性が悪化することを抑制するとともに、燃費の悪化を最小限に抑えることが可能となる。
【００４８】
ここで、図２に示すタイムチャートでは、ＥＧＲ弁新気量制御の実行中のＤｔｈ弁差圧制御において、Ｄｔｈ弁前後差圧がＤｔｈ弁最小前後差圧となるようにＤｔｈ弁閉度を制御している。しかしながら、ＥＧＲ弁新気量制御の実行中において、フィードバック制御機能が即座にＤｔｈ弁新気量制御に切り替わる可能性が低い運転条件であるならば、フィードバック制御機能の切り替えに備えてＤｔｈ弁前後差圧をＤｔｈ弁最小前後差圧に維持しておく必要性が低い。つまり、このような運転条件の場合にＤｔｈ弁閉度を更に低下（開側へ変化）させることができれば、流路抵抗の減少による燃費の改善が見込めることとなる。
【００４９】
図３は、運転条件に対するフィードバック制御機能の切り替えについて説明するための図である。この図に示すように、本実施の形態の新気量制御では、回転速度及び噴射量が増大するとフィードバック制御機能がＤｔｈ弁新気量制御からＥＧＲ弁新気量制御へと切り替えられる。ＥＧＲ弁新気量制御への切り替えが行われた後は、回転速度及び噴射量が増大するほどＥＧＲ弁開度が減少（閉側へ変化）する。このことから、ＥＧＲ弁開度はフィードバック制御機能がＥＧＲ弁新気量制御からＤｔｈ弁新気量制御へ切り替わる可能性を判断するための指標として用いることができる。
【００５０】
そこで、本実施の形態の新気量制御では、ＥＧＲ弁新気量制御の実行中のＥＧＲ弁開度に基づいて、Ｄｔｈ弁差圧制御におけるＤｔｈ弁前後差圧の目標値（以下、「目標Ｄｔｈ弁前後差圧」と称する）を変化させることとしている。図４は、ＥＧＲ弁実開度に対応する目標Ｄｔｈ弁前後差圧を規定したマップを示す図である。この図に示すように、目標Ｄｔｈ弁前後差圧はＥＧＲ弁実開度に基づいて算出することができる。より詳しくは、目標Ｄｔｈ弁前後差圧は基本的にＤｔｈ弁最小前後差圧の値として算出され、フィードバック制御機能が切り替わる可能性が低い一部領域、すなわちＥＧＲ弁実開度が所定の開度αよりも閉側となる一部領域においてＤｔｈ弁最小前後差圧よりも小さくなるように算出される。なお、所定の開度αは、Ｄｔｈ弁差圧制御の制御演算周期、ＥＧＲ弁新気量制御の制御演算周期、及びＤｔｈ弁２４、ＥＧＲ弁３２の制御応答性等を考慮して、ＥＧＲ弁前後差圧がＥＧＲ弁最小前後差圧より低下するまでの期間にＤｔｈ弁前後差圧をＤｔｈ弁最小前後差圧に制御可能なＥＧＲ開度であればよい。このような制御によれば、フィードバック制御機能の切替時におけるＤｔｈ弁前後差圧はＤｔｈ弁最小前後差圧を実現しつつ、フィードバック制御機能が切り替わらない時期におけるＤｔｈ弁前後差圧はＤｔｈ弁最小前後差圧よりも減少させることができる。これにより、フィードバック制御機能の切り替え前後の制御応答性を確保しつつ更なる燃費の改善を図ることができる。
【００５１】
なお、上述した新気量制御では、ＥＧＲ弁新気量制御の実行中のＤｔｈ弁差圧制御において、Ｄｔｈ弁の前後差圧をＤｔｈ弁最小前後差圧よりも小さな値に変化させるための制御を実行することとしたが、Ｄｔｈ弁新気量制御の実行中のＥＧＲ弁差圧制御においても同様に、ＥＧＲ弁の前後差圧をＥＧＲ弁最小前後差圧よりも小さな値に変化させるための制御を実行することができる。この場合には、フィードバック制御機能が切り替わる可能性が低い領域、すなわちＤｔｈ弁実閉度が閉側となる一部領域において、ＥＧＲ弁前後差圧の目標値（以下、「目標ＥＧＲ弁前後差圧」と称する）がＥＧＲ弁最小前後差圧よりも小さくなるように規定されたマップを用いて、Ｄｔｈ弁実閉度に対応する目標ＥＧＲ弁前後差圧を算出すればよい。以下、目標ＥＧＲ弁前後差圧の算出についてさらに詳細に説明する。
【００５２】
図５は、Ｄｔｈ弁実閉度に対応する目標ＥＧＲ弁前後差圧を規定したマップを示す図である。この図に示すように、目標ＥＧＲ弁前後差圧はＤｔｈ弁実閉度に基づいて算出することができる。より詳しくは、目標ＥＧＲ弁前後差圧は基本的にＥＧＲ弁最小前後差圧の値として算出され、フィードバック制御機能が切り替わる可能性が低い一部領域、すなわちＤｔｈ弁実閉度が所定の閉度βよりも閉側となる一部領域においてＥＧＲ弁最小前後差圧よりも小さくなるように算出される。なお、所定の閉度βは、ＥＧＲ弁差圧制御の制御演算周期、Ｄｔｈ弁新気量制御の制御演算周期、及びＤｔｈ弁２４、ＥＧＲ弁３２の制御応答性等を考慮して、Ｄｔｈ弁前後差圧がＤｔｈ弁最小前後差圧より低下するまでの期間にＥＧＲ弁前後差圧をＥＧＲ弁最小前後差圧に制御可能なＤｔｈ弁閉度であればよい。このような制御によれば、フィードバック制御機能の切替時におけるＥＧＲ弁前後差圧はＥＧＲ弁最小前後差圧を実現しつつ、フィードバック制御機能が切り替わらない時期におけるＥＧＲ弁前後差圧はＥＧＲ弁最小前後差圧よりも減少させることができる。これにより、フィードバック制御機能の切り替え前後の制御応答性を確保しつつ更なる燃費の改善を図ることができる。
【００５３】
次に、本実施の形態の新気量制御で実行されるＤｔｈ弁差圧制御の詳細について、図６を参照して説明する。本実施の形態のＤｔｈ弁差圧制御では、先ず、実新気量を含む運転条件に基づいて目標Ｄｔｈ弁前後差圧を確保するためのＤｔｈ弁の最小閉度（以下、「最小Ｄｔｈ弁閉度Ａ」と称する）が算出される。そして、フィードフォワード制御によりＤｔｈ弁閉度が算出された最小Ｄｔｈ弁閉度Ａに操作される。
【００５４】
図６は、ＥＣＵ５０が備える制御機能のうち、最小Ｄｔｈ弁閉度Ａを算出するための機能ブロックを抽出した制御ブロック図である。この図に示す演算部５０１は図４に示すマップの演算を行う機能ブロックであり、ＥＧＲ弁実開度の入力を受けて目標Ｄｔｈ弁前後差圧を計算する。演算部５０２は、Ｄｔｈ弁２４の有効開口面積を計算する機能ブロックである。演算部５０２には、実新気量“gadly”、Ｄｔｈ弁前圧力“pia”、Ｄｔｈ弁前ガス温“thia”が入力されるとともに、Ｄｔｈ弁前圧力“pia”から演算部５０１において計算された目標Ｄｔｈ弁前後差圧を減算して算出される目標吸気圧“pimtrg”が入力される。演算部５０３では、次式（１）に示すノズル式を用いて、目標Ｄｔｈ弁前後差圧が実現された場合のＤｔｈ弁２４の有効開口面積“adth”が計算される。なお、次式（１）において、κは比熱比、Ｒはガス定数を示している。
【００５５】
【数１】
0006052444.tif 000002
【００５６】
演算部５０２において計算されたＤｔｈ弁２４の有効開口面積“adth”は演算部５０３に入力される。演算部５０３では、Ｄｔｈ弁の有効開口面積に対するＤｔｈ弁閉度の特性を規定した特性マップを用いて、入力されたＤｔｈ弁２４の有効開口面積“adth”に対応する最小Ｄｔｈ弁閉度Ａが計算される。
【００５７】
なお、新気量制御では、低大気温、低水温又は低圧の環境下においても要求されたトルクを実現するために、目標新気量に環境条件を反映させるための環境補正が行われている。実新気量は環境補正の内容が反映された値であるため、上述した最小Ｄｔｈ弁閉度Ａは環境条件に対応した値として算出することができる。このため、本実施の形態の新気量制御によれば、Ｄｔｈ弁閉度を最小Ｄｔｈ弁閉度Ａに制御することにより、環境条件に対応したＤｔｈ弁差圧制御を行うことが可能となる。
【００５８】
次に、本実施の形態の新気量制御で実行されるＥＧＲ弁差圧制御の詳細について、図７を参照して説明する。本実施の形態のＥＧＲ弁差圧制御では、先ず、実ＥＧＲガス量を含む運転条件に基づいて目標ＥＧＲ弁前後差圧を確保するためのＥＧＲ弁の最大開度（以下、「最大ＥＧＲ弁開度Ｂ」と称する）が算出される。そして、フィードフォワード制御によりＥＧＲ弁開度が算出された最大ＥＧＲ弁開度Ｂに操作される。
【００５９】
図７は、ＥＣＵ５０が備える制御機能のうち、最大ＥＧＲ弁開度Ｂを算出するための機能ブロックを抽出した制御ブロック図である。この図に示す演算部５１１は、Ｄｔｈ弁実閉度の入力を受けて目標ＥＧＲ弁前後差圧を計算する。演算部５１２は、ＥＧＲ弁３２の有効開口面積を計算する機能ブロックである。演算部５１２には、実ＥＧＲガス量“gegr”、ＥＧＲ弁前圧力“pegr”、ＥＧＲ弁前ガス温“thegr”が入力されるとともに、ＥＧＲ弁前圧力“pegr”から演算部５１１において計算された目標ＥＧＲ弁前後差圧を減算して算出される目標吸気圧“pimtrg”が入力される。なお、実ＥＧＲガス量“gegr”は、実筒内流入空気量から実新気量を差分することにより算出される。この際、実筒内流入空気量は、吸気圧センサ６２により検出される実吸気圧と温度センサ７２により検出されるインテークマニホールドガス温度とを用いた関数により算出することができる。演算部５１３では、次式（２）に示すノズル式を用いて、目標ＥＧＲ弁前後差圧が実現された場合のＥＧＲ弁３２の有効開口面積“aegr”が計算される。なお、次式（２）において、κは比熱比、Ｒはガス定数を示している。
【００６０】
【数２】
0006052444.tif 000003
【００６１】
演算部５１２において計算されたＥＧＲ弁３２の有効開口面積“aegr”は演算部５１３に入力される。演算部５１３では、ＥＧＲ弁の有効開口面積に対するＥＧＲ弁開度の特性を規定した特性マップを用いて、入力されたＥＧＲ弁３２の有効開口面積“aegr”に対応する最大ＥＧＲ弁開度Ｂが計算される。
【００６２】
上述した実新気量と同様に、実ＥＧＲガス量は環境補正の内容が反映された値であるため、実ＥＧＲガス量を含む運転条件に基づいて算出される最大ＥＧＲ弁開度Ｂは環境条件に対応した値として算出することができる。このため、本実施の形態の新気量制御によれば、ＥＧＲ弁開度を最大ＥＧＲ弁開度Ｂに制御することにより、環境条件に対応したＥＧＲ弁差圧制御を行うことが可能となる。
【００６３】
［実施の形態１の具体的処理］
次に、上述した新気量制御における具体的処理についてフローチャートを用いて詳細に説明する。図８は、本発明の実施の形態１のＥＣＵ５０により実行される新気量制御のためのルーチンの前半部を示すフローチャートである。また、図９は、本発明の実施の形態１のＥＣＵ５０により実行される新気量制御のためのルーチンの後半部を示すフローチャートである。
【００６４】
図８に示すルーチンのステップＳ１では、回転速度センサ５２の信号から計測されたエンジン回転速度と、アクセル開度センサ７０の信号から得られた燃料噴射量とから、目標新気量が算出される。ステップＳ２では、エアフローメータ５４の信号から実新気量が検出される。ステップＳ３では、圧力センサ５８の信号からＤｔｈ弁前ガス圧が検出される。ステップＳ４では、圧力センサ６４の信号からＥＧＲ弁前ガス圧が検出される。以上のステップの処理は、後述するステップでの処理に必要なデータを得るための処理である。したがって、各ステップの順番は適宜変更することもできる。
【００６５】
次のステップＳ５では、目標Ｄｔｈ弁前後差圧を算出する処理が行われる。より詳しくは、ステップＳ５では、ＥＧＲ弁の実開度と目標Ｄｔｈ弁前後差圧との関係を規定した図４に示すマップを用いて、開度センサ６８の信号から得られたＥＧＲ弁の実開度に対応する目標Ｄｔｈ弁前後差圧が算出される。次のステップＳ６では、Ｄｔｈ弁の実開度と目標ＥＧＲ弁前後差圧との関係を規定した図５に示すマップを用いて、開度センサ６０の信号から得られたＤｔｈ弁の実閉度に対応する目標ＥＧＲ弁前後差圧が算出される。
【００６６】
次のステップＳ７では、最小Ｄｔｈ弁閉度Ａが算出される。より詳しくは、ステップＳ７では、上記ステップＳ５にて算出された目標Ｄｔｈ弁前後差圧、上記ステップＳ３にて算出されたＤｔｈ弁前ガス圧、上記ステップＳ２にて算出された実新気量、温度センサ５６の信号から得られたＤｔｈ弁前ガス温から、上式（１）に示すノズル式を用いて最小Ｄｔｈ弁閉度Ａが算出される。
【００６７】
次のステップＳ８では、最大ＥＧＲ弁開度Ｂが算出される。より詳しくは、ステップＳ８では、温度センサ７２の信号から得られるインテークマニホールドガス温度と吸気圧センサ６２から得られる吸気圧と上記ステップＳ２にて算出された実新気量とから算出される、実ＥＧＲガス量、上記ステップＳ６にて算出された目標ＥＧＲ弁前後差圧、上記ステップＳ４にて算出されたＥＧＲ弁前ガス圧、及び温度センサ６６の信号から得られたＥＧＲ弁前ガス温から、上式（２）に示すノズル式を用いて最大ＥＧＲ弁開度Ｂが算出される。
【００６８】
図８に示すステップＳ８の処理の後は図９に示すステップＳ９に移行する。ステップＳ９では、エンジンの始動直後か否かが判定される。クランキングが行なわれてエンジンが始動された直後は、燃焼が不安定になり易い。ここでは、クランキングによるファイアリング後、所定時間が経過したか否かや冷却水の水温が所定水温に達したか否か等によって、エンジンの始動直後の燃焼が不安定な期間が経過したか否かが判断される。その結果、エンジンの始動直後であると判定された場合には、新気量制御に含まれるＥＧＲ弁新気量制御とＤｔｈ弁新気量制御のうち、より安全な制御であるＥＧＲ弁新気量制御を行うべきと判断されて、後述するステップＳ１１に移行する。
【００６９】
一方、上記ステップＳ９において、エンジンの始動直後でないと判定された場合には、次のステップＳ１０に移行して、新気量をＥＧＲ弁で制御する場合か否かが判定される。ここでは、より詳しくは、前回のルーチンの演算時の結果がＥＧＲ弁新気量制御であるか否かが判定される。その結果、新気量をＥＧＲ弁で制御する場合でないと判定された場合には、新気量をＤｔｈ弁で制御する場合であると判断されて、後述するステップＳ１４に移行する。
【００７０】
一方、上記ステップＳ１０において、新気量をＥＧＲ弁で制御する場合であると判定された場合には、次のステップＳ１１に移行する。ステップＳ１１では、ＥＧＲ弁新気量制御とＤｔｈ弁差圧制御とが並行して実行される。ＥＧＲ弁新気量制御では、上記ステップＳ２にて検出された実新気量が上記ステップＳ１にて算出された目標新気量に近づくように、フィードバック制御によりＥＧＲ弁開度が決定される。また、Ｄｔｈ弁差圧制御では、Ｄｔｈ弁閉度が上記ステップＳ７にて算出された最小Ｄｔｈ弁閉度Ａに設定されることが行われる。
【００７１】
次のステップＳ１２では、ＥＧＲ弁新気量制御を実行した結果、ＥＧＲ弁の実開度が上記ステップＳ８にて算出された最大ＥＧＲ弁開度Ｂよりも大きくなるか否かが判定される。その結果、ＥＧＲ弁の実開度が最大ＥＧＲ弁開度Ｂ以下である場合には、引き続きＥＧＲ弁新気量制御を実行すべきと判断されて本ルーチンは一端終了される。そして、図８及び図９に示すルーチンが再度最初から実行される。
【００７２】
一方、上記ステップＳ１２において、ＥＧＲ弁の実開度が最大ＥＧＲ弁開度Ｂよりも大きくなると判定された場合には、ＥＧＲ弁前後差圧がＥＧＲ弁最小前後差圧よりも小さくなると判断されて、次のステップＳ１３に移行し、新気量制御におけるフィードバック制御機能の切り替えが行われる。ステップＳ１３では、具体的には、新気量制御におけるフィードバック制御機能がＥＧＲ弁新気量制御からＤｔｈ弁新気量制御へと切り替えられる。
【００７３】
次のステップＳ１４では、Ｄｔｈ弁新気量制御とＥＧＲ弁差圧制御とが並行して実行される。Ｄｔｈ弁新気量制御では、実新気量が目標新気量に近づくように、フィードバック制御によりＤｔｈ弁閉度が決定される。また、ＥＧＲ弁差圧制御では、ＥＧＲ弁開度が上記ステップＳ８にて算出された最大ＥＧＲ弁開度Ｂに設定されることが行われる。次のステップＳ１５では、Ｄｔｈ弁新気量制御を実行した結果、Ｄｔｈ弁の実閉度が上記ステップＳ７にて算出された最小Ｄｔｈ弁閉度Ａよりも小さくなるか否かが判定される。その結果、Ｄｔｈ弁の実開度が最小Ｄｔｈ弁閉度Ａ以上である場合には、引き続きＤｔｈ弁新気量制御を実行すべきと判断されて本ルーチンは一端終了される。そして、図８及び図９に示すルーチンが再度最初から実行される。
【００７４】
一方、上記ステップＳ１５において、Ｄｔｈ弁の実閉度が最小Ｄｔｈ弁閉度Ａよりも小さくなると判定された場合には、Ｄｔｈ弁前後差圧がＤｔｈ弁最小前後差圧よりも小さくなると判断されて、次のステップＳ１６に移行して、新気量制御におけるフィードバック制御機能の切り替えが行われる。ステップＳ１６では、具体的には、新気量制御におけるフィードバック制御機能がＤｔｈ弁新気量制御からＥＧＲ弁新気量制御へと切り替えられる。ステップＳ１６の処理が実行されると、本ルーチンは終了されて、図８及び図９に示すルーチンが再度実行される。
【００７５】
以上説明したルーチンに従って新気量制御を行うことにより、フィードバック制御機能の切り替え時のＤｔｈ弁２４及びＥＧＲ弁３２の前後差圧をそれぞれ最小差圧に制御することができる。これにより、新気量制御において制御応答性及び収束性を確保しつつ燃費の悪化を有効に抑制することが可能となる。
【００７６】
ところで、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、次のように変形して実施してもよい。
【００７７】
上述の実施の形態１では、新気量制御の制御目標値として目標新気量を算出し、実新気量が目標新気量に近づくようにＤｔｈ弁２４又はＥＧＲ弁３２を制御することとしている。しかしながら、新気量制御の制御目標値は目標新気量に限られない。すなわち、上述したように、実筒内流入空気量は、吸気圧センサ６２により検出される実吸気圧と温度センサ７２により検出されるインテークマニホールドガス温度とを用いた関数により算出することができる。このため、筒内に吸入されるＥＧＲガス量は、実筒内流入空気量から筒内に吸入される新気量を差し引く関数により算出することができる。また、ＥＧＲ率についても、実筒内流入空気量と新気量とを用いた関数により算出することができる。また、新気の酸素濃度とＥＧＲガスの酸素濃度を公知の手段によって把握することにより、実筒内流入空気の酸素濃度である吸気Ｏ２濃度についても、新気量を用いた関数により算出することができる。さらに、新気の温度とＥＧＲガスの温度を公知の手段によって把握することにより、インテークマニホールドガス温度についても、新気量を用いた関数により算出することができる。このように、ＥＧＲ率、ＥＧＲガス量、吸気Ｏ２濃度、インテークマニホールドガス温度は、新気量と相関を有する状態量であるため、これらの状態量の目標値を新気量制御に用いてもよい。このことは、後述する他の実施の形態についても同様である。
【００７８】
また、上述の実施の形態１では、Ｄｔｈ弁前ガス圧、ＥＧＲ弁前ガス圧、インテークマニホールドガス温、Ｄｔｈ弁前ガス温、ＥＧＲ弁前ガス温、及び吸気圧をそれぞれセンサの信号から直接算出することとしているが、これらの値は公知の手法を用いて推定することとしてもよい。
【００７９】
また、上述した実施の形態１では、目標Ｄｔｈ弁前後差圧を図４に示す関係に従い算出することとした。しかしながら、目標Ｄｔｈ弁前後差圧の算出手法はこれに限られず、切替時にＤｔｈ弁最小前後差圧が確保可能であれば他のマップを用いてもよいし、また、ＥＧＲ弁実開度に応じて変化させずにＤｔｈ弁最小前後差圧の値で固定することとしてもよい。このことは、目標ＥＧＲ弁前後差圧の算出についても同様である。
【００８０】
また、上述した実施の形態１の新気量制御では、Ｄｔｈ弁２４を用いた制御としてＤｔｈ弁新気量制御及びＤｔｈ弁差圧制御を実行し、ＥＧＲ弁３２を用いた制御としてＥＧＲ弁新気量制御及びＥＧＲ弁差圧制御を実行することとしている。しかしながら、本実施の形態の新気量制御では、Ｄｔｈ弁２４を用いた制御とＥＧＲ弁３２を用いた制御の何れか一方が後述する他の実施の形態の制御に置換されてもよい。
【００８１】
なお、上述した実施の形態１では、Ｄｔｈ弁２４が上記第１の発明の「スロットル弁」に相当し、Ｄｔｈ弁新気量制御が上記第１の発明の「スロットル弁新気量制御」に相当し、ＥＧＲ弁新気量制御が上記第１の発明の「ＥＧＲ弁新気量制御」に相当し、Ｄｔｈ弁差圧制御が上記第１の発明の「スロットル弁差圧制御」に相当し、ＥＧＲ弁差圧制御が上記第１の発明の「ＥＧＲ弁差圧制御」に相当し、Ｄｔｈ弁前後差圧が上記第１の発明の「第１差圧」に相当し、目標Ｄｔｈ弁前後差圧が上記第１の発明の「スロットル弁目標差圧」に相当し、ＥＧＲ弁前後差圧が上記第１の発明の「第２差圧」に相当し、目標ＥＧＲ弁前後差圧が上記第１の発明の「ＥＧＲ弁目標差圧」に相当している。また、上述した実施の形態１では、ＥＣＵ５０が上記ステップＳ１２及びステップＳ１３、又は上記ステップＳ１５及びステップＳ１６の処理を実行することにより上記第１の発明における「切替制御手段」が実現され、ＥＣＵ５０が上記ステップＳ１１又は上記ステップＳ１４の処理を実行することにより上記第１の発明における「差圧制御手段」が実現されている。
【００８２】
また、上述した実施の形態１では、最小Ｄｔｈ弁閉度Ａが上記第２の発明の「スロットル弁差圧制御用閉度」に相当している。また、上述した実施の形態１では、ＥＣＵ５０が上記ステップＳ７の処理を実行することにより上記第２の発明における「閉度算出手段」が実現され、ＥＣＵ５０が上記ステップＳ１２及びステップＳ１３の処理を実行することにより上記第２の発明における「切替制御手段」が実現され、ＥＣＵ５０が上記ステップＳ１１の処理を実行することにより上記第２の発明における「差圧制御手段」が実現されている。
【００８３】
また、上述した実施の形態１では、最小Ｄｔｈ弁閉度Ａが上記第３の発明の「スロットル弁差圧制御用閉度」に相当している。また、上述した実施の形態１では、ＥＣＵ５０が上記ステップＳ７の処理を実行することにより上記第３の発明における「閉度算出手段」が実現されている。
【００８４】
また、上述した実施の形態１では、ＥＣＵ５０が上記ステップＳ５の処理を実行することにより上記第６の発明における「スロットル弁目標差圧算出手段」が実現されている。
【００８５】
また、上述した実施の形態１では、最大ＥＧＲ弁開度Ｂが上記第７の発明の「ＥＧＲ弁差圧制御用開度」に相当している。また、上述した実施の形態１では、ＥＣＵ５０が上記ステップＳ８の処理を実行することにより上記第７の発明における「開度算出手段」が実現され、ＥＣＵ５０が上記ステップＳ１５及びステップＳ１６の処理を実行することにより上記第７の発明における「切替制御手段」が実現され、ＥＣＵ５０が上記ステップＳ１４の処理を実行することにより上記第７の発明における「差圧制御手段」が実現されている。
【００８６】
また、上述した実施の形態１では、最大ＥＧＲ弁開度Ｂが上記第８の発明の「ＥＧＲ弁差圧制御用開度」に相当している。また、上述した実施の形態１では、ＥＣＵ５０が上記ステップＳ８の処理を実行することにより上記第８の発明における「開度算出手段」が実現されている。
【００８７】
また、上述した実施の形態１では、ＥＣＵ５０が上記ステップＳ６の処理を実行することにより上記第１１の発明における「ＥＧＲ弁目標差圧算出手段」が実現されている。
【００８８】
実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２について説明する。本発明に係る実施の形態２は、図１０に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ５０に後述する図１２及び上述した図９に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
【００８９】
［実施の形態２の構成］
図１０は、本発明の実施の形態２の制御装置が適用されるエンジンシステムの構成を示す図である。図１０に示す制御装置は、Ｄｔｈ弁前ガス圧を検出するための圧力センサ５８、ＥＧＲ弁前ガス圧を検出するための圧力センサ６４、ＥＧＲ弁前ガス温を検出するための温度センサ６６、及びインテークマニホールドガス温を検出するための温度センサ７２を備えていない点を除き、図１に示す制御装置と同様の構成を備えている。
【００９０】
［実施の形態２の特徴］
上述した実施の形態１の制御装置では、Ｄｔｈ弁２４およびＥＧＲ弁３２の弁前後の状態量を用いて、最小Ｄｔｈ弁閉度Ａ及び最大ＥＧＲ弁開度Ｂを算出することとしている。このため、実施の形態１の制御装置では、Ｄｔｈ弁２４およびＥＧＲ弁３２の弁前後の状態量を正確に把握するためのセンサの利用が必要となる。実施の形態２の制御装置は、Ｄｔｈ弁２４およびＥＧＲ弁３２の弁前後の状態量を用いることなく、Ｄｔｈ弁最小前後差圧を実現するための最小Ｄｔｈ弁閉度Ａ及びＥＧＲ弁最小前後差圧を実現するための最大ＥＧＲ弁開度Ｂを算出する方法に特徴を有している。
【００９１】
最小Ｄｔｈ弁閉度Ａを算出する方法としては、例えば、回転速度と噴射量を引数としてＤｔｈ弁最小前後差圧を実現するための最小Ｄｔｈ弁閉度Ａを規定したマップを用いることが考えられる。しかしながら、このようなマップには環境条件の変化が反映されない。このため、例えば、低水温や低圧等の環境条件によってＥＧＲ弁新気量制御中の目標新気量や目標ＥＧＲ率が増大した場合に、Ｄｔｈ弁前後差圧がＤｔｈ弁最小前後差圧よりも大きくなってしまう。この場合、ポンピングロスが増大してしまい燃費の悪化を招いてしまう。
【００９２】
そこで、本発明の実施の形態２の制御装置では、以下の制御ロジックにより最小Ｄｔｈ弁閉度Ａに環境条件の変化を反映させることとしている。図１１は、本発明の実施の形態２のＥＣＵ５０が備える制御機能のうち、最小Ｄｔｈ弁閉度Ａを算出するための機能ブロックを抽出した制御ブロック図である。この図に示す演算部５２１は、マップを用いて最小Ｄｔｈ弁閉度Ａのベース値を算出するための機能ブロックである。演算部５２１の演算で用いられるマップには、回転速度と噴射量を引数として、Ｄｔｈ弁最小前後差圧を実現するための最小Ｄｔｈ弁閉度Ａのベース値が対応付けられている。演算部５２１ではこのマップを用いて、入力された回転速度“ne”と噴射量“q”に対応する最小Ｄｔｈ弁閉度Ａのベース値が算出される。
【００９３】
演算部５２２は、最小Ｄｔｈ弁閉度Ａに気圧変化の影響を反映させるための閉度補正値を算出するための機能ブロックである。演算部５２２の演算で用いられるマップには、回転速度、噴射量、及び大気圧を引数として気圧変化による最小Ｄｔｈ弁閉度Ａの閉度補正値が対応付けられている。演算部５２２では、上記マップを用いて、入力された回転速度“ne”、噴射量“q”、及び大気圧“pa”に対応する閉度補正値が算出される。
【００９４】
また、演算部５２３は、最小Ｄｔｈ弁閉度Ａにエンジン冷却水の水温変化の影響を反映させるための補正係数を算出するための機能ブロックである。演算部５２３の演算で用いられるマップには、水温を引数として閉度補正値の補正係数が対応付けられている。演算部５２３では、上記マップを用いて、入力された水温“thw”に対応する補正係数が算出される。また、演算部５２４は、最小Ｄｔｈ弁閉度Ａに大気温の変化の影響を反映させるための補正係数を算出するための機能ブロックである。演算部５２４の演算で用いられるマップには、大気温を引数として閉度補正値の補正係数が対応付けられている。演算部５２４では、上記マップを用いて、入力された大気温“tha”に対応する補正係数が算出される。演算部５２２において算出された閉度補正値は、演算部５２３において算出された補正係数と演算部５２４において算出された補正係数とが順に乗算された後に最小Ｄｔｈ弁閉度Ａのベース値に加算される。これにより、水温、大気温及び気圧に関する環境条件が反映された最小Ｄｔｈ弁閉度Ａが算出されるので、低水温環境や低大気温環境、低圧環境においてもＤｔｈ弁前後差圧をＤｔｈ弁最小前後差圧に近づけることができる。
【００９５】
また、本発明の実施の形態２の制御装置では、以下の制御ロジックにより最大ＥＧＲ弁開度Ｂに環境条件の変化を反映させることとしている。図１２は、本発明の実施の形態２のＥＣＵ５０が備える制御機能のうち、最大ＥＧＲ弁開度Ｂを算出するための機能ブロックを抽出した制御ブロック図である。この図に示す演算部５３１は、マップを用いて最大ＥＧＲ弁開度Ｂのベース値を算出するための機能ブロックである。演算部５３１では、回転速度と噴射量を引数として、ＥＧＲ弁最小前後差圧を実現するための最大ＥＧＲ弁開度Ｂのベース値が対応付けられている。演算部５３１ではこのマップを用いて、入力された回転速度“ne”と噴射量“q”に対応する最大ＥＧＲ弁開度Ｂのベース値が算出される。
【００９６】
演算部５３２は、最大ＥＧＲ弁開度Ｂに気圧変化の影響を反映させるための開度補正値を算出するための機能ブロックである。演算部５３２の演算で用いられるマップには、回転速度、噴射量、及び大気圧を引数として気圧変化による最大ＥＧＲ弁開度Ｂの開度補正値が対応付けられている。演算部５３２では、上記マップを用いて、入力された回転速度“ne”、噴射量“q”、及び大気圧“pa”に対応する開度補正値が算出される。
【００９７】
また、演算部５３３は、最大ＥＧＲ弁開度Ｂに水温変化の影響を反映させるための補正係数を算出するための機能ブロックである。演算部５３３の演算で用いられるマップには、水温を引数として開度補正値の補正係数が対応付けられている。演算部５３３では、上記マップを用いて、入力された水温“thw”に対応する補正係数が算出される。また、演算部５３４は、最大ＥＧＲ弁開度Ｂに大気温の変化の影響を反映させるための補正係数を算出するための機能ブロックである。演算部５３４の演算で用いられるマップには、大気温を引数として開度補正値の補正係数が対応付けられている。演算部５３４では、上記マップを用いて、入力された大気温“tha”に対応する補正係数が算出される。演算部５３２において算出された開度補正値は、演算部５３３において算出された補正係数と演算部５３４において算出された補正係数とが順に乗算された後に最大ＥＧＲ弁開度Ｂのベース値に加算される。これにより、水温、大気温及び気圧に関する環境条件が反映された最大ＥＧＲ弁開度Ｂが算出されるので、低水温環境や低大気温環境、低圧環境においてもＥＧＲ弁前後差圧をＥＧＲ弁最小前後差圧に近づけることができる。
【００９８】
［実施の形態２の具体的処理］
次に、上述した新気量制御における具体的処理についてフローチャートを用いて詳細に説明する。図１３は、本発明の実施の形態２のＥＣＵ５０により実行される新気量制御のためのルーチンの前半部を示すフローチャートである。
【００９９】
図１３に示すルーチンのステップＳ２１では、回転速度センサ５２の信号から計測されたエンジン回転速度と、アクセル開度センサ７０の信号から得られた燃料噴射量とから、目標新気量が算出される。ステップＳ２２では、エアフローメータ５４の信号から実新気量が検出される。以上のステップの処理は、後述するステップでの処理に必要なデータを得るための処理である。したがって、各ステップの順番は適宜変更することもできる。
【０１００】
次のステップＳ２３では最小Ｄｔｈ弁閉度Ａが算出される。より詳しくは、ステップＳ２３では、上述した図１１に示す制御ロジックの演算が実行される。次のステップＳ２４では、最大ＥＧＲ弁開度Ｂが算出される。より詳しくは、ステップＳ２４では、上述した図１２に示す制御ロジックの演算が実行される。図１３に示すステップＳ２４の処理の後は図９に示す新気量制御のためのルーチンの後半部に移行する。図９に示すルーチンは実施の形態１における新気量制御のためのルーチンの後半部と共通のため、その説明は省略する。
【０１０１】
以上説明したルーチンに従って新気量制御を行うことにより、低温環境下や低圧環境下においてもフィードバック制御機能の切り替え時のＤｔｈ弁２４及びＥＧＲ弁３２の前後差圧をそれぞれ最小差圧に制御することができる。これにより、新気量制御において制御応答性及び収束性を確保しつつ燃費の悪化を有効に抑制することが可能となる。
【０１０２】
ところで、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、次のように変形して実施してもよい。
【０１０３】
上述した実施の形態２では、図１１に示す制御ロジックに従い、環境補正が施された最小Ｄｔｈ弁閉度Ａを算出することとした。しかしながら、最小Ｄｔｈ弁閉度Ａの算出手法はこれに限らず、環境補正として低水温補正、低大気温補正及び低圧補正の何れかを行う制御ロジックでもよいし、他の環境条件に対応させるための補正を含んで構成されていてもよい。このことは、最大ＥＧＲ弁開度Ｂの算出についても同様である。
【０１０４】
また、上述した実施の形態２の制御装置では、Ｄｔｈ弁最小前後差圧を実現するための最小Ｄｔｈ弁閉度Ａを算出することとしたが、目標Ｄｔｈ弁前後差圧を実現するための最小Ｄｔｈ弁閉度Ａを算出することとしてもよい。このような算出機能を実現するための制御ロジックとしては、例えば、図１１に示す制御ロジックにおいて、ＥＧＲ弁実開度の入力を受けて目標Ｄｔｈ弁前後差圧を計算する機能ブロック（つまり図６に示す演算部５０１）を追加する。そして、算出された目標Ｄｔｈ弁前後差圧は演算部５２１に入力される構成とし、演算部５２１では、回転速度と噴射量に加えて、目標Ｄｔｈ弁前後差圧を引数として最小Ｄｔｈ弁閉度Ａのベース値が対応付けられたマップを使用する。このような制御ロジックによれば、目標Ｄｔｈ弁前後差圧を実現するための最小Ｄｔｈ弁閉度Ａを算出することが可能となる。
【０１０５】
なお、最大ＥＧＲ弁開度Ｂの算出についても同様に、目標ＥＧＲ弁前後差圧を実現するための最大ＥＧＲ弁開度Ｂを算出することとしてもよい。このような算出機能を実現するための制御ロジックとしては、例えば、図１２に示す制御ロジックにおいて、Ｄｔｈ弁実閉度の入力を受けて目標ＥＧＲ弁前後差圧を計算する機能ブロック（つまり図７に示す演算部５１１）を追加する。そして、算出された目標ＥＧＲ弁前後差圧は演算部５３１に入力される構成とし、演算部５３１では、回転速度と噴射量に加えて、目標ＥＧＲ弁前後差圧を引数として最大ＥＧＲ弁開度Ｂのベース値が対応付けられたマップを使用する。このような制御ロジックによれば、目標ＥＧＲ弁前後差圧を実現するための最大ＥＧＲ弁開度Ｂを算出することが可能となる。
【０１０６】
また、上述した実施の形態２の新気量制御では、Ｄｔｈ弁２４を用いた制御としてＤｔｈ弁新気量制御及びＤｔｈ弁差圧制御を実行し、ＥＧＲ弁３２を用いた制御としてＥＧＲ弁新気量制御及びＥＧＲ弁差圧制御を実行することとしている。しかしながら、本実施の形態の新気量制御では、Ｄｔｈ弁２４を用いた制御とＥＧＲ弁３２を用いた制御の何れか一方が上述した実施の形態１の制御又は後述する実施の形態の制御に置換されてもよい。
【０１０７】
なお、上述した実施の形態２では、Ｄｔｈ弁２４が上記第１の発明の「スロットル弁」に相当し、Ｄｔｈ弁新気量制御が上記第１の発明の「スロットル弁新気量制御」に相当し、ＥＧＲ弁新気量制御が上記第１の発明の「ＥＧＲ弁新気量制御」に相当し、Ｄｔｈ弁差圧制御が上記第１の発明の「スロットル弁差圧制御」に相当し、ＥＧＲ弁差圧制御が上記第１の発明の「ＥＧＲ弁差圧制御」に相当し、Ｄｔｈ弁前後差圧が上記第１の発明の「第１差圧」に相当し、目標Ｄｔｈ弁前後差圧が上記第１の発明の「スロットル弁目標差圧」に相当し、ＥＧＲ弁前後差圧が上記第１の発明の「第２差圧」に相当し、目標ＥＧＲ弁前後差圧が上記第１の発明の「ＥＧＲ弁目標差圧」に相当している。また、上述した実施の形態２では、ＥＣＵ５０が上記ステップＳ１２及びステップＳ１３、又は上記ステップＳ１５及びステップＳ１６の処理を実行することにより上記第１の発明における「切替制御手段」が実現され、ＥＣＵ５０が上記ステップＳ１１又は上記ステップＳ１４の処理を実行することにより上記第１の発明における「差圧制御手段」が実現されている。
【０１０８】
また、上述した実施の形態２では、最小Ｄｔｈ弁閉度Ａが上記第２の発明の「スロットル弁差圧制御用閉度」に相当している。また、上述した実施の形態１では、ＥＣＵ５０が上記ステップＳ２３の処理を実行することにより上記第２の発明における「閉度算出手段」が実現され、ＥＣＵ５０が上記ステップＳ１２及びステップＳ１３の処理を実行することにより上記第２の発明における「切替制御手段」が実現され、ＥＣＵ５０が上記ステップＳ１１の処理を実行することにより上記第２の発明における「差圧制御手段」が実現されている。
【０１０９】
また、上述した実施の形態２では、最小Ｄｔｈ弁閉度Ａが上記第４の発明の「スロットル弁差圧制御用閉度」に相当している。また、上述した実施の形態１では、ＥＣＵ５０が上記ステップＳ２３の処理を実行することにより上記第４の発明における「閉度算出手段」が実現されている。
【０１１０】
また、上述した実施の形態２では、最大ＥＧＲ弁開度Ｂが上記第７の発明の「ＥＧＲ弁差圧制御用開度」に相当している。また、上述した実施の形態２では、ＥＣＵ５０が上記ステップＳ８の処理を実行することにより上記第７の発明における「開度算出手段」が実現され、ＥＣＵ５０が上記ステップＳ１５及びステップＳ１６の処理を実行することにより上記第７の発明における「切替制御手段」が実現され、ＥＣＵ５０が上記ステップＳ１４の処理を実行することにより上記第７の発明における「差圧制御手段」が実現されている。
【０１１１】
また、上述した実施の形態２では、最大ＥＧＲ弁開度Ｂが上記第８の発明の「ＥＧＲ弁差圧制御用開度」に相当している。また、上述した実施の形態１では、ＥＣＵ５０が上記ステップＳ２４の処理を実行することにより上記第８の発明における「開度算出手段」が実現されている。
【０１１２】
実施の形態３．
次に、本発明の実施の形態３について説明する。本発明に係る実施の形態３は、図１４に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ５０に後述する図１５及び図１６に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
【０１１３】
［実施の形態３の構成］
図１４は、本発明の実施の形態３の制御装置が適用されるエンジンシステムの構成を示す図である。図１４に示す制御装置は、ＥＧＲ弁前ガス温を検出するための温度センサ６６、及びインテークマニホールドガス温を検出するための温度センサ７２を備えていない点を除き、図１に示す制御装置と同様の構成を備えている。
【０１１４】
［実施の形態３の特徴］
本実施の形態３の制御装置では、Ｄｔｈ弁２４及びＥＧＲ弁３２の弁前後の状態量に基づいてＤｔｈ弁前後差圧及びＥＧＲ弁前後差圧の実値を検出し、検出されたＤｔｈ弁前後差圧及びＥＧＲ弁前後差圧を用いて新気量制御を実行する。より詳しくは、本実施の形態３の制御装置では、Ｄｔｈ弁新気量制御の実行中に、Ｄｔｈ弁前後差圧の実値がＤｔｈ弁最小前後差圧より低下した場合にフィードバック制御機能を当該Ｄｔｈ弁新気量制御からＥＧＲ弁新気量制御に切り替えることが行われる。また、本実施の形態３の制御装置では、ＥＧＲ弁新気量制御の実行中に、ＥＧＲ弁前後差圧の実値がＥＧＲ弁最小前後差圧より
低下した場合に、フィードバック制御機能を当該ＥＧＲ弁新気量制御からＤｔｈ弁新気量制御に切り替えることが行われる。このような新気量のフィードバック制御によれば、検出されたＤｔｈ弁前後差圧及びＥＧＲ弁前後差圧の実値に基づいてフィードバック制御機能の切替時期を正確に判断することができる。
【０１１５】
また、本実施の形態３の制御装置では、Ｄｔｈ弁差圧制御において、Ｄｔｈ弁前後差圧の実値が目標Ｄｔｈ弁前後差圧に近づくように、フィードバック制御によりＤｔｈ弁閉度を決定することが行われる。なお、Ｄｔｈ弁閉度をフィードバック制御によって決定する場合には、新気量制御として実行されているＥＧＲ弁新気量制御と干渉しないように、当該ＥＧＲ弁新気量制御よりも遅い周期で実行される。
【０１１６】
また、本実施の形態３の制御装置では、ＥＧＲ弁差圧制御において、ＥＧＲ弁前後差圧の実値が目標ＥＧＲ弁前後差圧に近づくように、フィードバック制御によりＥＧＲ弁開度を決定することが行われる。なお、ＥＧＲ弁開度をフィードバック制御によって決定する場合には、新気量制御として実行されているＤｔｈ弁新気量制御と干渉しないように、当該Ｄｔｈ弁新気量制御よりも遅い周期で実行される。
【０１１７】
このような差圧制御によれば、Ｄｔｈ弁前後差圧及びＥＧＲ弁前後差圧を目標Ｄｔｈ弁前後差圧及び目標ＥＧＲ弁前後差圧に確実に近づけることができるので、フィードバック制御機能の切り替え前後において制御応答性が悪化することを抑制するとともに、燃費の悪化を最小限に抑えることが可能となる。
【０１１８】
［実施の形態３の具体的処理］
次に、上述した新気量制御における具体的処理についてフローチャートを用いて詳細に説明する。図１５は、本発明の実施の形態３のＥＣＵ５０により実行される新気量制御のためのルーチンの前半部を示すフローチャートである。また、図１６は、本発明の実施の形態３のＥＣＵ５０により実行される新気量制御のためのルーチンの後半部を示すフローチャートである。
【０１１９】
図１５に示すルーチンのステップＳ３１〜ステップＳ３４では、図８に示すステップＳ１〜ステップＳ４の処理と同様の処理が実行される。ステップＳ３５では、吸気圧センサ６２の信号から吸気圧が検出される。以上のステップの処理は、後述するステップでの処理に必要なデータを得るための処理である。したがって、各ステップの順番は適宜変更することもできる。
【０１２０】
次のステップＳ３６では、上記ステップＳ３５において検出された吸気圧と上記ステップＳ３４において検出されたＥＧＲ弁前ガス圧とからＥＧＲ弁前後差圧が算出される。また、次のステップＳ３７では、上記ステップＳ３５において検出された吸気圧と上記ステップＳ３３において検出されたＤｔｈ弁前ガス圧とからＤｔｈ弁前後差圧が算出される。
【０１２１】
次のステップＳ３８では、目標Ｄｔｈ弁前後差圧を算出する処理が行われる。ここでは、具体的には、図８に示すステップＳ５の処理と同様の処理が実行される。また、次のステップＳ３９では、目標ＥＧＲ弁前後差圧を算出する処理が行われる。ここでは、具体的には、図８に示すステップＳ６の処理と同様の処理が実行される。
【０１２２】
図１５に示すステップＳ３９の処理の後は図１６に示すステップＳ４０に移行する。ステップＳ４０では、エンジンの始動直後か否かが判定される。ここでは、具体的には、図９に示すステップＳ９の処理と同様の処理が実行される。その結果、エンジンの始動直後であると判定された場合には、後述するステップＳ４２に移行する。
【０１２３】
一方、上記ステップＳ４０において、エンジンの始動直後でないと判定された場合には、次のステップＳ４１に移行して、新気量をＥＧＲ弁で制御する場合か否かが判定される。ここでは、より詳しくは、図９に示すステップＳ１０の処理と同様の処理が実行される。その結果、新気量をＥＧＲ弁で制御する場合でないと判定された場合には、後述するステップＳ４５に移行する。
【０１２４】
一方、上記ステップＳ４１において、新気量をＥＧＲ弁で制御する場合であると判定された場合には、次のステップＳ４２に移行する。ステップＳ４２では、ＥＧＲ弁新気量制御とＤｔｈ弁差圧制御とが並行して実行される。ＥＧＲ弁新気量制御では、上記ステップＳ３２にて検出された実新気量が上記ステップＳ３１にて算出された目標新気量に近づくように、フィードバック制御によりＥＧＲ弁開度が決定される。また、Ｄｔｈ弁差圧制御では、上記ステップＳ３７にて算出されたＤｔｈ弁前後差圧が上記ステップＳ３８にて算出された目標Ｄｔｈ弁前後差圧に近づくように、フィードバック制御によりＤｔｈ弁閉度が決定される。
【０１２５】
次のステップＳ４３では、新気量フィードバック制御としてＥＧＲ弁新気量制御を実行した結果、ＥＧＲ弁前後差圧が上記ステップＳ３９にて算出された目標ＥＧＲ弁前後差圧よりも低下するか否かが判定される。その結果、ＥＧＲ弁前後差圧が目標ＥＧＲ弁前後差圧よりも低下しない場合には、引き続きＥＧＲ弁新気量制御を実行すべきと判断されて本ルーチンは一端終了される。そして、図１５及び図１６に示すルーチンが再度最初から実行される。
【０１２６】
一方、上記ステップＳ４３において、ＥＧＲ弁前後差圧が目標ＥＧＲ弁前後差圧よりも低下する場合には、次のステップＳ４４に移行して、新気量制御におけるフィードバック制御機能がＥＧＲ弁新気量制御からＤｔｈ弁新気量制御へと切り替えられる。
【０１２７】
次のステップＳ４５では、Ｄｔｈ弁新気量制御とＥＧＲ弁差圧制御とが並行して実行される。Ｄｔｈ弁新気量制御では、上記ステップＳ３２にて検出された実新気量が上記ステップＳ３１にて算出された目標新気量に近づくように、フィードバック制御によりＤｔｈ弁閉度が決定される。また、ＥＧＲ弁差圧制御では、上記ステップＳ３６にて算出されたＥＧＲ弁前後差圧が上記ステップＳ３９にて算出された目標ＥＧＲ弁前後差圧に近づくように、フィードバック制御によりＥＧＲ弁開度が決定される。
【０１２８】
次のステップＳ４６では、新気量フィードバック制御としてＤｔｈ弁新気量制御を実行した結果、Ｄｔｈ弁前後差圧が上記ステップＳ３８にて算出された目標Ｄｔｈ弁前後差圧よりも低下するか否かが判定される。その結果、Ｄｔｈ弁前後差圧が目標Ｄｔｈ弁前後差圧よりも低下しない場合には、引き続きＤｔｈ弁新気量制御を実行すべきと判断されて本ルーチンは一端終了される。そして、図１５及び図１６に示すルーチンが再度最初から実行される。
【０１２９】
一方、上記ステップＳ４６において、Ｄｔｈ弁前後差圧が目標Ｄｔｈ弁前後差圧よりも低下する場合には、次のステップＳ４７に移行して、新気量制御におけるフィードバック制御機能がＤｔｈ弁新気量制御からＥＧＲ弁新気量制御へと切り替えられる。
【０１３０】
以上説明したルーチンに従って新気量制御を行うことにより、フィードバック制御機能の切り替え時のＤｔｈ弁２４及びＥＧＲ弁３２の前後差圧をそれぞれ最小差圧に制御することができる。これにより、新気量制御において制御応答性及び収束性を確保しつつ燃費の悪化を有効に抑制することが可能となる。
【０１３１】
ところで、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、次のように変形して実施してもよい。
【０１３２】
上述した実施の形態３では、圧力センサ５８によって検出されたＤｔｈ弁前ガス圧と吸気圧センサ６２により検出された吸気圧とを用いてＤｔｈ弁前後差圧を算出する構成とした。しかしながら、Ｄｔｈ弁前後差圧を算出する構成はこれに限られず、これらのセンサに代えてＤｔｈ弁前後のガス差圧を検出するＤｔｈ弁前後ガス差圧センサを備えることとしてもよい。このような構成によれば、Ｄｔｈ弁前後ガス差圧センサを用いてＤｔｈ弁前後差圧を直接検出することが可能となる。また、ＥＧＲ弁前後差圧についても同様に、ＥＧＲ弁前ガス圧を検出する圧力センサ６４と吸気圧センサ６２に代えてＥＧＲ弁前後のガス差圧を検出するＥＧＲ弁前後ガス差圧センサを備えることとしてもよい。このような構成によれば、ＥＧＲ弁前後ガス差圧センサを用いてＥＧＲ弁前後差圧を直接検出することが可能となる。
【０１３３】
上述した実施の形態３では、Ｄｔｈ弁前ガス圧及び吸気圧をそれぞれセンサの信号から直接算出することとしているが、これらの値は公知の手法を用いて推定することとしてもよい。
【０１３４】
また、上述した実施の形態３では、目標Ｄｔｈ弁前後差圧を図４に示す関係に従い算出することとした。しかしながら、目標Ｄｔｈ弁前後差圧の算出手法はこれに限らず、切替時にＤｔｈ弁最小前後差圧が確保可能であれば他のマップを用いてもよいし、また、ＥＧＲ弁実開度に依らずＤｔｈ弁最小前後差圧の値で固定することとしてもよい。このことは、目標ＥＧＲ弁前後差圧の算出についても同様である。
【０１３５】
また、上述した実施の形態３の新気量制御では、Ｄｔｈ弁２４を用いた制御としてＤｔｈ弁新気量制御及びＤｔｈ弁差圧制御を実行し、ＥＧＲ弁３２を用いた制御としてＥＧＲ弁新気量制御及びＥＧＲ弁差圧制御を実行することとしている。しかしながら、本実施の形態の新気量制御では、Ｄｔｈ弁２４を用いた制御とＥＧＲ弁３２を用いた制御の何れか一方が上述した実施の形態１又は実施の形態２の制御に置換されてもよい。
【０１３６】
なお、上述した実施の形態３では、Ｄｔｈ弁２４が上記第１の発明の「スロットル弁」に相当し、Ｄｔｈ弁新気量制御が上記第１の発明の「スロットル弁新気量制御」に相当し、ＥＧＲ弁新気量制御が上記第１の発明の「ＥＧＲ弁新気量制御」に相当し、Ｄｔｈ弁差圧制御が上記第１の発明の「スロットル弁差圧制御」に相当し、ＥＧＲ弁差圧制御が上記第１の発明の「ＥＧＲ弁差圧制御」に相当し、Ｄｔｈ弁前後差圧が上記第１の発明の「第１差圧」に相当し、目標Ｄｔｈ弁前後差圧が上記第１の発明の「スロットル弁目標差圧」に相当し、ＥＧＲ弁前後差圧が上記第１の発明の「第２差圧」に相当し、目標ＥＧＲ弁前後差圧が上記第１の発明の「ＥＧＲ弁目標差圧」に相当している。また、上述した実施の形態３では、ＥＣＵ５０が上記ステップＳ４３及びステップＳ４４、又は上記ステップＳ４６及びステップＳ４７の処理を実行することにより上記第１の発明における「切替制御手段」が実現され、ＥＣＵ５０が上記ステップＳ４２又は上記ステップＳ４５の処理を実行することにより上記第１の発明における「差圧制御手段」が実現されている。
【０１３７】
また、上述した実施の形態３では、ＥＣＵ５０が上記ステップＳ４２の処理を実行することにより上記第５の発明における「差圧制御手段」が実現されている。
【０１３８】
また、上述した実施の形態３では、ＥＣＵ５０が上記ステップＳ３８の処理を実行することにより上記第６の発明における「スロットル弁目標差圧算出手段」が実現されている。
【０１３９】
また、上述した実施の形態３では、ＥＣＵ５０が上記ステップＳ４５の処理を実行することにより上記第１０の発明における「差圧制御手段」が実現されている。
【０１４０】
また、上述した実施の形態３では、ＥＣＵ５０が上記ステップＳ３８の処理を実行することにより上記第１１の発明における「ＥＧＲ弁目標差圧算出手段」が実現されている。
【符号の説明】
【０１４１】
２  エンジン本体
４  インテークマニホールド
６  エキゾーストマニホールド
８  インジェクタ
１０  吸気通路
１２  排気通路
１４  コンプレッサ
１６  タービン
１８  可変ノズル
２０  エアクリーナ
２２  インタークーラ
２４  Ｄｔｈ弁
２６  触媒装置
３０  通路
３２  ＥＧＲ弁
３４  ＥＧＲクーラ
３６  バイパス通路
３８  バイパス弁
５０  ＥＣＵ（Electronic Control Unit）
５２  回転速度センサ
５４  エアフローメータ
５６  温度センサ
５８  圧力センサ
６０  開度センサ
６２  吸気圧センサ
６４  圧力センサ
６６  温度センサ
６８  開度センサ
７０  アクセル開度センサ
７２  温度センサ
【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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【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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【図１５】
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【図１６】
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