(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と、
前記内燃機関のバルブ開閉タイミングを可変化する吸気ＶＶＴ機構および排気ＶＶＴ機構と、
前記内燃機関の排気管と前記吸気管の前記スロットルよりも下流側のインマニとを結び、排気の一部を前記インマニ内に導入するＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路に設けられ、前記ＥＧＲ通路から前記インマニ内に流入するＥＧＲ流量を制御するＥＧＲバルブと、
前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出部と、
前記ＥＧＲ流量を算出するＥＧＲ流量算出部と、を備え、
前記ＥＧＲ流量算出部は、
前記インマニ内の圧力であるインマニ圧と、前記排気管内の圧力である排圧と、前記排気管内の温度である排温と、前記ＥＧＲバルブの開度とに基づいて、基本ＥＧＲ流量を算出する基本ＥＧＲ流量算出部と、
前記インマニ圧と前記排圧との比であるインマニ圧比と、前記内燃機関の回転速度と、前記排気ＶＶＴ機構の排気ＶＶＴ位相角とに基づいて、前記基本ＥＧＲ流量を補正することにより、前記ＥＧＲ流量として補正後ＥＧＲ流量を算出するＥＧＲ流量補正部と、を有する
内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記基本ＥＧＲ流量算出部は、
前記内燃機関の回転速度および前記内燃機関の充填効率と、前記排温との関係をマップとしてあらかじめ記憶し、前記内燃機関の回転速度および前記内燃機関の充填効率に基づいて前記排温を算出し、
前記内燃機関のシリンダに吸入されるシリンダ吸入空気量と燃料噴射量との和である排気流量と、前記排圧と大気圧との圧力比である排圧比との関係をマップとしてあらかじめ記憶し、前記排気流量および前記大気圧に基づいて前記排圧を算出する
請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記基本ＥＧＲ流量算出部は、
前記ＥＧＲバルブの開度と前記ＥＧＲバルブの有効開口面積との関係をマップとしてあらかじめ記憶し、前記ＥＧＲバルブの開度に基づいて前記ＥＧＲバルブの有効開口面積を算出し、
前記排温とＥＧＲガスの音速との関係をマップとしてあらかじめ記憶し、前記排温に基づいて前記ＥＧＲガスの音速を算出し、
前記インマニ圧比と前記ＥＧＲガスの無次元流量との関係をマップとしてあらかじめ記憶し、前記インマニ圧比に基づいて前記ＥＧＲガスの無次元流量を算出し、
前記排温と前記排圧とから算出される排気密度度、前記ＥＧＲバルブの有効開口面積と、前記ＥＧＲガスの音速と、前記ＥＧＲガスの無次元流量とに基づいて、前記基本ＥＧＲ流量を算出する
請求項１または請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記ＥＧＲ流量補正部は、
前記ＥＧＲ流量と前記基本ＥＧＲ流量との比であるリップル補正係数と、前記インマニ圧比との関係をマップとしてあらかじめ記憶し、前記インマニ圧比に基づいて前記リップル補正係数を算出し、
前記内燃機関の回転速度および前記排気ＶＶＴ位相角に基づいて、算出した前記リップル補正係数を補正して補正後リップル補正係数を算出し、
前記基本ＥＧＲ流量に前記補正後リップル補正係数を乗算して、前記補正後ＥＧＲ流量を算出する
請求項１から請求項３までの何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記ＥＧＲ流量補正部は、
前記内燃機関の回転速度および前記排気ＶＶＴ位相角と、前記補正後リップル補正係数と前記リップル補正係数との差との関係をマップとしてあらかじめ記憶し、前記内燃機関の回転速度および前記排気ＶＶＴ位相角に基づいて、前記補正後リップル補正係数と前記リップル補正係数との差を算出し、前記補正後リップル補正係数と前記リップル補正係数との差を前記リップル補正係数に加算して前記補正後リップル補正係数を算出する
請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
内燃機関の吸気管に設けられたスロットルと、
前記内燃機関のバルブ開閉タイミングを可変化する吸気ＶＶＴ機構および排気ＶＶＴ機構と、
前記内燃機関の排気管と前記吸気管の前記スロットルよりも下流側のインマニとを結び、排気の一部を前記インマニ内に導入するＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路に設けられ、前記ＥＧＲ通路から前記インマニ内に流入するＥＧＲ流量を制御するＥＧＲバルブと、
前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出部と、を備えた内燃機関において実行される内燃機関の制御方法であって、
処理部において、前記インマニ内の圧力であるインマニ圧と、前記排気管内の圧力である排圧と、前記排気管内の温度である排温と、前記ＥＧＲバルブの開度とに基づいて、基本ＥＧＲ流量を算出してメモリに記憶する基本ＥＧＲ流量算出ステップと、
前記処理部において、前記メモリから前記基本ＥＧＲ流量を呼び出して、前記インマニ圧と前記排圧との比であるインマニ圧比と、前記内燃機関の回転速度と、前記排気ＶＶＴ機構の排気ＶＶＴ位相角とに基づいて、前記基本ＥＧＲ流量を補正することにより、前記ＥＧＲ流量として補正後ＥＧＲ流量を算出するＥＧＲ流量補正ステップと、を有する
内燃機関の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、可変バルブタイミング（ＶＶＴ：Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｖａｌｖｅ  Ｔｉｍｉｎｇ）機構が設けられた内燃機関において、排気再循環（ＥＧＲ：Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）流量を算出する内燃機関の制御装置および制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、内燃機関（以下、「エンジン」とも称する）を好適に制御するためには、エンジンのシリンダに吸入される空気量（以下、「シリンダ吸入空気量」と称する）を高精度に算出し、シリンダ吸入空気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。
【０００３】
ここで、シリンダ吸入空気量を算出する方法として、エアフロセンサ（ＡＦＳ：Ａｉｒ  Ｆｌｏｗ  Ｓｅｎｓｏｒ）を用いて算出する方法（以下、「ＡＦＳ方式」と称する）と、インマニ圧センサを用いて算出する方法（以下、「Ｓ／Ｄ（Ｓｐｅｅｄ  Ｄｅｎｓｉｔｙ）方式」と称する）とが一般的に知られている。
【０００４】
具体的には、ＡＦＳ方式では、エンジンの吸気管のスロットル上流側に設けられたＡＦＳにより、ＡＦＳの取り付け部を通過する空気流量（以下、「ＡＦＳ吸入空気量」と称する）を測定し、スロットル下流側での応答遅れを考慮して、シリンダ吸入空気量を算出している。
【０００５】
また、Ｓ／Ｄ方式では、吸気管のスロットル下流側のサージタンクおよびインテークマニホールド（以下、「インマニ」と総称する）に設けられたインマニ圧センサによりインマニ内の圧力（以下、「インマニ圧」と称する）を測定し、インマニ圧およびエンジン回転速度に基づいて、シリンダ吸入空気量を算出している。
【０００６】
なお、ＡＦＳおよびインマニ圧センサを併用して、運転状態に応じてＡＦＳ方式とＳ／Ｄ方式とを切り換える技術や、ＡＦＳ方式であっても、インマニ圧を用いてスロットル下流側での応答遅れの精度を向上させる技術が知られている。
【０００７】
また、燃料制御については、主にシリンダ吸入空気量に対して目標空燃比となる燃料量を噴射するように、加減速補正やフィードバック制御を行うことにより、概ね良好な制御性を得ることができる。
【０００８】
一方、点火時期制御については、エンジン回転速度およびシリンダ吸入空気量のみならず、他の要因、例えば、エンジン温度やノック発生状況、燃料性状、ＥＧＲ量とＡＦＳ吸入空気量との比であるＥＧＲ率等に応じて、エンジン出力が最大となる点火進角（ＭＢＴ：Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｓｐａｒｋ  Ａｄｖａｎｃｅ  ｆｏｒ  Ｂｅｓｔ  Ｔｏｒｑｕｅ）において制御する必要がある。
【０００９】
また、ＭＢＴに影響を与える上記の要因の中でも、例えば、エンジン温度は、エンジン冷却水温度センサにより検出することができ、ノック発生状況は、ノックセンサにより検出することができ、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であるかハイオクガソリンであるかを判断することができる。
【００１０】
ここで、ＥＧＲ率については、排気管と吸気管とを結ぶＥＧＲ通路におけるＥＧＲ量を制御する外部ＥＧＲ制御と、シリンダ内に残留する排気によりＥＧＲ量を制御する内部ＥＧＲ制御とが知られており、外部ＥＧＲ制御および内部ＥＧＲ制御を同時に用いることも一般的に行われる。
【００１１】
具体的には、外部ＥＧＲ制御では、ＥＧＲ通路にＥＧＲバルブを設け、ＥＧＲバルブの開度によりＥＧＲ量を制御している。また、内部ＥＧＲ制御では、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可変化するＶＶＴ機構を設け、バルブ開閉タイミングにより吸気バルブおよび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量を制御している。
【００１２】
これ以降、単にＥＧＲと表記した場合には、外部ＥＧＲ制御により導入されるＥＧＲを指すものとし、外部ＥＧＲ制御により導入されるＥＧＲガスの流量（以下、「ＥＧＲ流量」と称する）Ｑｅｇｒは、例えば、圧縮性流体力学におけるノズルを通過する流量の算出式に基づいて、次式（１）により算出することができる。
【００１３】
【数１】
0005905066.tif 000002
【００１４】
式（１）において、ＳｅｇｒはＥＧＲバルブの有効開口面積を示し、αｅｇｒはＥＧＲガスの音速を示し、σｅｇｒはＥＧＲガスの無次元流量を示し、ρｅｇｒはＥＧＲガスの密度を示している。また、ＥＧＲバルブの有効開口面積Ｓｅｇｒは、ＥＧＲバルブ開度の相関値として算出される。
【００１５】
また、ＥＧＲガスの音速αｅｇｒは、次式（２）により算出することができる。
【００１６】
【数２】
0005905066.tif 000003
【００１７】
式（２）において、κｅｇｒはＥＧＲガスの比熱比（例えば、１．３８）を示し、ＲｅｇｒはＥＧＲガスの気体定数（例えば、０．２８２［ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ）］）を示し、ＴｅｇｒはＥＧＲガスの温度を示している。なお、ＥＧＲガスの温度Ｔｅｇｒとして、排気管内の温度Ｔｅｘ（以下、「排温Ｔｅｘ」と称する）を用いてもよい。
【００１８】
また、ＥＧＲガスの無次元流量σｅｇｒは、次式（３）により算出することができる。
【００１９】
【数３】
0005905066.tif 000004
【００２０】
式（３）において、Ｐｂはインマニ圧を示し、Ｐｅｘは排気管内の圧力（以下、「排圧」と称する）を示している。なお、排圧Ｐｅｘは、非過給エンジンの場合であれば、大気圧Ｐａで近似することも考えられる。
【００２１】
また、Ｐｂ／Ｐｅｘが、（Ｐｂ／Ｐｅｘ）ｃｈｏｋｅよりも小さい場合は、チョーク領域となり、そのときのＥＧＲガスの無次元流量σｅｇｒは、（Ｐｂ／Ｐｅｘ）ｃｈｏｋｅ時におけるσｅｇｒ＠ｃｈｏｋｅと同一値となる。
【００２２】
また、ＥＧＲガスの密度ρｅｇｒは、次式（４）により算出することができる。
【００２３】
【数４】
0005905066.tif 000005
【００２４】
式（４）において、上述したように、ＥＧＲガスの温度Ｔｅｇｒとして、排温Ｔｅｘを用いてもよい。
【００２５】
ここで、上記式（１）〜（４）を用いてＥＧＲ流量を算出する方法として、例えば、特許文献１および特許文献２に記載された方法が提案されている。
【００２６】
具体的には、特許文献１では、ＥＧＲバルブの開度に基づいてＥＧＲ通路の開口面積を算出し、吸気管内圧力検出値を大気圧検出値で補正して求めた吸気管内圧力相関値とエンジン回転速度とに対応するＥＧＲ流速の所定大気圧下における関係を記憶したマップから、吸気管内圧力相関値とエンジン回転速度の検出値とに基づいてＥＧＲ流速を算出し、大気圧検出値に基づいて密度補正係数を算出し、ＥＧＲ通路の開口面積とＥＧＲ流速と密度補正係数とからＥＧＲ流量を算出している。このとき、上記の関係は、所定大気圧下における上記式（２）〜（４）の積に相当する。
【００２７】
また、特許文献２では、上記式（１）〜（４）を用いて暫定ＥＧＲガス流量を算出し、排圧に相当する上流側ガス圧力とインマニ圧に相当する下流側ガス圧力との差圧が大きいほど１に向けて大きくなる補正値を求め、この補正値を暫定ＥＧＲガス流量に乗じることにより、暫定ＥＧＲガス流量に含まれる、ＥＧＲ通路に相当する排気還流管とＥＧＲガスとの間の管摩擦に起因する誤差を補正して、排気還流管から吸気通路に流入するＥＧＲガスの流量を算出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２８】
【特許文献１】特許第４０１９２６５号公報
【特許文献２】特許第３８６１０４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２９】
しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
上記式（１）〜（４）は、等エントロピーを仮定した粘性のない理想気体において成立する式であるが、窒素と酸素との混合気である空気や窒素と二酸化炭素と水蒸気との混合気であるＥＧＲガスが内燃機関内で移動する程度であれば、エントロピーの変化や比熱の影響は、それほど大きくないと考えられる。
【００３０】
そのため、流量係数と開口面積の積に相当する、粘性の影響を考慮した有効開口面積を用いて上記式（１）〜（４）を適用すれば、それほど大きな誤差なくＥＧＲ流量を算出できると考えられる。
【００３１】
それにもかかわらず、特許文献１には、エンジン回転速度毎に上記式（２）〜（４）の積を算出すると記載されており、特許文献２には、排圧とインマニ圧との差圧が大きいほど１に向けて大きくなる補正値を用いて、ＥＧＲ通路とＥＧＲガスとの間の管摩擦に起因する誤差を補正すると記載されている。
【００３２】
このことは、エンジンの排気管と吸気管とを結ぶＥＧＲ通路特有の課題により、上記式（１）〜（４）を単純に適用しただけでは、十分な精度でＥＧＲ流量を算出することができないことを示唆しているものと考えられる。
【００３３】
そこで、本願発明者が、吸気ＶＶＴ機構および排気ＶＶＴ機構を有し、外部ＥＧＲ制御を行うエンジンにおいて、上記式（１）〜（４）を適用してＥＧＲ流量を算出したところ、エンジン回転速度や排圧とインマニ圧との差圧のみならず、ＶＶＴ位相角によっても、ＥＧＲ流量の算出誤差が拡大することが確認された。
【００３４】
さらに、吸気ＶＶＴと排気ＶＶＴとでは、特に排気ＶＶＴの位相角がＥＧＲ流量の算出結果に大きく影響を与えていることが分かった。このように、吸気ＶＶＴ機構および排気ＶＶＴ機構を有し、外部ＥＧＲ制御を行うエンジンにおいては、上述したエンジン回転速度や排圧とインマニ圧との差圧に基づく補正だけでは、ＥＧＲ流量を高精度に算出することができないという問題がある。
【００３５】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、吸気ＶＶＴ機構および排気ＶＶＴ機構を有し、外部ＥＧＲ制御を行うエンジンにおいて、ＥＧＲ流量を高精度に算出することができる内燃機関の制御装置および制御方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３６】
この発明に係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と、内燃機関のバルブ開閉タイミングを可変化する吸気ＶＶＴ機構および排気ＶＶＴ機構と、内燃機関の排気管と吸気管のスロットルよりも下流側のインマニとを結び、排気の一部をインマニ内に導入するＥＧＲ通路と、ＥＧＲ通路に設けられ、ＥＧＲ通路からインマニ内に流入するＥＧＲ流量を制御するＥＧＲバルブと、内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出部と、ＥＧＲ流量を算出するＥＧＲ流量算出部とを備え、ＥＧＲ流量算出部は、インマニ内の圧力であるインマニ圧と、排気管内の圧力である排圧と、排気管内の温度である排温と、ＥＧＲバルブの開度とに基づいて、基本ＥＧＲ流量を算出する基本ＥＧＲ流量算出部と、インマニ圧と排圧との比であるインマニ圧比と、内燃機関の回転速度と、排気ＶＶＴ機構の排気ＶＶＴ位相角とに基づいて、基本ＥＧＲ流量を補正することにより、ＥＧＲ流量として補正後ＥＧＲ流量を算出するＥＧＲ流量補正部とを有するものである。
【００３７】
この発明に係る内燃機関の制御方法は、内燃機関の吸気管に設けられたスロットルと、内燃機関のバルブ開閉タイミングを可変化する吸気ＶＶＴ機構および排気ＶＶＴ機構と、内燃機関の排気管と吸気管のスロットルよりも下流側のインマニとを結び、排気の一部をインマニ内に導入するＥＧＲ通路と、ＥＧＲ通路に設けられ、ＥＧＲ通路からインマニ内に流入するＥＧＲ流量を制御するＥＧＲバルブと、内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出部と、を備えた内燃機関において実行される内燃機関の制御方法であって、処理部において、インマニ内の圧力であるインマニ圧と、排気管内の圧力である排圧と、排気管内の温度である排温と、ＥＧＲバルブの開度とに基づいて、基本ＥＧＲ流量を算出してメモリに記憶する基本ＥＧＲ流量算出ステップと、処理部において、メモリから基本ＥＧＲ流量を呼び出して、インマニ圧と排圧との比であるインマニ圧比と、内燃機関の回転速度と、排気ＶＶＴ機構の排気ＶＶＴ位相角とに基づいて、基本ＥＧＲ流量を補正することにより、ＥＧＲ流量として補正後ＥＧＲ流量を算出するＥＧＲ流量補正ステップと、を有するものである。
【発明の効果】
【００３８】
この発明に係る内燃機関の制御装置および制御方法によれば、基本ＥＧＲ流量算出部（ステップ）は、インマニ内の圧力であるインマニ圧と、排気管内の圧力である排圧と、排気管内の温度である排温と、ＥＧＲバルブの開度とに基づいて、基本ＥＧＲ流量を算出し、ＥＧＲ流量補正部（ステップ）は、インマニ圧と排圧との比であるインマニ圧比と、内燃機関の回転速度と、排気ＶＶＴ機構の排気ＶＶＴ位相角とに基づいて、基本ＥＧＲ流量を補正することにより、ＥＧＲ流量として補正後ＥＧＲ流量を算出する。
そのため、吸気ＶＶＴ機構および排気ＶＶＴ機構を有し、外部ＥＧＲ制御を行うエンジンにおいて、ＥＧＲ流量を高精度に算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置が適用されるエンジンを示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係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に係る内燃機関の制御装置の基本ＥＧＲ流量算出部の処理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に係る内燃機関の制御装置のインマニ圧比とＥＧＲガスの無次元流量との関係を示すグラフである。
【図５】この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置において、インマニ圧のリップルおよび排圧のリップルがＥＧＲ流量に与える影響を示す説明図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置において、インマニ圧のリップルおよび排圧のリップルがＥＧＲ流量に与える影響を示す説明図である。
【図７】この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置において、インマニ圧のリップルおよび排圧のリップルがＥＧＲ流量に与える影響を示す説明図である。
【図８】この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置のインマニ圧比とリップル補正係数との関係を示すグラフである。
【図９】この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置のＥＧＲ流量補正部の処理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】
【００４０】
以下、この発明に係る内燃機関の制御装置および制御方法の好適な実施の形態につき図面を用いて説明するが、各図において同一、または相当する部分については、同一符号を付して説明する。
【００４１】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置が適用されるエンジンを示す構成図である。図１において、エンジン１の吸気管の上流側には、ＡＦＳ吸入空気量を測定するＡＦＳ２が設けられている。
【００４２】
また、吸気管のＡＦＳ２よりも下流側には、ＡＦＳ吸入空気量を調整するために、電気的に制御することができる電子制御スロットル３が設けられている。また、電子制御スロットル３には、電子制御スロットル３のスロットル開度を測定するスロットル開度センサ４が設けられている。
【００４３】
さらに、吸気管の電子制御スロットル３よりも下流側に設けられたサージタンク５には、サージタンク５およびインテークマニホールド６（すなわち、インマニ）を含む空間内の圧力（すなわち、インマニ圧）を測定するインマニ圧センサ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とが設けられている。
【００４４】
なお、インマニ温を測定する吸気温センサ８を設ける代わりに、厳密には異なる温度となるが、外気を測定する温度センサ、例えばＡＦＳ２に内蔵されている温度センサを用い、外気温から近似的にインマニ温を推定してもよい。また、ＡＦＳ２を用いる代わりに、インマニ圧および後述するエンジン回転速度に基づいて、Ｓ／Ｄ方式によりシリンダ吸入空気量を算出してもよい。
【００４５】
また、インテークマニホールド６およびエンジン１のシリンダ内を含む吸気バルブの近傍には、燃料を噴射するインジェクタ９が設けられている。また、吸気バルブおよび排気バルブには、それぞれバルブ開閉タイミングを可変化する吸気ＶＶＴ機構１０および排気ＶＶＴ機構１１が設けられている。
【００４６】
さらに、エンジン１の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点火コイル１２が設けられている。また、シリンダの下流側のエキゾーストマニホールド１３およびそれよりも下流側の排気管（以下、「エキマニ」と総称する）には、排気ガスの空燃比を測定するＯ２センサ１４と、排気ガス中の有毒物質を浄化する触媒１５とが設けられている。なお、Ｏ２センサ１４の代わりに、リニアＡ／Ｆセンサを設けてもよい。
【００４７】
また、エキゾーストマニホールド１３とサージタンク５とは、ＥＧＲ通路１６で互いに接続されている。また、ＥＧＲ通路１６には、ＥＧＲ流量を制御するＥＧＲバルブ１７が設けられている。さらに、エンジン１のクランク軸には、クランク軸と一体で回転するクランク角プレート１８と、クランク角度やエンジン回転速度を算出するために、クランク角プレート１８のエッジ間周期を検出するクランク角センサ１９とが設けられている。
【００４８】
ここで、これらの各種センサや各種アクチュエータは、電子制御ユニット（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）２０にそれぞれ接続されており、ＥＣＵ２０は、各種センサからの信号に基づいて、各種アクチュエータの動作を制御する。また、大気圧を検出する図示しない大気圧センサが、ＥＣＵ２０に内蔵されるか、または大気に開放された箇所に設けられている。
【００４９】
また、ＥＣＵ２０は、演算処理を実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）と、プログラムデータや固定値データを記憶するＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）と、格納されているデータを更新して順次書き換えられるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）とを有するマイクロコンピュータを主体として構成されている。
【００５０】
図２は、この発明の実施の形態１に係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において、ＡＦＳ２からのＡＦＳ吸入空気量Ｑａ、スロットル開度センサ４からのスロットル開度Ｔｈ、インマニ圧センサ７からのインマニ圧Ｐｂ、吸気温センサ８からのインマニ温Ｔｂ、Ｏ２センサ１４からの空燃比ＡＦ、クランク角センサ１９からのエッジ間周期ΔＴおよび大気圧センサからの大気圧Ｐａは、ＥＣＵ２０に入力される。
【００５１】
また、これらの各種センサ以外のその他センサ、例えば図示しないアクセル開度センサ、車速センサおよびノックセンサ等からも、それぞれアクセル開度ＡＰ、車速およびノック発生状況を示す振動等が、測定値としてＥＣＵ２０に入力される。ここで、上記各種センサおよびその他センサは、エンジン１の運転状態を検出する運転状態検出部を構成している。
【００５２】
ＥＣＵ２０は、目標トルク算出部２１、目標シリンダ吸入空気量算出部２２、目標スロットル開度算出部２３、目標吸排気ＶＶＴ位相角算出部２４、目標ＥＧＲバルブ開度算出部２５、シリンダ吸入空気量算出部２６、燃料噴射量算出部２７、基本ＥＧＲ流量算出部２８、ＥＧＲ流量補正部２９および点火時期算出部３０を有している。なお、基本ＥＧＲ流量算出部２８およびＥＧＲ流量補正部２９を、ＥＧＲ流量算出部と総称する。
【００５３】
目標トルク算出部２１は、アクセル開度ＡＰ、およびエッジ間周期ΔＴから算出したエンジン回転速度Ｎｅ等に基づいて、目標トルクＴｒｑを算出する。目標シリンダ吸入空気量算出部２２は、算出された目標トルクＴｒｑを達成するように、目標シリンダ吸入空気量Ｑｃｔを算出する。目標スロットル開度算出部２３は、算出された目標シリンダ吸入空気量Ｑｃｔを達成するように、目標スロットル開度Ｔｈｔを算出する。
【００５４】
このとき、目標スロットル開度算出部２３において、スロットル開度Ｔｈが目標スロットル開度Ｔｈｔとなるように、フィードバック補正制御が行われる。なお、併せて、目標スロットル開度算出部２３において、後述するシリンダ吸入空気量Ｑｃが目標シリンダ吸入空気量Ｑｃｔに近づくように、目標スロットル開度Ｔｈｔがフィードバック補正制御されてもよい。
【００５５】
目標吸排気ＶＶＴ位相角算出部２４は、目標シリンダ吸入空気量Ｑｃｔを達成した場合の運転条件において、燃費や排ガス性能が良好となる目標吸気ＶＶＴ位相角ＩｎＶＶＴｔおよび目標排気ＶＶＴ位相角ＥｘＶＶＴｔを算出する。目標ＥＧＲバルブ開度算出部２５は、目標シリンダ吸入空気量Ｑｃｔを達成した場合の運転条件において、燃費や排ガス性能が良好となる目標ＥＧＲバルブ開度Ｅｓｔを算出する。
【００５６】
また、ＥＣＵ２０は、以上のようにして算出された目標スロットル開度Ｔｈｔ、目標吸気ＶＶＴ位相角ＩｎＶＶＴｔ、目標排気ＶＶＴ位相角ＥｘＶＶＴｔおよび目標ＥＧＲバルブ開度Ｅｓｔが達成されるように、電子制御スロットル３の開度、吸気ＶＶＴ機構１０および排気ＶＶＴ機構１１の位相角、並びにＥＧＲバルブ１７の開度を制御する。
【００５７】
シリンダ吸入空気量算出部２６は、ＡＦＳ方式であれば、ＡＦＳ吸入空気量Ｑａとスロットル下流側での応答遅れに基づいて、Ｓ／Ｄ方式であれば、インマニ圧Ｐｂおよびインマニ温Ｔｂに基づいて、シリンダ吸入空気量Ｑｃおよび充填効率Ｅｃを算出する。ここで、シリンダ吸入空気量算出部２６は、ＡＦＳ方式およびＳ／Ｄ方式を併用してもよい。
【００５８】
ここで、ＡＦＳ吸入空気量Ｑａやインマニ圧Ｐｂは、吸気バルブの動作等に起因する吸気脈動の影響により、所定クランク角度周期で変動している。そのため、その周期よりも短い例えば１ｍｓ毎にＡ／Ｄ変換しておき、その値を所定クランク角度周期毎、例えば４気筒エンジンなら１８０ｄｅｇＣＡ毎に、３気筒エンジンなら２４０ｄｅｇＣＡ毎に平均化処理を行うことで、吸気脈動の影響を低減している。
【００５９】
燃料噴射量算出部２７は、シリンダ吸入空気量Ｑｃまたは充填効率Ｅｃと、あらかじめ任意に定められた目標空燃比ＡＦｔとに基づいて、燃料噴射量Ｑｆを算出する。このとき、併せて、燃料噴射量算出部２７において、空燃比ＡＦが目標空燃比ＡＦｔに近づくように、燃料噴射量Ｑｆがフィードバック補正制御されてもよい。
【００６０】
基本ＥＧＲ流量算出部２８は、目標ＥＧＲバルブ開度Ｅｓｔおよびインマニ圧Ｐｂ等に基づいて、基本ＥＧＲ流量Ｑｅｇｒｂを算出する。ＥＧＲ流量補正部２９は、基本ＥＧＲ流量Ｑｅｇｒｂを補正して、補正後ＥＧＲ流量Ｑｅｇｒｃを算出する。点火時期算出部３０は、補正後ＥＧＲ流量Ｑｅｇｒｃと、シリンダ吸入空気量Ｑｃまたは充填効率Ｅｃと、その他の運転条件とに基づいて、点火時期ＩＧを算出する。
【００６１】
また、ＥＣＵ２０は、以上のようにして算出された燃料噴射量Ｑｆおよび点火時期ＩＧが達成されるように、インジェクタ９の噴射量および点火コイル１２の通電タイミングを制御する。なお、ＥＣＵ２０は、各種アクチュエータ以外のその他アクチュエータも必要に応じて制御する。
【００６２】
以下、図３〜９を参照しながら、この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置の基本ＥＧＲ流量算出部２８およびＥＧＲ流量補正部２９の処理について詳細に説明する。まず、図３のフローチャートを参照しながら、基本ＥＧＲ流量算出部２８の具体的な処理について説明する。
【００６３】
図３は、この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置の基本ＥＧＲ流量算出部（処理部）の処理を示すフローチャートである。この処理は、所定クランク角度周期毎（例えば、ＢＴＤＣ７５ｄｅｇＣＡ毎）の割込み処理、または所定時間周期毎（例えば、１０ｍｓ毎）のメイン処理として実行される。また、基本ＥＧＲ流量算出部２８は、上記式（１）〜（４）を用いてＥＧＲ流量を算出する方法により、基本ＥＧＲ流量Ｑｅｇｒｂを算出している。
【００６４】
図３において、まず、基本ＥＧＲ流量算出部２８は、ＥＧＲバルブ開度として、目標ＥＧＲバルブ開度Ｅｓｔを取得する（ステップＳ１０１）。なお、ＥＧＲバルブの開度を検出するＥＧＲバルブ開度センサを別途設ける場合には、ＥＧＲバルブ開度センサの出力値に基づいて、ＥＧＲバルブ開度を取得してもよい。
【００６５】
続いて、基本ＥＧＲ流量算出部２８は、目標ＥＧＲバルブ開度Ｅｓｔに基づいて、ＥＧＲバルブの有効開口面積Ｓｅｇｒを算出する（ステップＳ１０２）。ここで、基本ＥＧＲ流量算出部２８は、例えば後述するリップルの影響の少ない運転領域で測定された目標ＥＧＲバルブ開度ＥｓｔとＥＧＲバルブ有効開口面積Ｓｅｇｒとの関係をマップとしてあらかじめ記憶しておき、目標ＥＧＲバルブ開度Ｅｓｔに対応するＥＧＲバルブ有効開口面積Ｓｅｇｒを算出する。
【００６６】
次に、基本ＥＧＲ流量算出部２８は、排温Ｔｅｘを算出する（ステップＳ１０３）。ここで、基本ＥＧＲ流量算出部２８は、例えば、排温Ｔｅｘとエンジン回転速度Ｎｅと充填効率Ｅｃとの間に強い相関があることに着目し、実測したこれらの関係を、エンジン回転速度Ｎｅと充填効率Ｅｃとを軸にしたマップとしてあらかじめ記憶しておき、運転条件に基づいて排温Ｔｅｘを算出する。なお、必要に応じて排温Ｔｅｘにフィルタ処理を施してもよい。
【００６７】
続いて、基本ＥＧＲ流量算出部２８は、排温Ｔｅｘに基づいて、ＥＧＲガスの音速αｅｇｒを算出する（ステップＳ１０４）。ここで、基本ＥＧＲ流量算出部２８は、上記式（２）を用いてＥＧＲガスの音速αｅｇｒを算出することができる。なお、上記式（２）の演算では、平方根の演算が必要になるので、基本ＥＧＲ流量算出部２８が、排温ＴｅｘとＥＧＲガスの音速αｅｇｒとの机上計算結果をマップとしてあらかじめ記憶しておき、排温Ｔｅｘに対応するＥＧＲガスの音速αｅｇｒを算出してもよい。
【００６８】
次に、基本ＥＧＲ流量算出部２８は、排圧Ｐｅｘを算出する（ステップＳ１０５）。ここで、基本ＥＧＲ流量算出部２８は、例えば、排圧Ｐｅｘと、シリンダ吸入空気量Ｑｃと燃料噴射量Ｑｆとの和である排気流量Ｑｅｘと、排圧Ｐｅｘと大気圧Ｐａとの圧力比である排圧比Ｐｅｘ／Ｐａとの間に強い相関があることに着目し、実測したこれらの関係を、排気流量Ｑｅｘを軸にしたマップとしてあらかじめ記憶しておき、運転条件および大気圧Ｐａに基づいて排圧Ｐｅｘを算出する。
【００６９】
このとき、排圧Ｐｅｘは、後述するように変動が大きいので、所定クランク角度周期毎または所定時間周期毎に平均化処理された値を用いる。なお、必要に応じて排圧Ｐｅｘにフィルタ処理を施してもよい。
【００７０】
続いて、基本ＥＧＲ流量算出部２８は、排圧Ｐｅｘに基づいて、ＥＧＲガスの無次元流量σｅｇｒを算出する（ステップＳ１０６）。ここで、基本ＥＧＲ流量算出部２８は、上記式（３）を用いてＥＧＲガスの無次元流量σｅｇｒを算出することができる。
【００７１】
なお、上記式（３）の演算は複雑であり、ＥＣＵ２０の処理量が多くなるおそれがある。そのため、基本ＥＧＲ流量算出部２８は、インマニ圧Ｐｂと排圧Ｐｅｘとの圧力比であるインマニ圧比Ｐｂ／Ｐｅｘと、ＥＧＲガスの無次元流量σｅｇｒとの机上計算結果をマップとしてあらかじめ記憶しておき、インマニ圧比Ｐｂ／Ｐｅｘに対応するＥＧＲガスの無次元流量σｅｇｒを算出してもよい。このとき、インマニ圧Ｐｂは、上述した所定クランク角度周期毎に平均化処理された値を用いる。
【００７２】
次に、基本ＥＧＲ流量算出部２８は、ＥＧＲガスの密度ρｅｇｒを算出する（ステップＳ１０７）。ここで、基本ＥＧＲ流量算出部２８は、上記式（４）を用いてＥＧＲガスの密度ρｅｇｒを算出することができる。
【００７３】
続いて、基本ＥＧＲ流量算出部２８は、基本ＥＧＲ流量Ｑｅｇｒｂを算出する（ステップＳ１０８）。なお、基本ＥＧＲ流量算出部２８は、上記式（１）を用いて基本ＥＧＲ流量Ｑｅｇｒｂを算出するが、後述するＥＧＲ流量補正部２９で補正するために、ここでは添え字ｂを付した基本ＥＧＲ流量Ｑｅｇｒｂと表記している。以上のように、基本ＥＧＲ流量算出部２８により、上記式（１）〜（４）に基づいて、基本ＥＧＲ流量Ｑｅｇｒｂが算出される。
【００７４】
ここで、図４〜８を参照しながら、ＥＧＲ流量補正部２９における補正の考え方について説明する。内燃機関の吸気管（ここでは、電子制御スロットル３の下流側から吸気バルブまでのインマニ）、および排気管（ここでは、排気バルブから触媒１５までのエキマニ）においては、吸気バルブや排気バルブの動作に連動して、圧力変動が生じていることが知られている。
【００７５】
まず、インマニにおいては、電子制御スロットル３のスロットル開度が一定である場合に、一定の流量の空気が吸気管内に流入することでインマニ圧Ｐｂは上昇していくが、吸気行程中に吸気バルブが開いてシリンダがインマニ内の空気を吸入すると、その分だけインマニ内の空気が減少するので、インマニ圧Ｐｂは減少する。
【００７６】
すなわち、インマニ圧Ｐｂは、何れかのシリンダが吸気行程で吸気バルブのリフト量が大きくなるタイミングで減少し、それ以外のタイミングで上昇しており、内燃機関が運転されている間は、これを繰り返している。そのため、インマニ圧Ｐｂは、エンジンの回転に同期して、所定クランク角度周期毎、例えば４気筒エンジンなら１８０ｄｅｇＣＡ毎に、３気筒エンジンなら２４０ｄｅｇＣＡ毎に変動している。以下、この現象を「インマニ圧のリップル」と称する。
【００７７】
なお、上述したように、インマニ圧Ｐｂを所定クランク角度周期毎に平均化処理して用いるのは、例えば、定常運転時において、インマニ圧のリップルの影響によって、Ａ／Ｄ変換のタイミングでインマニ圧Ｐｂが変動することを抑制するためである。
【００７８】
また、エキマニにおいても、膨張行程中または排気行程中に排気バルブが開くと、シリンダ内の高温高圧の排気ガスがエキマニに流出し、エキマニ内の排圧Ｐｅｘは上昇していくが、その後エキマニから触媒１５やマフラーを通過して排気ガスが大気中に流出するので、排圧Ｐｅｘは減少する。
【００７９】
すなわち、排圧Ｐｅｘは、排気バルブが開くタイミングで上昇し、それ以外のタイミングで排気ガスが大気中に流出することにより減少しており、内燃機関が運転されている間は、これを繰り返している。そのため、排圧Ｐｅｘは、インマニ圧Ｐｂと同様に、エンジンの回転に同期して、所定クランク角度周期毎に変動している。以下、この現象を「排圧のリップル」と称する。
【００８０】
続いて、このように、インマニ圧Ｐｂと排圧Ｐｅｘとがそれぞれ周期的に変動している場合の真のＥＧＲ流量Ｑｅｇｒと、基本ＥＧＲ流量算出部２８で算出された基本ＥＧＲ流量Ｑｅｇｒｂとの関係について説明する。
【００８１】
ここで、真のＥＧＲ流量Ｑｅｇｒは、リアルタイムに測定したインマニ圧Ｐｂと排圧Ｐｅｘとを用いて算出したＥＧＲ流量の平均値であるが、インマニ内およびエキマニ内のＣＯ２濃度から算出されるＥＧＲ率とシリンダ吸入空気量Ｑｃとから実測値として算出することができる。また、基本ＥＧＲ流量Ｑｅｇｒｂは、所定クランク角度周期毎に平均化処理したインマニ圧Ｐｂと排圧Ｐｅｘとを用いて算出したＥＧＲ流量である。
【００８２】
非過給エンジンにおいて、一般に、インマニ圧Ｐｂは大気圧Ｐａよりも低くなり、排圧Ｐｅｘは大気圧Ｐａよりも高くなるので、通常、Ｐｂ≦Ｐａ≦Ｐｅｘの関係が成立すると考えられる。この場合には、ＥＧＲガスの無次元流量σｅｇｒは、上記式（３）を用いて算出することができる。
【００８３】
しかしながら、インマニ圧Ｐｂと排圧Ｐｅｘとがそれぞれ周期的に変動している場合には、瞬時的にＰｅｘ＜Ｐｂの関係になることがあり得る。なお、この場合には、上記式（３）を用いてＥＧＲガスの無次元流量σｅｇｒを算出すると虚数となってしまうが、物理現象としては、インマニからエキマニへのＥＧＲガスの逆流が生じていることになる。そこで、Ｐｅｘ＜Ｐｂである場合のＥＧＲガスの無次元流量σｅｇｒは、次式（５）のように表すことができる。なお、式（５）において、マイナスは逆流を意味している。
【００８４】
【数５】
0005905066.tif 000006
【００８５】
式（５）において、Ｐｂ／Ｐｅｘが、（Ｐｂ／Ｐｅｘ）ｃｈｏｋｅよりも大きい場合は、チョーク領域となり、そのときのＥＧＲガスの無次元流量σｅｇｒは、（Ｐｂ／Ｐｅｘ）ｃｈｏｋｅ時におけるσｅｇｒ＠ｃｈｏｋｅと同一値となる。
【００８６】
ここで、上記式（３）および上記式（５）を用いて算出したインマニ圧比Ｐｂ／ＰｅｘとＥＧＲガスの無次元流量σｅｇｒとの関係を図４に示す。図４は、この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置のインマニ圧比とＥＧＲガスの無次元流量との関係を示すグラフである。図４に示したＥＧＲガスの無次元流量σｅｇｒを用いることで、瞬時的に逆流が生じる領域におけるＥＧＲ流量を算出することができる。
【００８７】
また、図４に示したインマニ圧比Ｐｂ／ＰｅｘとＥＧＲガスの無次元流量σｅｇｒとの関係を用いて算出した真のＥＧＲ流量Ｑｅｇｒと、基本ＥＧＲ流量Ｑｅｇｒｂとの関係を図５〜７に示す。なお、図５〜７に示す例は、３気筒エンジンを仮定し、インマニ圧のリップルおよび排圧のリップルをそれぞれサインカーブで模擬した簡易なシミュレーション結果である。
【００８８】
図５は、この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置において、インマニ圧のリップルおよび排圧のリップルがＥＧＲ流量に与える影響を示す説明図である。図５では、インマニ圧Ｐｂおよび排圧Ｐｅｘにともに同位相のリップルが重畳しており、インマニ圧比Ｐｂ／Ｐｅｘは１．０に近いが、インマニ圧比Ｐｂ／Ｐｅｘのリップルは小さい場合を示している。
【００８９】
図５において、インマニ圧Ｐｂおよび排圧Ｐｅｘは、ともに大きく変動しているが、同位相であることから、ＥＧＲガスの逆流は生じておらず、インマニ圧比Ｐｂ／Ｐｅｘおよび真のＥＧＲ流量Ｑｅｇｒを算出しても、これらの変動は小さい。
【００９０】
すなわち、図５の場合には、真のＥＧＲ流量Ｑｅｇｒと基本ＥＧＲ流量Ｑｅｇｒｂとはほぼ一致し、インマニ圧のリップルおよび排圧のリップルの影響による真のＥＧＲ流量Ｑｅｇｒと基本ＥＧＲ流量Ｑｅｇｒｂとの誤差を示す指標であるリップル補正係数Ｋｒｉｐｐｌｅ（＝Ｑｅｇｒ／Ｑｅｇｒｂ）は、ほぼ１．０となる。
【００９１】
図６は、この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置において、インマニ圧のリップルおよび排圧のリップルがＥＧＲ流量に与える影響を示す説明図である。図６では、インマニ圧Ｐｂおよび排圧Ｐｅｘにともに逆位相のリップルが重畳しており、インマニ圧比Ｐｂ／Ｐｅｘが１．０に近く、インマニ圧比Ｐｂ／Ｐｅｘのリップルが大きい場合を示している。
【００９２】
図６において、インマニ圧Ｐｂおよび排圧Ｐｅｘの振幅は、図５の値と同じであるが、位相が反転していることから、一時的にＥＧＲガスの逆流が生じている。このとき、インマニ圧比Ｐｂ／Ｐｅｘおよび真のＥＧＲ流量Ｑｅｇｒを算出すると、何れも変動量が大きく、真のＥＧＲ流量Ｑｅｇｒと基本ＥＧＲ流量Ｑｅｇｒｂとの間にも大きな誤差が生じている。
【００９３】
また、リップル補正係数Ｋｒｉｐｐｌｅは、０．５５程度になるので、基本ＥＧＲ流量算出部２８で算出された基本ＥＧＲ流量Ｑｅｇｒｂは、真のＥＧＲ流量Ｑｅｇｒの倍近い値となり、大きな誤差が生じている。なお、基本ＥＧＲ流量Ｑｅｇｒｂは、図５の値と同じである。
【００９４】
図７は、この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置において、インマニ圧のリップルおよび排圧のリップルがＥＧＲ流量に与える影響を示す説明図である。図７では、インマニ圧Ｐｂおよび排圧Ｐｅｘにともに逆位相のリップルが重畳しており、インマニ圧比Ｐｂ／Ｐｅｘは１．０よりも小さいが、インマニ圧比Ｐｂ／Ｐｅｘのリップルが大きい場合を示している。
【００９５】
図７において、インマニ圧Ｐｂおよび排圧Ｐｅｘの振幅および位相は、図６の値と同じであるが、インマニ圧Ｐｂが低いことから、ＥＧＲガスの逆流は生じていない。このとき、インマニ圧比Ｐｂ／Ｐｅｘおよび真のＥＧＲ流量Ｑｅｇｒを算出すると、何れも変動量が大きいものの、真のＥＧＲ流量Ｑｅｇｒと基本ＥＧＲ流量Ｑｅｇｒｂとの間の誤差は、図６の値と比べて小さく、リップル補正係数Ｋｒｉｐｐｌｅも０．９４程度と、図６の値と比べて充分に１．０に近い。
【００９６】
このように、図６に示したような逆流が生じた場合には、基本ＥＧＲ流量算出部２８で算出された基本ＥＧＲ流量Ｑｅｇｒｂと真のＥＧＲ流量Ｑｅｇｒとの間に大きな誤差が生じる。これは、図４に示したインマニ圧比Ｐｂ／Ｐｅｘが、１．０近傍において非線形性が強いためであると考えられる。すなわち、このような現象が、エンジン１の排気管と吸気管とを結ぶＥＧＲ通路１６特有の課題であると考えられる。
【００９７】
以上、図５〜７を参照しながら、インマニ圧のリップルおよび排圧のリップルが、真のＥＧＲ流量Ｑｅｇｒと基本ＥＧＲ流量Ｑｅｇｒｂとの間に与える影響と、この影響の度合を示す指標として、リップル補正係数Ｋｒｉｐｐｌｅを用いることを説明した。ここで、リップルの大きさ（すなわち、振幅）に影響を及ぼす要素として、エンジン回転速度Ｎｅやインマニ圧Ｐｂ、排圧Ｐｅｘが考えられる。
【００９８】
また、リップルの位相に影響を及ぼす要素として、吸気ＶＶＴ位相角や排気ＶＶＴ位相角が考えられるが、インマニ圧のリップルの位相については、吸気ＶＶＴ位相角よりも吸気行程中のピストン位置の方が支配的であることから、特に排気ＶＶＴ位相角がリップルの位相に大きな影響を与えていることが実験的に確認されている。
【００９９】
ただし、吸気行程半ばまで吸気バルブが閉じている場合等には、吸気ＶＶＴ位相角の影響も大きくなるものと考えられる。また、インマニ圧のリップルおよび排圧のリップルがリップル補正係数Ｋｒｉｐｐｌｅに与える影響は、インマニ圧比Ｐｂ／Ｐｅｘに応じても変化する。
【０１００】
そのため、基本ＥＧＲ流量算出部２８で算出された基本ＥＧＲ流量Ｑｅｇｒｂから真のＥＧＲ流量Ｑｅｇｒを算出するためには、リップルの大きさ（すなわち、振幅）や位相に影響を与える要素に応じて適切なリップル補正係数Ｋｒｉｐｐｌｅを算出し、次式（６）により基本ＥＧＲ流量Ｑｅｇｒｂを補正すればよい。
【０１０１】
【数６】
0005905066.tif 000007
【０１０２】
式（６）において、リップル補正係数Ｋｒｉｐｐｌｅは、エンジン回転速度Ｎｅ、インマニ圧比Ｐｂ／Ｐｅｘおよび排気ＶＶＴ位相角に基づいて算出することとした。これは、本願発明者がリップル補正係数Ｋｒｉｐｐｌｅと、エンジン回転速度Ｎｅ、インマニ圧比Ｐｂ／Ｐｅｘおよび排気ＶＶＴ位相角ＥｘＶＶＴとの関係について調査したところ、次式（７）に示す関係式で近似することにより、簡単な演算で高精度にリップル補正係数Ｋｒｉｐｐｌｅを算出することができることを見出したためである。
【０１０３】
【数７】
0005905066.tif 000008
【０１０４】
ここで、上記式（７）を用いて算出したインマニ圧比Ｐｂ／Ｐｅｘとリップル補正係数Ｋｒｉｐｐｌｅとの関係を図８に示す。図８は、この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置のインマニ圧比とリップル補正係数との関係を示すグラフである。
【０１０５】
図８において、エンジン回転速度Ｎｅ、インマニ圧比Ｐｂ／Ｐｅｘおよび排気ＶＶＴ位相角ＥｘＶＶＴの全運転領域について、インマニ圧比Ｐｂ／Ｐｅｘの実測値から算出した最も小さなリップル補正係数Ｋｒｉｐｐｌｅを、インマニ圧比Ｐｂ／Ｐｅｘに係る第１リップル補正係数Ｋ１としてマップ化して記憶する。
【０１０６】
また、エンジン回転速度Ｎｅおよび排気ＶＶＴ位相角ＥｘＶＶＴの実測値から算出したリップル補正係数Ｋｒｉｐｐｌｅと第１リップル補正係数Ｋ１との差を、エンジン回転速度Ｎｅおよび排気ＶＶＴ位相角ＥｘＶＶＴに係る第２リップル補正係数Ｋ２としてマップ化して記憶しておけば、上記式（７）により、高精度にリップル補正係数Ｋｒｉｐｐｌｅを算出することができる。
【０１０７】
続いて、図９のフローチャートを参照しながら、ＥＧＲ流量補正部２９の具体的な処理について説明する。図９は、この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置のＥＧＲ流量補正部（処理部）の処理を示すフローチャートである。この処理は、所定クランク角度周期毎（例えば、ＢＴＤＣ７５ｄｅｇＣＡ毎）の割込み処理、または所定時間周期毎（例えば、１０ｍｓ毎）のメイン処理として実行される。
【０１０８】
図９において、まず、ＥＧＲ流量補正部２９は、インマニ圧比Ｐｂ／Ｐｅｘを算出する（ステップＳ２０１）。ここで、ＥＧＲ流量補正部２９は、所定クランク角度周期毎に平均化処理されたインマニ圧Ｐｂと、図３のステップＳ１０５で算出された排圧Ｐｅｘとに基づいて、インマニ圧比Ｐｂ／Ｐｅｘを算出する。
【０１０９】
続いて、ＥＧＲ流量補正部２９は、インマニ圧比Ｐｂ／Ｐｅｘに基づいて、第１リップル補正係数Ｋ１を算出する（ステップＳ２０２）。ここで、ＥＧＲ流量補正部２９は、インマニ圧比Ｐｂ／Ｐｅｘと第１リップル補正係数Ｋ１との関係をマップとしてあらかじめ記憶しておき、インマニ圧比Ｐｂ／Ｐｅｘに対応する第１リップル補正係数Ｋ１を算出する。
【０１１０】
次に、ＥＧＲ流量補正部２９は、排気ＶＶＴ位相角ＥｘＶＶＴとして、目標排気ＶＶＴ位相角ＥｘＶＶＴｔを取得する（ステップＳ２０３）。なお、ＥＧＲ流量補正部２９は、図示しない排気カムに取り付けられたカム角プレートとカム角センサとを用いて、クランク角との位相差から排気ＶＶＴ位相角ＥｘＶＶＴを取得してもよい。
【０１１１】
続いて、ＥＧＲ流量補正部２９は、エンジン回転速度Ｎｅと目標排気ＶＶＴ位相角ＥｘＶＶＴｔとに基づいて、第２リップル補正係数Ｋ２を算出する（ステップＳ２０４）。ここで、ＥＧＲ流量補正部２９は、エンジン回転速度Ｎｅおよび目標排気ＶＶＴ位相角ＥｘＶＶＴｔと第２リップル補正係数Ｋ２との関係をマップとしてあらかじめ記憶しておき、エンジン回転速度Ｎｅおよび目標排気ＶＶＴ位相角ＥｘＶＶＴｔに対応する第２リップル補正係数Ｋ２を算出する。
【０１１２】
次に、ＥＧＲ流量補正部２９は、第１リップル補正係数Ｋ１および第２リップル補正係数Ｋ２に基づいて、上記式（７）を用いてリップル補正係数Ｋｒｉｐｐｌｅを算出する（ステップＳ２０５）。
【０１１３】
続いて、ＥＧＲ流量補正部２９は、図３のステップＳ１０８で算出された基本ＥＧＲ流量Ｑｅｇｒｂを取得する（ステップＳ２０６）。
次に、ＥＧＲ流量補正部２９は、リップル補正係数Ｋｒｉｐｐｌｅおよび基本ＥＧＲ流量Ｑｅｇｒｂに基づいて、上記式（６）を用いて、補正後ＥＧＲ流量Ｑｅｇｒｃを算出する。これにより、真のＥＧＲ流量Ｑｅｇｒとして、補正後ＥＧＲ流量Ｑｅｇｒｃを高精度に算出することができる。
【０１１４】
このように、理論式に基づいて算出した基本ＥＧＲ流量Ｑｅｇｒｂに対して、エンジン回転速度Ｎｅ、インマニ圧Ｐｂと排圧Ｐｅｘとの圧力比であるインマニ圧比Ｐｂ／Ｐｅｘ、および排気ＶＶＴ位相角ＥｘＶＶＴに基づいて基本ＥＧＲ流量Ｑｅｇｒｂを補正することで、ＥＧＲ流量を高精度に算出することができる。
【０１１５】
以上のように、実施の形態１によれば、基本ＥＧＲ流量算出部は、インマニ内の圧力であるインマニ圧と、排気管内の圧力である排圧と、排気管内の温度である排温と、ＥＧＲバルブの開度とに基づいて、基本ＥＧＲ流量を算出し、ＥＧＲ流量補正部は、インマニ圧と排圧との比であるインマニ圧比と、内燃機関の回転速度と、排気ＶＶＴ機構の排気ＶＶＴ位相角とに基づいて、基本ＥＧＲ流量を補正することにより、ＥＧＲ流量として補正後ＥＧＲ流量を算出する。
そのため、吸気ＶＶＴ機構および排気ＶＶＴ機構を有し、外部ＥＧＲ制御を行うエンジンにおいて、ＥＧＲ流量を高精度に算出することができる。
【０１１６】
なお、上記実施の形態１では、非過給エンジンを例に挙げて説明したが、これに限定されず、過給エンジンであっても同様の方法でＥＧＲ流量を算出することができる。また、上述した吸気ＶＶＴ位相角ＩｎＶＶＴの影響が大きい場合には、例えば次式（８）に示されるように、エンジン回転速度Ｎｅおよび吸気ＶＶＴ位相角ＩｎＶＶＴに係る第３リップル補正係数Ｋ３を導入することにより、より高精度にリップル補正係数Ｋｒｉｐｐｌｅを算出することができる。
【０１１７】
【数８】
0005905066.tif 000009
【符号の説明】
【０１１８】
１  エンジン、２  ＡＦＳ、３  電子制御スロットル、４  スロットル開度センサ、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機構、１１  排気ＶＶＴ機構、１２  点火コイル、１３  エキゾーストマニホールド、１４  Ｏ２センサ、１５  触媒、１６  ＥＧＲ通路、１７  ＥＧＲバルブ、１８  クランク角プレート、１９  クランク角センサ、２０  ＥＣＵ、２１  目標トルク算出部、２２  目標シリンダ吸入空気量算出部、２３  目標スロットル開度算出部、２４  目標吸排気ＶＶＴ位相角算出部、２５  目標ＥＧＲバルブ開度算出部、２６  シリンダ吸入空気量算出部、２７  燃料噴射量算出部、２８  基本ＥＧＲ流量算出部、２９  ＥＧＲ流量補正部、３０  点火時期算出部。
【要約】
【課題】吸気ＶＶＴ機構および排気ＶＶＴ機構を有し、外部ＥＧＲ制御を行うエンジンにおいて、ＥＧＲ流量を高精度に算出することができる内燃機関の制御装置を得る。
【解決手段】基本ＥＧＲ流量算出部２８は、インマニ内の圧力であるインマニ圧と、排気管内の圧力である排圧と、排気管内の温度である排温と、ＥＧＲバルブ１７の開度とに基づいて、基本ＥＧＲ流量を算出し、ＥＧＲ流量補正部２９は、インマニ圧と排圧との比であるインマニ圧比と、内燃機関の回転速度と、排気ＶＶＴ機構１１の排気ＶＶＴ位相角とに基づいて、基本ＥＧＲ流量を補正することにより、ＥＧＲ流量として補正後ＥＧＲ流量を算出する。
【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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