(57)【要約】      （修正有）【課題】空気制御デバイスの応答特性の変化に基づく応答時間が変動しても、少なくとも排気ガス有害成分の増加や燃費の悪化を抑制することができる新規な内燃機関の制御装置を提供することにある。【解決手段】内燃機関の筒内空気量を制御する空気制御デバイスと、この空気制御デバイスの動作状態を推定する推定演算を行なって動作推定値を出力する推定モデルを有する空気制御デバイス制御手段２４とを備えると共に、空気制御デバイスの状態変化が所定値より大きくなってから所定時間が経過する間に、内燃機関の動作パラメータの少なくとも１つに基づいて、推定モデルの推定演算に使用される動的要素を補正して動作推定値を求める。これによれば、空気制御デバイスの経年変化等によって空気制御デバイスの応答特性が変化しても、排気性能や燃費性能の悪化を抑制できるようになる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の筒内空気量を制御する空気制御デバイスと、前記空気制御デバイスの動作状態を推定する推定演算を行なって動作推定値を出力する推定モデルを有する空気制御デバイス制御手段とを備え、
更に前記空気制御デバイス制御手段は、前記空気制御デバイスの状態変化量が所定値より大きくなってから所定時間が経過する間に、前記内燃機関の動作パラメータの少なくとも１つに基づいて、前記推定モデルの前記推定演算に使用される動的要素を補正して前記動作推定値を新たに求める動作推定値補正手段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】
請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
前記動的要素は、制御目標値から動作推定値を推定するための前記推定演算に使用される応答時定数であることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の内燃機関の制御装置において、
前記内燃機関の前記動作パラメータは、少なくとも排気空燃比、吸気マニホールド圧、吸気側酸素濃度の１つであることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項４】
請求項２に記載の内燃機関の制御装置において、
前記応答時定数は、制御目標値から制御応答を推定するための遅れ時定数、或いは制御応答を推定するための進み時定数のいずれかであることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項５】
請求項２に記載の内燃機関の制御装置において、
前記空気制御デバイス制御手段は、補正された前記応答時定数が所定範囲を超えた場合は前記応答時定数の補正を行なわないで、異常状態を記録、或いは報知を行なうことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項６】
請求項３に記載の内燃機関の制御装置において、
前記空気制御デバイスは吸気スロットル装置であり、かつ前記推定モデルは吸気スロットルモデルであって、前記推定演算を実行することで前記動作推定値としてスロットルバルブの開度推定値を出力するものであり、
前記動作推定値補正手段は、前記吸気スロットル装置の前記スロットルバルブの開度が所定値以上に変化した場合において、前記推定演算による前記開度推定値を求めるために使用される前記応答時定数を、前記排気空燃比がリーンと判断されると燃料噴射量を増やし、前記排気空燃比がリッチと判断されると燃料噴射量を減らすように補正して、前記開度推定値を新たに求めることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項７】
請求項５記載の内燃機関の制御装置において、
前記空気制御デバイス制御手段は、燃料パージ中は前記動作推定値補正手段による応答時定数の補正を禁止することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項８】
請求項３に記載の内燃機関の制御装置において、
前記空気制御デバイスは過給装置であり、かつ前記推定モデルは過給圧モデルであって、前記推定演算を実行することで前記動作推定値として前記過給装置の過給圧推定値を出力するものであり、
前記動作推定値補正手段は、前記過給装置のウェストゲートバルブの開度が所定値以上に閉じられてから所定時間内の吸気マニホールド圧が所定値に到達しない場合において、前記推定演算による前記過給圧推定値を求めるために使用される前記応答時定数を燃料噴射量が減少するように補正して、前記過給圧推定値を新たに求め、
更に、前記動作推定値補正手段は、前記過給装置のリサーキュレーションバルブの開度が所定値以上に開かれてから所定時間内の吸気マニホールド圧が所定値に到達しない場合において、前記推定演算による前記過給圧推定値を求めるために使用される前記応答時定数を燃料噴射量が増加するように補正して、前記過給圧推定値を新たに求めることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項９】
請求項３に記載の内燃機関の制御装置において、
前記空気制御デバイスはＥＧＲ装置であり、かつ前記推定モデルはＥＧＲモデルであって、前記推定演算を実行することで前記動作推定値としてＥＧＲバルブの開度推定値を出力するものであり、
前記動作推定値補正手段は、前記ＥＧＲ装置の前記ＥＧＲバルブの開度が所定値以上に変化してから所定時間範囲の前後に前記吸気側酸素濃度が前記所定値に到達する場合には、前記推定演算による前記ＥＧＲバルブの前記開度推定値を求めるために使用される前記応答時定数を燃料噴射量を増減するように補正して、前記ＥＧＲバルブの前記開度推定値を新たに求める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】
本発明は内燃機関の気筒に流入する筒内空気量に基づいて燃料噴射量や点火時期を制御する内燃機関の制御装置に係り、特に筒内空気量を物理モデルによって推測して燃料噴射量や点火時期を制御する内燃機関の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車等の車両の燃費や排気ガスの規制が強化されつつあり、この規制は今後も益々強くなる傾向にある。特に燃費については、近年のガソリン価格の高騰、地球温暖化への影響、エネルギー資源枯渇問題などにより、極めて関心が高くなっている。このような状況下において、車両の燃費向上を目的とした様々な技術開発が行なわれており、例えば、圧縮比の向上、外部ＥＧＲの大量導入、ストイキ燃焼領域の拡大等が行われている。
【０００３】
ところで、二酸化炭素（ＣＯ２）規制の強化に対応してダウンサイジングターボやアトキンソンサイクル等の低燃費技術の導入が進んだ結果、筒内空気量の制御に関係する空気制御デバイスが増加している。この空気制御デバイスとしては、例えば、吸気スロットル装置、過給装置、可変バルブ装置等の新気ガスを制御するものに加え、ＥＧＲ装置等の排気ガスの還流制御に関係するものが知られている。
【０００４】
そして、これら空気制御デバイスに対応して筒内空気量を精度良く算出するための技術が提案されている。例えば、特開２０１４-８４８１７号公報（特許文献１）においては、可変バルブ装置を備えた内燃機関において、筒内空気量を吸気管圧の変化状態から算出する技術を提案し、また、特開２００６-２２７５０号公報（特許文献２）においては、スロットルバルブから筒内に流入する吸入空気の挙動を模擬した吸気モデルと、空気流量センサの出力等に基づいて筒内空気量を算出する技術を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−８４８１７号公報
【特許文献２】特開２００６−２２７５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述した特許文献においては、筒内空気量を算出する場合に空気制御デバイスの応答特性の変化について、十分考慮されていないものである。このため、例えば、吸気スロットル装置に設けたスロットル開度センサを用いて筒内空気量を算出する場合、スロットルバルブが急速に開くと、筒内空気量の算出に誤差を生じるようになる。これはスロットル開度センサの応答特性の変化、特に検出遅れが大きな要因である。
【０００７】
そこで、この検出遅れを対策する方法として、吸気スロットル装置をモデル化し、この吸気モデルに制御目標値を与えてスロットル開度を推定する方法、或いはスロットル開度センサの検出値に、位相進みフィルタ処理の演算を行なってスロットル開度を推定する方法が提案されている。
【０００８】
しかしながら、吸気スロットル装置は機構系の構成部品であるため、使用している過程で経年変化を生じ、また個別の機差が存在している。したがって、上述の吸気モデルや位相進みフィルタ処理を用いてスロットル開度を推定する方法においては、吸気スロットル装置の経年変化や機差等によって、スロットル開度の応答時間が変化してしまうと、推定演算されるスロットル開度との間に誤差が存在するようになって、筒内空気量の算出に大きな誤差を生じるようになる。この結果、排気ガス有害成分の増加や燃費の悪化を引き起こす恐れがあった。
【０００９】
また、副次的であるが、空気制御デバイスの推定モデルの推定値情報を使用する他の制御機器、例えば、変速機の制御が推定値情報の誤差の悪影響を受け、乗り心地の悪化を引き起こす恐れがあった。
【００１０】
本発明の目的は、空気制御デバイスの応答特性の変化に基づく応答時間が変動しても、少なくとも排気ガス有害成分の増加や燃費の悪化を抑制することができる新規な内燃機関の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の特徴は、内燃機関の筒内空気量を制御する空気制御デバイスと、この空気制御デバイスの動作状態を推定する推定演算を行なって動作推定値を出力する推定モデルを有する空気制御デバイス制御手段とを備えると共に、空気制御デバイスの状態変化が所定値より大きくなってから所定時間が経過する間に、内燃機関の動作パラメータの少なくとも１つに基づいて、推定モデルの推定演算に使用される動的要素を補正して動作推定値を求める、ところにある。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、空気制御デバイスの経年変化等によって空気制御デバイスの応答特性が変化しても、排気性能や燃費性能の悪化を抑制できるようになる。また、空気制御デバイスの応答特性の変化が吸収されるため、応答ばらつきの大きい空気制御デバイスも利用できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】外部ＥＧＲ機構を備えた内燃機関の構成図である。
【図２】本発明の実施形態になる演算ブロックの構成図である。
【図３】図２に示す演算ブロックを吸気スロットル装置に適用した場合の制御フローチャート図である。
【図４】図３に示した制御フローチャートでスロットルバルブを開いた時のタイムチャートである。
【図５】図３に示した制御フローチャートでスロットルバルブを閉じた時のタイムチャートである。
【図６】空気量と回転数を軸とした時定数の設定状態を説明する説明図である。
【図７Ａ】本発明の実施形態におけるスロットルバルブを開いた時の異常診断の判断状態を説明する説明図である。
【図７Ｂ】本発明の実施形態におけるスロットルバルブを閉じた時の異常診断の判断状態を説明する説明図である。
【図８】図２に示す演算ブロックを過給装置に適用した場合の制御フローチャート図である。
【図９】図８に示した制御フローチャートのスロットルバルブを開いた時のタイムチャートである。
【図１０】図８に示した制御フローチャートのスロットルバルブを閉じた時のタイムチャートである。
【図１１】図２に示す演算ブロックをＥＧＲ装置に適用した場合の制御フローチャート図である。
【図１２】図１１に示した制御フローチャートのスロットルバルブを閉じた時のタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されることなく、本発明の技術的な概念の中で種々の変形例や応用例をもその範囲に含むものである。
【実施例１】
【００１５】
以下、本発明の第１の実施形態になる筒内空気量の算出方法について、図１〜図７Ｂを用いて説明する。
【００１６】
図１は、排気再循環（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置を備えた内燃機関のシステム構成を示している。この排気再循環装置について以下では単にＥＧＲ装置と記載する。本実施形態では、特に外部ＥＧＲ装置を備えた内燃機関について説明するが、本発明はこれに限定されるわけではなく、他のＥＧＲ装置を備えた内燃機関であっても同様に適用が可能である。
【００１７】
内燃機関の排気流路である排気管１９には、ターボチャージャのような過給装置１１のタービンと排気ガス浄化用触媒１２が設置されている。過給装置１１は、排気ガスの流れを受けて回転するタービンと、このタービンの回転を伝達するシャフト、及びタービンのトルクを利用して空気を取り込んで圧縮するコンプレッサで構成され、排気ガスの流れを利用してコンプレッサを駆動して、内燃機関が吸入する空気の密度を高くする過給作用の役割を備えているものである。タービン側にはタービンをバイパスするウェストゲートバルブ１１Ｗａが配置され、コンプレッサ側にはコンプレッサをバイパスするリサーキュレーションバルブＲｅが配置されている。
【００１８】
内燃機関からの排気ガスは排気ガス浄化用触媒１２において還元・酸化作用によって浄化される。排気ガス浄化用触媒１２により浄化された排気ガスは、排気ガス浄化用触媒１２の下流からＥＧＲ配管２０に取り込まれ、ＥＧＲクーラー１３で冷却された後に過給装置１１の上流に戻される。
【００１９】
すなわち、内燃機関の気筒内で発生する排気ガスの一部が、ＥＧＲ配管２０を経由して吸気配管２１に還流され、外部から新たに吸入される新規ガスと混合されている。尚、ＥＧＲ配管２０で還流させる排気ガス（ＥＧＲ）の流量は、ＥＧＲバルブのようなＥＧＲ装置１５の開度を制御することにより決定される。このＥＧＲ装置１５により、気筒での混合気の燃焼温度を低下させてＮＯｘの排出量を削減しつつ、ポンピングロスの低減を図ることができる。
【００２０】
内燃機関は図示していない制御装置、いわゆるエンジンコントロールユニットにより制御されている。空気流量センサ１６は外部から新たに吸入される新気ガス（空気）の流量を検出する。同様に、差圧センサ２３によりＥＧＲ装置１５のＥＧＲバルブの上、下流圧を測定することで、気筒内に流入するＥＧＲ量を検出する。
【００２１】
また、図示していないが、過給装置１１と内燃機関の間には吸気圧センサが取り付けられ、吸気配管２１、或いはスロットル下流の吸気マニホールド１２の内部空気の圧力を検出している。
【００２２】
吸気配管２１から内燃機関に流れる新気ガスと排気ガスの混合ガスの流量は、スロットルバルブのような吸気スロットル装置１４の開度や吸気バルブ、又は排気バルブの開閉タイミングを変化させる可変位相バルブタイミング機構（以下、可変バルブ装置と記載する）１８により制御される。本実施形態の内燃機関の制御装置は、目標トルクを実現するように空気制御デバイス（吸気スロットル装置１４、可変バルブ装置１８、過給装置１１、ＥＧＲ装置１５）を制御するものである。
【００２３】
尚、本実施形態において、ＥＧＲ率は、吸気配管２１を流れる混合ガスのうち、新気ガスと排気ガスの割合のことであり、内燃機関の制御装置は、ＥＧＲ装置１５や吸気スロットル装置１４の開度、或いは可変バルブ装置１８の位相角度やリフト量を設定し、インタクーラ１７を介して流入する混合ガスのＥＧＲ率を制御している。
【００２４】
図２は、本発明の実施形態になる筒内空気量を求めて燃料を噴射する演算ブロックの一例を示している。空気制御デバイス状態推定手段２４はデバイス推定モデルを主体とするものであり、制御目標値を入力して空気制御デバイスの動作状態を表す動作推定値を求める空気制御デバイス推定手段である。本実施形態の特徴は、経年変化や機差の影響によって生じる応答特性の変化、例えば検出遅れを補償するように動作推定値を内燃機関の動作パラメータの少なくとも１つに基づいて補正するものである。これによって、空気制御デバイスの応答変化を反映した動作推定値を求めることができる。
【００２５】
本実施形態では、内燃機関の動作パラメータとして好ましくは排気空燃比、吸気マニホールド圧力（以下、インマニ圧と記載する）、吸気側酸素濃度等の内燃機関の動作パラメータを使用している。これらの動作パラメータは、個別の空気制御デバイスの動作に密接に関連している動作パラメータであり、具体的な制御の詳細は後述する。
【００２６】
したがって、空気制御デバイス状態推定手段２４には、排気空燃比、インマニ圧、吸気側酸素濃度の情報が入力されている。空気制御デバイスの例としては、上述したように可変バルブ装置１８、吸気スロットル装置１４、過給装置１１、ＥＧＲ装置１５等が知られている。
【００２７】
例えば、空気制御デバイスとして吸気スロットル装置１４を考えると、空気制御デバイス状態推定手段２４においては、スロットルバルブの目標開度値（制御目標値）が設定されると、例えば、吸気スロットルモデルによって目標開度値に到達する時間的な特性が推定され、時間経過に対応して開度推定値（動作推定値）が推定演算されるものである。そして、経年変化や機差の影響によって生じる吸気スロットル装置１４の検出遅れを反映するため、排気空燃比によって開度推定値を補正するものである。この補正方法は種々あるが、これについては、図３〜図５を用いて詳細に説明する。
【００２８】
筒内空気量算出手段２５は、空気流量センサ１６で検出した空気流量、及び差圧センサ２３で検出したＥＧＲ流量に加え、空気制御デバイス状態推定手段２４で推定したスロットルバルブの開度推定値に基づいて筒内空気量を算出する。ここで、空気制御デバイス状態推定手段２４によって、経年変化や機差を補償するようにスロットルバルブの開度推定値が補正されているので、正確なスロットルバルブの開度値を得ることができ、この結果、正確な筒内空気量が求められるようになる。
【００２９】
筒内空気量の算出が終了すると、燃料噴射流量算出手段２６では、この筒内空気量に対応して予め決められた空燃比になるように燃料噴射量を算出する。この燃料噴射量は、筒内空気量に対してほぼ正確な空燃比になるように過不足なく決められているので燃費性能を向上でき、しかも排気ガス有害成分の低減を実現できるものである。また、推定トルク算出手段２７において、筒内空気量から内燃機関の軸トルクを推定し、この推定軸トルクを内燃機関のトルク制御や変速機制御、或いは車両運動制御に用いることで、自動車の運転性や乗り心地を改善することができる。
【００３０】
本実施形態によれば、経年変化や機差によって空気制御デバイスに応答特性の変化があっても、これを補償するようにして筒内空気量を算出することが可能となり、燃費性能、排気性能を向上でき、或いは自動車の運転性や乗り心地を改善することができる。
【００３１】
図３は本実施形態において、吸気スロットル装置１４における吸気スロットルモデルのスロットル開度推定値を補正する場合の制御フローを示している。
【００３２】
≪ステップＳ１０≫
ステップＳ１０においては、本制御フローを実行するか、或いは実行しないかの禁止条件が成立しているか否かを判定し、成立している場合は以下の制御ステップの処理を行わないでリターンに抜けるようになっている。
【００３３】
具体的な禁止条件としては、キャニスタパージ制御やクランクケースバルブ制御など燃料噴射以外の方法で燃料が内燃機関へ供給されている場合や、内燃機関の水温や外気温が低く、燃料付着が通常と比べて多い時等の燃料噴射誤差が大きくなる場合や、バッテリ電圧が所定値以下になって、空気制御デバイスの応答が電力不足で一時的に遅れる場合等である。このような状態にある場合はリターンに抜け、そうでない場合はステップＳ１１に移行するものである。
【００３４】
≪ステップＳ１１≫
ステップＳ１０で禁止条件が成立していないと判断されると、ステップＳ１１では制御目標変化量、すなわちスロットルバルブの開度変化量が予め設定した所定値よりも大きく変化するか否かを判定し、大きく変化しない場合は以下の制御ステップの処理を行わないでリターンに抜けるようになっている。
【００３５】
このように、スロットルバルブが早い速度で大きく開かれる（或いは閉じられる）ように設定された場合に限り、開度推定値の補正制御を実行するように限定することで、吸気スロットル装置１４の応答時間の変化に起因した筒内空気量の検出誤差をより的確に補正できるようにしている。スロットルバルブの開度変化量が大きく設定されない場合はリターンに抜け、スロットルバルブの開度変化量が大きく設定された場合はステップＳ１２に移行する。
【００３６】
≪ステップＳ１２≫
ステップＳ１１でスロットルバルブの開度変化量が大きく設定されたと判断されると、ステップS１２では、排気ガス浄化用触媒１２の上流の排気菅１９に取り付けられた、排気空燃比センサ(図示せず)により検出された排気空燃比が所定範囲外にあるか否かを判定する。
【００３７】
つまり、排気空燃比が所定範囲外にある場合は、実際の筒内空気量に対して、筒内空気量算出手段２５によって算出された筒内空気量がずれて燃料噴射量を求めていることを示しており、この場合、スロットルバルブの開度推定値に誤差が存在していると見做すことになる。したがって、本制御ステップで排気空燃比が所定範囲外ではない、つまり所定範囲内に収束している場合は、以下の制御ステップの処理を行わないでリターンに抜け、一方、所定範囲外にずれている場合はステップＳ１３に移行する。
【００３８】
≪ステップＳ１３≫
ステップＳ１２で排気空燃比が所定範囲外にあると判断されると、スロットルバルブの開度推定値を補正するため、ステップＳ１３では吸気スロットル装置１４の吸気スロットルモデルの推定演算に用いられる動的要素、ここでは、補正すべき吸気スロットルモデルの応答時定数を新たに算出する。尚、本実施形態、及び以下の実施形態において、動的要素とは制御目標値から制御応答を推定するための遅れ要素（遅れ時定数）、或いは状態検知値から制御応答を推定するための位相進み要素（進み時定数）のいずれかである。
【００３９】
例えば、吸気スロットルモデルを簡単な一次遅れの演算式で算出する場合の動的要素は、応答時定数である。後述するように、スロットルバルブを開いた際の排気空燃比が、予め設定したリーン上限、或いはリッチ下限を超えた場合や、スロットルバルブを閉じた際の排気空燃比が予め設定したリッチ下限、或いはリーン上限を超えた場合は、筒内空気量算出手段２５で算出される筒内空気量が、実際に筒内に吸入される筒内空気量の変化に追従していないことを表している。
【００４０】
したがって、本実施形態では、スロットルバルブを開いた際に排気空燃比がリーン上限を超えた場合や、スロットルバルブを閉じた際に排気空燃比がリッチ下限を超えた場合は、一次遅れの応答時定数を小さく(応答性を早く)して、一次遅れを減少するように応答時定数を補正するものである。
【００４１】
この補正された応答時定数を適用すれば、スロットルバルブを開く場合には、筒内空気量が実際の筒内空気量に一致するべく、開度推定値が増加するように新たに算出されているので、燃料噴射量を増加させることができる。また、スロットルバルブを閉じる場合には、筒内空気量が実際の筒内空気量に一致するべく、開度推定値が減少するように新たに算出されているので、燃料噴射量を減少させることができる。
【００４２】
逆に、スロットルバルブを開いた際に排気空燃比がリッチ下限を超えた場合や、スロットルバルブを閉じた際に排気空燃比がリーン上限を超えた場合は、一次遅れの応答時定数を大きく(応答性を遅く)して、一次遅れを増大するように応答時定数を補正するものである。この補正された応答時定数を適用すれば、スロットルバルブが開く場合には燃料噴射量を減少させ、スロットルバルブが閉じる場合には燃料噴射量を増加させるように制御することができる。
【００４３】
ここで、応答時定数の補正は、応答時定数の全体を変更して新たな応答時定数とする方法や、現在の応答時定数に対して、所定の補正値を加減算して新たな応答時定数とする方法があるが、制御システムに合せて適切な方法を採用すれば良いものである。補正された応答時定数を算出すると、次のステップＳ１４に移行する。
【００４４】
≪ステップＳ１４≫
ステップＳ１３で応答時定数（動的要素の補正値)が算出されると、ステップＳ１４ではステップＳ１３で算出した応答時定数の値が、予め定めた所定範囲にあるか否かを判定し、所定範囲に入っている場合は、正常と判断してステップＳ１５に移行する。本実施形態では、スロットルバルブの開度推定値を定める応答時定数が動的要素であるため、例えば、スロットルバルブの全開、或いは全閉の応答特性の仕様と製品ばらつきとから、上、下限値を設定することができ、この上、下限値を外れた場合は、異常と判断してステップＳ１６に移行して異常状態を警告することができる。
【００４５】
≪ステップＳ１５≫
ステップＳ１４で応答時定数が正常範囲と判断されているので、ステップＳ１５では補正された応答時定数を確定して吸気スロットルモデルに反映することで、ステップＳ１３で説明したように燃料噴射量を増加減させて、排気空燃比のずれを低減することで燃費性能や排気性能の悪化を抑制することができるようになる。本制御ステップで応答時定数が確定するとリターンに抜けて、次の起動タイミングを待つことになる。
【００４６】
このように、吸気スロットル装置１４の吸気スロットルモデルの応答時定数（動的要素）を補正することで正確な開度推定値を求めることができ、この結果、吸気スロットル装置１４の応答特性の変化を補償して、正確な筒内空気量を求めることが可能となる。
【００４７】
≪ステップＳ１６≫
ステップＳ１４で応答時定数が正常範囲でない判断されているので、ステップＳ１６においては、吸気スロットルモデルの応答時定数が、上、下限値を越えていることに対する警告灯を点灯し、異常情報を記録する。異常情報の判定処理の詳細については、図７Ａ、図７Ｂにおいて説明する。
【００４８】
以上の通り、本制御フローによれば、応答時定数の補正を行なう場合にステップＳ１０にあるように、算出誤差が大きい条件で応答時定数の補正を禁止することができるようにしている。また、ステップＳ１１〜Ｓ１３にあるように、検出遅れが影響しやすい状態で応答時定数の補正を実行できるようにしている。更にステップＳ１４にあるように、スロットルバルブの異常判定も実行できるようにしている。
【００４９】
図４は図３に示す制御フローにおけるスロットルバルブを開いた（加速時）時に、排気空燃比がリーン上限を超えた場合の時間経過に対するスロットル開度推定値、空気量センサの流量、燃料噴射量、排気センサの空燃比の変化を示したタイムチャートである。
【００５０】
空気制御デバイス状態推定手段２４では、時刻Ｔ１でスロットル開度を所定量ΔＴｈだけステップ的に大きく開くように変化させた目標開度値(制御目標値)に対して、破線で示すように、吸気スロットルモデルを用いてスロットル開度推定値を推定している。また、ＡＦＭ流量は空気流量センサ１６で検出した空気量であり、定常状態において筒内空気量とほぼ一致するものである。燃料噴射量は前述のように筒内空気量を基に計算されている。
【００５１】
今、時刻Ｔ１でスロットルバルブがステップ的に開かれると、判定区間(時間単位、或いはクランク角単位)ＤｔＴｈの経過後の時刻Ｔ２の間に、スロットルバルブの開度推定値に検出遅れが発生する。そして、この判定区間ＤｔＴｈの間に検出遅れによって、スロットルバルブを開いた際に排気空燃比が、時点ＴＬ１〜時点ＴＬ２の間の区間ＬＳでリーン上限を超えているため、スロットル開度推定値をこれに対応して時点ＥＬ１〜時点ＥＬ２の間で、吸気スロットルモデルの応答時定数を小さく(応答性を早く)補正して、スロットル開度推定値を大きくなる方向に補正する。これによって、筒内空気量が増加したと判断されて燃料噴射量が増加され、スロットルバルブを開いた際の空燃比がリーン上限を超えないようにすることができるようになる。
【００５２】
図５は、図３に示す制御フローにおけるスロットルバルブを閉じた（減速時）時に、排気空燃比がリッチ下限を超えた場合の時間経過に対するスロットル開度推定値、空気量センサの流量、燃料噴射量、排気センサの空燃比の変化を示したタイムチャートである。
【００５３】
空気制御デバイス状態推定手段２４では、時刻Ｔ３でスロットル開度を所定量ΔＴｈだけステップ的に大きく閉じるように変化させた目標開度値(制御目標値)に対して、破線で示すように、吸気スロットルモデルを用いてスロットル開度推定値を推定している。
【００５４】
この場合も図４と同様に、時刻Ｔ３でスロットルバルブがステップ的に閉じられると、判定区間ＤｔＴｈの経過後の時刻Ｔ４の間に、スロットルバルブの開度推定値に検出遅れが発生する。そして、この判定区間ＤｔＴｈの間に検出遅れによって、スロットルバルブを開いた際に排気空燃比が、時点ＴＲ１〜時点ＴＲ２の間の区間ＲＳでリッチ下限を超えているため、スロットル開度推定値をこれに対応して時点ＥＲ１〜時点ＥＲ２の間で、吸気スロットルモデルの応答時定数を小さく補正して、スロットル開度推定値を小さくなる方向に補正する。これによって、筒内空気量が減少したと判断されて燃料噴射量が低減され、スロットルバルブを閉じた際の空燃比がリッチ下限を超えないようにすることができるようになる。
【００５５】
尚、図４、図５の説明ではリーン上限、リッチ下限を越えた際に応答時定数の補正を行うようにしているが、リーン上限、リッチ下限からのはずれ度合（面積、最大値等）によって応答時定数の補正を行うか否かを判定しても良いものである。
【００５６】
或いはリーン上限、リッチ下限を超えた回数を記憶しておき、所定回数だけ連続して超えた場合や、リーン上限、リッチ下限を超えた回数が所定頻度以上発生した場合にだけ補正を行うようにしても良いものである。
【００５７】
図６は、本実施形態の吸気スロットルモデルにおける検出遅れを補正する区間である判定区間ＤｔＴｈを設定する方法を示している。本実施形態の効果を高めるためには、スロットルバルブが開かれた、或いは閉じられた時からの応答時間の変化が、筒内空気量の推定に影響する時間だけの区間で、排気空燃比を用いて応答時定数（動的要素）の補正を行なうことが望ましい。
【００５８】
したがって、スロットルバルブの開度変化によって排気空燃比にその影響が現れる時間を、事前に実験、或いはシミュレーションによって求めておけば良いものである。その結果を回転数と空気流量のマップとして記憶することにより、運転条件に適合した判定区間ＤｔＴｈを設定することができる。したがって、スロットルバルブの開度変化が生じた時刻から、判定区間ＤｔＴｈの区間だけ排気空燃比から吸気スロットルモデルの応答時定数を補正すれば良いことになる。
【００５９】
図６に示したのは、排気量が１．５リットルの内燃機関の例であり、回転数や空気流量が大きいほど判定区間ＤｔＴｈを時間単位で小さく設定し、排気菅のレイアウトにもよるが、概ね２０００ｒｐｍ，１５００ｇ／ｍｉｎで０．２秒程度(図６のＰで表示)であり、２０００ｒｐｍ，５００ｇ／ｍｉｎで０．３秒程度(図６のＱで表示)である。
【００６０】
図７Ａ、図７Ｂは、図３のステップ１４で実行する異常診断の実施方法を示している。本実施形態では、動的要素を吸気スロットルモデルの応答時定数（モデル時定数）としているため、図７Ａや図７Ｂの表にしたがって異常判定ができるものである。
【００６１】
図７Ａは、スロットルバルブを開いた時の異常判定方法を示している。モデル時定数が、予め定めたスロットルバルブの応答時定数の上限値を超えて判定区間ＤｔＴｈ間の空燃比がリッチになってしまう場合は、スロットルバルブの応答が上限値を超えているため、スロットル応答異常と判定する。
【００６２】
逆に、モデル時定数が予め定めた下限値を超えた場合は、スロットル応答速度が速くなる故障モードは存在しないので、燃料噴射量が減少していると判断し、燃料流量減少異常とする。
【００６３】
図７Ｂは、スロットルバルブを閉じた時の異常判定方法を示している。モデル時定数が予め定めた上限値を超えても、空燃比がリーンになってしまう場合はスロットル応答異常と判定し、逆にモデル時定数が下限値を越えた場合は燃料噴射量が増加していると判断し、燃料流量増加異常と判定する。この方法によって吸気スロットルモデルの応答異常と燃料流量異常を速やかに検出することができる。これによって、吸気スロットル装置や燃料噴射装置の異常を早期に判断でき、排気ガス有害成分の増加や燃費の悪化を未然に抑制することができる。
【００６４】
尚、本実施形態は図１に示したような、排気ガス浄化用触媒１２の後の排気ガスを過給装置１１の上流に還流するＬｏｗ・Ｐｒｅｓｓｕｒｅ・Ｌｏｏｐ・ＥＧＲシステム（Ｌ・Ｐ・Ｌ−ＥＧＲシステム）にかぎらず、排気ガスを吸気マニホールド１２に戻すものについても同様に適用できるものである。
【００６５】
また、可変バルブ装置によって筒内空気量を制御するシステムにおいては、上述の説明の吸気スロットル装置１４を可変バルブ装置１８に置き換え、可変バルブ装置１８の位相応答時定数や、バルブリフトのリフト応答時定数を排気空燃比に応じて補正すれば良いものである。
【００６６】
また、本実施形態では、目標開度値と吸気スロットルモデルを用いてスロットルバルブの開度推定値を推定する場合について説明したが、本実施形態はこれに限らず、例えば、スロットル開度をフィルタ補正する場合でも適用できるものである。例えば、フィルタとして位相進み／遅れフィルタを用いた場合を考えると、この位相進み／遅れ要素が動的要素に相当し、これを排気空燃比で補正することで上述した説明と同様の効果を得ることができるようになる。
【実施例２】
【００６７】
次に、本発明の第２の実施形態になる空気制御デバイスの応答特性の変化に対応する補正方法について、図８〜図１０を用いて説明する。本実施形態においては、過給装置１１における過給圧モデルのタービンをバイパスするウェストゲートバルブ１１Ｗａの応答時定数（＝タービン応答時定数）、或いはコンプレッサをバイパスするリサーキュレーションバルブ１１Ｒｅにおける応答時定数（＝コンプレッサ応答時定数）を補正する場合の制御フローを示している。尚、基本的な制御フローは図３に示す制御フローとほぼ同様である。
【００６８】
≪ステップＳ２０≫
ステップＳ２０においては、本制御フローを実行するか、或いは実行しないかの禁止条件が成立しているか否かを判定している。具体的な禁止条件としては、吸気圧センサの故障や大気圧センサの故障等の過給装置１１の保護動作が出来ない場合等である。このような状態にある場合はリターンに抜け、そうでない場合はステップＳ２１に移行するものである。
【００６９】
≪ステップＳ２１≫
ステップＳ２０で禁止条件が成立していないと判断されると、ステップS２１では制御目標変化量、すなわち、過給装置１１による過給圧変化量が予め設定した所定値よりも大きく変化するか否かを判定し、大きく変化しない場合は以下の制御ステップの処理を行わないでリターンに抜けるようになっている。
【００７０】
このように、過給圧変化量が大きく設定された場合に補正制御を実行するように限定することで、過給装置１１の応答時間の変化に起因した過給圧の検出誤差をより的確に補正できるようにしている。過給圧変化量が大きく変化しない場合はリターンに抜け、過給圧変化量が大きく設定された場合はステップＳ２２に移行する。
【００７１】
≪ステップＳ２２≫
ステップＳ２１で過給圧変化量が大きく設定されたと判断されると、ステップS２２では、吸気マニホールド２２に設けた吸気圧センサにより検出されたインマニ圧が所定範囲外にあるか否かを判定する。所定範囲外にある場合は、過給圧推定値が正常な場合に比べてずれていることを示しており、過給圧推定値に誤差が存在していると見做している。したがって、本制御ステップで所定範囲外ではない、つまり所定範囲内に収束している場合は以下の制御ステップの処理を行わないでリターンに抜け、一方、所定範囲外にずれている場合はステップＳ２３に移行する。
【００７２】
≪ステップＳ２３≫
ステップＳ２２でインマニ圧が所定範囲外にあると判断されると、過給圧推定値を補正するため、ステップＳ２３では過給装置１１の過給圧モデルの動的要素、ここでは、具体的には過給圧モデルで過給圧推定値を求める推定演算に用いるウェストゲートバルブ１１Ｗａの応答時定数、或いはリサーキュレーションバルブ１１Ｒｅの応答時定数を算出する。
【００７３】
すなわち、加速時に予め設定した所定時間ΔＴｄ後に、インマニ圧が所定値を超えられない場合は、ウェストゲートバルブ１１Ｗａの応答時定数を大きく(応答性を遅く)するように補正して、過給圧推定値が小さくなる方向に新たに算出する。
【００７４】
一方、減速時に予め設定した所定定時間ΔＴｄ後にインマニ圧が所定値を超えられない場合は、過給装置１１のリサーキュレーションバルブ１１Ｒｅの応答時定数を大きく(応答性を遅く)するように補正して、過給圧推定値が小さくなる方向に新たに算出する。
【００７５】
ここで、応答時定数の補正は、上述した実施形態と同様に、応答時定数の全体を変更して新たな応答時定数とする方法や、現在の応答時定数に対して、所定の補正値を加減算して新たな応答時定数とする方法があるが、制御システムに対応して適切な方法を採用すれば良いものである。補正された応答時定数を算出すると、次のステップＳ２４に移行する。
【００７６】
≪ステップＳ２４≫
ステップＳ２３で応答時定数（動的要素の補正値)が算出されると、ステップＳ２４ではステップＳ２３で算出した応答時定数の値が、予め定めた所定範囲にあるか否かを判定し、所定範囲に入っている場合は、正常と判断してステップＳ２５に移行する。一方、この所定範囲の上、下限値を外れた場合は、異常と判断してステップＳ２６に移行して異常状態を警告することができる。
【００７７】
≪ステップＳ２５≫
ステップＳ２４で応答時定数が正常範囲と判断されているので、ステップＳ２５では補正された応答時定数を確定して過給圧モデルに反映する。この過給圧モデルで算出された過給圧推定値は、筒内空気量を算出する空気量推定モデルに使用されて燃費性能や排気性能の悪化を抑制することに寄与することができるようになる。本制御ステップで応答時定数が確定するとリターンに抜けて、次の起動タイミングを待つことになる。
【００７８】
このように、過給装置１１の過給圧モデルの応答時定数（動的要素）を補正することで正確な過給圧推定値を求めることができ、この結果、過給装置１１の応答特性の変化を補償して、正確な筒内空気量を求めることが可能となる。
【００７９】
≪ステップＳ２６≫
ステップＳ２４で応答時定数が正常範囲でない判断されているので、ステップＳ２６においては、過給圧モデルの応答時定数が、上、下限値を越えていることに対する警告灯を点灯し、異常情報を記録する。
【００８０】
図９は、図８に示す制御フローにおけるスロットルバルブを開いた場合（加速時）の時間経過に対するスロットル開度推定値、過給圧推定値、空気量センサの流量、インマニ圧の変化を示したタイムチャートである。尚、加速時のインマニ圧はウェストゲートバルブ１１Ｗａの応答時間によって左右されるので、ここではウェストゲートバルブ１１Ｗａの応答時定数を補正するものである。
【００８１】
図９に示すように、吸気スロットル装置１４の応答は過給装置１1の応答よりも早いため、吸気スロットルモデルの応答補正と過給圧モデルの応答補正は分離して実施することができる。したがって、吸気スロットルモデルの補正は実施例１と同様に行われている。
【００８２】
一方、過給圧モデルでは次のような補正を行なうものである。尚、ここでは目標過給圧が過給圧変化量ΔＴｃだけ大きく変化した時の、空気流量センサ１６の値と吸気マニホールドに取り付けた吸気圧センサの値（インマニ圧）を示している。本実施形態では、過給圧推定値は過給圧モデルを用いて目標過給圧値、及び空気量センサ１６の空気量から推定されるようになっており、破線で示すように変化するものである。
【００８３】
今、スロットルバルブが時刻Ｔ５において開かれると、ウェストゲートバルブＷａが所定量閉じられて、現在の過給圧に過給圧変化量ΔＴｃが加算して設定され、これに対応してインマニ圧が上昇していくことになる。そして、スロットルバルブが開かれた時刻、或いは過給圧変化量ΔＴｃが加算された時刻から所定時間ΔＴｄを経過した時刻Ｔ６で、インマニ圧Ｐａが第１所定設定圧を超えていないと、過給圧モデルの過給圧推定値にずれがあると見做すようにしている。
【００８４】
ここで、第１所定設定圧は、過給装置１１が正常な場合における所定時間ΔＴｄ後に達する過給圧を設定しており、所定時間ΔＴｄの経過後に第１所定設定圧を超えないと、過給圧の上昇が不足していると判断することができる。
【００８５】
したがって、この場合は、時刻Ｔ６において、ウェストゲートバルブ１１Ｗａの応答時定数を大きく(応答性を遅く)して、時点Ｔｐから過給圧推定値の上昇を遅くなる方向に補正して適合させるようにしている。これによって、過給装置１１の応答特性の変化を補償することができるようになる。
【００８６】
そして、この補正された過給圧推定値は筒内空気量の算出に反映されるものであり、上述のように、ウェストゲートバルブ１１Ｗａの開度変化量が所定値より大きくなってから所定時間内にインマニ圧が所定値に到達しない場合には、燃料噴射量を減らすように、動的要素であるウェストゲートバルブ１１Ｗａの応答時定数が補正されるようになる。尚、時刻Ｔ５〜Ｔ７の時間は判定区間ＤｔＴｃであり、第１の実施形態と同様の理由で設定されているが、夫々の空気制御デバイスによって固有の時間となっている。
【００８７】
図１０は、図８に示す制御フローにおけるスロットルバルブを閉じた場合（減速時）の時間経過に対するスロットル開度推定値、過給圧推定値、空気量センサの流量、インマニ圧の変化を示したタイムチャートである。尚、減速時のインマニ圧はリサーキュレーションバルブ１１Ｒｅの応答時間によって左右されるので、ここではリサーキュレーションバルブ１１Ｒｅの応答時定数を補正するものである。
【００８８】
今、スロットルバルブが時刻Ｔ８において閉じられると、現在の過給圧に過給圧変化量ΔＴｃが減算されて設定され、これに対応してインマニ圧が下降していくことになる。そして、スロットルバルブが閉じられた時刻、或いは過給圧変化量ΔＴｃが減算された時刻から所定時間ΔＴｄを経過した時刻Ｔ９で、インマニ圧Ｐａが第２所定設定圧を超えていないと、過給圧モデルの過給値にずれがあると見做すようにしている。
【００８９】
ここで、第２所定設定圧は、過給装置１１が正常な場合における所定時間ΔＴｄの後に達する過給圧を設定しており、所定時間ΔＴｄの経過後に第２所定設定圧を超えないと、過給圧の下降が不足していると判断することができる。
【００９０】
したがって、この場合は、時刻Ｔ９において、リサーキュレーションバルブ１１Ｒｅの応答時定数を大きく(応答性を遅く)して、時点Ｔｐから過給圧推定値の下降を遅くなる方向に補正して適合させるようにしている。これによって、過給装置１１の応答特性の変化を補償することができるようになる。尚、時刻Ｔ８〜Ｔ１０の時間も判定区間ＤｔＴｃであり、第１の実施形態と同様の理由で設定されている。
【００９１】
そして、この補正された過給圧推定値は筒内空気量の算出に反映されるものであり、上述のように、リサーキュレーションバルブ１１Ｒｅの開度変化量が所定値より大きくなってから所定時間内にインマニ圧が所定値に到達しない場合には、燃料噴射量を減らすように、動的要素であるリサーキュレーションバルブ１１Ｒｅの応答時定数が補正されるようになる。
【００９２】
尚、減速の場合はスロットルバルブの目標値との偏差である開度変化量ΔＴｈが小さい方が好ましく、ステップＳ２０での禁止条件判定に目標値との偏差である開度変化量ΔＴｈが所定値より小さいという条件を加えても良いものである。
【００９３】
このように、本実施形態によれば、過給装置１１の応答特性の変化による筒内空気量の誤差を低減することができ、過給装置１１の応答特性が変化しても筒内空気量の算出値に基づく軸トルク推定が正しくできるようになり、加速や減速の車両レスポンスを向上することができるようになる。もちろん、排気ガス有害成分の増加や燃費の悪化を未然に抑制することができることはいうまでもない。
【実施例３】
【００９４】
次に、本発明の第３の実施形態になる空気制御デバイスの応答特性の変化に対応する補正方法について、図１１〜図１２を用いて説明する。本実施形態においては、ＥＧＲ装置１５のＥＧＲモデルにおけるＥＧＲバルブの応答時定数を補正する場合の制御フローを示している。尚、本実施形態も基本的な制御フローは図３に示す制御フローとほぼ同様である。
【００９５】
≪ステップＳ３０≫
ステップＳ３０においては、本制御フローを実行するか、或いは実行しないかの禁止条件が成立している否かを判定している。具体的な禁止条件としては、可変バルブ装置１８によるスカベンジング制御を実行している場合のように、内部ＥＧＲが吸気マニホールド２２に一時的に吹き返す状態や、ＥＧＲインタクーラの冷却異常等の故障状態の条件である。このような状態にある場合はリターンに抜け、そうでない場合はステップＳ３１に移行するものである。
【００９６】
≪ステップＳ３１≫
ステップＳ３０で禁止条件が成立していないと判断されると、ステップS３１では制御目標変化量、すなわち、ＥＧＲ装置１５によるＥＧＲバルブの開度変化量が予め設定した所定値よりも大きく変化するか否かを判定し、大きく変化しない場合は以下の制御ステップの処理を行わないでリターンに抜けるようになっている。
【００９７】
このように、ＥＧＲバルブの開度変化量が大きく設定された場合に補正制御を実行するように限定することで、ＥＧＲ装置置１５の応答時間の変化に起因したＥＧＲバルブの開度推定値の検出誤差をより的確に補正できるようにしている。ＥＧＲバルブの開度変化量が大きく変化しない場合はリターンに抜け、ＥＧＲバルブの開度変化量が大きく設定された場合はステップＳ３２に移行する。
【００９８】
≪ステップＳ３２≫
ステップＳ３１でＥＧＲバルブの開度変化量が大きく設定されたと判断されると、ステップS３２では、吸気マニホールド２２に設けた吸気側酸素濃度センサ（図示せず）で検出される吸気側酸素濃度が、ＥＧＲが開始（或いは停止）されて所定値（例えば、目標値に対する６７％の濃度に対応する）に到達するまでの応答時間（以下、ＥＧＲ応答時間と記載する）を計測し、予め設定した所定時間範囲外にあるか否かを判定する。所定時間範囲外にある場合は、ＥＧＲバルブの開度推定値が正常な場合に比べてずれていることを示しており、ＥＧＲバルブの開度推定値に誤差が存在していると見做している。したがって、本制御ステップで所定時間範囲外ではない、つまり所定時間範囲内に収束している場合は、以下の制御ステップの処理を行わないでリターンに抜け、一方、所定時間範囲外にずれている場合はステップＳ３３に移行する。
【００９９】
≪ステップＳ３３≫
ステップＳ３２でＥＧＲ応答時間が所定範囲外にあると判断されると、ＥＧＲバルブの開度推定値を補正するため、ステップＳ３３ではＥＧＲ装置１５のＥＧＲモデルの動的要素、ここでは、具体的にはＥＧＲモデルのＥＧＲバルブの応答時定数を算出する。
【０１００】
すなわち、ＥＧＲ応答時間が予め設定した所定時間範囲より長い場合は、ＥＧＲバルブの応答時定数を大きく(応答性を遅く)するように補正して、ＥＧＲバルブの開度推定値が小さくなる方向に新たに算出する。一方、ＥＧＲ応答時間が予め設定した所定時間範囲より短い場合は、ＥＧＲバルブの応答時定数を小さく(応答性を早く)するように補正して、ＥＧＲバルブの開度推定値が大きくなる方向に新たに算出する。
【０１０１】
ここでも、応答時定数の補正は、応答時定数の全体を変更して新たな応答時定数とする方法や、現在の応答時定数に対して、所定の補正値を加減算して新たな応答時定数とする方法があるが、制御システムに合せて適切な方法を採用すれば良いものである。補正された応答時定数を算出すると、次のステップＳ３４に移行する。
【０１０２】
≪ステップＳ３４≫
ステップＳ３３で応答時定数（動的要素補正量)が算出されると、ステップＳ３４ではステップＳ３３で算出した応答時定数の値が、予め定めた所定範囲にあるか否かを判定し、所定範囲に入っている場合は、正常と判断してステップＳ３５に移行する。一方、この所定範囲の上、下限値を外れた場合は、異常と判断してステップＳ３６に移行して異常状態を警告することができる。
【０１０３】
≪ステップＳ３５≫
ステップＳ３４で応答時定数が正常範囲と判断されているので、ステップＳ３５では補正された応答時定数を確定してＥＧＲモデルに反映する。このＥＧＲモデルで算出されたＥＧＲバルブの開度推定値は、筒内空気量を算出する空気量推定モデルに使用されて燃費性能や排気性能の悪化を抑制することに寄与することができるようになる。本制御ステップで応答時定数が確定するとリターンに抜けて、次の起動タイミングを待つことになる。
【０１０４】
このように、ＥＧＲ装置１５のＥＧＲモデルの応答時定数（動的要素）を補正することで正確なＥＧＲバルブの開度推定値を求めることができ、この結果、ＥＧＲ装置１５の応答性の変化を補償して、正確な筒内空気量を求めることが可能となる。
【０１０５】
≪ステップＳ３６≫
ステップＳ３４で応答時定数が正常範囲でない判断されているので、ステップＳ３６においては、ＥＧＲバルブの応答時定数が、上、下限値を越えていることに対する警告灯を点灯し、異常情報を記録する。
【０１０６】
図１２は、図１１に示す制御フローにおけるＥＧＲバルブを閉じた（減速時）場合の時間経過に対するスロットル開度推定値、ＥＧＲバルブの開度推定値、空気量センサの流量、吸気側酸素濃度の変化を示したタイムチャートである。
【０１０７】
図１２に示すように、Ｌ・Ｐ・Ｌ−ＥＧＲシステムでは、ＥＧＲによる失火を防止するため、ＥＧＲバルブが閉まってからスロットルバルブを閉めるように制御されている。尚、吸気スロットルモデルの補正は実施例１と同様に行われている。
【０１０８】
今、ＥＧＲバルブが時刻Ｔ１１において閉じられると、現在のＥＧＲバルブの開度値に開度変化量ΔＥｇが減算して設定され、これに対応して吸気側酸素濃度が変化していくことになる。そして、ＥＧＲバルブが閉じられてから吸気側酸素濃度が目標値に対して所定割合(例えば、６７％程度の濃度)の値になる時刻Ｔ１２までのＥＧＲ応答時間ΔＴｅを測定する。
【０１０９】
このＥＧＲ応答時間ΔＴｅが所定時間範囲に収束していないと、ＥＧＲモデルのＥＧＲバルブの開度推定値にずれがあると見做すようにしている。ここで、所定時間範囲は、ＥＧＲ装置１５が正常な場合における、目標値の６７％濃度に達する時間範囲を設定している。
【０１１０】
そして、ＥＧＲ応答定時間ΔＴｅが所定時間範囲の上限を超えていると、ＥＧＲバルブの開度推定値が不足していると判断することができる。したがって、ＥＧＲ応答定時間ΔＴｅが所定時間範囲の上限を超えている場合は、時刻Ｔ１２において、ＥＧＲバルブの応答時定数を大きく(応答性を遅く)して、時点ＴｏからＥＧＲバルブの開度推定値の変化を遅くする方向に補正して適合するようにしている。
【０１１１】
逆に、ＥＧＲ応答定時間ΔＴｅが所定時間範囲の下限に到達していないと、ＥＧＲバルブの開度推定値が過剰であると判断することができる。したがって、ＥＧＲ応答定時間ΔＴｅが所定時間範囲の下限に到達していない場合は、時刻Ｔ１２において、ＥＧＲバルブの応答時定数を小さく(応答性を早く)して、時点ＴｏからＥＧＲバルブの開度推定値の変化を早くする方向に補正して適合するようにしている。
【０１１２】
このような方法によって、ＥＧＲ装置１５の応答変化を補償することができるようになる。尚、時刻Ｔ１１〜Ｔ１３の時間は判定区間ＤｔＴｅであり、第１の実施形態と同様の理由で設定されている。
【０１１３】
そして、この補正されたＥＧＲバルブの開度推定値は筒内空気量の算出に反映されるものであり、上述のように、ＥＧＲバルブの開度変化量が所定値より大きくなってから所定時間範囲の前後に吸気側酸素濃度が所定値に到達する場合には、燃料噴射量を増減するように動的要素であるＥＧＲバルブの応答時定数が補正されるようになる。
【０１１４】
以上述べた通り、本発明は、内燃機関の筒内空気量を制御する空気制御デバイスと、この空気制御デバイスの動作状態を推定する推定演算を行なって動作推定値を出力する推定モデルを有する空気制御デバイス制御手段とを備えると共に、空気制御デバイスの状態変化が所定値より大きくなってから所定時間が経過する間に、内燃機関の動作パラメータの少なくとも１つに基づいて、推定モデルの推定演算に使用される動的要素を補正して動作推定値を求める、構成とした。
【０１１５】
これによれば、空気制御デバイスの経年変化等によって空気制御デバイスの応答特性が変化しても、排気性能や燃費性能の悪化を抑制できるようになる。また、空気制御デバイスの応答特性の変化が吸収されるため、応答ばらつきの大きい空気制御デバイスも利用できるようになる。
【０１１６】
尚、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である
【符号の説明】
【０１１７】
１１…過給装置（ターボチャージャ）、１２…排気ガス浄化用触媒、１３…ＥＧＲクーラー、１４…吸気スロットル装置、１５…ＥＧＲ装置、１６…空気流量センサ、１７…インタクーラ、１８…可変バルブ装置、１９…排気管、２０…ＥＧＲ配管、２１…吸気配管、２２…吸気マニホールド、２３…差圧センサ、２４…空気制御デバイス状態推定手段、２５…筒内空気量算出手段、２６…燃料噴射量算出手段、２７…推定トルク算出手段。
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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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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