(57)【要約】【課題】実際のＥＧＲ弁開度が全開相当で制限されている間に目標ＥＧＲ弁開度が過度に増大することによる制御の追従性の悪化を回避する。【解決手段】実ＥＧＲ量を推定演算し、運転状態に応じた目標ＥＧＲ量との偏差に基づいて、ＥＧＲ弁開度をＰＩ制御によりクローズドループ制御する。ＥＧＲ弁開度が全開となっても目標ＥＧＲ量を実現できないと、定常偏差により目標ＥＧＲ弁開度が全開相当よりも過度に大きくなり、ｔ１時点で目標ＥＧＲ量が減少した場合に追従性が悪くなる。本発明では、目標ＥＧＲ弁開度が全開相当となりかつ偏差が正であるときに、Ｐ制御の入力を定数とし、かつＩ制御の出力をリセットすることで、目標ＥＧＲ弁開度を全開相当に保持する。これにより、時刻ｔ１で目標ＥＧＲ量が減少した場合に、直ちにＥＧＲ弁開度が減少する。【選択図】　図３
2004076642.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の流量を制御する流量制御弁と、
目標流量を設定する目標流量設定手段と、
実際に流れる流量を検出する実流量検出手段と、
上記目標流量と上記の実際の流量との偏差に基づいて、ＰＩ制御により、上記流量制御弁の目標弁開度を演算する目標弁開度演算手段と、
上記目標弁開度が全開相当の所定の上限開度に達し、かつ、上記偏差が正の場合に、上記目標弁開度演算手段におけるＰ制御の入力を上記偏差から所定値に切り替えるとともに、Ｉ制御における積分出力を０にリセットし続ける弁制御切替手段と、
を備えていることを特長とする流量制御装置。
【請求項２】
流体の流量を制御する流量制御弁と、
目標流量を設定する目標流量設定手段と、
実際に流れる流量を検出する実流量検出手段と、
上記目標流量と上記の実際の流量との偏差に基づいて、ＰＩ制御により、上記流量制御弁の目標弁開度を演算する目標弁開度演算手段と、
上記流量制御弁の前後の差圧を検出する差圧検出手段と、
上記目標弁開度が、上記差圧に基づいて設定される上限開度に達し、かつ、上記偏差が正の場合に、上記目標弁開度演算手段におけるＰ制御の入力を上記偏差から所定値に切り替えるとともに、Ｉ制御における積分出力を０にリセットし続けるように、上記目標弁開度演算手段へ指令信号を出力する弁制御切替手段と、
を備えていることを特長とする流量制御装置。
【請求項３】
流体の流量を制御する流量制御弁と、
目標流量を設定する目標流量設定手段と、
実際に流れる流量を検出する実流量検出手段と、
上記目標流量と上記の実際の流量との偏差に基づいて、ＰＩ制御により、上記流量制御弁の目標弁開度を演算する目標弁開度演算手段と、
上記流量制御弁の前後の差圧を検出する差圧検出手段と、
この差圧を所定の閾値と比較して、その大小関係を判定する差圧大小関係判定手段と、
上記目標弁開度が、上記の大小関係に対応してそれぞれ設定される上限開度に達し、かつ、上記偏差が正の場合に、上記目標弁開度演算手段におけるＰ制御の入力を上記偏差から所定値に切り替えるとともに、Ｉ制御における積分出力を０にリセットし続けるように、上記目標弁開度演算手段へ指令信号を出力する弁制御切替手段と、
を備えていることを特長とする流量制御装置。
【請求項４】
内燃機関の排気系から吸気系に還流する排気流量を制御するＥＧＲ弁と、
内燃機関の運転状態に従って、シリンダに吸入させたい目標ＥＧＲ量を設定する目標ＥＧＲ量設定手段と、
実際にシリンダに吸入される実ＥＧＲ量を検出する実ＥＧＲ量検出手段と、
上記目標ＥＧＲ量と上記実ＥＧＲ量との偏差に基づいて、ＰＩ制御により、上記ＥＧＲ弁の目標ＥＧＲ弁開度を演算する目標ＥＧＲ弁開度演算手段と、
上記目標ＥＧＲ弁開度が全開相当の所定の上限開度に達し、かつ、上記偏差が正の場合に、上記目標ＥＧＲ弁開度演算手段におけるＰ制御の入力を上記偏差から所定値に切り替えるとともに、Ｉ制御における積分出力を０にリセットし続けるＥＧＲ弁制御切替手段と、
を備えていることを特長とする内燃機関のＥＧＲ制御装置。
【請求項５】
内燃機関の排気系から吸気系に還流する排気流量を制御するＥＧＲ弁と、
内燃機関の運転状態に従って、シリンダに吸入させたい目標ＥＧＲ量を設定する目標ＥＧＲ量設定手段と、
実際にシリンダに吸入される実ＥＧＲ量を検出する実ＥＧＲ量検出手段と、
上記目標ＥＧＲ量と上記実ＥＧＲ量との偏差に基づいて、ＰＩ制御により、上記ＥＧＲ弁の目標ＥＧＲ弁開度を演算する目標ＥＧＲ弁開度演算手段と、
上記ＥＧＲ弁の前後の差圧を検出する差圧検出手段と、
上記目標ＥＧＲ弁開度が、上記差圧に基づいて設定される上限開度に達し、かつ、上記偏差が正の場合に、上記目標ＥＧＲ弁開度演算手段におけるＰ制御の入力を上記偏差から所定値に切り替えるとともに、Ｉ制御における積分出力を０にリセットし続けるように、上記目標ＥＧＲ弁開度演算手段へ指令信号を出力するＥＧＲ弁制御切替手段と、
を備えていることを特長とする内燃機関のＥＧＲ制御装置。
【請求項６】
上記ＥＧＲ弁制御切替手段によってＰ制御の入力となる上記所定値を、目標ＥＧＲ弁開度が全開相当の開度となるまで、切替開始から徐々に増加させていくことを特長とする請求項５に記載の内燃機関のＥＧＲ制御装置。
【請求項７】
内燃機関の排気系から吸気系に還流する排気流量を制御するＥＧＲ弁と、
内燃機関の運転状態に従って、シリンダに吸入させたい目標ＥＧＲ量を設定する目標ＥＧＲ量設定手段と、
実際にシリンダに吸入される実ＥＧＲ量を検出する実ＥＧＲ量検出手段と、
上記目標ＥＧＲ量と上記実ＥＧＲ量との偏差に基づいて、ＰＩ制御により、上記ＥＧＲ弁の目標ＥＧＲ弁開度を演算する目標ＥＧＲ弁開度演算手段と、
上記ＥＧＲ弁の前後の差圧を検出する差圧検出手段と、
この差圧を所定の閾値と比較して、その大小関係を判定する差圧大小関係判定手段と、
上記目標ＥＧＲ弁開度が、上記の大小関係に対応してそれぞれ設定される上限開度に達し、かつ、上記偏差が正の場合に、上記目標ＥＧＲ弁開度演算手段におけるＰ制御の入力を上記偏差から所定値に切り替えるとともに、Ｉ制御における積分出力を０にリセットし続けるように、上記目標ＥＧＲ弁開度演算手段へ指令信号を出力するＥＧＲ弁制御切替手段と、
を備えていることを特長とする内燃機関のＥＧＲ制御装置。
【請求項８】
上記ＥＧＲ弁制御切替手段によってＰ制御の入力となる上記所定値は、上記の閾値との大小関係に応じてそれぞれ第１の所定値および第２の所定値に設定され、かつ閾値よりも小さい場合に、第１の所定値に切り替えた後、所定時間経過後に、第２の所定値に切り替えることを特長とする請求項７に記載の内燃機関のＥＧＲ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、流量制御弁の開度をＰＩ制御（比例積分制御）によりクローズドループ制御するようにした流量制御装置、特に、内燃機関のＥＧＲ量を制御する内燃機関のＥＧＲ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開平９−１７７６１６号公報には、内燃機関のシリンダに吸入させたいＥＧＲ量（目標ＥＧＲ量）に対し、実際にシリンダに吸入されるＥＧＲ量（実ＥＧＲ量）が追従するように、ＰＩ制御によってＥＧＲ弁開度を制御する装置が開示されている。
【０００３】
図１は、この従来例の構成を示すブロック図であって、目標ＥＧＲ量設定手段１０１では、運転状態に従って目標ＥＧＲ量を設定し、実ＥＧＲ量検出手段１０２では、推定演算によって実ＥＧＲ量を検出する。目標ＥＧＲ弁開度演算手段１０３では、目標ＥＧＲ量と実ＥＧＲ量の偏差からＰＩ制御によって目標ＥＧＲ弁開度を演算する。Ｐ制御については、上記偏差に対し比例ゲインをかけて、比例分（Ｐ分）を演算する。Ｉ制御については、上記偏差に対し積分ゲインをかけて、積分を行ない、積分分（Ｉ分）を演算する。そして、Ｐ分とＩ分の和として、目標ＥＧＲ弁開度を演算する。このようにして決定された目標ＥＧＲ弁開度は、排気還流通路に位置するＥＧＲ弁１０４に出力される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のようなＰＩ制御においては、演算された目標ＥＧＲ弁開度が全開相当の開度よりも大きくなることがあるため、運転状態の変化に対する応答が悪化する場合が生じる。
【０００５】
図２は、実際のＥＧＲ弁開度が全開相当の開度で制限されることによって目標ＥＧＲ量を実現できていない状態から、時刻ｔ１で運転状態が変化して目標ＥＧＲ量がステップ的に減少した場合のＥＧＲ弁開度およびＥＧＲ流量の変化を示しており、いずれも太実線が目標値、細実線が実値である。
【０００６】
時刻ｔ１以前においては、目標ＥＧＲ量と実ＥＧＲ量との定常偏差によって、Ｉ分が時間経過とともに増加するため、目標ＥＧＲ弁開度は図に示すように増加していく。しかしながら実際のＥＧＲ弁開度は全開相当で制限されてしまうため、ＥＧＲ量の定常偏差は減少しない。次に、時刻ｔ１において、目標ＥＧＲ量がステップ的に減少して実ＥＧＲ量よりも小さくなると、目標ＥＧＲ弁開度は図に示すように、時刻ｔ１時点においてＰ制御によって減少する。そして時刻ｔ１以降、時間経過とともにＩ分が減少することによって目標ＥＧＲ弁開度が徐々に減少していく。
【０００７】
このようにして、時刻ｔ１以降、目標ＥＧＲ弁開度は減少していくが、ある時刻ｔ２までは目標ＥＧＲ弁開度が全開相当よりも大きいので、実ＥＧＲ弁開度は時刻ｔ２まで全開相当で保持され、その後、徐々に減少する。このように、理想的には、時刻ｔ１からＥＧＲ弁が閉じ始めた方が良いにもかかわらず、時刻ｔ１以前の状態が影響して、時刻ｔ２までＥＧＲ弁開度が全開相当で止まっており、その結果、目標ＥＧＲ量への追従性能が悪化してしまう。
【０００８】
このような問題は、ＥＧＲ制御のみならず、ＰＩ制御による流量制御において同様に生じる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る流量制御装置は、流体の流量を制御する流量制御弁と、目標流量を設定する目標流量設定手段と、実際に流れる流量を検出する実流量検出手段と、上記目標流量と上記の実際の流量との偏差に基づいて、ＰＩ制御により、上記流量制御弁の目標弁開度を演算する目標弁開度演算手段と、を備えており、上記のＰＩ制御によって目標流量に追従するようにクローズドループ制御が実現される。
【００１０】
そして、特に、上記目標弁開度演算手段における弁制御を切り替える弁制御切替手段を備えている。この弁制御切替手段によって、上記目標弁開度が全開相当の所定の上限開度に達し、かつ、上記偏差が正の場合に、上記目標弁開度演算手段におけるＰ制御の入力を上記偏差から所定値に切り替えるとともに、Ｉ制御における積分出力を０にリセットし続けるようになっている。
【００１１】
上記のＰ制御の入力となる所定値は、例えば、目標弁開度が上記上限開度に保持される値に設定される。積分出力は０となるので、演算された目標弁開度は、全開相当となり、過度に大きくなることがない。
【００１２】
また本発明の内燃機関のＥＧＲ制御装置は、内燃機関の排気系から吸気系に還流する排気流量を制御するＥＧＲ弁と、内燃機関の運転状態に従って、シリンダに吸入させたい目標ＥＧＲ量を設定する目標ＥＧＲ量設定手段と、実際にシリンダに吸入される実ＥＧＲ量を検出する実ＥＧＲ量検出手段と、上記目標ＥＧＲ量と上記実ＥＧＲ量との偏差に基づいて、ＰＩ制御により、上記ＥＧＲ弁の目標ＥＧＲ弁開度を演算する目標ＥＧＲ弁開度演算手段と、を備えており、上記のＰＩ制御によって目標ＥＧＲ量に追従するようにクローズドループ制御が実現される。
【００１３】
そして、上記目標ＥＧＲ弁開度が全開相当の所定の上限開度に達し、かつ、上記偏差が正の場合に、上記目標ＥＧＲ弁開度演算手段におけるＰ制御の入力を上記偏差から所定値に切り替えるとともに、Ｉ制御における積分出力を０にリセットし続けるＥＧＲ弁制御切替手段を備えている。これにより、やはり目標ＥＧＲ弁開度が過度に大きくなることがない。
【００１４】
【発明の効果】
この発明によれば、ＰＩ制御の中で目標弁開度が所定の上限開度に達した後、目標弁開度が過度に大きくなることが制限されるため、その後、目標流量が減少した際に、より早く追従することが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を内燃機関のＥＧＲ制御装置に適用した一実施例について詳細に説明する。
【００１６】
図５は、第１実施例を示すブロック図である。このＥＧＲ制御装置は、内燃機関の排気系から吸気系に至る排気還流通路に介装されたＥＧＲ弁４と、内燃機関の運転状態に従って、シリンダに吸入させたい目標ＥＧＲ量を設定する目標ＥＧＲ量設定手段１と、実際にシリンダに吸入される実ＥＧＲ量を後述する推定演算により検出する実ＥＧＲ量検出手段２と、上記目標ＥＧＲ量と上記実ＥＧＲ量との偏差に基づいて、ＰＩ制御により、上記ＥＧＲ弁４の目標ＥＧＲ弁開度を演算する目標ＥＧＲ弁開度演算手段３と、を備えており、さらに、この目標ＥＧＲ弁開度演算手段３の制御の方式を切り替えるＥＧＲ弁制御切替手段５を有している。
【００１７】
上記目標ＥＧＲ量設定手段１では、例えば以下のような方法で目標ＥＧＲ量を設定する。
【００１８】
第１に、アクセル開度とエンジン回転数から目標ＥＧＲ率を設定する。アクセル開度とエンジン回転数と目標ＥＧＲ率の関係はあらかじめマップとして用意しておく。目標ＥＧＲ率設定マップの一例を図６に示す。
【００１９】
第２に、（１）式の演算を行なうことによって、目標ＥＧＲ量ｔＱｅを演算する。シリンダ吸入新気量Ｑａｃは、例えばコレクタ吸入新気量Ｑａをエアフローメータで計測し、（２）式を演算することによって求める。（２）式はコレクタに吸入されるガスが吸気弁を通過するまでの動的な特性として、時定数τの一次遅れで近似的に表わされるものとしている。以下、Ｚ−１は一演算遅れを表わす演算子とする。
【００２０】
【数１】
2004076642.tif 000003
【００２１】
なお、サンプリング時間Δｔは固定値として与える。また時定数τは固定値として与えてもよく、運転状態によって変化させても良い。
【００２２】
上記実ＥＧＲ量検出手段２では、例えば以下のような方法で実際にシリンダに吸入されるＥＧＲ量（実ＥＧＲ量）を検出する。
【００２３】
第１に、下記の（３）式を演算することによって、コレクタ吸入ＥＧＲ量Ｑｅを演算する。（３）式のＥＧＲ弁開口面積Ａｅｇｒは、例えばそのときの目標ＥＧＲ弁開度からＥＧＲ弁開口面積を推定する。具体的には、ＥＧＲ弁開度とＥＧＲ弁開口面積との関係を予めテーブルとして用意しておき、これから求める。このＥＧＲ弁開口面積を推定するためのテーブルの特性例を図７に示す。尚、ここでは、目標ＥＧＲ弁開度と実ＥＧＲ弁開度とがほぼ一致するものとみなすことになるが、動的な遅れによって違いが無視できない場合は、その動特性を考慮して目標ＥＧＲ弁開度から実ＥＧＲ弁開度を推定した上で、図７のテーブルからＥＧＲ弁開口面積を求めても良い。
【００２４】
またＥＧＲ弁前後差圧ΔＰｅｇｒは、排気還流通路のＥＧＲ弁の前後位置にそれぞれ臨設された圧力センサで直接検出するようにしてもよく、または、従来から公知の手法により推定演算して求めてもよい。
【００２５】
第２に、コレクタに吸入されるＥＧＲ量Ｑｅから（４）式を演算することによって、シリンダに吸入されるＥＧＲ量Ｑｅｃを演算する。（４）式は（２）式と同様に、コレクタに吸入されるガスが吸気弁を通過するまでの動的な特性として、時定数τの一次遅れで近似的に表わされるものとしている。
【００２６】
【数２】
2004076642.tif 000004
【００２７】
上記目標ＥＧＲ弁開度演算手段３では、例えば以下のようなＰＩ制御方式によるフィードバック演算を行なう。
【００２８】
第１に、（５）式を演算し、目標ＥＧＲ量に対する実ＥＧＲ量の偏差ΔＱｅｃを求める。この偏差ΔＱｅｃは、（５）式から明らかなように、目標ＥＧＲ量が実ＥＧＲ量を上回る場合に、正の値となる。
【００２９】
第２に、Ｐ制御の演算として（６）式の演算を行なう。ここで、ＵｐはＰ制御の入力であるが、上記ＥＧＲ弁制御切替手段５から入力される切替信号に従って、その値が切り替えられる。ここでは、切替信号をＹｅｓとＮｏの２つで表わされるものとする。切替信号がＹｅｓの場合は、入力Ｕｐとして、偏差ΔＱｅｃを与える。切替信号がＮｏの場合は、入力Ｕｐとして、（７）式で求められる定数Ｐｃｏｎｓｔを与える。（７）式では、切替信号がＮｏの場合に、目標ＥＧＲ弁開度が全開相当のＥＶＯｍａｘとなるように、Ｐ制御の比例ゲインｋｐから定数Ｐｃｏｎｓｔを設定する。
【００３０】
第３に、Ｉ制御の演算として（８）式の演算を行なう。ここで、Ｕｉは積分出力リセット用の係数であり、上記の（６）式の場合と同様に、ＥＧＲ弁制御切替手段５から入力される切替信号に従って値が切り替えられる。この係数Ｕｉとしては、切替信号がＹｅｓの場合は、１を与え、Ｎｏの場合は、０を与える。すなわち切替信号がＹｅｓの場合は、入力である偏差ΔＱｅｃを所定の積分ゲインｋｉでもって積分するのに対し、Ｎｏの場合は、Ｉ制御の演算結果が常に０となるようにリセットを行なう。
【００３１】
第４に、（９）式を演算して目標ＥＧＲ弁開度ｔＥＶＯを求める。つまり、Ｐ分ｔＥＶＯｐとＩ分ｔＥＶＯｉとの和となる。
【００３２】
【数３】
2004076642.tif 000005
【００３３】
ここで、比例ゲインｋｐおよび積分ゲインｋｉは定数として与えても良いし、運転状態によって変化させても良い。またサンプリング時間Δｔ、および全開相当の上限開度ＥＶＯｍａｘは定数として与える。
【００３４】
図８は、上記の目標ＥＧＲ弁開度演算手段３の演算内容を示すブロック図であり、Ｐ分を求めるＰ制御要素８１とＩ分を求めるＩ制御要素８２とを含み、加算点８３で求められた両者の和が目標ＥＧＲ弁開度として出力される。目標ＥＧＲ量と実ＥＧＲ量との偏差は、加算点８４で求められ、Ｐ制御要素８１の入力が、上述した切替信号に応じて、切替部８５により、偏差もしくは定数Ｐｃｏｎｓｔに切り替えられる。同様に、Ｉ制御要素８２内の切替部８６から出力される係数Ｕｉにより、Ｉ分のリセットが行われる。
【００３５】
ＥＧＲ弁制御切替手段５は、上述したように、目標ＥＧＲ弁開度演算手段３に対し、ＹｅｓとＮｏの信号（切替信号）を出力するものである。これは、下記の条件を満たす場合に、Ｎｏを出力し、目標ＥＧＲ弁開度を全開相当に制限する。下記の条件以外の場合は、Ｙｅｓを出力し、通常のクローズドループ制御つまりＥＧＲ量の制御偏差に従って目標ＥＧＲ弁開度を演算する。下記のＮｏと判定する運転状態は、実際のＥＧＲ弁開度が全開相当の開度で制限されていて、目標ＥＧＲ量を実現できていない場合に相当する。
【００３６】
【数４】
Ｎｏ判定条件：　Ｑｅｃ＜ｔＱｅｃ　かつ　ｔＥＶＯ≧ＥＶＯｍａｘ
但し、
Ｑｅｃ：シリンダ吸入ＥＧＲ量［ｍｇ／ｓｔ］
ｔＱｅｃ：目標ＥＧＲ量［ｍｇ／ｓｔ］
ｔＥＶＯ：目標ＥＧＲ弁開度［％］
ＥＶＯｍａｘ：全開相当ＥＧＲ弁開度［％］
以上のような第１実施例によれば、実際のＥＧＲ弁開度が全開相当の開度で制限されることによって目標ＥＧＲ量を実現できていない状態において、目標ＥＧＲ弁開度が全開相当の開度に保持される。図３は、前述した図２と同様に、実際のＥＧＲ弁開度が全開相当の開度で制限されることによって目標ＥＧＲ量を実現できていない状態から、時刻ｔ１で運転状態が変化して目標ＥＧＲ量がステップ的に減少した場合のＥＧＲ弁開度およびＥＧＲ流量の変化を示しており、いずれも太実線が目標値、細実線が実値である。
【００３７】
この場合、時刻ｔ１以前においては、目標ＥＧＲ量と実ＥＧＲ量との定常偏差が大であるが、Ｐ制御の入力が、全開相当の開度に対応した定数Ｐｃｏｎｓｔに切り替えられるとともに、Ｉ分が０にリセットされ続けるので、目標ＥＧＲ弁開度は、全開相当の開度となる。そのため、時刻ｔ１において目標ＥＧＲ量がステップ的に減少して実ＥＧＲ量よりも小さくなると、目標ＥＧＲ弁開度は直ちに減少する。そのため、目標ＥＧＲ量に対する追従性能が向上する。
【００３８】
次に、第２実施例を図９のブロック図に基づいて説明する。このＥＧＲ制御装置は、内燃機関の排気系から吸気系に至る排気還流通路に介装されたＥＧＲ弁４と、内燃機関の運転状態に従って、シリンダに吸入させたい目標ＥＧＲ量を設定する目標ＥＧＲ量設定手段１と、実際にシリンダに吸入される実ＥＧＲ量を後述する推定演算により検出する実ＥＧＲ量検出手段２と、上記目標ＥＧＲ量と上記実ＥＧＲ量との偏差に基づいて、ＰＩ制御により、上記ＥＧＲ弁４の目標ＥＧＲ弁開度を演算する目標ＥＧＲ弁開度演算手段１３と、を備えており、さらに、上記ＥＧＲ弁４の前後の差圧を検出するＥＧＲ弁前後差圧検出手段１６と、目標ＥＧＲ弁開度演算手段１３の制御の方式を切り替えるＥＧＲ弁制御切替手段１５と、を有している。ここで、上記ＥＧＲ弁４、目標ＥＧＲ量設定手段１および実ＥＧＲ量検出手段２は、前述した第１実施例と特に変わりはない。
【００３９】
上記目標ＥＧＲ弁開度演算手段１３は、第１実施例のものとは僅かに異なるものであり、例えば以下のような演算を行なう。
【００４０】
第１に、ＥＧＲ弁前後差圧検出手段１６が検出したＥＧＲ弁前後の差圧から、ＥＧＲ弁開度を制限する上限開度ＥＶＯｌｉｍを設定する。ＥＧＲ弁前後差圧とＥＧＲ弁開度上限値ＥＶＯｌｉｍとの関係は予めテーブルとして用意しておく。このテーブルの特性例を図１０に示す。図１０に示すように、前後差圧が大きいほど全開近くに上限開度ＥＶＯｌｉｍを設定し、前後差圧が小さいときには、上限開度ＥＶＯｌｉｍをより小さく与える。
【００４１】
第２に、（１０）式を演算して目標ＥＧＲ量に対する実ＥＧＲ量の偏差ΔＱｅｃを求める。この偏差ΔＱｅｃは、（１０）式から明らかなように、目標ＥＧＲ量が実ＥＧＲ量を上回る場合に、正の値となる。
【００４２】
第３に、Ｐ制御の演算として（１１）式の演算を行なう。ここで、ＵｐはＰ制御の入力であるが、ＥＧＲ弁制御切替手段１５から入力される切替信号に従って、その値が切り替えられる。ここでは、切替信号をＹｅｓとＮｏの２つで表わされるものとする。切替信号がＹｅｓの場合は、入力Ｕｐとして、ΔＱｅｃを与える。切替信号がＮｏの場合は、入力Ｕｐとして（１２）式で求められる定数Ｐｃｏｎｓｔを与える。（１２）式では、切替信号がＮｏの場合に、目標ＥＧＲ弁開度が、図１０のテーブルから求められる上限開度ＥＶＯｌｉｍとなるように、Ｐ制御の比例ゲインｋｐを用いて定数Ｐｃｏｎｓｔを設定する。
【００４３】
第４に、Ｉ制御の演算として（１３）式の演算を行なう。第１実施例と同様に、Ｕｉは積分出力リセット用の係数であり、上記の（１１）式の場合と同じく、ＥＧＲ弁制御切替手段１５から入力される切替信号に従って値が切り替えられる。切替信号がＹｅｓの場合は、１を与え、Ｎｏの場合は、０を与える。すなわち切替信号がＹｅｓの場合は、入力である偏差ΔＱｅｃを積分するのに対し、Ｎｏの場合は、Ｉ制御の演算結果が常に０となるようにリセットを行なう。
【００４４】
第５に、（１４）式を演算して目標ＥＧＲ弁開度ｔＥＶＯを求める。
【００４５】
【数５】
2004076642.tif 000006
【００４６】
ここで、比例ゲインｋｐおよび積分ゲインｋｉは定数として与えても良いし、運転状態によって変化させても良い。またサンプリング時間Δｔは定数として与える。
【００４７】
ＥＧＲ弁前後差圧検出手段１６は、上述したようにＥＧＲ弁４の前後差圧を検出するものであるが、これは、直接にセンサで検出してもよく、または、従来から公知の手法により推定演算して求めてもよい。
【００４８】
ＥＧＲ弁制御切替手段１５は、上述したように、目標ＥＧＲ弁開度演算手段１３に対し、ＹｅｓとＮｏの信号（切替信号）を出力するものである。これは、下記の条件を満たす場合に、Ｎｏを出力し、目標ＥＧＲ弁開度を、図１０のテーブルから求めた上限開度ＥＶＯｌｉｍに制限する。下記の条件以外の場合は、Ｙｅｓを出力し、通常のクローズドループ制御つまりＥＧＲ量の制御偏差に従って目標ＥＧＲ弁開度を演算する。下記のＮｏと判定する運転状態は、目標ＥＧＲ弁開度が上限開度ＥＶＯｌｉｍに達しており、かつ目標ＥＧＲ量を実現できていない場合に相当する。
【００４９】
【数６】
Ｎｏ判定条件：　Ｑｅｃ＜ｔＱｅｃ　かつ　ｔＥＶＯ≧ＥＶＯｌｉｍ
但し、
Ｑｅｃ：シリンダ吸入ＥＧＲ量［ｍｇ／ｓｔ］
ｔＱｅｃ：目標ＥＧＲ量［ｍｇ／ｓｔ］
ｔＥＶＯ：目標ＥＧＲ弁開度［％］
ＥＶＯｌｉｍ：ＥＧＲ弁開度上限［％］
この第２実施例は、図４に示すようなＥＧＲ流量とＥＧＲ弁開度とＥＧＲ弁前後差圧との関係を考慮している。図４に示すように、ＥＧＲ弁開度の差が同じであっても、ＥＧＲ弁前後差圧が低いときは、ＥＧＲ流量の変化は少ない。
【００５０】
前述した図３のように目標ＥＧＲ量が変化する場合に、第１実施例では、時刻ｔ１以前の目標ＥＧＲ弁開度を全開相当に制限しているが、この第２実施例では、ＥＧＲ弁前後差圧が小さいときは、全開よりも小さい開度、つまり前後差圧に応じて設定された上限開度ＥＶＯｌｉｍに保持される。これによって、時刻ｔ１以降のＥＧＲ弁の開度変化幅が、全開位置から動かす場合に比べて小さくなる。そのため、ＥＧＲ弁開度を、目標ＥＧＲ量を実現し得る開度により早く収束させることができ、目標ＥＧＲ量への追従性をさらに向上させることができる。なお、これによって、時刻ｔ１以前のＥＧＲ量の定常偏差は増加するが、定常偏差への影響が大きい、ＥＧＲ弁前後差圧が大きい運転状態では、ＥＧＲ弁開度をより全開に近い開度で制限することになる。
【００５１】
上記第２実施例においては、切替信号に応じて、（１２）式から求めた定数Ｐｃｏｎｓｔを、Ｐ制御の入力として与えるようになっているが、この定数Ｐｃｏｎｓｔの値を、切替の直後から時間経過に伴って、目標ＥＧＲ弁開度が全開開度相当になるまで徐々に増加させるようにしても良い。このようにすれば、全開開度以下で長時間制限することにより派生する問題を回避することができる。
【００５２】
例えば、（１５）式を演算することによって、定数Ｐｃｏｎｓｔを所定の増加割合Δｐｃｏｎｓｔに従って徐々に増加させていく。ただし、定数Ｐｃｏｎｓｔは、ＥＧＲ弁制御切替手段１５の出力信号がＹｅｓからＮｏに切り変わった時点で、（１２）式で求めた初期値にリセットする。また、（１６）式で求めた上限値でもって定数Ｐｃｏｎｓｔの上限を制限する。
【００５３】
【数７】
2004076642.tif 000007
【００５４】
すなわち、第２実施例は、将来的に目標ＥＧＲ量が下がることを想定して、ＥＧＲ弁を閉じるまでの時間が短くなるように、予めＥＧＲ弁開度を全開よりも小さい開度に制限するものである。しかしながら、ＥＧＲ弁前後差圧に基づいて目標ＥＧＲ弁開度を制限することで影響は少なくしているものの、ＥＧＲ弁開度を全開相当よりも小さく制限している間は、第１実施例よりも定常偏差は増加する。そのため、制限されている期間が長いほど、相対的に定常偏差増加による悪影響が大きくなる。上記のように定数Ｐｃｏｎｓｔを徐々に増加させるようにすれば、ＥＧＲ弁開度が制限されている期間が長くなるほど、定数Ｐｃｏｎｓｔが増加することから、ＥＧＲ弁開度の制限が緩和されることになり、定常偏差増加による問題が抑制される。
【００５５】
次に、第３実施例を図１１のブロック図に基づいて説明する。このＥＧＲ制御装置は、内燃機関の排気系から吸気系に至る排気還流通路に介装されたＥＧＲ弁４と、内燃機関の運転状態に従って、シリンダに吸入させたい目標ＥＧＲ量を設定する目標ＥＧＲ量設定手段１と、実際にシリンダに吸入される実ＥＧＲ量を後述する推定演算により検出する実ＥＧＲ量検出手段２と、上記目標ＥＧＲ量と上記実ＥＧＲ量との偏差に基づいて、ＰＩ制御により、上記ＥＧＲ弁４の目標ＥＧＲ弁開度を演算する目標ＥＧＲ弁開度演算手段２３と、を備えており、さらに、上記ＥＧＲ弁４の前後の差圧を検出するＥＧＲ弁前後差圧検出手段１６と、この差圧を所定の閾値と比較して、その大小関係を判定するＥＧＲ弁前後差圧大小関係判定手段２７と、目標ＥＧＲ弁開度演算手段２３の制御の方式を切り替えるＥＧＲ弁制御切替手段２５を有している。ここで、上記ＥＧＲ弁４、目標ＥＧＲ量設定手段１および実ＥＧＲ量検出手段２は、前述した第１，第２実施例と特に変わりはなく、またＥＧＲ弁前後差圧検出手段１６は、第２実施例のものと特に変わりはない。
【００５６】
上記目標ＥＧＲ弁開度演算手段２３は、第１，第２実施例のものとは僅かに異なるものであり、例えば以下のような演算を行なう。
【００５７】
第１に、ＥＧＲ弁前後差圧大小関係判定手段２７の判定結果に基づいて、（１７−１）式および（１７−２）式に示すように、ＥＧＲ弁開度を制限する上限開度ＥＶＯｌｉｍを設定する。
【００５８】
【数８】
差圧が閾値より大きいとき
ＥＶＯｌｉｍ＝ＥＶＯｈｉ　……（１７−１）
差圧が所定値より小さいとき
ＥＶＯｌｉｍ＝ＥＶＯｌｏｗ　……（１７−２）
但し
ＥＶＯｌｉｍ：ＥＧＲ弁開度上限［％］
ＥＶＯｈｉ：差圧が閾値より大きい場合のＥＧＲ弁開度上限［％］
ＥＶＯｌｏｗ：差圧が閾値より小さい場合のＥＧＲ弁開度上限［％］
ここで、ＥＶＯｈｉとＥＶＯｌｏｗは定数として与える。また、ＥＶＯｈｉはＥＶＯｌｏｗよりも大きい値とする。つまり差圧が大きいほうが上限開度ＥＶＯｌｉｍは、相対的に大きくなる。
【００５９】
第２に、（１８）式を演算して目標ＥＧＲ量に対する実ＥＧＲ量の偏差ΔＱｅｃを求める。この偏差ΔＱｅｃは、（１８）式から明らかなように、目標ＥＧＲ量が実ＥＧＲ量を上回る場合に、正の値となる。
【００６０】
第３に、Ｐ制御の演算として（１９）式の演算を行なう。ここで、ＵｐはＰ制御の入力であるが、ＥＧＲ弁制御切替手段２５から入力される切替信号に従って、その値が切り替えられる。ここでは、切替信号をＹｅｓとＮｏの２つで表わされるものとする。切替信号がＹｅｓの場合は、入力Ｕｐとして、ΔＱｅｃを与える。切替信号がＮｏの場合は、入力Ｕｐとして（２０）式で求められる定数Ｐｃｏｎｓｔを与える。（２０）式では、切替信号がＮｏの場合に、目標ＥＧＲ弁開度が、（１７）式で求めた上限開度ＥＶＯｌｉｍ（ＥＶＯｈｉもしくはＥＶＯｌｏｗ）となるように、Ｐ制御の比例ゲインｋｐを用いて定数Ｐｃｏｎｓｔを設定する。
【００６１】
第４に、Ｉ制御の演算として（２１）式の演算を行なう。第１，第２実施例と同様に、Ｕｉは積分出力リセット用の係数であり、上記の（１９）式の場合と同じく、ＥＧＲ弁制御切替手段２５から入力される切替信号に従って値が切り替えられる。切替信号がＹｅｓの場合は、１を与え、Ｎｏの場合は、０を与える。すなわち切替信号がＹｅｓの場合は、入力である偏差ΔＱｅｃを積分するのに対し、Ｎｏの場合は、Ｉ制御の演算結果が常に０となるようにリセットを行なう。
【００６２】
第５に、（２２）式を演算して目標ＥＧＲ弁開度ｔＥＶＯを求める。
【００６３】
【数９】
2004076642.tif 000008
【００６４】
ここで、比例ゲインｋｐおよび積分ゲインｋｉは定数として与えても良いし、運転状態によって変化させても良い。またサンプリング時間Δｔは定数として与える。
【００６５】
ＥＶＯｈｉ＞ＥＶＯｌｏｗであるので、（２０）式から求める定数Ｐｃｏｎｓｔは、ＥＧＲ弁前後差圧が閾値よりも小さい場合は、閾値より大きい場合に比べて、より小さい値となる。すなわちより小さい開度でＥＧＲ弁開度上限を制限することになる。第２実施例について説明したように、小さい開度で過度に長期間制限することは好ましくないので、このように小さい開度で制限される状態が所定時間経過したときに、差圧が閾値より大きい場合に設定される定数Ｐｃｏｎｓｔの値にＰ制御の入力を切り替えるようにしても良い。この差圧が大きい場合に設定されるＰ制御の入力は（２３）式から求められる。
【００６６】
【数１０】
2004076642.tif 000009
【００６７】
ＥＧＲ弁制御切替手段２５は、上述したように、目標ＥＧＲ弁開度演算手段１３に対し、ＹｅｓとＮｏの信号（切替信号）を出力するものである。これは、下記の条件を満たす場合に、Ｎｏを出力し、目標ＥＧＲ弁開度を、（１７）式のいずれかの開度ＥＶＯｈｉ，ＥＶＯｌｏｗに制限する。下記の条件以外の場合は、Ｙｅｓを出力し、通常のクローズドループ制御つまりＥＧＲ量の制御偏差に従って目標ＥＧＲ弁開度を演算する。下記のＮｏと判定する運転状態は、目標ＥＧＲ弁開度が上限開度ＥＶＯｌｉｍ（ＥＶＯｈｉ，ＥＶＯｌｏｗ）に達しており、かつ目標ＥＧＲ量を実現できていない場合に相当する。
【００６８】
【数１１】
Ｎｏ判定条件：　Ｑｅｃ＜ｔＱｅｃ　かつ　ｔＥＶＯ≧ＥＶＯｌｉｍ
但し、
Ｑｅｃ：シリンダ吸入ＥＧＲ量［ｍｇ／ｓｔ］
ｔＱｅｃ：目標ＥＧＲ量［ｍｇ／ｓｔ］
ｔＥＶＯ：目標ＥＧＲ弁開度［％］
ＥＶＯｌｉｍ：ＥＧＲ弁開度上限［％］
上記の第３実施例では、前述した第２実施例と同様に、ＥＧＲ弁前後差圧が小さいときは、全開よりも小さい開度（ＥＶＯｌｏｗ）に保持される。これによって、時刻ｔ１以降のＥＧＲ弁の開度変化幅が、全開位置から動かす場合に比べて小さくなる。そのため、ＥＧＲ弁開度を、目標ＥＧＲ量を実現し得る開度により早く収束させることができ、目標ＥＧＲ量への追従性をさらに向上させることができる。特に、この第３実施例では、上限開度を単純に２段階に切り替えるので、第２実施例のように前後差圧とＥＧＲ弁開度との関係を規定するテーブルが不要であり、プログラムサイズを減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来例を示すブロック図。
【図２】この従来例によるＥＧＲ弁開度とＥＧＲ流量との変化の一例を示すタイムチャート。
【図３】本発明によるＥＧＲ弁開度とＥＧＲ流量との変化の一例を示すタイムチャート。
【図４】ＥＧＲ弁開度と前後差圧とＥＧＲ流量との関係を示す特性図。
【図５】本発明の第１実施例を示すブロック図。
【図６】目標ＥＧＲ率設定マップの例を示す特性図。
【図７】ＥＧＲ弁開口面積推定テーブルを示す特性図。
【図８】目標ＥＧＲ弁開度演算手段の詳細を示す機能ブロック図。
【図９】本発明の第２実施例を示すブロック図。
【図１０】前後差圧に対するＥＧＲ弁の上限開度の設定テーブルの例を示す特性図。
【図１１】本発明の第３実施例を示すブロック図。
【符号の説明】
１…目標ＥＧＲ量設定手段
２…実ＥＧＲ量検出手段
３…目標ＥＧＲ弁開度演算手段
４…ＥＧＲ弁
５…ＥＧＲ弁制御切替手段
【図１】
2004076642.tif 000010
【図２】
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【図３】
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【図４】
2004076642.tif 000013
【図５】
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【図６】
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【図７】
2004076642.tif 000016
【図８】
2004076642.tif 000017
【図９】
2004076642.tif 000018
【図１０】
2004076642.tif 000019
【図１１】
2004076642.tif 000020