(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気系より筒内に流入する空気量を調整する空気量調整手段と、
前記吸気系の空気量を検出する空気量検出手段と、
前記内燃機関から排出される排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段と、
前記空気量検出手段により検出される空気量をパラメータとする第１の制御特性を用い、前記空気量調整手段による空気量制御を実行する第１の制御手段と、
前記酸素濃度検出手段により検出される酸素濃度をパラメータとする第２の制御特性を用い、前記空気量調整手段による空気量制御を実行する第２の制御手段とを備え、
前記第１又は第２の制御手段のいずれかを前記内燃機関の運転領域に応じて選択的に用いて前記空気量制御を実行するようにした内燃機関の制御装置において、
前記第１又は第２の制御手段のいずれかによる前記空気量制御を実行している場合に、該制御手段による制御に併行して、前記第１又は第２の制御手段のうち非実行の制御手段用の制御特性の学習を行う学習手段と、
前記第１及び第２の制御手段に関する異常をそれぞれ判定する手段とを備え、
前記第１及び第２の制御手段のうち一方の制御手段に関する異常があると判定された場合に、前記学習手段により学習した制御特性を用いて他方の制御手段による前記空気量制御を実行することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記内燃機関の低負荷領域では前記第１の制御手段による前記空気量制御を実行し、それ以外の負荷領域では前記第２の制御手段による前記空気量制御を実行す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】
前記学習手段は、前記第１の制御手段による空気量制御時に、前記酸素濃度検出手段の検出値により前記第２の制御特性に関する学習を行い、前記第２の制御手段による空気量制御時に、前記空気量検出手段の検出値により前記第１の制御特性に関する学習を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記内燃機関のＥＧＲ通路を介して流れるＥＧＲ量を調整するためのＥＧＲ弁を備え、
前記空気量調整手段として前記ＥＧＲ弁を用いて前記空気量制御を実行することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記内燃機関の吸気通路を介して流れる空気量を調整するためのスロットルバルブを備え、
前記空気量調整手段として前記スロットルバルブを用いて前記空気量制御を実行することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
過給状態を可変とする可変式過給装置を備え、前記空気量調整手段として前記可変式過給装置を用いて前記空気量制御を実行することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか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ものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関において、排気特性の改善を意図して排気の一部を吸気系に還流させるＥＧＲ（排気還流）装置を備えたものが周知である。このＥＧＲ装置は、内燃機関の排気系と吸気系とを連通するＥＧＲ通路と、同ＥＧＲ通路の流路面積を調整するＥＧＲバルブとを備えている。そして、ＥＧＲバルブの開度が操作されることにより、ＥＧＲ通路を介して吸気系に還流される排気量（ＥＧＲ量）が制御される。このＥＧＲ装置によって排気の一部が吸気系に還流されると、吸気管を通じて吸入される空気量とＥＧＲ量とのバランス（すなわちＥＧＲ率）が調整され、それにより排気特性が改善される。
【０００３】
ＥＧＲ量の制御では、内燃機関の運転状態を示す状態量が検出され、検出された実際の状態量が目標の状態量となるようにフィードバック制御が実施される。例えば、運転状態を示す状態量としては吸入空気量や排気Ｏ2濃度などが用いられている。このとき、これら状態量の目標値が、例えば要求トルクや燃料噴射量など内燃機関の負荷に相関するパラメータに応じて設定される。
【０００４】
ところで、燃料噴射弁においては作動ばらつきが生じることがあり、作動ばらつきが生じると燃料噴射量にばらつきが生じる。ここで、状態量の目標値が燃料噴射量に応じて設定される場合、燃料噴射量のばらつきにより状態量の目標値が正確な値からずれる。状態量の目標値が正確な値からずれると、状態量に基づいて制御されるＥＧＲバルブの作動量に誤差が生じる。したがって、ＥＧＲ量の制御精度が低下し、排気エミッションが悪化する。燃料噴射量の大きさに対しての状態量のずれの大きさは、制御パラメータとしてどの状態量を用いるかによって異なり、状態量のずれの大きさが異なるとＥＧＲバルブの作動量の誤差の大きさが異なる。
【０００５】
そこで、特許文献１では、ＥＧＲバルブの作動量の誤差が小さくなる状態量を用いてＥＧＲ量の制御を行うようにしている。例えば、要求トルクが大きい場合、すなわち燃料噴射量が大きい場合は状態量を排気Ｏ2濃度としてＥＧＲ量の制御を行い、それ以外の場合は状態量を吸入空気量などとしてＥＧＲ量の制御を行っている。これにより、ＥＧＲ量の制御精度の低下が抑制され、排気エミッションの悪化が抑制される。
【０００６】
かかる場合、例えば、排気Ｏ2濃度を検出するセンサが故障した場合には、状態量を排気Ｏ2濃度とするＥＧＲ制御を行うことができず、代わって、状態量を吸入空気量としてＥＧＲ制御が行われる。このとき、燃料噴射量が大きいため、状態量を排気Ｏ2濃度とした通常のＥＧＲ制御の精度に比べて、状態量を吸入空気量としたＥＧＲ量の制御精度が低下する。これにより、排気中のＰＭ（粒子状物質）などが増加して、排気エミッションが悪化するおそれがあった。
【特許文献１】特開２００５−１８８３９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、内燃機関の筒内に流入する空気量を適正に制御し、ひいては排気エミッションの適正化を実現することができる内燃機関の制御装置を提供することを主たる目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明において、内燃機関の吸気系より筒内に流入する空気量を調整する空気量調整手段（例えばＥＧＲ装置）と、吸気系の空気量を検出する空気量検出手段（エアフロメータ）と、内燃機関から排出される排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段（Ａ／Ｆセンサ）とを備えている。また、空気量制御を行うための制御手段として、吸気系への流入空気量をパラメータとする第１の制御特性を用いて空気量制御を行う第１の制御手段と、排気中の酸素濃度をパラメータとする第２の制御特性を用いて空気量制御を行う第２の制御手段とを備えており、それら各制御手段のいずれかを内燃機関の運転領域に応じて選択的に用いて空気量制御を実行する。そして特に、第１又は第２の制御手段のいずれかによる空気量制御を実行している場合に、その制御に併行して第１又は第２の制御手段のうち非実行の制御手段用の制御特性の学習を行う。さらに、第１及び第２の制御手段に関する異常をそれぞれ判定し、第１及び第２の制御手段のうち一方の制御手段に関する異常があると判定された場合に、学習手段により学習した制御特性を用いて他方の制御手段による空気量制御を実行する。
【０００９】
ここで、第１又は第２の制御手段のいずれかが選択的に用いられる場合には、優先的に通常用いられる一方の制御手段に比べ、他方の制御手段の制御精度が低い場合があると考えられる。このとき、上記の学習を実行することにより、通常は選択されない方の制御手段においても適正な制御特性を規定することができる。なおこの場合、学習後の制御特性は個体差や経時変化による制御ばらつきも解消できるものとなる。
【００１０】
仮に、第１又は第２の制御手段のいずれか一方の空気量制御が実行できなくなり、その代償として他方の制御手段が実行される場合であっても、空気量制御の精度低下を抑制することができる。故に、内燃機関の筒内に流入する空気量を適正に制御し、ひいては排気エミッションの適正化を実現することができる。
【００１１】
また、内燃機関の運転領域に応じて第１又は第２の制御手段を選択的に用いて前記空気量制御を実行する。
【００１２】
第１又は第２の制御手段による空気量制御の精度は、内燃機関の運転領域によって異なる。そのため、内燃機関の運転領域に応じて制御手段の切り替えが行われると良い。運転領域に適した制御手段により空気量制御が実行されることにより、適正に空気量制御を実行することができる。
さらに、第１及び第２の制御手段に関する異常をそれぞれ判定する手段を備えている。そして、第１又は第２のいずれかの制御手段が異常であると判定された場合に、学習手段により学習した制御特性を用いて空気量制御を実行する。
異常が発生している制御手段による空気量制御は適正に実行されないと考えられる。したがって、空気量制御を実行する一方の制御手段が異常である場合、学習が行われた制御特性を用いて他方の制御手段による空気量制御が実行されることが望ましい。これにより、第１又は第２のいずれかの制御手段が異常であっても、適正に空気量制御を実行することができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明では、内燃機関の低負荷領域では第１の制御手段による空気量制御を実行し、それ以外の負荷領域では第２の制御手段による空気量制御を実行する。
【００１４】
第１の制御手段による空気量制御（吸入空気量をパラメータとする制御）と、第２の制御手段による空気量制御（排気酸素濃度をパラメータとする制御）とを比べると、低負荷領域では第１の制御手段の方が制御精度が高く、低負荷領域以外の領域では第２の制御手段の方が制御精度が高い。故に、低負荷領域では第１の制御手段により空気量制御が実行され、それ以外の負荷領域では第２の制御手段により空気量制御が実行されると良い。
【００１５】
請求項３に記載の発明では、第１の制御手段による空気量制御時に、酸素濃度検出手段の検出値により第２の制御特性に関する学習を行い、第２の制御手段による空気量制御時に、空気量検出手段の検出値により第２の制御特性に関する学習を行う。
【００１６】
第１の制御手段により空気量制御が実行されている場合に、酸素濃度検出手段により検出された排気酸素濃度は、第１の制御手段に替えて第２の制御手段により空気量制御が実行された場合において、制御されるべき排気酸素濃度に相当する。検出された排気酸素濃度により第２の制御特性に関する学習が行われると、第１の制御手段に替えて第２の制御手段により空気量制御が実行される場合に、学習が行われた第２の制御特性を用いれば適正に空気量制御を実行することができる。
【００１７】
また、第２の制御手段により空気量制御が実行されている場合に、空気量検出手段により検出された吸入空気量は、第２の制御手段に替えて第１の制御手段により空気量制御が実行された場合において、制御されるべき吸入空気量に相当する。検出された吸入空気量により第１の制御特性に関する学習が行われると、第２の制御手段に替えて第１の制御手段により空気量制御が実行される場合に、学習が行われた第１の制御特性を用いれば適正に空気量制御を実行することができる。
【００２０】
請求項４に記載の発明では、内燃機関のＥＧＲ通路を介して流れるＥＧＲ量を調整するためのＥＧＲ弁を備えている。そして、前記空気量調整手段としてＥＧＲ弁を用いて空気量制御を実行する。ＥＧＲ弁の開度を調整することでＥＧＲ量を調整し、ＥＧＲ量を調整すると空気量を調整することができる。このため、ＥＧＲ弁によるＥＧＲ量制御を実行することにより、空気量制御を実行することができる。
【００２１】
請求項５に記載の発明では、内燃機関の吸気通路を介して流れる空気量を調整するためのスロットルバルブを備えている。前記空気量調整手段としてスロットルバルブを用いて空気量制御を実行する。スロットルバルブの開度を調整することにより空気量を調整することができる。このため、スロットルバルブの開度制御を実行することにより、空気量制御を実行することができる。
【００２２】
請求項６の記載の発明では、過給状態を可変とする可変式過給装置を備えている。そして、前記空気量調整手段として可変式過給装置を用いて空気量制御を実行する。過給状態を調整することにより空気量を調整することができる。このため、可変式過給装置により過給状態の制御を実行することにより、空気量制御を実行することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明を具体化した一実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施の形態は、内燃機関であるディーゼルエンジンを対象にエンジン制御システムを構築するものとしており、当該制御システムにおいては電子制御ユニット（以下、ＥＣＵと言う）を中枢として燃料噴射量の制御等を実施することとしている。先ずは、図１を用いてエンジン制御システムの全体概略構成図を説明する。
【００２４】
図１に示すエンジン１０において、吸気管１１にはＤＣモータ等のアクチュエータによって開度調節されるスロットルバルブ１２と、スロットル開度を検出するためのスロットル開度センサ１３とが設けられている。吸気管１１に通じる吸気ポートと排気管１４に通じる排気ポートとにはそれぞれ吸気バルブ２１及び排気バルブ２２が設けられており、吸気バルブ２１の開動作により空気とＥＧＲガスとの混合ガスが燃焼室２３内に導入され、排気バルブ２２の開動作により燃焼後の排気が排気管１４に排出される。燃焼室２３には燃料を噴射供給する電磁駆動式の燃料噴射弁２４が取り付けられている。
【００２５】
排気管１４には、排気中のＰＭを捕集するためのＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）３１が設けられている。また、排気浄化装置としてＤＰＦ３１以外に、排気中のＮＯｘを浄化するＮＯｘ触媒や排気中のＨＣやＣＯを浄化する酸化触媒などが設けられても良い。ＤＰＦ３１の下流側には排気を検出対象として酸素濃度（以下、排気Ｏ2濃度という）を検出するためのＡ／Ｆセンサ３２が設けられている。
【００２６】
本エンジン１０には、排気動力を利用して過給を行うためのターボチャージャが設けられている。ターボチャージャとして、吸気管１１には吸気コンプレッサ３３が設けられ、排気管１４には排気タービン３４が設けられている。ターボチャージャでは、排気管１４を流れる排気によって排気タービン３４が回転され、その回転力が吸気コンプレッサ３３に伝達される。そして、吸気コンプレッサ３３により、吸気管１１内を流れる吸入空気が圧縮されて過給が行われる。
【００２７】
吸気コンプレッサ３３の上流側には、吸気管１１最上流部のエアクリーナ（図示略）を通じて吸入される吸入空気量を検出するためのエアフロメータ３５が設けられている。その他本制御システムでは、エンジン１０の回転速度を検出する回転速度センサ３８や、運転者によるアクセルペダルの踏み込み操作量（アクセル開度）を検出するアクセルセンサ３９が設けられている。
【００２８】
また、本エンジン１０には、排気の一部をＥＧＲガスとして吸気系に還流させるためのＥＧＲ装置が設けられている。ＥＧＲ装置として、吸気管１１と排気管１４との間にはＥＧＲ配管４１が設けられ、そのＥＧＲ配管４１には電磁弁等によりなるＥＧＲ弁４２が設けられている。ＥＧＲ弁４２の開度が調節されることにより、ＥＧＲ配管４１を通じて吸気系に再循環される排気量（ＥＧＲ量）が調整される。すなわち、エンジン１０の吸気ポートに吸入される吸入空気量が調整される。ＥＧＲ配管４１には、当該配管内を通過するＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラが設けられても良い。
【００２９】
ＥＣＵ５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ等からなる周知のマイクロコンピュータを備えた電子制御ユニットであり、ＥＣＵ５０には、上述した各種センサの検出信号が逐次入力される。そして、ＥＣＵ５０は、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて燃料噴射弁２４の燃料噴射制御などを適宜実施する。つまり、ＥＣＵ５０は、各種センサから検出したエンジン回転速度やアクセル操作量等のエンジン運転情報に基づいて最適な燃料噴射量及び噴射時期を決定し、それに応じた噴射制御信号により燃料噴射弁２４の駆動を制御する。また、エアフロメータ３５やＡ／Ｆセンサ３２の故障の有無を判定する機能を備える。
【００３０】
さらに、ＥＣＵ５０は、筒内に吸入する吸入空気量とＥＧＲ量とのバランス（すなわちＥＧＲ率）を最適に制御するべく、ＥＧＲ弁４２の開度を調節してＥＧＲ量を制御するＥＧＲ制御を行う。本実施の形態では、吸入空気量をパラメータとしてＥＧＲ開度を制御する「空気量ＥＧＲ制御」と、排気Ｏ2濃度をパラメータとしてＥＧＲ開度を制御する「Ｏ2濃度ＥＧＲ制御」とを選択的に実行することとしている。
【００３１】
ここで、空気量ＥＧＲ制御では、燃料噴射弁２４の指令噴射量とエンジン回転速度とをパラメータとして吸入空気量の目標値（以下、目標空気量という）を規定した通常空気量マップを用い、目標空気量が算出される。そして、エアフロメータ３５の検出信号により算出された実際の吸入空気量（以下、実空気量という）が目標空気量となるように、ＥＧＲフィードバック制御が行われる。同様に、Ｏ2濃度ＥＧＲ制御では、指令噴射量とエンジン回転速度とをパラメータとして排気Ｏ2濃度の目標値（以下、目標Ｏ2濃度という）を規定した通常Ｏ2濃度マップを用い、目標Ｏ2濃度が算出される。そして、Ａ／Ｆセンサの検出信号により算出された実際の排気Ｏ2濃度（以下、実Ｏ2濃度という）が目標Ｏ2濃度となるようＥＧＲフィードバック制御が行われる。通常空気量マップと通常Ｏ2濃度マップは適合等により規定され、ＥＣＵ５０内のＲＯＭに記憶されている。
【００３２】
図２の（ａ）に指令噴射量と目標空気量及び目標Ｏ2濃度との特性を示す。図２の（ａ）によれば、指令噴射量が比較的大きい高噴射量領域では、目標Ｏ2濃度がほぼ一定とされている。目標Ｏ2濃度がほぼ一定とされていることに対応させて、指令噴射量の増加に応じて目標空気量が大きくされている。
【００３３】
一方、指令噴射量が比較的小さい低噴射量領域では、目標Ｏ2濃度を一定に保とうとするとそれに応じて目標空気量を減少させなくてはならず、その際、吸入空気量を減少させすぎると空気量が不足して燃焼状態が悪化するおそれがある。このため、指令噴射量の減少に対して目標空気量が所定の値でほぼ一定とされている。目標空気量がほぼ一定とされていることに対応させて、指令噴射量の減少に応じて目標Ｏ2濃度が大きくされている。
【００３４】
ここで、燃料噴射弁２４では個体差や経時変化に起因した作動ばらつきが生じ、燃料噴射弁２４からの燃料噴射量がばらつくことがある。この場合、上記の図２の（ａ）のような特性によれば、噴射量ばらつきにより、高噴射量領域では吸入空気量にばらつきが生じ、低噴射量領域では噴射量ばらつきが生じると排気Ｏ2濃度にばらつきが生じる。したがって、噴射量ばらつきに起因して排気エミッションのばらつきが生じることがある。また、噴射量ばらつきを検出することができないため、吸入空気量ばらつきや排気Ｏ2濃度ばらつきが問題とされる。
【００３５】
図２の（ｂ）に指令噴射量と排気エミッションのばらつきとの関係を示す。図２の（ｂ）において、Ｏ2濃度ＥＧＲ制御に関して言えば、高噴射量領域では目標Ｏ2濃度がほぼ一定であるため、噴射量ばらつきが生じても排気エミッションはばらつかない。一方、低噴射量領域では目標Ｏ2濃度が変化するため、噴射量ばらつきが生じると排気エミッションがばらつく。空気量ＥＧＲ制御に関して言えば、低噴射量領域では目標空気量がほぼ一定であるため、噴射量ばらつきが生じても排気エミッションはばらつかないが、高噴射量領域では目標空気量が変化するため、噴射量ばらつきが生じると排気エミッションがばらつく。
【００３６】
そこで、低噴射量領域では空気量ＥＧＲ制御を、中及び高噴射量領域ではＯ2濃度ＥＧＲ制御を実行する。具体的には、空気量ＥＧＲ制御実行時の排気エミッションのばらつきの特性と、Ｏ2濃度ＥＧＲ制御実行時の排気エミッションのばらつきの特性とが交差する点での指令噴射量を噴射量Ａとし、指令噴射量が噴射量Ａ未満であれば空気量ＥＧＲ制御を実行し、指令噴射量が噴射量Ａ以上であればＯ2濃度ＥＧＲ制御を実行する。このように、指令噴射量の大きさに応じて空気量ＥＧＲ制御とＯ2濃度ＥＧＲ制御のいずれかを選択的に用いることにより、ＥＧＲ制御の精度低下を抑制できる。
【００３７】
例えばエアフロメータ３５に故障などの不具合が発生した場合は、適正に空気量ＥＧＲ制御を実行することができないため、中及び高噴射量領域に加えて低噴射量領域でもＯ2濃度ＥＧＲ制御を実行する。但し、低噴射量領域では、中及び高噴射量領域に比べてＯ2濃度ＥＧＲ制御の精度が低下する。また、Ａ／Ｆセンサ３２に故障などの不具合が発生し、適正にＯ2濃度ＥＧＲ制御を実行することができない場合は、低噴射量領域に加えて中及び高噴射量領域でも空気量ＥＧＲ制御を実行する。但し、中及び高噴射領域では、低噴射量領域に比べて空気量ＥＧＲ制御の精度が低下する。ＥＧＲ制御の精度が低下すると、燃費が悪化したり、排気エミッションがばらついて排気中のＰＭやＮＯｘが増加することがある。因みに、排気中のＰＭが増加するとＰＭの燃焼除去（ＤＰＦ再生処理）が頻繁に行われる。そのため、燃費悪化やＤＰＦ３１の焼損等の不都合が生じるおそれがあった。
【００３８】
そこで、本実施の形態では、あらかじめ設定した通常マップ（通常空気量マップ、通常Ｏ2濃度マップ）の他に、学習値の書き込みが可能な学習マップを作成する。学習マップは、空気量ＥＧＲ制御とＯ2濃度ＥＧＲ制御のそれぞれの制御に対応して作成され、実行中の空気量ＥＧＲ制御又はＯ2濃度ＥＧＲ制御のいずれかに不具合が発生した場合に、不具合が発生していないＥＧＲ制御に用いられる。
【００３９】
具体的には、学習空気量マップは上述した通常空気量マップと同様、燃料噴射量とエンジン回転速度とをパラメータとして目標空気量を規定するものであり、学習Ｏ2濃度マップは、燃料噴射量とエンジン回転速度とをパラメータとして目標Ｏ2濃度を規定するものである。学習空気量マップ及び学習Ｏ2濃度マップは、ＥＣＵ５０内のＥＥＰＲＯＭなどに記憶され、適宜書き込みや読み込みが行われる。
【００４０】
低噴射量領域で空気量ＥＧＲ制御が実行されている場合、Ａ／Ｆセンサ３２により実Ｏ2濃度を検出する。このとき、実Ｏ2濃度の検出値は、空気量ＥＧＲ制御に替えてＯ2濃度ＥＧＲ制御が実行された場合において、制御されるべき目標Ｏ2濃度に相当する。したがって、この実Ｏ2濃度に基づいて学習Ｏ2濃度マップの学習を行うことで、学習Ｏ2濃度マップを噴射量ばらつきに対応したものとすることができる。
【００４１】
一方、高噴射量領域でＯ2濃度ＥＧＲ制御が実行されている場合、エアフロメータ３５により実空気量を検出する。このとき、実空気量の検出値は、Ｏ2濃度ＥＧＲ制御に替えて空気量ＥＧＲ制御が実行された場合において、制御されるべき目標空気量に相当する。したがって、この実空気量に基づいて学習空気量マップの学習を行うことで、学習Ｏ2濃度マップを噴射量ばらつきに対応したものとすることができる。
【００４２】
図３は、ＥＧＲ制御処理を示すフローチャートである。本処理は所定の時間周期でＥＣＵ５０により繰り返し実行される。なお、以下の説明では、エアフロメータ３５やＡ／Ｆセンサ３２が正常である場合の通常のＥＧＲ制御について先に説明し、その後、エアフロメータやＡ／Ｆセンサ３２に異常が発生した場合のＥＧＲ制御について説明する。
【００４３】
図３において、ステップＳ１０１では、ＥＧＲ制御が実行中であるか否かを判定する。続く、ステップＳ１０２では、指令噴射量が噴射量Ａ未満であるか否かを判定する。ここで、例えばエンジン１０の全負荷運転時での指令燃料噴射量が５０〜６０ｍｍ3／ｓｔであれば、噴射量Ａを１０ｍｍ3／ｓｔとする。指令噴射量が噴射量Ａ未満である場合、つまり低噴射量領域である場合は、ステップＳ１０３に進む。
【００４４】
ステップＳ１０３では、エアフロメータ３５によって正常に吸入空気量の検出がなされているか否かを判定する。このとき、エアフロメータ３５が正常かどうかの判定処理は図示しない別処理により行われ、例えば、スロットルバルブ１２の開度調節が行われた時などにおいて、その開度変化に追従してエアフロメータ３５の検出値が変化しなければエアフロメータ３５が正常ではないと判定されるようになっている。エアフロメータ３５が正常である場合は、ステップＳ１０４に進む。
【００４５】
ステップＳ１０４では、通常の空気量ＥＧＲ制御を実行する。ここでは、通常空気量マップを用いて目標空気量を算出するとともに、エアフロメータ３５の検出信号により実空気量を算出する。そして、目標空気量と実空気量との空気量偏差に基づいてＥＧＲ制御のデューティ比を算出し、その制御デューティ比によりＥＧＲ弁４２の開度を制御する。このようにして通常のＥＧＲフィードバック制御を行う。
【００４６】
次いで、ステップＳ１０５では、学習Ｏ2濃度マップの学習を行う。詳しくは図４の（ａ）に示すように、ステップＳ２０１において、Ａ／Ｆセンサ３２の検出信号により実Ｏ2濃度を算出する。すなわち、空気量ＥＧＲ制御が実行されている状態での実Ｏ2濃度を算出する。ステップＳ２０２では、実Ｏ2濃度のなまし処理を行い、なまし処理後の値を今回更新する学習値とする。ステップＳ２０３では、学習Ｏ2濃度マップの更新を行う。なまし後の値により学習マップを更新することによりノイズの影響を受けない学習マップとすることができる。
【００４７】
ステップＳ１０２がＮＯ判定の場合、つまり中及び高噴射量領域である場合は、ステップＳ１１０に進み、Ａ／Ｆセンサ３２によって正常に排気Ｏ2濃度の検出がなされているか否かを判定する。このとき、Ａ／Ｆセンサ３２が正常かどうかの判定処理は図示しない別処理により行われ、例えば、指令噴射量が変化した時やスロットルバルブ１２の開度調節が行われた時などにおいて、それらの変化に追従してＡ／Ｆセンサの検出値が変化しなければＡ／Ｆセンサ３２が正常でないと判定されるようになっている。Ａ／Ｆセンサ３２が正常である場合は、ステップＳ１１１に進む。
【００４８】
ステップＳ１１１では、通常のＯ2濃度ＥＧＲ制御を実行する。ここでは、通常Ｏ2濃度マップを用いて目標Ｏ2濃度を算出するとともに、Ａ／Ｆセンサ３２により実Ｏ2濃度を算出する。そして、目標Ｏ2濃度と実Ｏ2濃度とのＯ2濃度偏差に基づいてＥＧＲ制御のデューティ比を算出し、その制御デューティ比によりＥＧＲ弁４２の開度を制御する。このようにして通常のＥＧＲフィードバック制御を行う。
【００４９】
次いで、ステップＳ１１２では、学習空気量マップの学習を行う。詳しくは図４の（ｂ）に示すように、ステップＳ３０１において、エアフロメータ３５の検出信号により実空気量を算出する。すなわち、Ｏ2濃度ＥＧＲ制御が実行されている状態での実空気量を算出する。ステップＳ３０２では、実空気量のなまし処理を行い、なまし処理後の値を今回更新する学習値とする。ステップＳ３０３では、学習空気量マップの更新を行う。
【００５０】
次に、エアフロメータ３５に異常が発生した場合のＥＧＲ制御について説明する。ステップＳ１０３がＮＯ判定の場合、すなわちエアフロメータ３５に異常が発生した場合は、ステップＳ１０６に進み、学習Ｏ2濃度マップの読み出しを行う。続くステップＳ１０７では、学習Ｏ2濃度マップを用いてＯ2濃度ＥＧＲ制御を実行する。ここでは、学習Ｏ2濃度マップを用いて目標Ｏ2濃度を算出し、算出した目標Ｏ2濃度に基づいてＥＧＲフィードバック制御を行う。
【００５１】
次いで、Ａ／Ｆセンサ３２に異常が発生した場合のＥＧＲ制御について説明する。ステップＳ１１０がＮＯ判定の場合、すなわちＡ／Ｆセンサ３２に異常が発生した場合は、ステップＳ１１３に進み、学習空気量マップの読み出しを行う。続くステップＳ１１４では、学習空気量マップを用いて空気量ＥＧＲ制御を実行する。ここでは、学習空気量マップを用いて目標空気量を算出し、算出した目標空気量にＥＧＲフィードバック制御を行う。
【００５２】
以上詳述した本実施の形態によれば、以下の優れた効果が得られる。
【００５３】
吸気量ＥＧＲ制御又はＯ2濃度ＥＧＲ制御をエンジン１０の運転領域に応じて、選択的に用いてＥＧＲ制御を実行するようにした。これにより、いずれの運転領域でも適正にＥＧＲ制御を実行できる。したがって、エンジン１０の筒内に流入する空気量を適正に制御し、ひいては排気エミッションの適正化を実現することができる。
【００５４】
吸気量ＥＧＲ制御の実行時に学習Ｏ2濃度マップの学習を行い、Ｏ2濃度ＥＧＲ制御の実行時に学習空気量マップの学習を行うようにした。低噴射量領域において、吸気量ＥＧＲ制御に替えて、学習Ｏ2濃度マップを用いたＯ2濃度ＥＧＲ制御を実行することにより、低噴射量領域でも適正にＯ2濃度ＥＧＲ制御を実行することができる。また、中及び高噴射量領域において、Ｏ2濃度ＥＧＲ制御に替えて、学習空気量マップを用いた空気量ＥＧＲ制御を実行することにより、中及び高噴射領域でも適正に空気量ＥＧＲ制御を実行することができる。
【００５５】
エアフロメータ３５が異常であると判定された場合、低噴射量領域では学習Ｏ2濃度マップを用いＯ2濃度ＥＧＲ制御を実行するようにし、Ａ／Ｆセンサ３２が異常であると判定された場合、中及び高噴射量領域では学習空気量マップを用い空気量ＥＧＲ制御を実行するようにした。これにより、エアフロメータ３５又はＡ／Ｆセンサ３２のいずれかが異常であっても、適正にＥＧＲ制御を実行することができる。
【００５６】
上記実施の形態では、空気量ＥＧＲ制御及びＯ2濃度ＥＧＲ制御において、適合等によりあらかじめ規定したマップ（通常空気量マップ及び通常Ｏ2濃度マップ）と、学習処理により適時更新するマップ（学習空気量マップ及び学習Ｏ2濃度マップ）との２種類のマップを用意した。そのうち、前者のマップのみを用意し、そのマップを対象に学習を行うようにしても良い。
【００５７】
上記実施の形態では、空気量ＥＧＲ制御及びＯ2濃度ＥＧＲ制御のそれぞれに関する異常判定として、エアフロメータ３５及びＡ／Ｆセンサ３２についての異常判定を行ったが、これに限らない。例えば、学習マップの学習処理についての異常判定など、ＥＧＲ制御についての異常判定を行っても良い。
【００５８】
上記実施の形態では、ＥＧＲ弁４２の開度を調節することにより吸入空気量の制御を実行したが、スロットルバルブ１２の開度を調節することにより吸入空気量の制御を実行しても良い。
【００５９】
また、ターボチャージャとして、タービン容量を可変とする可変式ノズルターボ（ＶＮＴ）を用いることも可能である。かかる構成では、排気タービン３４の羽根角を調整可能とし、羽根角を変更することで過給状態が調整可能となる。このため、吸入空気量を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本実施の形態におけるエンジン制御システムの概略を示す構成図である。
【図２】吸入空気量及び排気Ｏ2濃度の特性を示す図である。
【図３】ＥＧＲ制御処理を示すフローチャートである。
【図４】学習処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６１】
１０…エンジン、１２…スロットルバルブ、２３…燃焼室、３２…Ａ／Ｆセンサ、３３…吸気コンプレッサ、３４…排気タービン、３５…エアフロメータ、４１…ＥＧＲ配管、４２…ＥＧＲ弁、５０…第１の制御手段、第２の制御手段、学習手段としてのＥＣＵ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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