(57)【要約】【課題】経時変化による特性ばらつきに対する補償を可能にするとともに、目標値に早く追従できるようにした内燃機関の吸気制御装置を提供すること。【解決手段】所定のＥＧＲバルブ開度状態におけるスロットルバルブの特性ずれ量を算出するとともに、所定のスロットルバルブ開度状態におけるＥＧＲバルブの特性ずれ量を算出する。そして、これら特性のずれ量を学習値としてマップに記憶する。そして、スロットルバルブ制御手段及びＥＧＲバルブ制御手段は、マップに記憶された学習値を反映して吸入空気を制御する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気系より流入する空気量を調整するスロットルバルブと、排気系より吸気系に還流するＥＧＲ量を調整するＥＧＲバルブとを備えた内燃機関に適用され、
前記スロットルバルブの開度を制御するスロットルバルブ制御手段と前記ＥＧＲバルブの開度を制御するＥＧＲバルブ制御手段と備え、
前記スロットルバルブ制御手段及び前記ＥＧＲバルブ制御手段が互いに協調して内燃機関の吸気系より燃焼室内に流入する空気量を制御する内燃機関の吸気制御装置において、
所定のＥＧＲバルブ開度で前記スロットルバルブの特性ずれ量を算出する第１の算出手段と、
所定のスロットルバルブ開度で前記ＥＧＲバルブの特性ずれ量を算出する第２の算出手段と、
前記第１の算出手段及び前記第２の算出手段により算出された前記各特性ずれ量を学習値としてバックアップ用のメモリに記憶する学習手段とを備え、
前記スロットルバルブ制御手段及び前記ＥＧＲバルブ制御手段は、前記学習手段に記憶された学習値を反映して内燃機関の吸気系より燃焼室内に流入する空気量を協調制御することを特徴とする内燃機関の吸気制御装置。
【請求項２】
前記第１の算出手段は、予め定めた複数のスロットルバルブ開度で前記スロットルバルブの特性ずれ量を算出するとともに、
前記第２の算出手段は、予め定めた複数のＥＧＲバルブ開度で前記ＥＧＲバルブの特性ずれ量を算出することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の吸気制御装置。
【請求項３】
前記第１の算出手段は、予め定めた複数のＥＧＲバルブ開度で前記スロットルバルブの特性ずれ量を算出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の吸気制御装置。
【請求項４】
前記第２の算出手段は、予め定めた複数のスロットルバルブ開度で前記ＥＧＲバルブの特性ずれ量を算出することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の内燃機関の吸気制御装置。
【請求項５】
前記第１の算出手段及び前記第２の算出手段による前記各特性ずれ量の算出をアイドル運転時に行うことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の内燃機関の吸気制御装置。
【請求項６】
前記学習手段は、前記第１の算出手段又は前記第２の算出手段により算出したことのあるバルブ開度で特性ずれ量を再度算出した場合には、その新たな特性ずれ量で学習値を更新することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の内燃機関の吸気制御装置。
【請求項７】
前記内燃機関は、排気中のＰＭを捕集するＤＰＦを備え、
前記学習値を反映した前記スロットルバルブ制御手段及び前記ＥＧＲバルブ制御手段の制御を前記ＤＰＦの再生時に行うことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の内燃機関の吸気制御装置。
【請求項８】
前記第１の算出手段は、所定の目標空気量を燃焼室内に流入させるために前記スロットルバルブの開度をフィードバック制御した場合のフィードバック補正量を、前記スロットルバルブの特性ずれ量として算出するとともに、
前記第２の算出手段は、所定の目標ＥＧＲ量を排気系より吸気系に還流させるために前記ＥＧＲバルブの開度をフィードバック制御した場合のフィードバック補正量を、前記ＥＧＲバルブの特性ずれ量として算出することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の内燃機関の吸気制御装置。
【請求項９】
前記第１の算出手段は、所定の目標空気量を燃焼室内に流入させる場合の理想的なスロットルバルブ特性に基づくバルブ開度と前記所定の目標空気量を燃焼室内に流入させた場合の実バルブ開度との偏差を前記スロットルバルブの特性ずれ量として算出するとともに、
前記第２の算出手段は、所定の目標ＥＧＲ量を排気系より吸気系に還流させる場合の理想的なＥＧＲバルブ特性に基づくバルブ開度と前記所定の目標ＥＧＲ量を排気系より吸気系に還流させた場合の実バルブ開度との偏差を前記ＥＧＲバルブの特性ずれ量として算出することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の内燃機関の吸気制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸気制御装置に関し、特に新気量及びＥＧＲ量の制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、スロットルバルブとＥＧＲバルブとを協調制御するものが知られている（例えば特許文献１参照）。特許文献１に記載のものでは、スロットルバルブとＥＧＲバルブとを予め設定された関係定数により制御している。
【０００３】
ところで、スロットルバルブやＥＧＲバルブは経時変化などにより特性のずれを有する場合がある。そして、スロットルバルブやＥＧＲバルブが特性のずれを有している場合には、吸入空気量特性が理想的な特性から相違する。したがって、特許文献１に記載の技術のように、スロットルバルブとＥＧＲバルブとを予め設定された関係定数により協調制御するだけでは、特性のずれに対する補償ができず、吸入空気量の制御精度が低下する。
【０００４】
特性のずれに対する補償として、目標値からの偏差に対しフィードバック制御による補正を実施するものも知られている。しかしながら、低流量制御時はバルブ開度に対する流量変化が大きいため、目標値に対してフィードバック制御をした場合にハンチングが発生することがある。ハンチングを防止するためにはフィードバック応答ゲインを小さくしなければならず目標値への追従が遅くなるという問題がある。
【特許文献１】特開平１０−３３９１９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、経時変化などによる特性のずれに対する補償を可能にするとともに、目標値に早く追従できるようにした（応答性を高めた）内燃機関の吸気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】
【０００６】
以下、上記課題を解決するのに有効な手段等につき、必要に応じて作用、効果等を示しつつ説明する。
【０００７】
請求項１に記載の内燃機関の吸気制御装置は、吸気系より流入する空気量を調整するスロットルバルブと、排気系より吸気系に還流するＥＧＲ量を調整するＥＧＲバルブとを備えた内燃機関に適用され、前記スロットルバルブの開度を制御するスロットルバルブ制御手段と前記ＥＧＲバルブの開度を制御するＥＧＲバルブ制御手段と備え、前記スロットルバルブ制御手段及び前記ＥＧＲバルブ制御手段が互いに協調して内燃機関の吸気系より燃焼室内に流入する空気量を制御するものである。そして、所定のＥＧＲバルブ開度で前記スロットルバルブの特性ずれ量を算出する第１の算出手段と、所定のスロットルバルブ開度で前記ＥＧＲバルブの特性ずれ量を算出する第２の算出手段と、前記第１の算出手段及び前記第２の算出手段により算出された前記各特性ずれ量を学習値としてバックアップ用のメモリに記憶する学習手段とを備え、前記スロットルバルブ制御手段及び前記ＥＧＲバルブ制御手段は、前記学習手段に記憶された学習値を反映して内燃機関の吸気系より燃焼室内に流入する空気量を協調制御することを特徴としている。
【０００８】
スロットルバルブ及びＥＧＲバルブは、経時変化や個体差などによる特性のばらつきを有する場合がある。そして、その特性のばらつきは、内燃機関の運転状態に応じて相違すると考えられる。そこで、所定のＥＧＲバルブ開度でのスロットルバルブの特性ずれ量及び所定のスロットルバルブ開度でのＥＧＲバルブの特性ずれ量をそれぞれ算出する。そして、スロットルバルブ制御手段及びＥＧＲバルブ制御手段が、そのずれ量を反映して吸気系より燃焼室内に流入する空気量の協調制御を行う。これにより、内燃機関の吸気系より流入する空気量及び排気系より吸気系に還流するＥＧＲ量の制御を高精度に行うことが可能となる。また、本発明では、特性のずれに対する補償を目標値からの偏差に対するフィードバック制御による補正のみによるのではなく、特性のずれ量自体を制御に反映させることにより行っている。これにより、特性のずれが低減されたスロットルバルブ又はＥＧＲバルブを制御するのと同様の結果となり、補正量を低減することが可能となるので、制御の応答性を高めることが可能となる。さらに、本発明では、これら特性ずれ量を学習値としてバックアップ用のメモリに記憶している。これにより、例えばコンピュータへの電源投入後（車両ではイグニッションスイッチのオン後）に特性ずれ量の算出が完了するのを待つことなく、学習値としての特性ずれ量を用いて適正にバルブ開度制御を開始することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、前記第１の算出手段は、予め定めた複数のスロットルバルブ開度で前記スロットルバルブの特性ずれ量を算出するとともに、前記第２の算出手段は、予め定めた複数のＥＧＲバルブ開度で前記ＥＧＲバルブの特性ずれ量を算出することを特徴としている。また、請求項３に記載の発明では、前記第１の算出手段は、予め定めた複数のＥＧＲバルブ開度で前記スロットルバルブの特性ずれ量を算出することを特徴としている。さらに、請求項４に記載の発明では、前記第２の算出手段は、予め定めた複数のスロットルバルブ開度で前記ＥＧＲバルブの特性ずれ量を算出することを特徴としている。
【００１０】
このように、スロットルバルブ又はＥＧＲバルブの予め定めた複数のバルブ開度で両バルブの特性ずれ量を算出することにより、学習手段には様々なバルブ開度での学習値が記憶されることとなる。その結果、様々なバルブ開度で、適切な学習値の反映が可能となり、内燃機関の吸気系より燃焼室内に流入する空気量及び排気系より吸気系に還流するＥＧＲ量の制御の応答性及び精度をさらに高めることが可能となる。
【００１１】
請求項５に記載の発明では、前記第１の算出手段及び前記第２の算出手段による前記各特性ずれ量の算出をアイドル運転時に行うことを特徴としている。アイドル運転時は、アクセルオフでエンジン回転速度が安定する状態が継続することが多い。そのため、スロットルバルブ及びＥＧＲバルブの特性ずれ量の算出精度を高めることが可能となる。
【００１２】
請求項６に記載の発明では、前記学習手段は、前記第１の算出手段又は前記第２の算出手段により算出したことのあるバルブ開度で特性ずれ量を再度算出した場合には、その新たな特性ずれ量で学習値を更新することを特徴としている。これにより、経時変化により、スロットルバルブ又はＥＧＲバルブの特性が時間の経過とともに変化していくような場合においても、適切な学習値を維持することが可能となる。
【００１３】
請求項７に記載の発明では、前記内燃機関は排気中のＰＭを捕集するＤＰＦを備え、前記各特性ずれ量を反映した前記スロットルバルブ制御手段及び前記ＥＧＲバルブ制御手段の制御を前記ＤＰＦの再生時に行うことを特徴としている。これにより、ＤＰＦに流れる空気量を精度よく調整することが可能になり、ＤＰＦの温度制御を適切に補助することが可能となる。
【００１４】
請求項８に記載の発明では、前記第１の算出手段は、所定の目標空気量を燃焼室内に流入させるために前記スロットルバルブの開度をフィードバック制御した場合のフィードバック補正量を、前記スロットルバルブの特性ずれ量として算出するとともに、前記第２の算出手段は、所定の目標ＥＧＲ量を排気系より吸気系に還流させるために前記ＥＧＲバルブの開度をフィードバック制御した場合のフィードバック補正量を、前記ＥＧＲバルブの特性ずれ量として算出することを特徴としている。また、請求項９に記載の発明では、前記第１の算出手段は、所定の目標空気量を燃焼室内に流入させる場合の理想的なスロットルバルブ特性に基づくバルブ開度と前記所定の目標空気量を燃焼室内に流入させた場合の実バルブ開度との偏差を前記スロットルバルブの特性ずれ量として算出するとともに、前記第２の算出手段は、所定の目標ＥＧＲ量を排気系より吸気系に還流させる場合の理想的なＥＧＲバルブ特性に基づくバルブ開度と前記所定の目標ＥＧＲ量を排気系より吸気系に還流させた場合の実バルブ開度との偏差を前記ＥＧＲバルブの特性ずれ量として算出することを特徴としている。このような方法で両特性ずれ量を算出することにより、応答性よく、かつ、高精度に、内燃機関の吸気系より燃焼室内に流入する空気量及び排気系より吸気系に還流するＥＧＲ量の制御を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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いる。そして、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。まずは、図１を用いてエンジン制御システムの全体概略構成を説明する。
【００１６】
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、スロットルバルブ開度を検出するためのスロットルバルブ開度センサ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の開動作により吸入空気が燃焼室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。
【００１７】
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を検出するためのＡ／Ｆセンサ３２が設けられている。
【００１８】
スロットルバルブ１２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新気量を検出するためのエアフロメータ３３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３４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３５が設けられている。
【００１９】
また、本エンジン１０には、排気の一部をＥＧＲ（排気ガス還流：ＥＸＨＡＵＳＴ  ＧＡＳ  ＲＥＣＩＲＣＵＬＡＴＩＯＮ）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バルブ４２が設けられている。ＥＧＲバルブ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。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よい。
【００２０】
スロットルバルブ１２は、燃焼室２３内に吸入される吸入空気量を調整するためのものである。一方、ＥＧＲバルブ４２は、燃焼室２３内に吸入される新気量とＥＧＲ量との割合を調整するためのものである。すなわち、ＥＧＲバルブ４２が全閉状態の場合には、吸入空気量＝新気量となる。また、所定のスロットルバルブ開度においてＥＧＲバルブ４２の開度を変化させると、燃焼室２３内に吸入される吸入空気量は変化しないが、新気量とＥＧＲ量との割合が変化することとなる。そして、本エンジン１０では、スロットルバルブ１２とＥＧＲバルブ４２とが互いに協調してエンジンの燃焼室２３内に吸入空気を調整している。
【００２１】
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。
【００２２】
ディーゼルエンジンにおいては、自己着火による燃焼を行っている。そのため、燃焼室２３内に噴射供給される燃料量をコントロールすることが主となり、吸入空気量を細かく制御する必要はない。したがって、スロットルバルブ１２は通常一定開度（例えば全開状態）に保持されている。一方、ＤＰＦのＰＭ堆積量が大きくなり、ＤＰＦ再生が必要になった場合には、排気温度を一定に保つ必要がある。そのため、吸気量をきめ細やかに制御すべく、ＥＣＵ５０によりスロットルバルブ１２の開度が頻繁に調整されている。
【００２３】
また、ＥＣＵ５０は、燃焼室２３内に吸入される新気量と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バルブ４２の開度を調整してＥＧＲ量の制御を行っている。本実施の形態では、ＥＧＲ配管４１を通じて吸気系に再循環される目標ＥＧＲ量は、エアフロメータ３３で検出される吸入空気量と回転角度センサ３４によって検出されるエンジン回転速度に基づいて算出されている
スロットルバルブ１２による新気量の制御は、スロットルバルブ１２を通過する新気量とスロットルバルブ１２のバルブ開度との関係を表した新気量特性に基づいて行われている。すなわち、都度の新気量（要求値）から目標となるスロットルバルブ開度が算出され、その目標スロットルバルブ開度になるようにスロットルバルブ１２についてフィードバック制御が行われる。図２は、ＥＧＲカット状態におけるスロットルバルブ１２を通過する新気量（＝吸入空気量）とスロットルバルブ１２のバルブ開度との関係を表した新気量特性を示す図である。図２においては、経時変化による特性のばらつきを生じていない理想的な新気量特性（中央理想特性）Ｓ１を実線で示している。中央理想特性Ｓ１によると、例えばスロットルバルブ開度をθａとすることにより、新気量がＱａに制御される。
【００２４】
ＥＧＲバルブ４２による新気量の制御ついても、スロットルバルブ１２を通過する新気量とＥＧＲバルブ４２のバルブ開度との関係を表した新気量特性に基づいて行われている。すなわち、所定スロットルバルブ開度においては、燃焼室２３内に吸入される吸入空気量は一定であるので、スロットルバルブ１２を通過する新気量が特定できればＥＧＲ量も特定できる。これにより、都度のＥＧＲ量に対応する新気量（要求値）から目標となるＥＧＲバルブ開度が算出され、その目標ＥＧＲバルブ開度になるようにＥＧＲバルブ４２についてフィードバック制御が行われる。図３は、所定のスロットルバルブ開度状態におけるスロットルバルブ１２を通過する新気量とＥＧＲバルブ４２のバルブ開度との関係を表した新気量特性を示す図である。図３においては、中央理想特性Ｅ１を実線で示しており、例えばＥＧＲバルブ開度をθｂとすることにより、新気量がＱｂに制御される。
【００２５】
新気量とスロットルバルブ開度との関係、及び新気量とＥＧＲバルブ開度との関係が中央理想特性Ｓ１，Ｅ１と一致する場合には、上記フィードバック制御により適切に新気量及びＥＧＲ量を制御可能である。しかし、両バルブ１２，４２や配管等に経時変化等による特性のばらつきが存在する場合には、新気量とスロットルバルブ開度との関係及び新気量とＥＧＲバルブ開度との関係が中央理想特性Ｓ１，Ｅ１から相違することが考えられる。故に、両バルブ１２，４２や配管等に特性のばらつきが存在する場合には、上記中央理想特性Ｓ１，Ｅ１に基づく制御では、新気量及びＥＧＲ量を高精度に制御することができない。
【００２６】
例えば、図２において、新気量特性が中央理想特性Ｓ１に対して破線で示されている特性Ｓ２となることが考えられる。この特性Ｓ２は、スロットルバルブ１２が開きにくい側に経時変化した場合の特性である。特性Ｓ２のようにスロットルバルブ１２が経時変化すると、新気量としてＱａが要求された場合に目標スロットルバルブ開度をθａと設定したのでは、実際の新気量はＱｃにしかならない。実際の新気量をＱａとするためには、スロットルバルブ開度をθｄと設定しなければならない。すなわちΔθ（＝θｄ−θａ）だけのずれが発生している。
【００２７】
この点について、さらに説明する。図４（ａ）は、目標吸気量に対してスロットルバルブを制御した際の応答のタイムチャートを示しており、図４（ｂ）は、目標吸気量に対してスロットルバルブをＰＩＤ制御した際の積分項のタイムチャートを示す図である。図４（ａ）における一点鎖線は、スロットルバルブ１２に特性のばらつきが生じている場合に、オープン制御をした場合の吸気量応答のタイムチャートを示している。この場合、スロットルバルブ１２が特性のばらつきを有しているので、吸気量は目標吸気量に収束しない。例えば、図２の特性Ｓ２で示される特性のばらつきを有するスロットルバルブ１２の場合、目標吸気量としてＱａが要求され、目標スロットルバルブ開度をθａと制御したのでは、実吸気量はＱｃに収束してしまう。
【００２８】
これに対し、図４（ａ）における破線は、スロットルバルブ１２に特性のばらつきが生じている場合に、ＰＩＤ制御をした場合の吸気量応答のタイムチャートを示している。ＰＩＤ制御を行うと、実吸気量は目標吸気量に収束する。例えば、図２の特性Ｓ２で示される特性のばらつきを有するスロットルバルブ１２の場合、ＰＩＤ制御を行えば実吸気量を目標吸気量Ｑａに収束させることができる。そして、その際のスロットルバルブ開度はθｄ（＝θａ＋Δθ）となっている。
【００２９】
図４（ｂ）における破線は、スロットルバルブ１２に特性のばらつきが生じている場合に、ＰＩＤ制御をした場合の積分項のタイムチャートを示している。実吸気量が目標吸気量Ｑａに収束した後は、目標吸気量と実吸気量との偏差が０となる。したがって、図４（ｂ）における破線に示すように、実吸気量が目標吸気量Ｑａに収束した後は積分項が一定となる。この状態では、スロットルバルブ１２が特性のばらつきを有することにより生じる吸気量出力の偏差（Ｑａ−Ｑｃ）とＰＩＤ制御の積分項によるフィードバック補正による吸気量の補正量とが相殺し合っている。これにより、実吸気量が目標吸気量Ｑａに収束している。
【００３０】
ところで、スロットルバルブ１２の特性のばらつきは主に経時変化や個体差によるものであり、その特性のばらつきによる制御誤差（特性ずれ量）は定常的に現れる。そこで、特性のばらつきがある場合に定常的に生じる制御誤差を学習値として記憶しておく。そして、その学習値をスロットルバルブ１２の制御に反映させることで、実吸気量を目標吸気量に収束させるための時間を短縮することができる。例えば、上述の例では、特性のばらつきがある場合に定常的に生じるＰＩＤ制御の積分項を学習値として記憶しておく。そして、その学習値をＰＩＤ制御の制御開始時から制御補正量に反映させて制御する。これにより、ＰＩＤ制御をした際の積分項を小さくすることができ、実吸気量を目標吸気量に収束させるための時間を短縮することができる。ＥＧＲバルブ４２についても同様に、学習値を制御に反映させることで目標値への収束時間を早めることができる。
【００３１】
なお、特性のばらつきによる制御誤差は、エンジンの運転条件に応じて相違すると考えられる。スロットルバルブ１２の特性ばらつきによる制御誤差については、ＥＧＲガス還流による影響が最も小さくスロットルバルブ１２固有の制御誤差について算出可能なＥＧＲカット時に、各スロットルバルブ開度ごとに算出するのが適当と考えられる。また、ＥＧＲバルブ４２の特性ばらつきについては、各スロットルバルブ開度のそれぞれについて、各ＥＧＲバルブ開度ごとに算出するのが適当と考えられる。
【００３２】
次に、ＥＣＵ５０により実行されるスロットルバルブ１２及びＥＧＲバルブ４２の開度制御手順について説明する。図５はスロットルバルブ１２の開度制御処理を示すフローチャートであり、図６はＥＧＲバルブ４２の開度制御処理を示すフローチャートである。本処理はＥＣＵ５０により所定の時間周期で実行される。
【００３３】
まず、スロットルバルブ１２の開度制御手順について説明する。図５において、ステップＳ１０１では、ＤＰＦ３１が再生制御中であるか否かを判断する。ステップＳ１０１においてＤＰＦ３１が再生制御中でないと判断した場合には、ステップＳ１０２に進み、スロットルバルブ１２のオープン制御を行う。この際は、スロットルバルブ開度を全開にて制御する。ステップＳ１０１においてＤＰＦ３１が再生制御中であると判断した場合には、ステップＳ１０３に進み、スロットルバルブ１２のフィードバック制御条件が成立しているか否かを判断する。このフィードバック制御条件としては、エンジン回転速度、燃料噴射量、温度等の使用環境等の条件が判断される。ステップＳ１０３において、フィードバック制御条件が成立していないと判断した場合にも、ステップＳ１０２に進み、スロットルバルブ１２のオープン制御を行う。
【００３４】
ステップＳ１０３において、フィードバック制御条件が成立していると判断した場合には、ステップＳ１０４に進み、目標吸入空気量を算出する。この目標吸入空気量はエンジン回転速度、アクセル開度、ＥＧＲバルブ開度等に基づいて算出される。ステップＳ１０５においては、ステップＳ１０４において算出した目標吸入空気量に対応する目標新気量を算出する。
【００３５】
ステップＳ１０６では、中央理想特性Ｓ１に基づいて目標新気量をスロットルバルブ開度に変換する。なお、各ＥＧＲバルブ開度におけるスロットルバルブ開度と新気量との関係（中央理想特性Ｓ１）は、予めマップに記憶されている。そして、中央理想特性Ｓ１に基づいて目標新気量をスロットルバルブ開度に変換する際には、このマップが用いられる。
【００３６】
ステップＳ１０７では、実新気量がステップＳ１０５で算出した目標新気量となるように、学習値を反映してスロットルバルブフィードバック制御を行う。この際に使用する学習値は、ステップＳ１０６で求めたスロットルバルブ開度に対応する特性ずれ量である。そして、このスロットルバルブ制御に用いる学習値はスロットルバルブ開度と関連付けがされたマップに予め記憶されている。
【００３７】
次に、ＥＧＲバルブ４２の開度制御手順について説明する。図６において、ステップＳ２０１では、ＥＧＲバルブ４２のフィードバック制御条件が成立しているか否かを判断する。このフィードバック制御条件としては、エンジン回転速度、燃料噴射量、温度等の使用環境等の条件が判断される。ステップＳ２０１においてフィードバック制御条件が成立していないと判断した場合には、吸気系へのＥＧＲガスの還流を行わずに本処理を終了する。
【００３８】
ステップＳ２０１において、フィードバック制御条件が成立していると判断した場合には、ステップＳ２０２に進み、目標ＥＧＲ量を算出する。この目標ＥＧＲ量はエンジン回転速度、吸入空気量等に基づいて算出される。ステップＳ２０３においては、ステップＳ２０２において算出した目標ＥＧＲ量に対応する目標新気量を算出する。
【００３９】
ステップＳ２０４では、中央理想特性Ｅ１に基づいて目標新気量をＥＧＲバルブ開度に変換する。なお、各スロットルバルブ開度におけるＥＧＲバルブ開度と新気量との関係（中央理想特性Ｅ１）も、予めマップに記憶されている。そして、中央理想特性Ｅ１に基づいて目標新気量をＥＧＲバルブ開度に変換する際にも、このマップが用いられる。
【００４０】
ステップＳ２０５では、実新気量がステップＳ２０３で算出した目標新気量となるように、学習値を反映してＥＧＲバルブフィードバック制御を行う。この際に使用する学習値は、ステップＳ２０４で求めた目標ＥＧＲバルブ開度に対応する特性ずれ量である。そして、この学習値はスロットルバルブ開度及びＥＧＲバルブ開度と関連付けがされたマップに予め記憶されている。
【００４１】
次に、スロットルバルブ１２及びＥＧＲバルブ４２の開度制御の際に使用される学習値の算出について説明する。図７はスロットルバルブ１２の特性ばらつき学習処理を示すフローチャートであり、図８はＥＧＲバルブ４２の特性ばらつき学習処理を示すフローチャートである。また、図９はスロットルバルブ１２及びＥＧＲバルブ４２の特性ばらつき学習処理によって求められた学習値を記憶するマップを概念的に示す図である。
【００４２】
まず、スロットルバルブ１２の特性ばらつき学習処理について説明する。図７において、ステップＳ３０１では、特性ばらつき学習を実施するためのエンジン運転条件が成立しているか否かを判断する。なお、特性ばらつき学習を実施するためのエンジン運転条件としては、例えばエンジン回転速度の安定状態が継続することが多いアイドル運転状態か否か等が考えられる。ステップＳ３０１において特性ばらつき学習を実施するためのエンジン運転条件が成立していると判断した場合には、後続のステップＳ３０２に進む。一方、ステップＳ３０１において特性ばらつき学習を実施するためのエンジン運転条件が成立していないと判断した場合には、そのまま本処理を終了する。
【００４３】
ステップＳ３０２では、目標ＥＧＲバルブ開度を０に設定する。ステップＳ３０３では、その目標ＥＧＲバルブ開度となるようにＥＧＲバルブ４２をフィードバック制御する。ステップＳ３０４では、目標ＥＧＲバルブ開度と実ＥＧＲバルブ開度との偏差を算出し、その偏差が所定値以下か否かを判断する。このステップＳ３０４は、実ＥＧＲバルブ開度が目標ＥＧＲバルブ開度に追従したか否かを判断するためのステップである。ステップＳ３０４において、目標ＥＧＲバルブ開度と実ＥＧＲバルブ開度との偏差が所定値以下でないと判断した場合には、ステップＳ３０３に戻り、目標ＥＧＲバルブ開度と実ＥＧＲバルブ開度との偏差が所定値以下になるまでＥＧＲバルブ４２のフィードバック制御を続行する。一方、ステップＳ３０４において、目標ＥＧＲバルブ開度と実ＥＧＲバルブ開度との偏差が所定値以下であると判断すると、ステップＳ３０５に進む。
【００４４】
ステップＳ３０５では、学習目標スロットルバルブ開度を設定する。学習目標スロットルバルブ開度としては、１回目は１００％、２回目は９０％、３回目は８０％というように、１００％から１０％刻みで設定する。なお、スロットルバルブ１２を閉めすぎるとエンストするおそれがあるので、学習目標スロットルバルブ開度の下限は１０％とする。ステップＳ３０６では、ＥＧＲバルブ開度を０、スロットルバルブ開度を学習目標スロットルバルブ開度とした場合における中央理想特性Ｓ１に基づく目標新気量を算出する。
【００４５】
そして、ステップＳ３０７では、実新気量が目標新気量となるようにスロットルバルブ１２をフィードバック制御する。なお、この学習目標スロットルバルブ開度について、以前に学習を実施したことがある場合には、このときの学習値を反映させてスロットルバルブ１２をフィードバック制御してもよい。ステップＳ３０８では、実新気量が目標新気量に収束した際のフィードバック補正量（ＰＩＤ制御の積分項）を、学習値として図９（ａ）のマップの対応する箇所に記憶する。なお、この学習目標スロットル開度について既に学習を実施したことがある場合には、図９（ａ）の対応する箇所の学習値が今回の学習値に書き換えられることとなる。また、この学習値は実際にはＥＣＵ５０内のＥＥＰＲＯＭに記憶される。
【００４６】
ステップＳ３０９では、全学習目標スロットルバルブ開度における学習が終了したか否かを判断する。まだ全学習目標スロットルバルブ開度における学習が終了していない場合には、ステップＳ３０５に戻り、次の学習目標スロットルバルブ開度における学習を実施する。一方、全学習目標スロットルバルブ開度における学習を終了した場合には、本処理を終了する。
【００４７】
次に、ＥＧＲバルブ４２の特性ばらつき学習処理について説明する。図８において、ステップＳ４０１では、特性ばらつき学習を実施するためのエンジン運転条件が成立しているか否かを判断する。ステップＳ４０１において特性ばらつき学習を実施するためのエンジン運転条件が成立していると判断した場合には、後続のステップＳ４０２に進む。一方、ステップＳ４０１において特性ばらつき学習を実施するためのエンジン運転条件が成立していないと判断した場合には、そのまま本処理を終了する。
【００４８】
ステップＳ４０２では、目標スロットルバルブ開度を設定する。目標スロットルバルブ開度としては、１回目は１００％、２回目は９０％、３回目は８０％、というように、１００％から１０％刻みで設定する。なお、スロットルバルブを閉めすぎるとエンストするおそれがあるので、目標スロットルバルブ開度の下限は１０％とされる。ステップＳ４０３では、その目標スロットルバルブ開度となるようにスロットルバルブ１２をフィードバック制御する。
【００４９】
ステップＳ４０４では、目標スロットルバルブ開度と実スロットルバルブ開度との偏差を算出し、その偏差が所定値以下か否かを判断する。このステップＳ４０４は、実スロットルバルブ開度が目標スロットルバルブ開度に追従したか否かを判断するためのステップである。ステップＳ４０４において、目標スロットルバルブ開度と実スロットルバルブ開度との偏差が所定値以下でないと判断した場合にはステップＳ４０３に戻り、目標スロットルバルブ開度と実スロットルバルブ開度との偏差が所定値以下になるまでスロットルバルブ１２のフィードバック制御を続行する。一方、ステップＳ４０４において、目標スロットルバルブ開度と実スロットルバルブ開度との偏差が所定値以下であると判断すると、ステップＳ４０５に進む。
【００５０】
ステップＳ４０５では、学習目標ＥＧＲバルブ開度を設定する。学習目標ＥＧＲバルブ開度としては、１回目は０％、２回目は１０％、３回目は２０％というように、０％から１００％まで１０％刻みで設定する。ステップＳ４０６においては、スロットルバルブ開度を目標スロットルバルブ開度、ＥＧＲバルブ開度を学習目標ＥＧＲバルブ開度とした場合における中央理想特性Ｅ１に基づく目標新気量を算出する。
【００５１】
そして、ステップＳ４０７において、実新気量が目標新気量となるようにＥＧＲバルブ４２をフィードバック制御する。なお、この学習目標ＥＧＲバルブ開度について、以前に学習を実施したことがある場合には、このときの学習値を反映させてＥＧＲバルブ４２をフィードバック制御してもよい。ステップＳ４０７では、実新気量が目標新気量に収束した際のフィードバック補正量（ＰＩＤ制御の積分項）を、学習値として図９（ｂ）のマップの対応する箇所に記憶する。なお、この学習目標スロットル開度について既に学習を実施したことがある場合には、図９（ｂ）の対応する箇所の学習値が今回の学習値に書き換えられることとなる。また、この学習値は実際にもＥＣＵ５０内のＥＥＰＲＯＭに記憶される。
【００５２】
ステップＳ４０９では、全学習目標ＥＧＲバルブ開度における学習が終了したか否かを判断する。まだ全学習目標ＥＧＲバルブ開度における学習が終了していない場合には、ステップＳ４０５に戻り、次の学習目標ＥＧＲバルブ開度における学習を実施する。一方、全学習目標ＥＧＲバルブ開度における学習が終了した場合には、ステップＳ４１０に進む。
【００５３】
ステップＳ４１０では、全目標スロットルバルブ開度が終了したか否かを判断する。まだ全目標スロットルバルブ開度が終了していない場合には、ステップＳ４０２に戻り、次の目標スロットルバルブ開度におけるＥＧＲバルブ開度の学習を実施する。一方、全目標スロットルバルブ開度におけるＥＧＲバルブ開度の学習が終了した場合には、本処理を終了する。
【００５４】
上述のようにして、図９（ａ），（ｂ）の学習マップが得られる。そして、例えば、あるエンジン運転状態において、目標スロットルバルブ開度が５０％、目標ＥＧＲバルブ開度が３０％と算出された場合には、スロットルバルブ１２のフィードバック制御において、図９（ａ）の学習値（１）を反映させる。また、ＥＧＲバルブ４２のフィードバック制御においては、図９（ｂ）の学習値（２）を反映させる。
【００５５】
図４（ａ）における実線は、スロットルバルブ１２に特性ばらつきが生じている場合において、学習値を反映させてＰＩＤ制御をした場合の吸気量応答のタイムチャートを示している。すなわち、定常的に生じるＰＩＤ制御の積分項を学習値として記憶しておき、その学習値をＰＩＤ制御の制御開始時から制御補正量に反映させた場合の吸気量応答を示している。この場合、制御開始時から学習値を反映させることにより、学習値を反映させていない場合（破線）よりも、目標吸気量への収束が早くなっている。
【００５６】
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。
【００５７】
本実施形態では、スロットルバルブ１２及びＥＧＲバルブ４２が特性のばらつきを有することにより生じる制御誤差（特性ずれ量）を算出している。そして、その特性ずれ量はエンジン１０の運転状態に応じて相違すると考えられるため、複数のエンジン運転状態での制御誤差を算出している。すなわち、スロットルバルブ１２の特性ずれ量については、ＥＧＲバルブ開度が０の状態において、スロットルバルブ開度を１００％から１０％まで１０％ずつ変化させて行っている。また、ＥＧＲバルブ４２の特性ずれ量については、スロットルバルブ開度を１００％から１０％まで１０％ずつ変化させ、その各スロットルバルブ開度において、ＥＧＲバルブ開度を０％から１００％まで１０％ずつ変化させて行っている。そして、この算出された特性ずれ量を学習値としてＥＣＵ５０内のＥＥＰＲＯＭに記憶し、この記憶された学習値を反映して両バルブ１２，４２の協調制御が行われている。
【００５８】
これにより、経時変化などによる特性ばらつきが生じている場合においても、高精度に新気量及びＥＧＲ量の制御を行うことが可能である。また、スロットルバルブ１２やＥＧＲバルブ４２に特性のずれが生じている場合の補償として、目標値からのずれに対するフィードバック制御による補正のみによるのではなく、特性のずれ量自体を制御に反映している。これにより、特性ずれ量が低減されたスロットルバルブ１２もしくはＥＧＲバルブ４２について制御を行うのと同様の結果が得られる。すなわち、特性ずれ量を反映していない場合に比べて、制御を行う際の補正量を小さくすることができる。この結果、制御の応答性を高めることが可能になる。また、様々なバルブ開度状態、すなわち様々なエンジン運転状態において特性ずれ量の算出が行われているので、様々なエンジン運低状態において適切な学習値の反映が可能となっている。さらに、例えばＥＣＵ５０への電源投入後に特性ずれ量の算出が完了するのを待つことなく、いち早く適正なバルブ開度制御を開始することができる。
【００５９】
本実施形態では、スロットルバルブ１２及びＥＧＲバルブ４２の特性ずれ量の学習をアイドル運転時に行っている。アイドル運転時は、アクセルオフでエンジン回転速度が安定する状態が継続することが多い。そのため、スロットルバルブ１２及びＥＧＲバルブ４２の特性ずれ量の学習精度を高めることが可能となる。また、アイドル運転時に行われた学習結果により、ＥＣＵ５０内のＥＥＰＲＯＭ内の学習値が書き換えられる（更新される）こととされている。これにより、経時変化により、スロットルバルブ１２等の特性が時間の経過とともに変化していくような場合においても、適切な学習値を維持することが可能となる。
【００６０】
本実施形態では、ＤＰＦ３１の再生時に特性ずれ量を反映したスロットルバルブ１２の開度制御を行っている。これにより、ＤＰＦ３１に流れる空気量を精度よく調整することが可能になり、ＤＰＦ３１の温度制御を適切に補助することが可能となる。
【００６１】
なお、本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施しても良い。
【００６２】
上記実施形態においては、スロットルバルブ１２及びＥＧＲバルブ４２の特性ばらつき学習を行う際には、学習値を算出するための目標バルブ開度を１０％毎に設定した。しかし、学習値は必要なところを重点的に算出するようにしてもよい。例えば、スロットルバルブ開度の大きいところは密に、小さいところは粗に算出するようにしてもよい。また、目標スロットルバルブ開度の加減を１０％としたが、下限はこれに限定されるものではない。すなわち、エンストしない範囲で他の下限値を採用してもよい。
【００６３】
上記実施形態では、スロットルバルブ１２の開度制御は、ＤＰＦ３１の再生時のみに行われるものとされた。しかし、ＤＰＦ３１の再生時はスロットルバルブ１２の開度制御を行う場合の一例に過ぎず、他の場合にスロットルバルブ１２の開度制御を行ってもよいことはもちろんである。
【００６４】
上記実施形態においては、スロットルバルブ１２についての特性ばらつき学習は、ＥＧＲバルブ開度が０の状態において、スロットルバルブ開度を１００％から１０％まで１０％ずつ変化させて行われた。また、ＥＧＲバルブ４２の特性ばらつき学習については、スロットルバルブ開度を１００％から１０％まで１０％ずつ変化させ、その各スロットルバルブ開度において、ＥＧＲバルブ開度を０％から１００％まで１０％ずつ変化させて行われた。しかし、両バルブ１２，４２の特性ばらつき学習を行うエンジンの運転条件は上記に限るものではない。例えば、スロットルバルブ１２の特性ばらつき学習を、ＥＧＲバルブ開度が０以外の状態においても行われるようにしてもよい。また、ＥＧＲバルブ４２の特性ばらつき学習をある特定のスロットルバルブ開度でのみ行われるようにしてもよい。
【００６５】
上記実施形態においては、実新気量が目標新気量となるように両バルブ１２，４２をフィードバック制御を行い、その際のフィードバック補正量を特性ずれ量とした。しかし、特性ずれ量の算出方法はこれに限られるものではない。例えば、目標新気量Ｑａを流入させるために必要な中央理想特性Ｓ１に基づくバルブ開度θａと目標新気量Ｑａを流入させるために必要な実際のバルブ開度θｄとの偏差Δθ（＝θａ−θｄ）を特性ずれ量としてもよい。そして、この特性ずれ量をバルブ開度の制御に反映させる際には、目標新気量Ｑａを流入させるために必要な中央理想特性Ｓ１に基づくバルブ開度θａを求め、それにΔθを加えた値θｄ（＝θａ＋Δθ）を目標バルブ開度として制御するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の実施形態におけるエンジン制御システムの全体概略構成図である。
【図２】スロットルバルブ開度と新気量との関係を表した新気量特性を示す図である。
【図３】ＥＧＲバルブ開度と新気量との関係を表した新気量特性を示す図である。
【図４】（ａ）は目標吸気量に対してスロットルバルブを制御した際の応答のタイムチャートであり、（ｂ）は目標吸気量に対してスロットルバルブをＰＩＤ制御した際の積分項のタイムチャートである。
【図５】スロットルバルブの開度制御処理を示すフローチャートである。
【図６】ＥＧＲバルブの開度制御処理を示すフローチャートである。
【図７】スロットルバルブの特性ばらつき学習処理を示すフローチャートである。
【図８】ＥＧＲバルブの特性ばらつき学習処理を示すフローチャートである。
【図９】スロットルバルブ及びＥＧＲバルブの特性ばらつき学習処理によって求められた学習値を記憶するマップを概念的に示す図である。
【符号の説明】
【００６７】
１０…エンジン、１１…吸気管、１２…スロットルバルブ、１３…スロットルバルブ開度センサ、１４…排気管、２１…吸気バルブ、２２…排気バルブ、２３…燃焼室、２４…燃料噴射弁、３１…ＤＰＦ、３２…Ａ／Ｆセンサ、３３…エアフロメータ、４１…ＥＧＲ配管、４２…ＥＧＲバルブ、３４…回転速度センサ、３５…アクセルセンサ、５０…ＥＣＵ。
【図１】
2007247445.tif 000003
【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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