(57)【要約】【課題】この発明は、内燃機関のＥＧＲ制御装置に関し、外部ＥＧＲと内部ＥＧＲを併用する内燃機関において、運転状態が様々に変化しても、ＥＧＲを目標値に迅速かつ安定的に収束させることを目的とする。【解決手段】吸気弁と排気弁とが共に閉じた負のバルブオーバーラップの大きさを可変とすることで、内部ＥＧＲ量を制御する。ＥＧＲ量と相関する吸入空気量が目標値に一致するように、ＥＧＲ弁の開度を制御して外部ＥＧＲ量を調節することで、ＥＧＲをフィードバック制御する。負のバルブオーバーラップが大きい場合ほど、吸入空気量とその目標値との偏差をＥＧＲ弁開度にフィードバックする場合のフィードバックゲインを大きくする。【選択図】図６
2007303355.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路と吸気通路とを接続するＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路を通って還流する外部ＥＧＲの量を可変とする外部ＥＧＲ量可変手段と、
前記ＥＧＲ通路を通らずに前記内燃機関の内部において生ずる内部ＥＧＲの量を可変とする内部ＥＧＲ量可変手段と、
ＥＧＲ量、ＥＧＲ率、もしくはそれらと相関する量の、検出値または推定値と、その目標値との偏差をゼロにするべく、前記偏差をフィードバックして前記外部ＥＧＲ量可変手段への制御信号を生成する外部ＥＧＲフィードバック制御手段と、
を備え、
前記外部ＥＧＲフィードバック制御手段は、外部ＥＧＲ量と内部ＥＧＲ量とを合わせた総ＥＧＲ量のうちで内部ＥＧＲ量が占める比率が高くなる運転条件であるほど、フィードバックゲインを大きくするゲイン設定手段を含むことを特徴とする内燃機関のＥＧＲ制御装置。
【請求項２】
前記内部ＥＧＲ量可変手段は、吸気弁および排気弁のバルブオーバーラップを正方向または負方向に大きくすることによって内部ＥＧＲ量を増大させることのできる可変動弁機構を含み、
前記外部ＥＧＲ量可変手段は、前記ＥＧＲ通路に配置されたＥＧＲ弁および／または前記吸気通路に配置された吸気絞り弁を含むことを特徴とする請求項１記載の内燃機関のＥＧＲ制御装置。
【請求項３】
前記ゲイン設定手段は、前記バルブオーバーラップが負方向または正方向に大きいほど、前記フィードバックゲインを大きくする手段を含むことを特徴とする請求項２記載の内燃機関のＥＧＲ制御装置。
【請求項４】
前記内燃機関は、吸気弁および／または排気弁の開弁特性を可変とする可変動弁機構を備え、
前記ゲイン設定手段は、
吸気弁および／または排気弁の現在の開弁特性に基づいて、内部ＥＧＲ量を推定する内部ＥＧＲ量推定手段と、
吸気弁および／または排気弁の現在の開弁特性に基づいて、前記内燃機関の吸気系の流量係数を算出する流量係数算出手段と、
前記推定された内部ＥＧＲ量が多いほど、前記フィードバックゲインを大きくする手段と、
前記算出された流量係数が小さいほど、前記フィードバックゲインを大きくする手段と、
を含むことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の内燃機関のＥＧＲ制御装置。
【請求項５】
前記内燃機関は、筒内にスワールを生成させるためのスワール生成手段を備え、
前記ゲイン設定手段は、前記スワール生成手段により生成されるスワールが強い場合ほど、前記フィードバックゲインを大きくする手段を含むことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の内燃機関のＥＧＲ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ＥＧＲ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関において、ＮＯｘ低減等の目的で、排気ガスの一部を再び気筒内に還流させるＥＧＲ(Exhaust Gas Recirculation)を行う技術が知られている。ＥＧＲを行う方法の一つとして、吸気通路と排気通路とをＥＧＲ通路で結び、排気通路内の排気ガスを、このＥＧＲ通路を通して吸気通路に流入させる方法がある。この方法によるＥＧＲは、後述する内部ＥＧＲと区別するため、外部ＥＧＲとも呼ばれる。外部ＥＧＲの量は、例えば、ＥＧＲ通路に設けたＥＧＲ弁の開度によって調節される。
【０００３】
機関回転数、負荷等の運転条件によって、適切なＥＧＲ量やＥＧＲ率（ここでは単にＥＧＲ量という）は、変化する。ＥＧＲ量が少なすぎると、ＮＯｘ低減等のＥＧＲの目的を十分に達成することができず、逆に、ＥＧＲ量が多すぎると、弊害が生ずる。特に、ディーゼルエンジンの場合には、ＥＧＲ量が多すぎると、酸素濃度の減少によってスモークやＨＣの排出量が増加するため、ＥＧＲ量（ＥＧＲ率）を高い精度で制御することが重要である。
【０００４】
特開２０００−２９１４９３号公報には、ＥＧＲ量を高精度に制御するべく、外部ＥＧＲフィードバック制御を行うＥＧＲ制御装置が開示されている。外部ＥＧＲが入ると、その分だけ、吸入空気量が少なくなる。つまり、吸入空気量と外部ＥＧＲ量とは、相関を有している。同公報に開示された装置では、吸入空気量を目標値に一致させるべく、両者の偏差をＥＧＲ弁開度補正量にフィードバックすることで、外部ＥＧＲ量を目標値に収束させるＥＧＲフィードバック制御を行っている。同装置では、その際、吸気圧と排気圧との差圧が大きいほどＥＧＲ弁開度補正量を小さく算出し、その差圧が小さいほどＥＧＲ弁開度補正量を大きく算出することとしている。
【０００５】
ＥＧＲ弁開度が同じでも、吸気圧と排気圧との差圧が大きいと多量の外部ＥＧＲガスが入るのに対し、吸気圧と排気圧との差圧が小さいと少量の外部ＥＧＲガスしか入らない。上記公報に開示された装置によれば、このことに配慮して適切なＥＧＲ弁開度補正量を算出することができるため、吸気圧と排気圧との差圧の大小にかかわらず、外部ＥＧＲ量の制御性を良好に保つことができる。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２９１４９３号公報
【特許文献２】特開２００３−１６１１７９号公報
【特許文献３】特開２００４−１９７５９６号公報
【特許文献４】特開平５−１３３２８２号公報
【特許文献５】特開２００４−２９３３９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、ＥＧＲには、前述した外部ＥＧＲのほかに、内部ＥＧＲがある。排気弁が閉じ終わる前に吸気弁が開くことで吸排気弁が共に開いているとき、つまり、バルブオーバーラップ時には、排気ガス（既燃ガス）が筒内および吸気ポート内に吸い戻されることがある。その吸い戻された排気ガスは、その後、ピストンの動きにより、新気と共に筒内に流入する。これが内部ＥＧＲである。内部ＥＧＲ量は、バルブオーバーラップ期間が長いほど、多くなる。このため、可変バルブタイミング機構を備えた内燃機関では、バルブオーバーラップ期間を変更することで、内部ＥＧＲ量を制御することができる。
【０００８】
従来、ディーゼルエンジンでは、可変バルブタイミング機構を搭載することが少なかったため、外部ＥＧＲ装置を設けて、外部ＥＧＲを利用するのが一般的であった。これに対し、近年では、可変バルブタイミング機構を搭載したディーゼルエンジンの開発が進められている。
【０００９】
外部ＥＧＲの場合には、ＥＧＲ通路の途中に設けたＥＧＲクーラによってＥＧＲガスを冷却して還流させることにより、内部ＥＧＲに比して、筒内温度をより低くすることができる。よって、ＮＯｘやスモークを更に有効に低減することができる。このため、可変バルブタイミング機構を搭載したディーゼルエンジンでも、可変バルブタイミング機構による内部ＥＧＲだけでなく、外部ＥＧＲを併用することが望ましい。
【００１０】
外部ＥＧＲと内部ＥＧＲとを併用する内燃機関の場合には、内部ＥＧＲガスが存在すると、新気と外部ＥＧＲガスとの混合ガスの筒内への流入量が、その分だけ少なくなる。このため、バルブタイミングの変更によって内部ＥＧＲ量が変化すると、ＥＧＲ弁開度の変化に対する外部ＥＧＲ量の変化率も変わってしまう。また、バルブタイミングが変更されると、筒内に流入するガスの総量が変わるため、内部ＥＧＲ量が変化しなくても、外部ＥＧＲ量（外部ＥＧＲの入り易さ）が変化する。これらの事情の存在により、可変バルブタイミング機構を備えた内燃機関において外部ＥＧＲをフィードバック制御する場合には、次のような問題がある。
【００１１】
図１１は、外部ＥＧＲ量の相関値である吸入空気量が目標値に収束するように、ＥＧＲ弁開度をフィードバック制御する場合の、吸入空気量の経時変化を示す図である。図１１中の破線は、吸入空気量（外部ＥＧＲ量相関値）が目標値に適正に収束している場合のグラフである。あるバルブタイミングのときに、図１１中の破線のような適正な制御を行うことができたとしても、バルブタイミングが変更されると、上述した事情の存在により、吸入空気量が目標値に収束するまでに長時間を要したり、図１１中の実線で示すように、吸入空気量が目標値へ収束せずに発散したりし易くなる。このように、可変バルブタイミング機構を備えた内燃機関においては、バルブタイミングの変更による内部ＥＧＲ量の変化に起因して、外部ＥＧＲ量の制御性が悪化し易い。その結果、目標とするＥＧＲ率が達成できず、ＮＯｘ排出量が増大したり、スモークの排出を招いたりし易いという問題がある。
【００１２】
この発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、外部ＥＧＲと内部ＥＧＲを併用する内燃機関において、運転状態が様々に変化しても、ＥＧＲを目標値に迅速かつ安定的に収束させることのできる内燃機関のＥＧＲ制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関のＥＧＲ制御装置であって、
内燃機関の排気通路と吸気通路とを接続するＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路を通って還流する外部ＥＧＲの量を可変とする外部ＥＧＲ量可変手段と、
前記ＥＧＲ通路を通らずに前記内燃機関の内部において生ずる内部ＥＧＲの量を可変とする内部ＥＧＲ量可変手段と、
ＥＧＲ量、ＥＧＲ率、もしくはそれらと相関する量の、検出値または推定値と、その目標値との偏差をゼロにするべく、前記偏差をフィードバックして前記外部ＥＧＲ量可変手段への制御信号を生成する外部ＥＧＲフィードバック制御手段と、
を備え、
前記外部ＥＧＲフィードバック制御手段は、外部ＥＧＲ量と内部ＥＧＲ量とを合わせた総ＥＧＲ量のうちで内部ＥＧＲ量が占める比率が高くなる運転条件であるほど、フィードバックゲインを大きくするゲイン設定手段を含むことを特徴とする。
【００１４】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記内部ＥＧＲ量可変手段は、吸気弁および排気弁のバルブオーバーラップを正方向または負方向に大きくすることによって内部ＥＧＲ量を増大させることのできる可変動弁機構を含み、
前記外部ＥＧＲ量可変手段は、前記ＥＧＲ通路に配置されたＥＧＲ弁および／または前記吸気通路に配置された吸気絞り弁を含むことを特徴とする。
【００１５】
また、第３の発明は、第２の発明において、
前記ゲイン設定手段は、前記バルブオーバーラップが負方向または正方向に大きいほど、前記フィードバックゲインを大きくする手段を含むことを特徴とする。
【００１６】
また、第４の発明は、第１乃至第３の発明の何れかにおいて、
前記内燃機関は、吸気弁および／または排気弁の開弁特性を可変とする可変動弁機構を備え、
前記ゲイン設定手段は、
吸気弁および／または排気弁の現在の開弁特性に基づいて、内部ＥＧＲ量を推定する内部ＥＧＲ量推定手段と、
吸気弁および／または排気弁の現在の開弁特性に基づいて、前記内燃機関の吸気系の流量係数を算出する流量係数算出手段と、
前記推定された内部ＥＧＲ量が多いほど、前記フィードバックゲインを大きくする手段と、
前記算出された流量係数が小さいほど、前記フィードバックゲインを大きくする手段と、
を含むことを特徴とする。
【００１７】
また、第５の発明は、第１乃至第４の発明の何れかにおいて、
前記内燃機関は、筒内にスワールを生成させるためのスワール生成手段を備え、
前記ゲイン設定手段は、前記スワール生成手段により生成されるスワールが強い場合ほど、前記フィードバックゲインを大きくする手段を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
第１の発明によれば、内部ＥＧＲ量可変手段および外部ＥＧＲ量可変手段を備えた内燃機関において、ＥＧＲ量、ＥＧＲ率、もしくはそれらと相関する量の、検出値または推定値を目標値に一致させるべく、両者の偏差をフィードバックして外部ＥＧＲ量可変手段の作動を制御するに際して、外部ＥＧＲ量と内部ＥＧＲ量とを合わせた総ＥＧＲ量のうちで内部ＥＧＲ量が占める比率が高くなる運転条件であるほど、フィードバックゲインを大きくすることができる。内部ＥＧＲ量の比率が高くなるほど、外部ＥＧＲ量の比率が低くなるので、外部ＥＧＲ量可変手段の状態を同じ量だけ変化させたとしても、総ＥＧＲ量の変化量は少なくなる。また、内部ＥＧＲの比率が高くなるほど、背圧が低下し、吸気圧との差圧が小さくなる傾向にあるので、外部ＥＧＲガスの流量が少なくなり易い。更に、外部ＥＧＲは、ＥＧＲガスの還流経路が長いため、内部ＥＧＲに比して、制御に対する応答性が元々悪い。これらの理由から、総ＥＧＲ量に占める内部ＥＧＲ量の比率が高くなるほど、外部ＥＧＲ量可変手段によってＥＧＲを制御する場合の応答性が悪くなり易いのが普通である。これに対し、第１の発明によれば、内部ＥＧＲの比率が高いほど、外部ＥＧＲ量可変手段を制御するためのフィードバックゲインを大きくすることができるので、そのような応答性の悪化を確実に防止することができる。よって、内燃機関の運転状態にかかわらず、目標とする適切なＥＧＲ率になるように精度良く制御することができ、ＮＯｘの排出を有効に抑制することができるとともに、スモークの排出も回避することができる。
【００１９】
第２の発明によれば、可変動弁機構によって吸気弁および排気弁のバルブオーバーラップを正方向または負方向に大きくすることによって内部ＥＧＲ量を増大させることができるので、内部ＥＧＲ量を容易に調節することができるとともに、高い制御性が得られる。また、第２の発明によれば、ＥＧＲ通路に配置されたＥＧＲ弁や吸気通路に配置された吸気絞り弁の開度を調節することで、外部ＥＧＲ量を変えることができる。このため、外部ＥＧＲ量を簡単な構成で容易に調節することができるとともに、高い制御性が得られる。
【００２０】
第３の発明によれば、バルブオーバーラップが負方向または正方向に大きいほど、フィードバックゲインを大きくすることができる。バルブオーバーラップが負方向または正方向に大きくなるほど、内部ＥＧＲ量が増えるので、内部ＥＧＲの比率が高くなる。よって、第３の発明によれば、内部ＥＧＲ量の比率が高くなるような運転状態のときに、外部ＥＧＲ量可変手段を制御するためのフィードバックゲインを適切に大きくすることができる。このため、ＥＧＲの制御性の悪化を確実に防止することができる。
【００２１】
第４の発明によれば、吸気弁および／または排気弁の開弁特性に基づいて内部ＥＧＲ量の推定値および吸気系の流量係数を算出し、その内部ＥＧＲ量推定値が多いほど上記フィードバックゲインを大きくし、また、その流量係数が小さいほどフィードバックゲインを大きくすることができる。内部ＥＧＲ量が多くなるほど、内部ＥＧＲ量の比率は高まる。また、流量係数が小さいほど、新気および外部ＥＧＲガスの混合ガスの筒内への流入量が減少する一方で、内部ＥＧＲ量はほとんど減少しないので、内部ＥＧＲ量の比率が高くなる。よって、第４の発明によれば、内部ＥＧＲ量の比率が高くなるような運転状態のときに、フィードバックゲインを適切に大きくすることができる。更に、第４の発明によれば、吸気弁および／または排気弁の開弁特性を基礎としてフィードバックゲインを適切に設定することができるので、例えば吸気弁の片弁早閉じによるスワール強化制御などの、吸気弁および／または排気弁の開弁特性の変更を利用する種々の制御を行う場合においても適切なフィードバックゲインを設定することができる。このため、ＥＧＲの制御性の悪化を確実に防止することができる。
【００２２】
第５の発明によれば、スワール生成手段により生成されるスワールが強い場合ほど、上記フィードバックゲインを大きくすることができる。生成されるスワールが強いほど、流量係数が小さくなり、新気および外部ＥＧＲガスの混合ガスの筒内への流入量が減少する一方で、内部ＥＧＲ量はほとんど減少しないので、内部ＥＧＲ量の比率が高くなる。第５の発明によれば、そのような場合に、フィードバックゲインを適切に大きくすることができるので、ＥＧＲの制御性の悪化を確実に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。なお、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００２４】
実施の形態１．
［システム構成の説明］
図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。図１に示すシステムは、複数気筒（図１では４気筒）を有する４サイクルのディーゼル機関１０を備えている。このディーゼル機関１０は、車両に搭載され、その動力源とされているものとする。
【００２５】
以下、本実施形態では、本発明をディーゼル機関（圧縮着火内燃機関）の制御に適用した場合について説明するが、本発明は、ディーゼル機関の制御に限定されるものではなく、ガソリン機関（火花点火内燃機関）その他の各種の内燃機関の制御に適用することが可能である。
【００２６】
ディーゼル機関１０の各気筒には、燃料を筒内に直接噴射するインジェクタ１２が設置されている。各気筒のインジェクタ１２は、共通のコモンレール１４に接続されている。図示しない燃料タンク内の燃料は、サプライポンプ１６によって所定の燃圧まで加圧されて、コモンレール１４内に蓄えられ、コモンレール１４から各インジェクタ１２に供給される。
【００２７】
ディーゼル機関１０の排気通路１８は、排気マニホールド２０により枝分かれして、各気筒の排気ポート２２（図２参照）に接続されている。本実施形態のディーゼル機関１０は、ターボ過給機２４を備えている。排気通路１８は、ターボ過給機２４の排気タービンに接続されている。排気通路１８の、ターボ過給機２４より下流側には、排気ガスを浄化する後処理装置２６が設けられている。後処理装置２６としては、例えば、酸化触媒、ＮＯｘ触媒、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）、ＤＰＮＲ（Diesel Particulate-NOx-Reduction system）等を用いることができる。
【００２８】
ディーゼル機関１０の吸気通路２８の入口付近には、エアクリーナ３０が設けられている。エアクリーナ３０を通って吸入された空気は、ターボ過給機２４の吸気圧縮機で圧縮された後、インタークーラ３２で冷却される。インタークーラ３２を通過した吸入空気は、吸気マニホールド３４により、各気筒の吸気ポート３５（図２参照）に分配される。
【００２９】
吸気通路２８の、インタークーラ３２と吸気マニホールド３４との間には、吸気絞り弁３６が設置されている。また、吸気通路２８の、エアクリーナ３０の下流近傍には、吸入空気量を検出するエアフローメータ３８が設置されている。
【００３０】
吸気通路２８の吸気マニホールド３４の近傍には、ＥＧＲ(Exhaust Gas Recirculation)通路４０の一端が接続されている。ＥＧＲ通路４０の他端は、排気通路１８の排気マニホールド２０近傍に接続されている。本システムでは、このＥＧＲ通路４０を通して、排気ガス（既燃ガス）の一部を吸気通路２８に還流させること、つまり外部ＥＧＲを行うことができる。以下、ＥＧＲ通路４０を通して吸気通路２８に還流される排気ガスのことを「外部ＥＧＲガス」と称する。
【００３１】
ＥＧＲ通路４０の途中には、外部ＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ４２が設けられている。ＥＧＲ通路４０におけるＥＧＲクーラ４２の下流には、ＥＧＲ弁４４が設けられている。このＥＧＲ弁４４の開度を変えることにより、ＥＧＲ通路４０を通る排気ガス量、すなわち外部ＥＧＲ量を調整することができる。
【００３２】
吸気通路２８の、吸気絞り弁３６の下流側には、吸気圧を検出する吸気圧センサ４６が設置されている。また、排気通路１８の、ターボ過給機２４より上流側には、背圧を検出する背圧センサ４７が設置されている。本実施形態では、背圧センサ４７によって背圧を実測するものとするが、背圧は、運転状態に基づく推定で求めるようにしてもよい。更に、本システムは、アクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ４８を備えている。
【００３３】
そして、本実施形態のシステムは、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０を備えている。ＥＣＵ５０には、上述した各種のセンサおよびアクチュエータが接続されている。ＥＣＵ５０は、各センサの出力に基づき、所定のプログラムに従って各アクチュエータを駆動させることにより、ディーゼル機関１０の運転状態を制御する。
【００３４】
図２は、図１に示すシステムにおけるディーゼル機関１０の一つの気筒の断面を示す図である。以下、ディーゼル機関１０について更に説明する。図２に示すように、ディーゼル機関１０は、吸気弁５２のバルブタイミング（開閉時期）を連続的または段階的に可変とする吸気可変動弁機構５４を備えている。この吸気可変動弁機構５４の具体的構成は特に限定されず、いかなるものであってもよい。例えば、吸気可変動弁機構５４は、吸気弁５２を駆動する吸気カム（図示せず）の位相を連続的に可変とする機械的な機構を用いるものであってもよいし、あるいは、任意のタイミングで開閉可能な電磁駆動弁や油圧駆動弁などを用いるものであってもよい。また、吸気可変動弁機構５４は、吸気弁５２の実バルブタイミングを検出するセンサを含んで構成されていてもよい。また、吸気可変動弁機構５４は、吸気弁５２の作用角やリフト量を更に変更可能なものであってもよい。
【００３５】
更に、ディーゼル機関１０は、排気弁５６のバルブタイミング（開閉時期）を連続的または段階的に可変とする排気可変動弁機構５８を備えている。この排気可変動弁機構５８の具体的構成は特に限定されず、いかなるものであってもよい。例えば、排気可変動弁機構５８は、排気弁５６を駆動する排気カム（図示せず）の位相を連続的に可変とする機械的な機構を用いるものであってもよいし、あるいは、任意のタイミングで開閉可能な電磁駆動弁や油圧駆動弁などを用いるものであってもよい。また、排気可変動弁機構５８は、排気弁５６の実バルブタイミングを検出するセンサを含んで構成されていてもよい。また、排気可変動弁機構５８は、排気弁５６の作用角やリフト量を更に変更可能なものであってもよい。
【００３６】
ディーゼル機関１０のクランク軸６０の近傍には、クランク軸６０の回転角度（クランク角）を検出するクランク角センサ６２が取り付けられている。上述した吸気可変動弁機構５４、排気可変動弁機構５８、クランク角センサ６２は、ＥＣＵ５０に接続されている。
【００３７】
［実施の形態１の特徴］
（内部ＥＧＲの制御）
本実施形態のディーゼル機関１０では、吸気可変動弁機構５４および排気可変動弁機構５８によって吸気弁５２および排気弁５６のバルブタイミングを変更することにより、内部ＥＧＲ量を調節することができる。図３は、内部ＥＧＲを行う場合の吸気弁５２および排気弁５６のバルブタイミングを説明するための図である。図３中、太線は内部ＥＧＲを行う場合のバルブリフト線図であり、細線は内部ＥＧＲを行わない場合のバルブリフト線図である。
【００３８】
図３に示すように、内部ＥＧＲを行う場合には、内部ＥＧＲを行わない場合に比して、排気弁５６の開弁位相を進角させて、排気弁５６の閉じ時期が早くされるとともに、吸気弁５２の開弁位相を遅角させて、吸気弁５２の開時期を遅くされる。これにより、排気弁５６が閉じた後、吸気弁５２が開くまでの間に、吸気弁５２および排気弁５６が共に閉じている状態が生ずる。この状態を本明細書では「負のバルブオーバーラップ」と称する。負のバルブオーバーラップを生じさせると、筒内の既燃ガスが排気ポート２２に流出しきらないうちに排気弁５６が閉じられる。排気ポート２２に排出されなかった既燃ガスは、そのまま筒内に残存するか、あるいは、吸気弁５２の開弁に伴って一旦吸気ポート３５に出た後ピストン６４の下降によって新気と共に筒内に吸入される。負のバルブオーバーラップを生じさせた場合には、このようにして内部ＥＧＲを行うことができる。そして、負のバルブオーバーラップの期間を大きくするほど、内部ＥＧＲ量を多くすることができる。
【００３９】
本実施形態では、ディーゼル機関１０の運転状態と、その運転状態に応じた適切な内部ＥＧＲ量が得られるような吸気弁５２および排気弁５６のバルブタイミングとの関係がマップ化されて、予めＥＣＵ５０に記憶されているものとする。そして、ＥＣＵ５０は、ディーゼル機関１０の運転状態に応じ、そのマップに基づいて吸気弁５２および排気弁５６のバルブタイミング（負のバルブオーバーラップの大きさ）を制御することにより、内部ＥＧＲ量をフィードフォワード制御するものとする。
【００４０】
なお、図３に示す例では、負のバルブオーバーラップ量の変更に伴って排気弁５６の開時期および吸気弁５２の閉じ時期も変化するようにしているが、排気弁５６の開時期や吸気弁５２の閉じ時期を変えずに負のバルブオーバーラップ量を変更するようにしてもよい。また、図３に示す例では、排気弁５６の閉じ時期と吸気弁５２の開時期との双方を変えることで負のバルブオーバーラップ量を変更するようにしているが、排気弁５６の閉じ時期と吸気弁５２の開時期との何れか一方の変更で負のバルブオーバーラップ量を変更するようにしてもよい。この場合には、ディーゼル機関１０は、吸気可変動弁機構５４と排気可変動弁機構５８との何れか一方のみを備えるものであってもよい。更に、本発明では、吸気弁５２および排気弁５６が共に開いた状態となる通常のバルブオーバーラップ（正のバルブオーバーラップ）を設けるようにし、この正のバルブオーバーラップの大きさを変更することで内部ＥＧＲ量を調節するようにしてもよい。
【００４１】
（外部ＥＧＲの制御）
内部ＥＧＲや外部ＥＧＲを生じさせると、それらのＥＧＲガスが空気（新気）の一部に代わってディーゼル機関１０の筒内に吸入される。換言すれば、内部ＥＧＲや外部ＥＧＲを生じさせると、その分だけ、筒内に吸入される空気（新気）の量が減少する。つまり、ＥＧＲを行っているときには、エアフローメータ３８で検出される吸入空気量が、ＥＧＲ量に応じた分だけ減少する。つまり、エアフローメータ３８で検出される吸入空気量は、ＥＧＲ量やＥＧＲ率と相関を有している。よって、エアフローメータ３８で検出される吸入空気量が目標値に一致するようにＥＧＲ量を調節すれば、目標とするＥＧＲ率になるように制御することができる。
【００４２】
そこで、本実施形態では、ＥＧＲ弁４４をアクチュエータとして用いて吸入空気量をフィードバック制御することにより、実質的にＥＧＲ率をフィードバック制御することとしている。より詳しくは、ＥＣＵ５０には、運転状態と、その運転状態に応じた適切なＥＧＲ率を実現するための吸入空気量目標値との関係がマップ化されて予め記憶されている。そして、エアフローメータ３８で検出される吸入空気量が、そのマップに従って定められる吸入空気量目標値に一致するように、ＥＧＲ弁４４の開度がフィードバック制御される。
【００４３】
図４は、ＥＣＵ５０が上記のＥＧＲフィードバック制御のコントローラとして機能する場合の制御系の一例を示す図である。図４に示すように、本実施形態の制御系は、ＰＩ制御を行うものである。より詳しくは、吸入空気量の目標値ydと、エアフローメータ３８による検出値y(t)との偏差e(t)に比例ゲインKpを乗じて得られる比例項と、偏差e(t)の積分値に積分ゲインKiを乗じて得られる積分項とを足し合わせることにより、ＥＧＲ弁開度補正量を算出する。そして、ＥＧＲ弁４４の開度が、運転状態に応じて設定される基本ＥＧＲ弁開度を上記ＥＧＲ弁開度補正量で補正した値となるように、ＥＧＲ弁４４の作動が制御される。
【００４４】
本実施形態は、上述したＥＧＲ制御系における比例ゲインKp（フィードバックゲイン）の設定方法に特徴を有している。本実施形態の作用・効果を理解し易くするため、まず、比較例の比例ゲインKpについて説明する。図５は、比較例の比例ゲインKpを説明するための図である。比較例の比例ゲインKpは、偏差e(t)に応じて設定される。すなわち、図５に示すように、比較例では、偏差e(t)の絶対値が大きいほど、比例ゲインKpが大きな値に設定される。また、比例ゲインKpには上限値が設定されており、偏差e(t)の絶対値が所定値以上になると、比例ゲインKpはそれ以上大きくならないようにされる。
【００４５】
仮に、ディーゼル機関１０において、吸気可変動弁機構５４および排気可変動弁機構５８によって内部ＥＧＲ量を制御する（変更する）ことがないとした場合には、比較例のような比例ゲインKpを用いることにより、図１１の破線で示すように、吸入空気量を目標値に適切に収束させることができる。つまり、適切なＥＧＲ率に精度良く制御することができる。しかしながら、吸気可変動弁機構５４および排気可変動弁機構５８によって内部ＥＧＲ量を制御する本実施形態のディーゼル機関１０においては、比較例の比例ゲインKpを用いたとすると、次のような問題が発生する。
【００４６】
ディーゼル機関１０では、前述したように、負のバルブオーバーラップ期間が大きくされると、内部ＥＧＲ量が多くなる。内部ＥＧＲ量が多くなると、その分だけ、新気と外部ＥＧＲガスとの混合ガスの筒内への流入量が少なくなる。つまり、吸入空気量および外部ＥＧＲ量が少なくなる。そうすると、ＥＧＲ弁４４の開度を同じだけ変化させたとしても、外部ＥＧＲの総量自体が小さくなっているため、外部ＥＧＲ量の変化量も小さくなり、よって、吸入空気量の変化量も小さくなる。
【００４７】
このようにして、内部ＥＧＲ量が多くなるほど、ＥＧＲ弁４４の開度変化に対する吸入空気量の変化量が小さくなる。このため、ＥＧＲ弁４４をアクチュエータとして用いて、吸入空気量が目標値に一致するようにフィードバック制御する上で、比較例のように、内部ＥＧＲ量の多少によらずに同じ比例ゲインKpを用いた場合には、内部ＥＧＲ量が多くなるほど、吸入空気量に対するコントローラの感度が悪くなる。その結果、吸入空気量が目標値に収束するまでに長時間を要したり、更には、図１１中の実線で示すように、吸入空気量が目標値へ収束せずに発散したりし易くなる。このような事態が生ずると、目標とする適切なＥＧＲ率が達成できなくなるため、ＮＯｘ排出量が増大したり、スモークの排出を招いたりし易い。
【００４８】
そこで、本実施形態では、内部ＥＧＲ量が変化した場合であっても適切なＥＧＲ制御を可能とするべく、比例ゲインKpを次のようにして設定することとした。図６は、本実施形態の比例ゲインKpを説明するための図である。本実施形態では、負のバルブオーバーラップが小さい場合（または無い場合）には、図５の場合と同様に、図６中の実線で示すようなマップに基づいて比例ゲインKpが設定される。そして、負のバルブオーバーラップが大きくなるほど、図６中の矢印で示すように、比例ゲインKpのマップの傾斜が急にされていき、例えば図６中の破線で示すようなマップに基づいて比例ゲインKpが設定される。このような図６に示すマップによれば、負のバルブオーバーラップが大きいほど、比例ゲインKpが大きな値に設定される。
【００４９】
前述したように、ディーゼル機関１０では、負のバルブオーバーラップが大きいほど、内部ＥＧＲ量が多くなる。よって、本実施形態では、内部ＥＧＲ量が多いほど、比例ゲインKpが大きな値に設定されることになる。このため、内部ＥＧＲ量が多くなって、ＥＧＲ弁４４の開度変化に対する吸入空気量の変化量が小さくなった場合であっても、ＥＧＲ弁４４をアクチュエータとして用いて吸入空気量をフィードバック制御するコントローラの感度が悪くなることがなく、適切な感度を維持することができる。よって、内部ＥＧＲ量の多少にかかわらず、ディーゼル機関１０のＥＧＲ率と相関する値である吸入空気量を目標値に迅速且つ安定的に収束させることができるので、目標とする適切なＥＧＲ率に精度良く制御することができる。
【００５０】
なお、図６では、比例ゲインKpの上限値については負のバルブオーバーラップにかかわらず一定としているが、比例ゲインKpの上限値についても、負のバルブオーバーラップに応じて大きくするようにしてもよい。また、本発明では、比例ゲインKpに上限値を設けないようにしてもよい。
【００５１】
［実施の形態１における具体的処理］
図７は、上記の機能を実現するために本実施形態においてＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。なお、本ルーチンは、所定時間毎に繰り返し実行されるものとする。
【００５２】
図７に示すルーチンによれば、まず、ディーゼル機関１０の機関回転数NE、負荷等の運転状態がクランク角センサ６２、アクセル開度センサ４８等の各種センサ信号に基づいて検出される（ステップ１００）。続いて、ステップ１００で検出された現在の運転状態に基づいて、この運転状態に対応した適切なＥＧＲ率になるような目標吸入空気量が所定のマップに従って算出される（ステップ１０２）。更に、ステップ１００で検出された現在の運転状態に基づいて、この運転状態に対応した基本ＥＧＲ弁開度が所定のマップに従って算出される（ステップ１０４）。
【００５３】
次いで、エアフローメータ３８の信号に基づいて、実吸入空気量が検出される（ステップ１０６）。そして、この実吸入空気量を上記ステップ１０２で算出された目標吸入空気量から減算することにより、吸入空気量偏差e(t)が算出される（ステップ１０８）。
【００５４】
続いて、吸気可変動弁機構５４および排気可変動弁機構５８の状態に基づいて、現在の負のバルブオーバーラップ量が検出される（ステップ１１０）。次いで、この負のバルブオーバーラップ量と、上記ステップ１０８で算出された吸入空気量偏差e(t)とに基づき、前述した図６に示すマップに従って、図４に示すＥＧＲ制御系で用いるための比例ゲインKpが算出される（ステップ１１２）。次いで、この算出された比例ゲインKpと、所定の積分ゲインKiと、吸入空気量偏差e(t)およびその積分値とに基づいて、ＥＧＲ弁開度補正量が算出される（ステップ１１４）。そして、その算出されたＥＧＲ弁開度補正量を上記ステップ１０４で算出された基本ＥＧＲ弁開度に足し合わせることにより補正後のＥＧＲ弁開度が算出され、その補正後のＥＧＲ弁開度にＥＧＲ弁４４の実際の開度が一致するように、ＥＧＲ弁４４が制御される（ステップ１１６）。
【００５５】
以上説明した図７に示すルーチンによれば、ＥＧＲ弁４４をアクチュエータとする吸入空気量のフィードバック制御によってＥＧＲ率を制御する上で、負のバルブオーバーラップが大きいほど、つまり内部ＥＧＲ量が多いほど、フィードバックゲイン（比例ゲインKp）を大きくすることができる。
【００５６】
内部ＥＧＲ量が多い場合には、総ＥＧＲ量に占める内部ＥＧＲ量の比率が高くなり、外部ＥＧＲ量の比率が低くなる。このため、ＥＧＲ弁４４の開度を同じだけ変更しても、総ＥＧＲ量の変化量は少なくなる。また、内部ＥＧＲの比率が高くなるほど、背圧が低下し、吸気圧との差圧が小さくなる傾向にあるので、外部ＥＧＲガスの流量が少なくなり易い。更に、外部ＥＧＲは、ＥＧＲガスの還流経路が長いため、内部ＥＧＲに比して、制御に対する応答性が元々悪い。これらの理由から、総ＥＧＲ量に占める内部ＥＧＲ量の比率が高くなるほど、ＥＧＲ弁４４の開度を変更することでＥＧＲ量を制御する場合の応答性が悪くなり易いのが普通である。これに対し、実施の形態１の制御によれば、内部ＥＧＲ量が多いほど、つまり内部ＥＧＲの比率が高いほど、ＥＧＲ弁４４の開度を制御するためのフィードバックゲイン（比例ゲインKp）を大きくすることができるので、そのような応答性の悪化を確実に防止することができる。すなわち、内部ＥＧＲ量が多い場合であっても、ＥＧＲ率の相関値である吸入空気量を目標値に迅速かつ安定的に収束させることができる。よって、運転状態にかかわらず、目標とする適切なＥＧＲ率になるように精度良く制御することができ、ＮＯｘの排出を有効に抑制することができるとともに、スモークの排出も回避することができる。
【００５７】
なお、上述した実施の形態１では、ＥＧＲフィードバック制御を図４に示すようなＰＩ制御で行うこととしているが、その制御方式は、これに限定されるものではなく、例えばＰ制御、ＰＩ制御、ＰＩＤ制御等の他の制御方式であってもよい。また、上述した実施の形態１では、内部ＥＧＲの比率が高くなる場合ほど大きくするフィードバックゲインの対象を比例ゲインKpとしているが、この対象は比例ゲインKpに限定されるものではなく、積分ゲインKiや微分ゲインKdでもよく、あるいは２種以上のフィードバックゲインを対象としてもよい。
【００５８】
また、上述した実施の形態１では、ＥＧＲ弁４４の開度を調節することで外部ＥＧＲ量を制御する場合について説明したが、外部ＥＧＲ量の制御方法はこれに限定されるものではない。例えば、吸気絞り弁３６の開度を調節して、背圧と吸気圧との差圧、つまりＥＧＲ通路４０の入口と出口との差圧を変えることで、外部ＥＧＲ量を制御するようにしてもよく、また、ＥＧＲ弁４４と吸気絞り弁３６との双方を併用して外部ＥＧＲ量を制御するようにしてもよい。
【００５９】
また、上述した実施の形態１のＥＧＲフィードバック制御においては、エアフローメータ３８で検出される実吸入空気量を目標値に一致させるように制御しているが、本発明におけるＥＧＲフィードバック制御の方法はこれに限定されるものではなく、ＥＧＲ量やＥＧＲ率あるいはそれらと相関する量の検出値または推定値を目標値に一致させるように制御する方法であれば、いかなる方法であってもよい。例えば、筒内に吸入されるガス中の酸素濃度（吸気Ｏ２濃度）を基礎としてＥＧＲフィードバック制御を行うようにしてもよい。吸気Ｏ２濃度は、ＥＧＲ率と相関を有している。そして、吸気Ｏ２濃度は、吸入空気量、ＥＧＲ弁開度、吸気圧（過給圧）、背圧等に基づいて推定することが可能である。そこで、それらの値に基づいて吸気Ｏ２濃度の推定値を算出し、その推定値が、運転状態に応じた目標値に一致するようにＥＧＲ弁４４の開度を制御することにより、吸気Ｏ２濃度を基礎としたＥＧＲフィードバック制御を行うようにしてもよい。
【００６０】
また、上述した実施の形態１では、内部ＥＧＲ量についてはフィードフォワード制御を行うこととしているが、本発明では、内部ＥＧＲ量についてもフィードバック制御を行うようにしてもよい。
【００６１】
また、上述した実施の形態１においては、ＥＧＲ弁４４が前記第１の発明における「外部ＥＧＲ量可変手段」に、吸気可変動弁機構５４および排気可変動弁機構５８が前記第１の発明における「内部ＥＧＲ量可変手段」に、補正後のＥＧＲ弁開度が前記第１の発明における「制御信号」に、それぞれ相当している。また、ＥＣＵ５０が、図７に示すルーチンの処理を実行することにより前記第１の発明における「外部ＥＧＲフィードバック制御手段」が、上記ステップ１１０および１１２の処理を実行することにより前記第１および第３の発明における「ゲイン設定手段」が、それぞれ実現されている。
【００６２】
実施の形態２．
次に、図８乃至図１０を参照して、本発明の実施の形態２について説明するが、上述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略または簡略する。
【００６３】
［システム構成の説明］
実施の形態２のシステム構成は、実施の形態１と同様に、図１および図２に示すものであるとする。ただし、本実施形態のディーゼル機関１０は、１気筒当たり二つの吸気弁５２および吸気ポート３５を備えているものとする。また、吸気可変動弁機構５４は、一つの気筒の二つの吸気弁５２のうちの一方の閉じ時期を変えることなく、他方の吸気弁５２の閉じ時期を早くすることができるように構成されているものとする。
【００６４】
［実施の形態２の特徴］
図８および図９は、それぞれ、実施の形態２の比例ゲインKpを説明するための図である。内部ＥＧＲ量が多いほど、実施の形態１で既述した理由により、ＥＧＲフィードバック制御のフィードバックゲイン（ここでは比例ゲインKp）を大きくする必要がある。ディーゼル機関１０において、内部ＥＧＲ量は、吸気弁５２および排気弁５６のバルブタイミングや、吸気圧、背圧等に基づいて推定することが可能である。そこで、本実施形態では、図８に示すマップのように、推定された内部ＥＧＲ量が多い場合ほど、比例ゲインKpを大きな値に設定することとした。
【００６５】
（スワール強化制御）
１気筒当たり二つの吸気ポート３５が設けられている場合には、一般に、一方の吸気ポート３５から筒内に流入するガスが有するスワール成分が他方の吸気ポート３５から流入するガスの流れによって相殺されてしまい、スワールが弱くなり易い。この場合に、上記他方の吸気ポート３５の吸気弁５２のみ閉じ時期を早くすると、その吸気弁５２が閉じた後は、上記一方の吸気ポート３５から筒内に流入するガスのスワール成分が相殺されずに生き残るので、スワールを強くすることができる。
【００６６】
本実施形態のシステムでは、強いスワールが必要な運転状態のときには、上記のことを利用して、スワールを強化する制御を行うこととした。つまり、本実施形態では、強いスワールが必要な所定の運転状態にある場合には、各気筒の二つの吸気弁５２のうちの一方の閉じ時期はそのままで、他方の吸気弁５２の閉じ時期を早くする制御を行うこととした。このことを本明細書では「片弁早閉じ」と言い、早く閉じる方の吸気弁５２の閉じ時期を片弁閉じ時期と言う。片弁閉じ時期を早くするほど、スワールは強くなる。そこで、片弁早閉じを行う場合には、強いスワールが要求される場合ほど、片弁閉じ時期がより早くなるように制御される。
【００６７】
一般に、スワールを強めるほど、吸気系の流量係数が低下する、つまり、筒内に流入するガス量が減少することが知られている。一方、吸気系の流量係数が低下しても、内部ＥＧＲ量はほとんど減少しない。このため、吸気系の流量係数が低下すると、新気と外部ＥＧＲガスとの混合ガスの筒内への流入量が減少する。よって、吸気系の流量係数が低下すると、内部ＥＧＲ量がほとんど減少しない一方で外部ＥＧＲ量が減少するので、総ＥＧＲ量に占める内部ＥＧＲ量の比率が高くなる。内部ＥＧＲ量の比率が高くなるほど、実施の形態１で既述した通り、ＥＧＲ制御の応答性が悪くなり易いので、フィードバックゲイン（比例ゲインKp）を大きくする必要がある。
【００６８】
ディーゼル機関１０において、吸気系の流量係数は、吸気弁５２および排気弁５６のバルブタイミングに基づいて算出することが可能である。そこで、本実施形態では、図９に示すマップのように、吸気系の流量係数が小さい場合ほど、比例ゲインKpを大きな値に設定することとした。
【００６９】
［実施の形態２における具体的処理］
図１０は、上記の機能を実現するために本実施形態においてＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。なお、図１０において、図７に示すステップと同一のステップには、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。図１０に示すルーチンによれば、ステップ１００から１０８までは実施の形態１と同様の処理が行われ、目標吸入空気量と実吸入空気量との差である吸入空気量偏差e(t)が算出される。
【００７０】
続いて、吸気可変動弁機構５４および排気可変動弁機構５８の状態に基づいて、吸気弁５２および排気弁５６の現在のバルブタイミングが検出される（ステップ１２０）。次いで、この現在のバルブタイミングと、吸気圧センサ４６および背圧センサ４７で検出された吸気圧および背圧等の情報とに基づいて、所定のマップに従って、現在の内部ＥＧＲ量の推定値が算出される（ステップ１２２）。
【００７１】
更に、上記ステップ１２０で検出された現在のバルブタイミングに基づいて、吸気系の流量係数が算出される（ステップ１２４）。この流量係数の値は、バルブタイミングのほか、吸気ポート３５の形状などによって決定されるものであり、周知の手法によって算出することができる。例えば、何点かのバルブタイミングの下で実験的に求められた流量係数を予めＥＣＵ５０に記憶しておき、その記憶されている値に対し、現在のバルブタイミングに応じた補正を施すことにより、現在のバルブタイミングにおける流量係数を算出することができる。
【００７２】
上記ステップ１２４において、流量係数は、例えば吸気弁５２の作用角が小さいほど、小さく算出される。また、スワール強化制御が実行されている場合には、流量係数は、片弁閉じ時期が早いほど、小さく算出される。
【００７３】
続いて、上記ステップ１２２で算出された内部ＥＧＲ量と、上記ステップ１２４で算出された流量係数とに基づいて、図４に示すＥＧＲ制御系で用いるための比例ゲインKpが算出される（ステップ１２６）。ここでは、図８および図９に示す傾向を反映するためのマップがＥＣＵ５０に予め記憶されているものとする。そして、それらのマップを参照することにより、流量係数は、内部ＥＧＲ量が多いほど大きく、また、流量係数が小さいほど大きく、算出される。
【００７４】
次いで、上記ステップ１２６で算出された比例ゲインKpと、所定の積分ゲインKiと、吸入空気量偏差e(t)およびその積分値とに基づいて、図４に示す制御系により、ＥＧＲ弁開度補正量が算出される（ステップ１２８）。そして、その算出されたＥＧＲ弁開度補正量を、ステップ１０４で算出された基本ＥＧＲ弁開度に足し合わせることにより、補正後のＥＧＲ弁開度が算出され、その補正後のＥＧＲ弁開度にＥＧＲ弁４４の実際の開度が一致するように、ＥＧＲ弁４４が制御される（ステップ１３０）。
【００７５】
以上説明した図１０に示すルーチンによれば、ＥＧＲ弁４４をアクチュエータとする吸入空気量のフィードバック制御によってＥＧＲ率を制御する上で、吸気系の流量係数が小さいほど、フィードバックゲイン（ここでは比例ゲインKp）を大きくすることができる。このため、スワール強化制御が行われている場合には、片弁閉じ時期が早いほど、つまりスワールが強い場合ほど、フィードバックゲインを大きくすることができる。前述したように、スワールが強いほど、筒内に流入するガス量の減少によって内部ＥＧＲ量の比率が高くなる結果、ＥＧＲ弁４４の開度を変更することでＥＧＲ量を制御する場合の応答性が悪くなり易いのが普通である。これに対し、実施の形態２の制御によれば、スワールが強いほど、ＥＧＲ弁４４の開度を制御するためのフィードバックゲインを大きくすることができるので、そのような応答性の悪化を確実に防止することができる。このため、スワール強化制御が行われている場合であっても、ＥＧＲ率を目標値に迅速かつ安定的に収束させることができるので、ＮＯｘの排出を有効に抑制することができるとともに、スモークの排出も回避することができる。
【００７６】
また、ディーゼル機関１０では、上記スワール強化制御以外にも、種々の目的で、吸気弁５２や排気弁５６の開時期や閉じ時期を早くしたり遅くしたりする制御が行われる場合がある。そのような場合にも、吸気弁５２や排気弁５６のバルブタイミングの変更に伴って、内部ＥＧＲ量や吸気系の流量係数が変化する。内部ＥＧＲ量や吸気系の流量係数が変化すれば、前述したのと同様の理由により、ＥＧＲ率を適切に目標値に収束させるために必要なフィードバックゲインの値は変化する。図１０に示すルーチンの処理によれば、内部ＥＧＲ量と流量係数とに基づいてフィードバックゲイン（比例ゲインKp）を算出することとしているので、スワール強化制御の実行時に限らず、吸気弁５２や排気弁５６の開時期や閉じ時期が変更される他の任意の制御が行われている場合であっても、上記と同様の効果を得ることができる。このため、様々な運転状態に対応可能である。
【００７７】
また、本実施の形態２によれば、吸気弁５２や排気弁５６の開時期や閉じ時期が変更される他の種々の制御の各々に対して別々にフィードバックゲイン（比例ゲインKp）のマップを用意する必要はないので、マップが大きくなり過ぎることもない。また、図１０に示すルーチンの処理で算出した内部ＥＧＲ量や流量係数の値は、他の制御において利用することもできるので、無駄なく有効に活用することができる。また、他の制御において内部ＥＧＲ量や流量係数の値が算出されている場合には、その値を本実施形態の制御で流用するようにしてもよく、そうすれば、本実施形態のルーチンでの内部ＥＧＲ量や流量係数の算出処理を省略可能である。
【００７８】
なお、上述した実施の形態２においては、吸気弁５２の片弁早閉じを行うことによってスワール強化制御を行うようにしているが、スワールを強化する手法はこれに限定されるものではない。例えば、吸気ポート３５に設けたスワール制御弁（図示せず）の開度を変えることでスワールを強くしたり、吸気弁５２のリフト量を変更可能な吸気可変動弁機構５４を備えている場合には一方の吸気弁５２のリフト量を小さくすることでスワールを強くしたりしてもよい。
【００７９】
また、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ５０が、上記ステップ１２０〜１２６の処理を実行することにより前記第１の発明における「ゲイン設定手段」が、上記ステップ１２２の処理を実行することにより前記第４の発明における「内部ＥＧＲ量推定手段」が、上記ステップ１２４の処理を実行することにより前記第４の発明における「流量係数算出手段」が、上記ステップ１２６の処理を実行することにより前記第４の発明における「フィードバックゲインを大きくする手段」が、それぞれ実現されている。また、ＥＣＵ５０が、上記スワール強化制御を実行することにより前記第５の発明における「スワール生成手段」が、上記ステップ１２６の処理を実行することにより前記第５の発明における「フィードバックゲインを大きくする手段」が、それぞれ実現されている。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。
【図２】図１に示すシステムにおけるディーゼル機関の一つの気筒の断面を示す図である。
【図３】内部ＥＧＲを行う場合の吸気弁および排気弁のバルブタイミングを説明するための図である。
【図４】ＥＣＵがＥＧＲフィードバック制御のコントローラとして機能する場合の制御系の一例を示す図である。
【図５】比較例の比例ゲインKpを説明するための図である。
【図６】実施の形態１の比例ゲインKpを説明するための図である。
【図７】本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図８】実施の形態２の比例ゲインKpを説明するための図である。
【図９】実施の形態２の比例ゲインKpを説明するための図である。
【図１０】本発明の実施の形態２において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図１１】ＥＧＲ弁開度をフィードバック制御する場合の、吸入空気量の経時変化を示す図である。
【符号の説明】
【００８１】
１０  ディーゼル機関
１２  インジェクタ
１４  コモンレール
１８  排気通路
２０  排気マニホールド
２２  排気ポート
２４  ターボ過給機
２６  後処理装置
２８  吸気通路
３４  吸気マニホールド
３６  吸気絞り弁
３８  エアフローメータ
４０  ＥＧＲ通路
４４  ＥＧＲ弁
４６  吸気圧センサ
４７  背圧センサ
４８  アクセル開度センサ
５０  ＥＣＵ
５２  吸気弁
５４  吸気可変動弁機構
５６  排気弁
５８  排気可変動弁機構
６２  クランク角センサ
６４  ピストン
【図１】
2007303355.tif 000003
【図２】
2007303355.tif 000004
【図３】
2007303355.tif 000005
【図４】
2007303355.tif 000006
【図５】
2007303355.tif 000007
【図６】
2007303355.tif 000008
【図７】
2007303355.tif 000009
【図８】
2007303355.tif 000010
【図９】
2007303355.tif 000011
【図１０】
2007303355.tif 000012
【図１１】
2007303355.tif 000013