(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの運転状態に基づいて基本目標吸気量、目標空気過剰率及び目標ＥＧＲ率を算出すると共に、空気過剰率に対するエンジン発生トルクの非線形性を補正するトルク補正係数を算出し、
前記基本目標吸気量を、前記目標空気過剰率、目標ＥＧＲ率及びトルク補正係数により補正して目標吸気量を算出し、
算出した目標吸気量に対して前記目標空気過剰率となるように燃料噴射量を算出するように構成し、
前記トルク補正係数は、リッチ領域におけるトルク低下に見合う分だけ前記基本目標吸気量を増量補正するものであって、実際の空気過剰率が前記空気過剰率に対するエンジン発生トルクが非線形となる非線形領域になってから該実際の空気過剰率に基づいて算出されることを特徴とするエンジンの空燃比制御装置。
【請求項２】
前記トルク補正係数は、検出した実際の空気過剰率に基づいて算出されることを特徴とする請求項１記載のエンジンの空燃比制御装置。
【請求項３】
前記トルク補正係数は、ＥＧＲガスの吸気系への導入量に対し、シリンダ部の遅れによる補正を施して算出した実際のＥＧＲ量に、ＥＧＲガス中の酸素濃度割合の算出値を乗じてＥＧＲガス中の新気相当量を算出し、該ＥＧＲガス中の新気相当量と実際の吸入空気量とを加算して推定した空気過剰率推定値に基づいて算出されることを特徴とする請求項１記載のエンジンの空燃比制御装置。
【請求項４】
機関の燃焼室内に流入する吸気量を制御する吸気量制御手段を備え、
前記吸気量が前記目標吸気量となるように前記吸気量制御手段の制御量を算出することを特徴とする請求項１記載のエンジンの空燃比制御装置。
【請求項５】
前記吸気量制御手段は、吸気絞り弁とＥＧＲ弁の少なくとも一方の開度を制御することにより、前記吸気量を制御することを特徴とする請求項４記載のエンジンの空燃比制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの空燃比制御装置に関し、特に空燃比切換時の過渡性能を改善する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
リッチ燃焼時に生じたエンジン発生トルクの低下を防止するものとして、例えば、特開平１１−２９４１４５号公報に記載されたものがある。
このものは、リッチ燃焼時におけるＮＯｘトラップ触媒再生時に行う排気絞りによるトルク低下を防止するため、ＥＧＲ弁開度を増大補正することでＥＧＲガスを増加させると共に、燃焼噴射量を増量補正している。
【０００３】
ところで、運転条件によって空燃比を制御するエンジンにおいて、空気過剰率に対するエンジン発生トルクが線形性を有さない領域（非線形領域）があり、この非線形領域においては、空気過剰率に基づいて設定された燃料量を噴射しても燃費率が悪化し、実際のエンジン発生トルクが低下するため（図２６参照）、この低下分を補う必要がある。
【０００４】
かかる場合も、上記のように燃料噴射量を増量補正することによりトルクの低下分を補正することは可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、燃料の増量によって実際の空気過剰率がリッチ側にずれてしまうため、触媒再生等のため一時的に空気過剰率をリッチに制御して運転する必要があるエンジンにおいては、本来達成したいエンジンの目標運転条件からずれが発生することになり、目標空気過剰率の達成と目標トルクとを両立させた制御ができない。この結果、ＰＭ、ＨＣといったリッチ雰囲気化で発生する排気成分による排気性状の悪化を招くといった問題がある。
【０００６】
また、上記のように運転条件によって空燃比を大きく切換えるエンジンにおいては、目標空気過剰率の切換え直後の短い時間において、一時的に目標空気過剰率と実際の空気過剰率との位相差によりパルス的なトルクのスパイクが発生する領域があり、特に、前記触媒の再生要求のために目標空気過剰率がステップ的に変化する場合、空気の動きは、吸気系の容積に対してエンジンが消費する速度に支配される要素が大きいため、運転条件から求められる目標空気過剰率のように急激には変化することができないことから、目標空気過剰率と実吸気量から求められる実際の空気過剰率との位相遅れが大きくなる。
【０００７】
この場合、前記エンジン発生トルクの低下分を補正する燃料噴射量を目標空気過剰率から求めていると、目標空気過剰率が非線形領域になったとしても、実際の空気過剰率はまだ十分に下がりきらない場合も考えられ、本来は実際の空気過剰率が非線形領域になってから付加されるべき補正量が早く（すなわち、線形領域にあるにもかかわらず）付加されて過補正となり、エンジン発生トルクにステップ的な段差が生じることになる。
【０００８】
更に、ＥＧＲガス中には、前回の燃焼で消費されなかった酸素が残留しており、この残留酸素が吸気系に還流して再びシリンダ内に吸入されることで、見かけ上、実際の吸入空気量が増加したような方向に作用してしまい、たとえ吸気絞り弁の閉弁動作が閉弁指令に対して遅れることなく行われたとしても、実際のシリンダ吸入空気量中の新気割合の値の位相は、目標空気過剰率の変化に対して更に遅れを有するようになる。このため、上述したようなトルク段差が更に生じてしまうといった問題がある。
【０００９】
本発明は、以上のような問題に鑑みなされたものであって、空気過剰率に対するエンジン発生トルクが非線形である領域においても、目標空気過剰率の達成と目標トルクを両立できるエンジンの空燃比制御装置を提供することを目的とする。また、空燃比の切換時、ＥＧＲ中の新気分も含めた空気の位相遅れによる過補正を防止してトルク段差を防止することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
そのため、請求項１に係る発明は、エンジンの運転状態に基づいて基本目標吸気量、目標空気過剰率及び目標ＥＧＲ率を算出すると共に、空気過剰率に対するエンジン発生トルクの非線形性を補正するトルク補正係数を算出し、前記基本目標吸気量を、前記目標空気過剰率、目標ＥＧＲ率及びトルク補正係数により補正して目標吸気量を算出し、算出した目標吸気量に対して前記目標空気過剰率となるように燃料噴射量を算出するように構成し、前記トルク補正係数は、リッチ領域におけるトルク低下に見合う分だけ前記基本目標吸気量を増量補正するものであって、実際の空気過剰率が前記空気過剰率に対するエンジン発生トルクが非線形となる非線形領域になってから該実際の空気過剰率に基づいて算出されることを特徴とする。
【００１１】
請求項２に係る発明は、前記トルク補正係数は、検出した実際の空気過剰率に基づいて算出されることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に係る発明は、前記トルク補正係数は、ＥＧＲガスの吸気系への導入量に対し、シリンダ部の遅れによる補正を施して算出した実際のＥＧＲ量に、ＥＧＲガス中の酸素濃度割合の算出値を乗じてＥＧＲガス中の新気相当量を算出し、該ＥＧＲガス中の新気相当量と前記実際の吸入空気量とを加算して推定した空気過剰率推定値に基づいて算出されることを特徴とする。
【００１４】
請求項４に係る発明は、機関の燃焼室内に流入する吸気量を制御する吸気量制御手段を備え、前記吸気量が前記目標吸気量となるように前記吸気量制御手段の制御量を算出することを特徴とする。
請求項５に係る発明は、前記吸気量制御手段が、吸気絞り弁とＥＧＲ弁の少なくとも一方の開度を制御することにより、前記吸気量を制御することを特徴とする。
【００１５】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、基本目標吸気量を、目標ＥＧＲ率及び目標空気過剰率により補正することにより、目標ＥＧＲ率や目標空気過剰率の変化に対応した吸気量を設定することができる。更に、空気過剰率に基づいて算出したトルク補正係数により補正することにより、空気過剰率に対するエンジン発生トルクが非線形である領域に目標空気過剰率が設定された場合でも、低下したトルクに見合う分だけ、目標吸気量が増量補正される。そして、その増加した空気量に対してその時の目標空気過剰率になるように燃料噴射量を算出するので、目標空気過剰率を維持したままで間接的に燃料量も増量補正される（図２６（Ｂ）参照）。
【００１６】
これにより、空気過剰率とエンジン発生トルクとの関係が非線形である領域においても目標空気過剰率の達成と目標トルクとを両立させた制御が可能となる。
【００１７】
特に、前記トルク補正係数は、リッチ領域におけるトルク低下に見合う分だけ前記基本目標吸気量を増量補正するものであって、実際の空気過剰率がトルク低下を伴う非線形領域となってから該実際の空気過剰率に基づいて算出されるので、目標空気過剰率の達成と目標トルクとを両立させつつ、基本目標吸気量の過補正、トルク段差を確実に防止できる（図２７参照）。
【００１８】
すなわち、目標空気過剰率（ｔλ）が急激に変化したり、残留酸素分を多く含むＥＧＲガスが大量に吸気系に還流したりする場合であっても、実際にシリンダ内に吸入されるＥＧＲガス中の新気相当分の変化も含んでいる実際の空気過剰率（検出値）を用いて前記トルク補正係数を算出するので、実際のトルク低下分の補正要求とそれを補正するためのトルク補正係数の算出の位相が合い、トルク段差が発生することはない。
【００１９】
これにより、例えば、ＮＯｘトラップ触媒のように定期的に空気過剰率をリッチにして排気中の酸素分を無くし、かつ、還元剤としてＨＣ成分を供給することで、触媒に吸着したＮＯｘを還元する要求のあるエンジンであっても、トルク段差の発生を気にすることなく目標空気過剰率を任意に変化させることができるので、従来は運転性確保のために限定されていた触媒の再生運転頻度をより多く確保でき、排気性能を著しく向上させることが可能となる。
【００２０】
請求項２に係る発明によれば、前記トルク補正係数は、検出した実際の空気過剰率に基づいて算出される。
請求項３に係る発明によれば、シリンダ部の遅れによる補正を施して実際のＥＧＲ量を高精度に算出すると共に、目標空気過剰率の変化に対して徐々に変化するＥＧＲガス中の酸素濃度割合を算出し、これを前記実際のＥＧＲ量に乗じることによって、ＥＧＲガス中の新気相当量を高精度に算出することができる。そして、該ＥＧＲガス中の新気相当量と実際の吸入空気量とを加算することにより、トータルの新気量を高精度に算出することができる。
【００２１】
これにより、ＥＧＲガス中の含まれる残留酸素分やその吸入遅れを考慮した実機に近い空気過剰率が、排気のＡ／Ｆセンサ等を用いることなく、より安価に実際の空気過剰率を推定できるようになる。
【００２２】
請求項４に係る発明によれば、実吸気量が目標吸気量となるように吸気量制御手段の制御量を算出するので、制御系を複雑化することなく、吸気量制御手段から燃焼室までの間の吸気の遅れによる影響を抑制できる。
すなわち、一般的な吸気量制御においては、運転状態に基づき機関の要求する要求吸気量を算出し、燃焼室内に流入する実際の吸気量が前記要求吸気量となるように吸気量制御手段の制御量を算出する。その際、吸気量制御手段によって制御されてから燃焼室に流入するまでの吸気の輸送遅れを考慮して前記要求吸気量に対して位相進み処理を施すこととなる。
【００２３】
一方、請求項４に係る発明のように、前記要求吸気量に代えて前記目標吸気量に基づき吸気量制御手段の制御量を算出するようにすると、前記目標吸気量自体が、前記要求吸気量に位相進み補償を施したものに相当するため、新たに位相進み処理を設けることなく、吸気の遅れの影響を抑制できる。
請求項５に係る発明によれば、吸気絞り弁の開度を制御することにより直接的に吸気量を制御でき、ＥＧＲ弁の開度を制御することにより間接的に吸気量を制御できるので、吸気絞り弁とＥＧＲ弁の少なくとも一方の開度を制御することで、吸気量を前記目標吸気量へと制御できる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
一実施形態のシステム構成を示す図１において、過給機１は、エアクリーナ２でダストを除去されて吸気通路３に吸入された空気を吸気コンプレッサ１Ａにより圧縮過給し、インタクーラ４で冷却した後、下流側の吸気マニホールド５へ送り込む。
【００２５】
一方、サプライポンプ６から圧送され、コモンレール７を経て高圧に貯留された燃料が、エンジン８の各気筒の燃焼室に装着された燃料噴射弁（インジェクタ）９から燃焼室に向けて燃料が噴射され、該噴射された燃料は着火して燃焼される。
また、排気マニホールド１０と前記吸気マニホールド５のコレクタ部５Ａとを結んでＥＧＲバルブ１１を介装したＥＧＲ通路１２が接続されると共に、前記吸気通路３の吸気コンプレッサ１Ａの上流側に電子制御式スロットル弁１３が介装されており、主としてアイドル時や低負荷時に、排気改善、騒音対策のために前記スロットル弁１３を絞ると同時にＥＧＲバルブ１１の開度を制御してＥＧＲ制御を行う。
【００２６】
前記スロットル弁１３下流の各気筒に分岐する吸気ポートには、スワールコントロールバルブ１４が配設され、絞り量の制御によって、燃焼室内に運転状態に応じて適度のスワールを形成する。
燃焼後の排気は、排気マニホールド１０より前記過給機１の排気タービン１Ｂを回転駆動させた後、ＮＯｘトラップ触媒１５により排気中のＮＯｘが捕集された後に大気中に放出される。排気タービン１Ｂは、可変ノズル式となって過給圧を可変制御できるようになっている。
【００２７】
エンジンの運転状態を検出する各種センサ類として、吸入空気流量を検出するエアフローメータ１６、エンジン水温を検出する水温センサ１７、エンジン回転速度を検出する回転速度センサ１８、アクセル開度センサ１９等が設けられる。
前記センサ類からの検出信号は、コントロールユニット２０に入力され、該コントロールユニット２０は、各検出信号に基づいて検出された運転状態に応じて、ＥＧＲ制御、燃料噴射制御（空燃比制御）、スワール制御を行う。
【００２８】
そして、特に空気過剰率に対するエンジン発生トルクが非線形である領域において、目標空気過剰率を維持しつつ、目標トルクを確保するように空燃比制御を行う。
以下、前記コントロールユニット２０による空燃比制御について説明する。
なお、各フローは、回転同期ＲＥＦ、もしくは１０ｍｓｅｃなどの時間周期で行われる。
【００２９】
まず、基本的なトルクデマンド制御に係る部分について説明する。
図２は、目標エンジントルクを演算するフローである。
ステップ（図ではＳと記す。以下同様）１では、エンジン回転速度Ｎｅと、アクセル開度ＡＰＯとを読み込む。
ステップ２では、アクセル開度ＡＰＯから、例えば図３に示すようなテーブルを補間計算してアクセル開口面積Ａａｐｏを演算する。
【００３０】
ステップ３では、次式により擬似吸気量比（単位回転あたりの吸気量）Ａｄｎｖを演算する。
Ａｄｎｖ＝Ａａｐｏ／Ｎｅ／ＶＯＬ♯  ただし、ＶＯＬ♯は排気量
ステップ４では、前記Ａｄｎｖから例えば図４に示すようなテーブルを補間計算して負荷割合相当値Ｑｈ0を演算する。
【００３１】
ステップ５では、例えば図５に示すような目標エンジントルクマップを、エンジン回転速度Ｎｅ、負荷割合相当値Ｑｈ0を用いて、補間計算して目標エンジントルクｔＴｅを演算して処理を終了する。
次に、目標ＥＧＲ率ｔＥＧＲを演算するフローを図６に従って説明する。
ステップ１１では、エンジン回転速度Ｎｅ、目標エンジントルクｔＴｅ、エンジン水温Ｔｗを読み込む。
【００３２】
ステップ１２では、エンジン回転速度Ｎｅ、目標エンジントルクｔＴｅから、図７に示すようなマップを検索して、基本目標ＥＧＲ率ｔＥＧＲｂを演算する。
ステップ１３では、エンジン水温Ｔｗから、図８に示すようなマップを検索して、目標ＥＧＲ率補正係数Ｋｅｇｒ＿ｔｗを演算する。
ステップ１４では、基本目標ＥＧＲ率ｔＥＧＲｂと目標ＥＧＲ率補正係数Ｋｅｇｒ＿ｔｗとを乗じて、目標ＥＧＲ率ｔＥＧＲを演算する。
【００３３】
次に、本発明に関係する主な制御部分について図９以下を用いて説明する。
図９は、目標空気過剰率ｔλを演算するフローを示す。
まずステップ２１では、エンジン回転速度Ｎｅ、目標エンジントルクｔＴｅ、エンジン水温Ｔｗを読み込む。
ステップ２２では、エンジン回転速度Ｎｅ、目標エンジントルクｔＴｅから、図１０に示すような基本目標空気過剰率マップを検索して、基本目標空気過剰率ｔλｂを演算する。このマップは、図１０に示すように、エンジン回転速度Ｎｅが高くなるほど、また目標トルクｔＴｅが大きくなるほど空気過剰率が小さく（Ａ／Ｆが濃く）なるような設定としている。
【００３４】
ステップ２３では、エンジン水温Ｔｗから、図１１に示しすようなテーブルを検索して水温補正係数ＨＯＳ＿ｔλを演算する。このテーブルは、低温時は増大するフリクションや安定化のため空気過剰率を大きくして空気を増大させるような設定としている。
ステップ２４では、次式のように、前記水温補正係数ＨＯＳ＿ｔλを乗じることにより前記基本目標空気過剰率ｔλｂを補正して、目標空気過剰率ｔλを算出し、処理を終了する。
【００３５】
ｔλ＝ｔλｂ×ＨＯＳ＿ｔλ
次に、前記目標空気過剰率ｔλ、すなわち、所望の目標空燃比が達成されるように目標燃料噴射量を算出するための各フローを順次説明する。
図１２は、目標当量比ｔＦＢＹＡを演算するフローである。
ステップ４１では、実ＥＧＲ率ｒＥＧＲ、目標空気過剰率ｔλを読み込む。
【００３６】
ステップ４２では、目標当量比ｔＦＢＹＡを、以下のように演算して処理を終了する。
空気過剰率を物理的な式で示すと以下のようになる。
空気過剰率＝［吸入新気量×（１＋ＥＧＲ率×ＥＧＲガス酸素割合）］／（燃料噴射量×理論空燃比）
これを変形した次式によって、目標当量比ｔＦＢＹＡを演算する。
【００３７】
ｔＦＢＹＡ＝［ｔλ＋ｒＥＧＲ×（ｔλ−１）］／（ｔλ）2
図１３は、目標吸気量ｔＱａｃを演算するフローである。
ステップ５１でエンジン回転速度Ｎｅ、目標エンジントルクｔＴｅ、目標ＥＧＲ率ｔＥＧＲ、目標空気過剰率ｔλを読込む。
ステップ５２では、エンジン回転速度Ｎｅ、目標エンジントルクｔＴｅから、基本目標吸気量ｔＱａｃｂを、例えば図１４に示すようなマップを補間計算して設定する。
【００３８】
ステップ５３では、ＥＧＲ補正係数ｋＱａｃｅｇｒを次式によって算出する。
ｋＱａｃｅｇｒ＝１／（１＋ｔＥＧＲ）
ステップ５４では、前記目標空気過剰率ｔλに基づいて、空気過剰率に対するエンジン発生トルクが非線形である領域の場合に、エンジン発生トルクの低下分を補正するトルク補正係数ＫＡを、例えば、図１５に示すようなテーブルを検索して演算する。このテーブルは、目標空気過剰率ｔλが小さくなるに従ってトルク補正係数ＫＡが大きくなる特性としてある。
【００３９】
なお、本実施形態では、単に目標空気過剰率ｔλに対するテーブル（図１５）を参照して前記トルク補正係数ＫＡを求めるようにしているが、実機のエンジン特性によっては、エンジン回転格子等を設けたマップを参照するようにしてもよく、これにより、より精度の高い補正率を得ることができる。
ステップ５５では、次式によって目標吸気量ｔＱａｃを演算し、処理を終了する。
【００４０】
ｔＱａｃ＝ｔＱａｃｂ×ｋＱａｃｅｇｒ×ｔλ×ＫＡ
以上のように、目標空気過剰率ｔλに基づいて設定されるトルク補正係数ＫＡを基本目標吸気量ｔＱａｃｂに反映させて目標吸気量ｔＱａｃを演算する構成としているので、目標空気過剰率ｔλが、空気過剰率とエンジン発生トルクとの関係が非線形である領域に設定された場合でも、エンジン発生トルクに低下分を空気の増量によって補正でき、かつ、目標空気過剰率ｔλのずれも防止できる。
【００４１】
図１６は、目標燃料噴射量ｔＱｆを演算するフローである。
ステップ６１では、目標吸気量ｔＱａｃ、目標当量比ｔＦＢＹＡを読み込む。
ステップ６２では、次式によって目標燃料噴射量ｔＱｆを演算し、処理を終了する。
ｔＱｆ＝ｔＱａｃ×ｔＦＢＹＡ／ＢＬＡＭＢ♯
このようにして得られた目標燃料噴射量ｔＱｆに応じて前記燃料噴射弁９を制御して燃料噴射量を制御する。
【００４２】
以上のように、目標ＥＧＲ率および目標空気過剰率に基づいて、ＥＧＲガス中の新気相当量を考慮した目標当量比を算出し、該目標当量比を用いて目標燃料噴射量を算出して燃料噴射量を制御することにより、目標空気過剰率と目標ＥＧＲ率とがどのように変化しても、常に目標のＥＧＲ率と空気過剰率とが達成できる。これにより、空気過剰率に対するエンジン発生トルクの非線形性を補正し、目標空気過剰率の達成と目標トルクとを両立した制御が可能となる。
【００４３】
ここで、前記目標吸気量ｔＱａｃに従って行う吸気量制御について説明する。
かかる制御は、実際の吸気量ｒＱａｃを、前記目標吸気量ｔＱａｃになるように前記スロットル弁１３又はＥＧＲバルブ１１の少なくとも一方の開度を制御することにより行う。
まず、スロットル弁１３の開度を制御することにより、吸気量（新気量）を直接制御する場合について説明する。
【００４４】
図２８は、スロットル弁１３の開度を演算するフローである。ステップ１６０では、前記目標吸気量ｔＱａｃと実吸気量ｒＱａｃとの偏差ｄｅｌｔＱａｃを、次式に従って演算する。
ｄｅｌｔＱａｃ＝ｔＱａｃ−ｒＱａｃ
ステップ１６１では、前記偏差ｄｅｌｔＱａｃに基づき、次式に従って目標スロットル開度ｔＴＰＯを演算する。
【００４５】
ｔＴＰＯ＝（Ｋｐ×ｄｅｌｔＱａｃ）＋（Ｋｉ×Ｙ）
但し、Ｋｐ、Ｋｉは制御ゲインである。
また、Ｙは次式に従って演算する。
Ｙ＝Ｙ（-1）＋ｄｅｌｔＱａｃ×Δｔ
但し、Ｙ（-1）はＹの前回値を表すものとし、初期値Ｙ（0）＝０とする。
【００４６】
すなわち、比例積分（ＰＩ）制御によって前記目標スロットル開度ｔＴＰＯを演算するのであるが、前記ＰＩゲインＫｐ、Ｋｉは、それぞれ定数として与えてもよく、あるいは、運転状態に応じて変化する値として与えてもよい。
なお、上記方法では、ＰＩ制御のみによりスロットル開度を演算しているが、フィードフォワード制御と組み合せるようにしてもよい。
【００４７】
次に、ＥＧＲバルブ１１の開度を制御することにより、吸気量（新気量）を間接的に制御する場合について説明する。
こちらは、筒内の作動ガス量（吸気量＋ＥＧＲガス量）を一定としつつ、ＥＧＲガス量を制御することで、間接的に吸気量を制御するものである。
図２９は、ＥＧＲバルブ１１の開度を演算するフローである。
【００４８】
ステップ１７０では、図２８におけるステップ１６０と同様に、前記目標吸気量ｔＱａｃと実吸気量ｒＱａｃの偏差ｄｅｌｔＱａｃを次式に従って演算する。
ｄｅｌｔＱａｃ＝ｔＱａｃ−ｒＱａｃステップ１７１では、前記偏差ｄｅｌｔＱａｃに基づき、次式に従って目標ＥＧＲ開度ｔＥＧＲｖを演算する。
【００４９】
ｔＥＧＲｖ＝[Ｋｐ2×（−ｄｅｌｔＱａｃ）]＋（Ｋｉ2×Ｘ）
但し、Ｋｐ2、Ｋｉ2は、制御ゲインである。
また、Ｘは、次式に従って演算する。
Ｘ＝Ｘ（-1）＋（−ｄｅｌｔＱａｃ）×Δｔ
但し、Ｘ（-1）は、Ｘの前回値を表すものとし、初期値Ｘ（0）＝０とする。
【００５０】
すなわち、前記目標スロットル開度ｔＴＰＯを演算する場合と同様に、比例積分（ＰＩ）制御によって前記目標ＥＧＲ開度ｔＥＧＲｖを演算するのであるが、この場合においても、前記ＰＩゲインＫｐ2、Ｋｉ2は、それぞれ定数として与えてもよく、あるいは、運転状態に応じて変化する値として与えてもよい。
なお、ＥＧＲバルブ１１で吸気量を制御する場合（すなわち、間接的に吸気量を制御する場合）は、ＥＧＲバルブ１１を閉じる方向に制御することで吸気量を増加させることになるため、図２８のステップ１６１に対して、前記ｄｅｌｔＱａｃにマイナスを付けて演算を行うようにしている。
【００５１】
また、上記方法では、ＰＩ制御のみによりＥＧＲバルブ１１の開度を演算しているが、フィードフォワード制御と組み合せるようにしてもよい。
なお、上記ＰＩゲインＫｐ、Ｋｉ、Ｋｐ2、Ｋｉ2は、０以上の値であることを想定している。
次に、上記制御で必要とした各値を求めるフローについて説明する。
【００５２】
まず、前記実際の吸気量（新気量）を求めるための各フローを順次説明する。
図１７は、吸入空気量を検出するフローである。
ステップ７１では、エアフローメータ１４の出力電圧Ｕｓを読み込む。
ステップ７２では、図１８に示したようなリニアライズテーブルでＵｓから吸入空気量Ｑａｓ０＿ｄへ変換する。
【００５３】
ステップ７３では、加重平均処理を行ってＱａｓ０として、処理を終了する。
図１９は、コレクタ吸入空気量Ｑａｃｎを演算するフローである。
ステップ８１では、エンジン回転速度Ｎｅを読み込む。
ステップ８２では、前記検出吸気量Ｑａｓ０を用いて次式によって、１シリンダあたりの吸入空気量Ｑａｃ０を演算する。
【００５４】
Ｑａｃ０＝Ｑａｓ０×ＫＣＯＮ／Ｎｅ
ＫＣＯＮ：定数（４気筒の場合３０、６気筒の場合２０）
ステップ８３では、吸入空気量Ｑａｃ０に対して空気の輸送遅れ分の遅れ処理（吸気量検知手段からコレクタまでの輸送遅れ）を行い、その結果をＱａｃｎとして処理を終了する。
【００５５】
図２０は、シリンダ吸気量ｒＱａｃを演算するフローである。
ステップ９１では、コレクタ吸入新気量Ｑａｃｎ、コレクタ容量分の吸気輸送遅れ時定数相当値Ｋｋｉｎを読み込む。
ステップ９２では、次式によって加重平均処理を行ってｒＱａｃとし、処理を終了する。
【００５６】
ｒＱａｃ＝Ｑａｃｎ×Ｋｋｉｎ＋Ｑａｃ（n-1）×（１−Ｋｋｉｎ）
図２１は、実ＥＧＲ量ｒＱｅｃを演算するフローである。
ステップ１０１では、コレクタ吸入新気量Ｑａｃｎ、目標ＥＧＲ率ｔＥＧＲ、吸気輸送遅れ時定数相当値Ｋｋｉｎを読み込む。ステップ１０２では、次式によりコレクタ入口ＥＧＲ量Ｑｅｃ０を演算する。
【００５７】
Ｑｅｃ０＝Ｑａｃｎ×ｔＥＧＲ
ステップ１０３では、前記吸気輸送遅れ時定数相当値Ｋｋｉｎを用いて次式によって遅れ処理を行い、実ＥＧＲ量ｒＱｅｃとして処理を終了する。
ｒＱｅｃ＝Ｑｅｃ０×Ｋｋｉｎ×ＫＥ♯＋Ｑｅｃ(n-1)×（１−Ｋｋｉｎ×ＫＥ♯）
図２２は、実ＥＧＲ率ｒＥＧＲを演算するフローである。
【００５８】
ステップ１１１では、シリンダ吸気量ｒＱａｃ、シリンダＥＧＲ量ｒＱｅｃを読み込む。
ステップ１１２では、次式によって実ＥＧＲ率ｒＥＧＲを演算し、処理を終了する。
ｒＥＧＲ＝ｒＱｅｃ／ｒＱａｃ
図２３は、前記遅れ処理時定数相当値Ｋｋｉｎを演算するフローである。
【００５９】
なお、Ｋｋｉｎの初期値は１とする。
ステップ１２１では、エンジン回転速度Ｎｅ、燃料噴射量ｔＱｆ、実ＥＧＲ率ｒＥＧＲを読み込む。
ステップ１２２では、エンジン回転速度Ｎｅ、燃料噴射量ｔＱｆから、例えば図２４に示すようなマップを検索して体積効率相当基本値Ｋｉｎｂを演算する。
【００６０】
ステップ１２３では、次式によって体積効率相当値ＥＧＲ補正を行ってＫｉｎｃを演算する。これはＥＧＲによって体積効率が減少する補正を行ったものである。
Ｋｉｎｃ＝Ｋｉｎｂ／（１＋ｒＥＧＲ／１００）
ステップ１２４では、次式によって吸気遅れ時定数相当値Ｋｋｉｎを演算して、処理を終了する。なおこの式はコレクタ内吸気状態、シリンダ吸入状態を物理的に想定し得られるものである。
【００６１】
Ｋｋｉｎ＝１／[ＫＶＯＬ♯／（Ｋｉｎｃ×Ｎｅ×ＤＴ♯）＋１]
ただし、ＫＶＯＬ♯＝１２０×ＶＣ／ＶＥ
ＶＣ：コレクタ容積
ＶＥ：排気量
ＤＴ♯：サンプリング時間（演算タイミング）
次に、前記トルク補正係数ＫＡを、ＥＧＲガス中の酸素濃度も考慮して算出した実空気過剰率推定値ｒλに基づいて求める第２実施形態について説明する。
【００６２】
図２５は、実空気過剰率推定値ｒλの演算フローである。
ステップ１３１では、次式によりシリンダ当りの吸入ＥＧＲ量Ｑｅｃｎを算出する。
Ｑｅｃｎ＝（ｒＱｅｃ／Ｎｅ）×ＫＣ
ただし、ｒＱｅｃ：ＥＧＲガス総量
ＫＣ：補正用の固定ゲイン
ステップ１３２では、一次遅れ処理をして、次式によりシリンダに吸入されるＥＧＲ量Ｑｅｃを算出する。
【００６３】
Ｑｅｃ＝Ｑｅｃ（−１）×（１−ＫＶ１）＋Ｑｅｃｎ×ＫＶ１
ただし、ＫＶ１：遅れ時定数
ステップ１３３では、ＥＧＲガス中に残留している酸素濃度割合Ｋｏ２を次式により算出する。
Ｋｏ２＝〔（ｒλ（−１）−１）／ｒλ（−１）〕×（ＫＯＲ×（Ｚ−ｎ））×（１／（Ｔｓ＋１））
ここで、（ｒλ―１）／ｒλはＥＧＲガス内に残っている新気分の割合をしめし、ＫＯＲ×（Ｚ−ｎ）はｎ回分のデットタイムを、（１／（Ｔｓ＋１））は一次遅れ処理を示している。
【００６４】
ステップ１３４では、次式のように、前記酸素濃度割合Ｋｏ２に、前記シリンダに吸入されるＥＧＲ量Ｑｅｃを乗じてＥＧＲガス中の新気相当量を求め、更にシリンダ吸入新気量ｒＱａｃを加算することで、トータルの新気相当量Ｑａｅｃを算出する。
Ｑａｅｃ＝ｒＱａｃ＋Ｑｅｃ×Ｋｏ２
ステップ１３５では、次式のように、前記トータルの新気相当量Ｑａｅｃを目標燃料噴射量ｔＱｆで除算して空燃比（Ａ／Ｆ）相当を求め、さらに理論空燃比１４.６で除算して空気過剰率相当値に変換した値を実空気過剰率推定値ｒλとする。
【００６５】
ｒλ＝Ｑａｅｃ／ｔＱｆ／１４.６
このようにして求めた実空気過剰率推定値ｒλは、新気中の酸素分やＥＧＲガス中の残留酸素分を考慮した上で、インテークマニホールド内におけるＥＧＲガスの拡散や吸入遅れ分も考慮されているので、実際にシリンダに吸入される新気分の変化を表したものとなっている。
【００６６】
そして、前記図１３に示すフローチャートのステップ５４において、目標空気過剰率ｔλに代えて、この実空気過剰率推定値ｒλにより前記トルク補正係数ＫＡをテーブル検索することにより、目標空気過剰率ｔλが、空気過剰率とエンジン発生トルクの関係が線形である領域から非線形領域へ急激に変化した場合であっても、実際の空気過剰率の変化に応じたトルク補正係数を得ることができるので、目標空気過剰率に対する実際の空気過剰率の遅れによる過補正（実際の空気過剰率がまだ線形領域にある場合の補正）を防止して、トルク段差の発生を確実に防ぐことができる。
【００７２】
なお、酸素濃度センサ２１を設けた場合には、前記実空気過剰率推定値ｒλに代えて、酸素濃度センサ２１により検出した実際の空気過剰率（実空気過剰率）により前記トルク補正係数ＫＡをテーブル検索するようにしてもよい。これによっても、目標空気過剰率に対する実際の空気過剰率の遅れによる過補正を確実に防止できる。
【００７３】
以上の実施形態で示した本発明の効果を図２９、３０に示す。
本発明によれば、空気過剰率に対するエンジン発生トルクが非線形である領域においても、トルク補正係数ＫＡにより、エンジン運転状態に基づいて設定される基本目標吸気量ｔＱａｃｂを増量補正して目標吸気量ｔＱａｃを算出し、該目標吸気量に対して目標空気過剰率となるように目標燃料噴射量ｔＱｆを設定するので、目標空気過剰率を保ったまま間接的に燃料の増量補正され、要求トルクを達成できる（図２９）。
【００７４】
また、トルク補正係数ＫＡを、目標空気過剰率ｔλに代えて、実際の空気過剰率又はＥＧＲガス中の残留酸素分も考慮した実空気過剰率推定値（ｒλ）に基づいて算出することで、基本目標吸気量ｔＱａｃｂの過補正による過剰トルクの発生を防止して、トルク段差を生じないように吸気量ｔＱａｃ、燃料噴射量ｔＱｆを設定してできる（図３０）。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態のシステム構成図。
【図２】目標エンジントルク演算ルーチンを示すフローチャート。
【図３】アクセル開度−開口面積変換テーブル例を示す図。
【図４】擬似吸気比−負荷割合変換テーブル例を示す図。
【図５】目標エンジントルクマップ例を示す図。
【図６】目標ＥＧＲ率演算ルーチンを示すフローチャート。
【図７】基本目標ＥＧＲ率マップ例を示す図。
【図８】目標ＥＧＲ率水温補正係数テーブル例を示す図。
【図９】目標空気過剰率演算ルーチンを示すフローチャート。
【図１０】基本目標目標空気過剰率の基本値マップ例を示す図。
【図１１】基本目標目標空気過剰率の基本値の水温補正係数テーブル例を示す図。
【図１２】目標当量比演算ルーチンを示すフローチャート。
【図１３】目標吸気量演算ルーチンを示すフローチャート。
【図１４】基本目標吸気量マップ例を示す図。
【図１５】空気過剰率トルク補正係数マップ例を示す図。
【図１６】目標燃料噴射量演算ルーチンを示すフローチャート。
【図１７】吸入空気量検出ルーチンを示すフローチャート。
【図１８】エアフローメータ出力電圧−吸入空気流量の変換テーブルを示す図。
【図１９】コレクタ吸入空気量演算ルーチンを示すフローチャート。
【図２０】シリンダ吸気量演算ルーチンを示すフローチャート。
【図２１】実ＥＧＲ量演算ルーチンを示すフローチャート。
【図２２】実ＥＧＲ率演算ルーチンを示すフローチャート。
【図２３】吸気遅れ時定数相当値Ｋｋｉｎ演算ルーチンを示すフローチャート。
【図２４】体積効率相当値マップ例を示す図。
【図２５】第２の実施形態における実空気過剰率推定値ｒλの算出ルーチンを示すフローチャート。
【図２６】本発明の効果を示す図。
【図２７】同じく本発明の効果を示す図。
【図２８】目標スロットル開度演算ルーチンを示すフローチャート。
【図２９】目標ＥＧＲバルブ開度演算ルーチンを示すフローチャート。
【符号の説明】
５    吸気マニホールド
８    エンジン
９    燃料噴射弁
１０    排気マニホールド
１１    ＥＧＲバルブ
１２    ＥＧＲ通路
１３    スロットル弁
１５    ＮＯｘトラップ触媒
１６    エアフローメータ
１７    水温センサ
１８    回転速度センサ
１９    アクセル開度センサ
２０    コントロールユニット
２１    酸素濃度センサ
【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７】
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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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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