(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路を流れる排気ガスの一部をＥＧＲガスとして燃焼室に導き入れるＥＧＲ導入手段と、
要求された燃焼状態に応じて設定され、その燃焼状態を達成すべく燃焼室に取り込む必要のある目標空気量を設定する目標空気量設定手段と、
その燃焼状態において燃焼室に取り込まれる空気量を算出する空気量算出手段と、
前記目標空気量設定手段にて設定した目標空気量と前記空気量算出手段にて算出した空気量とを比較し、その差分を要求ゲインとして算出する要求ゲイン算出手段と、
前記要求ゲインに基づき、単位時間当たりに補正すべき空気量を補正ゲインとして算出する補正ゲイン算出手段と、
前記補正ゲイン算出手段にて算出する補正ゲインにガード値を設定し、単位時間当たりの空気量の補正に制限を加えるガード値設定手段と、
前記ガード値内にて設定した補正ゲインに従いＥＧＲ導入手段を制御し、燃焼室に対するＥＧＲガスの導入量を調節することで、その燃焼室に取り込まれる空気量を目標空気量に収束させる空気量補正手段と、
吸気通路を通じて燃焼室に流れ込む空気の流量を調節する空気流量調節手段と、
前記ガード値を超えての補正ゲインの算出要求がある場合に、前記要求ゲインを減らすように前記空気流量調節手段を制御する要求ゲイン補正手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
前記要求ゲイン補正手段は、前記ガード値を超えての補正ゲインの算出要求があり、且つその状態で燃焼室に取り込まれる空気量が目標空気量に対して少ないときに、前記吸気通路内の空気流量を増やすように前記空気流量調節手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記要求ゲイン補正手段は、前記ガード値を超えての補正ゲインの算出要求があり、且つその状態で燃焼室に取り込まれる空気量が目標空気量に対して多いときに、前記吸気通路内の空気流量を減らすように前記空気流量調節手段を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記ＥＧＲ導入手段は、排気通路と吸気通路とを相互に接続するＥＧＲ通路、及びそのＥＧＲ通路中を流れるＥＧＲガスの流量を調節するＥＧＲ弁を備え、
前記空気量補正手段は、前記ＥＧＲ弁の開弁量を制御することで、燃焼室に流れ込むＥＧＲガスと空気との割合を異ならせ、そのＥＧＲガスと共に燃焼室に取り込まれる空気量を目標空気量に収束させることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の内燃機関。
【請求項５】
前記内燃機関の排気通路には、排気ガス中に含まれる微粒子を捕集するフィルタが設けられていることを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の内燃機関。
【請求項６】
内燃機関の排気通路を流れる排気ガスの一部をＥＧＲガスとして燃焼室に導き入れるＥＧＲ導入手段と、
要求された燃焼状態に応じて設定され、その燃焼状態を達成すべく燃焼室に取り込む必要のある目標空気量を設定する目標空気量設定手段と、
その燃焼状態において燃焼室に取り込まれる空気量を算出する空気量算出手段と、
前記目標空気量設定手段にて設定した目標空気量と前記空気量算出手段にて算出した空気量とを比較し、その差分を要求ゲインとして算出する要求ゲイン算出手段と、
前記要求ゲインに基づき、単位時間当たりに補正すべき空気量を補正ゲインとして算出する補正ゲイン算出手段と、
前記補正ゲイン算出手段にて算出する補正ゲインにガード値を設定し、単位時間当たりの空気量の補正に制限を加えるガード値設定手段と、
前記ガード値を超えての補正ゲインの算出要求がある場合に、前記要求ゲインの幅に応じてそのガード値を拡大するガード値補正手段と、
前記ガード値補正手段に従いＥＧＲ導入手段を制御し、燃焼室に対するＥＧＲガスの導入量を調節することで、その燃焼室に取り込まれる空気量を目標空気量に収束させる空気量補正手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関に関し、より詳細には、燃焼室に取り込まれる空気量を制御しながらの運転を要求される内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼル機関に代表される希薄燃焼式内燃機関では、窒素酸化物（ＮＯｘ）やスモークの排出量を低減するため種々の対策が講じられている。この対策の一つに、従来では、排気ガス（不活性ガス）の一部をＥＧＲガスとして燃焼室に導入し、燃焼温度を低下させることで窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出量を減らす所謂「ＥＧＲ制御」が一般に行われてきた。
【０００３】
また、近年では、ＥＧＲ制御に加えて排気系に排気浄化触媒を設置し、その排気浄化触媒にて排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）や煤の浄化を促す排気浄化技術も盛んに採用されるつつある。
【０００４】
このように近年の排気浄化システムでは、前処理としてのＥＧＲ制御による排気浄化と、後処理としての排気浄化触媒による排気浄化と、を組み合わせることで、可能な限り排気ガス中に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）や煤の排出を低減する総合的な排気浄化システムが主流になりつつある。
【０００５】
ところで、ＥＧＲ制御は、目標空気量を達成するための一制御として利用されることもある。すなわち、燃焼室に取り込まれる空気量をエアフロメータの出力から推定し、その推定した空気量と目標空気量との差分（誤差）をＥＧＲ弁のフィードバック制御にて補正することで、燃焼室に取り込まれる空気量を目標空気量に収束させる空気量制御として利用されることもある。
【０００６】
なお、ここで目標空気量とは、例えば、機関要求負荷や燃焼噴射量などをパラメータとする制御マップ上から算出され、その時々に要求される最適な燃焼状態を確保するために必要とされる空気量に相当する。
また、燃焼室に取り込まれる空気量と目標空気量との間に誤差が生じる理由は、例えば、ＥＧＲ弁や機関本体の公差（製造誤差）を理由とする。
【０００７】
また、排気浄化触媒について説明すれば、近年では、窒素酸化物（ＮＯｘ）等の浄化を目的とした三元触媒やリーンＮＯｘ触媒に替え、新たに煤等の微粒子をも排気浄化対象とする所謂「パティキュレートフィルタ」の採用が主流となりつつある。
【０００８】
このパティキュレートフィルタは、ウォールフロー型に形成されたフィルタ上にＮＯｘ吸収剤を兼ねる活性化酸素放出剤を担持してなり、フィルタ上に捕集した微粒子を、その活性化酸素の酸化力にて強制的に酸化燃焼せしめることで、輝炎を発することなく浄化する排気浄化能を有する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、本発明者等によれば、上記したＥＧＲ制御とパティキュレートフィルタとの組み合わせについて、種々の改善すべき点が見出された。
すなわち、本発明者等は、排気浄化触媒の設置に伴う背圧の変化に着目し、その背圧の変化に起因したフィードバック制御の不具合の改善に努めた。
【００１０】
まず、パティキュレートフィルタと背圧の関係について考えれば、排気通路内の背圧は、パティキュレートフィルタに対する微粒子の捕集具合に応じて変化する。すなわち、微粒子の捕集量が多ければパティキュレートフィルタの通気抵抗は増加し、以て背圧は上昇する。また、微粒子の捕集量が減少すればパティキュレートフィルタの通気抵抗も減り背圧も低下する。
【００１１】
一方、ＥＧＲ制御中に処理されるＥＧＲ弁のフィードバック制御では、単位時間当たりのＥＧＲ弁の開度補正量が、機関出力への影響等を考慮し最適な値に制限されているため、背圧の変化が大きくなるに連れてフィードバック制御の追従性は低下する。
【００１２】
すなわち、図７に示されるように現時点での空気量Ｇｎと目標空気量Ｇｎ.tとの差分を要求ゲインΔＧ.tと定義すれば、背圧の変化が許容範囲とされる背圧適合時には、現時点でのＥＧＲ弁開度に対し数回のフィードバック制御で空気量Ｇｎを目標空気量Ｇｎ.tに収束させることができる。しかしながら、図８に示されるように、背圧の変化が許容範囲を超える背圧不適合時には、相当の回数に亘るフィードバック制御が必要になる。
【００１３】
つまり、背圧不適合時には、フィードバック制御の追従性が低下することから、フィードバック制御開始当初に設定された目標空気量そのものが、既に別の値に変化していることもある。
【００１４】
また、定常運転時等には、フィードバック制御にかかる時間を十分に確保できるが、そのフィードバック制御の処理後におけるＥＧＲ弁の開度は、本来のＥＧＲ弁開度から大きく外れてしまう。すなわち、ＥＧＲガスの導入量が大幅に変化し、燃焼状態そのものを大きく変化させる虞もある。
【００１５】
このようにＥＧＲ制御とパティキュレートフィルタの組み合わせでは、背圧の変化に起因した種々の不具合が生じるため、相互の影響を十分に考慮しながらＥＧＲ制御による空気量の制御を実施する必要がある。
【００１６】
なお、上記した種々の問題は、勿論、パティキュレートフィルタの設置に起因した背圧の変化に限られず、例えば、排気絞り弁の作動や、消音器の劣化に伴う背圧の変化に起因して生じることもある。すなわち、上記した種々の問題は、背圧の変化に起因して生じる現象といえる。
【００１７】
よって本発明は、背圧の変化に伴うＥＧＲ制御の不具合を回避できるフィードバック制御技術を提供することを課題とする。また、パティキュレートフィルタとの組み合わせにおいても最適なＥＧＲ制御が可能になるフィードバック制御技術を提供することを課題とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記した技術的課題を解決するため、本発明では以下の手段を採用した。
すなわち、本発明は、
内燃機関の排気通路を流れる排気ガスの一部をＥＧＲガスとして燃焼室に導き入れるＥＧＲ導入手段と、
要求された燃焼状態に応じて設定され、その燃焼状態を達成すべく燃焼室に取り込む必要のある目標空気量を設定する目標空気量設定手段と、
その燃焼状態において燃焼室に取り込まれる空気量を算出する空気量算出手段と、
前記目標空気量設定手段にて設定した目標空気量と前記空気量算出手段にて算出した空気量とを比較し、その差分を要求ゲインとして算出する要求ゲイン算出手段と、
前記要求ゲインに基づき、単位時間当たりに補正すべき空気量を補正ゲインとして算出する補正ゲイン算出手段と、
前記補正ゲイン算出手段にて算出する補正ゲインにガード値を設定し、単位時間当たりの空気量の補正に制限を加えるガード値設定手段と、
前記ガード値内にて設定した補正ゲインに従いＥＧＲ導入手段を制御し、燃焼室に対するＥＧＲガスの導入量を調節することで、その燃焼室に取り込まれる空気量を目標空気量に収束させる空気量補正手段と、
吸気通路を通じて燃焼室に流れ込む空気の流量を調節する空気流量調節手段と、
前記ガード値を超えての補正ゲインの算出要求がある場合に、前記要求ゲインを減らすように前記空気流量調節手段を制御する要求ゲイン補正手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１９】
このように構成された本発明によれば、ＥＧＲ導入手段を介して燃焼室にＥＧＲガスを取り込む。また、目標空気量設定手段によって、その時々の燃焼状態に必要とされる目標空気量を設定する。また、空気量算出手段では、燃焼室に取り込まれる空気量を算出し、要求ゲイン算出手段では、その空気量と目標空気量との差分を要求ゲインとして算出する。
【００２０】
また、補正ゲイン設定手段では、要求ゲインに基づき単位時間当たりに補正すべき空気量を補正ゲインとして算出する。また、ガード値設定手段では、算出される補正ゲインにガード値を定め、単位時間当たりにおける空気量の補正に制限を加える。また、空気量補正手段では、ガード値の範囲内で設定した補正ゲインに従いＥＧＲ導入手段を制御し、燃焼室に取り込む空気量を目標空気量に収束させる所謂ＥＧＲ制御を実施する。
【００２１】
なお、ここでガード値とは、例えば空気量の補正に伴う機関出力の変化や、ＥＧＲガスの導入量の変化に伴う燃焼状態の変化を考慮し決定され、当該ガード値内でフィードバック制御を処理すれば、機関出力の大幅な変化（トルクショック）や、燃焼状態の大幅な変化等を抑制できる。
【００２２】
また、空気流量調節手段は、吸気通路を通じて燃焼室に流れ込む空気の流量を調節するための手段である。すなわち、上記した空気量補正手段では、燃焼室に取りこまれる空気とＥＧＲガスとの割合を変えることで、空気量を間接的に制御しているが、空気流量調節手段では、燃焼室に流れ込む空気量を直に調節することで、燃焼室に取りこまれる空気量を制御する手段である。なお、具体的には、吸気絞り弁や可変容量式過給装置などをその空気流量調節手段の好まし例として例示できる。
【００２３】
また、本構成では、ガード値を超えての補正ゲインの算出要求がある場合に、前記要求ゲイン補正手段にて空気流量調節手段を制御し要求ゲインを補正する。すなわち、ガード値を超えての補正（フィードバック）が必要な場合には、先の従来技術に説明した種々の不具合が発生するため、燃焼室に流れ込む空気量を予め調節することで要求ゲインを減らし、フィードバック制御の適正化を図る。
【００２４】
また、要求ゲイン補正手段に関し、
前記要求ゲイン補正手段は、前記ガード値を超えての補正ゲインの算出要求があり、且つその状態で燃焼室に取り込まれる空気量が目標空気量に対して少ないときに、前記吸気通路内の空気流量を増やすように前記空気流量調節手段を制御する構成としてもよい。また、前記ガード値を超えての補正ゲインの算出要求があり、且つその状態で燃焼室に取り込まれる空気量が目標空気量に対して多いときには、前記吸気通路内の空気流量を減らすように前記空気流量調節手段を制御する構成としてもよい。
【００２５】
すなわち、目標空気量に対し現時点での空気量が少ないときには予め吸気通路内の空気流量を増やして要求ゲインを減らす。逆に目標空気量に対し現時点での空気量が多いときには予め吸気通路内の空気流量を減らして要求ゲインを減らす。
【００２６】
また、前記ＥＧＲ導入手段に関し、
前記ＥＧＲ導入手段は、排気通路と吸気通路とを相互に接続するＥＧＲ通路、及びそのＥＧＲ通路中を流れるＥＧＲガスの流量を調節するＥＧＲ弁を備え、
前記空気量補正手段は、前記ＥＧＲ弁の開弁量を制御することで、燃焼室に流れ込むＥＧＲガスと空気との割合を異ならせ、そのＥＧＲガスと共に燃焼室に取り込まれる空気量を目標空気量に収束させる構成としてもよい。
すなわち、この構成ではＥＧＲ通路（排気再循環通路）、ＥＧＲ弁を備えるＥＧＲ装置でＥＧＲ導入手段を構成している。
【００２７】
また、前記の内燃機関の構造について、
前記内燃機関の排気通路には、排気ガス中に含まれる微粒子を捕集するフィルタを設けてもよい。
【００２８】
また、上記した技術的課題を解決するため、本発明では以下の手段を採用した。すなわち、本発明は、
内燃機関の排気通路を流れる排気ガスの一部をＥＧＲガスとして燃焼室に導き入れるＥＧＲ導入手段と、
要求された燃焼状態に応じて設定され、その燃焼状態を達成すべく燃焼室に取り込む必要のある目標空気量を設定する目標空気量設定手段と、
その燃焼状態において燃焼室に取り込まれる空気量を算出する空気量算出手段と、
前記目標空気量設定手段にて設定した目標空気量と前記空気量算出手段にて算出した空気量とを比較し、その差分を要求ゲインとして算出する要求ゲイン算出手段と、
前記要求ゲインに基づき、単位時間当たりに補正すべき空気量を補正ゲインとして算出する補正ゲイン算出手段と、
前記補正ゲイン算出手段にて算出する補正ゲインにガード値を設定し、単位時間当たりの空気量の補正に制限を加えるガード値設定手段と、
前記ガード値を超えての補正ゲインの算出要求がある場合に、前記要求ゲインの幅に応じてそのガード値を拡大するガード値補正手段と、
前記ガード値補正手段に従いＥＧＲ導入手段を制御し、燃焼室に対するＥＧＲガスの導入量を調節することで、その燃焼室に取り込まれる空気量を目標空気量に収束させる空気量補正手段と、
を備えることを特徴とする。
【００２９】
このように構成された本発明によれば、ガード値を超えての補正ゲインの算出要求がある場合に、そのガード値そのものを要求ゲインに応じて拡大する。すなわち、ガード値の拡大に伴い補正ゲインも大きくなるため、フィードバック制御にかかる処理時間の短縮が図られる。
【００３０】
なお、上記した種々の構成は、本発明の課題を逸脱しない範囲で組み合わせ可能であり、例えば、要求ゲイン補正手段にて要求ゲインを減らしつつ、ガード値補正手段にてガード値を拡大するなど、本発明の課題を逸脱しない範囲で上記した種々の構成（手段）は組み合わせ可能である。
【００３１】
また、上述した種々の制御は、ＥＧＲ導入手段としてＥＧＲ装置を備えた内燃機関においてのみ適用可能な技術ではなく、例えば、吸・排気バルブのバルブタイミングを変更して燃焼室内のＥＧＲ率すなわち空気量とＥＧＲガスの割合を制御する装置構成を備えた内燃機関等においも有用である。すなわち、本発明でＥＧＲ導入手段とは、ＥＧＲ弁やＥＧＲ通路を備えたＥＧＲ装置に限定されるものではない。
【００３２】
【発明の実施の形態】
続いて、本発明に係る内燃機関に関し、その好適な実施形態について説明する。なお、以下に示す内燃機関の構造は、あくまでも本発明の一実施形態にすぎず、その詳細は、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で変更可能である。
【００３３】
本実施の形態に示す内燃機関１は、希薄燃焼式内燃機関の一種である車両用ディーゼル機関であり、図１に示されるように４つの燃焼室２（気筒）の他、燃料供給系、吸気系、排気系、制御系などをその主要構成要素として備えている。
【００３４】
燃料供給系は、燃料噴射弁３、コモンレール（蓄圧室）４、燃料供給管５、燃料ポンプ６、などを備え、各気筒２に対して燃料供給を行っている。燃料噴射弁３は、各気筒２に対して夫々設けられる電磁駆動式の開閉弁であり、各燃料噴射弁３は、燃料の分配管となるコモンレール４に接続されている。また、コモンレール４は、燃料供給管５を介して燃料ポンプ６に連結されている。燃料ポンプ６は、内燃機関１の出力軸たるクランクシャフト１ａの回転を駆動源として回転駆動されている。
【００３５】
このように構成された燃料供給系では、まず、燃料ポンプ６によって燃料タンク（図示略）内の燃料が汲み上げられる。汲み上げられた燃料は、燃料供給管５を介してコモンレール４に供給される。コモンレール４に供給された燃料は、コモンレール４内にて所定燃圧まで高められ、各燃料噴射弁３に分配される。そして、燃料噴射弁３に駆動電圧が印可され燃料噴射弁３が開弁すると、その燃料は、燃料噴射弁３を介して各燃焼室２内に噴射される。
【００３６】
一方、吸気系は、吸気管９、吸気絞り弁１３、吸気枝管８、エアクリーナボックス１０、インタークーラ１６などを備え、各気筒２に対して空気を供給する吸気通路を形成している。
【００３７】
吸気管９は、エアクリーナボックス１０を介して吸入される空気を吸気枝管８に導く通路を形成している。吸気枝管８は、吸気管９を経て流入する空気を各気筒２に分配する通路を形成している。また、吸気管９とエアクリーナボックス１０との連結部分近傍には、吸入空気の温度を測定する吸気温センサ１２を備えている。
【００３８】
また、エアクリーナボックス１０から吸気絞り弁１３に至る吸気管９には、吸入した空気を圧縮するターボチャージャ１５のコンプレッサハウジング１５ａ、及びコンプレッサハウジング１５ａ内にて圧縮した空気を冷却するインタークーラ１６を備え、さらに、ターボチャージャ１５のコンプレッサハウジング１５ａの上流には、吸気管９を通じて燃焼室２に流れ込む空気の流量を計測するエアフロメータ１１を備えている。
【００３９】
また、吸気枝管８の直上流には、吸気管９を通じて各気筒２に流れ込む空気量を加減するために吸気絞り弁１３（空気流量調節手段）が設けられ、吸気絞り弁１３の開度は、ステッパモータなどにて構成されたアクチュエータ１４によって制御されている。また、吸気絞り弁１３の直下流には、吸気枝管８内の温度を測定する吸気温センサ７、及び吸気枝管８内の管内圧力を測定する吸気圧センサ１７が設けられている。
【００４０】
このように構成された吸気系では、まず、機関運転に伴う負圧の発生により各燃焼室２に供給されるべき空気がエアクリーナボックス１０内に流入する。エアクリーナボックス１０内に流入した空気は、エアクリーナボックス１０内にて塵や埃を除去された後、吸気管９を経てターボチャージャ１５のコンプレッサハウジング１５ａに流入する。コンプレッサハウジング１５ａに流入した空気は、コンプレッサホイール（図示略）にて圧縮された後、インタークーラ１６によって冷却される。そして、必要に応じて吸気絞り弁１３での流量調節を受けた後、吸気枝管８内に流入する。吸気枝管８に流入した空気は、各枝管を介して各気筒２に分配され、燃料噴射弁３から噴射供給された燃料と共に燃焼される。尚、エアフロメータ１１および吸気圧センサ１７等の出力は、後述の電子制御ユニット３０に入力されており、例えば、電子制御ユニット３０にて処理されるＥＧＲ弁２６のフィードバック制御等に利用される。
【００４１】
続いて、制御系について説明する。
制御系は、双方向性バス３１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（中央制御装置）３４、入力ポート３５、出力ポート３６を備えた、いわゆる電子制御ユニット３０（ＥＣＵ）である。
【００４２】
入力ポート３５には、上記した各種センサの出力信号の他、アクセルペダル４０の踏込み量を検出する負荷センサ４１、クランクシャフト１ａの回転数を検知するクランク角センサ４２、車速を測定する車速センサ４３等が対応したＡ／Ｄ変換器３７を介して、又は直接入力されている。一方、出力ポート３６には、対応する駆動回路３８を介して燃料噴射弁３、還元剤添加弁６１、吸気絞り弁駆動用のアクチュエータ１４、ＥＧＲ弁２６、などが接続されている。
【００４３】
また、ＲＯＭ３２には、各種装置の制御プログラム、及びそのプログラムの処理時に参照される制御マップ等が記録されている。また、ＲＡＭ３３では、入力ポート３５に入力された各種センサの出力信号、及び出力ポート３６に出力された制御信号などを内燃機関の運転履歴として記録している。ＣＰＵ３４では、ＲＡＭ３３上に記録された各種センサの出力信号およびＲＯＭ３２上に展開された制御マップを所望のプログラム上にて比較し、その処理過程で出力された各種制御信号を前記の出力ポート３６を介して対応する装置に出力し、各種装置を集中管理する。
【００４４】
排気系は、排気枝管１８、排気管１９を備え、各気筒２から排出される排気ガスを機関本体外部に排出する排気通路を形成している。また、触媒コンバータ５２、還元剤添加装置６０、ＥＧＲ装置２０、などを備え、排気ガス中に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）や微粒子（例えば、煤）を浄化せしめる排気浄化装置としての機能を有している。
【００４５】
まず、排気枝管１８は、各気筒２毎に設けられた排気ポート１８ａに接続すると共にその排気ポート１８ａから排出された排気ガスを集合してターボチャージャ１５のタービンハウジング１５ｂに導く通路を形成している。また、排気管１９は、タービンハウジング１５ｂから図示しない消音器までの通路を形成している。なお、図中５９は、周知の酸化触媒コンバータである。
【００４６】
触媒コンバータ５２は、ケーシング５３、及びそのケーシング５３内に設けられる各種排気浄化触媒５２ａ，５２ｂを備え、機関本体１から排出される排気ガス中の有害物質を浄化せしめる排気浄化作用を有する。
【００４７】
より詳しくは、タービンハウジング１５ｂの下流にケーシング５３が配置され、ケーシング５３内には、上流側から吸蔵還元型ＮＯｘ触媒５２ａ、パティキュレートフィルタ５２ｂの順に排気浄化触媒が設けられて触媒コンバータ５２が構成されている。なお、以下の説明では、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒５２ａを単にリーンＮＯｘ触媒５２ａと称することもある。
【００４８】
排気浄化触媒の一つであるリーンＮＯｘ触媒５２ａは、排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を主として浄化せしめる排気浄化作用を有している。より詳しくは、リーンＮＯｘ触媒５２ａに流れ込む排気ガスの酸素濃度が高いときにその排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を吸収し、排気ガス中の酸素濃度が低いとき、すなわちリーンＮＯｘ触媒５２ａに流れ込む排気ガスの空燃比が低いときにその吸収していた窒素酸化物（ＮＯｘ）を二酸化窒素（ＮＯ2）や一酸化窒素（ＮＯ）の形で排気ガス中に還元・放出し、同時にその二酸化窒素（ＮＯ2）や一酸化窒素（ＮＯ）を排気ガス中に含まれている未燃燃料成分（ＣＯ、ＨＣ）と酸化反応せしめることで無害な水蒸気（Ｈ2Ｏ）及び二酸化炭素（ＣＯ2）に浄化する排気浄化能を有する。
【００４９】
また、その組成は、例えばアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）を担体として、この担体上にカリウム（Ｋ）、ナトリウム（Ｎａ）、リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属、若しくはバリウム（Ｂａ）、カルシウム（Ｃａ）等のアルカリ土類、又はランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）等の希土類から選ばれた少なくとも一つと、白金（Ｐｔ）のような貴金属とを担持してなる。
【００５０】
なお、ここで排気浄化作用の補足説明を行うと、本実施の形態に示す希薄燃焼式内燃機関では、通常、酸素過剰雰囲気下で燃焼が行われている。このため燃焼に伴い排出される排気ガス中の酸素濃度は、上記の還元・放出作用を促す迄に低下することは殆どなく、また、排気ガス中に含まれる未燃燃焼成分（ＣＯ，ＨＣ）の量も極僅かである。
【００５１】
このため本実施の形態では、還元剤たる機関燃料（ＨＣ）を排気ガス中に噴射供給することで、酸素濃度の低下を促すと共にその未燃燃焼成分たる炭化水素（ＨＣ）等を補い、排気浄化作用を促進させている。なお、還元剤の噴射供給は、後述の還元剤添加装置６０によって行われている。また、その詳細は後に説明する。
【００５２】
一方のパティキュレートフィルタ５２ｂは、排気ガス中に含まれる煤などの微粒子を酸化燃焼せしめる排気浄化作用を有している。より詳しくは、活性化酸素放出剤を担持したフィルタ５８を備え、そのフィルタ５８上に捕集した微粒子を活性化酸素にて酸化燃焼せしめることで除去（浄化）する排気浄化作用を備えている。
【００５３】
フィルタ５８単体は、図２に示されるようにコージライトのような多孔質材料から形成されたハニカム形状をなし、互いに平行をなして延びる複数個の流路５５，５６を具備している。より具体的には、下流端が栓５５ａにより閉塞された排気ガス流入通路５５と、上流端が栓５６ａにより閉塞された排気ガス流出通路５６と、を備え、各排気ガス流入通路５５及び排気ガス流出通路５６は薄肉の隔壁５７を介して該フィルタ５８における縦方向及び横方向に並んで配置されている。
【００５４】
また、隔壁５７の表面および内部の細孔には、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）等によって形成された担体の層が設けられており、その担体上には、白金（Ｐｔ）等の貴金属触媒の他、周囲に過剰酸素が存在するとその過剰酸素を吸蔵し、逆に酸素濃度が低下すると、その吸蔵した酸素を活性酸素の形で放出する活性酸素放出剤が担持されている。
【００５５】
なお、活性酸素放出剤としては、カリウム（Ｋ）、ナトリウム（Ｎａ）、リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）、ルビジウム（Ｒｂ）のようなアルカリ金属、バリウム（Ｂａ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）のようなアルカリ土類金属、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）のような希土類、およびセリウム（Ｃｅ）、錫（Ｓｎ）のような遷移金属から選ばれた少なくとも一つを用いることができる。
【００５６】
また、好ましくは、カルシウム（Ｃａ）よりもイオン化傾向の高いアルカリ金属又はアルカリ土類金属、即ちカリウム（Ｋ）、リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）、ルビジウム（Ｒｂ）、バリウム（Ｂａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）などを用いるとよい。
【００５７】
このように構成されたパティキュレートフィルタ５２ｂでは、まず、排気ガス流入通路５５→隔壁５７→排気ガス流出通路５６の順に排気ガスが流れ（図２矢印ａ）、排気ガス中に含まれる煤などの微粒子は、その隔壁５７を通過する過程で、その隔壁５７の表面及び内部に捕集される。そして、隔壁５７に捕集された微粒子は、隔壁５７（フィルタ）に流れ込む排気ガスの酸素濃度を複数回に亘り変化させることで増加する活性化酸素によって酸化せしめられ、ついには輝炎を発することなく燃え尽きてフィルタ５８上から除去される。
【００５８】
このように本実施の形態では、排気通路に吸蔵還元型ＮＯｘ触媒５２ａおよびパティキュレートフィルタ５２ｂを配置することで排気ガス中に含まれるＮＯｘおよび煤などの微粒子を浄化している。
【００５９】
なお、本実施の形態では、上記したように吸蔵還元型ＮＯｘ触媒５２ａとパティキュレートフィルタ５２ｂとを直列に配置している。この理由としては、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒５２ａでの酸化・還元反応に伴う反応熱を利用してパティキュレートフィルタ５２ｂを昇温させる、および吸蔵還元型ＮＯｘ触媒５２ａにおける酸化・還元反応に起因して放出される吸蔵還元型ＮＯｘ触媒５２ａからの活性化酸素をパティキュレートフィルタ５２ｂの排気浄化作用に利用する、などの理由に基づく。なお、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒５２ａは、上記でも明らかなように、活性化酸素放出剤と略同様の物質を担持してなる。したがって、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒５２ａは、活性化酸素放出剤としての機能を有すると言える。
【００６０】
還元剤添加装置６０は、還元剤添加弁６１、還元剤供給路６２、燃圧制御バルブ６４、燃圧センサ６３、緊急遮断弁６６、などを備え、必要に応じて適切量の還元剤（機関燃料）を触媒コンバータ５２上流の排気通路内に添加している。
【００６１】
還元剤添加弁６１は、排気枝管１８の集合部分に設けられ、所定電圧が印可されたときに開弁する電気式の開閉弁である。還元剤供給路６２は、前記燃料ポンプ６によって汲み上げられた燃料の一部を還元剤添加弁６１に導く通路を形成している。燃圧制御バルブ６４は、還元剤供給路６２の経路途中に配置され、還元剤供給路６２内の燃圧を所定燃圧に維持している。燃圧センサ６３は、還元剤供給路６２内の燃圧を検出している。緊急遮断弁６６は、還元剤供給路６２内の圧力に異常が生じたとき、その還元剤供給路６２内への燃料供給を停止する。
【００６２】
このように構成された還元剤添加装置６０では、燃料ポンプ６から吐出された燃料が、燃圧制御バルブ６４によって所定燃圧に維持された後、還元剤供給路６２を通じて還元剤添加弁６１に供給される。そして、還元剤添加弁６１に所定電圧が印可され開弁状態になると、その還元剤供給路６２内の燃料は還元剤添加弁６１を通じて排気枝管１８内に噴射供給される。排気枝管１８に供給された燃料（還元剤）は、タービンハウジング１５ｂ内にて撹拌された後、排気管１９を経て触媒コンバータ５２に流入する。よって、触媒コンバータ５２には、酸素濃度が低く、また、未燃燃焼成分たる炭化水素（ＨＣ）混じりの排気ガスが流れ込むこととなり、その結果、上記の排気浄化作用が促進されることとなる。
【００６３】
続いて、ＥＧＲ装置２０について説明する。
ＥＧＲ装置２０は、本発明で言うＥＧＲ導入手段に相当し、ＥＧＲ通路２５、ＥＧＲ弁２６、ＥＧＲ装置２０用の酸化触媒２８、ＥＧＲクーラ２７等を備える。
【００６４】
ＥＧＲ通路２５は、排気枝管１８と吸気枝管８とを接続する通路を形成している。ＥＧＲ弁２６は、ＥＧＲ通路２５と吸気枝管８との接続部分に設けられた電気式の開閉弁であり、電子制御ユニット３０内にて処理されるＥＧＲ制御等に基づき、ＥＧＲ通路２５内を流れる排気ガス（ＥＧＲガス）量の調節を行っている。ＥＧＲ装置２０用の酸化触媒２８は、排気枝管１８とＥＧＲクーラ２７とを接続するＥＧＲ通路２５中に配置され、排気枝管１８から周り込むＥＧＲガスたる排気ガス中の未燃燃料成分の浄化する。ＥＧＲクーラ２７は、機関冷却水を熱媒体として、ＥＧＲ通路２５内を流れる排気ガスの冷却を行っている。なお、以下の説明では、ＥＧＲ通路２５を流れる排気ガスをＥＧＲガスと称することもある。
【００６５】
このように構成されたＥＧＲ装置２０によれば、排気枝管１８内を流れる排気ガスの一部が、ＥＧＲ弁２６の開弁量に即した流量でＥＧＲ通路２５内に流入する。また、ＥＧＲ通路２５内に流入したＥＧＲガス（排気ガス）は、ＥＧＲ装置２０用の酸化触媒２８を経てＥＧＲクーラ２７に流入する。ＥＧＲクーラ２７に流入したＥＧＲガスは、ＥＧＲクーラ２７を通過する際に冷却されて吸気枝管８に流れ込む。そして、吸気枝管８内に流入したＥＧＲガスは、吸気枝管８上流から流れ込む空気と混ざり合いつつ各燃焼室２に流れ込み、燃料噴射弁３から噴射された機関燃料と共に燃焼される。
【００６６】
なお、ＥＧＲガスとなる排気ガス中には、水蒸気（Ｈ2Ｏ）や二酸化炭素（ＣＯ2）などの不活性ガスが含まれている。このためその不活性ガスたる排気ガスが燃焼室２内に流入すると、その排気ガスの混入に起因して燃焼温度は低下し、窒素酸化物（ＮＯｘ）の生成が抑制される。また、ＥＧＲガスの導入に伴い、燃焼室２内の酸素量は減少するため、この点においても窒素酸化物（ＮＯｘ）と酸素（Ｏ2）との結びつきが抑制され、窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出抑制に寄与する。
【００６７】
ところで、上記した内燃機関１では、機関要求出力を満たすため、また、安定した燃焼状態を確保するなど、その時々に要求される燃焼状態を達成するために目標空気量が設定される。
この目標空気量は、例えば、機関要求負荷や燃料噴射量などをパラメータとする制御マップ上から算出され、この例では目標空気量に相当する空気量（吸気量）と適切量の燃焼噴射とがあって、その機関要求負荷を満たす燃焼状態が成立する。なお、ここで説明した目標空気量の設定は、あくまでも一例であり、例えば、触媒コンバータ５２を急速に昇温させる所謂「低温燃焼」時においても、目標空気量の設定は実施される。
【００６８】
また、上記したＥＧＲ装置２０の説明に絡み、ＥＧＲガスの導入量と、燃焼室２内に取り込まれる空気量とは、そのそれぞれが相互に混合した状態で燃焼室２内に流れ込むため相関関係にある。換言すれば、ＥＧＲガスの導入量を調節することで、燃焼室２に流れ込む空気量を制御できる。また、ＥＧＲガスの導入量は、ＥＧＲ弁２６の開度に略比例するため、ＥＧＲ制御にてＥＧＲ弁２６の開度制御を行えば燃焼室２内に流れ込む空気量を制御できる。
【００６９】
したがって、本実施形態では、ＥＧＲ弁２６の開度と目標空気量とをパラメータにする空気量制御マップを準備し、その空気量制御マップから読み出したＥＧＲ弁開度に従いＥＧＲ弁２６を制御し目標空気量に相当する空気を各燃焼室２に取り込んでいる。
【００７０】
しかしながら、実際には公差（機差）の影響を受けるため、上記の空気量制御マップのみでは対応できないのが現状である。なお、ここで公差とは、機関本体１やターボチャージャ１５、及びＥＧＲ弁２６の製造時期や製造工場などの違いによって生じる製造誤差を意味する。
【００７１】
そこで本実施の形態では、燃焼室２に取り込まれた空気量と目標空気量との差分に基づきＥＧＲ弁２６のフィードバック制御を実施することで、その空気量の誤差（差分）の吸収に努めている。すなわち、ＥＧＲ弁２６の開度を補正し、燃焼室２に取り込まれる空気量を目標空気量に収束させる空気量制御としてのＥＧＲ制御を実施する。
【００７２】
なお、図３は、縦軸に空気量（Ｇｎ）、横軸にＥＧＲ弁開度をとるＧｎ−ＥＧＲ弁開度特性図である。また、図中の曲線Ｉ，II，IIIは、その時々におけるＥＧＲ弁２６の開度に対応した空気量Ｇｎを示すＧｎ−ＥＧＲ弁開度曲線であり、上から、Ｉ：理論上のＧｎ−ＥＧＲ弁開度曲線、II：公差影響時のＧｎ−ＥＧＲ弁開度曲線、III：背圧上昇時のＧｎ−ＥＧＲ弁開度曲線になっている。なお、IIIに示す背圧上昇時のＧｎ−ＥＧＲ弁開度曲線については、後に詳述する。
【００７３】
また、Ｇｎ−ＥＧＲ弁開度曲線の利用方法について説明すれば、縦軸上に目標空気量Ｇｎ.tを設定し、その目標空気量Ｇｎ.tとＧｎ−ＥＧＲ弁開度曲線との交点を辿ることで、目標空気量Ｇｎ.tの確保に必要とされるＥＧＲ弁開度を算出できる。また、逆を言えば、ＥＧＲ弁２６の開度を定め、そのＥＧＲ弁開度とＧｎ−ＥＧＲ弁開度曲線との交点を辿れば、ＥＧＲ弁２６の開度に対応した現時点での空気量を推定できる。なお、Ｇｎ−ＥＧＲ弁開度曲線は、各種予備実験等にて把握可能である。
【００７４】
なお、以下の説明では、理論上のＧｎ−ＥＧＲ弁開度曲線を曲線Ｉ、公差影響時のＧｎ−ＥＧＲ弁開度曲線を曲線II、背圧上昇時のＧｎ−ＥＧＲ弁開度曲線を曲線IIIと称することもある。
【００７５】
まず、曲線Ｉについて説明する。
曲線Ｉは、ＥＧＲ弁開度の設定変更のみで目標空気量Ｇｎ.tに相当する空気量を確保できる状態であり、この状態では、ＥＧＲ弁２６のフィードバック制御を実施することなく、目標空気量Ｇｎ.tに相当する空気量が得られる。
【００７６】
より詳しくは、図中Ｇｎ1に目標空気量Ｇｎ.tを設定すれば、ＥＧＲ弁開度Ｅ1で目標空気量Ｇｎ.tに相当する空気量Ｇｎ1が得られる。なお、曲線Ｉとの関係で言えばＥＧＲ弁開度Ｅ1と曲線Ｉとの交点ａから目標空気量Ｇｎ.tに相当する空気量Ｇｎ1が導かれる。
【００７７】
しかしながら、実際に上述の如く公差の影響を受けるため、事実上、曲線II上でＧｎ−ＥＧＲ弁開度曲線が成り立つ。
すなわち、公差の影響を受けた場合、空気量Ｇｎは、同ＥＧＲ弁開度Ｅ1において目標空気量Ｇｎ.tに対して小さい値、若しくは大きい値になる。
【００７８】
なお、図３の曲線IIは、目標空気量Ｇｎ.tに対して空気量Ｇｎが少なく方向に公差の影響が生じた場合を想定したものであり、ＥＧＲ弁開度Ｅ1においての空気量は、図３に示すように空気量Ｇｎ2になる（Ｇｎ.t＞Ｇｎ2）。なお、曲線IIとの関係で言えばＥＧＲ弁開度Ｅ1と曲線IIとの交点ｂから空気量Ｇｎ2が導かれる。
【００７９】
そこで、本実施の形態では、曲線II上でＥＧＲ弁２６のフィードバック制御を実施し、空気量Ｇｎ2を目標空気量Ｇｎ.tに収束させている。すなわち、ＥＧＲ弁開度Ｅ1をＥＧＲ弁開度Ｅ2に補正し（図中矢印Ｆ）、空気量Ｇｎ2を目標空気量Ｇｎ.tに持ち上げる。なお、図３との対応で言えば、図中Ｃ点がフィードバック制御後の空気量Ｇｎに相当する。
【００８０】
なお、図４には、ＥＧＲ弁２６のフィードバック制御において処理される処理ルーチンを示している。また、図４に示す処理ルーチンは、電子制御ユニット３０内にて処理され、本発明でいう目標空気量設定手段、空気量算出手段、要求ゲイン算出手段、補正ゲイン算出手段、空気量補正手段の制御系を構成している。すなわち、上記した種々の手段は、図４に示す処理ルーチンを処理するための制御プログラム、また、その制御プログラムを処理する上で必要とされる各種ハード構成から成り立っている。
【００８１】
以下、図４を参照し、上記各種手段を踏まえながら曲線II上で処理されるＥＧＲ弁２６の基本フィードバック制御について説明する。
【００８２】
まず、電子制御ユニット３０では、内燃機関の始動を受け（ステップ１０１）、ＥＧＲガスを導入すべき燃焼状態か否かを判定する（ステップ１０２）。なお、ステップ１０２での判定基準について一例を示すと、電子制御ユニット３０では、比較的酸素濃度が高くＥＧＲガスの導入に起因したスモークの発生量が少ない中負荷運転領域や、先に説明した低温燃焼の要求時などにＥＧＲガスを導入すべき燃焼状態と判定している。なお、ここで例示した判定基準は、勿論、一例である。
【００８３】
続いて、電子制御ユニット３０では、要求された燃焼状態を達成すべく燃焼室２に取り込む目標空気量Ｇｎ.tを設定し（ステップ１０３）、その設定した目標空気量Ｇｎ.tに対応する開度でＥＧＲ弁２６を開弁する（ステップ１０４）。すなわち、ステップ１０３で本発明に係る目標空気量設定手段が構成されている。また、目標空気量Ｇｎ.tに対応したＥＧＲ弁２６の開度は、図３に示すＥＧＲ弁開度と目標空気量Ｇｎ.tとの相関関係をマップ化したＥＧＲ弁開度算出マップ等にて算出可能である。
【００８４】
続いて、電子制御ユニット３０では、エアフロメータ１１の出力を読み込み、その出力から現時点でのＥＧＲ弁開度に対応した空気量Ｇｎを算出する（ステップ１０５）。続いて、上記ステップ１０３にて設定した目標空気量Ｇｎ.tと上記ステップ１０５にて算出した空気量Ｇｎとを比較し、その差分（目標空気量Ｇｎ.t−空気量Ｇｎ）を、要求ゲインΔＧ.tとして算出する（ステップ１０６）。すなわち、ステップ１０５で本発明に係る空気量算出手段が構成され、ステップ１０６で、要求ゲイン算出手段が構成される。
【００８５】
続いて、電子制御ユニット３０では、次式１の如く、前記ステップ１０６にて算出した要求ゲインΔＧ.tに基づき、単位時間当たりに補正すべき補正ゲインΔＧを算出する（ステップ１０７）。
【００８６】
【数１】
補正ゲインΔＧ  ＝  要求ゲインΔＧ.t  ×  補正定数Ｋ・・・［式１］
【００８７】
なお、ここで補正定数Ｋは、ＥＧＲ弁２６の開度補正に伴うオーバーシュート特性やアンダーシュート特性を考慮し、適切な値で設定されている。
【００８８】
また、本実施の形態では、空気量Ｇｎの大幅な変化に起因した機関出力の変動（トルクショック）を回避するため、補正ゲインΔＧにガード値ΔＧ.limitを設定している。なお、ガード値ΔＧ.limitは、各種予備実験などにて求められる数値であり、電子制御ユニット３０では、当該ガード値ΔＧ.limitの範囲内で空気量Ｇｎの補正ゲインΔＧを決定する（補正ゲインΔＧ＜ガード値ΔＧ.limit）。また、ステップ１０７で本発明に係る補正ゲイン算出手段およびガード値設定手段を構成している。
【００８９】
続いて、電子制御ユニット３０では、ステップ１０７にて算出した補正ゲインΔＧに従いＥＧＲ弁２６の開度補正を行い、空気量Ｇｎを目標空気量Ｇｎ.tに近づける（ステップ１０８）。また、ステップ１０８の処理後、未だ目標空気量Ｇｎ.tに到達していないと判断したときには（ステップ１０９）、再度ステップ１０５からステップ１０８に至る処理ルーチンを繰り替えし、最終的に空気量Ｇｎを目標空気量Ｇｎ.tに収束させる。すなわち、ＥＧＲ弁２６のフィードバック制御を実施し、目標空気量Ｇｎ.tに対する空気量Ｇｎの誤差を吸収している。また、ステップ１０８、ステップ１０９、及びＥＧＲ弁２６で本発明に係る空気量補正手段が構成される。
【００９０】
ところで、本実施の形態に示す内燃機関は、その排気系にパティキュレートフィルタ５２ｂを備えている。したがって、パティキュレートフィルタ５２ｂに対する微粒子の捕集量（付着量）に応じて排気管１９（排気通路）内の背圧は大きく変化する。また、パティキュレートフィルタ５２ｂの設置に起因した背圧の変化は、上記した公差の影響に対して遙かに大きい影響をＥＧＲ制御に及ぼす。したがって、本実施の形態に示す内燃機関では、図３に示されるように曲線Ｉから大きくズレた位置にＧｎ−ＥＧＲ弁開度曲線（曲線III）が成立し、このような状況では、大幅なＥＧＲ弁２６の開度補正が必要になる。
【００９１】
すなわち、図３を参照して説明すれば、背圧の上昇時には、図中交点ｄで導かれるようにＥＧＲ弁開度Ｅ1において空気量Ｇｎ3になる（Ｇｎ.t＞Ｇｎ2＞Ｇｎ3）。したがって、空気量Ｇｎ3を目標空気量Ｇｎ.tに補正するには、ＥＧＲ弁２６の開度を大幅に減らして空気量を増やす必要がある（図３中矢印Ｆ'参照）。
【００９２】
しかしながら、上述の如くＥＧＲ弁２６のフィードバック制御では、ガード値ΔＧ.limitの範囲内にて補正ゲインΔＧを設定するため、要求ゲインΔＧ.tが広がるに連れてフィードバック制御の追従性も低くなる（図７及び図８参照）。また、ＥＧＲ弁２６の大幅な開度補正に伴い、ＥＧＲガスと空気の割合が変化し、燃焼状態（燃焼形態）そのものを変える虞もある。すなわち、ＥＧＲ弁２６のフィードバック制御にて処理可能な空気量の補正には限界がある。
【００９３】
なお、目標空気量Ｇｎ.tを基準にした場合において、機関出力の変動や、燃焼状態の変化が許容されるＥＧＲ弁２６の開度補正領域は、図３中領域Ｘとなる。また、図３中領域Ｘの幅は各種予備実験にて把握可能であり、電子制御ユニット３０では、領域Ｘに相当する要求ゲインを最大許容要求ゲインΔＧ.maxとして記録している。
【００９４】
そこで本実施の形態では、背圧の変化を考慮し、以下に示すフィードバック制御補正プログラム（以下、単に、補正プログラムと称す）を上記フィードバック制御と共に処理することで、フィードバック制御の適性化を図っている。
【００９５】
なお、図５に示すフローチャートは、本補正プログラムで処理する処理ルーチンの一例である。
【００９６】
まず、本補正プログラムでは、上記したステップ１０７の処理後、そのステップ１０７にて本来算出すべき補正ゲインΔＧが、ガード値ΔＧ.limitを超えての補正ゲインであるか否かを判定する（ステップ２０１）。すなわち、ガード値ΔＧ.limitを超えての補正要求であるか否かを判定する。
【００９７】
続いて、電子制御ユニット３０では、ガード値ΔＧ.limitを超えての補正要求であると判断したときには、上記ステップ１０８に従いガード値ΔＧ.limit内での開度補正を処理する。なお、ここでいうＥＧＲ弁２６の開度補正は、図４に示す処理ルーチン上にて処理するため、本処理ルーチンでは、ステップ１０８の処理に要する時間（所定時間）をカウントした後（ステップ２０２）、次なるステップ２０３に移行する。また、ステップ２０１にて否定判定したときには、基本のフィードバック制御にて空気量Ｇｎの補正が可能と判断し、本処理ルーチンを一旦終了する。
【００９８】
続く、ステップ２０３では、ＥＧＲ弁２６の開度補正後に出力されたエアフロメータ１１の出力から開度補正後の空気量Ｇｎ'を算出し、当該空気量Ｇｎ'と目標空気量Ｇｎ.tとを比較して要求ゲインΔＧ.t'を算出する（ステップ２０３）。なお、本ステップ２０３では、要求ゲインΔＧ.t'の大きさのみの判定で足り、絶対値にて要求ゲインΔＧ.t'を把握している（|目標空気量Ｇｎ.t−空気量Ｇｎ'|＝要求ゲインΔＧ.t'）。
【００９９】
続いて、電子制御ユニット３０では、上記した最大許容要求ゲインΔＧ.maxと、ステップ２０３にて算出した要求ゲインΔＧ.t'とを比較し（ステップ２０４）、要求ゲインΔＧ.t'が最大許容要求ゲインΔＧ.maxを超えていると判定したときには、本補正プログラムによるフィードバック制御の適性化が必要であると判断し、補正要求フラグを成立させる（ステップ２０５）。また、最大許容要求ゲインΔＧ.maxに達していないと判定したときには、通常のフィードバック制御の継続にて要求ゲインΔＧ.t'の補正が可能と判断し、本処理ルーチンを一旦終了する。
【０１００】
続いて、電子制御ユニット３０では、クランク角センサの出力や単位時間あたりの燃料噴射量を読み込み、現在の運転状態が定常運転にあるか否かを判定する（ステップ２０６）。そして、定常運転である判断したときには、フィードバック制御の適正化を図るべく吸気絞り弁１３の開度制御を開始する。すなわちフィードバック制御の補正を開始する。
【０１０１】
まず、フィードバック制御の補正において電子制御ユニット３０では、ステップ２０６の処理後、要求ゲインΔＧ.t'に基づき吸気絞り弁１３の制御方向を決定する（ステップ２０７）。なお、制御方向の決定とは、吸気絞り弁１３を開弁させる方向に制御するか、逆に閉弁する方向に制御するかを決定するものであり、要求ゲインΔＧ.t'の正負を判定することで、その制御方向が決定される。
【０１０２】
すなわち、本ステップ２０７では、背圧の中央値（標準値）に対して現時点での背圧がどのように変化しているかを要求ゲインΔＧ.t'の正負から判定し（要求ゲインΔＧ.t'＞０）、その判定結果に応じて吸気絞り弁１３の制御方向を決定する。
【０１０３】
続いて、電子制御ユニット３０では、ステップ２０７の処理において、目標空気量Ｇｎ.tに対して空気量Ｇｎ'が少なすぎると判定したときには（要求ゲインΔＧ.t＞０）、吸気絞り弁１３の開弁し、吸気管９（吸気通路）内を流れる空気の流量を予め増大させることで要求ゲインΔＧ.t'を減らす（ステップ２０８）。また、ステップ２０７の処理において、目標空気量Ｇｎ.tに対して実際の空気量Ｇｎが多すぎると判定したときには（要求ゲインΔＧ.t＜０）、吸気絞り弁１３を閉弁し、吸気管９内を流れる空気の流量を予め減らしておくことで要求ゲインΔＧ.t'を減らす（ステップ２０９）。そして、電子制御ユニット３０では、前記ステップ１０８以降の処理ルーチンにてフィードバック制御を継続させる。
【０１０４】
なお、吸気絞り弁１３の開度操作量は、定常運転時等に学習された単位開度操作量当たりの空気変化量から算出されている。すなわち、要求ゲインΔＧ.t'が最大許容要求ゲインΔＧ.max以下になるように吸気絞り弁１３の開度操作量を設定し、その設定した開度操作量に基づき吸気絞り弁１３の開度操作を行う。つまり、ステップ２０７以降の処理ルーチンでは、要求ゲインΔＧ.t'が最大許容要求ゲインΔＧ.max以下となるように吸気絞り弁１３（空気流量調節手段）を制御する。
【０１０５】
このように本補正プログラムでは、吸気絞り弁１３の開度を操作し、燃焼室２に流れ込む空気の絶対量を予め変化させておくことで、要求ゲインΔＧ.t’を減らし、フィードバック制御の追従性を高めている。また、このように本補正プログラム、及び補正プログラムを処理するために必要なハード構成で本発明に係る要求ゲイン補正手段が構成される。
【０１０６】
なお、図３を参照して説明すれば、本補正プログラムの処理後には、曲線IIIが、吸気絞り弁１３の開弁により全体的にかさ上げされるため、曲線II及び曲線Ｉに寄る。また、曲線IIが、曲線IIや曲線Ｉの上方に成立する場合には、吸気絞り弁１３の閉弁により曲線IIIが全体的に下がるため曲線IIや曲線Ｉに寄る。
【０１０７】
よって、ＥＧＲ弁２６の開度補正領域Ｘ内にてフィードバック制御が処理されるため、以て、ＥＧＲ弁２６のフィードバック制御に伴う機関出力の変動や燃焼状態の変化等が抑制される。
【０１０８】
なお、上記した処理ルーチンは、本発明の一実施形態であり、その詳細は所望に応じて変更可能である。例えば、補正要求フラグの成立条件の一つに要求ゲインΔＧ.t'が最大許容要求ゲインΔＧ.maxを超えることを挙げているが（ステップ２０４参照）、前記ステップ２０４に替え、再度、補正ゲインΔＧを算出し、その補正ゲインΔＧがガード値ΔＧ.limitを超える要求であるときにおいても補正要求フラグの成立要件を満たすことができる。
【０１０９】
また、単に、ステップ２０１の処理にてガード値ΔＧ.limitを超えての補正ゲインΔＧの算出要求があったことのみを条件として補正要求フラグを成立させることも可能である。また、先のステップ１０６にて算出した要求ゲインΔＧ.tが最大許容要求ゲインΔＧ.maxを超えたことを条件として補正要求フラグを成立させることも可能である。
【０１１０】
また、上記した補正プログラムのステップ２０８及びステップ２０９の処理後、要求ゲインΔＧ.t'が最大許容要求ゲインΔＧ.maxより少なくなったことを確認して、本処理ルーチンを終了させるようにしてもよい。この場合、未だ要求ゲインΔＧ.t'が最大許容要求ゲインΔＧ.maxに至らない時には、引き続きステップ２０８若しくはステップ２０９を処理し、要求ゲインΔＧ.t'を最大許容要求ゲインΔＧ.maxに抑えるようにする。
【０１１１】
また、上記した補正プログラムでは、吸気絞り弁１３の開度操作でフィードバック制御の適性化を図るが、以下に示す補正制御においてもフィードバック制御の適性化を図れる。以下、図６を参照し、そのフィードバック制御の適性化について説明する。
【０１１２】
まず、電子制御ユニット３０では、補正要求フラグの成立後（ステップ２０５）、要求ゲインΔＧ.t'の幅に応じてガード値ΔＧ.limitを拡大し（ステップ３０１）、その拡大したガード値ΔＧ.limit'内で補正ゲインΔＧ’を算出する（ステップ３０２）。そして、電子制御ユニット３０では、補正ゲインΔＧ'に従い、ステップ１０８以降のＥＧＲ弁２６のフィードバック制御を処理させる（ステップ３０３）。
【０１１３】
この補正方法によれば、ガード値ΔＧ.limitを超えての補正ゲインΔＧの算出要求がある場合に、ガード値ΔＧ.limitを拡大し、その拡大したガード値ΔＧ.limit'内にて補正ゲインΔＧ'を算出するため、算出した補正ゲインΔＧ'は先の補正ゲインΔＧに対して大きくなる（ΔＧ’＞ΔＧ）。なお、ガード値ΔＧ.limitの拡大は、その数値そのもを大きくする他、上記した数式１において補正定数Ｋを大きくすることによっても達成される。
【０１１４】
このように新たに算出した補正ゲインΔＧ'に従い空気量Ｇｎを補正すれば、単位時間当たりの空気量変化は大きくなり、空気量Ｇｎを早期に目標空気量Ｇｎ.tに収束させることができる。また、ガード値ΔＧ.limit'は、要求ゲインΔＧ.t'の幅（広さ）に応じて拡大されるため、フィードバック制御上のオーバーシュート（過応答）も回避される。
【０１１５】
なお、ガード値ΔＧ.limitの拡大に伴い、そのフィードバック制御期間中における機関出力の変化量は大きくなるが、例えば、急加速時など、目標空気量Ｇｎ,tの確保が優先されるような状況では、制御上の数値変更のみでフィードバック制御の適性化を図れる本制御が有用である。したがって、上記した吸気絞り弁１３の開度制御を処理する補正プログラムと、ガード値ΔＧ.limitを拡大する補正プログラムの双方を準備しておき、その時々に要求される運転条件に応じて補正プログラムを切り換えれば、さらに最適なフィードバック制御が実施され、以て、ドライバビィリティーの向上、及び排気浄化率の向上等が図られる。
【０１１６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、上記した種々のフィードバック制御補正プログラムを有するため、背圧の変化に伴うＥＧＲ制御（フィードバック制御）の不具合を回避できる。また、背圧の変化に伴うＥＧＲ制御の不具合を回避できるため、パティキュレートフィルタとの組み合わせにおいても最適なＥＧＲ制御が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る内燃機関の概略構成図。
【図２】排気通路に設置されたパティキュレートフィルタの断面構造を示す図。
【図３】本実施形態に示す内燃機関のＧｎ−ＥＧＲ弁開度曲線図。
【図４】本実施形態に係るＥＧＲ制御の基本フィードバック制御を説明するためのフローチャート。
【図５】本実施形態に係るフィードバック制御補正プログラムの一実施例を説明するためのフローチャート。
【図６】図５に示すフィードバック制御補正プログラムの変更例を示すフローチャート。
【図７】背圧適合時のフィードバック制御による空気量の経時変化を示す図。
【図８】背圧不適合時のフィードバック制御による空気量の経時変化を示す図。
【符号の説明】
１  内燃機関（機関本体）
１ａ  クランクシャフト
２  燃焼室（気筒）
３  燃料噴射弁
４  コモンレール
５  燃料供給管
６  燃料ポンプ
８  吸気枝管
７  吸気温センサ
９  吸気管（吸気通路））
１０  エアクリーナボックス
１１  エアフロメータ
１２  吸気温センサ
１３  吸気絞り弁
１４  アクチュエータ
１５  ターボチャージャ
１５ａ  コンプレッサハウジング
１５ｂ  タービンハウジング
１６  インタークーラ
１７  吸気圧センサ
１８  排気枝管
１８ａ  排気ポート
１９  排気管（排気通路）
２０  ＥＧＲ装置
２５  ＥＧＲ通路
２６  ＥＧＲ弁
２７  ＥＧＲクーラ
２８  ＥＧＲ装置用の酸化触媒
３０  電子制御ユニット
３１  双方向性バス
３５  入力ポート
３６  出力ポート
３７  Ａ／Ｄ変換器
３８  駆動回路
４０  アクセルペダル
４１  負荷センサ
４２  クランク角センサ
４３  車速センサ
５２  触媒コンバータ
５２ａ  吸蔵還元型ＮＯｘ触媒
５２ｂ  パティキュレートフィルタ
５３  ケーシング
５５  排気ガス流入通路
５５ａ  栓
５６  排気ガス流出通路
５６ａ  栓
５７  隔壁
５８  フィルタ
５９  酸化触媒コンバータ
６０  還元剤添加装置
６１  還元剤添加弁
６２  還元剤供給路
６３  燃圧センサ
６４  燃圧制御バルブ
６６  緊急遮断弁
【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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