排気再循環機構の制御装置
【課題】ＥＧＲ弁のハンチングを抑制しつつ、ＥＧＲ弁の開度が目標開度と乖離している状態が継続することを抑制することができる排気再循環機構の制御装置を提供する。
【解決手段】電子制御装置は、機関運転状態に基づいてＥＧＲ弁の目標開度Ｅｔを設定し（Ｓ１２）、ＥＧＲ弁の開度Ｅｒと目標開度Ｅｔとの乖離度合いが不感帯幅Ｈ内にあるときには（Ｓ１６：ＹＥＳ）、ＥＧＲ弁の開度を保持するが（Ｓ１５）、乖離度合いが不感帯幅Ｈ内にあるときであっても（Ｓ１６：ＹＥＳ）、吸気通路内の圧力が安定しているときには（Ｓ１７及びＳ１９：ＹＥＳ）、ＥＧＲ弁の開度の保持を解除し、ＥＧＲ弁の開度を目標開度Ｅｔに変更する（Ｓ２１）。
【解決手段】電子制御装置は、機関運転状態に基づいてＥＧＲ弁の目標開度Ｅｔを設定し（Ｓ１２）、ＥＧＲ弁の開度Ｅｒと目標開度Ｅｔとの乖離度合いが不感帯幅Ｈ内にあるときには（Ｓ１６：ＹＥＳ）、ＥＧＲ弁の開度を保持するが（Ｓ１５）、乖離度合いが不感帯幅Ｈ内にあるときであっても（Ｓ１６：ＹＥＳ）、吸気通路内の圧力が安定しているときには（Ｓ１７及びＳ１９：ＹＥＳ）、ＥＧＲ弁の開度の保持を解除し、ＥＧＲ弁の開度を目標開度Ｅｔに変更する（Ｓ２１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸気通路に排気の一部を導入する排気再循環機構を制御する制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、排気中のＮＯｘ低減等を目的として、内燃機関の排気通路を流れる排気の一部を吸気通路に導入することで、混合気の燃焼温度を低下させる排気再循環機構が知られている。
【０００３】
こうした排気再循環機構は、排気通路と吸気通路とを接続するＥＧＲ通路と、ＥＧＲ通路に設けられて同通路を流れる排気の流量を調整するＥＧＲ弁とを備えており、このＥＧＲ弁の開度は機関運転状態に基づいて設定される目標開度に基づいて制御される。ここで、ＥＧＲ弁の開度を目標開度に変更すると、吸入空気に対する排気の割合が変化することに起因して機関運転状態が変化し、ＥＧＲ弁の目標開度が再度変化することがある。そのため、機関運転状態の微小な変化にまで対応させてＥＧＲ弁の開度を変更すると、ＥＧＲ弁の開度の変更によってさらに機関運転状態の変化が誘発され、ＥＧＲ弁の開度の変更が短期間に繰り返されるハンチングが起こり、機関運転状態が不安定となる。
【０００４】
そこで、例えば特許文献１の排気再循環機構の制御装置では、ＥＧＲ弁の開度が目標開度と異なっていても、ＥＧＲ弁の開度と目標開度との乖離度合いが所定範囲内にあれば、ＥＧＲ弁の開度を保持することで、ＥＧＲ弁のハンチングを抑制するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１―１８５１７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１に記載の排気再循環機構の制御装置では、ＥＧＲ弁の開度と目標開度との乖離度合いが所定範囲内にある場合には、ＥＧＲ弁の開度は変更されない。そのため、ＥＧＲ弁の開度と目標開度とが乖離しているものの、その乖離度合いが所定範囲内にある場合には、乖離が解消されない状態が継続することとなる。その結果、排気の再循環量が少ない状態が継続することに起因して燃料消費量が増大したり、排気の再循環量が多い状態が継続することに起因して燃焼状態が不安定になったりする。
【０００７】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＥＧＲ弁のハンチングを抑制しつつ、ＥＧＲ弁の開度が目標開度と乖離している状態が継続することを抑制することができる排気再循環機構の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、内燃機関の吸気通路と排気通路とに接続されて同排気通路を流れる排気の一部を前記吸気通路に導入するＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路を流れる排気の流量を調整するＥＧＲ弁とを備える排気再循環機構に適用され、前記機関の運転状態に基づいて前記ＥＧＲ弁の目標開度を設定し、前記ＥＧＲ弁の開度と前記目標開度との乖離度合いが、前記ＥＧＲ弁の開度の変更を制限するための所定範囲内にあるときには、前記ＥＧＲ弁の開度を保持する一方、前記乖離度合いが前記所定範囲外にあるときには、前記ＥＧＲ弁の開度を前記目標開度に変更する制御装置において、前記乖離度合いが前記所定範囲内にあるときであっても、前記吸気通路内の圧力が安定しているときには、前記ＥＧＲ弁の開度の保持を解除し、前記ＥＧＲ弁の開度を前記目標開度に変更することを要旨とする。
【０００９】
ＥＧＲ弁の開度を同じ量だけ変更した場合であっても、吸気通路内の圧力の変動に応じて吸気通路内に導入される排気の量は変化する。そのため、吸気通路内の圧力が変動している状況下でＥＧＲ弁の開度を変更した場合には、その開度の変更が僅かであっても吸入空気に対する排気の割合が大きく変化してしまう場合がある。
【００１０】
これに対して、吸気通路内の圧力が安定している状態であれば、吸気通路内の圧力の変動による影響が小さくなり、ＥＧＲ弁の開度の変更量に応じた排気の流量調整を容易に行うことができる。
【００１１】
上記構成では、ＥＧＲ弁の開度と目標開度との乖離度合いが所定範囲内にある場合には、ハンチングを抑制するために、ＥＧＲ弁の開度の変更を禁止して開度を保持するようにしているものの、吸気通路内の圧力が安定しているときにはＥＧＲ弁の開度の保持を解除してＥＧＲ弁の開度を目標開度に変更するようにしている。すなわち、ＥＧＲ弁の開度の変更量に応じた排気の流量調整を容易に行うことができる状態になったときに、ＥＧＲ弁の開度の保持を解除してＥＧＲ弁の開度を目標開度に変更するようにしている。そのため、ＥＧＲ弁の開度を目標開度に変更したときに、吸気通路内の圧力の変動の影響を受けて吸入空気に対する排気の割合が大きく変化してしまうことを抑制することができる。また、上記構成においてＥＧＲ弁の開度の保持が解除されるときには、そもそもＥＧＲ弁の開度と目標開度との乖離の度合いが所定範囲内にあるため、開度の変更は小さなものとなる。したがって、吸入空気に対する排気の割合が大きく変化してハンチングが生じることを抑制しつつ、ＥＧＲ弁の開度を目標開度に近づけることができる。
【００１２】
すなわち、上記構成によれば、ＥＧＲ弁のハンチングを抑制しつつ、ＥＧＲ弁の開度が目標開度と乖離している状態が継続することを抑制することができる。
機関運転状態が変化している過渡期には、吸気通路内の圧力は大幅に変動するが、機関運転状態が変化しなくなると、吸気通路の圧力はその運転状態に対応する一定の圧力に収束し、安定していく。したがって、請求項１に記載の発明は、具体的には、請求項２に記載されているように、前記機関の運転状態に応じて設定される基準圧力と前記吸気通路内の圧力との乖離度合いが許容範囲内に収束しているときを、前記吸気通路内の圧力が安定しているときとするといった態様を採用することができる。なお、基準圧力は、機関運転状態が一定に保持されている定常状態における吸気通路内の圧力に基づいて設定すればよい。
【００１３】
目標開度は機関運転状態に基づいて設定されるため、目標開度が一定になっていれば、機関運転状態が一定の状態に保持されていると推定できる。また、機関運転状態が一定の状態が継続していれば吸気通路内の圧力は次第に安定していくことになる。そのため、目標開度が一定である状態が継続している期間の長さを監視することにより、吸気通路内の圧力が安定したか否かを推定することができる。すなわち、目標開度が一定である状態が十分に長い期間継続していれば、それに基づいて吸気通路内の圧力が安定していることを推定することができる。
【００１４】
そのため、具体的には請求項３に記載されているように、目標開度が一定になってから、吸気通路内の圧力が安定するまでに要する期間を予め導出しておき、前記ＥＧＲ弁の開度と前記目標開度との乖離度合いが前記所定範囲内にあるときに、目標開度が一定である状態が前記導出された期間以上継続したとき、前記ＥＧＲ弁の開度の保持を解除し、前記ＥＧＲ弁の開度を前記目標開度に変更する構成を採用すれば、本発明を具現化することができる。
【００１５】
こうした構成によれば、ＥＧＲ弁の開度と目標開度との乖離度合いが所定範囲内にあるときに、目標開度が一定になっている期間を監視することにより、吸気通路内の圧力が安定したか否かを推定し、ＥＧＲ弁の開度の保持を適切なタイミングで解除することができる。
【００１６】
なお、目標開度が一定になっていない場合であっても、目標開度の変動幅が十分に狭い範囲に収まっていれば、機関運転状態が略一定になっていると推定することができる。そのため、目標開度の変動が許容変動幅にある状態が継続している期間の長さを監視することにより、吸気通路内の圧力が安定したか否かを推定することもできる。すなわち、目標開度の変動が許容変動幅にある状態が十分に長い期間継続していれば、それに基づいて吸気通路内の圧力が安定していることを推定することができる。
【００１７】
そのため、請求項４に記載されているように、目標開度の変動幅が許容変動幅内となってから、吸気通路内の圧力が安定するまでに要する期間を予め導出しておき、前記ＥＧＲ弁の開度と前記目標開度との乖離度合いが前記所定範囲内にあるときに、目標開度が許容変動幅にある状態が前記導出された期間以上継続したとき、前記ＥＧＲ弁の開度の保持を解除し、前記ＥＧＲ弁の開度を前記目標開度に変更する構成を採用した場合にも、本発明を具現化することができる。
【００１８】
こうした構成によれば、ＥＧＲ弁の開度と目標開度との乖離度合いが所定範囲内にあるときに、目標開度の変動が許容変動幅内にある期間を監視することにより、吸気通路内の圧力が安定したか否かを推定し、ＥＧＲ弁の開度の保持を適切なタイミングで解除することができる。
【００１９】
なお、許容変動幅の大きさは、目標開度の変動幅がこの許容変動幅内に収まっていることに基づいて、機関運転状態が略一定になっており、吸気通路内の圧力が安定していく状態であることを推定することができるように設定すればよい。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４に記載の発明において、前記ＥＧＲ弁は、ステップ式モータにより駆動されることを要旨とする。
ステップ式モータにより駆動されるＥＧＲ弁の開度は、ステップ式モータのステップ数に応じた複数の開度の中から選択的に変更される。そのため、機関運転状態が微小に変化した場合にその変化に対応させてＥＧＲ弁の開度を微小に変化させることができない場合もある。したがって、ステップ式モータにより駆動されるＥＧＲ弁を備える排気再循環機構では、機関運転状態の微小な変化に応じて目標開度が変化したときに、その変化に追従させてＥＧＲ弁の開度を変更すると、吸入空気に対する排気の割合が必要以上に大きく変化してしまい、さらなる機関運転状態の変化が誘発されてしまうことがある。すなわち、ステップ式モータによって駆動されるＥＧＲ弁を備える排気再循環機構では、ＥＧＲ弁の開度の制御分解能に制限があるため、ＥＧＲ弁のハンチングが生じやすい。
【００２１】
したがって、ステップ式モータによって駆動されるＥＧＲ弁を備える排気再循環機構の制御装置では、ハンチングの発生を抑制するために、ＥＧＲ弁の開度と目標開度との乖離度合いが所定範囲内にあるときに、ＥＧＲ弁の開度を保持する構成を採用することが望ましい。
【００２２】
そして、こうした構成を採用する場合には、本発明を適用し、ＥＧＲ弁の開度が目標開度と乖離している状態が継続することを抑制することが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の排気再循環機構の制御装置を具体化した一実施形態について、同排気再循環機構が設けられる内燃機関及びその周辺機構を示す模式図。
【図２】同実施形態におけるＥＧＲ弁の開度制御の実行手順を示すフローチャート。
【図３】同実施形態における機関回転速度及び吸入空気量とＥＧＲ弁の目標開度との関係を示すマップ。
【図４】同実施形態におけるＥＧＲ弁の開度の変化と吸気通路内の圧力の変化との関係を示すタイミングチャートであり、（ａ）はＥＧＲ弁の開度を示し、（ｂ）は吸気通路内の圧力を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図１〜４を参照して、本発明の排気再循環機構の制御装置をガソリンエンジンの排気再循環機構の制御装置として具体化した一実施形態について説明する。
図１に示すように、エンジン１０では、燃焼室１２に吸気通路１１と排気通路１８とが接続されている。吸気通路１１には、スロットル弁１３が設けられており、このスロットル弁１３で燃焼室１２へ供給される吸入空気の量が調整される。さらに、燃焼室１２には、燃料噴射弁１４と点火プラグ１５が設けられており、燃料噴射弁１４により噴射された噴射燃料と吸入空気との混合気に対して点火プラグ１５による点火が行われる。そして、混合気の燃焼によりピストン１６が往復運動し、この往復運動がクランクシャフト１７の回転運動に変換される。燃焼後の混合気は排気として燃焼室１２から排気通路１８に送り出される。
【００２５】
エンジン１０には、排気を吸気通路１１に再循環する排気再循環機構２０が設けられている。この排気再循環機構２０は、排気通路１８と吸気通路１１におけるスロットル弁１３より下流側の部位とを接続するＥＧＲ通路２１と、このＥＧＲ通路２１内を流れる排気の流量を調整するＥＧＲ弁２２とを備えている。本実施形態では、ＥＧＲ弁２２が、ステップ式モータ２３により開閉駆動される。
【００２６】
電子制御装置３０の入力ポートには各種のセンサ類が接続されている。これらセンサ類としては、例えば、スロットルセンサ３１、クランク角センサ３２、吸気量センサ３３、及びＥＧＲの開度を検出するＥＧＲセンサ３５が設けられている。スロットルセンサ３１は、スロットル弁１３の開度を検出する。クランク角センサ３２は、クランクシャフト１７の回転速度（以下、「機関回転速度ＮＥ」と称する）と回転角度を検出する。吸気量センサ３３は、吸気通路１１内を通過する空気の流量（以下、「吸入空気量ＧＡ」と称する）を検出する。ＥＧＲセンサ３５は、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒを検出する。
【００２７】
電子制御装置３０は、上記センサ類の出力信号に基づいて、機関回転速度ＮＥ及び機関負荷等の機関運転状態を把握し、把握したエンジン１０の運転状態に応じて、出力ポートに接続された各種の駆動回路に指令信号を出力する。このような電子制御装置３０により行われる制御としては、スロットル弁１３の開度を調整するスロットル制御、燃料噴射弁１４の開弁期間を制御して燃料噴射量を調整する燃料噴射制御、及びＥＧＲ弁２２の開度制御等が挙げられる。
【００２８】
このような電子制御装置３０により実行される制御のうち、ＥＧＲ弁２２の開度制御について、図２〜４を参照して詳細に説明する。電子制御装置３０は、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒを、後述する機関運転状態に基づいて設定される目標開度Ｅｔに基づいて制御する。
【００２９】
ここで、本実施形態では、ＥＧＲ弁２２がステップ式モータ２３により駆動されるため、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒは、ステップ式モータ２３のステップ数に応じた複数の開度の中から選択的に変更される。したがって、本実施形態では、機関運転状態が微小に変化した場合にその変化に対応させてＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒを微小に変化させることができない場合もある。そのため、機関運転状態の微小な変化に応じて目標開度Ｅｔが変化したときに、その変化に追従させてＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒを変更すると、吸入空気に対する排気の割合が必要以上に大きく変化してしまい、さらなる機関運転状態の変化が誘発されてしまうことがあり、ＥＧＲ弁２２のハンチングが生じやすい。
【００３０】
そこで、電子制御装置３０は、検出されるＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒと目標開度Ｅｔとの乖離度合いが、不感帯幅Ｈ（所定範囲）内にある場合には、ＥＧＲ弁２２のハンチングを抑制するために、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒの変更を禁止してＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒを保持するようにしている。すなわち、不感帯幅Ｈは、ＥＧＲ弁２２のハンチングの抑制を目的として、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒの変更を制限するために設定される開度Ｅｒのずれの許容範囲である。なお、不感帯幅Ｈは、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒが目標開度Ｅｔと乖離していてもＥＧＲ弁２２の開度変更を禁止するために設定される範囲であるため、この不感帯幅Ｈ内でＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒが目標開度Ｅｔと乖離していても機関運転状態への影響が極力小さくできるように十分小さい開度範囲に設定される。なお、不感帯幅Ｈの設定方法については、後に詳細に説明する。
【００３１】
また、本実施形態では、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒと目標開度Ｅｔとの乖離度合いが不感帯幅Ｈ内にある場合には、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒを保持するものの、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒと目標開度Ｅｔとの乖離度合いが不感帯幅Ｈ内にある場合であっても、吸気通路１１内の圧力が安定しているときには、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒの保持を解除し、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒを目標開度Ｅｔに変更するようにしている。これは、吸気通路１１内の圧力が安定している状態であれば、吸気通１１路内の圧力の変動による影響が小さくなり、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒの変更量に応じた排気の流量調整を容易に行うことができるためである。
【００３２】
すなわち、本実施形態では、吸気通路１１内の圧力が安定したときにＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒを目標開度Ｅｔに変更することで、吸気通路１１内の圧力の変動の影響を受けて吸入空気に対する排気の割合が大きく変化してしまうことを抑制するようにしている。なお、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒと目標開度Ｅｔとの乖離度合いが不感帯幅Ｈ内にあるときには、そもそもその開度Ｅｒの乖離度合いは小さいため、吸気通路１１内の圧力が安定したときにＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒを変更しても、吸入空気に対する排気の割合が大きく変化することを抑制できる。したがって、ハンチングを抑制しつつ、ＥＧＲ弁の開度Ｅｒを目標開度Ｅｔに近づけることができる。
【００３３】
なお、本実施形態では、電子制御装置３０には、ＥＧＲ弁２２の目標開度Ｅｔが一定になってから、吸気通路１１内の圧力Ｐｒが安定するまでに要する期間（以下、「所定期間Ｔ」と称する）が予め実験や計算等により導出されて記憶されている。そして、電子制御装置３０は、目標開度Ｅｔが一定である状態が所定期間Ｔ継続したときに、吸気通路の圧力Ｐｒが安定しているものとして、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒと目標開度Ｅｔとの乖離度合いが不感帯幅Ｈ内にあるときであっても、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒの保持を解除し、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒを目標開度Ｅｔに変更する。
【００３４】
また、本実施形態では、吸気通路１１内の圧力が安定したときを、機関運転状態に応じて設定される吸気通路１１内の定常状態の圧力である基準圧力Ｐｔと実際の圧力Ｐｒとの乖離度合いが許容範囲（例えば、±２ｋＰａの範囲）内に収束しているときとしている。これは、機関運転状態が変化している過渡期には、吸気通路１１内の圧力Ｐｒは大幅に変動するが、機関運転状態が変化しなくなると、吸気通路１１の圧力Ｐｒはその運転状態に対応する定常状態の圧力である基準圧力Ｐｔに収束し、安定していくためである。したがって、電子制御装置３０には、目標開度Ｅｔが一定となってから、吸気通路１１内の圧力Ｐｒと基準圧力Ｐｔとの乖離度合いが許容範囲内に収束するまでの期間が所定期間Ｔとして記憶されている。
【００３５】
電子制御装置３０は、具体的には、図２のフローチャートに示す処理手順に従って、ＥＧＲ弁２２の開度制御を実行する。図２に示す一連の処理は、所定周期毎の割り込み処理として実行される。
【００３６】
ＥＧＲ弁２２の開度制御がスタートすると、ステップＳ１１において、機関回転速度ＮＥ及び吸入空気量ＧＡに基づいて、ＥＧＲ弁２２の目標開度Ｅｔが導出される。ＥＧＲ弁２２の目標開度Ｅｔの導出にあたっては、図３に示すマップが用いられる。
【００３７】
図３のマップでは、縦軸を機関回転速度ＮＥとし、横軸を吸入空気量ＧＡとしている。
機関回転速度ＮＥのうちの機関回転速度ＮＥ１は、運転領域がアイドル運転のときの機関回転速度ＮＥの値を示している。機関回転速度ＮＥ１３は、通常運転領域での機関回転速度ＮＥの最大値を示している。機関回転速度ＮＥ２〜ＮＥ１２は、一定の間隔で順に増大する値を示している。
【００３８】
吸入空気量ＧＡのうちの吸入空気量ＧＡ１は、運転領域がアイドル運転のときの吸入空気量ＧＡの値を示している。吸入空気量ＧＡ１８は、通常運転領域での吸入空気量ＧＡの最大値を示している。吸入空気量ＧＡ２〜ＧＡ１７は、一定の間隔で順に増大する値を示している。
【００３９】
図３のマップでは、機関回転速度ＮＥ１〜ＮＥ１３及び吸入空気量ＧＡ１〜ＧＡ１８によって運転領域Ｒが区画形成されている。この各運転領域Ｒには、目標開度Ｅｔをそれぞれ設定している。
【００４０】
このマップには、運転領域Ｒのうちの目標開度Ｅｔを「０」とする領域Ａと、機関回転速度ＮＥ及び吸入空気量ＧＡに応じて目標開度Ｅｔを「０」よりも大きい範囲で変更する領域Ｂとが設けられている。領域Ｂは、低機関回転速度且つ低吸入空気量の領域、中機関回転速度且つ中吸入空気量の領域、及び高機関回転速度且つ高吸入空気量の領域を足し合わせた領域に相当する。
【００４１】
ステップＳ１１では、電子制御装置３０が、このマップを参照し、クランク角センサ３２からの入力信号から把握される機関回転速度ＮＥと、吸気量センサ３３の入力信号から把握される吸入空気量ＧＡとに基づき、ＥＧＲ弁２２の目標開度Ｅｔを設定する。
【００４２】
次に、ステップＳ１２に移り、機関回転速度ＮＥと吸入空気量ＧＡとに基づいて、ＥＧＲ弁２２の開度変更を制限するための不感帯幅Ｈを導出する。
不感帯幅Ｈは次のようにして導出される。まず、吸入空気量ＧＡの変化量に対するＥＧＲ弁２２の目標開度Ｅｔの変化量の割合を「開度変化率ＶＲ」とする。
【００４３】
例えば、図３のマップにおいて、機関運転状態が図中の運転領域Ｒ１から運転領域Ｒ２に変化した場合、開度変化率ＶＲは下記計算式（１）により求められる。
ＶＲ＝｜Ｅｔ２−Ｅｔ１｜／｜ＧＡ１０−ＧＡ４｜ …計算式（１）
なお、「Ｅｔ１」は運転領域Ｒ１における目標開度Ｅｔの値であり、「Ｅｔ２」は運転領域Ｒ２における目標開度Ｅｔの値である。
【００４４】
ＥＧＲ弁２２のハンチングの発生のしやすさは開度変化率ＶＲに応じて異なる。即ち、開度変化率ＶＲが大きい運転領域では吸入空気量ＧＡの微小な変化に対してＥＧＲ弁２２の目標開度Ｅｔが大きく変化するため、開度変化率ＶＲが小さい運転領域と比較してＥＧＲ弁２２のハンチングが生じやすい。そこで、開度変化率ＶＲが大きくハンチングが発生しやすいときほど不感帯幅Ｈを大きく設定する。これにより、ＥＧＲ弁２２の開度を保持する制御の領域が拡大するため、ＥＧＲ弁２２のハンチングの発生が抑制されるようになる。また、不感帯幅Ｈの大きさは実験等の結果に基づいて設定されており、実験等でＥＧＲ弁２２のハンチングが生じたときの振幅よりも僅かに大きく設定されている。
【００４５】
このようにして、不感帯幅Ｈを導出した後、ステップＳ１３で、ＥＧＲセンサ３５により検出されるＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒが目標開度Ｅｔと一致しているか否かが判定される。ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒが目標開度Ｅｔと一致していれば（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、ステップＳ１４に移り、カウンタＣｎを「０」にしてリセットし、ステップＳ１５でＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒをそのまま保持する。すなわち、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒが目標開度Ｅｔと等しくなっているため、このままＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒを目標開度Ｅｔに保持する制御が行われる。そして、エンドに移り、電子制御装置３０は本処理を一旦終了する。なお、カウンタＣｎは、上述した目標開度Ｅｔが一定である期間を計測するためのものである。
【００４６】
ステップＳ１３で、検出されるＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒが目標開度Ｅｔと一致していないと判定された場合には（ステップＳ１３：ＮＯ）、ステップＳ１６に移り、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒと目標開度Ｅｔとの乖離度合いが不感帯幅Ｈ内にあるか否かが判定される。ステップＳ１６で、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒと目標開度Ｅｔとの乖離度合いが不感帯幅Ｈ内にはないと判定されると（ステップＳ１６：ＮＯ）、ステップＳ２０に移り、カウンタＣｎが「０」にリセットされて、ステップＳ２１で、電子制御装置３０が、ステップ式モータ２３の駆動を通じてＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒを目標開度Ｅｔに変更する。すなわち、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒと目標開度Ｅｔとが不感帯幅Ｈの範囲を超えて乖離している場合には、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒを速やかに目標開度Ｅｔに変更することで、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒが機関運転状態に適した開度から大きく乖離するといった事態を回避する。そして、エンドに移り、電子制御装置３０は本処理を一旦終了する。
【００４７】
先のステップＳ１６で、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒと目標開度Ｅｔとの乖離度合いが不感帯幅Ｈ内にあると判定された場合には（ステップＳ１６：ＹＥＳ）、ステップＳ１７に移り、目標開度Ｅｔが前回値と同じか否かが判定される。すなわち、目標開度Ｅｔが前回この割り込み処理を実行したときの目標開度Ｅｔと等しいか否かが判定される。ステップＳ１７において、目標開度Ｅｔが前回値と異なると判定された場合には（ステップＳ１７：ＮＯ）、ステップＳ１４に移り、カウンタＣｎを「０」にリセットして、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒを保持する。すなわち、目標開度Ｅｔが前回値と異なれば、目標開度Ｅｔが変動しているため、機関運転状態は未だ安定しておらず、吸気通路１１内の圧力Ｐｒも変動していると考えられる。したがって、このような場合は、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒを保持することで、ＥＧＲ弁２２のハンチングを抑制する。
【００４８】
ステップＳ１７で、ＥＧＲ弁２２の目標開度Ｅｔが前回値と同じと判定された場合には（ステップＳ１７：ＹＥＳ）、ステップＳ１８に移り、前回のカウンタ値Ｃｎ−１に「１」を加算して、今回のカウンタＣｎとする。すなわち、このステップＳ１７及びステップＳ１８の処理を通じて目標開度Ｅｔが前回値と同じであると判定される度にカウンタ値Ｃｎを「１」ずつインクリメントさせ、ＥＧＲ弁２２の目標開度Ｅｔが同じである状態がどのくらいの期間継続しているかを導出する。
【００４９】
次にステップＳ１９において、カウンタＣｎが「Ｎ」（正の整数）以上であるか否かを判定する。この「Ｎ」は、目標開度Ｅｔが一定である状態が所定期間Ｔ継続したときにカウンタＣｎの値が「Ｎ」に到達するようにその大きさが設定されている。そのため、ステップＳ１９において、カウンタＣｎが「Ｎ」よりも小さいと判定された場合には（ステップＳ１９：ＮＯ）、ステップＳ１５に移り、ＥＧＲ弁２２の開度を現在の開度Ｅｒに保持する。すなわち、ステップＳ１９で否定判定がなされた場合には（ステップＳ１９：ＮＯ）、ＥＧＲ弁２２の目標開度Ｅｔが一定である状態が継続していない、もしくは、継続はしているものの未だ吸気通路１１の圧力安定のための所定期間Ｔよりも短い期間しか継続していないと推定できる。したがって、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒを目標開度Ｅｔに変更することなく、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒをそのまま保持する。
【００５０】
ステップＳ１９で、カウンタＣｎが所定値「Ｎ」以上であると判定されると（ステップＳ１９：ＹＥＳ）、目標開度Ｅｔが一定である状態が所定期間Ｔ以上継続したと推定することができるため、ステップＳ２０でカウンタＣｎを「０」にリセットして、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒを目標開度Ｅｔに変更する。すなわち、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒと目標開度Ｅｔとが、不感帯幅Ｈの範囲内で乖離していても、目標開度Ｅｔが一定である状態が所定期間Ｔ継続すると、吸気通路１１内の圧力が安定していることが推定されるため、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒを目標開度Ｅｔに変更する。そして、電子制御装置３０は本処理を一旦終了する。
【００５１】
以上のようなＥＧＲ弁２２の開度制御を実行することによる作用について、ＥＧＲ弁２２の開度及び吸気通路１１内の圧力の変化の様子を示す図４を参照して説明する。
図４において、（ａ）はＥＧＲ弁２２の開度変化を示しており、実線は検出される実際の開度Ｅｒを示し、一点鎖線は目標開度Ｅｔを示している。また、破線ＨＵは不感帯幅Ｈの上限値、破線ＨＬは不感帯幅Ｈの下限値を示している。図４（ｂ）は吸気通路１１内の圧力を示しており、実線は検出される吸気通路１１内の圧力Ｐｒ、一点鎖線は機関運転状態が一定に保持された場合に最終的に収束するはずの圧力、すなわち機関運転状態から推定される定常状態における吸気通路１１内の圧力である基準圧力Ｐｔを示している。
【００５２】
図４に示すように、時刻ｔ１において、要求される機関運転状態が変化すると、電子制御装置３０は、各種制御を行い、そのうちの一つとして吸入空気量ＧＡを要求される運転状態に適した量とするように機関各部を制御する。これにより、図４（ｂ）に示すように、吸気通路１１内の圧力が変化する。なお、このように、機関運転状態が変化している過渡期には、吸気通路１１内の圧力Ｐｒは、定常時の基準圧力Ｐｔから乖離しながら変化する。また、機関運転状態の変化によって、図４（ａ）に示すように、吸入空気量ＧＡと機関回転速度ＮＥに基づいて設定されるＥＧＲ弁２２の目標開度Ｅｔも変化する。
【００５３】
時刻ｔ１直後には、ＥＧＲ弁２２の目標開度Ｅｔが大きく変化しており、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒと目標開度Ｅｔが大きく乖離している。このときには、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒと目標開度Ｅｔとの乖離が大きく、その度合いは不感帯幅Ｈを超えているため、電子制御装置３０が、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒを目標開度Ｅｔに変更するように制御する（時刻ｔ２）。
【００５４】
図４（ａ）に示すように、時刻ｔ３では、目標開度Ｅｔが低下し、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒと目標開度Ｅｔとが一致している。時刻ｔ３では、図４（ｂ）に示すように、吸気通路１１内の基準圧力Ｐｔは一定となっているが、吸気通路１１内の実際の圧力Ｐｒは未だ変動している。このように吸気通路１１内の圧力Ｐｒが変動している状況下でＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒを変更した場合には、その開度Ｅｒの変更が僅かであっても吸入空気に対する排気の割合が大きく変化してしまう場合がある。そこで、図４（ａ）に示すように、このようなときには、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒと目標開度Ｅｔとが乖離してはいるものの、その乖離度合いが不感帯幅Ｈ内にあるため、ハンチングを抑制するために、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒの変更を禁止して開度Ｅｒを保持する。
【００５５】
時刻ｔ４で、機関運転状態が一定に保持されると、図４（ａ）に示すように、ＥＧＲ弁２２の目標開度Ｅｔも一定に保持される。また、機関運転状態が一定に保持されているため、図４（ｂ）に示すように、吸気通路１１内の圧力Ｐｒの変動も小さくなってくる。
【００５６】
そして、図４（ａ）に示すように、ＥＧＲ弁２２の目標開度Ｅｔが一定である状態が所定期間Ｔ継続して時刻ｔ５になると、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒは目標開度Ｅｔに変更される。図４（ｂ）に示すように、目標開度Ｅｔが一定である状態が所定期間Ｔ継続した時刻ｔ５には、吸気通路１１内の圧力Ｐｒと基準圧力Ｐｔとの乖離度合いが許容範囲である±２ｋＰａの範囲内となっており、安定している。したがって、このときには、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒの変更量に応じた排気の流量調整を容易に行うことができる状態になっているため、電子制御装置３０は、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒの保持を解除してＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒを目標開度Ｅｔに変更する。なお、このときには、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒと目標開度Ｅｔとの乖離の度合いが不感帯幅Ｈ内にあるため、このときのＥＧＲ弁２２の開度変更は小さい。したがって、このようなＥＧＲ弁２２の開度変更を行っても、図４（ｂ）に示すように、吸気通路１１内の圧力Ｐｒの変動は小さく、圧力Ｐｒは安定した状態に維持されるため、吸入空気に対する排気の割合が大きく変化することが抑制され、ハンチングが生じることを抑制される。そして、このようにハンチングを抑制しつつ、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒを目標開度Ｅｔに近づけることができる。
【００５７】
時刻ｔ６になって、要求される機関運転状態が再度変化すると、吸入空気量ＧＡが変更され、吸気通路１１内の圧力Ｐｒも変化する。そして、こうした運転状態の変化によって、ＥＧＲ弁２２の目標開度Ｅｔも変化する。図４（ａ）に示すように、時刻ｔ７までは、目標開度Ｅｔが不感帯幅Ｈ内にあるため、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒが目標開度Ｅｔと乖離していても、ＥＧＲ弁２２の開度は現在の開度Ｅｒに保持される。そして、時刻ｔ７においてＥＧＲ弁２２の目標開度Ｅｔが不感帯幅Ｈ外となると、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒを目標開度Ｅｔに変更させるように制御する。ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒを目標開度Ｅｔとなるように制御することで、時刻ｔ８に、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒが目標開度Ｅｔに一致する。
【００５８】
その後、機関運転状態が安定してくるため、目標開度Ｅｔの変動幅も徐々に小さくなり、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒと目標開度Ｅｔとの乖離度合いは、図４（ａ）に示すように、不感帯幅Ｈ内となる。時刻ｔ９になると、目標開度Ｅｔが一定となり、この状態が所定期間Ｔ継続する時刻ｔ１０には、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒを目標開度Ｅｔに変更する。そして、このときは、図４（ｂ）に示すように、吸気通路１１内の圧力Ｐｒが安定しているため、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒを目標開度Ｅｔに変更してもハンチングは生じにくい。
【００５９】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）本実施形態では、電子制御装置３０の制御によって、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒと目標開度Ｅｔとの乖離度合いが不感帯幅Ｈ内にあるときであっても、吸気通路１１内の圧力Ｐｒが安定しているときには、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒの保持を解除し、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒを目標開度Ｅｔに変更している。これにより、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒを目標開度Ｅｔに変更したときに、吸気通路１１内の圧力Ｐｒの変動の影響を受けて吸入空気に対する排気の割合が大きく変化してしまうことを抑制することができる。したがって、吸入空気に対する排気の割合が大きく変化してハンチングが生じることを抑制しつつ、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒを目標開度Ｅｔに近づけることができる。以上のようにして、ＥＧＲ弁２２のハンチングを抑制しつつ、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒが目標開度Ｅｔと乖離している状態が継続することを抑制することができる。
【００６０】
（２）本実施形態では、機関運転状態に応じて設定される基準圧力Ｐｔと吸気通路１１内の圧力Ｐｒとの乖離度合いが許容範囲である±２ｋＰａの範囲内に収束しているときを、吸気通路１１内の圧力Ｐｒが安定しているときとしている。このように、機関運転状態が変化しなくなると、吸気通路１１の圧力Ｐｒはその運転状態に対応する一定の圧力に収束し、安定していくといった考えに基づいて、吸気通路１１内の圧力Ｐｒが安定しているときを判断することができる。
【００６１】
（３）本実施形態では、目標開度Ｅｔが一定である状態が所定期間Ｔ継続したときに、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒの保持を解除し、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒを目標開度Ｅｔに変更するようにしている。これは、目標開度Ｅｔが一定になっていれば、機関運転状態が一定の状態に保持されていると推定でき、機関運転状態が一定の状態が継続していれば吸気通路１１内の圧力Ｐｒは次第に安定していくためである。そのため、目標開度Ｅｔが一定である状態が継続している期間の長さを監視することにより、吸気通路１１内の圧力Ｐｒが安定したか否かを推定することができ、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒの保持を適切なタイミングで解除することができる。
【００６２】
（４）本実施形態では、ＥＧＲ弁２２は、ステップ式モータ２３により駆動される。そのため、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒは、ステップ式モータ２３のステップ数に応じた複数の開度の中から選択的に変更されるため、機関運転状態が微小に変化した場合にその変化に対応させてＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒを微小に変化させることができない場合もある。したがって、機関運転状態の微小な変化に応じて目標開度Ｅｔが変化したときに、その変化に追従させてＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒを変更すると、吸入空気に対する排気の割合が必要以上に大きく変化してしまい、さらなる機関運転状態の変化が誘発されてしまうことがある。すなわち、このようなＥＧＲ弁２２では、その開度Ｅｒの制御分解能に制限があるため、ＥＧＲ弁２２のハンチングが生じやすい。
【００６３】
この点、本実施形態では、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒと目標開度Ｅｔとの乖離度合いが不感帯幅Ｈ内にあるときに、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒを保持することで、ハンチングを抑制する。そして、こうしたハンチング抑制の制御を行った場合であっても、目標開度Ｅｔが一定である状態が所定期間Ｔ継続した場合には、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒを目標開度Ｅｔに変更するようにしている。これにより、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒが目標開度Ｅｔと乖離している状態が継続することを抑制することができる。
【００６４】
尚、本発明にかかる排気再循環機構の制御装置は、上記実施形態にて例示した構成に限定されるものではなく、これを適宜変更した例えば次のような形態として実施することもできる。
【００６５】
・上記実施形態では、ステップ式モータ２３で駆動されるＥＧＲ弁２２を備える排気再循環機構２０に本発明の制御装置を適用している。しかしながら、本発明の制御装置を連続的な開度変更が可能なＥＧＲ弁を備える排気再循環機構に適用してもよい。このようなＥＧＲ弁では、機関運転状態の微少な変化に対応してその開度を微少に変更することが可能であるものの、吸気通路内の圧力が変動しているときには、ＥＧＲ弁の開度を目標開度に追従させて変化させると、吸気通路内の圧力変動の影響を受けてハンチングが生じやすい。そのため、本発明の制御装置を適用することで、ＥＧＲ弁のハンチングを抑制しつつ、ＥＧＲ弁の開度が目標開度と乖離している状態が継続することを抑制することができる。
【００６６】
・上記各実施形態では、目標開度Ｅｔが一定である状態が所定期間Ｔ継続したら、吸気通路内の圧力が安定したものとして、ＥＧＲ弁の開度を目標開度に変更するようにしている。しかしながら、吸気通路内の圧力が安定したかを判断するためには、こうした態様に限定されない。
【００６７】
例えば、目標開度の変動幅が許容変動幅内となってから、吸気通路内の圧力が安定するまでに要する期間を予め導出しておき、ＥＧＲ弁の開度と目標開度との乖離度合いが不感帯幅内にあるときに、目標開度が許容変動幅にある状態がその期間以上継続したときに、ＥＧＲ弁の開度の保持を解除し、ＥＧＲ弁の開度を目標開度に変更するようにしてもよい。これは、目標開度の変動幅が十分に狭い範囲に収まっていれば、機関運転状態が略一定になっていると推定することができ、目標開度の変動が許容変動幅にある状態が継続している期間の長さを監視することにより、吸気通路内の圧力が安定したか否かを推定することもできるからである。このようにＥＧＲ弁の開度と目標開度との乖離度合いが所定範囲内にあるときに、目標開度の変動が許容変動幅内にある期間を監視する構成を採用した場合にも、吸気通路内の圧力が安定したか否かを推定し、ＥＧＲ弁の開度の保持を適切なタイミングで解除することができる。なお、許容変動幅の大きさは、目標開度の変動幅がこの許容変動幅内に収まっていることに基づいて、機関運転状態が略一定になっており、吸気通路内の圧力が安定していく状態であることを推定することができるように設定すればよい。
【００６８】
さらに、電子制御装置は、吸気通路の圧力が安定しているときを判断する場合に、目標開度Ｅｔに基づいて判断するのではなく、吸気通路内の圧力を直接検出し、検出される吸気通路内の圧力に基づいて判断するようにしてもよい。この場合、図１の破線で示す吸気圧センサ３４を用い、電子制御装置は、この吸気圧センサ３４からの入力信号に基づいて吸気通路の圧力が安定しているか否かを把握する。また、この場合は、検出される吸気通路内の圧力と基準圧力との乖離度合いが許容範囲内に収束しているときを、吸気通路内の圧力が安定しているときとしてもよいし、吸気通路内の圧力が一定であるときを、吸気通路内の圧力が安定しているときとしてもよい。
【００６９】
また、吸気通路内の圧力と基準圧力との乖離度合いが許容範囲内に収束しているときを吸気通路内の圧力が安定しているときとする場合には、この許容範囲は、±２ｋＰａに限定されず、適宜設定される値を用いることができる。
【００７０】
また、予め、スロットル弁の開度を変化させてから、吸気通路の圧力が変化するまでの期間等が実験や計算で求められていれば、電子制御装置は、スロットル弁の開度を変化させてからこの期間が経過したときに、吸気通路内の圧力が安定しているときとしてもよい。さらに、吸気通路内の圧力の変化に伴って変動するその他のパラメータに基づいて、吸気通路路内の圧力が安定していることを判断するようにしてもよい。
【００７１】
・上記各実施形態は、不感帯幅Ｈを開度変化率ＶＲに基づいて導出するようにしたが、不感帯幅Ｈは一定であってもよいし、その他のパラメータに基づいて導出するようにしてもよい。
【００７２】
・上記各実施形態では、本発明の制御装置をガソリンエンジンの電子制御装置としたが、ディーゼルエンジンの制御装置としても適用することができる。
【符号の説明】
【００７３】
１０…エンジン、１１…吸気通路、１２…燃焼室、１３…スロットル弁、１４…燃料噴射弁、１５…点火プラグ、１６…ピストン、１７…クランクシャフト、１８…排気通路、２０…排気再循環機構、２１…ＥＧＲ通路、２２…ＥＧＲ弁、２３…ステップ式モータ、３０…電子制御装置、３１…スロットルセンサ、３２…クランク角センサ、３３…吸気量センサ、３４…吸気圧センサ、３５…ＥＧＲセンサ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸気通路に排気の一部を導入する排気再循環機構を制御する制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、排気中のＮＯｘ低減等を目的として、内燃機関の排気通路を流れる排気の一部を吸気通路に導入することで、混合気の燃焼温度を低下させる排気再循環機構が知られている。
【０００３】
こうした排気再循環機構は、排気通路と吸気通路とを接続するＥＧＲ通路と、ＥＧＲ通路に設けられて同通路を流れる排気の流量を調整するＥＧＲ弁とを備えており、このＥＧＲ弁の開度は機関運転状態に基づいて設定される目標開度に基づいて制御される。ここで、ＥＧＲ弁の開度を目標開度に変更すると、吸入空気に対する排気の割合が変化することに起因して機関運転状態が変化し、ＥＧＲ弁の目標開度が再度変化することがある。そのため、機関運転状態の微小な変化にまで対応させてＥＧＲ弁の開度を変更すると、ＥＧＲ弁の開度の変更によってさらに機関運転状態の変化が誘発され、ＥＧＲ弁の開度の変更が短期間に繰り返されるハンチングが起こり、機関運転状態が不安定となる。
【０００４】
そこで、例えば特許文献１の排気再循環機構の制御装置では、ＥＧＲ弁の開度が目標開度と異なっていても、ＥＧＲ弁の開度と目標開度との乖離度合いが所定範囲内にあれば、ＥＧＲ弁の開度を保持することで、ＥＧＲ弁のハンチングを抑制するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１―１８５１７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１に記載の排気再循環機構の制御装置では、ＥＧＲ弁の開度と目標開度との乖離度合いが所定範囲内にある場合には、ＥＧＲ弁の開度は変更されない。そのため、ＥＧＲ弁の開度と目標開度とが乖離しているものの、その乖離度合いが所定範囲内にある場合には、乖離が解消されない状態が継続することとなる。その結果、排気の再循環量が少ない状態が継続することに起因して燃料消費量が増大したり、排気の再循環量が多い状態が継続することに起因して燃焼状態が不安定になったりする。
【０００７】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＥＧＲ弁のハンチングを抑制しつつ、ＥＧＲ弁の開度が目標開度と乖離している状態が継続することを抑制することができる排気再循環機構の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、内燃機関の吸気通路と排気通路とに接続されて同排気通路を流れる排気の一部を前記吸気通路に導入するＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路を流れる排気の流量を調整するＥＧＲ弁とを備える排気再循環機構に適用され、前記機関の運転状態に基づいて前記ＥＧＲ弁の目標開度を設定し、前記ＥＧＲ弁の開度と前記目標開度との乖離度合いが、前記ＥＧＲ弁の開度の変更を制限するための所定範囲内にあるときには、前記ＥＧＲ弁の開度を保持する一方、前記乖離度合いが前記所定範囲外にあるときには、前記ＥＧＲ弁の開度を前記目標開度に変更する制御装置において、前記乖離度合いが前記所定範囲内にあるときであっても、前記吸気通路内の圧力が安定しているときには、前記ＥＧＲ弁の開度の保持を解除し、前記ＥＧＲ弁の開度を前記目標開度に変更することを要旨とする。
【０００９】
ＥＧＲ弁の開度を同じ量だけ変更した場合であっても、吸気通路内の圧力の変動に応じて吸気通路内に導入される排気の量は変化する。そのため、吸気通路内の圧力が変動している状況下でＥＧＲ弁の開度を変更した場合には、その開度の変更が僅かであっても吸入空気に対する排気の割合が大きく変化してしまう場合がある。
【００１０】
これに対して、吸気通路内の圧力が安定している状態であれば、吸気通路内の圧力の変動による影響が小さくなり、ＥＧＲ弁の開度の変更量に応じた排気の流量調整を容易に行うことができる。
【００１１】
上記構成では、ＥＧＲ弁の開度と目標開度との乖離度合いが所定範囲内にある場合には、ハンチングを抑制するために、ＥＧＲ弁の開度の変更を禁止して開度を保持するようにしているものの、吸気通路内の圧力が安定しているときにはＥＧＲ弁の開度の保持を解除してＥＧＲ弁の開度を目標開度に変更するようにしている。すなわち、ＥＧＲ弁の開度の変更量に応じた排気の流量調整を容易に行うことができる状態になったときに、ＥＧＲ弁の開度の保持を解除してＥＧＲ弁の開度を目標開度に変更するようにしている。そのため、ＥＧＲ弁の開度を目標開度に変更したときに、吸気通路内の圧力の変動の影響を受けて吸入空気に対する排気の割合が大きく変化してしまうことを抑制することができる。また、上記構成においてＥＧＲ弁の開度の保持が解除されるときには、そもそもＥＧＲ弁の開度と目標開度との乖離の度合いが所定範囲内にあるため、開度の変更は小さなものとなる。したがって、吸入空気に対する排気の割合が大きく変化してハンチングが生じることを抑制しつつ、ＥＧＲ弁の開度を目標開度に近づけることができる。
【００１２】
すなわち、上記構成によれば、ＥＧＲ弁のハンチングを抑制しつつ、ＥＧＲ弁の開度が目標開度と乖離している状態が継続することを抑制することができる。
機関運転状態が変化している過渡期には、吸気通路内の圧力は大幅に変動するが、機関運転状態が変化しなくなると、吸気通路の圧力はその運転状態に対応する一定の圧力に収束し、安定していく。したがって、請求項１に記載の発明は、具体的には、請求項２に記載されているように、前記機関の運転状態に応じて設定される基準圧力と前記吸気通路内の圧力との乖離度合いが許容範囲内に収束しているときを、前記吸気通路内の圧力が安定しているときとするといった態様を採用することができる。なお、基準圧力は、機関運転状態が一定に保持されている定常状態における吸気通路内の圧力に基づいて設定すればよい。
【００１３】
目標開度は機関運転状態に基づいて設定されるため、目標開度が一定になっていれば、機関運転状態が一定の状態に保持されていると推定できる。また、機関運転状態が一定の状態が継続していれば吸気通路内の圧力は次第に安定していくことになる。そのため、目標開度が一定である状態が継続している期間の長さを監視することにより、吸気通路内の圧力が安定したか否かを推定することができる。すなわち、目標開度が一定である状態が十分に長い期間継続していれば、それに基づいて吸気通路内の圧力が安定していることを推定することができる。
【００１４】
そのため、具体的には請求項３に記載されているように、目標開度が一定になってから、吸気通路内の圧力が安定するまでに要する期間を予め導出しておき、前記ＥＧＲ弁の開度と前記目標開度との乖離度合いが前記所定範囲内にあるときに、目標開度が一定である状態が前記導出された期間以上継続したとき、前記ＥＧＲ弁の開度の保持を解除し、前記ＥＧＲ弁の開度を前記目標開度に変更する構成を採用すれば、本発明を具現化することができる。
【００１５】
こうした構成によれば、ＥＧＲ弁の開度と目標開度との乖離度合いが所定範囲内にあるときに、目標開度が一定になっている期間を監視することにより、吸気通路内の圧力が安定したか否かを推定し、ＥＧＲ弁の開度の保持を適切なタイミングで解除することができる。
【００１６】
なお、目標開度が一定になっていない場合であっても、目標開度の変動幅が十分に狭い範囲に収まっていれば、機関運転状態が略一定になっていると推定することができる。そのため、目標開度の変動が許容変動幅にある状態が継続している期間の長さを監視することにより、吸気通路内の圧力が安定したか否かを推定することもできる。すなわち、目標開度の変動が許容変動幅にある状態が十分に長い期間継続していれば、それに基づいて吸気通路内の圧力が安定していることを推定することができる。
【００１７】
そのため、請求項４に記載されているように、目標開度の変動幅が許容変動幅内となってから、吸気通路内の圧力が安定するまでに要する期間を予め導出しておき、前記ＥＧＲ弁の開度と前記目標開度との乖離度合いが前記所定範囲内にあるときに、目標開度が許容変動幅にある状態が前記導出された期間以上継続したとき、前記ＥＧＲ弁の開度の保持を解除し、前記ＥＧＲ弁の開度を前記目標開度に変更する構成を採用した場合にも、本発明を具現化することができる。
【００１８】
こうした構成によれば、ＥＧＲ弁の開度と目標開度との乖離度合いが所定範囲内にあるときに、目標開度の変動が許容変動幅内にある期間を監視することにより、吸気通路内の圧力が安定したか否かを推定し、ＥＧＲ弁の開度の保持を適切なタイミングで解除することができる。
【００１９】
なお、許容変動幅の大きさは、目標開度の変動幅がこの許容変動幅内に収まっていることに基づいて、機関運転状態が略一定になっており、吸気通路内の圧力が安定していく状態であることを推定することができるように設定すればよい。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４に記載の発明において、前記ＥＧＲ弁は、ステップ式モータにより駆動されることを要旨とする。
ステップ式モータにより駆動されるＥＧＲ弁の開度は、ステップ式モータのステップ数に応じた複数の開度の中から選択的に変更される。そのため、機関運転状態が微小に変化した場合にその変化に対応させてＥＧＲ弁の開度を微小に変化させることができない場合もある。したがって、ステップ式モータにより駆動されるＥＧＲ弁を備える排気再循環機構では、機関運転状態の微小な変化に応じて目標開度が変化したときに、その変化に追従させてＥＧＲ弁の開度を変更すると、吸入空気に対する排気の割合が必要以上に大きく変化してしまい、さらなる機関運転状態の変化が誘発されてしまうことがある。すなわち、ステップ式モータによって駆動されるＥＧＲ弁を備える排気再循環機構では、ＥＧＲ弁の開度の制御分解能に制限があるため、ＥＧＲ弁のハンチングが生じやすい。
【００２１】
したがって、ステップ式モータによって駆動されるＥＧＲ弁を備える排気再循環機構の制御装置では、ハンチングの発生を抑制するために、ＥＧＲ弁の開度と目標開度との乖離度合いが所定範囲内にあるときに、ＥＧＲ弁の開度を保持する構成を採用することが望ましい。
【００２２】
そして、こうした構成を採用する場合には、本発明を適用し、ＥＧＲ弁の開度が目標開度と乖離している状態が継続することを抑制することが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の排気再循環機構の制御装置を具体化した一実施形態について、同排気再循環機構が設けられる内燃機関及びその周辺機構を示す模式図。
【図２】同実施形態におけるＥＧＲ弁の開度制御の実行手順を示すフローチャート。
【図３】同実施形態における機関回転速度及び吸入空気量とＥＧＲ弁の目標開度との関係を示すマップ。
【図４】同実施形態におけるＥＧＲ弁の開度の変化と吸気通路内の圧力の変化との関係を示すタイミングチャートであり、（ａ）はＥＧＲ弁の開度を示し、（ｂ）は吸気通路内の圧力を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図１〜４を参照して、本発明の排気再循環機構の制御装置をガソリンエンジンの排気再循環機構の制御装置として具体化した一実施形態について説明する。
図１に示すように、エンジン１０では、燃焼室１２に吸気通路１１と排気通路１８とが接続されている。吸気通路１１には、スロットル弁１３が設けられており、このスロットル弁１３で燃焼室１２へ供給される吸入空気の量が調整される。さらに、燃焼室１２には、燃料噴射弁１４と点火プラグ１５が設けられており、燃料噴射弁１４により噴射された噴射燃料と吸入空気との混合気に対して点火プラグ１５による点火が行われる。そして、混合気の燃焼によりピストン１６が往復運動し、この往復運動がクランクシャフト１７の回転運動に変換される。燃焼後の混合気は排気として燃焼室１２から排気通路１８に送り出される。
【００２５】
エンジン１０には、排気を吸気通路１１に再循環する排気再循環機構２０が設けられている。この排気再循環機構２０は、排気通路１８と吸気通路１１におけるスロットル弁１３より下流側の部位とを接続するＥＧＲ通路２１と、このＥＧＲ通路２１内を流れる排気の流量を調整するＥＧＲ弁２２とを備えている。本実施形態では、ＥＧＲ弁２２が、ステップ式モータ２３により開閉駆動される。
【００２６】
電子制御装置３０の入力ポートには各種のセンサ類が接続されている。これらセンサ類としては、例えば、スロットルセンサ３１、クランク角センサ３２、吸気量センサ３３、及びＥＧＲの開度を検出するＥＧＲセンサ３５が設けられている。スロットルセンサ３１は、スロットル弁１３の開度を検出する。クランク角センサ３２は、クランクシャフト１７の回転速度（以下、「機関回転速度ＮＥ」と称する）と回転角度を検出する。吸気量センサ３３は、吸気通路１１内を通過する空気の流量（以下、「吸入空気量ＧＡ」と称する）を検出する。ＥＧＲセンサ３５は、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒを検出する。
【００２７】
電子制御装置３０は、上記センサ類の出力信号に基づいて、機関回転速度ＮＥ及び機関負荷等の機関運転状態を把握し、把握したエンジン１０の運転状態に応じて、出力ポートに接続された各種の駆動回路に指令信号を出力する。このような電子制御装置３０により行われる制御としては、スロットル弁１３の開度を調整するスロットル制御、燃料噴射弁１４の開弁期間を制御して燃料噴射量を調整する燃料噴射制御、及びＥＧＲ弁２２の開度制御等が挙げられる。
【００２８】
このような電子制御装置３０により実行される制御のうち、ＥＧＲ弁２２の開度制御について、図２〜４を参照して詳細に説明する。電子制御装置３０は、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒを、後述する機関運転状態に基づいて設定される目標開度Ｅｔに基づいて制御する。
【００２９】
ここで、本実施形態では、ＥＧＲ弁２２がステップ式モータ２３により駆動されるため、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒは、ステップ式モータ２３のステップ数に応じた複数の開度の中から選択的に変更される。したがって、本実施形態では、機関運転状態が微小に変化した場合にその変化に対応させてＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒを微小に変化させることができない場合もある。そのため、機関運転状態の微小な変化に応じて目標開度Ｅｔが変化したときに、その変化に追従させてＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒを変更すると、吸入空気に対する排気の割合が必要以上に大きく変化してしまい、さらなる機関運転状態の変化が誘発されてしまうことがあり、ＥＧＲ弁２２のハンチングが生じやすい。
【００３０】
そこで、電子制御装置３０は、検出されるＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒと目標開度Ｅｔとの乖離度合いが、不感帯幅Ｈ（所定範囲）内にある場合には、ＥＧＲ弁２２のハンチングを抑制するために、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒの変更を禁止してＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒを保持するようにしている。すなわち、不感帯幅Ｈは、ＥＧＲ弁２２のハンチングの抑制を目的として、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒの変更を制限するために設定される開度Ｅｒのずれの許容範囲である。なお、不感帯幅Ｈは、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒが目標開度Ｅｔと乖離していてもＥＧＲ弁２２の開度変更を禁止するために設定される範囲であるため、この不感帯幅Ｈ内でＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒが目標開度Ｅｔと乖離していても機関運転状態への影響が極力小さくできるように十分小さい開度範囲に設定される。なお、不感帯幅Ｈの設定方法については、後に詳細に説明する。
【００３１】
また、本実施形態では、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒと目標開度Ｅｔとの乖離度合いが不感帯幅Ｈ内にある場合には、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒを保持するものの、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒと目標開度Ｅｔとの乖離度合いが不感帯幅Ｈ内にある場合であっても、吸気通路１１内の圧力が安定しているときには、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒの保持を解除し、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒを目標開度Ｅｔに変更するようにしている。これは、吸気通路１１内の圧力が安定している状態であれば、吸気通１１路内の圧力の変動による影響が小さくなり、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒの変更量に応じた排気の流量調整を容易に行うことができるためである。
【００３２】
すなわち、本実施形態では、吸気通路１１内の圧力が安定したときにＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒを目標開度Ｅｔに変更することで、吸気通路１１内の圧力の変動の影響を受けて吸入空気に対する排気の割合が大きく変化してしまうことを抑制するようにしている。なお、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒと目標開度Ｅｔとの乖離度合いが不感帯幅Ｈ内にあるときには、そもそもその開度Ｅｒの乖離度合いは小さいため、吸気通路１１内の圧力が安定したときにＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒを変更しても、吸入空気に対する排気の割合が大きく変化することを抑制できる。したがって、ハンチングを抑制しつつ、ＥＧＲ弁の開度Ｅｒを目標開度Ｅｔに近づけることができる。
【００３３】
なお、本実施形態では、電子制御装置３０には、ＥＧＲ弁２２の目標開度Ｅｔが一定になってから、吸気通路１１内の圧力Ｐｒが安定するまでに要する期間（以下、「所定期間Ｔ」と称する）が予め実験や計算等により導出されて記憶されている。そして、電子制御装置３０は、目標開度Ｅｔが一定である状態が所定期間Ｔ継続したときに、吸気通路の圧力Ｐｒが安定しているものとして、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒと目標開度Ｅｔとの乖離度合いが不感帯幅Ｈ内にあるときであっても、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒの保持を解除し、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒを目標開度Ｅｔに変更する。
【００３４】
また、本実施形態では、吸気通路１１内の圧力が安定したときを、機関運転状態に応じて設定される吸気通路１１内の定常状態の圧力である基準圧力Ｐｔと実際の圧力Ｐｒとの乖離度合いが許容範囲（例えば、±２ｋＰａの範囲）内に収束しているときとしている。これは、機関運転状態が変化している過渡期には、吸気通路１１内の圧力Ｐｒは大幅に変動するが、機関運転状態が変化しなくなると、吸気通路１１の圧力Ｐｒはその運転状態に対応する定常状態の圧力である基準圧力Ｐｔに収束し、安定していくためである。したがって、電子制御装置３０には、目標開度Ｅｔが一定となってから、吸気通路１１内の圧力Ｐｒと基準圧力Ｐｔとの乖離度合いが許容範囲内に収束するまでの期間が所定期間Ｔとして記憶されている。
【００３５】
電子制御装置３０は、具体的には、図２のフローチャートに示す処理手順に従って、ＥＧＲ弁２２の開度制御を実行する。図２に示す一連の処理は、所定周期毎の割り込み処理として実行される。
【００３６】
ＥＧＲ弁２２の開度制御がスタートすると、ステップＳ１１において、機関回転速度ＮＥ及び吸入空気量ＧＡに基づいて、ＥＧＲ弁２２の目標開度Ｅｔが導出される。ＥＧＲ弁２２の目標開度Ｅｔの導出にあたっては、図３に示すマップが用いられる。
【００３７】
図３のマップでは、縦軸を機関回転速度ＮＥとし、横軸を吸入空気量ＧＡとしている。
機関回転速度ＮＥのうちの機関回転速度ＮＥ１は、運転領域がアイドル運転のときの機関回転速度ＮＥの値を示している。機関回転速度ＮＥ１３は、通常運転領域での機関回転速度ＮＥの最大値を示している。機関回転速度ＮＥ２〜ＮＥ１２は、一定の間隔で順に増大する値を示している。
【００３８】
吸入空気量ＧＡのうちの吸入空気量ＧＡ１は、運転領域がアイドル運転のときの吸入空気量ＧＡの値を示している。吸入空気量ＧＡ１８は、通常運転領域での吸入空気量ＧＡの最大値を示している。吸入空気量ＧＡ２〜ＧＡ１７は、一定の間隔で順に増大する値を示している。
【００３９】
図３のマップでは、機関回転速度ＮＥ１〜ＮＥ１３及び吸入空気量ＧＡ１〜ＧＡ１８によって運転領域Ｒが区画形成されている。この各運転領域Ｒには、目標開度Ｅｔをそれぞれ設定している。
【００４０】
このマップには、運転領域Ｒのうちの目標開度Ｅｔを「０」とする領域Ａと、機関回転速度ＮＥ及び吸入空気量ＧＡに応じて目標開度Ｅｔを「０」よりも大きい範囲で変更する領域Ｂとが設けられている。領域Ｂは、低機関回転速度且つ低吸入空気量の領域、中機関回転速度且つ中吸入空気量の領域、及び高機関回転速度且つ高吸入空気量の領域を足し合わせた領域に相当する。
【００４１】
ステップＳ１１では、電子制御装置３０が、このマップを参照し、クランク角センサ３２からの入力信号から把握される機関回転速度ＮＥと、吸気量センサ３３の入力信号から把握される吸入空気量ＧＡとに基づき、ＥＧＲ弁２２の目標開度Ｅｔを設定する。
【００４２】
次に、ステップＳ１２に移り、機関回転速度ＮＥと吸入空気量ＧＡとに基づいて、ＥＧＲ弁２２の開度変更を制限するための不感帯幅Ｈを導出する。
不感帯幅Ｈは次のようにして導出される。まず、吸入空気量ＧＡの変化量に対するＥＧＲ弁２２の目標開度Ｅｔの変化量の割合を「開度変化率ＶＲ」とする。
【００４３】
例えば、図３のマップにおいて、機関運転状態が図中の運転領域Ｒ１から運転領域Ｒ２に変化した場合、開度変化率ＶＲは下記計算式（１）により求められる。
ＶＲ＝｜Ｅｔ２−Ｅｔ１｜／｜ＧＡ１０−ＧＡ４｜ …計算式（１）
なお、「Ｅｔ１」は運転領域Ｒ１における目標開度Ｅｔの値であり、「Ｅｔ２」は運転領域Ｒ２における目標開度Ｅｔの値である。
【００４４】
ＥＧＲ弁２２のハンチングの発生のしやすさは開度変化率ＶＲに応じて異なる。即ち、開度変化率ＶＲが大きい運転領域では吸入空気量ＧＡの微小な変化に対してＥＧＲ弁２２の目標開度Ｅｔが大きく変化するため、開度変化率ＶＲが小さい運転領域と比較してＥＧＲ弁２２のハンチングが生じやすい。そこで、開度変化率ＶＲが大きくハンチングが発生しやすいときほど不感帯幅Ｈを大きく設定する。これにより、ＥＧＲ弁２２の開度を保持する制御の領域が拡大するため、ＥＧＲ弁２２のハンチングの発生が抑制されるようになる。また、不感帯幅Ｈの大きさは実験等の結果に基づいて設定されており、実験等でＥＧＲ弁２２のハンチングが生じたときの振幅よりも僅かに大きく設定されている。
【００４５】
このようにして、不感帯幅Ｈを導出した後、ステップＳ１３で、ＥＧＲセンサ３５により検出されるＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒが目標開度Ｅｔと一致しているか否かが判定される。ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒが目標開度Ｅｔと一致していれば（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、ステップＳ１４に移り、カウンタＣｎを「０」にしてリセットし、ステップＳ１５でＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒをそのまま保持する。すなわち、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒが目標開度Ｅｔと等しくなっているため、このままＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒを目標開度Ｅｔに保持する制御が行われる。そして、エンドに移り、電子制御装置３０は本処理を一旦終了する。なお、カウンタＣｎは、上述した目標開度Ｅｔが一定である期間を計測するためのものである。
【００４６】
ステップＳ１３で、検出されるＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒが目標開度Ｅｔと一致していないと判定された場合には（ステップＳ１３：ＮＯ）、ステップＳ１６に移り、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒと目標開度Ｅｔとの乖離度合いが不感帯幅Ｈ内にあるか否かが判定される。ステップＳ１６で、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒと目標開度Ｅｔとの乖離度合いが不感帯幅Ｈ内にはないと判定されると（ステップＳ１６：ＮＯ）、ステップＳ２０に移り、カウンタＣｎが「０」にリセットされて、ステップＳ２１で、電子制御装置３０が、ステップ式モータ２３の駆動を通じてＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒを目標開度Ｅｔに変更する。すなわち、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒと目標開度Ｅｔとが不感帯幅Ｈの範囲を超えて乖離している場合には、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒを速やかに目標開度Ｅｔに変更することで、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒが機関運転状態に適した開度から大きく乖離するといった事態を回避する。そして、エンドに移り、電子制御装置３０は本処理を一旦終了する。
【００４７】
先のステップＳ１６で、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒと目標開度Ｅｔとの乖離度合いが不感帯幅Ｈ内にあると判定された場合には（ステップＳ１６：ＹＥＳ）、ステップＳ１７に移り、目標開度Ｅｔが前回値と同じか否かが判定される。すなわち、目標開度Ｅｔが前回この割り込み処理を実行したときの目標開度Ｅｔと等しいか否かが判定される。ステップＳ１７において、目標開度Ｅｔが前回値と異なると判定された場合には（ステップＳ１７：ＮＯ）、ステップＳ１４に移り、カウンタＣｎを「０」にリセットして、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒを保持する。すなわち、目標開度Ｅｔが前回値と異なれば、目標開度Ｅｔが変動しているため、機関運転状態は未だ安定しておらず、吸気通路１１内の圧力Ｐｒも変動していると考えられる。したがって、このような場合は、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒを保持することで、ＥＧＲ弁２２のハンチングを抑制する。
【００４８】
ステップＳ１７で、ＥＧＲ弁２２の目標開度Ｅｔが前回値と同じと判定された場合には（ステップＳ１７：ＹＥＳ）、ステップＳ１８に移り、前回のカウンタ値Ｃｎ−１に「１」を加算して、今回のカウンタＣｎとする。すなわち、このステップＳ１７及びステップＳ１８の処理を通じて目標開度Ｅｔが前回値と同じであると判定される度にカウンタ値Ｃｎを「１」ずつインクリメントさせ、ＥＧＲ弁２２の目標開度Ｅｔが同じである状態がどのくらいの期間継続しているかを導出する。
【００４９】
次にステップＳ１９において、カウンタＣｎが「Ｎ」（正の整数）以上であるか否かを判定する。この「Ｎ」は、目標開度Ｅｔが一定である状態が所定期間Ｔ継続したときにカウンタＣｎの値が「Ｎ」に到達するようにその大きさが設定されている。そのため、ステップＳ１９において、カウンタＣｎが「Ｎ」よりも小さいと判定された場合には（ステップＳ１９：ＮＯ）、ステップＳ１５に移り、ＥＧＲ弁２２の開度を現在の開度Ｅｒに保持する。すなわち、ステップＳ１９で否定判定がなされた場合には（ステップＳ１９：ＮＯ）、ＥＧＲ弁２２の目標開度Ｅｔが一定である状態が継続していない、もしくは、継続はしているものの未だ吸気通路１１の圧力安定のための所定期間Ｔよりも短い期間しか継続していないと推定できる。したがって、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒを目標開度Ｅｔに変更することなく、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒをそのまま保持する。
【００５０】
ステップＳ１９で、カウンタＣｎが所定値「Ｎ」以上であると判定されると（ステップＳ１９：ＹＥＳ）、目標開度Ｅｔが一定である状態が所定期間Ｔ以上継続したと推定することができるため、ステップＳ２０でカウンタＣｎを「０」にリセットして、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒを目標開度Ｅｔに変更する。すなわち、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒと目標開度Ｅｔとが、不感帯幅Ｈの範囲内で乖離していても、目標開度Ｅｔが一定である状態が所定期間Ｔ継続すると、吸気通路１１内の圧力が安定していることが推定されるため、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒを目標開度Ｅｔに変更する。そして、電子制御装置３０は本処理を一旦終了する。
【００５１】
以上のようなＥＧＲ弁２２の開度制御を実行することによる作用について、ＥＧＲ弁２２の開度及び吸気通路１１内の圧力の変化の様子を示す図４を参照して説明する。
図４において、（ａ）はＥＧＲ弁２２の開度変化を示しており、実線は検出される実際の開度Ｅｒを示し、一点鎖線は目標開度Ｅｔを示している。また、破線ＨＵは不感帯幅Ｈの上限値、破線ＨＬは不感帯幅Ｈの下限値を示している。図４（ｂ）は吸気通路１１内の圧力を示しており、実線は検出される吸気通路１１内の圧力Ｐｒ、一点鎖線は機関運転状態が一定に保持された場合に最終的に収束するはずの圧力、すなわち機関運転状態から推定される定常状態における吸気通路１１内の圧力である基準圧力Ｐｔを示している。
【００５２】
図４に示すように、時刻ｔ１において、要求される機関運転状態が変化すると、電子制御装置３０は、各種制御を行い、そのうちの一つとして吸入空気量ＧＡを要求される運転状態に適した量とするように機関各部を制御する。これにより、図４（ｂ）に示すように、吸気通路１１内の圧力が変化する。なお、このように、機関運転状態が変化している過渡期には、吸気通路１１内の圧力Ｐｒは、定常時の基準圧力Ｐｔから乖離しながら変化する。また、機関運転状態の変化によって、図４（ａ）に示すように、吸入空気量ＧＡと機関回転速度ＮＥに基づいて設定されるＥＧＲ弁２２の目標開度Ｅｔも変化する。
【００５３】
時刻ｔ１直後には、ＥＧＲ弁２２の目標開度Ｅｔが大きく変化しており、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒと目標開度Ｅｔが大きく乖離している。このときには、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒと目標開度Ｅｔとの乖離が大きく、その度合いは不感帯幅Ｈを超えているため、電子制御装置３０が、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒを目標開度Ｅｔに変更するように制御する（時刻ｔ２）。
【００５４】
図４（ａ）に示すように、時刻ｔ３では、目標開度Ｅｔが低下し、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒと目標開度Ｅｔとが一致している。時刻ｔ３では、図４（ｂ）に示すように、吸気通路１１内の基準圧力Ｐｔは一定となっているが、吸気通路１１内の実際の圧力Ｐｒは未だ変動している。このように吸気通路１１内の圧力Ｐｒが変動している状況下でＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒを変更した場合には、その開度Ｅｒの変更が僅かであっても吸入空気に対する排気の割合が大きく変化してしまう場合がある。そこで、図４（ａ）に示すように、このようなときには、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒと目標開度Ｅｔとが乖離してはいるものの、その乖離度合いが不感帯幅Ｈ内にあるため、ハンチングを抑制するために、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒの変更を禁止して開度Ｅｒを保持する。
【００５５】
時刻ｔ４で、機関運転状態が一定に保持されると、図４（ａ）に示すように、ＥＧＲ弁２２の目標開度Ｅｔも一定に保持される。また、機関運転状態が一定に保持されているため、図４（ｂ）に示すように、吸気通路１１内の圧力Ｐｒの変動も小さくなってくる。
【００５６】
そして、図４（ａ）に示すように、ＥＧＲ弁２２の目標開度Ｅｔが一定である状態が所定期間Ｔ継続して時刻ｔ５になると、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒは目標開度Ｅｔに変更される。図４（ｂ）に示すように、目標開度Ｅｔが一定である状態が所定期間Ｔ継続した時刻ｔ５には、吸気通路１１内の圧力Ｐｒと基準圧力Ｐｔとの乖離度合いが許容範囲である±２ｋＰａの範囲内となっており、安定している。したがって、このときには、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒの変更量に応じた排気の流量調整を容易に行うことができる状態になっているため、電子制御装置３０は、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒの保持を解除してＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒを目標開度Ｅｔに変更する。なお、このときには、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒと目標開度Ｅｔとの乖離の度合いが不感帯幅Ｈ内にあるため、このときのＥＧＲ弁２２の開度変更は小さい。したがって、このようなＥＧＲ弁２２の開度変更を行っても、図４（ｂ）に示すように、吸気通路１１内の圧力Ｐｒの変動は小さく、圧力Ｐｒは安定した状態に維持されるため、吸入空気に対する排気の割合が大きく変化することが抑制され、ハンチングが生じることを抑制される。そして、このようにハンチングを抑制しつつ、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒを目標開度Ｅｔに近づけることができる。
【００５７】
時刻ｔ６になって、要求される機関運転状態が再度変化すると、吸入空気量ＧＡが変更され、吸気通路１１内の圧力Ｐｒも変化する。そして、こうした運転状態の変化によって、ＥＧＲ弁２２の目標開度Ｅｔも変化する。図４（ａ）に示すように、時刻ｔ７までは、目標開度Ｅｔが不感帯幅Ｈ内にあるため、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒが目標開度Ｅｔと乖離していても、ＥＧＲ弁２２の開度は現在の開度Ｅｒに保持される。そして、時刻ｔ７においてＥＧＲ弁２２の目標開度Ｅｔが不感帯幅Ｈ外となると、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒを目標開度Ｅｔに変更させるように制御する。ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒを目標開度Ｅｔとなるように制御することで、時刻ｔ８に、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒが目標開度Ｅｔに一致する。
【００５８】
その後、機関運転状態が安定してくるため、目標開度Ｅｔの変動幅も徐々に小さくなり、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒと目標開度Ｅｔとの乖離度合いは、図４（ａ）に示すように、不感帯幅Ｈ内となる。時刻ｔ９になると、目標開度Ｅｔが一定となり、この状態が所定期間Ｔ継続する時刻ｔ１０には、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒを目標開度Ｅｔに変更する。そして、このときは、図４（ｂ）に示すように、吸気通路１１内の圧力Ｐｒが安定しているため、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒを目標開度Ｅｔに変更してもハンチングは生じにくい。
【００５９】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）本実施形態では、電子制御装置３０の制御によって、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒと目標開度Ｅｔとの乖離度合いが不感帯幅Ｈ内にあるときであっても、吸気通路１１内の圧力Ｐｒが安定しているときには、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒの保持を解除し、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒを目標開度Ｅｔに変更している。これにより、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒを目標開度Ｅｔに変更したときに、吸気通路１１内の圧力Ｐｒの変動の影響を受けて吸入空気に対する排気の割合が大きく変化してしまうことを抑制することができる。したがって、吸入空気に対する排気の割合が大きく変化してハンチングが生じることを抑制しつつ、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒを目標開度Ｅｔに近づけることができる。以上のようにして、ＥＧＲ弁２２のハンチングを抑制しつつ、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒが目標開度Ｅｔと乖離している状態が継続することを抑制することができる。
【００６０】
（２）本実施形態では、機関運転状態に応じて設定される基準圧力Ｐｔと吸気通路１１内の圧力Ｐｒとの乖離度合いが許容範囲である±２ｋＰａの範囲内に収束しているときを、吸気通路１１内の圧力Ｐｒが安定しているときとしている。このように、機関運転状態が変化しなくなると、吸気通路１１の圧力Ｐｒはその運転状態に対応する一定の圧力に収束し、安定していくといった考えに基づいて、吸気通路１１内の圧力Ｐｒが安定しているときを判断することができる。
【００６１】
（３）本実施形態では、目標開度Ｅｔが一定である状態が所定期間Ｔ継続したときに、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒの保持を解除し、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒを目標開度Ｅｔに変更するようにしている。これは、目標開度Ｅｔが一定になっていれば、機関運転状態が一定の状態に保持されていると推定でき、機関運転状態が一定の状態が継続していれば吸気通路１１内の圧力Ｐｒは次第に安定していくためである。そのため、目標開度Ｅｔが一定である状態が継続している期間の長さを監視することにより、吸気通路１１内の圧力Ｐｒが安定したか否かを推定することができ、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒの保持を適切なタイミングで解除することができる。
【００６２】
（４）本実施形態では、ＥＧＲ弁２２は、ステップ式モータ２３により駆動される。そのため、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒは、ステップ式モータ２３のステップ数に応じた複数の開度の中から選択的に変更されるため、機関運転状態が微小に変化した場合にその変化に対応させてＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒを微小に変化させることができない場合もある。したがって、機関運転状態の微小な変化に応じて目標開度Ｅｔが変化したときに、その変化に追従させてＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒを変更すると、吸入空気に対する排気の割合が必要以上に大きく変化してしまい、さらなる機関運転状態の変化が誘発されてしまうことがある。すなわち、このようなＥＧＲ弁２２では、その開度Ｅｒの制御分解能に制限があるため、ＥＧＲ弁２２のハンチングが生じやすい。
【００６３】
この点、本実施形態では、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒと目標開度Ｅｔとの乖離度合いが不感帯幅Ｈ内にあるときに、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒを保持することで、ハンチングを抑制する。そして、こうしたハンチング抑制の制御を行った場合であっても、目標開度Ｅｔが一定である状態が所定期間Ｔ継続した場合には、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒを目標開度Ｅｔに変更するようにしている。これにより、ＥＧＲ弁２２の開度Ｅｒが目標開度Ｅｔと乖離している状態が継続することを抑制することができる。
【００６４】
尚、本発明にかかる排気再循環機構の制御装置は、上記実施形態にて例示した構成に限定されるものではなく、これを適宜変更した例えば次のような形態として実施することもできる。
【００６５】
・上記実施形態では、ステップ式モータ２３で駆動されるＥＧＲ弁２２を備える排気再循環機構２０に本発明の制御装置を適用している。しかしながら、本発明の制御装置を連続的な開度変更が可能なＥＧＲ弁を備える排気再循環機構に適用してもよい。このようなＥＧＲ弁では、機関運転状態の微少な変化に対応してその開度を微少に変更することが可能であるものの、吸気通路内の圧力が変動しているときには、ＥＧＲ弁の開度を目標開度に追従させて変化させると、吸気通路内の圧力変動の影響を受けてハンチングが生じやすい。そのため、本発明の制御装置を適用することで、ＥＧＲ弁のハンチングを抑制しつつ、ＥＧＲ弁の開度が目標開度と乖離している状態が継続することを抑制することができる。
【００６６】
・上記各実施形態では、目標開度Ｅｔが一定である状態が所定期間Ｔ継続したら、吸気通路内の圧力が安定したものとして、ＥＧＲ弁の開度を目標開度に変更するようにしている。しかしながら、吸気通路内の圧力が安定したかを判断するためには、こうした態様に限定されない。
【００６７】
例えば、目標開度の変動幅が許容変動幅内となってから、吸気通路内の圧力が安定するまでに要する期間を予め導出しておき、ＥＧＲ弁の開度と目標開度との乖離度合いが不感帯幅内にあるときに、目標開度が許容変動幅にある状態がその期間以上継続したときに、ＥＧＲ弁の開度の保持を解除し、ＥＧＲ弁の開度を目標開度に変更するようにしてもよい。これは、目標開度の変動幅が十分に狭い範囲に収まっていれば、機関運転状態が略一定になっていると推定することができ、目標開度の変動が許容変動幅にある状態が継続している期間の長さを監視することにより、吸気通路内の圧力が安定したか否かを推定することもできるからである。このようにＥＧＲ弁の開度と目標開度との乖離度合いが所定範囲内にあるときに、目標開度の変動が許容変動幅内にある期間を監視する構成を採用した場合にも、吸気通路内の圧力が安定したか否かを推定し、ＥＧＲ弁の開度の保持を適切なタイミングで解除することができる。なお、許容変動幅の大きさは、目標開度の変動幅がこの許容変動幅内に収まっていることに基づいて、機関運転状態が略一定になっており、吸気通路内の圧力が安定していく状態であることを推定することができるように設定すればよい。
【００６８】
さらに、電子制御装置は、吸気通路の圧力が安定しているときを判断する場合に、目標開度Ｅｔに基づいて判断するのではなく、吸気通路内の圧力を直接検出し、検出される吸気通路内の圧力に基づいて判断するようにしてもよい。この場合、図１の破線で示す吸気圧センサ３４を用い、電子制御装置は、この吸気圧センサ３４からの入力信号に基づいて吸気通路の圧力が安定しているか否かを把握する。また、この場合は、検出される吸気通路内の圧力と基準圧力との乖離度合いが許容範囲内に収束しているときを、吸気通路内の圧力が安定しているときとしてもよいし、吸気通路内の圧力が一定であるときを、吸気通路内の圧力が安定しているときとしてもよい。
【００６９】
また、吸気通路内の圧力と基準圧力との乖離度合いが許容範囲内に収束しているときを吸気通路内の圧力が安定しているときとする場合には、この許容範囲は、±２ｋＰａに限定されず、適宜設定される値を用いることができる。
【００７０】
また、予め、スロットル弁の開度を変化させてから、吸気通路の圧力が変化するまでの期間等が実験や計算で求められていれば、電子制御装置は、スロットル弁の開度を変化させてからこの期間が経過したときに、吸気通路内の圧力が安定しているときとしてもよい。さらに、吸気通路内の圧力の変化に伴って変動するその他のパラメータに基づいて、吸気通路路内の圧力が安定していることを判断するようにしてもよい。
【００７１】
・上記各実施形態は、不感帯幅Ｈを開度変化率ＶＲに基づいて導出するようにしたが、不感帯幅Ｈは一定であってもよいし、その他のパラメータに基づいて導出するようにしてもよい。
【００７２】
・上記各実施形態では、本発明の制御装置をガソリンエンジンの電子制御装置としたが、ディーゼルエンジンの制御装置としても適用することができる。
【符号の説明】
【００７３】
１０…エンジン、１１…吸気通路、１２…燃焼室、１３…スロットル弁、１４…燃料噴射弁、１５…点火プラグ、１６…ピストン、１７…クランクシャフト、１８…排気通路、２０…排気再循環機構、２１…ＥＧＲ通路、２２…ＥＧＲ弁、２３…ステップ式モータ、３０…電子制御装置、３１…スロットルセンサ、３２…クランク角センサ、３３…吸気量センサ、３４…吸気圧センサ、３５…ＥＧＲセンサ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気通路と排気通路とに接続されて同排気通路を流れる排気の一部を前記吸気通路に導入するＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路を流れる排気の流量を調整するＥＧＲ弁とを備える排気再循環機構に適用され、前記機関の運転状態に基づいて前記ＥＧＲ弁の目標開度を設定し、前記ＥＧＲ弁の開度と前記目標開度との乖離度合いが、前記ＥＧＲ弁の開度の変更を制限するための所定範囲内にあるときには、前記ＥＧＲ弁の開度を保持する一方、前記乖離度合いが前記所定範囲外にあるときには、前記ＥＧＲ弁の開度を前記目標開度に変更する制御装置において、
前記乖離度合いが前記所定範囲内にあるときであっても、前記吸気通路内の圧力が安定しているときには、前記ＥＧＲ弁の開度の保持を解除し、前記ＥＧＲ弁の開度を前記目標開度に変更する
ことを特徴とする排気再循環機構の制御装置。
【請求項２】
前記機関の運転状態に応じて設定される基準圧力と前記吸気通路内の圧力との乖離度合いが許容範囲内に収束しているときを、前記吸気通路内の圧力が安定しているときとする
ことを特徴とする請求項１に記載の排気再循環機構の制御装置。
【請求項３】
前記目標開度が一定になってから、前記吸気通路内の圧力が安定するまでに要する期間が予め導出されており、
前記ＥＧＲ弁の開度と前記目標開度との乖離度合いが前記所定範囲内にあるときに、前記目標開度が一定である状態が前記導出された期間以上継続したとき、前記ＥＧＲ弁の開度の保持を解除し、前記ＥＧＲ弁の開度を前記目標開度に変更する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の排気再循環機構の制御装置。
【請求項４】
前記目標開度の変動が許容変動幅内となってから、前記吸気通路内の圧力が安定するまでに要する期間が予め導出されており、
前記ＥＧＲ弁の開度と前記目標開度との乖離度合いが前記所定範囲内にあるときに、前記目標開度が前記許容変動幅にある状態が前記導出された期間以上継続したとき、前記ＥＧＲ弁の開度の保持を解除し、前記ＥＧＲ弁の開度を前記目標開度に変更する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の排気再循環機構の制御装置。
【請求項５】
前記ＥＧＲ弁は、ステップ式モータにより駆動される
ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の排気再循環機構の制御装置。
【請求項１】
内燃機関の吸気通路と排気通路とに接続されて同排気通路を流れる排気の一部を前記吸気通路に導入するＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路を流れる排気の流量を調整するＥＧＲ弁とを備える排気再循環機構に適用され、前記機関の運転状態に基づいて前記ＥＧＲ弁の目標開度を設定し、前記ＥＧＲ弁の開度と前記目標開度との乖離度合いが、前記ＥＧＲ弁の開度の変更を制限するための所定範囲内にあるときには、前記ＥＧＲ弁の開度を保持する一方、前記乖離度合いが前記所定範囲外にあるときには、前記ＥＧＲ弁の開度を前記目標開度に変更する制御装置において、
前記乖離度合いが前記所定範囲内にあるときであっても、前記吸気通路内の圧力が安定しているときには、前記ＥＧＲ弁の開度の保持を解除し、前記ＥＧＲ弁の開度を前記目標開度に変更する
ことを特徴とする排気再循環機構の制御装置。
【請求項２】
前記機関の運転状態に応じて設定される基準圧力と前記吸気通路内の圧力との乖離度合いが許容範囲内に収束しているときを、前記吸気通路内の圧力が安定しているときとする
ことを特徴とする請求項１に記載の排気再循環機構の制御装置。
【請求項３】
前記目標開度が一定になってから、前記吸気通路内の圧力が安定するまでに要する期間が予め導出されており、
前記ＥＧＲ弁の開度と前記目標開度との乖離度合いが前記所定範囲内にあるときに、前記目標開度が一定である状態が前記導出された期間以上継続したとき、前記ＥＧＲ弁の開度の保持を解除し、前記ＥＧＲ弁の開度を前記目標開度に変更する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の排気再循環機構の制御装置。
【請求項４】
前記目標開度の変動が許容変動幅内となってから、前記吸気通路内の圧力が安定するまでに要する期間が予め導出されており、
前記ＥＧＲ弁の開度と前記目標開度との乖離度合いが前記所定範囲内にあるときに、前記目標開度が前記許容変動幅にある状態が前記導出された期間以上継続したとき、前記ＥＧＲ弁の開度の保持を解除し、前記ＥＧＲ弁の開度を前記目標開度に変更する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の排気再循環機構の制御装置。
【請求項５】
前記ＥＧＲ弁は、ステップ式モータにより駆動される
ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の排気再循環機構の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−１１３０９３（Ｐ２０１３−１１３０９３Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５６７３８（Ｐ２０１１−２５６７３８）
【出願日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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