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1. (WO2012176271) CONTROL DEVICE FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE
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明 細 書

発明の名称 内燃機関の制御装置

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003   0004  

先行技術文献

特許文献

0005  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0006   0007   0008   0009   0010  

課題を解決するための手段

0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045  

図面の簡単な説明

0046  

発明を実施するための形態

0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074   0075   0076   0077   0078   0079   0080   0081   0082   0083   0084   0085   0086   0087   0088   0089   0090   0091   0092   0093   0094   0095   0096   0097   0098   0099   0100   0101   0102   0103   0104   0105   0106   0107   0108   0109   0110   0111   0112   0113   0114   0115   0116   0117   0118   0119   0120   0121   0122   0123   0124   0125   0126   0127   0128   0129   0130   0131   0132   0133   0134   0135   0136   0137   0138   0139   0140   0141   0142   0143   0144   0145   0146   0147   0148   0149   0150   0151   0152   0153   0154   0155   0156   0157   0158   0159   0160   0161   0162   0163  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10  

図面

1   2   3   4   5   6   7   8   9  

明 細 書

発明の名称 : 内燃機関の制御装置

技術分野

[0001]
 本発明は内燃機関の制御装置に関する。

背景技術

[0002]
 特許文献1に排気再循環装置(以下この装置を「EGR装置」という)を備えた内燃機関が記載されている。このEGR装置は内燃機関の燃焼室から排気通路に排出された排気ガスを吸気通路に導入することによって同排気ガスを燃焼室に供給する(つまり、再循環する)装置である。以下、EGR装置によって燃焼室に供給される排気ガスを「EGRガス」と称し、燃焼室に供給されるEGRガスの量を「EGRガス量」と称する。
[0003]
 特許文献1に記載のEGR装置はEGR制御弁を有する。このEGR制御弁はその開度が可変に構成されている。EGR制御弁の開度を制御することによってEGRガス量を制御することができる。そして、EGRガスは燃焼室における燃料の燃焼によって生成される物質(特に、窒素酸化物)の量を低減する。つまり、EGRガスは燃焼室から排出される排気エミッションを低減する。
[0004]
 ところで、排気を最適に低減することができるEGRガス量は機関運転状態(すなわち、内燃機関の運転状態)に応じて異なる。特許文献1に記載の内燃機関では、機関運転状態に応じて排気エミッションを最適に低減することができるEGRガス量を実験等によって予め求め、これら求められたEGRガス量を目標EGRガス量として内燃機関の電子制御装置に記憶させておき、機関運転中(すなわち、内燃機関の運転中)、電子制御装置に記憶されている目標EGRガス量から機関運転状態に応じた目標EGRガス量を取得し、この取得された目標EGRガス量に実際のEGRガス量が一致するようにEGR制御弁の開度を制御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2009-255219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、EGRガス量が多くなると内燃機関の燃焼室に吸入される空気の量(以下この空気の量を「吸入空気量」という)は少なくなるし、EGRガス量が少なくなると吸入空気量は多くなる。したがって、EGR制御弁の開度を制御することによって吸入空気量を制御することもでき、ひいては、燃焼室に形成される混合気の空燃比(以下この空燃比を単に「空燃比」という)を制御することもできる。たとえば、実際の空燃比を特定の空燃比に制御しようとする場合において、実際の空燃比が特定の空燃比よりも大きいとき(すなわち、実際の空燃比が特定の空燃比よりもリーンであるとき)に目標EGRガス量を適切に大きくし、実際の空燃比が特定の空燃比よりも小さいとき(すなわち、実際の空燃比が特定の空燃比よりもリッチであるとき)に目標EGRガス量を適切に小さくすることによって実際の空燃比を特定の空燃比に制御することができる。すなわち、実際の空燃比が特定の空燃比よりも大きいときに目標EGRガス量が大きくされれば、実際のEGRガス量が多くなることから吸入空気量が少なくなる。したがって、この場合、実際の空燃比が小さくなって特定の空燃比に近づくことになる。一方、実際の空燃比が特定の空燃比よりも小さいときに目標EGRガス量が小さくされれば、実際のEGRガス量が少なくなることから吸入空気量が多くなる。したがって、この場合、実際の空燃比が大きくなって特定の空燃比に近づくことになる。斯くして、実際の空燃比が特定の空燃比に制御されるのである。
[0007]
 ところで、上述したように実験等によって予め求められた目標EGRガス量は機関運転状態が定常状態にあるときに所期の内燃機関の性能(すなわち、内燃機関の性能として予定されている性能であり、たとえば、予定されている排気エミッション性能であり、以下この性能を「所期の機関性能」という)を達成するために最適なEGRガス量であることが多い。したがって、機関運転状態が過渡的に変化している状態(以下この状態を「過渡状態」という)にあるときに所期の機関性能を達成するためには機関運転状態の過渡的な変化の形態に応じて目標EGRガス量を補正する必要が生じる場合がある。また、実験等によって予め求められた目標EGRガス量は内燃機関を取り巻く環境に関するパラメータであって機関運転状態に影響を及ぼすパラメータ(たとえば、大気圧、大気温度、内燃機関の温度など)の値が特定の値(または、特定の範囲)にあるときに所期の機関性能を達成するために最適なEGRガス量であることが多い。したがって、上記パラメータの値が上記特定の値(または、上記特定の範囲)にないときに所期の機関性能を達成するためには上記パラメータの値に応じて目標EGRガス量を補正する必要が生じる場合がある。
[0008]
 そこで、機関運転状態が過渡状態にあるときであっても所期の機関性能が達成されるように機関運転状態の過渡的な変化の形態に応じた目標EGRガス量の補正(以下この補正を「過渡補正」という)を行い、上記パラメータの値が上記特定の値(または、上記特定の範囲)にないときであっても所期の機関性能が達成されるように上記パラメータの値に応じた目標EGRガス量の補正(以下この補正を「環境補正」という)を行うことがある。
[0009]
 ところが、過渡補正や環境補正はこれら補正によって実際の空燃比が上記特定の空燃比に一致するか否かとは無関係に行われる補正である。したがって、実際の空燃比が上記特定の空燃比よりも大きいことから実際のEGRガス量が大きくなるように目標EGRガス量を大きくする補正(以下この補正を「空燃比補正」という)が行われるときに過渡補正や環境補正が行われると、これら過渡補正や環境補正によって目標EGRガス量が小さくなるように目標EGRガス量が補正されることもある。すると、最終的に得られる目標EGRガス量(すなわち、空燃比補正、過渡補正、および、環境補正によって補正された目標EGRガス量)が現在の目標EGRガス量よりも小さくなる可能性がある。ここで、最終的に得られる目標EGRガス量が現在の目標EGRガス量よりも小さくなると、実際の空燃比が大きくなって上記特定の空燃比よりもさらに大きくなり、その結果、機関性能が所期の機関性能から大きく乖離してしまう。一方、実際の空燃比が上記特定の空燃比よりも小さいことから実際のEGRガス量が小さくなるように目標EGRガス量を小さくする補正(以下この補正も「空燃比補正」という)が行われるときに過渡補正や環境補正が行われると、これら過渡補正や環境補正によって目標EGRガス量が大きくなるようにモデル(以下このガス量が補正されることもある。すると、最終的に得られる目標EGRガス量(すなわち、上述したように空燃比補正、過渡補正、および、環境補正によって補正された目標EGRガス量)が現在の目標EGRガス量よりも大きくなる可能性がある。ここで、最終的に得られる目標EGRガス量が現在の目標EGRガス量よりも大きくなると、実際の空燃比が小さくなって上記特定の空燃比よりもさらに小さくなり、その結果、機関性能が所期の機関性能から大きく乖離してしまう。
[0010]
 つまり、実際の空燃比を特定の空燃比に一致させるために行われる目標EGRガス量の補正(つまり、空燃比補正)と実際の空燃比が特定の空燃比に一致するか否かとは無関係に行われる目標EGRガス量の補正(つまり、過渡補正や環境補正)とを同時に行うことがある内燃機関では、機関性能が所期の機関性能から大きく乖離する可能性がある。そこで、本発明の目的はこうした内燃機関において機関性能が所期の機関性能から大きく乖離することを抑制することにある。

課題を解決するための手段

[0011]
 本願の発明は、燃焼室に形成される混合気の空燃比を検出する空燃比検出手段と、燃焼室から排気通路に排出された排気ガスを吸気通路に導入する排気再循環装置と、を備え、燃焼室に形成される混合気の空燃比の推定値である推定空燃比を算出し、前記空燃比検出手段によって検出される空燃比である検出空燃比が推定空燃比に一致するように前記排気再循環装置によって吸気通路に導入される排気ガスの量の目標値である目標排気ガス再循環量を設定し、該設定された目標排気ガス再循環量の排気ガスが前記排気再循環装置によって吸気通路に導入されるように前記排気再循環装置の動作状態を制御する排気再循環制御を実行する内燃機関の制御装置に関する。
[0012]
 ここで、空燃比検出手段としては、燃焼室に形成される混合気の空燃比を検出する手段であれば如何なる手段も採用することができ、たとえば、内燃機関の排気通路に配置されるいわゆる空燃比センサを採用することができる。また、目標排気ガス再循環量は、排気再循環装置によって吸気通路に導入される排気ガスの量であるが、燃焼室に吸入される気体(この気体には、空気と排気再循環装置によって吸気通路に導入された排気ガスとが含まれる)の量に対する排気再循環装置によって吸気通路に導入される排気ガスの量(つまり、排気再循環装置によって吸気通路に導入され、その後、燃焼室に吸入される排気ガスの量)の割合を代表するものであるとも言えるし、あるいは、燃焼室に吸入される空気の量に対する排気再循環装置によって吸気通路に導入される排気ガスの量の割合を代表するものであるとも言える。
[0013]
 そして、本発明の制御装置は、推定空燃比に対する検出空燃比の偏差である空燃比偏差が零になるように現在の目標排気ガス再循環量を補正するための補正値である瞬時補正値を算出する機能を有する。
[0014]
 また、本発明の制御装置は、逐次算出される瞬時補正値の積算値である学習補正値を算出して該算出された学習補正値を記憶する学習機能を有する。
[0015]
 また、本発明の制御装置では、内燃機関に係る所定のパラメータである基準排気ガス再循環量設定パラメータと目標排気ガス再循環量に関する基準値である基準排気ガス再循環量との関係が基準排気ガス再循環量関係として予め定められており、推定空燃比に対する検出空燃比の偏差とは無関係に内燃機関の性能として所期の性能が得られるように前記基準排気ガス再循環量関係を補正する基準排気ガス再循環量関係補正が行われる。
[0016]
 また、本発明の制御装置では、瞬時補正値と学習補正値とによって補正された基準排気ガス再循環量設定パラメータに基づいて前記補正された基準排気ガス再循環量関係から基準排気ガス再循環量が設定されて該設定された基準排気ガス再循環量が目標排気ガス再循環量に設定され、あるいは、基準排気ガス再循環量設定パラメータに基づいて前記補正された基準排気ガス再循環量関係から設定される基準排気ガス再循環量が瞬時補正値と学習補正値とによって補正されて該補正された基準排気ガス再循環量が目標排気ガス再循環量に設定される。
[0017]
 ここで、前記基準排気ガス再循環量関係補正によって補正されていない基準排気ガス再循環量関係を補正前の基準排気ガス再循環量関係と称し、前記基準排気ガス再循環量関係補正によって補正された基準排気ガス再循環量関係を補正後の基準排気ガス再循環量関係と称し、瞬時補正値と学習補正値とによって補正された目標排気ガス再循環量設定パラメータに基づいて補正前の基準排気ガス再循環量関係から設定される基準排気ガス再循環量に基づいて設定される目標排気ガス再循環量、または、基準排気ガス再循環量設定パラメータに基づいて補正前の基準排気ガス再循環量関係から設定される基準排気ガス再循環量を瞬時補正値と学習補正値とによって補正して該補正された基準排気ガス再循環量に基づいて設定される目標排気ガス再循環量を参照目標排気ガス再循環量と称し、瞬時補正値と学習補正値とによって補正された目標排気ガス再循環量設定パラメータに基づいて補正後の基準排気ガス再循環量関係から設定される基準排気ガス再循環量に基づいて設定される目標排気ガス再循環量、または、基準排気ガス再循環量設定パラメータに基づいて補正後の基準排気ガス再循環量関係から設定される基準排気ガス再循環量を瞬時補正値と学習補正値とによって補正して該補正された基準排気ガス再循環量に基づいて設定される目標排気ガス再循環量を実目標排気ガス再循環量と称したとき、本発明の制御装置は、基準排気ガス再循環量設定パラメータの変化量に対する実目標排気ガス再循環量の変化量の比の符号が基準排気ガス再循環量設定パラメータの変化量に対する参照目標排気ガス再循環量の変化量の比の符号とは逆であるときに前記学習機能の実行を禁止する。
[0018]
 本発明には、推定空燃比に対する検出空燃比の偏差とは無関係に内燃機関の性能として所期の性能が得られるように基準排気ガス再循環量関係を補正する基準排気ガス再循環量関係補正が行われる内燃機関において、内燃機関の性能が所期の性能から大きく乖離することを抑制することができるという利点がある。すなわち、基準排気ガス再循環量設定パラメータの変化量に対する実目標排気ガス再循環量の変化量の比(以下この比を「実目標排気ガス再循環量変化率」ともいう)の符号が基準排気ガス再循環量設定パラメータの変化量に対する参照目標排気ガス再循環量の変化量の比(以下この比を「参照目標排気ガス再循環量変化率」ともいう)の符号とは逆であるときに学習機能の実行が継続され、新たに記憶される学習補正値による基準排気ガス再循環量設定パラメータまたは基準排気ガス再循環量の補正が継続されている場合、検出空燃比を推定空燃比に一致させるために燃焼室に形成される混合気の空燃比(以下この空燃比を単に「空燃比」という)を大きくすべきときに実際の空燃比はかえって小さくなってしまうし、検出空燃比を推定空燃比に一致させるために空燃比を小さくすべきときに実際の空燃比はかえって大きくなってしまう。
[0019]
 しかしながら、本発明によれば、実目標排気ガス再循環量変化率の符号が参照目標排気ガス再循環量変化率の符号とは逆であるときに学習機能の実行が禁止されることから、内燃機関の性能が所期の性能から大きく乖離することが抑制されるのである。
[0020]
 また、本願の別の発明は、燃焼室に形成される混合気の空燃比を検出する空燃比検出手段と、燃焼室から排気通路に排出される排気ガスを吸気通路に導入する排気再循環装置と、を備え、燃焼室に形成される混合気の空燃比の推定値である推定空燃比を算出し、前記空燃比検出手段によって検出される空燃比である検出空燃比が推定空燃比に一致するように前記排気再循環装置によって吸気通路に導入される排気ガスの量の目標値である目標排気ガス再循環量を設定し、燃焼室に供給される空気の量である吸入空気量を用いて前記排気再循環装置によって吸気通路に導入される排気ガスの量の推定値である推定排気ガス再循環量を算出し、前記設定された目標排気ガス再循環量の排気ガスが前記排気再循環装置によって吸気通路に導入されるように目標排気ガス再循環量に対する前記推定排気ガス再循環量に対する偏差が零になるように同偏差に基づいて前記排気再循環装置の動作状態をフィードバック制御する排気再循環制御を実行する内燃機関の制御装置に関する。
[0021]
 ここで、空燃比検出手段としては、燃焼室に形成される混合気の空燃比を検出する手段であれば如何なる手段も採用することができ、たとえば、内燃機関の排気通路に配置されるいわゆる空燃比センサを採用することができる。また、目標排気ガス再循環量は、排気再循環装置によって吸気通路に導入される排気ガスの量であるが、燃焼室に吸入される気体(この気体には、空気と排気再循環装置によって吸気通路に導入された排気ガスとが含まれる)の量に対する排気再循環装置によって吸気通路に導入される排気ガスの量(つまり、排気再循環装置によって吸気通路に導入され、その後、燃焼室に吸入される排気ガスの量)の割合を代表するものであるとも言えるし、あるいは、燃焼室に吸入される空気の量に対する排気再循環装置によって吸気通路に導入される排気ガスの量の割合を代表するものであるとも言える。
[0022]
 そして、本発明の制御装置は、推定空燃比に対する検出空燃比の偏差である空燃比偏差が零になるように現在の目標排気ガス再循環量を補正するための補正値である瞬時補正値を算出する機能を有する。
[0023]
 また、本発明の制御装置は、逐次算出される瞬時補正値の積算値である学習補正値を算出して該算出された学習補正値を記憶する学習機能を有する。
[0024]
 また、本発明の制御装置では、内燃機関に係る所定のパラメータである基準排気ガス再循環量設定パラメータと目標排気ガス再循環量に関する基準値である基準排気ガス再循環量との関係が基準排気ガス再循環量関係として予め定められており、推定空燃比に対する検出空燃比の偏差とは無関係に内燃機関の性能として所期の性能が得られるように前記基準排気ガス再循環量関係を補正する基準排気ガス再循環量関係補正が行われる。
[0025]
 また、本発明の制御装置では、瞬時補正値と学習補正値とから定まる補正値である補正係数を基準排気ガス再循環量設定パラメータに関連する誤差に起因する空燃比偏差と吸入空気量に関連する誤差に起因する空燃比偏差との割合に応じて分割することによって基準排気ガス再循環量設定パラメータに関連する誤差に起因する空燃比偏差を解消するための補正係数であるパラメータ補正係数と吸入空気量に関連する誤差に起因する空燃比偏差を海洋するための補正係数である吸入空気量補正係数とが算出され、前記パラメータ補正係数によって補正された基準排気ガス再循環量設定パラメータに基づいて前記補正された基準排気ガス再循環量関係から基準排気ガス再循環量を設定して該設定された基準排気ガス再循環量が目標排気ガス再循環量に設定され、あるいは、基準排気ガス再循環量設定パラメータに基づいて前記補正された基準排気ガス再循環量関係から設定される基準排気ガス再循環量を前記パラメータ補正係数によって補正して該補正された基準排気ガス再循環量が目標排気ガス再循環量に設定される。
[0026]
 そして、本発明の制御装置では、燃焼室に供給される空気の量である吸入空気量が前記吸入空気量補正係数によって補正され、該補正された吸入空気量を用いて前記排気再循環装置によって吸気通路に導入される排気ガスの量の推定値である推定排気ガス再循環量が算出される。
[0027]
 ここで、前記基準排気ガス再循環量関係補正によって補正されていない基準排気ガス再循環量関係を補正前の基準排気ガス再循環量関係と称し、前記基準排気ガス再循環量関係補正によって補正された基準排気ガス再循環量関係を補正後の基準排気ガス再循環量関係と称し、前記パラメータ補正係数によって補正された目標排気ガス再循環量設定パラメータに基づいて補正前の基準排気ガス再循環量関係から設定される基準排気ガス再循環量に基づいて設定される目標排気ガス再循環量、または、基準排気ガス再循環量設定パラメータに基づいて補正前の基準排気ガス再循環量関係から設定される基準排気ガス再循環量を前記パラメータ補正係数によって補正して該補正された基準排気ガス再循環量に基づいて設定される目標排気ガス再循環量を参照目標排気ガス再循環量と称し、前記パラメータ補正係数によって補正された目標排気ガス再循環量設定パラメータに基づいて補正後の基準排気ガス再循環量関係から設定される基準排気ガス再循環量、または、基準排気ガス再循環量設定パラメータに基づいて設定される目標排気ガス再循環量関係から設定される基準排気ガス再循環量を前記パラメータ補正係数によって補正して該補正された基準排気ガス再循環量に基づいて設定される目標排気ガス再循環量を実目標排気ガス再循環量と称したとき、本発明の制御装置は、基準排気ガス再循環量設定パラメータの変化量に対すr実目標排気ガス再循環量の変化量の比が基準排気ガス再循環量設定パラメータの変化量に対する参照目標排気ガス再循環量の変化量の比の符号とは逆であるときに前記学習機能の実行を禁止し、前記学習機能の実行が禁止されたときに既に記憶されている学習補正値による基準排気ガス再循環量設定パラメータまたは基準排気ガス再循環量の補正を行う。
[0028]
 本発明には、内燃機関の性能が所期の性能から大きく乖離することをより確実に抑制することができるという利点がある。すなわち、上述したように、実目標排気ガス再循環量変化率の符号が参照目標排気ガス再循環量変化率の符号とは逆であるときに学習機能の実行が継続され、新たに記憶される学習補正値による基準排気ガス再循環量設定パラメータまたは基準排気ガス再循環量の補正が継続されている場合、検出空燃比を推定空燃比に一致させるために混合気を大きくすべきときに実際の空燃比はかえって小さくなってしまうし、検出空燃比を推定空燃比に一致させるために空燃比を小さくすべきときに実際の空燃比はかえって大きくなってしまう。
[0029]
 しかしながら、本発明によれば、実目標排気ガス再循環量変化率の符号が参照目標排気ガス再循環量変化率の符号とは逆であるときに学習機能の実行が禁止されることから、内燃機関の性能が所期の性能から大きく乖離することが抑制される。
[0030]
 さらに、学習補正値には、内燃機関における空燃比の制御に関する定常的な誤差(以下この誤差を「定常空燃比制御誤差」という)を解消する働きがある。そして、実目標排気ガス再循環量変化率の符号が参照目標排気ガス再循環量変化率の符号と同じであるときに算出されて記憶された学習補正値は定常空燃比制御誤差を良好に解消することができる値になっている可能性が高い。したがって、学習機能の実行が禁止されたとしても既に記憶されている学習補正値による基準排気ガス再循環量設定パラメータまたは基準排気ガス再循環量の補正が行われれば、定常空燃比制御誤差が解消される可能性がある。特に、実目標排気ガス再循環量変化率の符号が参照目標排気ガス再循環量変化率の符号とは逆になったときに即座に学習機能の実行が禁止された場合には、この可能性が高い。
[0031]
 本発明によれば、学習機能の実行が禁止されたとしても既に記憶されている学習補正値による基準排気ガス再循環量設定パラメータまたは基準排気ガス再循環量の補正が継続されることから、内燃機関の性能が所期の性能から大きく乖離することがより確実に抑制されるのである。
[0032]
 また、上記発明において、前記学習基準の実行が禁止されたときに学習補正値による基準排気ガス再循環量設定パラメータまたは基準排気ガス再循環量の補正を禁止するようにしてもよい。
[0033]
 上記発明には、内燃機関の性能が所期の性能から大きく乖離することをより確実に抑制することができるという利点がある。すなわち、実目標排気ガス再循環量変化率の符号が参照目標排気ガス再循環量変化率の符号とは逆になったときには、既に算出されて記憶された学習補正値が基準排気ガス再循環量設定パラメータまたは基準排気ガス再循環量を望ましい形で補正する値(すなわち、空燃比を大きくすべきときに空燃比を大きくする目標排気ガス再循環量が設定されるように基準排気ガス再循環量設定パラメータまたは基準排気ガス再循環量を補正する値、または、空燃比を小さくすべきときに空燃比を小さくする目標排気ガス再循環量が設定されるように基準排気ガス再循環量設定パラメータまたは基準排気ガス再循環量を補正する値)ではない可能性がある。特に、実目標排気ガス再循環量変化率の符号が参照目標排気ガス再循環量変化率の符号とは逆になったときに即座に学習機能の実行が禁止されなかった場合には、この可能性が高い。
[0034]
 本発明によれば、学習機能の実行が禁止されたときに学習補正値による基準排気ガス再循環量設定パラメータまたは基準排気ガス再循環量の補正も禁止されることから、内燃機関の性能が所期の性能から大きく乖離することがより確実に抑制されるのである。
[0035]
 また、上記発明において、前記学習機能の実行が禁止されたときに瞬時補正値による基準排気ガス再循環量設定パラメータまたは基準排気ガス再循環量の補正を禁止するようにしてもよい。
[0036]
 上記発明には、内燃機関の性能が所期の性能から大きく乖離することをより確実に抑制することができるという利点がある。すなわち、実目標排気ガス再循環量変化率の符号が参照目標排気ガス再循環量変化率の符号とは逆になったときには、空燃比が意図した形で変化していない(すなわち、空燃比を大きくすべきときに空燃比が小さくなるように変化し、空燃比を小さくすべきときに空燃比が大きくなるように変化している)ことから、瞬時補正値によって補正された基準排気ガス再循環量設定パラメータまたは基準排気ガス再循環量に基づいて目標排気ガス再循環量が設定され、この設定された目標排気ガス再循環量に従って排気再循環装置の動作状態が制御されると、空燃比を大きくすべきときに空燃比がますます小さくなり、あるいは、空燃比を小さくすべきときに空燃比がますます大きくなってしまう。
[0037]
 本発明によれば、学習機能の実行が禁止されたとき、すなわち、実目標排気ガス再循環量変化率の符号が参照目標排気ガス再循環量変化率の符号とは逆になったときに瞬時補正値による基準排気ガス再循環量設定パラメータまたは基準排気ガス再循環量の補正も禁止されることから、内燃機関の性能が所期の性能から大きく乖離することがより確実に抑制されるのである。
[0038]
 また、基準排気ガス再循環量設定パラメータの変化量に対する実目標排気ガス再循環量の変化量の比を実目標排気ガス再循環量変化率と称し、基準排気ガス再循環量設定パラメータの変化量に対する参照目標排気ガス再循環量の変化量の比を参照目標排気ガス再循環量変化率と称し、実目標排気ガス再循環量変化率に対する参照目標排気ガス再循環変化率の比を目標排気ガス再循環量変化率比と称したとき、上記発明において、目標排気ガス再循環量変化率比が1よりも小さいときに目標排気ガス再循環量変化率比によって基準排気ガス再循環量設定パラメータまたは基準排気ガス再循環量が補正されるようにしてもよい。
[0039]
 上記発明には、学習補正値による基準排気ガス再循環量設定パラメータの過剰な補正、ひいては、学習補正値による基準排気ガス再循環量の過剰な補正、ひいては、学習補正値による目標排気ガス再循環量の過剰な補正を抑制することができるという利点がある。すなわち、目標排気ガス再循環量変化率比が「1」よりも小さいことは、補正後の基準排気ガス再循環量関係(すなわち、基準排気ガス再循環量関係補正によって補正された基準排気ガス再循環量関係)における基準排気ガス再循環量設定パラメータの単位変化量当たりの基準排気ガス再循環量の変化量が補正前の基準排気ガス再循環量関係(すなわち、基準排気ガス再循環量関係補正によって補正されていない基準排気ガス再循環量関係)におけるそれに比べて大きくなっていることを意味している。この場合、学習補正値をそのまま用いて基準排気ガス再循環量設定パラメータの補正が行われると、基準排気ガス再循環量設定パラメータが過剰に補正される可能性がある。ここで、過剰な補正とは、その補正によって補正された基準排気ガス再循環量設定パラメータ用いて基準排気ガス再循環量関係から設定された基準排気ガス再循環量に基づいて目標排気ガス再循環量が設定され、この設定された目標排気ガス再循環量に従って排気再循環装置の動作状態が制御された場合に、混合気の空燃比を推定空燃比に良好に収束させることができない補正を意味する。そして、基準排気ガス再循環量設定パラメータが過剰に補正されることは、基準排気ガス再循環量が過剰に補正されることを意味し、ひいては、目標排気ガス再循環量が過剰に補正されることを意味する。
[0040]
 しかしながら、上記発明では、目標排気ガス再循環量変化率比が「1」よりも小さいときには、目標排気ガス再循環量変化率比が学習補正値に乗算される。そして、学習補正値に乗算される目標排気ガス再循環量変化率比が「1」よりも小さいのであるから、目標排気ガス再循環量変化率比が乗算された学習補正値は、目標排気ガス再循環量変化率比が乗算される前の学習補正値よりも小さくなる。このため、学習補正値による基準排気ガス再循環量設定パラメータの補正の程度が目標排気ガス再循環量変化率比が乗算される前の学習補正値による基準排気ガス再循環量設定パラメータの補正の程度に比べて小さくなる。したがって、学習補正値による基準排気ガス再循環量設定パラメータの過剰な補正が抑制され、ひいては、学習補正値による基準排気ガス再循環量の過剰な補正が抑制され、ひいては、学習補正値による目標排気ガス再循環量の過剰な補正が抑制されるのである。
[0041]
 また、上記発明の制御装置が燃焼室に燃料を供給する燃料供給手段をさらに具備し、該燃料供給手段によって燃焼室に供給される燃料の量である燃料供給量の目標値である目標燃料供給量が設定される場合には、前記基準排気ガス再循環量設定パラメータとして、目標燃料供給量に相当する燃料供給量を採用することができる。
[0042]
 また、上記発明の制御装置が燃焼室に供給される空気の量である供給空気量を検出する供給空気量検出手段をさらに具備する場合には、目標燃料供給量に相当する燃料供給量と前記供給空気量検出手段によって検出される供給空気量である検出供給空気量とに基づいて推定空燃比が算出され、あるいは、瞬時補正値と学習補正値とによって補正された目標燃料供給量に相当する燃料供給量と検出供給空気量とに基づいて推定空燃比が算出されるようにすることができる。
[0043]
 また、上記発明の制御装置が燃焼室に燃料を供給する燃料供給手段と、燃焼室に供給される空気の量である供給空気量を検出する供給空気量検出手段と、をさらに具備し、前記燃料供給手段によって燃焼室に供給される燃料の量である燃料供給量の目標値である目標燃料供給量が設定される場合には、目標燃料供給量に相当する燃料供給量と前記供給空気量検出手段によって検出される供給空気量である検出供給空気量とに基づいて推定空燃比が算出され、あるいは、瞬時補正値と学習補正値とによって補正された目標燃料供給量に相当する燃料供給量と検出供給空気量とに基づいて推定空燃比が算出されるようにすることができる。
[0044]
 また、上記発明において、前記基準排気ガス再循環量補正として、内燃機関を取り巻く環境に関するパラメータであって内燃機関の運転状態に影響を及ぼすパラメータである環境パラメータの値に基づいて前記排気再循環装置によって吸気通路に導入される排気ガスの量が所期の内燃機関の性能を得るために最適な排気ガスの量になるように基準排気ガス再循環量設定パラメータまたは基準排気ガス再循環量を補正する補正を採用することができ、あるいは、
 前記基準排気ガス再循環量補正として、内燃機関の運転状態が過渡的に変化している状態にあるときに前記排気再循環装置によって吸気通路に導入される排気ガスの量が所期の内燃機関の性能を得るために最適な排気ガスの量になるように基準排気ガス再循環量設定パラメータまたは基準排気ガス再循環量を補正する補正を採用することができ、あるいは、
 前記基準排気ガス再循環量補正として、内燃機関の運転状態が過渡的に変化している状態にあるときに内燃機関を取り巻く環境に関するパラメータであって内燃機関の運転状態に影響を及ぼすパラメータである環境パラメータの値に基づいて前記排気再循環装置によって吸気通路に導入される排気ガスの量が所期の内燃機関の性能を得るために最適な排気ガスの量になるように基準排気ガス再循環量設定パラメータまたは基準排気ガス再循環量を補正する補正を採用することができる。
[0045]
 また、上記発明において、前記排気再循環装置によって吸気通路に導入される排気ガスの量の推定値である推定排気ガス再循環量が算出され、目標排気ガス再循環量に対する推定排気ガス再循環量の偏差が零になるように同偏差に基づいて前記排気再循環装置の動作状態がフィードバック制御されるようにしてもよい。

図面の簡単な説明

[0046]
[図1] 第1実施形態の制御装置を備えた内燃機関を示した図である。
[図2] (A)は基準燃料噴射量の設定に用いられるマップを示した図であり、(B)は基準スロットル弁開度の設定に用いられるマップを示した図であり、(C)は基準EGR率の設定に用いられるマップを示した図である。
[図3] 学習補正値の取得に用いられるマップを示した図である。
[図4] 第1実施形態の目標EGR率の設定を実行するルーチンの一例を示した図である。
[図5] 第1実施形態の学習補正値の学習を実行するルーチンの一例を示した図である。
[図6] 第2実施形態の目標EGR率の設定を実行するルーチンの一例を示した図である。
[図7] 第3実施形態の目標EGR率の設定を実行するルーチンの一例の一部を示した図である。
[図8] 第3実施形態の目標EGR率の設定を実行するルーチンの一例の一部を示した図である。
[図9] 第3実施形態の環境補正値の算出を実行するルーチンの一例を示した図である。

発明を実施するための形態

[0047]
 本発明の内燃機関の制御装置の1つの実施形態(以下「第1実施形態」という)について説明する。なお、以下の説明において「機関運転」とは「内燃機関の運転」を意味し、「機関回転数」とは「内燃機関の回転数」を意味する。
[0048]
 第1実施形態の制御装置を備えた内燃機関が図1に示されている。図1に示されている内燃機関は圧縮自着火式の内燃機関(いわゆるディーゼルエンジン)である。図1において、10は内燃機関、20は内燃機関10の本体、21は燃料噴射弁、22は燃料ポンプ、23は燃料供給通路、30は吸気通路、31は吸気マニホルド、32は吸気管、33はスロットル弁、34はインタークーラ、35はエアフローメータ、36はエアクリーナ、37は吸気圧センサ、40は排気通路、41は排気マニホルド、42は排気管、43は空燃比センサ、50は排気再循環装置(以下この装置を「EGR装置」という)、70はアクセルペダル、71はアクセルペダル踏込量センサ、72はクランクポジションセンサ、80は電子制御装置をそれぞれ示している。吸気通路30は吸気マニホルド31と吸気管32とから構成されている。排気通路40は排気マニホルド41と排気管42とから構成されている。
[0049]
 電子制御装置80はマイクロコンピュータからなる。また、電子制御装置80はCPU(マイクロプロセッサ)81、ROM(リードオンリメモリ)82、RAM(ランダムアクセスメモリ)83、バックアップRAM84、および、インターフェース85を有する。これらCPU81、ROM82、RAM83、バックアップRAM84、および、インターフェース85は双方向バスによって互いに接続されている。
[0050]
 燃料噴射弁21は内燃機関の本体20に取り付けられている。燃料噴射弁21には燃料供給通路23を介して燃料ポンプ22が接続されている。燃料ポンプ22は燃料噴射弁21に燃料供給通路23を介して高圧の燃料を供給する。また、燃料噴射弁21は電子制御装置80のインターフェース85に電気的に接続されている。電子制御装置80は燃料噴射弁21に燃料を噴射させるための指令信号を燃料噴射弁21に供給する。また、燃料ポンプ22も電子制御装置80のインターフェース85に電気的に接続されている。電子制御装置80は燃料ポンプ22から燃料噴射弁21に供給される燃料の圧力が予め定められた圧力に維持されるように燃料ポンプ22の動作状態を制御する制御信号を燃料ポンプ22に供給する。なお、燃料噴射弁21はその燃料噴射孔が燃焼室内に露出するように内燃機関の本体20に取り付けられている。したがって、電子制御装置80から燃料噴射弁21に指令信号が供給されると燃料噴射弁21は燃焼室内に燃料を直接噴射する。
[0051]
 吸気マニホルド31はその一端で複数の管に分岐しており、これら分岐した管はそれぞれ内燃機関の本体20の燃焼室にそれぞれ対応して形成されている吸気ポート(図示せず)に接続されている。また、吸気マニホルド31はその他端で吸気管32の一端に接続されている。
[0052]
 排気マニホルド41はその一端で複数の管に分岐しており、これら分岐した管はそれぞれ内燃機関の本体20の燃焼室にそれぞれ対応して形成されている排気ポート(図示せず)に接続されている。また、排気マニホルド41はその他端で排気管42の一端に接続されている。
[0053]
 スロットル弁33は吸気管32に配置されている。また、スロットル弁33の開度(以下この開度を「スロットル弁開度」という)が変更されるとスロットル弁33が配置された領域における吸気管32内の流路面積が変わる。これによってスロットル弁33を通過する空気の量が変わり、ひいては、燃焼室に吸入される空気の量が変わる。スロットル弁33にはその動作状態(すなわち、スロットル弁開度)を変更するためのアクチュエータ(以下このアクチュエータを「スロットル弁アクチュエータ」という)が接続されている。スロットル弁アクチュエータは電子制御装置80のインターフェース85に電気的に接続されている。電子制御装置80はスロットル弁開度を目標スロットル弁開度に制御するようにスロットル弁アクチュエータを駆動するための制御信号をスロットル弁アクチュエータに供給する。
[0054]
 インタークーラ34はスロットル弁33よりも上流において吸気管32に配置されている。インタークーラ34はそこに流入する空気を冷却する。
[0055]
 エアフローメータ35はインタークーラ34よりも上流において吸気管32に配置されている。また、エアフローメータ35は電子制御装置80のインターフェース85に電気的に接続されている。エアフローメータ35はそこを通過する空気の量に対応する出力値を出力する。この出力値は電子制御装置80に入力される。電子制御装置80はこの出力値に基づいてエアフローメータ35を通過する空気の量、ひいては、燃焼室に吸入される空気の量を算出する。
[0056]
 吸気圧センサ37はスロットル弁33よりも下流の吸気通路30(より具体的には、吸気マニホルド31)に配置されている。また、吸気圧センサ37は電子制御装置80のインターフェース85に電気的に接続されている。吸気圧センサ37はその周辺の気体の圧力(つまり、吸気マニホルド31内の気体の圧力であって、燃焼室に吸入される気体の圧力)に対応する出力値を出力する。電子制御装置80はこの出力値に基づいて吸気圧センサ37周りの記載の圧力、すなわち、燃焼室に吸入される気体の圧力(以下この圧力を「吸気圧」という)を算出する。
[0057]
 空燃比センサ43は排気通路40(より具体的には、排気管42)に配置されている。また、空燃比センサ43は電子制御装置80のインターフェース85に電気的に接続されている。空燃比センサ43はそこに到来する排気ガス中の酸素濃度に対応する出力値を出力する。電子制御装置80はこの出力値に基づいて燃焼室に形成される混合気の空燃比(以下この空燃比を単に「混合気の空燃比」または「空燃比」という)を算出する。
[0058]
 アクセルペダル踏込量センサ71はアクセルペダル70に接続されている。また、アクセルペダル踏込量センサ71は電子制御装置80のインターフェース85に電気的に接続されている。アクセルペダル踏込量センサ71はアクセルペダル70の踏込量に対応する出力値を出力する。この出力値は電子制御装置80に入力される。電子制御装置80はこの出力値に基づいてアクセルペダル70の踏込量、ひいては、内燃機関に要求されているトルクを算出する。
[0059]
 クランクポジションセンサ72は内燃機関のクランクシャフト(図示せず)近傍に配置されている。また、クランクポジションセンサ72は電子制御装置80のインターフェース85に電気的に接続されている。クランクポジションセンサ72はクランクシャフトの回転位相に対応する出力値を出力する。この出力値は電子制御装置80に入力される。電子制御装置80はこの出力値に基づいて機関回転数を算出する。
[0060]
 EGR装置50は排気再循環通路(以下この通路を「EGR通路」という)51と、排気再循環制御弁(以下この制御弁を「EGR制御弁」という)52と、排気再循環クーラ(以下このクーラを「EGRクーラ」という)53とを有する。EGR装置50は燃焼室から排気通路40に排出された排気ガスをEGR通路51を介して吸気通路30に導入する装置である。EGR通路51はその一端で排気通路40(より具体的には、排気マニホルド41)に接続されているとともにその他端で吸気通路30(より具体的には、吸気マニホルド31)に接続されている。すなわち、EGR通路51は排気通路40を吸気通路30に連結している。EGR制御弁52はEGR通路51に配置されている。EGR制御弁52の開度(以下この開度を「EGR制御弁開度」という)が変更されるとEGR制御弁52を通過する排気ガスの量が変わり、ひいては、吸気通路30に導入される排気ガスの量が変わる。EGR制御弁52はその動作状態(すなわち、EGR制御弁開度)を変更するためのアクチュエータ(以下このアクチュエータを「EGR制御弁アクチュエータ」という)を内蔵している。EGR制御弁アクチュエータは電子制御装置80に電気的に接続されている。電子制御装置80はEGR制御弁開度を目標EGR制御弁開度に制御するようにEGR制御弁アクチュエータを駆動するための制御信号をEGR制御弁アクチュエータに供給する。なお、以下の説明において「EGRガス」とは「EGR装置によって吸気通路に導入される排気ガス」を意味し、「EGRガス量」とは「EGRガスの量」を意味する。
[0061]
 次に、第1実施形態の燃料噴射弁の制御について説明する。なお、以下の説明において「燃料噴射量」とは「燃料噴射弁から噴射される燃料の量」を意味する。第1実施形態では、アクセルペダルの踏込量に応じて最適な燃料噴射量が実験等によって予め求められる。そして、これら求められた燃料噴射量が図2(A)に示されているようにアクセルペダルの踏込量Dacの関数のマップの形で基準燃料噴射量Qbとして電子制御装置に記憶されている。そして、機関運転中、その時々のアクセルペダルの踏込量Dacに対応する基準燃料噴射量Qbが図2(A)のマップから取得され、この取得された基準燃料噴射量Qbが目標燃料噴射量に設定される。そして、斯くして設定された目標燃料噴射量の燃料が燃料噴射弁から噴射されるように電子制御装置から燃料噴射弁に指令信号が供給される。なお、図2(A)に示されているように、基準燃料噴射量Qbはアクセルペダルの踏込量Dacが大きくなるほど多くなる。
[0062]
 次に、第1実施形態のスロットル弁の制御について説明する。第1実施形態では、機関運転状態に応じて最適なスロットル弁開度が実験等によって予め求められる。そして、これら求められたスロットル弁開度が図2(B)に示されているように燃料噴射量Qと機関回転数Nの関数のマップの形で基準スロットル弁開度Dthbとして電子制御装置に記憶されている。そして、機関運転中、その時々の燃料噴射量Qと機関回転数Nとに対応する基準スロットル弁開度Dthbが図2(B)のマップから取得され、この取得された基準スロットル弁開度Dthbが目標スロットル弁開度に設定される。そして、スロットル弁開度が斯くして設定された目標スロットル弁開度TDthとなるようにスロットル弁を駆動するようにスロットル弁アクチュエータを駆動させる制御信号が電子制御装置から供給される。なお、図2(B)に示されているマップでは、燃料噴射量Qが大きいほど基準スロットル弁開度Dthbが大きく、機関回転数Nが大きいほど基準スロットル弁開度TDthbが大きい。
[0063]
 次に、第1実施形態のEGR制御弁の制御について説明する。第1実施形態では、機関運転中、EGR率(すなわち、燃焼室に吸入される全てのガスの質量に占める排気ガスの質量の割合)の目標値が目標EGR率として設定される(この目標EGR率の設定方法については後述する)。そして、実際のEGR率(このEGR率の算出方法については後述する)が上記設定された目標EGR率に一致するようにEGR制御弁開度が制御されるように電子制御装置によってEGR制御弁アクチュエータがフィードバック制御される。より具体的には、実際のEGR率が目標EGR率よりも低ければEGR制御弁開度が大きくなるようにEGR制御弁を駆動するようにEGR制御弁アクチュエータを駆動させる制御信号が電子制御装置からEGR制御弁アクチュエータに供給される。一方、実際のEGR率が目標EGR率よりも高ければEGR制御弁開度が小さくなるようにEGR制御弁を駆動するようにEGR制御弁アクチュエータを駆動させる制御信号が電子制御装置からEGR制御弁アクチュエータに供給される。
[0064]
 次に、第1実施形態の実際のEGR率の算出方法について説明する。第1実施形態では、次式1に従って実際のEGR率Regrが算出される。式1において「Gc」は「1つの吸気行程において燃焼室に吸入された気体の総量(つまり、空気とEGRガスとの混合気)」であり、「Ga」は「1つの吸気行程において燃焼室に供給された空気の量」である。なお、1つの吸気行程において燃焼室に吸入される気体の総量は、たとえば、機関回転数、吸気圧などのパラメータから算出可能であり、1つの吸気行程において燃焼室に吸入される空気の量は、たとえば、エアフローメータによって検出される空気の量から算出可能である。
[0065]
 Regr=(Gc-Ga)/Gc   …(1)
[0066]
 次に、第1実施形態の目標EGR率の設定方法について説明する。第1実施形態では、図1に示されている内燃機関の運転状態を定常運転状態(すなわち、燃料噴射量と機関回転数とが一定に維持された状態)に維持するとともに内燃機関を取り巻く環境に関するパラメータであって機関運転状態に影響を及ぼすパラメータ(たとえば、大気圧、大気温度、内燃機関の温度などであって、以下このパラメータを「環境パラメータ」という)の値が特定の値にあるという条件のもと、燃料噴射量と機関回転数とに応じた適切なEGR率(すなわち、燃焼室に吸入される全てのガスの質量に占める排気ガスの質量の割合)が予め実験等によって求められる。そして、これら求められたEGR率が図2(C)に示されているように燃料噴射量Qと機関回転数Nとの関数のマップの形で基準EGR率Regrbとして電子制御装置に記憶されている。なお、図2(C)のマップでは、燃料噴射量Qが多いほど基準EGR率Regrbが小さくなり、機関回転数Nが大きいほど基準EGR率Regrbが小さくなっている。
[0067]
 そして、次式2に示されているように、機関運転中に設定される目標燃料噴射量に補正係数(この補正係数の詳細については後述する)を乗算して得られる燃料噴射量を図2(C)のマップからの基準EGR率Regrbの取得用の燃料噴射量Qとするとともにそのときの機関回転数を図2(C)のマップからの基準EGR率Regrbの取得用の機関回転数Nとして図2(C)のマップから基準EGR率Regrbが取得される。すなわち、機関運転中に設定される目標燃料噴射量を補正係数によって補正することによって得られる燃料噴射量が図2(C)のマップからの基準EGR率Regrbの取得に用いられる。なお、式2において「Q」が「図2(C)のマップからの基準EGR率の取得に用いられる燃料供給量」であり、「TQ」が「目標燃料噴射量」であり、「K」が「補正係数」である。
[0068]
 Q=TQ×K   …(2)
[0069]
 次に、第1実施形態の補正係数について説明する。第1実施形態では、補正係数Kは、次式3に示されているように、瞬時補正値と学習補正値(これら瞬時補正値および学習補正値の詳細については後述する)と「1」とを合算することによって算出される。なお、式3において「K」が「補正係数」であり、「KT」が「瞬時補正値」であり、「KG」が「学習補正値」である。
[0070]
 K=KT+KG+1   …(3)
[0071]
 次に、第1実施形態の瞬時補正値について説明する。なお、以下の説明において「検出空燃比」とは「空燃比センサによって検出される混合気の空燃比」を意味し、「推定空燃比」とは「混合気の空燃比の推定値」を意味し、「吸入空気量」とは「エアフローメータによって検出される空気の量」を意味する。
[0072]
 第1実施形態では、次式4に示されているように、推定空燃比を検出空燃比によって除算した値(以下この値を「空燃比誤差比」という)が算出される。式4において「Raf」が「空燃比誤差比」であり、「AFe」が「推定空燃比」であり、「AFd」が「検出空燃比」である。また、推定空燃比は、次式5に示されているように、目標燃料噴射量に補正係数を乗算して得られる値によって吸入空気量を除算することによって得られる値である。式5において「AFe」が「推定空燃比」であり、「K」が「補正係数」であり、「TQ」が「目標燃料噴射量」であり、「Ga」が「吸入空気量」である。また、空燃比誤差比は推定空燃比に対する検出空燃比の偏差を表す値であると言える。
[0073]
 Raf=AFe/AFd   …(4)
 AFe=Ga/(TQ×K)   …(5)
[0074]
 そして、空燃比誤差比が「1」ではないとき(つまり、検出空燃比が推定空燃比に一致していないとき)には、基準EGR率の取得に用いられる燃料噴射量を算出するための目標燃料噴射量の補正に現在用いられている補正係数を補正することによって空燃比誤差比を「1」にすることができる補正値が瞬時補正値として算出される。別の言い方をすれば、空燃比誤差比が「1」ではないときには、空燃比誤差比が「1」になるように基準EGR率の取得に現在用いられている燃料噴射量を補正することによって空燃比誤差比を「1」にすることができる基準EGR率取得用の燃料噴射量に対する補正値が瞬時補正値として算出される。
[0075]
 次に、第1実施形態の学習補正値について説明する。第1実施形態では、次式6に示されているように、逐次算出される瞬時補正値と現在用いられている学習補正値とを合算することによって新たな学習補正値が算出される。式6において「KGn」が「新たに算出される学習補正値(すなわち、更新された学習補正値)」であり、「KT」が「瞬時補正値」であり、「KGp」が「現在用いられている学習補正値」である。
[0076]
 KGn=KT+KGp   …(6)
[0077]
 なお、斯くして算出される新たな学習補正値KGnは図3のマップに記憶されている学習補正値KGのうち現在の目標燃料噴射量TQと現在の機関回転数Nとに対応する学習補正値KGとして記憶される。こうした新たな学習補正値の算出とその記憶とが学習補正値の更新または学習に相当する。そして、機関運転中、上述したように空燃比誤差比に基づいて瞬時補正値が算出されるとともに、そのときの目標燃料噴射量TQおよび機関回転数Nに基づいて図3のマップから学習補正値KGが取得される。そして、斯くして取得された学習補正値KGと上述したように算出される瞬時補正値とを上式3に適用することによって補正係数Kが算出される。なお、図3のマップに記憶されている学習補正値KGの初期値は「0」である。
[0078]
 ところで、第1実施形態では、機関運転状態に影響を及ぼす内燃機関を取り巻く環境に応じてEGR率が所期の内燃機関の性能を得るために最適なEGR率になるように図2(C)のマップが補正される。次に、このマップの補正(以下この補正を「環境補正」という)について説明する。
[0079]
 図2(C)のマップは機関運転状態に影響を及ぼす内燃機関を取り巻く環境に関するパラメータ(たとえば、大気圧、大気温度、内燃機関の温度などのパラメータであり、以下このパラメータを「環境パラメータ」という)の値を考慮せずに作成される。つまり、図2(C)のマップは環境パラメータの値が特定の値にあるという条件のもとで作成されたマップである。したがって、環境パラメータの値が特定の値からずれたときに所期の内燃機関の性能(たとえば、所期の排気エミッション性能などであり、以下この性能を「所期の機関性能」という)を達成するためには、所期の機関性能が得られるように環境パラメータの値に応じてEGR率を補正する必要がある。そこで、第1実施形態では、所期の機関性能が達成されるように環境パラメータの値に応じて図2(C)のマップを補正する環境補正が行われる。これによれば、結果的に、環境補正によって基準EGR率が補正され、ひいては、目標EGR率が補正されることになる。そして、補正係数によって補正された目標燃料噴射量を基準EGR率取得用の燃料噴射量として用い、環境補正によって補正された図2(C)のマップから基準EGR率を取得し、この基準EGR率を目標EGR率に設定し、この目標EGR率に従ってEGR制御弁の動作状態が制御されることによって、所期の機関性能が達成されることになる。
[0080]
 ところで、第1実施形態では、特定の条件が成立したときには学習補正値の学習が禁止される。次に、第1実施形態の学習補正値の学習の禁止について説明する。
[0081]
 第1実施形態では、上述したように、図2(C)のマップが環境補正によって補正される。ここで、環境補正は空燃比誤差比とは無関係に行われる補正である。したがって、環境補正によって補正されていない図2(C)のマップでは、基準EGR率取得用の燃料噴射量が多くなるほど基準EGR率が小さくなっているにもかかわらず、環境補正によって補正された図2(C)のマップでは、少なくともその一部領域において、基準EGR率取得用の燃料噴射量が多くなるほど基準EGR率が大きくなる場合がある。つまり、環境補正によって補正されていない図2(C)のマップから取得される基準EGR率を「参照基準EGR率」と称し、参照基準EGR率に基づいて設定される目標EGR率を「参照目標EGR率」と称したとき、環境補正によって補正された図2(C)のマップから基準EGR率を取得する場合、基準EGR率取得用の燃料噴射量の変化量に対する実際に取得された基準EGR率の変化量の比、ひいては、基準EGR率取得用の燃料噴射量の変化量に対する目標EGR率の変化量(すなわち、環境補正によって補正された図2(C)のマップから取得された基準EGR率に基づいて設定される目標EGR率の変化量)の比(以下この比を「実目標EGR率変化率」という)の符号が、基準EGR率取得用の燃料噴射量の変化量に対する参照基準EGR率の変化量の比、ひいては、基準EGR率取得用の燃料噴射量の変化量に対する参照目標EGR率の変化量の比(以下この比を「参照目標EGR率変化率」という)の符号とは逆になる場合がある。
[0082]
 そこで、第1実施形態では、機関運転中、図2(C)のマップが環境補正によって補正されているときに、実目標EGR率変化率および参照目標EGR率変化率が算出される。そして、目標EGR率変化率の符号が参照目標EGR率変化率の符号と同じであるときには、上述した学習補正値の学習が実行されるが、実目標EGR率変化率の符号が参照目標EGR率変化率の符号とは異なるときには、上述した学習補正値の学習が禁止される。
[0083]
 第1実施形態には、内燃機関の性能が所期の機関性能から大きく乖離することを抑制することができるという利点がある。すなわち、実目標EGR率変化率の符号が参照目標EGR率変化率の符号とは異なるときに学習補正値の学習が継続され、新たに記憶される学習補正値による基準EGR率取得用の燃料噴射量の補正が継続されている場合、検出空燃比を推定空燃比に一致させるために混合気の空燃比を大きくすべきときに実際の空燃比はかえって小さくなってしまう。この場合、混合気の空燃比は所期の機関性能を得ることができる空燃比から遠ざかり、最終的に検出空燃比が推定空燃比に一致したときには混合気の空燃比は所期の機関性能を得ることができる空燃比よりも大幅に小さくなっている。このため、内燃機関の性能が所期の機関性能から大きく乖離することになる。一方、検出空燃比を推定空燃比に一致させるために混合気の空燃比を小さくすべきときには実際の空燃比はかえって大きくなってしまう。この場合にも、混合気の空燃比は所期の機関性能を得ることができる空燃比から遠ざかり、最終的に検出空燃比が推定空燃比に一致したときには混合気の空燃比は所期の機関性能を得ることができる空燃比よりも大幅に大きくなっている。このため、内燃機関の性能が所期の機関性能から大きく乖離することになる。しかしながら、第1実施形態によれば、実目標EGR率変化率の符号が参照目標EGR率変化率の符号とは異なるときに学習補正値の学習が禁止されることから、内燃機関の性能が所期の機関性能から大きく乖離することが抑制されるのである。
[0084]
 なお、実目標EGR率変化率の符号が参照目標EGR率変化率の符号と同じであるか否かを判定する具体的な方法としては、様々な方法を採用することができ、たとえば、以下の方法を採用することができる。すなわち、実目標EGR率変化率の符号が参照目標EGR率変化率の符号と同じである場合、単位時間当たりの目標EGR率の変化量をそれに対応する単位時間当たりの基準EGR率取得用の燃料噴射量の変化量で除算した値、すなわち、実目標EGR率変化率が負の値になる。そこで、実目標EGR率変化率が負の値であるときに実目標EGR率変化率の符号が参照目標EGR率変化率の符号と同じであると判定し、実目標EGR率変化率が正の値であるときに実目標EGR率変化率の符号が参照目標EGR率変化率の符号とは異なると判定する方法を採用することができる。
[0085]
 また、実目標EGR率変化率の符号が参照目標EGR率変化率の符号とは異なるときには、瞬時補正値の算出が禁止され、したがって、瞬時補正値による基準EGR率取得用の燃料噴射量の補正が禁止される。すなわち、上式3における瞬時補正値が「0」とされる。これには、以下の利点がある。すなわち、瞬時補正値はその時々の推定空燃比に対するその時々の検出空燃比の誤差を解消する働きがある。したがって、瞬時補正値による基準EGR率取得用の燃料噴射量の補正(以下この補正を単に「瞬時補正値による補正」という)によって推定空燃比に対する検出空燃比の誤差が小さくなってゆく。ところが、実目標EGR率変化率の符号が参照目標EGR率変化率の符号とは異なるときに瞬時補正値による補正が継続されている場合、検出空燃比を推定空燃比に一致させるために混合気の空燃比を大きくすべきときに実際の空燃比はかえって小さくなってしまう。この場合、混合気の空燃比は所期の機関性能を得ることができる空燃比から遠ざかってしまう。このため、内燃機関の性能が所期の機関性能から大きく乖離することになる。一方、検出空燃比を推定空燃比に一致させるために混合気の空燃比を小さくすべきときには実際の空燃比はかえって大きくなってしまう。この場合にも、混合気の空燃比は所期の機関性能を得ることができる空燃比から遠ざかってしまう。このため、内燃機関の性能が所期の機関性能から大きく乖離することになる。ここで、実目標EGR率変化率の符号が参照目標EGR率変化率の符号とは異なるときに瞬時補正値による補正が禁止されれば、検出空燃比は推定空燃比に近づかないが、内燃機関の性能が所期の機関性能から大きく乖離することが抑制されるのである。
[0086]
 また、第1実施形態では、実目標EGR率変化率の符号が参照目標EGR率変化率の符号とは異なり、したがって、学習補正値の学習が禁止されたときには、図3のマップからの学習補正値の取得が禁止され、したがって、学習補正値による基準EGR率取得用の燃料噴射量の補正が禁止される。すなわち、上式3における学習補正値が「0」とされ、その結果、上式3に従って算出される補正係数は「1」となり、実質的に基準EGR率取得用の燃料噴射量の補正が行われないことになる。
[0087]
 これには、内燃機関の性能が初期の機関性能から大きく乖離することをより確実に抑制することができるという利点がある。すなわち、実目標EGR率変化率の符号が参照目標EGR率変化率の符号とは異なっているときには、既に学習されている学習補正値が基準EGR率取得用の燃料噴射量を望ましい形で補正する値(すなわち、混合気の空燃比を大きくすべきときに空燃比を大きくする目標EGR率が設定されるように基準EGR率取得用の燃料噴射量を補正する値、または、混合気の空燃比を小さくすべきときに空燃比を小さくする目標EGR率が設定されるように基準EGR率取得用の燃料噴射量を補正する値)ではない可能性がある。特に、実目標EGR率変化率の符号が参照目標EGR率変化率の符号とは異なり始めたときに即座に学習補正値の学習が禁止されなかった場合には、この可能性が高い。
[0088]
 しかしながら、第1実施形態によれば、学習補正値の学習が禁止されたときに学習補正値による補正も禁止されることから、内燃機関の性能が所期の機関性能から大きく乖離することがより確実に抑制されるのである。
[0089]
 なお、所期の機関性能からの内燃機関の性能の大きな乖離を抑制するという観点では、学習補正値の学習が禁止されたときに学習補正値による基準EGR率取得用の燃料噴射量の補正も禁止することは、学習補正値の学習が禁止されたときに既に学習されている学習補正値が基準EGR率取得用の燃料噴射量を望ましい形で補正する値ではない場合に有用である。したがって、学習補正値の学習に関連する制御の構造上、学習補正値の学習が禁止されたときに既に学習されている学習補正値が基準EGR率取得用の燃料噴射量を望ましい形で補正する値ではない蓋然性が高い場合に、学習補正値の学習が禁止されたときに学習補正値による基準EGR率取得用の燃料噴射量の補正も禁止するようにすることが好ましい。あるいは、学習補正値の学習が禁止されたときに既に学習されている学習補正値が基準EGR率取得用の燃料噴射量を望ましい形で補正する値ではないか否かを判定し、既に学習されている学習補正値が基準EGR率取得用の燃料噴射量を望ましい形で補正する値ではないと判定されたときに、学習補正値の学習が禁止されたときに学習補正値による基準EGR率取得用の燃料噴射量の補正も禁止するようにすることが好ましい。
[0090]
 また、第1実施形態では、推定空燃比の算出に補正係数が反映されている。しかしながら、第2実施形態の推定空燃比の算出方法は一例であり、EGR率が高くなって検出空燃比が小さくなったときに上昇する値、または、変化しない値、または、検出空燃比の低下率よりも低下率が小さい値であって、且つ、EGR率が低くなって検出空燃比が大きくなったときに低下する値、または、変化しない値、または、検出空燃比の上昇率よりも上昇率が小さい値として算出される推定空燃比(すなわち、EGR率が高くなることによって小さくなる検出空燃比またはEGR率が低くなることによって大きくなる検出空燃比が収束することができる値)であれば、如何なる推定空燃比を第1実施形態に採用することができる。
[0091]
 次に、第1実施形態の目標EGR率の設定を実行するルーチンの一例について説明する。このルーチンの一例が図4に示されている。なお、図4のルーチンは所定時間が経過する毎に実行されるルーチンである。
[0092]
 図4のルーチンが開始されると、始めに、ステップ101において、現在の目標燃料噴射量TQ(k)、現在の機関回転数N(k)、現在の吸入空気量Ga(k)、現在の検出空燃比AFd(k)、本ルーチンが前回実行されたときにステップ110で算出された補正係数(以下この補正係数を「前回算出された補正係数」という)K(k-1)、本ルーチンが2回前に実行されたときにステップ111で算出された基準EGR率取得用の燃料噴射量(以下この燃料噴射量を「2回前に算出された基準EGR率取得用の燃料噴射量」という)Q(k-2)、本ルーチンが前回実行されたときにステップ111で算出された基準EGR率取得用の燃料噴射量(以下この燃料噴射量を「前回算出された基準EGR率取得用の燃料噴射量」という)Q(k-1)、本ルーチンが2回前に実行されたときにステップ113で設定された目標EGR率(以下この目標EGR率を「2回前の目標EGR率」という)TRegr(k-2)、および、本ルーチンが前回実行されたときにステップ111で設定された目標EGR率(以下この目標EGR率を「前回の目標EGR率」という)が取得される。
[0093]
 次いで、ステップ102において、ステップ101で取得された現在の目標燃料噴射量TQ(k)、現在の吸入空気量Ga(k)、および、前回算出された補正係数K(k-1)を上式5に適用することによって推定空燃比AFeが算出される。次いで、ステップ103において、ステップ101で取得された現在の検出空燃比AFdおよびステップ102で算出された推定空燃比AFeを上式4に適用することによって空燃比誤差比Rafが算出される。次いで、ステップ104において、ステップ101で取得された前回の基準EGR率取得用の燃料噴射量Q(k-1)から同ステップ101で取得された2回前の基準EGR率取得用の燃料噴射量Q(k-2)を減算することによって、2回前の基準EGR率取得用の燃料噴射量から前回の基準EGR率取得用の燃料噴射量までの変化量(以下この変化量を「基準EGR率取得用燃料噴射量の変化量」という)ΔQが算出されるとともに、ステップ101で取得された前回の目標EGR率TRegr(k-1)から同ステップ101で取得された2回前の目標EGR率TRegr(k-2)を減算することによって、2回前の目標EGR率から前回の目標EGR率までの変化量(以下この変化量を「目標EGR率変化量」という)ΔTRegrが算出される。次いで、ステップ105において、ステップ104で算出された目標EGR率変化量ΔTRegrを同ステップ104で算出された基準EGR率取得用燃料噴射量の変化量ΔQで除算することによって、単位基準EGR率取得用の変化量当たり目標EGR率変化量(すなわち、実目標EGR率変化予測値』率)Rtr(以下この(=ΔTRegr/ΔQ)が算出される。
[0094]
 次いで、ステップ106において、ステップ105で算出された実目標EGR率変化率Rtregrが「0」よりも大きい(Rtregr>0)か否かが判別される。ここで、Rtregr>0であると判別されたとき、すなわち、実目標EGR率変化率の符号が参照目標EGR率変化率の符号とは異なるときには、ルーチンはステップ107に進む。一方、Rtregr>0ではないと判別されたとき、すなわち、実目標EGR率変化率の符号が参照目標EGR率変化率の符号と同じであるときには、ルーチンはステップ108に進む。
[0095]
 ステップ106においてRtregr>0であると判別され、ルーチンがステップ107に進むと、瞬時補正値KTが「0」に設定される。次いで、ステップ108において、学習補正値KGが「0」に設定され、ルーチンがステップ111に進む。つまり、瞬時補正値KTの算出が禁止されるとともに、学習補正値KGの取得が禁止され、ひいては、瞬時補正値KTおよび学習補正値KGによる基準EGR率取得用の燃料噴射量の補正が禁止される。
[0096]
 ステップ106においてRtregr>0ではないと判断され、ルーチンがステップ109に進むと、ステップ103で算出された空燃比誤差比Rafが「1」に近づくように前回の基準EGR率取得用の燃料噴射量を補正するための瞬時補正値KTが算出される。次いで、ステップ110において、ステップ101で取得された現在の目標燃料噴射量TQ(k)および現在の機関回転数N(k)に基づいて図3のマップから学習補正値KGが取得され、ルーチンがステップ111に進む。
[0097]
 ステップ111では、ステップ107で設定された瞬時補正値KTまたはステップ109で算出された瞬時補正値KT(すなわち、ルーチンがステップ107を経由して当該ステップ111に進んだ場合には、ステップ107で設定された瞬時補正値KTであり、ルーチンがステップ109を経由して当該ステップ111に進んだ場合には、ステップ109で算出された瞬時補正値KTである)、および、ステップ108で設定された学習補正値KGまたはステップ110で取得された学習補正値KG(すなわち、ルーチンがステップ108を経由して当該ステップ111に進んだ場合には、ステップ108で設定された学習補正値KGであり、ルーチンがステップ110を経由して当該ステップ111に進んだ場合には、ステップ110で取得された学習補正値KGである)を上式3に適用することによって、補正係数Kが算出される。
[0098]
 次いで、ステップ112において、ステップ101で取得された現在の目標燃料噴射量TQ(k)およびステップ111で算出された補正係数Kを上式2に適用することによって、基準EGR率取得用の燃料噴射量Qが算出される。次いで、ステップ113において、ステップ112で算出された基準EGR率取得用の燃料噴射量Qに基づいて図2(C)のマップから基準EGR率Regrbが取得される。次いで、ステップ114において、ステップ113で取得された基準EGR率Regrbが目標EGR率TRegrに設定され、ルーチンが終了する。
[0099]
 次いで、ステップ111において、ステップ101で取得された現在の目標燃料噴射量TQ(k)およびステップ110で算出された補正係数Kを上式2に適用することによって、基準EGR率取得用の燃料噴射量Qが算出される。次いで、ステップ112において、ステップ111で算出された基準EGR率取得用の燃料噴射量Qに基づいて図2(C)のマップから基準EGR率Regrbが取得される。次いで、ステップ113において、ステップ112で取得された基準EGR率Regrbが目標EGR率TRegrに設定され、ルーチンが終了する。
[0100]
 次に、第1実施形態の学習補正値の学習を実行するルーチンの一例について説明する。このルーチンの一例が図5に示されている。なお、図5のルーチンは所定時間が経過する毎に実行されるルーチンである。
[0101]
 図5のルーチンが開始されると、始めに、ステップ201において、前回の基準EGR率取得用の燃料噴射量Q(k-1)、現在の基準EGR率取得用の燃料噴射量Q(k)、前回の目標EGR率TRegr(k-1)、および、現在の目標EGR率TRegr(k)が取得される。次いで、ステップ202において、ステップ201で取得された現在の基準EGR率取得用の燃料噴射量Q(k)から同ステップ201で取得された前回の基準EGR率取得用の燃料噴射量Q(k-1)を減算することによって、前回の基準EGR率取得用の燃料噴射量から現在の基準EGR率取得用の燃料噴射量までの変化量(以下この変化量を「基準EGR率取得用燃料噴射量の変化量」という)ΔQが算出されるとともに、ステップ201で取得された現在の目標EGR率TRegr(k)から同ステップ201で取得された前回の目標EGR率TRegr(k-1)を減算することによって、前回の目標EGR率から現在の目標EGR率までの変化量(以下この変化量を「目標EGR率変化量」という)ΔTRegrが算出される。次いで、ステップ203において、ステップ202で算出された目標EGR率変化量ΔTRegrを同ステップ202で算出された基準EGR率取得用燃料噴射量の変化量ΔQで除算することによって、単位基準EGR率取得用燃料噴射量の変化量当たりの目標EGR率変化量(すなわち、実目標EGR率変化率)Rtregr(=ΔTRegr/ΔQ)が算出される。
[0102]
 次いで、ステップ204において、ステップ203で算出された実目標EGR率変化率Rtregrが「0」よりも大きい(Rtregr>0)か否かが判別される。ここで、Rtregr>0であると判別されたとき、すなわち、実目標EGR率変化率の符号が参照目標EGR率変化率の符号とは異なるときには、ルーチンはステップ205に進む。
一方、Rtregr>0ではないと判別されたとき、すなわち、実目標EGR率変化率の符号が参照目標EGR率変化率の符号と同じであるときには、ルーチンはステップ208に進む。
[0103]
 ステップ204においてRtregr>0であると判別され、ルーチンがステップ205に進むと、ステップ204においてRtregr>0であると判別されてから経過した時間を示すカウンタCがカウントアップされる。次いで、ステップ206において、ステップ205でカウントアップされたカウンタCが所定値Cth以上である(C≧Cth)か否かが判別される。ここで、C≧Cthであると判別されたときには、ルーチンはステップ207に進む。一方、C≧Cthではないと判別されたときには、ルーチンはステップ205に戻る。つまり、本ルーチンでは、ステップ206においてC≧Cthであると判別されるまで、ステップ205においてカウンタCがカウントアップされ、ステップ206においてC≧Cthであると判別されて初めて、ルーチンがステップ207に進むのである。なお、所定値Cthは、ステップ204において実目標EGR率変化率Rtregrが「0」よりも大きくないと判別されてから実目標EGR率変化率Rtregrが「0」よりも大きくなるのに十分な時間に相当する値に設定される。
[0104]
 ステップ206においてC≧Cthであると判別され、ルーチンがステップ207に進むと、カウンタCがクリアされ、ルーチンが終了する。なお、本ルーチンでは、ステップ204においてRtregr>0であると判別されてからルーチンが終了するまでの間、学習補正値の学習は行われない(つまり、学習補正値の学習が禁止される)。
[0105]
 ステップ204においてRtregr>0ではないと判別され、ルーチンがステップ208に進むと、現在の目標燃料噴射量TQ、現在の機関回転数N、および、最新の瞬時補正値KTが取得される。次いで、ステップ209において、ステップ208で取得された目標燃料噴射量TQと機関回転数Nとに対応する学習補正値KGが図3のマップから取得される。次いで、ステップ210において、上式6に従って新たな学習補正値KGnが算出される。次いで、ステップ211において、ステップ208で取得された目標燃料噴射量TQと機関回転数Nとに対応する図3のマップの学習補正値KGがステップ210で算出されたKGnに置き換えられることによって電子制御装置に記憶され、ルーチンが終了する。なお、ステップ210における新たな学習補正値KGnの算出とステップ211における新たな学習補正値KGnの記憶とが学習補正値の学習に相当する。
[0106]
 ところで、第1実施形態では、学習補正値の学習が禁止されたとき、学習補正値による基準EGR率取得用の燃料噴射量の補正も禁止される。しかしながら、学習補正値の学習が禁止されたときに、既に学習されている学習補正値による基準EGR率取得用の燃料噴射量の補正を行うようにしてもよい。次に、この実施形態(以下「第2実施形態」という)について説明する。なお、以下に説明されていない第2実施形態の構成は、第1実施形態の構成と同じであるか、あるいは、第2実施形態の構成に鑑みたときに第1実施形態から当然に推察される構成である。
[0107]
 第2実施形態では、上式3に従って算出される補正係数が燃料噴射弁の定常動作特性誤差とエアフローメータの定常動作特性誤差との比率に応じて分割され、燃料噴射弁の定常動作特性誤差に対応する補正係数(以下この補正係数を「燃料噴射量補正係数」という)とエアフローメータの定常動作特性誤差に対応する補正係数(以下この補正係数を「吸入空気量補正係数」という)とが算出される。そして、上式4で用いられる推定空燃比AFeが次式7に示されているように目標燃料噴射量TQに燃料噴射量補正係数KQを乗算して得られる値によって吸入空気量Gaに吸入空気量補正係数KAを乗算して得られる値を除算することによって得られる。
[0108]
 AFe=(Ga×KA)/(TQ×KQ)   …(7)
[0109]
 また、第2実施形態では、実際のEGR率Regrが次式8に示されているように1つの吸気行程において燃焼室に吸入された気体の総量Gcによって、1つの吸気行程において燃焼室に供給された空気の量(すなわち、吸入空気量)Gaに吸入空気量補正係数KAを乗算して得られる値を上記総量Gcから減算して得られる値を除算して得られる。
[0110]
 Regr=(Gc-Ga×KA)/Gc   …(8)
[0111]
 そして、第2実施形態では、実目標EGR率変化率の符号が参照目標EGR率変化率の符号とは異なり、したがって、学習補正値の学習が禁止されたときにも図3のマップから現在の目標燃料噴射量TQと現在の機関回転数Nとに応じた学習補正値KGが取得される。そして、この取得された学習補正値を用いて上式3に従って補正係数が算出される。そして、この算出された補正係数によって補正された目標燃料噴射量が基準EGR率取得用の燃料噴射量として用いられる。すなわち、第2実施形態では、学習補正値の学習が禁止されたときには現在までに既に学習された学習補正値を用いて基準EGR率取得用の燃料噴射量が補正される。
[0112]
 このように学習補正値の学習が禁止されたときに既に学習された学習補正値による基準EGR率取得用の燃料噴射量の補正が行われると、内燃機関の性能が所期の機関性能から大きく乖離することをより確実に抑制することができるという利点が得られる。すなわち、燃料噴射弁から目標燃料噴射量の燃料を噴射させるために燃料噴射弁に与えられるべき指令信号を目標燃料噴射量に基づいて算出するために、目標燃料噴射量と指令信号との間の関係(たとえば、目標燃料噴射量を指令信号に変換する変換則)が予め求められ、機関運転中、この関係を用いて目標燃料噴射量に基づいて指令信号が算出され、この指令信号が燃料噴射弁に与えられる。ここで、上記関係が求められたときに用いられた燃料噴射量の動作特性を「所期の動作特性」と称したとき、燃料噴射弁の動作特性が所期の動作特性であれば、上記関係を用いて目標燃料噴射量に基づいて算出された指令信号が燃料噴射弁に与えられることによって燃料噴射量が目標燃料噴射量に一致するはずである。しかしながら、実際には、燃料噴射弁の動作特性は個々の燃料噴射弁によって異なることから、燃料噴射弁の動作特性が所期の動作特性からずれていることがある。この場合、上記関係を用いて算出された指令信号が燃料噴射弁に与えられたとしても燃料噴射量は目標燃料噴射量に一致しない。また、燃料噴射弁が長期間使用されることによって当該燃料噴射弁が劣化し、その動作特性が所期の動作特性からずれることがある。この場合にも、上記関係を用いて算出された指令信号が燃料噴射弁に与えられたとしても燃料噴射量は目標燃料噴射量に一致しない。こうした状況下では、所期の動作特性に対する燃料噴射弁の動作特性の定常的な誤差(以下この誤差を「燃料噴射弁の定常動作特性誤差」という)が生じていると言える。
[0113]
 また、エアフローメータの出力値に基づいて吸入空気量を算出するために、エアフローメータの出力値と吸入空気量との間の関係(たとえば、エアフローメータの出力値を吸入空気量に変換する変換則)が予め求められ、機関運転中、この関係を用いてエアフローメータの出力値に基づいて吸入空気量が算出される。ここで、上記関係が求められたときに用いられたエアフローメータの動作特性を「所期の動作特性」と称したとき、エアフローメータの動作特性が所期の動作特性であれば、上記関係を用いて算出された吸入空気量は実際の吸入空気量に一致するはずである。しかしながら、実際には、エアフローメータの動作特性は個々のエアフローメータによって異なることから、エアフローメータの動作特性が所期の動作特性からずれていることがある。この場合、上記関係を用いて算出された吸入空気量が実際の吸入空気量に一致しない。また、エアフローメータが長期間使用されることによって当該エアフローメータが劣化し、その動作特性が所期の動作特性からずれることがある。この場合にも、上記関係を用いて算出された吸入空気量は実際の吸入空気量に一致しない。こうした状況下では、所期の動作特性に対するエアフローメータの動作特性の定常的な誤差(以下この誤差を「エアフローメータの定常動作特性誤差」という)が生じていると言える。
[0114]
 そして、推定空燃比に対する検出空燃比(すなわち、混合気の空燃比)の誤差(以下この誤差を「空燃比誤差」という)には、上記燃料噴射弁の定常動作特性誤差と上記エアフローメータの定常動作特性誤差とに起因する空燃比誤差(以下この誤差を「定常空燃比誤差」という)が含まれており、機関運転状態が定常状態にあるときには空燃比誤差のほとんどが定常空燃比誤差であると言える。
[0115]
 一方、瞬時補正値は空燃比誤差に基づいて逐次算出され、新たに算出される学習補正値にはこの瞬時補正値が反映される。したがって、学習補正値には、定常空燃比誤差を解消する働きがある。そして、実目標EGR率変化率の符号が参照目標EGR率変化率の符号と同じであるときに学習された学習補正値は定常空燃比誤差を良好に解消することができる値になっている。したがって、学習補正値の学習が禁止されたとしても既に学習された学習補正値による基準EGR率取得用の燃料噴射量の補正(以下この補正を「学習補正値による補正」という)が行われれば、定常空燃比誤差の少なくとも一部が解消される。特に、実目標EGR率変化率の符号が参照目標EGR率変化率の符号とは異なり始めたときに即座に学習補正値の学習が禁止された場合には、既に学習された学習補正値による補正によって、定常空燃比誤差の少なくとも一部が解消される可能性は高いし、学習補正値の学習が定常空燃比誤差のほとんどを解消することができる程度に十分に進行していた場合には、既に学習された学習補正値による補正によって、定常空燃比誤差のほとんどが解消される。
[0116]
 第2実施形態によれば、学習補正値の学習が禁止されたとしても既に学習されている学習補正値による補正が継続されることから、内燃機関の性能が所期の機関性能から大きく乖離することがより確実に抑制されるのである。
[0117]
 なお、所期の機関性能からの内燃機関の性能の大きな乖離を抑制するという観点では、学習補正値の学習が禁止されたときに既に学習されている学習補正値による補正はそのときに学習補正値の学習が定常空燃比誤差のほとんどを解消することができる程度に十分に進行していた場合に有用である。したがって、この既に学習されている学習補正値による補正は、学習補正値の学習に関連する制御の構造上、学習補正値の学習が禁止されたときに学習補正値の学習が十分に進行している蓋然性が高い場合に採用されることが好ましい。あるいは、学習補正値の学習が禁止されたときに学習補正値の学習が十分に進行しているか否かを判定し、学習補正値の学習が十分に進行していると判定されたときに既に学習されている学習補正値による補正を行うようにすることが好ましい。
[0118]
 次に、第2実施形態の目標EGR率の設定を実行するルーチンの一例について説明する。このルーチンの一例が図6に示されている。なお、図6のルーチンは所定時間が経過する毎に実行されるルーチンである。また、図6のステップ301~ステップ305は、図4のステップ101~ステップ105と同じであるので、これらステップの説明は省略する。
[0119]
 ステップ306では、ステップ305で算出された実目標EGR率変化率Rtregrが「0」よりも大きい(Rtregr>0)か否かが判別される。ここで、Rtregr>0であると判別されたとき、すなわち、実目標EGR率変化率の符号が参照目標EGR率変化率の符号とは異なるときには、ルーチンはステップ307に進む。一方、Rtregr>0ではないと判別されたとき、すなわち、実目標EGR率変化率の符号が参照目標EGR率変化率の符号と同じであるときには、ルーチンはステップ309に進む。
[0120]
 ステップ306においてRtregr>0であると判別され、ルーチンがステップ307に進むと、瞬時補正値KTが「0」に設定され、ルーチンがステップ310に進む。つまり、瞬時補正値KTの算出が禁止され、ひいては、瞬時補正値KTによる基準EGR率取得用の燃料噴射量の補正が禁止される。
[0121]
 ステップ306においてRtregr>0ではないと判別され、ルーチンがステップ309に進むと、ステップ303で算出されたクーラ誤差比Rafが「1」に近づくように前回の基準EGR率取得用の燃料噴射量を補正するための瞬時補正値KTが算出され、ルーチンがステップ310に進む。
[0122]
 ステップ310では、ステップ301で取得された現在の目標燃料噴射量TQ(k)および現在の機関回転数N(k)に基づいて図3のマップから学習補正値KGが取得される。次いで、ステップ311において、ステップ307で設定された瞬時補正値KTまたはステップ309で算出された瞬時補正値KT(すなわち、ルーチンがステップ307を経由して当該ステップ310に進んだ場合には、ステップ307で設定された瞬時補正値KTであり、ルーチンがステップ309を経由して当該ステップ310に進んだ場合には、ステップ309で算出された瞬時補正値KTである)、および、ステップ310で取得された学習補正値KGを上式3に適用することによって、補正係数Kが算出される。
[0123]
 次いで、ステップ312において、ステップ301で取得された現在の目標燃料噴射量TQ(k)およびステップ311で算出された補正係数Kを上式2に適用することによって、基準EGR率取得用の燃料噴射量Qが算出される。次いで、ステップ313において、ステップ312で算出された基準EGR率取得用の燃料噴射量Qに基づいて図2(C)のマップから基準EGR率Regrbが取得される。次いで、ステップ314において、ステップ313で取得された基準EGR率Regrbが目標EGR率TRegrに設定され、ルーチンが終了する。
[0124]
 ところで、第1実施形態において、環境パラメータの値に応じて算出される補正値によって基準EGR率取得用の燃料噴射量の補正を行うようにしてもよい。次に、環境パラメータの値に応じて算出される補正値によって基準EGR率取得用の燃料噴射量の補正を行う実施形態(以下「第3実施形態」という)について説明する。なお、以下に説明されていない第3実施形態の構成は上述した実施形態の構成と同じであるか、あるいは、上述した実施形態から当然に推察される構成である。
[0125]
 第3実施形態では、所期の機関性能が達成されるように基準EGR率取得用の燃料噴射量を補正するための補正値(以下この補正値を「環境補正値」という)が環境パラメータの値に応じて算出され、この算出された環境補正値によって基準EGR率取得用の燃料噴射量が補正され、この補正された基準EGR率取得用の燃料噴射量を用いて図2(C)のマップから基準EGR率が取得され、この取得された基準EGR率が目標EGR率に設定される。
[0126]
 なお、環境補正値による基準EGR率取得用の燃料噴射量の補正の方法としては、様々な方法があるが、たとえば、次式9に示されているように、瞬時補正値と、環境補正値が乗算された学習補正値と、「1」とを合算することによって補正係数を算出し、次式10に示されているように、この算出された補正係数を目標燃料噴射量に乗算して得られる燃料噴射量を基準EGR率取得用の燃料噴射量とするとともにそのときの機関回転数を基準EGR率取得用の機関回転数として図2(C)のマップから基準EGR率を取得し、この取得された基準EGR率を目標EGR率に設定するという方法がある。なお、式9および式10において「K」が「補正係数」であり、「KT」が「瞬時補正値」であり、「KG」が「学習補正値」であり、「KE」が「環境補正値」であり、「Q」が「基準EGR率取得用の燃料噴射量」であり、「TQ」が「目標燃料噴射量」である。
[0127]
 K=KT+KG×KE+1   …(9)
 Q=TQ×K   …(10)
[0128]
 また、環境補正値としては、様々な補正値があるが、たとえば、以下のように算出される環境補正値を採用することができる。すなわち、機関運転中、図2(C)のマップが環境補正によって補正されているときに、実目標EGR率変化率および参照目標EGR率変化率が算出される。そして、実目標EGR率変化率に対する参照目標EGR率変化率の比(以下この比を「目標EGR率変化率比」という)が算出される。そして、目標EGR率変化率比が「1」以上であるときには、環境補正値として「1」が採用され、上式9に従って補正係数が算出される。つまり、この場合、実質的に、環境補正値による基準EGR率取得用の燃料噴射量の補正は行われないことになる。一方、目標EGR率変化率比が「1」よりも小さいときには、環境補正値として目標EGR率変化率比が採用され、上式9に従って補正係数が算出される。
[0129]
 第3実施形態には、学習補正値による基準EGR率取得用の燃料噴射量の過剰な補正、ひいては、学習補正値による基準EGR率の過剰な補正、ひいては、学習補正値による目標EGR率の過剰な補正を抑制することができるという利点がある。すなわち、目標EGR率変化率比が「1」よりも小さいことは、環境補正によって補正された図2(C)のマップにおける基準EGR率取得用の燃料噴射量の単位変化量当たりの基準EGR率の変化量が環境補正によって補正されていない図2(C)のマップにおけるそれに比べて大きくなっていることを意味している。この場合、図3のマップから取得される学習補正値をそのまま用いて基準EGR率取得用の燃料噴射量の補正が行われると、基準EGR率取得用の燃料噴射量が過剰に補正される可能性がある。ここで、過剰な補正とは、その補正によって補正された基準EGR率取得用の燃料噴射量を用いて図2(C)のマップから取得された基準EGR率に基づいて目標EGR率が設定され、この設定された目標EGR率に従ってEGR率が制御された場合に、混合気の空燃比を推定空燃比に良好に収束させることができない補正を意味する。そして、基準EGR率取得用の燃料噴射量が過剰に補正されることは、基準EGR率が過剰に補正されることを意味し、ひいては、目標EGR率が過剰に補正されることを意味する。
[0130]
 しかしながら、第3実施形態では、目標EGR率変化率比が「1」よりも小さいときには、目標EGR率変化率比が学習補正値に乗算される。そして、学習補正値に乗算される目標EGR率変化率比が「1」よりも小さいのであるから、目標EGR率変化率比が乗算された学習補正値は、目標EGR率変化率比が乗算される前の学習補正値よりも小さくなる。このため、学習補正値による基準EGR率取得用の燃料噴射量の補正の程度が目標EGR率変化率比が乗算される前の学習補正値による基準EGR率取得用の燃料噴射量の補正の程度に比べて小さくなる。したがって、学習補正値による基準EGR率取得用の燃料噴射量の過剰な補正が抑制され、ひいては、学習補正値による基準EGR率の過剰な補正が抑制され、ひいては、学習補正値による目標EGR率の過剰な補正が抑制されるのである。
[0131]
 なお、第3実施形態において、実目標EGR率変化率の符号が参照目標EGR率変化率の符号とは異なっているときには目標EGR率変化率比が負の値になる。
[0132]
 ここで、第3実施形態では、実目標EGR率変化率の符号が参照目標EGR率変化率の符号とは異なっているときには、学習補正値の学習が禁止されるのであるが、このとき、第1実施形態と同様に、既に学習されている学習補正値による基準EGR率取得用の燃料噴射量の補正が行われる場合、目標EGR率変化率比の値の大きさによっては、上式9に従って算出される補正係数が負の値になることがある。そして、この場合、上式10に従って算出される基準EGR率取得用の燃料噴射量が負の値になる。ところが、燃料噴射量が負の値になることはあり得ないことから、図2(C)のマップにおいて負の値の燃料噴射量に対応する基準EGR率は用意されていない。つまり、負の値の燃料噴射量に基づいて図2(C)のマップから基準EGR率を取得することはできないのである。
[0133]
 そこで、第3実施形態において、学習補正値の学習が禁止されたときに既に学習されている学習補正値による基準EGR率取得用の燃料噴射量の補正が行われる場合には、補正係数の下限値として、「0」よりも大きく且つ「1」よりも小さい値を予め設定しておき、上式9に従って算出された補正係数がその下限値よりも小さいときには、補正係数をその下限値とする(つまり、補正係数をその下限値にガードする)ようにすることが好ましい。
[0134]
 一方、第3実施形態において、学習補正値の学習が禁止されたときに、第2実施形態と同様に、学習補正値による基準EGR率取得用の燃料噴射量の補正も禁止される場合、上式9における学習補正値は「0」に設定される。このため、目標EGR率変化率比が負の値であったとしても、上式9に従って算出される補正係数が負の値になることはない。
[0135]
 したがって、第3実施形態において、学習補正値の学習が禁止されたときに学習補正値による基準EGR率取得用の燃料噴射量の補正も禁止される場合、上式9に従って算出される補正係数に対して何ら特別な処理を施す必要はない。
[0136]
 次に、第3実施形態の目標EGR率の設定を実行するルーチンの一例について説明する。このルーチンの一例が図7および図8に示されている。なお、図7および図8のルーチンは所定時間が経過する毎に実行されるルーチンである。また、図7および図8のステップ401~ステップ410は、図4のステップ101~ステップ110と同じであるので、これらステップの説明は省略する。
[0137]
 図7のステップ410Aでは、後述する図9のルーチンによって設定された最新の環境補正値KEが取得される。次いで、ステップ411において、ステップ407で設定された瞬時補正値KTまたはステップ409で算出された瞬時補正値KT(すなわち、ルーチンがステップ407を経由して当該ステップ411に進んだ場合には、ステップ407で設定された瞬時補正値KTであり、ルーチンがステップ409を経由して当該ステップ411に進んだ場合には、ステップ409で算出された瞬時補正値KTである)、ステップ408で設定された学習補正値KGまたはステップ410で取得された学習補正値KG(すなわち、ルーチンがステップ408を経由して当該ステップ411に進んだ場合には、ステップ408で設定された学習補正値KGであり、ルーチンがステップ410を経由して当該ステップ411に進んだ場合には、ステップ410で取得された学習補正値KGである)、および、ステップ410Aで取得された環境補正値KEを上式9に適用することによって、補正係数Kが算出される。
[0138]
 次いで、図8のステップ411Aにおいて、ステップ411で算出された補正係数Kがその下限値Kmin以上である(K≧Kmin)か否かが判別される。ここで、K≧Kminであると判別されたときには、ルーチンはステップ412に直接進む。一方、K≧Kminではないと判別されたときには、ルーチンはステップ411Bに進む。
[0139]
 ステップ411AにおいてK≧Kminではないと判別され、ルーチンがステップ411Bに進むと、補正係数Kとして下限値Kminが設定され、ルーチンがステップ412に進む。
[0140]
 ステップ412では、ステップ401で取得された現在の目標燃料噴射量TQ(k)およびステップ411で算出された補正係数Kまたはステップ411Bで設定された補正係数K(すなわち、ルーチンがステップ411Aからステップ412に直接進んだ場合には、ステップ411で算出された補正係数Kであり、ルーチンがステップ411Bを経由してステップ412に進んだ場合には、ステップ411Bで設定された補正係数Kである)を上式10に適用することによって、基準EGR率取得用の燃料噴射量Qが算出される。次いで、ステップ413において、ステップ412で算出された基準EGR率取得用の燃料噴射量Qに基づいて図2(C)のマップから基準EGR率Regrbが取得される。次いで、ステップ414において、ステップ413で取得された基準EGR率Regrbが目標EGR率TRegrに設定され、ルーチンが終了する。
[0141]
 次に、第3実施形態の環境補正値の算出を実行するルーチンの一例について説明する。このルーチンの一例が図9に示されている。なお、図9のルーチンは所定時間が経過する毎に実行されるルーチンである。
[0142]
 図9のルーチンが開始されると、始めに、ステップ501において、前回の基準EGR率取得用の燃料噴射量Q(k-1)、現在の基準EGR率取得用の燃料噴射量Q(k)、前回の目標EGR率TRegrA(k-1)、現在の目標EGR率TRegrA(k)、前回の参照目標EGR率(すなわち、前回の本ルーチンの実行時における参照目標EGR率)TRegrR(k-1)、および、今回の参照目標EGR率(すなわち、今回の本ルーチンの実行時における参照目標EGR率)TRegrR(k)が取得される。
[0143]
 次いで、ステップ502において、ステップ501で取得された現在の基準EGR率取得用の燃料噴射量Q(k)から同ステップ501で取得された前回の基準EGR率取得用の燃料噴射量Q(k-1)を減算することによって、前回の基準EGR率取得用の燃料噴射量から現在の基準EGR率取得用の燃料噴射量までの変化量(以下この変化量を「基準EGR率取得用燃料噴射量の変化量」という)ΔQが算出され、且つ、ステップ501で取得された現在の目標EGR率TRegrA(k)から同ステップ501で取得された前回の目標EGR率TRegrA(k-1)を減算することによって、前回の目標EGR率から現在の目標EGR率までの変化量(以下この変化量を「実目標EGR率変化量」という)ΔTRegrAが算出され、且つ、ステップ501で取得された現在の参照目標EGR率TRegrR(k)から同ステップ501で取得された前回の参照目標EGR率TRegrR(k-1)を減算することによって、前回の参照目標EGR率から現在の参照目標EGR率までの変化量(以下この変化量を「参照目標EGR率変化量」という)ΔTRegrRが算出される。
[0144]
 次いで、ステップ503において、ステップ502で算出された実目標EGR率変化量ΔTRegrAを同ステップ502で算出された基準EGR率取得用燃料噴射量の変化量ΔQで除算することによって、単位基準EGR率取得用燃料噴射量の変化量当たりの実目標EGR率変化量(すなわち、実目標EGR率変化率)RtregrA(=ΔTRegrA/ΔQ)が算出されるとともに、ステップ502で算出された参照目標EGR率変化量ΔTRegrRを同ステップ502で算出された基準EGR率取得用燃料噴射量の変化量ΔQで除算することによって、単位基準EGR率取得用燃料噴射量の変化量当たりの参照目標EGR率変化量(すなわち、参照目標EGR率変化率)RtregrR(=ΔTRegrR/ΔQ)が算出される。
[0145]
 次いで、ステップ504において、ステップ503で算出された実目標EGR率変化率RtregrAを同ステップ503で算出された参照目標EGR率変化率RtregrRで除算することによって、目標EGR率変化率比Rregrが算出される。次いで、ステップ505において、ステップ504で算出された目標EGR率変化率比Rregrが「1」以上である(Rregr≧1)か否かが判別される。ここで、Rregr≧1であると判別されたときには、ルーチンはステップ506に進む。一方、Rregr≧1ではないと判別されたときには、ルーチンはステップ507に進む。
[0146]
 ステップ505においてRregr≧1であると判別され、ルーチンがステップ506に進むと、環境補正値KEが「1」に設定され、ルーチンが終了する。すなわち、この場合、実質的に、環境補正値KEによる学習補正値KGの補正が行われないことになる。
[0147]
 ステップ505においてRregr≧1ではないと判別され、ルーチンがステップ507に進むと、環境補正値KEが目標EGR率変化率比Rregrに設定され、ルーチンが終了する。この場合、環境補正値KEによる学習補正値KGの補正が行われることになる。
[0148]
 ところで、第1実施形態は環境補正が行われる場合に本発明を適用したときの実施形態である。しかしながら、本発明は、広く、空燃比誤差比とは無関係に図2(C)のマップが補正される場合に適用可能である。ここで、空燃比誤差比とは無関係に図2(C)のマップが補正される場合として、たとえば、EGR率が所期の機関性能を得るために最適なEGR率になるように機関運転状態の過渡的な変化に応じて図2(C)のマップが補正される場合がある。次に、この場合の実施形態(以下「第4実施形態」という)について説明する。なお、以下に説明されていない第4実施形態の構成は上述した実施形態の構成と同じであるか、あるいは、第4実施形態の構成に鑑みたときに上述した実施形態から当然に推察される構成である。
[0149]
 図2(C)のマップは、上述したように、機関運転状態が定常運転状態にあることを前提に作成される。つまり、図2(C)のマップは過渡的な機関運転状態の変化を考慮せずに作成されるマップである。したがって、機関運転状態が過渡的に変化する状態(以下この状態を「過渡状態」という)にあるときに所期の機関性能(たとえば、所期の排気エミッション性能など)を達成するためには、所期の機関性能が得られるように機関運転状態の過渡的な変化に応じてEGR率を補正する必要がある。そこで、第4実施形態では、所期の機関性能が達成されるように過渡的な機関運転状態の変化に応じて図2(C)のマップを補正する補正(以下この補正を「過渡補正」という)が行われる。これによれば、結果的に、過渡補正によって基準EGR率が補正され、ひいては、目標EGR率が補正されることになる。そして、補正係数によって補正された目標燃料噴射量を基準EGR率取得用の燃料噴射量として用い、過渡補正によって補正された図2(C)のマップから基準EGR率を取得し、この基準EGR率を目標EGR率に設定し、この目標EGR率に従ってEGR制御弁の動作状態が制御されることによって、所期の機関性能が達成されることになる。
[0150]
 そして、過渡補正は空燃比誤差比とは無関係に行われる補正であるから、過渡補正によって補正されていない図2(C)のマップでは、基準EGR率取得用の燃料噴射量が多くなるほど基準EGR率が小さくなっているにもかかわらず、過渡補正によって補正された図2(C)のマップでは、少なくともその一部領域において、基準EGR率取得用の燃料噴射量が多くなるほど基準EGR率が大きくなる場合がある。つまり、過渡補正によって補正されていない図2(C)のマップから取得される基準EGR率を「参照基準EGR率」と称し、参照基準EGR率に基づいて設定される目標EGR率を「参照目標EGR率」と称したとき、過渡補正によって補正された図2(C)のマップから基準EGR率を取得する場合、基準EGR率取得用の燃料噴射量の変化量に対する実際に取得された基準EGR率の変化量の比、ひいては、基準EGR率取得用の燃料噴射量の変化量に対する目標EGR率の変化量(すなわち、過渡補正によって補正された図2(C)のマップから取得された基準EGR率に基づいて設定される目標EGR率の変化量)の比(以下この比を「実目標EGR率変化率」という)の符号が、基準EGR率取得用の燃料噴射量の変化量に対する参照基準EGR率の変化量の比、ひいては、基準EGR率取得用の燃料噴射量の変化量に対する参照目標EGR率の変化量の比(以下この比を「参照目標EGR率変化率」という)の符号とは逆になる場合がある。
[0151]
 そこで、第4実施形態では、実目標EGR率変化率の符号が参照目標EGR率変化率の符号と同じであるときには、上述した学習補正値の学習が実行されるが、実目標EGR率変化率の符号が参照目標EGR率変化率の符号とは異なるときには、上述した学習補正値の学習が禁止される。
[0152]
 第4実施形態には、内燃機関の性能が所期の機関性能から大きく乖離することを抑制することができるという利点がある。すなわち、実目標EGR率変化率の符号が参照目標EGR率変化率の符号とは異なるときに学習補正値の学習が継続され、新たに記憶される学習補正値による基準EGR率取得用の燃料噴射量の補正が継続されている場合、検出空燃比を推定空燃比に一致させるために混合気の空燃比を大きくすべきときに実際の空燃比はかえって小さくなってしまう。この場合、混合気の空燃比は所期の機関性能を得ることができる空燃比から遠ざかり、最終的に検出空燃比が推定空燃比に一致したときには混合気の空燃比は所期の機関性能を得ることができる空燃比よりも大幅に小さくなっている。このため、内燃機関の性能が所期の機関性能から大きく乖離することになる。一方、検出空燃比を推定空燃比に一致させるために混合気の空燃比を小さくすべきときには実際の空燃比はかえって大きくなってしまう。この場合にも、混合気の空燃比は所期の機関性能を得ることができる空燃比から遠ざかり、最終的に検出空燃比が推定空燃比に一致したときには混合気の空燃比は所期の機関性能を得ることができる空燃比よりも大幅に大きくなっている。このため、内燃機関の性能が所期の機関性能から大きく乖離することになる。しかしながら、第4実施形態によれば、実目標EGR率変化率の符号が参照目標EGR率変化率の符号とは異なるときに学習補正値の学習が禁止されることから、内燃機関の性能が所期の機関性能から大きく乖離することが抑制されるのである。
[0153]
 なお、実目標EGR率変化率の符号が参照目標EGR率変化率の符号とは異なるときには、第1実施形態と同様に、瞬時補正値の算出が禁止され、したがって、瞬時補正値による基準EGR率取得用の燃料噴射量の補正が禁止される。
[0154]
 また、第4実施形態において、機関運転状態の過渡度合(すなわち、機関運転状態の変化の程度)に応じて算出される補正値によって基準EGR率取得用の燃料噴射量の補正を行うようにしてもよい。次に、機関運転状態の過渡度合に応じて算出される補正値によって基準EGR率取得用の燃料噴射量の補正を行う実施形態(以下「第5実施形態」という)について説明する。なお、以下に説明されていない第5実施形態の構成は上述した実施形態の構成と同じであるか、あるいは、上述した実施形態から当然に推察される構成である。
[0155]
 第5実施形態では、所期の機関性能が達成されるように基準EGR率取得用の燃料噴射量を補正するための補正値(以下この補正値を「過渡補正値」という)が機関運転状態の過渡度合に応じて算出され、この算出された過渡補正値によって基準EGR率取得用の燃料噴射量が補正され、この補正された基準EGR率取得用の燃料噴射量を用いて図2(C)のマップから基準EGR率が取得され、この取得された基準EGR率が目標EGR率に設定される。
[0156]
 なお、過渡補正値による基準EGR率取得用の燃料噴射量の補正の方法としては、様々な方法があるが、たとえば、次式11に示されているように、瞬時補正値と、過渡補正値が乗算された学習補正値と、「1」とを合算することによって補正係数を算出し、次式12に示されているように、この算出された補正係数を目標燃料噴射量に乗算して得られる燃料噴射量を基準EGR率取得用の燃料噴射量とするとともにそのときの機関回転数を基準EGR率取得用の機関回転数として図2(C)のマップから基準EGR率を取得し、この取得された基準EGR率を目標EGR率に設定するという方法がある。なお、式11および式12において「K」が「補正係数」であり、「KT」が「瞬時補正値」であり、「KG」が「学習補正値」であり、「KTR」が「過渡補正値」であり、「Q」が「基準EGR率取得用の燃料噴射量」であり、「TQ」が「目標燃料噴射量」である。
[0157]
 K=KT+KG×KTR+1   …(11)
 Q=TQ×K   …(12)
[0158]
 なお、上記環境補正値および上記過渡補正値によって基準EGR率取得用の燃料噴射量の補正が行われてもよい。
[0159]
 また、上述した実施形態では、実目標EGR率変化率が算出されるときに参照目標EGR率変化率が算出されるが、参照目標EGR率変化率を事前に算出するようにしてもよい。すなわち、たとえば、第1実施形態において参照目標EGR率変化率を事前に算出するようにする場合、環境パラメータの値に応じて基準EGR率取得用の燃料噴射量を補正しなくても所期の機関性能が得られる環境パラメータの値(以下この値を「適正値」という)、または、環境パラメータの値に応じて基準EGR率取得用の燃料噴射量を補正しなくても所期の機関性能が得られる環境パラメータの値の範囲(以下この範囲を「適正範囲」という)が予め求められる。そして、環境パラメータの値が適正値に一致しているとき、あるいは、環境パラメータの値が適正範囲内にあるときに、基準EGR率取得用の燃料噴射量の変化量に対する目標EGR率の変化量の比が算出され、この算出された比が参照目標EGR率変化率として電子制御装置に記憶される。そして、この記憶された参照目標EGR率変化率が用いられる。
[0160]
 なお、参照目標EGR率の算出に用いられる基準EGR率取得用の燃料噴射量によって目標EGR率の変化率が異なる場合がある。したがって、参照目標EGR率変化率を事前に算出しておく場合、参照目標EGR率の算出に用いられた基準EGR率取得用の燃料噴射量毎に参照目標EGR率変化率を算出して電子制御装置に記憶し、実際の参照目標EGR率変化率を用いるときにはその時の基準EGR率取得用の燃料噴射量に対応する参照目標EGR率変化率を用いるようにすることが好ましい。
[0161]
 なお、上述した実施形態では、補正係数によって基準EGR率取得用の燃料噴射量が補正される。しかしながら、本発明は、補正係数によって基準EGR率を補正する場合、補正係数によって目標EGR率を補正する場合にも適用可能である。なお、補正係数によって基準EGR率を補正する場合には、基準EGR率の補正に現在用いられている補正係数を補正することによって空燃比誤差比を「1」にすることができる補正値が瞬時補正値として算出される。また、補正係数によって目標EGR率を補正する場合には、目標EGR率の補正に現在用いられている補正係数を補正することによって空燃比誤差比を「1」にすることができる補正値が瞬時補正値として算出される。
[0162]
 また、上述した実施形態は、EGR制御弁によるEGR率の制御によって混合気の空燃比を推定空燃比に一致させるようにしている場合に本発明を適用したときの実施形態である。しかしながら、本発明は、EGR制御弁によるEGR率の制御に加えて、スロットル弁による吸入空気量の制御によって混合気の空燃比を推定空燃比に一致させるようにしている場合にも適用可能である。
[0163]
 また、上述した実施形態は、圧縮自着火式の内燃機関に本発明を適用したときの実施形態である。しかしながら、本発明は、火花点火式の内燃機関(いわゆる、ガソリンエンジン)にも適用可能である。

請求の範囲

[請求項1]
 燃焼室に形成される混合気の空燃比を検出する空燃比検出手段と、燃焼室から排気通路に排出された排気ガスを吸気通路に導入する排気再循環装置と、を備え、燃焼室に形成される混合気の空燃比の推定値である推定空燃比を算出し、前記空燃比検出手段によって検出される空燃比である検出空燃比が推定空燃比に一致するように前記排気再循環装置によって吸気通路に導入される排気ガスの量の目標値である目標排気ガス再循環量を設定し、該設定された目標排気ガス再循環量の排気ガスが前記排気再循環装置によって吸気通路に導入されるように前記排気再循環装置の動作状態を制御する排気再循環制御を実行する内燃機関の制御装置であって、
 推定空燃比に対する検出空燃比の偏差である空燃比偏差が零になるように現在の目標排気ガス再循環量を補正するための補正値である瞬時補正値を算出する機能を有し、
 逐次算出される瞬時補正値の積算値である学習補正値を算出して該算出された学習補正値を記憶する学習機能を有し、
 内燃機関に係る所定のパラメータである基準排気ガス再循環量設定パラメータと目標排気ガス再循環量に関する基準値である基準排気ガス再循環量との関係が基準排気ガス再循環量関係として予め定められており、推定空燃比に対する検出空燃比の偏差とは無関係に内燃機関の性能として所期の性能が得られるように前記基準排気ガス再循環量関係を補正する基準排気ガス再循環量関係補正を行い、
 瞬時補正値と学習補正値とによって補正された基準排気ガス再循環量設定パラメータに基づいて前記補正された基準排気ガス再循環量関係から基準排気ガス再循環量を設定して該設定された基準排気ガス再循環量を目標排気ガス再循環量に設定し、あるいは、基準排気ガス再循環量設定パラメータに基づいて前記補正された基準排気ガス再循環量関係から設定される基準排気ガス再循環量を瞬時補正値と学習補正値とによって補正して該補正された基準排気ガス再循環量を目標排気ガス再循環量に設定する内燃機関の制御装置において、
 前記基準排気ガス再循環量関係補正によって補正されていない基準排気ガス再循環量関係を補正前の基準排気ガス再循環量関係と称し、前記基準排気ガス再循環量関係補正によって補正された基準排気ガス再循環量関係を補正後の基準排気ガス再循環量関係と称し、瞬時補正値と学習補正値とによって補正された目標排気ガス再循環量設定パラメータに基づいて補正前の基準排気ガス再循環量関係から設定される基準排気ガス再循環量に基づいて設定される目標排気ガス再循環量、または、基準排気ガス再循環量設定パラメータに基づいて補正前の基準排気ガス再循環量関係から設定される基準排気ガス再循環量を瞬時補正値と学習補正値とによって補正して該補正された基準排気ガス再循環量に基づいて設定される目標排気ガス再循環量を参照目標排気ガス再循環量と称し、瞬時補正値と学習補正値とによって補正された目標排気ガス再循環量設定パラメータに基づいて補正後の基準排気ガス再循環量関係から設定される基準排気ガス再循環量に基づいて設定される目標排気ガス再循環量、または、基準排気ガス再循環量設定パラメータに基づいて補正後の基準排気ガス再循環量関係から設定される基準排気ガス再循環量を瞬時補正値と学習補正値とによって補正して該補正された基準排気ガス再循環量に基づいて設定される目標排気ガス再循環量を実目標排気ガス再循環量と称したとき、
 基準排気ガス再循環量設定パラメータの変化量に対する実目標排気ガス再循環量の変化量の比の符号が基準排気ガス再循環量設定パラメータの変化量に対する参照目標排気ガス再循環量の変化量の比の符号とは逆であるときに前記学習機能の実行を禁止する内燃機関の制御装置。
[請求項2]
 燃焼室に形成される混合気の空燃比を検出する空燃比検出手段と、燃焼室から排気通路に排出される排気ガスを吸気通路に導入する排気再循環装置と、を備え、燃焼室に形成される混合気の空燃比の推定値である推定空燃比を算出し、前記空燃比検出手段によって検出される空燃比である検出空燃比が推定空燃比に一致するように前記排気再循環装置によって吸気通路に導入される排気ガスの量の目標値である目標排気ガス再循環量を設定し、燃焼室に供給される空気の量である吸入空気量を用いて前記排気再循環装置によって吸気通路に導入される排気ガスの量の推定値である推定排気ガス再循環量を算出し、前記設定された目標排気ガス再循環量の排気ガスが前記排気再循環装置によって吸気通路に導入されるように目標排気ガス再循環量に対する前記推定排気ガス再循環量に対する偏差が零になるように同偏差に基づいて前記排気再循環装置の動作状態をフィードバック制御する排気再循環制御を実行する内燃機関の制御装置であって、
 推定空燃比に対する検出空燃比の偏差である空燃比偏差が零になるように現在の目標排気ガス再循環量を補正するための補正値である瞬時補正値を算出する機能を有し、
 逐次算出される瞬時補正値の積算値である学習補正値を算出して該算出された学習補正値を記憶する学習機能を有し、
 内燃機関に係る所定のパラメータである基準排気ガス再循環量設定パラメータと目標排気ガス再循環量に関する基準値である基準排気ガス再循環量との関係が基準排気ガス再循環量関係として予め定められており、推定空燃比に対する検出空燃比の偏差とは無関係に内燃機関の性能として所期の性能が得られるように前記基準排気ガス再循環量関係を補正する基準排気ガス再循環量関係補正を行い、
 瞬時補正値と学習補正値とから定まる補正値である補正係数を基準排気ガス再循環量設定パラメータに関連する誤差に起因する空燃比偏差と吸入空気量に関連する誤差に起因する空燃比偏差との割合に応じて分割することによって基準排気ガス再循環量設定パラメータに関連する誤差に起因する空燃比偏差を解消するための補正係数であるパラメータ補正係数と吸入空気量に関連する誤差に起因する空燃比偏差を海洋するための補正係数である吸入空気量補正係数とを算出し、
 前記パラメータ補正係数によって補正された基準排気ガス再循環量設定パラメータに基づいて前記補正された基準排気ガス再循環量関係から基準排気ガス再循環量を設定して該設定された基準排気ガス再循環量を目標排気ガス再循環量に設定し、あるいは、基準排気ガス再循環量設定パラメータに基づいて前記補正された基準排気ガス再循環量関係から設定される基準排気ガス再循環量を前記パラメータ補正係数によって補正して該補正された基準排気ガス再循環量を目標排気ガス再循環量に設定し、
 燃焼室に供給される空気の量である吸入空気量を前記吸入空気量補正係数によって補正し、該補正された吸入空気量を用いて前記排気再循環装置によって吸気通路に導入される排気ガスの量の推定値である推定排気ガス再循環量を算出する内燃機関の制御装置において、
 前記基準排気ガス再循環量関係補正によって補正されていない基準排気ガス再循環量関係を補正前の基準排気ガス再循環量関係と称し、前記基準排気ガス再循環量関係補正によって補正された基準排気ガス再循環量関係を補正後の基準排気ガス再循環量関係と称し、前記パラメータ補正係数によって補正された目標排気ガス再循環量設定パラメータに基づいて補正前の基準排気ガス再循環量関係から設定される基準排気ガス再循環量に基づいて設定される目標排気ガス再循環量、または、基準排気ガス再循環量設定パラメータに基づいて補正前の基準排気ガス再循環量関係から設定される基準排気ガス再循環量を前記パラメータ補正係数によって補正して該補正された基準排気ガス再循環量に基づいて設定される目標排気ガス再循環量を参照目標排気ガス再循環量と称し、前記パラメータ補正係数によって補正された目標排気ガス再循環量設定パラメータに基づいて補正後の基準排気ガス再循環量関係から設定される基準排気ガス再循環量、または、基準排気ガス再循環量設定パラメータに基づいて設定される目標排気ガス再循環量関係から設定される基準排気ガス再循環量を前記パラメータ補正係数によって補正して該補正された基準排気ガス再循環量に基づいて設定される目標排気ガス再循環量を実目標排気ガス再循環量と称したとき、
 基準排気ガス再循環量設定パラメータの変化量に対すr実目標排気ガス再循環量の変化量の比が基準排気ガス再循環量設定パラメータの変化量に対する参照目標排気ガス再循環量の変化量の比の符号とは逆であるときに前記学習機能の実行を禁止し、前記学習機能の実行が禁止されたときに既に記憶されている学習補正値による基準排気ガス再循環量設定パラメータまたは基準排気ガス再循環量の補正を行う内燃機関の制御装置。
[請求項3]
 前記学習基準の実行が禁止されたときに学習補正値による基準排気ガス再循環量設定パラメータまたは基準排気ガス再循環量の補正を禁止する請求項1に記載の内燃機関の制御装置。
[請求項4]
 前記学習機能の実行が禁止されたときに瞬時補正値による基準排気ガス再循環量設定パラメータまたは基準排気ガス再循環量の補正を禁止する請求項1~3のいずれか1つに記載の内燃機関の制御装置。
[請求項5]
 基準排気ガス再循環量設定パラメータの変化量に対する実目標排気ガス再循環量の変化量の比を実目標排気ガス再循環量変化率と称し、基準排気ガス再循環量設定パラメータの変化量に対する参照目標排気ガス再循環量の変化量の比を参照目標排気ガス再循環量変化率と称し、実目標排気ガス再循環量変化率に対する参照目標排気ガス再循環変化率の比を目標排気ガス再循環量変化率比と称したとき、目標排気ガス再循環量変化率比が1よりも小さいときに目標排気ガス再循環量変化率比によって基準排気ガス再循環量設定パラメータまたは基準排気ガス再循環量が補正される請求項1~4のいずれか1つに記載の内燃機関の制御装置。
[請求項6]
 燃焼室に燃料を供給する燃料供給手段をさらに具備し、該燃料供給手段によって燃焼室に供給される燃料の量である燃料供給量の目標値である目標燃料供給量が設定される請求項1~5のいずれか1つの内燃機関の制御装置において、
 前記基準排気ガス再循環量設定パラメータが目標燃料供給量に相当する燃料供給量である内燃機関の制御装置。
[請求項7]
 燃焼室に供給される空気の量である供給空気量を検出する供給空気量検出手段をさらに具備する請求項6に記載の内燃機関の制御装置において、
 目標燃料供給量に相当する燃料供給量と前記供給空気量検出手段によって検出される供給空気量である検出供給空気量とに基づいて推定空燃比が算出され、あるいは、瞬時補正値と学習補正値とによって補正された目標燃料供給量に相当する燃料供給量と検出供給空気量とに基づいて推定空燃比が算出される内燃機関の制御装置。
[請求項8]
 燃焼室に燃料を供給する燃料供給手段と、燃焼室に供給される空気の量である供給空気量を検出する供給空気量検出手段と、をさらに具備し、前記燃料供給手段によって燃焼室に供給される燃料の量である燃料供給量の目標値である目標燃料供給量が設定される請求項1~5のいずれか1つに記載の内燃機関の制御装置において、
 目標燃料供給量に相当する燃料供給量と前記供給空気量検出手段によって検出される供給空気量である検出供給空気量とに基づいて推定空燃比が算出され、あるいは、瞬時補正値と学習補正値とによって補正された目標燃料供給量に相当する燃料供給量と検出供給空気量とに基づいて推定空燃比が算出される内燃機関の制御装置。
[請求項9]
 前記基準排気ガス再循環量補正が内燃機関を取り巻く環境に関するパラメータであって内燃機関の運転状態に影響を及ぼすパラメータである環境パラメータの値に基づいて前記排気再循環装置によって吸気通路に導入される排気ガスの量が所期の内燃機関の性能を得るために最適な排気ガスの量になるように基準排気ガス再循環量設定パラメータまたは基準排気ガス再循環量を補正する補正であり、あるいは、
 前記基準排気ガス再循環量補正が内燃機関の運転状態が過渡的に変化している状態にあるときに前記排気再循環装置によって吸気通路に導入される排気ガスの量が所期の内燃機関の性能を得るために最適な排気ガスの量になるように基準排気ガス再循環量設定パラメータまたは基準排気ガス再循環量を補正する補正であり、あるいは、
 前記基準排気ガス再 循環量補正が内燃機関の運転状態が過渡的に変化している状態にあるときに内燃機関を取り巻く環境に関するパラメータであって内燃機関の運転状態に影響を及ぼすパラメータである環境パラメータの値に基づいて前記排気再循環装置によって吸気通路に導入される排気ガスの量が所期の内燃機関の性能を得るために最適な排気ガスの量になるように基準排気ガス再循環量設定パラメータまたは基準排気ガス再循環量を補正する補正である請求項1~8のいずれか1つに記載の内燃機関の制御装置。
[請求項10]
 前記排気再循環装置によって吸気通路に導入される排気ガスの量の推定値である推定排気ガス再循環量が算出され、目標排気ガス再循環量に対する推定排気ガス再循環量の偏差が零になるように同偏差に基づいて前記排気再循環装置の動作状態がフィードバック制御される請求項1、および、3~9のいずれか1つに記載の内燃機関の制御装置。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8]

[ 図 9]