(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＥＧＲ通路にＥＧＲバルブを有して構成されるＥＧＲシステムを備えた内燃機関で、ＥＧＲのＮＯｘ濃度目標値に対応する気筒内酸素濃度目標値に基づいて、前記ＥＧＲバルブの開度を制御する内燃機関のＥＧＲ制御システムにおいて、
吸気通路に吸入空気流量検出装置を設けるとともに、排気通路に排気ラムダ検出装置とＮＯｘ濃度検出装置を設け、
前記ＥＧＲシステムを制御する制御装置が、
前記内燃機関の運転状態が定常状態である場合において、前記ＮＯｘ濃度検出装置の検出値とＮＯｘ濃度の算出値の比であるＮＯｘ補正係数を使用して前記気筒内酸素濃度目標値を補正する際に、
前記内燃機関の運転状態、又は、前記吸入空気流量検出装置の検出値と前記排気ラムダ検出装置の検出値の組み合わせが、予め設定された検出値使用範囲内に含まれるときは、前記吸入空気流量検出装置の検出値と前記排気ラムダ検出装置の検出値と前記ＮＯｘ濃度検出装置の検出値を使用して前記ＮＯｘ補正係数を算出し、前記検出値使用範囲外であるときは、前記ＮＯｘ補正係数を１．０にして算出し、
この算出された前記ＮＯｘ補正係数を使用して前記気筒内酸素濃度目標値を補正して、前記ＥＧＲバルブの開度を制御するように構成される内燃機関のＥＧＲ制御システム。
【請求項２】
前記制御装置が、
前記内燃機関の運転状態、又は、前記吸入空気流量検出装置の検出値と前記排気ラムダ検出装置の検出値の組み合わせが、前記検出値使用範囲内に含まれるときであっても、
前記吸入空気流量検出装置の検出値と前記排気ラムダ検出装置の検出値を使用して算出される排気ガス中のＮＯｘ濃度の算出値が、前記ＮＯｘ濃度検出装置の検出値における予め設定された許容範囲内にあるか否かを判定して、該許容範囲内ではないときは、前記ＮＯｘ補正係数を１．０にして算出するように構成される請求項１に記載の内燃機関のＥＧＲ制御システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載の内燃機関のＥＧＲ制御システムを備えて構成される内燃機関。
【請求項４】
ＥＧＲ通路にＥＧＲバルブを有して構成されるＥＧＲシステムを備えた内燃機関で、ＥＧＲのＮＯｘ濃度目標値に対応する気筒内酸素濃度目標値に基づいて、前記ＥＧＲバルブの開度を制御する内燃機関のＥＧＲ制御方法において、
前記内燃機関の運転状態が定常状態である場合において、ＮＯｘ濃度検出装置の検出値とＮＯｘ濃度の算出値の比であるＮＯｘ補正係数を使用して前記気筒内酸素濃度目標値を補正する際に、
前記内燃機関の運転状態、又は、吸気通路に設けた吸入空気流量検出装置の検出値と、排気通路に設けた排気ラムダ検出装置の検出値の組み合わせが、予め設定された検出値使用範囲内に含まれるときは、前記吸入空気流量検出装置の検出値と前記排気ラムダ検出装置の検出値と前記ＮＯｘ濃度検出装置の検出値を使用して前記ＮＯｘ補正係数を算出し、前記検出値使用範囲外であるときは、前記ＮＯｘ補正係数を１．０にして算出し、
この算出された前記ＮＯｘ補正係数を使用して前記気筒内酸素濃度目標値を補正して、前記ＥＧＲバルブの開度を制御することを特徴とする内燃機関のＥＧＲ制御方法。
【請求項５】
前記内燃機関の運転状態、又は、前記吸入空気流量検出装置の検出値と、前記排気ラムダ検出装置の検出値の組み合わせが、前記検出値使用範囲内に含まれるときであっても、
前記吸入空気流量検出装置の検出値と前記排気ラムダ検出装置の検出値を使用して算出される排気ガス中のＮＯｘ濃度の算出値が、前記ＮＯｘ濃度検出装置の検出値における予め設定された許容範囲内にあるか否かを判定して、該許容範囲内ではないときは、前記ＮＯｘ補正係数を１．０にして算出することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関のＥＧＲ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＥＧＲ通路にＥＧＲバルブを有して構成されるＥＧＲシステムを備えた内燃機関で、気筒内酸素濃度に基づいてＥＧＲバルブの開度を制御する内燃機関のＥＧＲ制御システム、内燃機関、及び内燃機関のＥＧＲ制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、車両に搭載されるディーゼルエンジン等の内燃機関には、排気ガスに含まれるＮＯｘ（窒素酸化物）の濃度を一定濃度以下に制御するために、ＥＧＲシステムが備えられる。このＥＧＲシステムは、図１に示すように、内燃機関１０の排気通路１３と吸気通路１２を接続するＥＧＲ通路１４と、このＥＧＲ通路１４に設けられるＥＧＲクーラー１５、ＥＧＲバルブ１６等により構成されるシステム１である。このＥＧＲシステム１により、排気通路１３を通過する排気ガスＧの一部（ＥＧＲガス）Ｇｅを、ＥＧＲ通路１４を経由して吸気通路１２に還流させて、新気Ａと共に気筒１１ｃ内に供給することで、気筒１１ｃ内での燃焼温度を低下させ、排気ガスＧに含まれるＮＯｘの濃度を制御している。一般的に、気筒１１ｃ内での燃焼温度が低下するにつれて、排気ガスＧに含まれるＮＯｘの濃度が低減することが知られている。
【０００３】
また、これに関連して、内燃機関の負荷にかかわらず低圧ＥＧＲの流量を一定となるようにフィードフォワード制御するとともに、排気中の酸素濃度が一定となるように、高圧ＥＧＲの流量をその目標値にフィードバック制御する内燃機関の排気還流制御装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
一方、発明者らは、図５に示すようなＥＧＲ制御システム４０Ｘで、エンジン回転数及び燃料噴射量等のエンジン運転状態に基づいて算出される第１ＮＯｘ目標値Ｎｔ１に、実際の排気ガスＧ中のＮＯｘ濃度がなるように、気筒内酸素濃度に基づいて、ＥＧＲバルブ１６の開度を制御することを考えてきた。
【０００５】
すなわち、ＥＧＲバルブ１６の開度を制御する目標開度の制御量Ｃは、気筒内酸素濃度目標値Ｄｔを基に第４制御部４４のフィードフォワード制御で算出される基本制御量（プリ制御量）Ｃａに、気筒内酸素濃度目標値Ｄｔと、各種センサからの入力を基に算出される気筒内酸素濃度の計算値Ｄｃとの差（誤差）ΔＤ（＝Ｄｔ−Ｄｃ）を基に第５制御部４５のフィードバック制御（ＰＩＤ制御）で算出される補正制御量Ｃｂを加算してバルブ制御量Ｃが算出される（Ｃ＝Ｃａ＋Ｃｂ）。
【０００６】
より詳細に説明すると、吸入空気流量センサ２１、吸気圧力センサ２２、吸気温度センサ２３、排気ラムダセンサ２４などのセンサ群Ｓｇ１からの検出値を基に、第１制御部４１で、ＮＯｘ濃度算出値Ｎｃが算出される。それと共に、ＮＯｘ濃度検出値Ｎｄを基本としてＮＯｘ濃度算出値Ｎｃによる算出値を補正する値を用いて、制御用の算出値を補正するとの考えに基づいて、ＮＯｘ補正部４６Ｘで、ＮＯｘ濃度センサ２０の検出値であるＮＯｘ濃度検出値Ｎｄが入力され、このＮＯｘ濃度検出値ＮｄとＮＯｘ濃度算出値ＮｃとからＮＯｘ補正係数（補正比率）Ｎｃｆ＝Ｎｄ／Ｎｃが算出される。
【０００７】
一方、エンジン回転数及び燃料噴射量に基づいてマップデータを参照する等して、第１ＮＯｘ目標値Ｎｔ１が算出され、この第１ＮＯｘ目標値Ｎｔ１に対して、第２制御部４２で、スモークリミットを考慮して第２ＮＯｘ目標値Ｎｔ２が算出され、更に、内燃機関の運転状態が定常状態であるときに、ＮＯｘ補正係数Ｎｃｆを乗じて、第３ＮＯｘ目標値Ｎｔ３（＝Ｎｔ２×Ｎｃｆ＝Ｎｔ２×Ｎｄ／Ｎｃ）が算出される。また、内燃機関の運転状態が過渡状態であるときには、ＮＯｘ補正係数ＮＣｆによる補正を行わず、補正比率を１として、第３ＮＯｘ目標値Ｎｔ３が算出される（Ｎｔ３＝Ｎｔ２×１＝Ｎｔ２）。
【０００８】
この第３ＮＯｘ目標値Ｎｔ３に対して、第３制御部４３で、気筒内酸素濃度目標値Ｄｔが算出され、第４制御部４４でフィードフォワード制御（プリ制御）の目標値である基本制御量（プリ制御量）Ｃａが算出される。それと共に、第５制御部４５で、気筒内酸素濃度目標値Ｄｔと第１制御部４１で算出された気筒内酸素濃度算出値Ｄｃとを入力して、フィードバック制御（ＰＩＤ制御）の目標値である補正制御量Ｃｂが算出される。加算部４７で、この基本制御量Ｃａと補正制御量Ｃｂとが加算されてバルブ制御量Ｃが算出される。このバルブ制御量ＣでＥＧＲバルブ１６の開度が調整制御される。
【０００９】
そして、このＥＧＲ制御においては、図５に示すように、ＮＯｘ補正部４６Ｘでは、内燃機関の運転状態が定常状態であるときにおいて、ＮＯｘ補正係数ＮＣｆの算出に、ＮＯｘ濃度センサ２０だけでなく、第１制御部４１に入力される吸入空気流量センサ（ＭＡＦセンサ）２１、吸気圧力センサ２２、吸気温度センサ２３、排気ラムダセンサ２４等の各種センサの検出値が用いられる。
【００１０】
しかしながら、吸入空気流量センサ２１及び排気ラムダセンサ２４は、それらのセンサの特性や個体差により、計測精度が維持できる範囲とできない範囲とがあり、特定のエンジン運転状態で測定精度が悪化するという問題がある。例えば、吸入空気流量センサ２１は、吸入空気流量が一定量以下で、その検出値が特定の値以下であるときに測定精度が悪化する。また、排気ラムダセンサ２４は、排気ガスの空燃比がリーン側で、その検出値が特定の値以上であるときに測定精度が悪化したり、感度が鈍くなったりする。そのため、この特定のエンジン運転状態での検出値でＮＯｘ補正係数ＮＣｆを算出すると、ＮＯｘ補正係数ＮＣｆの算出精度が悪化したり、逆に感度が鈍くなったりする。
【００１１】
従って、このＮＯｘ補正係数ＮＣｆの算出精度が悪化し、ばらつく状態で、ＥＧＲバルブ１６の開度の制御量Ｃを算出すると、この算出された制御量Ｃに基づくＥＧＲバルブ１６の目標開度がばらつき、ＥＧＲバルブ１６の開度の制御の精度が悪化することになる。また、センサの感度が鈍い領域に入ると、ＥＧＲバルブ１６の開度の目標値が変化しない張り付き状態が生じることになる。そのため、特定のエンジン運転状態では、センサの計測精度が原因で、気筒内酸素濃度の目標値Ｄｔの算出精度が悪化して、ＥＧＲバルブ１６の開度の制御の精度が悪化し、排気ガス中のＮＯｘ濃度が悪化してしまうことになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０１２−２３７２９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、ＥＧＲ通路にＥＧＲバルブを有して構成されるＥＧＲシステムを備えた内燃機関で、排気通路に設けたＮＯｘ濃度検出装置の検出値と気筒内酸素濃度に基づいて、ＥＧＲバルブの開度を制御する内燃機関のＥＧＲシステムに関し、特に、吸入空気流量の検出値と、排気ラムダの検出値と、排気ガス中のＮＯｘ濃度の検出値に基づいて算出され、かつ、気筒内酸素濃度の補正に使用されるＮＯｘ補正係数の算出精度の低下を回避することで、ＥＧＲバルブの開度の制御精度の悪化を抑制することができる内燃機関のＥＧＲ制御システム、内燃機関及び内燃機関のＥＧＲ制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の目的を達成するための本発明の内燃機関のＥＧＲ制御システムは、ＥＧＲ通路にＥＧＲバルブを有して構成されるＥＧＲシステムを備えた内燃機関で、ＥＧＲのＮＯｘ濃度目標値に対応する気筒内酸素濃度目標値に基づいて、前記ＥＧＲバルブの開度を制御する内燃機関のＥＧＲ制御システムにおいて、吸気通路に吸入空気流量検出装置を設けるとともに、排気通路に排気ラムダ検出装置とＮＯｘ濃度検出装置を設け、前記ＥＧＲシステムを制御する制御装置が、前記内燃機関の運転状態が定常状態である場合において、前記ＮＯｘ濃度検出装置の検出値とＮＯｘ濃度の算出値の比であるＮＯｘ補正係数を使用して前記気筒内酸素濃度目標値を補正する際に、前記内燃機関の運転状態、又は、前記吸入空気流量検出装置の検出値と前記排気ラムダ検出装置の検出値の組み合わせが、予め設定された検出値使用範囲内に含まれるときは、前記吸入空気流量検出装置の検出値と前記排気ラムダ検出装置の検出値と前記ＮＯｘ濃度検出装置の検出値を使用して前記ＮＯｘ補正係数を算出し、前記検出値使用範囲外であるときは、前記ＮＯｘ補正係数を１．０にして算出し、この算出された前記ＮＯｘ補正係数を使用して前記気筒内酸素濃度目標値を補正して、前記ＥＧＲバルブの開度を制御するように構成される。
【００１５】
この検出値使用範囲（ＮＯｘ補正係数適応範囲）は、吸入空気流量検出装置（吸入空気流量センサ）と排気ラムダ検出装置（排気ラムダセンサ）の検出値の信頼範囲によって予め設定されるが、実用時には、この検出値の測定精度には様々な要素が影響するので、実験などで、吸入空気流量の検出値と排気ラムダの検出値を使用して算出されたＮＯｘ補正係数に基づいて、ＥＧＲバルブの開度を制御した場合に不都合が生じない範囲を検出値使用範囲に設定する。
【００１６】
この検出値使用範囲は、例えばエンジン回転数と負荷（若しくは燃料噴射量）の組み合わせで表せる内燃機関の運転状態に対して設定してもよく、また、吸入空気流量の検出値と排気ラムダの検出値の組み合わせ、言い換えれば、吸入空気流量の検出値の測定誤差の範囲と排気ラムダの検出値の測定誤差の範囲の組み合わせに対して設定してもよい。この測定誤差の設定に際しては、各センサの校正曲線等の公差の範囲等を利用できる。
【００１７】
そして、この検出値使用範囲内では、これらの検出値を使用してＮＯｘ補正係数を算出し、この算出されたＮＯｘ補正係数に基づいて、ＥＧＲバルブの開度の制御量を算出して、この算出された制御量分、ＥＧＲバルブの開度を変化させて、ＥＧＲバルブの開度を目標開度に制御する。一方、検出値使用範囲外のときは、これらの検出値を使用して算出されるＮＯｘ補正係数を使用せずに、ＮＯｘ補正係数を１．０として算出する。
【００１８】
したがって、この構成によれば、吸入空気流量検出装置及び排気ラムダ検出装置の測定精度が維持されるエンジン運転状態のときのみ、これらの検出値を用いて算出したＮＯｘ補正係数を使用するので、ＮＯｘ補正係数の算出精度の悪化を抑制することができ、ＥＧＲバルブの開度の制御量の算出精度の悪化を抑制することができる。
【００１９】
また、上記の内燃機関のＥＧＲ制御システムにおいて、前記制御装置が、前記内燃機関の運転状態、又は、前記吸入空気流量検出装置の検出値と前記排気ラムダ検出装置の検出値の組み合わせが、前記検出値使用範囲内に含まれるときであっても、前記吸入空気流量検出装置の検出値と前記排気ラムダ検出装置の検出値を使用して算出される排気ガス中のＮＯｘ濃度の算出値が、前記ＮＯｘ濃度検出装置の検出値における予め設定された許容範囲内にあるか否かを判定して、該許容範囲内ではないときは、前記ＮＯｘ補正係数を１．０にして算出するように構成される。
【００２０】
内燃機関の運転状態、又は、吸入空気流量の検出値と排気ラムダの検出値の組み合わせが、検出値使用範囲内に含まれ、吸入空気流量及び排気ラムダの測定精度が維持されているときであっても、吸入空気流量の検出値と排気ラムダの検出値を使用して算出される排気ガスに含まれるＮＯｘ濃度の算出値が、ＮＯｘ濃度検出装置（ＮＯｘ濃度センサ）の個体差に基づく測定誤差範囲などから予め設定される許容範囲内に含まれているときは算出されたＮＯｘ補正係数を使用し、許容範囲外では算出されたＮＯｘ補正係数を使用せずに、１．０として算出されたＮＯｘ補正係数を使用して、ＥＧＲバルブの開度を制御する。
【００２１】
つまり、ＮＯｘ濃度の検出値とＮＯｘ濃度の算出値を比べて、吸入空気流量の検出値と排気ラムダの検出値で測定精度が低いか否かを判定して、測定精度が低いとの判定のときは、吸入空気流量の検出値と排気ラムダの検出値を使用して算出されるＮＯｘ補正係数を使用せず、ＮＯｘ補正係数の算出の精度の悪化を防止する。
【００２２】
これにより、ＮＯｘ濃度の算出値のバラツキによる、ＥＧＲバルブの開度が目標開度付近で振動する現象であるＥＧＲハンチングの発生を回避し、また、センサの感度が鈍い領域でのＥＧＲバルブの開度の上限張り付き等を防止する。
【００２３】
また、上記の内燃機関のＥＧＲ制御システムを搭載した内燃機関は、上記の内燃機関のＥＧＲ制御システムと同様の作用効果を奏することができる。
【００２４】
また、上記の目的を達成するための本発明の内燃機関のＥＧＲ制御方法は、ＥＧＲ通路にＥＧＲバルブを有して構成されるＥＧＲシステムを備えた内燃機関で、ＥＧＲのＮＯｘ濃度目標値に対応する気筒内酸素濃度目標値に基づいて、前記ＥＧＲバルブの開度を制御する内燃機関のＥＧＲ制御方法において、前記内燃機関の運転状態が定常状態である場合において、ＮＯｘ濃度検出装置の検出値とＮＯｘ濃度の算出値の比であるＮＯｘ補正係数を使用して前記気筒内酸素濃度目標値を補正する際に、前記内燃機関の運転状態、又は、吸気通路に設けた吸入空気流量検出装置の検出値と、排気通路に設けた排気ラムダ検出装置の検出値の組み合わせが、予め設定された検出値使用範囲内に含まれるときは、前記吸入空気流量検出装置の検出値と前記排気ラムダ検出装置の検出値と前記ＮＯｘ濃度検出装置の検出値を使用して前記ＮＯｘ補正係数を算出し、前記検出値使用範囲外であるときは、前記ＮＯｘ補正係数を１．０にして算出し、この算出された前記ＮＯｘ補正係数を使用して前記気筒内酸素濃度目標値を補正して、前記ＥＧＲバルブの開度を制御することを特徴とする方法である。
【００２５】
また、上記の内燃機関のＥＧＲ制御方法において、前記内燃機関の運転状態、又は、前記吸入空気流量検出装置の検出値と、前記排気ラムダ検出装置の検出値の組み合わせが、前記検出値使用範囲内に含まれるときであっても、前記吸入空気流量検出装置の検出値と前記排気ラムダ検出装置の検出値を使用して算出される排気ガス中のＮＯｘ濃度の算出値が、前記ＮＯｘ濃度検出装置の検出値における予め設定された許容範囲内にあるか否かを判定して、該許容範囲内ではないときは、前記ＮＯｘ補正係数を１．０にして算出する。
【００２６】
これらの方法によれば、上記の内燃機関のＥＧＲ制御システムと同様の作用効果を奏することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の内燃機関のＥＧＲ制御システム、内燃機関、及び内燃機関のＥＧＲ制御方法によれば、吸入空気流量検出装置及び排気ラムダ検出装置の測定精度が維持されるエンジン運転状態のときのみ、吸入空気流量の検出値及び排気ラムダの検出値を使用して算出されるＮＯｘ補正係数を使用するので、気筒内酸素濃度の補正に使用されるＮＯｘ補正係数の算出精度の低下を回避することができ、ＥＧＲバルブの開度の制御精度の悪化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る実施の形態の内燃機関におけるＥＧＲシステムの構成を模式的に示す図である。
【図２】本発明に係る実施の形態の内燃機関のＥＧＲ制御システムの構成を模式的に示す図である。
【図３】本発明に係る実施の形態の内燃機関のＥＧＲ制御方法の制御フローを示す図である。
【図４】吸入空気流量検出の検出値と、排気ラムダの検出値の組み合わせに対する検出値使用範囲の一例を示す図である。
【図５】先行技術における内燃機関のＥＧＲ制御システムの構成を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明に係る実施の形態の内燃機関のＥＧＲ制御システム、内燃機関、及び内燃機関のＥＧＲ制御方法について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明に係る実施の形態の内燃機関は、本発明に係る実施の形態の内燃機関のＥＧＲ制御システム４０を備えて構成され、後述する内燃機関のＥＧＲ制御システム４０が奏する作用効果と同様の作用効果を奏することができる。
【００３０】
図１に示すように、本発明に係る実施の形態の内燃機関（以下エンジン）１０は、ＥＧＲシステム１を備えて構成され、エンジン本体１１と吸気通路１２と排気通路１３とＥＧＲ通路１４を備えている。このＥＧＲ通路１４は、排気通路１３と吸気通路１２とを接続して設けられ、上流側より順に、エンジン冷却水を冷却媒体とするＥＧＲクーラー１５、ＥＧＲバルブ１６が設けられている。
【００３１】
そして、大気から導入される新気Ａが、必要に応じて、ＥＧＲ通路１４から吸気マニホールド１１ａに流入するＥＧＲガスＧｅを伴って、気筒（シリンダ）１１ｃ内の燃焼室に送られ、燃焼室にて燃料噴射装置（図示しない）より噴射された燃料と混合圧縮されて、燃料が燃焼することで、エンジン１０に動力を発生させる。そして、エンジン１０で燃焼により発生した排気ガスＧが、排気マニホールド１１ｂから排気通路１３に流出するが、その一部はＥＧＲ通路１４にＥＧＲガスＧｅとして流れ、残りの排気ガスＧａ（＝Ｇ−Ｇｅ）は、排気浄化処理装置（図示しない）により浄化処理された後、マフラー（図示しない）を経由して大気へ放出される。
【００３２】
また、吸気通路１２には、吸入空気流量を検出する吸入空気流量センサ（ＭＡＦセンサ：吸入空気流量検出装置）２１、吸気圧力を検出する吸気圧力センサ２２及び吸気温度を検出する吸気温度センサ２３が設けられるとともに、排気通路１３には、排気ガス中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ濃度センサ（ＮＯｘ濃度検出装置）２０と、排気の空気過剰率を検出する排気ラムダセンサ（排気空気過剰率センサ：排気ラムダ検出装置）２４が設けられる。これらのセンサ２１〜２４はセンサ群Ｓｇ１を形成し、これらのセンサ２０〜２４の信号は、予め設定された制御時間毎に、後述する制御装置３０に送信される。
【００３３】
また、本発明の内燃機関のＥＧＲシステム１を制御するＥＧＲ制御システム４０のための制御装置３０が備えられる。この制御装置３０は、ＮＯｘ濃度センサ２０及びセンサ群Ｓｇ１のセンサ２１〜２４より送信された信号に基づいて、予め設定された制御時間毎に、センサ２０〜２４の検出値を算出するとともに、必要な検出値のデータ（通常は、最新の検出値のデータ）を記憶する。この制御装置３０は、通常は、エンジン１０の運転状態全般を制御するエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）に組み込まれるが、独立して設けてもよい。
【００３４】
ここで、ＥＧＲバルブ１６の開度を制御する目標開度の制御量Ｃは、気筒内酸素濃度目標値Ｄｔを基に第４制御部４４のフィードフォワード制御で算出される基本制御量（プリ制御量）Ｃａに、気筒内酸素濃度目標値Ｄｔと、各種センサからの入力を基に算出される気筒内酸素濃度の計算値Ｄｃとの差（誤差）ΔＤ（＝Ｄｔ−Ｄｃ）を基に第５制御部４５のフィードバック制御（ＰＩＤ制御）で算出される補正制御量Ｃｂを加算してバルブ制御量Ｃが算出される（Ｃ＝Ｃａ＋Ｃｂ）。
【００３５】
つまり、ＥＧＲ通路１４にＥＧＲバルブ１６を有して構成されるＥＧＲシステム１を備えたエンジン１０で、ＥＧＲのＮＯｘ濃度目標値Ｎｔ１に対応する気筒内酸素濃度目標値Ｄｔに基づいて、ＥＧＲバルブ１６の開度を制御する内燃機関のＥＧＲ制御システム４０である。
【００３６】
より詳細に説明すると、第１制御部４１では、吸入空気流量センサ２１、吸気圧力センサ２２、吸気温度センサ２３、排気ラムダセンサ２４などのセンサ群Ｓｇ１からの検出値を基に、ＮＯｘ濃度算出値Ｎｃを算出する。
【００３７】
このシリンダ内酸素濃度算出値Ｄｃの算出に際しても内部ＥＧＲガスを考慮することが好ましい。つまり、気筒内で発生するＮＯｘ量に関係するのは、気筒内の全排気ガス量に対する気筒内酸素濃度算出値Ｄｃであるので、気筒内の全排気ガス量に対する気筒内酸素濃度算出値Ｄｃを、吸気量と酸素濃度、外部ＥＧＲガスの排気ガス量と酸素濃度内部とだけで算出せずに、内部ＥＧＲガスの排気ガス量と酸素濃度と考慮に入れて、気筒内酸素濃度算出値Ｄｃを算出することが好ましい。
【００３８】
そして、この気筒内酸素濃度算出値Ｄｃなどから気筒内で発生するＮＯｘ量及び気筒内から排出される排気ガスのＮＯｘ濃度を算出し、ＮＯｘ濃度算出値Ｎｃとする。
【００３９】
それと共に、ＮＯｘ濃度センサ２０で検出されるＮＯｘ濃度検出値Ｎｄを基本としてＮＯｘ濃度算出値Ｎｃによる算出値を補正する値を用いて、制御用の算出値を補正するとの考えに基づいて、ＮＯｘ補正部４６で、ＮＯｘ濃度センサ２０の検出値であるＮＯｘ濃度検出値Ｎｄが入力され、このＮＯｘ濃度検出値ＮｄとＮＯｘ濃度算出値ＮｃとからＮＯｘ補正係数（補正比率）Ｎｃｆ＝Ｎｄ／Ｎｃを算出する。
【００４０】
一方、第２制御部４２では、排気ラムダセンサ２４の検出値を入力して、エンジン回転数及び燃料噴射量に基づいてマップデータを参照する等して、第１ＮＯｘ目標値Ｎｔ１が算出され、この第１ＮＯｘ目標値Ｎｔ１が入力される第２制御部４２では、排気ラムダセンサ２４の検出値を入力して、この第１ＮＯｘ目標値Ｎｔ１ではスモークが発生することが、予め設定してある計算式やマップデータ等から予測される場合には、スモークが発生しないようなＮＯｘ濃度を第２ＮＯｘ目標値Ｎｔ２とする。所謂スモークリミットを行う。なお、スモークが発生する可能性が無い場合は、そのまま、第１ＮＯｘ目標値Ｎｔ１を第２ＮＯｘ目標値Ｎｔ２とする。これにより第２ＮＯｘ目標値Ｎｔ２を算出する。
【００４１】
更に、内燃機関の運転状態が定常状態であるときには、ＮＯｘ補正係数Ｎｃｆを乗じて、第３ＮＯｘ目標値Ｎｔ３（＝Ｎｔ２×Ｎｃｆ＝Ｎｔ２×Ｎｄ／Ｎｃ）を算出する。一方、過渡状態であるときには、ＮＯｘ補正係数ＮＣｆによる補正を行わず、補正比率を１として、第３ＮＯｘ目標値Ｎｔ３を算出する（Ｎｔ３＝Ｎｔ２×１＝Ｎｔ２）。
【００４２】
そして、第３制御部４３では、吸気圧力センサ２２及び吸気温度センサ２３の検出値を入力して、この第３ＮＯｘ目標値Ｎｔ３に対して、気筒内酸素濃度目標値Ｄｔを算出する。第４制御部４４で、この算出された気筒内酸素濃度目標値Ｄｔに対して、フィードフォワード制御（プリ制御）の目標値である基本制御量（プリ制御量）Ｃａを算出する。この基本制御量Ｃａの算出に際しても、内部ＥＧＲガスを考慮することが好ましい。
【００４３】
なお、この第４制御部４４では、ＥＧＲバルブ１６の前後に設けた差圧センサ（図示しない）で検出したＥＧＲバルブ１６の前後圧力、ＥＧＲバルブ１６の下流のＥＧＲ通路１４に設けた温度センサ（図示しない）で検出したＥＧＲガスＧｅの温度等を用いて、より正確なＥＧＲガスＧｅの流量とＥＧＲバルブ１６の開度の関係を求めておくことが好ましい。
【００４４】
つまり、気筒内で発生するＮＯｘ量に関係する気筒内の全排気ガス量に対する気筒内酸素濃度目標値Ｄｔを、気筒内の排気ガス量と酸素濃度が、空気流量と酸素濃度、内部ＥＧＲガスの排気ガス量と酸素濃度、および外部ＥＧＲガスの排気ガス量と酸素濃度とで決まることを利用して、気筒内の酸素濃度の目標値である気筒内酸素濃度目標値Ｄｔから、外部ＥＧＲガス量Ｇｅを算出して、このＥＧＲガス量Ｇｅを供給できるＥＧＲバルブ１６の開度をプリ制御量Ｃａとする。
【００４５】
また、それと並行して、第５制御部４５で、第３制御部４３で第３ＮＯｘ目標値Ｎｔ３に対して算出された気筒内酸素濃度目標値Ｄｔと第１制御部４１で算出された気筒内酸素濃度算出値Ｄｃとを入力して、フィードバック制御（ＰＩＤ制御）の目標値である補正制御量Ｃｂを算出する。そして、加算部４７で、この基本制御量Ｃａと補正制御量Ｃｂとを加算してバルブ制御量Ｃを算出する。このバルブ制御量ＣでＥＧＲバルブ１６の開度を調整制御する。
【００４６】
そして、本発明においては、ＥＧＲシステム１を制御する制御装置３０は、ＮＯｘ補正部４６で、エンジン運転状態が定常状態である場合において、ＮＯｘ濃度センサ２０の検出値ＮｄとＮＯｘ濃度の算出値Ｎｃの比であるＮＯｘ補正係数Ｎｃｆ（＝Ｎｄ／Ｎｃ）を使用して気筒内酸素濃度目標値Ｄｔを補正する際に、エンジン運転状態が予め設定された検出値使用範囲（ＮＯｘ補正係数適応範囲）内に含まれるときは、又は、図４に例示するように、吸入空気流量センサ２１の検出値ｍと排気ラムダセンサ２４の検出値λの組み合わせが、予め設定された検出値使用範囲（ＮＯｘ補正係数適応範囲）ＡＲ（ｍ≧ｍ１  かつ  λ≦λ１）内に含まれるときは、吸入空気流量センサ２１の検出値と排気ラムダセンサ２４の検出値とＮＯｘ濃度センサ２０の検出値Ｎｄを使用してＮＯｘ補正係数Ｎｃｆを算出し、検出値使用範囲ＡＲの外であるときは、ＮＯｘ補正係数Ｎｃｆを１．０にして算出し、この算出されたＮＯｘ補正係数Ｎｃｆを使用して気筒内酸素濃度目標値Ｄｔを補正して、ＥＧＲバルブ１６の開度を制御するように構成される。
【００４７】
また、制御装置３０は、エンジン運転状態、又は、吸入空気流量センサ２１の検出値ｍと排気ラムダセンサ２４の検出値λの組み合わせが、予め設定された検出値使用範囲ＡＲ内に含まれるときであっても、吸入空気流量センサ２１の検出値ｍと排気ラムダセンサ２４の検出値λを使用して算出される排気ガス中のＮＯｘ濃度算出値Ｎｃが、ＮＯｘ濃度センサ２０の検出値Ｎｄにおける予め設定された許容範囲ＭＲ内にあるか否かを判定して、この許容範囲ＭＲ内ではないときは、ＮＯｘ補正係数Ｎｃｆを１．０にして算出するように構成される。
【００４８】
つまり、ＮＯｘ濃度の検出値ＮｄとＮＯｘ濃度の算出値Ｎｃを比べて、吸入空気流量の検出値ｍと排気ラムダの検出値λの測定精度が低いか否かを判定して、測定精度が低いとの判定のときは、吸入空気流量の検出値ｍと排気ラムダの検出値λを使用して算出されるＮＯｘ補正係数Ｎｃｆを使用せず、ＮＯｘ補正係数Ｎｃｆを１．０にして、ＮＯｘ補正係数Ｎｃｆの算出の精度の悪化を防止する。
【００４９】
次に、上記の内燃機関のＥＧＲ制御システム４０を用いた、本発明の内燃機関のＥＧＲ制御方法について、図３の制御フローを参照しながら説明する。図３の制御フローは、エンジン１０が運転状態にあるときに、制御時間毎に上級の制御フローから呼ばれて実施され、実施後に、上級の制御フローに戻る制御フローであり、エンジン１０が運転状態にある限り、繰り返し呼ばれる制御フローとして示している。なお、この図３の制御フローに基づく制御の途中で、内燃機関が運転停止するとき等では、割り込みが生じて、リターンに行って上級の制御フローに戻り、この上級の制御フローの終了と共に終了する。
【００５０】
この図３の制御フローがスタートすると、ステップＳ１１にて、吸入空気流量センサ２１、排気ラムダセンサ２４及びＮＯｘ濃度センサ２０により、吸入空気流量ｍ、排気ラムダλ及びＮＯｘ濃度Ｎｄをそれぞれ検出する。この検出の後、ステップＳ１２に進む。
【００５１】
ステップＳ１２では、ステップＳ１１で検出した、吸入空気流量ｍ及び排気ラムダλの組み合わせが、検出値使用範囲ＡＲ内に含まれているか否かを判定する。検出値使用範囲ＡＲ内に含まれていないときは（ＮＯ）、ＮＯｘ補正係数ＮＣｆの算出精度が維持される領域にないと判定して、ステップＳ１６に進み、ＮＯｘ補正係数ＮＣｆを１．０にし、ステップＳ１７に進む。
【００５２】
また、ステップＳ１２で、検出値使用範囲ＡＲ内に含まれているときは（ＹＥＳ）、吸入空気流量センサ２１及び排気ラムダセンサ２４の測定精度が維持されて、ＮＯｘ補正係数ＮＣｆの算出精度が維持される領域にあると判定して、ステップＳ１３に進む。
【００５３】
ステップＳ１３では、吸入空気流量センサ２１の検出値（吸入空気流量）ｍと、排気ラムダセンサ２４の検出値（排気ラムダ）λに基づいて、排気ガスＧａに含まれるＮＯｘ濃度の計算値Ｎｃを算出するとともに、このＮＯｘ濃度の計算値Ｎｃが、ステップＳ１１で検出したＮＯｘ濃度センサ２０の検出値（ＮＯｘ濃度検出値）Ｎｄの個体差を含めた校正曲線の誤差範囲等に基づいて許容範囲ＭＲを設定又は算出する。この許容範囲ＭＲの設定又は算出後、ステップＳ１４に進む。
【００５４】
ステップＳ１４では、ＮＯｘ濃度の計算値Ｎｃが、許容範囲ＭＲ内に含まれているか否かを判定する。ステップＳ１４にて、許容範囲ＭＲ内に含まれていないときは（ＮＯ）、ＮＯｘ補正係数ＮＣｆの算出精度が維持される領域にないと判定して、ステップＳ１６に進み、ＮＯｘ補正係数ＮＣｆを１．０にし、ステップＳ１７に進む。
【００５５】
一方、ＮＯｘ濃度の計算値Ｎｃが、許容範囲ＭＲ内に含まれるときは（ＹＥＳ）、ステップＳ１５で、吸入空気流量ｍ及び排気ラムダλを使用してＮＯｘ補正係数ＮＣｆを算出し、ステップＳ１７に進む。
【００５６】
ステップＳ１７で、ＮＯｘ補正係数ＮＣｆを用いて気筒内酸素濃度目標値Ｄｔを補正して、この気筒内酸素濃度目標値Ｄｔに基づいてＥＧＲバルブ１６の開度の制御量Ｃを算出して、リターンし、リターンした上位の制御フローで、ＥＧＲバルブ１６の開度を制御する。
【００５７】
上記の制御により、本発明に係る実施の形態の内燃機関のＥＧＲ制御方法が実施でき、この内燃機関のＥＧＲ制御方法は、ＥＧＲ通路１４にＥＧＲバルブ１６を有して構成されるＥＧＲシステム１を備えた内燃機関１０で、ＥＧＲのＮＯｘ濃度目標値Ｎｔ１に対応する気筒内酸素濃度目標値Ｄｔに基づいて、ＥＧＲバルブ１６の開度を制御する内燃機関のＥＧＲ制御方法であり、エンジン運転状態が定常状態である場合において、ＮＯｘ濃度センサ２０の検出値ＮｄとＮＯｘ濃度の算出値Ｎｃの比であるＮＯｘ補正係数Ｎｃｆを使用して気筒内酸素濃度目標値Ｄｔを補正する際に、エンジン運転状態、又は、吸気通路１２に設けた吸入空気流量センサ２１の検出値ｍと排気通路１３に設けた排気ラムダセンサ２４の検出値λの組み合わせが、予め設定された検出値使用範囲ＡＲ内に含まれるときは、吸入空気流量センサ２１の検出値ｍと排気ラムダセンサ２４の検出値λとＮＯｘ濃度センサ２０の検出値Ｎｄを使用してＮＯｘ補正係数Ｎｃｆを算出し、検出値使用範囲ＡＲ外であるときは、ＮＯｘ補正係数Ｎｃｆを１．０にして算出し、この算出されたＮＯｘ補正係数Ｎｃｆを使用して気筒内酸素濃度目標値Ｄｔを補正して、ＥＧＲバルブ１６の開度を制御する方法である。
【００５８】
また、更に、エンジン運転状態、又は、吸入空気流量センサ２１の検出値ｍと排気ラムダセンサ２４の検出値λの組み合わせが、検出値使用範囲ＡＲ内に含まれるときであっても、吸入空気流量センサ２１の検出値ｍと排気ラムダセンサ２４の検出値λを使用して算出される排気ガス中のＮＯｘ濃度の算出値Ｎｃが、ＮＯｘ濃度センサ２０の検出値Ｎｄにおける予め設定された許容範囲ＭＲ内にあるか否かを判定して、この許容範囲ＭＲ内ではないときは、ＮＯｘ補正係数Ｎｃｆを１．０にして算出する。
【００５９】
上記の構成の内燃機関のＥＧＲ制御システム４０、エンジン（内燃機関）１０、及び内燃機関のＥＧＲ制御方法によれば、吸入空気流量センサ２１及び排気ラムダセンサ２４の測定精度が維持されるエンジン運転状態のときのみ、吸入空気流量センサ２１の検出値ｍ及び排気ラムダセンサ２４の検出値λを使用して算出されるＮＯｘ補正係数ＮＣｆを使用するので、気筒内酸素濃度Ｄｔの補正に使用されるＮＯｘ補正係数Ｎｃｆの算出精度の低下を回避することができ、ＥＧＲバルブ１６の開度の制御精度の悪化を抑制することができる。
【符号の説明】
【００６０】
１  内燃機関のＥＧＲシステム
１０  エンジン（内燃機関）
１１  エンジン本体
１１ａ  吸気マニホールド
１１ｂ  排気マニホールド
１１ｃ  気筒
１２  吸気通路
１３  排気通路
１４  ＥＧＲ通路
１５  ＥＧＲクーラー
１６  ＥＧＲバルブ
２０  ＮＯｘ濃度センサ（ＮＯｘ濃度検出装置）
２１  吸入空気流量センサ（ＭＡＦセンサ：吸入空気流量検出装置）
２２  吸気圧力センサ
２３  吸気温度センサ
２４  排気ラムダセンサ（排気過剰率センサ：排気ラムダ検出装置）
３０  制御装置
４０、４０Ｘ  内燃機関のＥＧＲ制御システム
４１  第１制御部
４２  第２制御部
４３  第３制御部
４４  第４制御部
４５  第５制御部
４６、４６Ｘ  ＮＯｘ補正部
４７  加算部
Ａ  新気
Ｃ  ＥＧＲバルブの開度の制御量
Ｃａ  ＥＧＲバルブの開度の基本制御量
Ｃｂ  ＥＧＲバルブの開度の補正制御量
Ｄｔ  気筒内酸素濃度目標値
Ｄｃ  気筒内酸素濃度算出値
Ｇ、Ｇａ  排気ガス
Ｇｅ  ＥＧＲガス
ＮＣｆ  ＮＯｘ補正係数
Ｓｇ１  センサ群
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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