【手続補正書】
【提出日】平成21年11月13日(2009.11.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の筒内圧を検出する筒内圧センサと、
前記筒内圧に基づいて、前記筒内で消費される内部エネルギと相関を有する内部エネルギ相関値を算出する内部エネルギ相関値算出手段と、
前記内部エネルギ相関値に基づいて、排気ガス中のNOx濃度推定値を算出するNOx濃度推定手段と、を備え、
前記内部エネルギ相関値算出手段は、
膨張行程の開始後における特定クランク角までに終了した燃焼の割合を表すMFBを、前記筒内圧に基づいて算出するMFB算出手段を備え、
当該MFBを前記内部エネルギ相関値として算出することを特徴とすることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
内燃機関の吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段を備え、
前記NOx濃度推定手段は、
前記内部エネルギ相関値に基づいて、内燃機関から排出されるNOx排出量を算出するNOx量算出手段と、
前記NOx排出量を前記吸入空気量で規格化することにより前記NOx濃度推定値を算出する規格化手段と、を含むことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
内燃機関の吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段を備え、
前記NOx濃度推定手段は、前記吸入空気量が多量であるほど、前記NOx濃度推定値を低く補正する補正手段を含むことを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
筒内で燃焼する混合気の空燃比を検出する空燃比検出手段を備え、
前記NOx濃度推定手段は、前記空燃比がリーンであるほど前記NOx濃度推定値を高く補正する補正手段を含むことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
排気行程の後に筒内に残留する残留ガス量と相関を有する残留ガス量相関値を検知する残留ガス量相関値検知手段を備え、
前記NOx濃度推定手段は、前記残留ガス量相関値に基づいて前記残留ガス量が多いと推定されるほど、前記NOx濃度推定値を低く補正する補正手段を含むことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
内燃機関の吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段を備え、
前記補正手段は、前記吸入空気量と前記残留ガス量との和が多いと推定されるほど、前記NOx濃度推定値を低く補正することを特徴とする請求項５記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記NOx濃度推定値が、NOx濃度目標値に近づくように内燃機関を制御する制御手段と、
内燃機関の運転状態に基づいて、前記NOx濃度目標値を設定するNOx濃度目標値設定手段と、
を備えることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
内燃機関の出力効率と相関を有する出力効率指標を算出する出力効率指標算出手段と、
前記出力効率指標と、出力効率指標目標値との差を指標偏差として算出する指標偏差算出手段と、
前記NOx濃度推定値と、NOx濃度目標値との差を濃度偏差として算出する濃度偏差算出手段と、
前記指標偏差が大きいほど大きな値となり、かつ、前記濃度偏差が大きいほど大きな値となる評価値を算出する評価値算出手段と、
前記評価値が最小になるように、内燃機関の点火時期を制御する点火時期制御手段と、
を備えることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
前記評価値算出手段は、前記指標偏差と前記濃度偏差とを、それぞれの重み係数の割合で前記評価値に反映させ、
内燃機関の状態に応じて、前記重み係数の割合を変化させる重み係数変更手段を備えることを特徴とする請求項８記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
排気ガスを浄化するための触媒と、
前記触媒の劣化を判定する触媒劣化判定手段と、を備え、
前記重み係数変更手段は、前記触媒の劣化が認められた場合に、前記濃度偏差の重み係数の割合を大きくする劣化対応手段を含むことを特徴とする請求項９記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１１】
排気ガスを浄化するための触媒と、
前記触媒のNOx浄化余力を推定する浄化余力推定手段と、
前記触媒のNOx浄化余力を回復させるための再生処理を実行する再生手段と、
前記再生処理の実行可否を判断する実行可否判断手段と、を備え、
前記重み係数変更手段は、前記NOx浄化余力が判定値以下であり、かつ、前記再生処理の実行が不可である場合に、前記濃度偏差の重み係数の割合を大きくする再生不可対応手段を含むことを特徴とする請求項９又は１０記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１２】
内燃機関の出力効率と相関を有する出力効率指標を算出する出力効率指標算出手段と、
前記NOx濃度推定値と、NOx濃度目標値との差を濃度偏差として算出する濃度偏差算出手段と、
前記出力効率指標の基本目標値を前記濃度偏差に基づいて修正することにより出力効率指標目標値を設定する指標目標値設定手段と、
前記出力効率指標が、前記出力効率指標目標値に近づくように、内燃機関の点火時期を制御する点火時期制御手段と、
を備えることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１３】
バルブオーバーラップ期間が変化するように、内燃機関の吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の開弁特性を変更することのできる可変動弁機構と、
前記NOx濃度推定値が、NOx濃度目標値に近づくように、前記可変動弁機構を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする請求項１乃至１２の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１４】
内燃機関の筒内圧を検出する筒内圧センサと、
前記筒内圧に基づいて、前記筒内で消費される内部エネルギと相関を有する内部エネルギ相関値を算出する内部エネルギ相関値算出手段と、
前記内部エネルギ相関値に基づいて、排気ガス中のNOx濃度推定値を算出するNOx濃度推定手段と、
機関回転数を検知する回転数センサと、を備え、
前記内部エネルギ相関値算出手段は、
筒内容積と、クランク角当たりの筒内圧力変化率との積を、膨張行程において積分した結果に基づいて前記内部エネルギ相関値を算出する第１の算出手段と、
膨張行程の開始直後の筒内容積と筒内圧力の積と、前記膨張行程の終了時点付近における筒内容積と筒内圧力の積との差に基づいて、前記内部エネルギ相関値を算出する第２の算出手段と、
機関回転数が判定値以下である場合には前記第１の算出手段による算出を選択し、機関回転数が前記判定値を超える場合には前記第２の算出手段による算出を選択する算出手法選択手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項１５】
排気ガス中のNOx濃度を検出するNOx濃度センサと、
前記NOx濃度の検出値と、前記NOx濃度推定値との差が判定値を超えている場合に、前記NOx濃度センサの異常を判定する異常判定手段と、
を備えることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１６】
前記内燃機関は複数の気筒を有し、
前記筒内圧センサは、複数の気筒にそれぞれ配置され、
前記内部エネルギ相関値算出手段は、前記複数の気筒のそれぞれにつき前記内部エネルギ相関値を算出し、
前記NOx濃度推定手段は、前記複数の気筒のそれぞれにつき前記NOx濃度推定値を算出し、
前記複数の気筒のそれぞれについて算出されたNOx濃度推定値のばらつきが所定の範囲に収まっている場合に、NOx濃度推定値の推定結果が正しいと判断する正否判定手段を備えることを特徴とする請求項１乃至１５の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
内燃機関の筒内圧を検出する筒内圧センサと、
前記筒内圧に基づいて、前記筒内で消費される内部エネルギと相関を有する内部エネルギ相関値を算出する内部エネルギ相関値算出手段と、
前記内部エネルギ相関値に基づいて、排気ガス中のNOx濃度推定値を算出するNOx濃度推定手段と、を備え、
前記内部エネルギ相関値算出手段は、
膨張行程の開始後における特定クランク角までに終了した燃焼の割合を表すMFBを、前記筒内圧に基づいて算出するMFB算出手段を備え、
当該MFBを前記内部エネルギ相関値として算出することを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
また、第１４の発明は、内燃機関の制御装置であって、
内燃機関の筒内圧を検出する筒内圧センサと、
前記筒内圧に基づいて、前記筒内で消費される内部エネルギと相関を有する内部エネルギ相関値を算出する内部エネルギ相関値算出手段と、
前記内部エネルギ相関値に基づいて、排気ガス中のNOx濃度推定値を算出するNOx濃度推定手段と、
機関回転数を検知する回転数センサと、を備え、
前記内部エネルギ相関値算出手段は、
筒内容積と、クランク角当たりの筒内圧力変化率との積を、膨張行程において積分した結果に基づいて前記内部エネルギ相関値を算出する第１の算出手段と、
膨張行程の開始直後の筒内容積と筒内圧力の積と、前記膨張行程の終了時点付近における筒内容積と筒内圧力の積との差に基づいて、前記内部エネルギ相関値を算出する第２の算出手段と、
機関回転数が判定値以下である場合には前記第１の算出手段による算出を選択し、機関回転数が前記判定値を超える場合には前記第２の算出手段による算出を選択する算出手法選択手段と、
を備えることを特徴とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
また、第１５の発明は、第１の発明において、
排気ガス中のNOx濃度を検出するNOx濃度センサと、
前記NOx濃度の検出値と、前記NOx濃度推定値との差が判定値を超えている場合に、前記NOx濃度センサの異常を判定する異常判定手段と、
を備えることを特徴とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
また、第１６の発明は、第１乃至第１５の発明の何れかにおいて、
前記内燃機関は複数の気筒を有し、
前記筒内圧センサは、複数の気筒にそれぞれ配置され、
前記内部エネルギ相関値算出手段は、前記複数の気筒のそれぞれにつき前記内部エネルギ相関値を算出し、
前記NOx濃度推定手段は、前記複数の気筒のそれぞれにつき前記NOx濃度推定値を算出し、
前記複数の気筒のそれぞれについて算出されたNOx濃度推定値のばらつきが所定の範囲に収まっている場合に、NOx濃度推定値の推定結果が正しいと判断する正否判定手段を備えることを特徴とする。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
第１の発明によれば、内燃機関の筒内圧に基づいて、内部エネルギ相関値を算出することができる。NOxは、燃焼ガスの温度が上がることにより発生し易くなる。このため、NOx濃度は、筒内で消費される内部エネルギに対して強い相関を示す。従って、本発明によれば、排気ガスのNOx濃度を精度良く推定することができる。
また、この発明によれば、内部エネルギ相関値としてMFBを算出し、そのMFBに基づいてNOx濃度推定値を算出することができる。このため、本発明によれば、NOx濃度推定値を簡単に求めることができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
第１４の発明によれば、積分演算を伴う第１の算出方法と、演算負荷の低い第２の算出方法とで内部エネルギ相関値を算出することができる。また、本発明によれば、演算負荷の高い第１の算出方法は、機関回転数が低い領域でのみ用いられ、機関回転数の高い領域では第２の算出方法が用いられる。このため、本発明によれば、低回転領域においてNOx濃度推定を高い精度で算出し、かつ、高回転領域において、過剰な演算負荷が生ずるのを防ぐことができる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
第１５の発明によれば、NOx濃度の検出値が、NOx濃度推定値から大きく外れているか否かを判断することにより、NOx濃度センサの異常判定を正確に行うことができる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
第１６の発明によれば、複数の気筒のそれぞれについて算出されたNOx濃度推定値を比較することにより、NOx濃度推定値が正しいか否かを判断することができる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１６５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１６５】
尚、上述した実施の形態１０においては、ECU５０が、MFB@ATDC8を算出することにより前記第１の発明における「MFB算出手段」に相当している。また、ここでは、ECU５０が、MFB@ATDC8を（４）式又は（５）式の(ΣV・dP/dθ・Δθ）/KLと置き換えて、或いは（６）式の (ΣV・dP/dθ・Δθ）/τと置き換えて演算処理を行うことにより、前記第１の発明における「内部エネルギ相関値算出手段」が実現されている。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１９０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１９０】
尚、上述した実施の形態１２においては、クランク角センサ３６が前記第１４の発明における「回転数センサ」に相当している。また、ECU５０が、（６）式を用いた手法でNOx濃度推定値[NOx]を算出することにより前記第１４の発明における「第１の算出手段」が、（１３）式を用いた手法でNOx濃度推定値[NOx]を算出することにより前記第１４の発明における「第２の算出手段」が、それぞれ実現されている。更に、ECU５０が、ステップ１４０の処理を実行することにより前記第１４の発明における「算出手法選択手段」が実現されている。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１９８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１９８】
ところで、上述した実施の形態１３においては、ECU５０が、ステップ１６６の処理を実行することにより前記第１５の発明における「異常判定手段」が実現されている。また、ECU５０が、ステップ１６０の処理を実行することにより前記第１６の発明における「内部エネルギ相関値算出手段」及び「NOx濃度推定手段」が実現されている。更に、ECU５０がステップ１６２の処理を実行することにより前記第１６の発明における「正否判定手段」が実現されている。