(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガス中のＮＯｘを触媒で浄化するとともに、排気ガスを吸気系に還流する内燃機関の排気還流制御装置であって、
前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
前記吸気系に還流する排気還流量を変更するＥＧＲ弁と、
前記触媒のＮＯｘ浄化性能の推定値を、推定ＮＯｘ浄化性能として算出する推定ＮＯｘ浄化性能算出手段と、
前記ＥＧＲ弁の開度の目標となる目標開度の演算値を演算目標開度として算出する演算目標開度算出手段と、
当該算出された演算目標開度および前記検出された運転状態に応じて、前記内燃機関から触媒側に排出されると推定される推定ＮＯｘ排出量を算出する推定ＮＯｘ排出量算出手段と、
当該算出された推定ＮＯｘ排出量および前記算出された推定ＮＯｘ浄化性能に応じて、ＮＯｘが浄化されないまま前記触媒から排出されると推定される量を推定ＮＯｘ非浄化量として算出する推定ＮＯｘ非浄化量算出手段と、
前記ＥＧＲ弁の前記開度を所定値分増大させたときの推定ＮＯｘ非浄化量を、増大側の推定ＮＯｘ非浄化量として算出する増大側の推定ＮＯｘ非浄化量算出手段と、
前記ＥＧＲ弁の前記開度を所定値分減少させたときの推定ＮＯｘ非浄化量を、減少側の推定ＮＯｘ非浄化量として算出する減少側の推定ＮＯｘ非浄化量算出手段と、
前記増大側の推定ＮＯｘ非浄化量および前記減少側の推定ＮＯｘ非浄化量と、前記推定ＮＯｘ非浄化量との比較結果に基づき、前記演算目標開度を補正することにより、前記目標開度を決定する目標開度決定手段と、
当該決定された目標開度に応じて、前記ＥＧＲ弁を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気還流制御装置。
【請求項２】
前記触媒の温度を推定する触媒温度推定手段をさらに備え、
前記推定ＮＯｘ浄化性能算出手段は、前記推定された触媒の温度および前記運転状態に応じて前記推定ＮＯｘ浄化性能を算出することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気還流制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気ガス中のＮＯｘ量を低減するために、排気還流（ＥＧＲ）量を制御する内燃機関の排気還流制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の排気還流制御装置として、例えば特登第２５０３３８７号公報に記載されたものが知られている。この排気還流（以下「ＥＧＲ」という）制御装置は、ＥＧＲ通路に設けられ、ＥＧＲ量を制御するためのＥＧＲ制御弁と、排気通路の触媒よりも下流側に設けられ、排気ガス中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサと、吸入空気量を検出するためのエアフローメータと、プロペラシャフトの回転に同期したパルス信号を出力する車速センサなどを備えている。
【０００３】
このＥＧＲ制御装置では、ＮＯｘセンサ、エアフローメータおよび車速センサの検出信号に基づいて、車両の単位走行距離（１ｋｍ）当たりの排気ガス中のＮＯｘ総排出量が算出され、このＮＯｘ総排出量と目標値との比が所定値と比較される。そして、この比が所定値よりも大きいとき、すなわちＮＯｘ総排出量が多いときには、これを減少させるためにＥＧＲ制御弁の開度が所定量、増大される。すなわち、ＥＧＲ量が増大方向に制御される。その結果、燃焼室内の混合気の燃焼温度が低下することにより、ＮＯｘ排出量が減少する。一方、上記の比が所定値以下のとき、すなわちＮＯｘ総排出量が少ないときには、触媒のＮＯｘ浄化性能に余裕があるとしてエンジン出力を確保するために、上記とは逆に、ＥＧＲ制御弁の開度が所定量、減少され、ＥＧＲ量が減少方向に制御される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の内燃機関のＥＧＲ制御装置によれば、単位走行距離ごとに排気ガス中のＮＯｘ総排出量、すなわち触媒を通って既に実際に排出されたＮＯｘの総量をパラメータとして、次の制御サイクルでのＥＧＲ量を算出しているに過ぎない。このため、その制御サイクル中、触媒のＮＯｘ浄化性能が低い状態にある場合に、触媒の浄化性能を大幅に上回るＮＯｘ量が内燃機関から排出されたときには、触媒で処理しきれなかったＮＯｘが大気中に大量に排出されてしまい、次の制御サイクルでＥＧＲ量が更新されるまでの間、排気ガス特性の悪化した状態が放置されてしまう。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、触媒のＮＯｘ浄化性能に応じて排気還流量を予め適切に制御することができ、それにより、排気ガス特性を向上させることができる内燃機関の排気還流制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、請求項１に係る発明は、排気ガス中のＮＯｘを触媒（触媒装置８）で浄化するとともに、排気ガスを吸気系（吸気管４）に還流する内燃機関３の排気還流制御装置１であって、内燃機関３の運転状態（吸気管内絶対圧ＰＢＡ、エンジン回転数ＮＥ、空間速度ＳＶ）を検出する運転状態検出手段（ＥＣＵ２、吸気管内絶対圧センサ２１、クランク角センサ２５）と、吸気系に還流する排気還流量を変更するＥＧＲ弁（ＥＧＲ制御弁１０）と、触媒のＮＯｘ浄化性能の推定値を、推定ＮＯｘ浄化性能（推定ＮＯｘ浄化率ＲＮＯｘ）として算出する推定ＮＯｘ浄化性能算出手段（ＥＣＵ２、ステップ１４）と、ＥＧＲ弁の開度の目標となる目標開度の演算値を演算目標開度（目標バルブリフト量の前回値ＬＣＭＤ０）として算出する演算目標開度算出手段（ＥＣＵ２、ステップ１２，２８）と、算出された演算目標開度および検出された運転状態に応じて、内燃機関３から触媒側に排出されると推定される推定ＮＯｘ排出量ＦＮＯｘを算出する推定ＮＯｘ排出量算出手段（ＥＣＵ２、ステップ１３）と、算出された推定ＮＯｘ排出量ＦＮＯｘおよび算出された推定ＮＯｘ浄化性能（推定ＮＯｘ浄化率ＲＮＯｘ）に応じて、ＮＯｘが浄化されないまま触媒から排出されると推定される量を推定ＮＯｘ非浄化量ＭＮＯｘとして算出する推定ＮＯｘ非浄化量算出手段（ＥＣＵ２、ステップ１５）と、ＥＧＲ弁の開度を所定値ＤＬＣＭＤ分増大させたときの推定ＮＯｘ非浄化量を、増大側の推定ＮＯｘ非浄化量ＭＮＯｘＰとして算出する増大側の推定ＮＯｘ非浄化量算出手段（ＥＣＵ２、ステップ２１）と、ＥＧＲ弁の開度を所定値ＤＬＣＭＤ分減少させたときの推定ＮＯｘ非浄化量を、減少側の推定ＮＯｘ非浄化量ＭＮＯｘＭとして算出する減少側の推定ＮＯｘ非浄化量算出手段（ＥＣＵ２、ステップ２１）と、増大側の推定ＮＯｘ非浄化量ＭＮＯｘＰおよび減少側の推定ＮＯｘ非浄化量ＭＮＯｘＭと、推定ＮＯｘ非浄化量ＭＮＯｘとの比較結果に基づき、演算目標開度（目標バルブリフト量の前回値ＬＣＭＤ０）を補正することにより、目標開度（目標バルブリフト量ＬＣＭＤ）を決定する目標開度決定手段（ＥＣＵ２、ステップ２２〜２６）と、決定された目標開度（目標バルブリフト量ＬＣＭＤ）に応じて、ＥＧＲ弁（ＥＧＲ制御弁１０）を制御する制御手段（ＥＣＵ２）と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
この内燃機関の排気還流制御装置によれば、内燃機関の運転状態が検出され、触媒のＮＯｘ浄化性能の推定値が、推定ＮＯｘ浄化性能として算出され、ＥＧＲ弁の開度の目標となる目標開度の演算値が演算目標開度として算出され、算出された演算目標開度および検出された運転状態に応じて、内燃機関から触媒側に排出されると推定される推定ＮＯｘ排出量が算出され、算出された推定ＮＯｘ排出量および算出された推定ＮＯｘ浄化性能に応じて、ＮＯｘが浄化されないまま触媒から排出されると推定される量が推定ＮＯｘ非浄化量として算出される。さらに、ＥＧＲ弁の開度を所定値分増大させたときの推定ＮＯｘ非浄化量が、増大側の推定ＮＯｘ非浄化量として算出され、ＧＲ弁の開度を所定値分減少させたときの推定ＮＯｘ非浄化量が、減少側の推定ＮＯｘ非浄化量として算出され、増大側の推定ＮＯｘ非浄化量および減少側の推定ＮＯｘ非浄化量と、推定ＮＯｘ非浄化量との比較結果に基づき、演算目標開度を補正することにより、目標開度が決定され、決定された目標開度に応じて、ＥＧＲ弁が制御される。その結果、従来と異なり、触媒の浄化性能を大幅に上回った量のＮＯｘが触媒に供給されるのを防止できる。それにより、触媒による処理後の排気ガス中のＮＯｘ量を低減することができ、排気ガス特性を向上させることができる。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関３の排気還流制御装置１において、触媒（触媒装置８）の温度（推定触媒温度ＴＣＴ）を推定する触媒温度推定手段（ＥＣＵ２、ステップ４５，４７，４８）をさらに備え、推定ＮＯｘ浄化性能算出手段は、推定された触媒の温度（推定触媒温度ＴＣＴ）および運転状態（空間速度ＳＶ）に応じて推定ＮＯｘ浄化性能（推定ＮＯｘ浄化率ＲＮＯｘ）を算出することを特徴とする。
【０００９】
この内燃機関の排気還流制御装置によれば、触媒の温度が運転状態に応じて推定されるとともに、この推定された触媒の温度および運転状態に応じて、推定ＮＯｘ浄化性能が算出される。この場合、触媒のＮＯｘ浄化性能は温度状態に応じて異なるとともに、触媒の負荷は内燃機関の運転状態による排気ガス状態に応じて異なるので、これらの触媒温度状態および排気ガス状態に応じて、推定ＮＯｘ浄化性能を適切に算出することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る内燃機関の排気還流制御装置について説明する。図１は、本実施形態の排気還流制御装置１およびこれを適用した内燃機関３の概略構成を示している。以下、「排気還流」を「ＥＧＲ」と表記する。同図に示すように、このＥＧＲ制御装置１は、ＥＣＵ２を備えており、このＥＣＵ２は、後述するように、内燃機関（以下「エンジン」という）３の運転状態に応じてＥＧＲ制御を実行する。
【００１１】
エンジン３は、図示しない車両に搭載されており、その吸気管４（吸気系）の途中には、スロットル弁５およびインジェクタ６が設けられている。このスロットル弁５の開度（以下「スロットル弁開度」という）θＴＨは、これに連結された電動モータ（図示せず）により駆動されることによって制御される。また、スロットル弁５には、スロットル弁開度θＴＨを検出するスロットル弁開度センサ２０が接続されており、その検出信号はＥＣＵ２に出力される。
【００１２】
一方、インジェクタ６は、燃料を吸気管４内に噴射するものであり、その燃料噴射時間はＥＣＵ２からの駆動信号によって制御される。
【００１３】
また、吸気管４のスロットル弁５よりも下流側には、吸気管内絶対圧センサ２１が設けられている。この吸気管内絶対圧センサ２１（運転状態検出手段）は、半導体圧力センサなどで構成されており、吸気管４内の絶対圧である吸気管内絶対圧ＰＢＡを検出して、その検出信号をＥＣＵ２に送る。
【００１４】
一方、排気管７の途中には、触媒装置８（触媒）が設けられている。この触媒装置８は、３元触媒およびＮＯｘ吸着触媒を組み合わせたものであり、エンジン３から排出された排気ガス中のＮＯｘ、ＣＯおよびＨＣを浄化する。
【００１５】
また、排気管７の触媒装置８よりも上流側には、ＬＡＦセンサ２２が配置されている。ＬＡＦセンサ２２は、ジルコニアおよび白金電極などで構成され、理論空燃比よりもリッチなリッチ領域から極リーン領域までの広範囲な空燃比Ａ／Ｆの領域において、排気ガス中の酸素濃度をリニアに検出し、その酸素濃度に比例する検出信号をＥＣＵ２に送る。
【００１６】
また、吸気管４のスロットル弁５よりも下流側と、排気管７の触媒装置８よりも上流側との間には、ＥＧＲ管９が接続されている。このＥＧＲ管９の途中には、ＥＧＲ制御弁１０が設けられている。このＥＧＲ制御弁１０は、エンジン３の排気ガスを吸気管４側に還流するＥＧＲ動作を実行するためのものであり、リニア電磁弁で構成され、ＥＣＵ２からの駆動信号に応じてそのバルブリフト量がリニアに変化し、それによってＥＧＲ管９の開度をリニアに変化させる。この場合、ＥＧＲ制御弁１０のバルブリフト量が大きいほど、ＥＧＲ管９内を介して吸気管４に還流される排気ガスの量すなわちＥＧＲ量は多くなる。
【００１７】
また、このＥＧＲ制御弁１０には、バルブリフト量センサ２３が取り付けられており、このバルブリフト量センサ２３は、ＥＧＲ制御弁１０の実際のバルブリフト量である実バルブリフト量ＬＡＣＴを検出して、その検出信号をＥＣＵ２に送る。
【００１８】
一方、エンジン３には、水温センサ２４およびクランク角センサ２５が設けられている。この水温センサ２４は、サーミスタなどで構成されており、エンジン３のシリンダブロック内を循環する冷却水の温度であるエンジン水温ＴＷを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に送る。
【００１９】
また、クランク角センサ２５（運転状態検出手段）は、マグネットロータおよびＭＲＥピックアップ（いずれも図示せず）を組み合わせて構成されており、図示しないクランクシャフトの回転に伴い、ＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号をＥＣＵ２に出力する。ＣＲＫ信号は、クランクシャフトの回転角度を示すパルス信号であり、所定のクランク角（例えば３０゜）ごとに１パルスが出力される。ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン３のエンジン回転数ＮＥを算出する。また、ＴＤＣ信号は、エンジンの各気筒のピストン（いずれも図示せず）が吸気行程開始時のＴＤＣ（上死点）付近の所定クランク角度位置にあることを表すパルス信号であり、所定クランク角（例えば４気筒のエンジンでは１８０゜）ごとに１パルスが出力される。
【００２０】
さらに、ＥＣＵ２には、大気圧センサ２６が接続されており、この大気圧センサ２６は、大気圧ＰＡを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に送る。
【００２１】
ＥＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭおよびＩ／Ｏインターフェースなどからなるマイクロコンピュータで構成されている。前述した各種のセンサ２０〜２５の検出信号はそれぞれ、Ｉ／ＯインターフェースでＡ／Ｄ変換や整形がなされた後、ＣＰＵに入力される。ＣＰＵは、これらの入力信号に応じて、エンジン３の運転状態を判別するとともに、後述するように、ＲＯＭに予め記憶された制御プログラムやＲＡＭに記憶されたデータなどに従って、ＥＧＲ制御を実行する。なお、本実施形態では、ＥＣＵ２が、運転状態検出手段、推定ＮＯｘ浄化性能算出手段、演算目標開度算出手段、推定ＮＯｘ排出量算出手段、推定ＮＯｘ非浄化量算出手段、増大側の推定ＮＯｘ非浄化量算出手段、減少側の推定ＮＯｘ非浄化量算出手段、目標開度決定手段、制御手段、および触媒温度推定手段に相当する。
【００２２】
以下、図２のフローチャートを参照しながら、ＥＣＵ２が実行するＥＧＲ制御の内容について説明する。本処理は、ＴＤＣ信号がＥＣＵ２に入力されるごとに実行される。
【００２３】
本処理では、まず、ステップ１（図ではＳ１と略す。以下、同様）において、ＥＧＲの実行条件が成立しているか否かを判別する。このステップ１では、例えば、ＬＡＦセンサ２２の検出信号に基づく空燃比Ａ／Ｆのフィードバック制御を実行中であること、フューエル・カット運転中でないこと、およびスロットル弁５が全開状態でないことがいずれも成立しているときに、ＥＧＲの実行条件が成立していると判別される。
【００２４】
ステップ１の判別結果がＹＥＳで、ＥＧＲの実行条件が成立しているときには、ステップ２に進み、ＥＧＲタイマのタイマ値ＴＭが値０であるか否かを判別する。このＥＧＲタイマは、上記実行条件の成立後の経過時間を計時するためのものであり、ダウンカウント式タイマで構成されているとともに、そのタイマ値ＴＭは、後述するステップ５でセットされる。この判別結果がＹＥＳで、実行条件の成立後、後述する所定時間ＴＥＧＲＯＮが経過したときには、エンジン３がＥＧＲを実行可能な運転状態にあるとして、ステップ３に進み、ＥＧＲを実行中であることを表すためにＥＧＲ実行フラグＦ＿ＥＧＲを「１」にセットする。
【００２５】
次いで、ステップ４に進み、目標バルブリフト量ＬＣＭＤを算出した後、本処理を終了する。そして、この目標バルブリフト量ＬＣＭＤに基づいてＥＧＲ量が制御される。具体的には、実バルブリフト量ＬＡＣＴがこの目標バルブリフト量ＬＣＭＤになるように、ＥＧＲ制御弁１０が制御されることによって、ＥＧＲ量がフィードバック制御される。なお、この目標バルブリフト量ＬＣＭＤの算出処理については、後述する。
【００２６】
一方、ステップ１の判別結果がＮＯで、ＥＧＲの実行条件が成立していないときには、ステップ５に進み、ＥＧＲタイマのタイマ値ＴＭを所定時間ＴＥＧＲＯＮ（例えば２００〜５００ｍｓｅｃ）にセットする。
【００２７】
次に、ステップ６に進み、ＥＧＲ制御弁１０の目標バルブリフト量ＬＣＭＤを値０にセットする。これにより、ＥＧＲ制御弁１０によってＥＧＲ管９が閉鎖され、ＥＧＲが実行されない状態になる。次いで、ステップ７に進み、ＥＧＲを実行中でないことを表すためにＥＧＲ実行フラグＦ＿ＥＧＲを「０」にセットした後、本処理を終了する。
【００２８】
一方、ステップ２の判別結果がＮＯで、ＥＧＲタイマがタイムアップしていないときにも、上記ステップ６，７を実行した後、本処理を終了する。
【００２９】
次に、図３および図４のフローチャートを参照しながら、前記ステップ４の目標バルブリフト量ＬＣＭＤの算出処理の内容について説明する。
【００３０】
この処理では、まず、ステップ１０で、エンジン回転数ＮＥおよび吸気管内絶対圧ＰＢＡに基づき、図示しないマップを検索することにより、基本目標バルブリフト量ＬＣＭＤＭＡＰを算出する。次に、ステップ１１に進み、前回のループでＥＧＲ実行フラグＦ＿ＥＧＲが「１」であったか否かを判別する。
【００３１】
この判別結果がＮＯで、今回がＥＧＲ実行の最初のループであるときには、ステップ１２に進み、基本目標バルブリフト量ＬＣＭＤＭＡＰを目標バルブリフト量の前回値ＬＣＭＤ０としてセットした後、ステップ１３に進む。一方、判別結果がＹＥＳで、前回のループでＥＧＲが実行されていたときには、ステップ１２をスキップしてステップ１３に進む。
【００３２】
このステップ１３では、エンジン回転数ＮＥ、吸気管内絶対圧ＰＢＡおよび目標バルブリフト量の前回値ＬＣＭＤ０に基づき、図示しないマップを検索することにより、推定ＮＯｘ排出量ＦＮＯｘを算出する。この推定ＮＯｘ排出量ＦＮＯｘは、エンジン３から触媒装置８側に排出されると推定されるＮＯｘ量を表すものであり、このマップでは、推定ＮＯｘ排出量ＦＮＯｘは、前回値ＬＣＭＤ０が大きいほど小さい値に、エンジン回転数ＮＥまたは吸気管内絶対圧ＰＢＡが大きいほど大きい値にそれぞれ設定されている。
【００３３】
次に、ステップ１４に進み、推定触媒温度ＴＣＴおよび空間速度ＳＶに基づき、図５に示すマップを検索することにより、推定ＮＯｘ浄化率ＲＮＯｘを算出する。この推定ＮＯｘ浄化率ＲＮＯｘは、エンジン３から触媒装置８側に排出された排気ガス中のＮＯｘに対する、触媒装置８で浄化されると推定されるＮＯｘの割合（％）を表すものである。また、空間速度ＳＶ（１／ｈｏｕｒ）は、単位時間当たりの触媒を流れる排気ガス量を表すものであり、エンジン回転数ＮＥ、吸気管内絶対圧ＰＢＡ、大気圧ＰＡ、エンジン排気量ＶＥおよび触媒容量ＶＣＡＴに基づいて、下式（１）により算出される。さらに、推定触媒温度ＴＣＴは、後述する手法により算出される。
ＳＶ＝[(ＶＥ／２)・ＮＥ・６０・（ＰＢＡ／ＰＡ)]／ＶＣＡＴ  ……（１）
【００３４】
同図に示すように、マップとして、推定触媒温度ＴＣＴに応じて、３つの所定温度ＴＣＴ１，ＴＣＴ２，ＴＣＴ３用の３種類のものが用意されている。これらの所定温度ＴＣＴ１〜ＴＣＴ３は、ＴＣＴ１＜ＴＣＴ２＜ＴＣＴ３の関係になっている。さらに、上記３種類のマップの各々において、触媒装置８の劣化状態を反映するパラメータ、例えば触媒の酸素蓄積能力に応じて、実線で示す酸素蓄積能力が高い状態に対応する新品時用、および破線で示す酸素蓄積能力が低い状態に対応する劣化時用の２種類のものが用意されている。これらのマップでは、推定ＮＯｘ浄化率ＲＮＯｘは、空間速度ＳＶが大きいほど、より小さい値に設定されている。これは、空間速度ＳＶが大きいほど、触媒装置８を通過する排気ガスの流量が大きいことで、触媒装置８で浄化しきれないＮＯｘの量が増大することによる。これに加えて、推定ＮＯｘ浄化率ＲＮＯｘは、推定触媒温度ＴＣＴが低いほど、より小さい値に設定されている。これは、推定触媒温度ＴＣＴが低いほど、触媒装置８の活性化の度合が低いことで、触媒装置８で浄化しきれないＮＯｘの量が増大することによる。推定触媒温度ＴＣＴおよび触媒の酸素蓄積能力が各マップ間の値であるときには、それらの値に応じて推定ＮＯｘ浄化率ＲＮＯｘが補間演算される。
【００３５】
次いで、ステップ１５に進み、上記ステップ１３，１４でそれぞれ算出した推定ＮＯｘ排出量ＦＮＯｘおよび推定ＮＯｘ浄化率ＲＮＯｘを用い、下式（２）により推定ＮＯｘ非浄化量ＭＮＯｘを算出する。この推定ＮＯｘ非浄化量ＭＮＯｘは、触媒装置８で浄化しきれないと推定されるＮＯｘ量を表すものである。
ＭＮＯｘ＝ＦＮＯｘ・［１−（ＲＮＯｘ／１００）]        ……  （２）
【００３６】
次に、ステップ１６に進み、目標バルブリフト量の前回値ＬＣＭＤ０およびこれに所定値ＤＬＣＭＤを加減算した値ＬＣＭＤ０±ＤＬＣＭＤに基づき、図６に示すテーブルを検索することにより、増大側および減少側温度偏差ＤＴＣＴＰ，ＤＴＣＴＭを算出する。このテーブルは、目標バルブリフト量ＬＣＭＤに対する推定触媒温度ＴＣＴの変化を設定したものであり、推定触媒温度ＴＣＴは、目標バルブリフト量ＬＣＭＤが大きいほど、ＥＧＲ量が増大することで、混合気の燃焼温度が低下することから、より小さい値に設定されている。また、増大側温度偏差ＤＴＣＴＰは、その時点での目標バルブリフト量を前回値ＬＣＭＤ０から所定値ＤＬＣＭＤ分、増大させると仮定したとき、すなわちＥＧＲ量を若干、増大させると仮定したときの推定触媒温度ＴＣＴの下降分に相当するものである。具体的には、同図に示すように、目標バルブリフト量ＬＣＭＤがＬＣＭＤ０のときの推定触媒温度ＴＣＴ０と、目標バルブリフト量ＬＣＭＤがＬＣＭＤ０＋ＤＬＣＭＤのときの推定触媒温度ＴＣＴ０Ｐとの偏差（ＴＣＴ０−ＴＣＴ０Ｐ）として算出される。
【００３７】
また、上記減少側温度偏差ＤＴＣＴＭは、目標バルブリフト量を前回値ＬＣＭＤ０から所定値ＤＬＣＭＤ分、減少させると仮定したとき、すなわちＥＧＲ量を減少させると仮定したときの推定触媒温度ＴＣＴの上昇分に相当するものであり、具体的には、同図に示すように、目標バルブリフト量ＬＣＭＤがＬＣＭＤ０−ＤＬＣＭＤのときの推定触媒温度ＴＣＴ０Ｍと、目標バルブリフト量ＬＣＭＤがＬＣＭＤ０のときの推定触媒温度ＴＣＴ０との偏差（ＴＣＴ０Ｍ−ＴＣＴ０）として算出される。
【００３８】
次に、ステップ１７に進み、前記ステップ１３と同様に、エンジン回転数ＮＥ、吸気管内絶対圧ＰＢＡ、および目標バルブリフト量の前回値ＬＣＭＤ０に所定値ＤＬＣＭＤを加算した値（ＬＣＭＤ０＋ＤＬＣＭＤ）に基づき、図示しないマップを検索することにより、増大側の推定ＮＯｘ排出量ＦＮＯｘＰを算出する。すなわち、この増大側の推定ＮＯｘ排出量ＦＮＯｘＰは、目標バルブリフト量ＬＣＭＤを前回値ＬＣＭＤ０から所定値ＤＬＣＭＤ分、増大させると仮定したときの推定ＮＯｘ排出量ＦＮＯｘの値として算出される。
【００３９】
次いで、ステップ１８に進み、前記ステップ１４と同様に、推定触媒温度ＴＣＴから増大側温度偏差ＤＴＣＴＰを減算した値（ＴＣＴ−ＤＴＣＴＰ）および空間速度ＳＶに基づき、図５に示すマップを検索することにより、増大側の推定ＮＯｘ浄化率ＲＮＯｘＰを算出する。すなわち、この増大側の推定ＮＯｘ浄化率ＲＮＯｘＰは、目標バルブリフト量ＬＣＭＤを前回値ＬＣＭＤ０から所定値ＤＬＣＭＤ分、増大させると仮定したときの推定ＮＯｘ浄化率ＲＮＯｘの値として算出される。
【００４０】
次に、ステップ１９に進み、前記ステップ１３と同様に、エンジン回転数ＮＥ、吸気管内絶対圧ＰＢＡ、および目標バルブリフト量の前回値ＬＣＭＤ０から所定値ＤＬＣＭＤを減算した値（ＬＣＭＤ０−ＤＬＣＭＤ）に基づき、図示しないマップを検索することにより、減少側の推定ＮＯｘ排出量ＦＮＯｘＭを算出する。すなわち、この減少側の推定ＮＯｘ排出量ＦＮＯｘＭは、目標バルブリフト量ＬＣＭＤを前回値ＬＣＭＤ０から所定値ＤＬＣＭＤ分、減少させると仮定したときの推定ＮＯｘ排出量ＦＮＯｘの値として算出される。
【００４１】
次いで、ステップ２０に進み、前記ステップ１４と同様に、推定触媒温度ＴＣＴに減少側温度偏差ＤＴＣＴＭを加算した値（ＴＣＴ＋ＤＴＣＴＭ）および空間速度ＳＶに基づき、図５に示すマップを検索することにより、減少側の推定ＮＯｘ浄化率ＲＮＯｘＭを算出する。すなわち、この減少側の推定ＮＯｘ浄化率ＲＮＯｘＭは、目標バルブリフト量ＬＣＭＤを前回値ＬＣＭＤ０から所定値ＤＬＣＭＤ分、減少させると仮定したときの推定ＮＯｘ浄化率ＲＮＯｘの値として算出される。
【００４２】
次に、図４のステップ２１に進み、以上のステップ１７〜２０でそれぞれ算出した値を用い、下式（３），（４）により増大側および減少側の推定ＮＯｘ非浄化量ＭＮＯｘＰ，ＭＮＯｘＭを算出する。これらの推定ＮＯｘ非浄化量ＭＮＯｘＰ，ＭＮＯｘＭはそれぞれ、目標バルブリフト量ＬＣＭＤを前回値ＬＣＭＤ０から所定値ＤＬＣＭＤ分、増大および減少させると仮定したときに、触媒装置８で浄化しきれないと推定されるＮＯｘ量を表すものである。
ＭＮＯｘＰ＝ＦＮＯｘＰ・［１−（ＲＮＯｘＰ／１００）]    ……（３）
ＭＮＯｘＭ＝ＦＮＯｘＭ・［１−（ＲＮＯｘＭ／１００）]    ……（４）
【００４３】
次いで、ステップ２２に進み、前記ステップ１５で算出した推定ＮＯｘ非浄化量ＭＮＯｘが、ステップ２１で算出した減少側の推定ＮＯｘ非浄化量ＭＮＯｘＭよりも大きいか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、目標バルブリフト量を前回値ＬＣＭＤ０から所定値ＤＬＣＭＤ分、減少させた方が、前回値ＬＣＭＤ０に維持したときよりも触媒装置８のＮＯｘ浄化量が増大すると推定されるときには、ステップ２３に進み、目標バルブリフト量の前回値ＬＣＭＤ０に所定値ＤＬＣＭＤを減算した値（ＬＣＭＤ０−ＤＬＣＭＤ）を、目標バルブリフト量の今回値ＬＣＭＤとして設定する。
【００４４】
一方、ステップ２２の判別結果がＮＯのときには、ステップ２４に進み、推定ＮＯｘ非浄化量ＭＮＯｘが増大側の推定ＮＯｘ非浄化量ＭＮＯｘＰよりも大きいか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、目標バルブリフト量を前回値ＬＣＭＤ０から所定値ＤＬＣＭＤ分、増大させた方が、前回値ＬＣＭＤ０に維持したときよりも触媒装置８のＮＯｘ浄化量が増大すると推定されるときには、ステップ２５に進み、目標バルブリフト量の前回値ＬＣＭＤ０に所定値ＤＬＣＭＤを加算した値（ＬＣＭＤ０＋ＤＬＣＭＤ）を、目標バルブリフト量の今回値ＬＣＭＤとして設定する。
【００４５】
一方、ステップ２４の判別結果がＮＯで、目標バルブリフト量を前回値ＬＣＭＤ０から所定値ＤＬＣＭＤ分、減少または増大させると、前回値ＬＣＭＤ０に維持したときと比べて触媒装置８のＮＯｘ浄化量が変化しないかまたは減少すると推定されるときには、ステップ２６に進み、目標バルブリフト量の前回値ＬＣＭＤ０を今回値ＬＣＭＤとして設定し、維持する。
【００４６】
以上のステップ２３，２５，２６に続くステップ２７では、目標バルブリフト量の今回値ＬＣＭＤのリミットチェック処理を実行する。このリミットチェック処理では、ステップ２３，２５，２６で算出した目標バルブリフト量の今回値ＬＣＭＤが下限値ＬＣＭＤＬＭＴＬ以上でかつ上限値ＬＣＭＤＬＭＴＨ以下の範囲内であれば、その値を維持する。また、算出した今回値ＬＣＭＤが上限値ＬＣＭＤＬＭＴＨよりも大きいときにはその上限値ＬＣＭＤＬＭＴＨに、下限値ＬＣＭＤＬＭＴＬよりも小さいときには、その下限値ＬＣＭＤＬＭＴＬに目標バルブリフト量の今回値ＬＣＭＤをそれぞれ設定する。
【００４７】
次に、ステップ２８に進み、上記ステップ２７で算出した目標バルブリフト量の今回値ＬＣＭＤを、前回値ＬＣＭＤ０として設定した後、本処理を終了する。
【００４８】
次いで、図７のフローチャートを参照しながら、推定触媒温度ＴＣＴの算出処理について説明する。この処理は、所定時間（例えば１０ｍｓｅｃ）ごとに実行される。
【００４９】
まず、ステップ４０で、始動モードであるか否かを判別する。この判別では、例えばエンジン回転数ＮＥが所定回転数（例えば５００ｒｐｍ）未満であれば、始動モードであると判別される。この判別結果がＹＥＳで、始動モードのときには、ステップ４６以降で推定触媒温度ＴＣＴの初期値を設定する。すなわち、ステップ４６で、エンジン水温ＴＷが所定温度＃ＴＷＴＣＴ（例えば６０℃）よりも大きいか否かを判別する。
【００５０】
この判別結果がＮＯのときには、エンジン３が低温状態にあることで、触媒装置８も低温状態にあるとして、ステップ４７に進み、推定触媒温度ＴＣＴを低温時用の初期値＃ＴＣＴ０（例えば２００℃）に設定した後、本処理を終了する。一方、この判別結果がＹＥＳのときには、触媒装置８が高温状態にあるとして、ステップ４８に進み、推定触媒温度ＴＣＴを、低温時用の初期値＃ＴＣＴ０よりも高い高温時用の初期値＃ＴＣＴ１（例えば５００℃）に設定した後、本処理を終了する。
【００５１】
一方、ステップ４０の判別結果がＮＯで、始動モードが終了したときには、ステップ４１以降で、触媒装置８の温度を推定する。すなわち、ステップ４１で、触媒温度推定タイマのタイマ値ＴＣＡＴＷＯＴが値０であるか否かを判別する。この触媒温度推定タイマは、ダウンカウント式のタイマで構成されている。
【００５２】
この判別結果がＮＯのときには、本処理を終了する一方、判別結果がＹＥＳで、触媒温度推定タイマがタイムアップしているときには、ステップ４２に進み、タイマ値ＴＣＡＴＷＯＴを所定時間＃ＴＭＣＡＴＷＯＴ（例えば５００ｍｓｅｃ）にセットした後、以下に述べるステップ４３〜４５の推定触媒温度ＴＣＴの算出を実行する。すなわち、推定触媒温度ＴＣＴの算出は、所定時間＃ＴＭＣＡＴＷＯＴごとに実行される。
【００５３】
ステップ４３では、エンジン回転数ＮＥおよび吸気管内絶対圧ＰＢＡに基づき、図８に示すテーブルを検索することにより、なまし係数ＣＴＣＴＷを算出する。同図に示すように、テーブルとして、吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じて、所定値＃ＰＢＣＴＣＴＬに対して設定した低負荷時用、およびこれよりも大きい所定値＃ＰＢＣＴＣＴＨに対して設定した高負荷時用の２種類のものが用意されている。また、なまし係数ＣＴＣＴＷは、吸気管内絶対圧ＰＢＡまたはエンジン回転数ＮＥが高いほど、より大きい値に設定されているとともに、吸気管内絶対圧ＰＢＡがテーブル値の間の値であるときには、その値に応じて補間演算される。
【００５４】
次に、ステップ４４に進み、エンジン回転数ＮＥおよび吸気管内絶対圧ＰＢＡに基づき、図示しないマップを検索することにより、基本推定触媒温度ＴＣＴＭを算出する。
【００５５】
次いで、ステップ４５に進み、上記ステップ４３，４４で算出したなまし係数ＣＴＣＴＷおよび基本推定触媒温度ＴＣＴＭを用い、下式（５）により推定触媒温度ＴＣＴの今回値ＴＣＴ（ｎ）を算出した後、本処理を終了する。
ＴＣＴ(ｎ)＝ＴＣＴ(ｎ−１)＋［ＴＣＴＭ−ＴＣＴ(ｎ−１)］・ＣＴＣＴＷ
……（５）
ここで、ＴＣＴ（ｎ−１）は推定触媒温度ＴＣＴの前回値である。
【００５６】
この式（５）において、なまし係数ＣＴＣＴＷが上記のように設定されているので、エンジン回転数ＮＥまたは吸気管内絶対圧ＰＢＡが高いことで、触媒装置８の温度がより上昇しやすいときには、その影響を反映させた状態で推定触媒温度ＴＣＴの今回値ＴＣＴ(ｎ)を適切に推定することができる。
【００５７】
以上のように、本実施形態のＥＧＲ制御装置１によれば、推定ＮＯｘ非浄化量ＭＮＯｘすなわち触媒装置８で浄化しきれないと推定されるＮＯｘ量が最も小さくなるように、目標バルブリフト量ＬＣＭＤが設定されるとともに、実バルブリフト量ＬＡＣＴがこの設定された目標バルブリフト量ＬＣＭＤになるように、ＥＧＲ制御弁１０がフィードバック制御される。すなわち、ＥＧＲ量は、推定ＮＯｘ非浄化量ＭＮＯｘが少なくなる方向に制御される。このように、触媒装置８の実際のＮＯｘ浄化性能を随時、推定し、それに応じてＥＧＲ量を制御するので、従来と異なり、触媒装置８の浄化性能を大幅に上回る量のＮＯｘが触媒装置８に供給されるのを防止できる。それにより、触媒装置８による処理後の排気ガス中のＮＯｘ量を低減することができ、排気ガス特性を向上させることができる。
【００５８】
また、推定ＮＯｘ非浄化量ＭＮＯｘは、エンジン回転数ＮＥ、吸気管内絶対圧ＰＢＡおよび目標バルブリフト量ＬＣＭＤに基づいて算出された推定ＮＯｘ排出量ＦＮＯｘと、推定触媒温度ＴＣＴおよび空間速度ＳＶに基づいて算出された推定ＮＯｘ浄化率ＲＮＯｘとを用いて算出されるので、触媒装置８の温度状態および排気ガス状態に応じて、触媒装置８のＮＯｘ浄化性能を適切に推定することができる。
【００５９】
さらに、触媒装置８の温度がプログラムにより推定されるので、これを直接、検出するセンサなどを用いる場合と比べて、触媒装置８の温度を比較的、安価な構成で求めることができる。
【００６０】
なお、実施形態は触媒装置８の温度をプログラムで推定する例であるが、これに限らず、触媒装置８の温度をサーミスタなどのセンサにより直接、検出してもよい。また、実施形態は、触媒装置８で浄化しきれないと推定されるＮＯｘ量（推定ＮＯｘ非浄化量ＭＮＯｘ）の比較結果に基づいて、目標バルブリフト量ＬＣＭＤを算出する例であるが、これに限らず、触媒装置８で浄化されると推定されるＮＯｘ量（＝ＦＮＯｘ・ＲＮＯｘ／１００）の比較結果に基づいて、目標バルブリフト量ＬＣＭＤを算出するように構成してもよい。
【００６１】
また、実施形態では、ＥＧＲ量を制御するための制御パラメータとして、フィードバック制御用の目標バルブリフト量ＬＣＭＤを用いたが、これに限らず、ＥＧＲ量を制御するための他の制御パラメータを用いてもよい。
【００６２】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に係る発明によれば、触媒の実際のＮＯｘ浄化性能を推定し、それに応じて排気還流量を随時、制御するので、従来と異なり、触媒の浄化性能を大幅に上回った量のＮＯｘが触媒に供給されるのを防止できる。それにより、触媒による処理後の排気ガス中のＮＯｘ量を低減することができ、排気ガス特性を向上させることができる。また、請求項２に係る発明によれば、触媒温度状態および排気ガス状態に応じて、触媒のＮＯｘ浄化性能を適切に推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る排気還流制御装置およびこれを適用した内燃機関の概略構成を示す図である。
【図２】ＥＧＲ制御処理の内容を示すフローチャートである。
【図３】図２のステップ４の目標バルブリフト量ＬＣＭＤの算出処理の内容を示すフローチャートである。
【図４】図３の続きを示すフローチャートである。
【図５】推定ＮＯｘ浄化率ＲＮＯｘの算出に用いるマップの一例を示す図である。
【図６】増大側および減少側温度偏差ＤＴＣＴＰ，ＤＴＣＴＭの算出に用いるテーブルの一例を示す図である。
【図７】推定触媒温度ＴＣＴの算出処理の内容を示すフローチャートである。
【図８】なまし係数ＣＴＣＴＷテーブルの算出に用いるテーブルの一例を示す図である。
【符号の説明】
１    排気還流制御装置
２    ＥＣＵ（運転状態検出手段、推定ＮＯｘ浄化性能算出手段、演算目標開度 算出手段、推定ＮＯｘ排出量算出手段、推定ＮＯｘ非浄化量算出手段、増 大側の推定ＮＯｘ非浄化量算出手段、減少側の推定ＮＯｘ非浄化量算出手 段、目標開度決定手段、制御手段、触媒温度推定手段）
３    内燃機関
４    吸気管（吸気系）
８    触媒装置（触媒）
１０ ＥＧＲ制御弁（ＥＧＲ弁）
２１    吸気管内絶対圧センサ（運転状態検出手段）
２５    クランク角センサ（運転状態検出手段）
ＬＣＭＤ    目標バルブリフト量（目標開度）
ＤＬＣＭＤ 所定値
ＬＣＭＤ０ 目標バルブリフト量の前回値（演算目標開度）
ＮＥ    エンジン回転数（運転状態を表すパラメータ）
ＰＢＡ    吸気管内絶対圧（運転状態を表すパラメータ）
ＳＶ    空間速度（運転状態を表すパラメータ）
ＲＮＯｘ    推定ＮＯｘ浄化率（推定ＮＯｘ浄化性能）
ＦＮＯｘ 推定ＮＯｘ排出量
ＭＮＯｘ 推定ＮＯｘ非浄化量
ＭＮＯｘＰ 増大側の推定ＮＯｘ非浄化量
ＭＮＯｘＭ 減少側の推定ＮＯｘ非浄化量
ＴＣＴ    推定触媒温度（推定された触媒の温度）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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