(57)【要約】【課題】エンジンの運転状態が定常状態のときでも過渡状態のときでも、制御のための演算を効率よく行いつつ、ＥＧＲバルブの開度の制御量の変動を抑えることができて、ＥＧＲハンチングの発生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。【解決手段】吸気流量センサ２１と排気ラムダセンサ２４の検出値を使用してＮＯｘ濃度算出値Ｎｃを算出して、ＮＯｘ濃度センサ２０の検出値であるＮＯｘ濃度検出値ＮｄとＮＯｘ濃度算出値Ｎｃの比であるＮＯｘ補正係数ＮＣｆを算出して、この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、このＮＯｘ補正係数を移動平均処理で算出すると共に、この移動平均処理するためのサンプリング期間の長さとサンプリング間隔の少なくとも一方を内燃機関１０の運転状態に応じて変更する。【選択図】図２
2017040173.tif 000002
【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、
吸気通路に吸気流量センサを、排気通路に排気ラムダセンサとＮＯｘ濃度センサをそれぞれ設けると共に、
前記ＥＧＲシステムを制御する制御装置が、
吸気流量センサの検出値と排気ラムダセンサの検出値を使用してＮＯｘ濃度算出値を算出して、ＮＯｘ濃度センサの検出値であるＮＯｘ濃度検出値と前記ＮＯｘ濃度算出値の比であるＮＯｘ補正係数を算出して、該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ＮＯｘ補正係数を移動平均処理で算出すると共に、
前記ＮＯｘ補正係数を移動平均処理するためのサンプリング期間の長さとサンプリング間隔の少なくとも一方を前記内燃機関の運転状態に応じて変更するように構成されたことを特徴とする内燃機関のＥＧＲ制御システム。
【請求項２】
前記ＥＧＲシステムを制御する制御装置が、
前記サンプリング期間の長さと前記サンプリング間隔の少なくとも一方をエンジン回転数及び負荷の組み合わせに応じて変更するように構成された請求項１に記載の内燃機関のＥＧＲ制御システム。
【請求項３】
前記ＥＧＲシステムを制御する制御装置が、
前記内燃機関のエンジン回転数が大きい程前記サンプリング期間の長さ若しくは前記サンプリング間隔を短くする制御と、
前記内燃機関の負荷が大きい程前記サンプリング期間の長さ若しくは前記サンプリング間隔を短くする制御のいずれか一方または両方を採用するように構成された請求項１又は２に記載の内燃機関のＥＧＲ制御システム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関のＥＧＲ制御システムを搭載したことを特徴とする内燃機関。
【請求項５】
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ＥＧＲシステムの制御で、
吸気通路に設けた吸気流量センサの検出値と排気通路に設けた排気ラムダセンサの検出値を使用してＮＯｘ濃度算出値を算出して、前記排気通路に設けたＮＯｘ濃度センサの検出値であるＮＯｘ濃度検出値と前記ＮＯｘ濃度算出値の比であるＮＯｘ補正係数を算出して、該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ＮＯｘ補正係数を移動平均処理で算出すると共に、
前記ＮＯｘ補正係数を移動平均処理するためのサンプリング期間の長さとサンプリング間隔の少なくとも一方を前記内燃機関の運転状態に応じて変更することを特徴とする内燃機関のＥＧＲ制御方法。
【請求項６】
前記サンプリング期間の長さと前記サンプリング間隔の少なくとも一方をエンジン回転数及び負荷の組み合わせに応じて変更するように構成された請求項５に記載の内燃機関のＥＧＲ制御方法。
【請求項７】
前記内燃機関のエンジン回転数が大きい程前記サンプリング期間の長さ若しくは前記サンプリング間隔を短くするか、
前記内燃機関の負荷が大きい程前記サンプリング期間の長さ若しくは前記サンプリング間隔を短くするかのいずれか一方または両方を採用する請求項５又は６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２に示すようなＥＧＲ制御システム４０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、吸気流量センサ２１、吸気圧力センサ２２、吸気温度センサ２３などの吸気系センサ群Ｓｇ１と排気ラムダセンサ２４などの排気系センサ群Ｓｇ２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、ＮＯｘ補正部４６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】
そして、このＮＯｘ補正係数ＮＣｆの算出に際しては、予め設定した設定時間（サンプル時間）毎に、ＮＯｘ補正係数ＮＣｆを算出し、この算出したＮＯｘ補正係数ＮＣｆを用いて、気筒内酸素濃度の目標値Ｄｔを算出して、ＥＧＲバルブ１６の開度の制御量Ｃを算出している。
【００１１】
しかしながら、ＮＯｘ濃度検出値Ｎｄは遅れ要素を含んだものであり、同時刻のＮＯｘ濃度算出値（モデル値）Ｎｃとの比較では、真のＮＯｘ補正係数ＮＣｆが得られないという問題がある。すなわち、真のＮＯｘ補正係数ＮＣｆをリアルタイムに得ることができない。
【００１２】
その結果、ＥＧＲバルブ１６の動きによりＮＯｘ目標値自体が振動して、ＥＧＲバルブの開度の制御量の変動が大きくなってしまい、内燃機関の運転状態によっては、ＥＧＲハンチング（ＥＧＲバルブ１６の開度が振動する目標開度に追従して振動が持続する現象）が発生するという問題があった。特に、ＥＧＲバルブ１６の制御時の分解能が荒い場合に、このＥＧＲハンチングが発生する可能性が高い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【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】
【００１４】
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、エンジンの運転状態が定常状態で、算出された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、制御のための演算を効率よく行いつつ、ＥＧＲバルブの開度の制御量の変動を抑えることができて、ＥＧＲハンチングの発生を抑制することができる内燃機関のＥＧＲシステム、内燃機関及び内燃機関のＥＧＲ方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
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、吸気通路に吸気流量センサを、排気通路に排気ラムダセンサとＮＯｘ濃度センサをそれぞれ設けると共に、前記ＥＧＲシステムを制御する制御装置が、吸気流量センサの検出値と排気ラムダセンサの検出値を使用してＮＯｘ濃度算出値を算出して、ＮＯｘ濃度センサの検出値であるＮＯｘ濃度検出値と前記ＮＯｘ濃度算出値の比であるＮＯｘ補正係数を算出して、該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ＮＯｘ補正係数を移動平均処理で算出すると共に、前記ＮＯｘ補正係数を移動平均処理するためのサンプリング期間の長さとサンプリング間隔の少なくとも一方を前記内燃機関の運転状態に応じて変更するように構成される。
【００１６】
この構成によれば、ＮＯｘ補正係数の変動幅を抑えることで、エンジンの運転状態が定常状態で、算出された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、制御のための演算を効率よく行いつつ、ＥＧＲバルブの開度の制御量の変動を抑えることができて、ＥＧＲハンチングの発生を抑制することができる。
【００１７】
また、上記の内燃機関のＥＧＲ制御システムにおいて、前記ＥＧＲシステムを制御する制御装置が、前記サンプリング期間の長さと前記サンプリング間隔の少なくとも一方をエンジン回転数及び負荷の組み合わせに応じて変更するように構成され、さらには、前記ＥＧＲシステムを制御する制御装置が、前記内燃機関のエンジン回転数が大きい程前記サンプリング期間の長さ若しくは前記サンプリング間隔を短くする制御と、前記内燃機関の負荷が大きい程前記サンプリング期間の長さ若しくは前記サンプリング間隔を短くする制御のいずれか一方または両方を採用するように構成されると、定常状態におけるエンジンの運転状態の違いに応じたＮＯｘ補正係数の移動平均処理を行うことができるので、ＥＧＲバルブの開度の制御量の変動を抑えることができて、ＥＧＲハンチングの発生を抑制することができる。つまり、内燃機関のエンジン回転数が大きい程、また、内燃機関の負荷が大きい程、一般的にガス量の増加によりむだ時間が減少するため、サンプリング期間を短縮することが可能であり、このような定常状態におけるエンジンの運転状態の違いを把握して制御に反映することができる。
【００１８】
そして、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。
【００１９】
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ＥＧＲシステムの制御で、吸気通路に設けた吸気流量センサの検出値と排気通路に設けた排気ラムダセンサの検出値を使用してＮＯｘ濃度算出値を算出して、前記排気通路に設けたＮＯｘ濃度センサの検出値であるＮＯｘ濃度検出値と前記ＮＯｘ濃度算出値の比であるＮＯｘ補正係数を算出して、該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ＮＯｘ補正係数を移動平均処理で算出すると共に、前記ＮＯｘ補正係数を移動平均処理するためのサンプリング期間の長さとサンプリング間隔の少なくとも一方を前記内燃機関の運転状態に応じて変更することを特徴とする方法である。
【００２０】
また、上記の内燃機関のＥＧＲ制御方法において、前記サンプリング期間の長さと前記サンプリング間隔の少なくとも一方をエンジン回転数及び負荷の組み合わせに応じて変更する。さらには、前記内燃機関のエンジン回転数が大きい程前記サンプリング期間の長さ若しくは前記サンプリング間隔を短くするか、前記内燃機関の負荷が大きい程前記サンプリング期間の長さ若しくは前記サンプリング間隔を短くするかのいずれか一方または両方を採用する。
【００２１】
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】
【００２２】
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、エンジンの運転状態が定常状態で、算出された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、制御のための演算を効率よく行いつつ、ＥＧＲバルブの開度の制御量の変動を抑えることができて、ＥＧＲハンチングの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【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。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
また、吸気通路１２には、吸気系センサ群Ｓｇ１を構成する、吸気流量を検出する吸気流量センサ（ＭＡＦセンサ）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、排気系センサ群Ｓｇ２を構成する、排気ガス中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ濃度センサ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）２４が設けられる。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。
【００２８】
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、上記の吸気系センサ群Ｓｇ１のセンサ２１〜２３と、上記の排気系センサ群Ｓｇ２のセンサ２０、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２１〜２４の検出値を算出するとともに、必要な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。
【００２９】
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）。
【００３０】
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。
【００３１】
より詳細に説明すると、第１制御部４１では、吸気流量センサ２１、吸気圧力センサ２２、吸気温度センサ２３などの吸気系センサ群Ｓｇ１及び排気ラムダセンサ２４などの排気系センサ群Ｓｇ２からの検出値を基に、ＮＯｘ濃度算出値Ｎｃを算出する。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
一方、第２制御部４２では、エンジン回転数及び負荷（または燃料噴射量）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、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。
【００３６】
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）。
【００３７】
そして、第３制御部４３では、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。
【００３８】
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。
【００３９】
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、空気量とその酸素濃度と、内部ＥＧＲガスの排気ガス量と酸素濃度と、外部ＥＧＲガスの排気ガス量と酸素濃度とから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の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。
【００４０】
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。
【００４１】
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を、吸気系センサ群Ｓｇ１である吸気流量センサ２１の検出値と排気系センサ群Ｓｇ２の排気ラムダセンサ２４の検出値を使用してＮＯｘ濃度算出値Ｎｃを算出して、排気系センサ群Ｓｇ２であるＮＯｘ濃度センサ２０の検出値であるＮＯｘ濃度検出値ＮｄとＮＯｘ濃度算出値Ｎｃの比であるＮＯｘ補正係数ＮＣｆを算出して、この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、ＮＯｘ補正係数ＮＣｆを移動平均処理で算出すると共に、ＮＯｘ補正係数ＮＣｆを移動平均処理するためのサンプリング期間の長さとサンプリング間隔の少なくとも一方をエンジン１０の運転状態に応じて変更するように構成する。
【００４２】
これにより、ＮＯｘ補正係数ＮＣｆの変動幅を抑えることで、エンジン１０の運転状態が定常状態で、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を補正する際に、制御のための演算を効率よく行いつつ、ＥＧＲバルブ１６の開度の制御量Ｃの変動を抑えることができて、ＥＧＲハンチングの発生を抑制することができる。
【００４３】
このエンジン運転状態が定常状態であるか過渡状態で有るかは、例えば、このエンジン１０を備えた車両の運転席に備えたアクセルペダル（図示しない）の開度の変化率が予め設定又は算出される閾値を超えたときは過渡状態であるとしたり、エンジン１０の気筒１１ｃ内への燃料噴射量の変化率が予め設定又は算出される閾値を超えたときは過渡状態であるとしたりすることで判定できる。
【００４４】
サンプリング期間の長さとサンプリング間隔の少なくとも一方をエンジン１０のエンジン回転数及び負荷の組み合わせに応じて変更する。らには、エンジン１０のエンジン回転数が大きい程サンプリング期間の長さ若しくはサンプリング間隔の長さを短くする制御と、エンジン１０の負荷が大きい程サンプリング期間の長さ若しくはサンプリング間隔の長さを短くする制御のいずれか一方または両方を採用する。
【００４５】
これにより、定常状態におけるエンジン１０の運転状態の違いに応じたＮＯｘ補正係数ＮＣｆの移動平均処理を行うことができるので、ＥＧＲバルブ１６の開度の制御量Ｃの変動を抑えることができて、ＥＧＲハンチングの発生を抑制することができる。つまり、内燃機関のエンジン回転数が大きい程、また、内燃機関の負荷が大きい程、一般的にガス量の増加によりむだ時間が減少するため、サンプリング期間を短縮することが可能であり、このような定常状態におけるエンジンの運転状態の違いを把握して制御に反映することができる。
【００４６】
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制御方法について説明する。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を備えたエンジン（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、この方法において、ＥＧＲシステム１の制御で、吸気通路１２に設けた吸気流量センサ２１の検出値と排気通路１３に設けた排気ラムダセンサ２４の検出値を使用してＮＯｘ濃度算出値Ｎｃを算出して、排気通路１３に設けたＮＯｘ濃度センサ２０の検出値であるＮＯｘ濃度検出値ＮｄとＮＯｘ濃度算出値Ｎｃの比であるＮＯｘ補正係数ＮＣｆを算出して、この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、ＮＯｘ補正係数ＮＣｆを移動平均処理で算出すると共に、ＮＯｘ補正係数ＮＣｆを移動平均処理するためのサンプリング期間の長さとサンプリング間隔の少なくとも一方をエンジン１０の運転状態に応じて変更する方法である。
【００４７】
また、サンプリング期間の長さとサンプリング間隔の少なくとも一方をエンジン回転数及び負荷の組み合わせに応じて変更する。さらには、エンジン１０のエンジン回転数が大きい程サンプリング期間の長さ若しくはサンプリング間隔を短くするか、エンジン１０の負荷が大きい程サンプリング期間の長さ若しくはサンプリング間隔を短くするかのいずれか一方または両方を採用する。
【００４８】
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、ＮＯｘ補正係数の変動幅を抑えることで、エンジン１０の運転状態が定常状態で、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を補正する際に、効率よく制御のための演算を行いつつ、ＥＧＲバルブ１６の開度の制御量Ｃの変動を抑えることができて、ＥＧＲハンチングの発生を抑制することができる。
【符号の説明】
【００４９】
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  吸気流量センサ（ＭＡＦセンサ：吸気流量検出装置）
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：排ラムダ検出装置）
３０  制御装置
４０  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  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  吸気系センサ群
Ｓｇ２  排気系センサ群
【図１】
2017040173.tif 000003
【図２】
2017040173.tif 000004