(57)【要約】【課題】エンジンの運転状態が過渡状態でスモーク発生の抑制のためにＮＯｘ濃度目標値を大きくすることなく、ＮＯｘ排出量の増加を回避してＥＧＲを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】制御装置３０が、エンジン１０の運転状態が加速状態にあるときは、スモークの発生を抑制するためのＥＧＲ制御で、エンジン１０の運転状態に基づいて設定されたＮＯｘ濃度目標値Ｎｔ１を増加させることなく、シリンダ内燃料噴射の燃料噴射時期ｔｆの遅延又は燃料噴射圧力Ｐｃｒの低下の少なくとも一方を行うように構成される。【選択図】図２
2017031860.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制御装置を備えた内燃機関のＥＧＲ制御システムにおいて、
前記制御装置が、ＥＧＲ制御中でエンジンの運転状態が加速状態にあるときは、エンジンの運転状態に基づいて設定されたＮＯｘ濃度目標値を増加させることなく、シリンダ内燃料噴射の燃料噴射時期の遅延又は燃料噴射圧力の低下の少なくとも一方を行う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】
請求項１に記載の内燃機関のＥＧＲ制御システムを備えたことを特徴とする内燃機関。
【請求項３】
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、
ＥＧＲ制御中でエンジンの運転状態が加速状態にあるときは、エンジンの運転状態に基づいて設定されたＮＯｘ濃度目標値を増加させることなく、シリンダ内燃料噴射の燃料噴射時期の遅延又は燃料噴射圧力の低下の少なくとも一方を行うことを特徴とする内燃機関の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、エンジンの運転状態に対応したＮＯｘ目標値を使用して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４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濃度目標値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４１のフィードフォワード制御４４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）４５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、排気ラムダセンサ２４などの吸気系センサ群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濃度目標値Ｎｔ１が算出され、この第１ＮＯｘ濃度目標値Ｎｔ１に対して、第２制御部４２Ｘで、スモークリミットを考慮して第２ＮＯｘ濃度目標値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濃度目標値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濃度目標値Ｎｔ３が算出される（Ｎｔ３＝Ｎｔ２×１＝Ｎｔ２）。
【０００８】
この第３ＮＯｘ濃度目標値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、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、排気ガス中のＮＯｘ濃度の目標値である第１ＮＯｘ濃度目標値Ｎｔ１が算出されているが、この第１ＮＯｘ濃度目標値Ｎｔ１はエンジンの定常状態におけるＮＯｘ濃度目標値Ｎｔで設定されており、エンジンの運転状態が過渡状態のときには、このＮＯｘ濃度目標値ＮｔでＥＧＲを行うと、ターボ式過給機の過給遅れ（ターボ遅れ）等により、シリンダ内に送り込まれる新気量及び酸素量が不足し、燃焼状態が悪化してスモークが発生することが予想される。
【００１０】
これに対して、先行技術においては、エンジンの運転状態が過渡状態のときでは、エンジンの運転状態に基づいて設定されたＮＯｘ濃度目標値（第1ＮＯｘ濃度目標値Ｎｔ１）を増加させることで、気筒内酸素濃度目標値Ｄｔを大きくして、過度なスモークの発生を回避している。言い換えれば、過給遅れに伴う排気ラムダ（排気ガスの空気過剰率）の減少を考慮して、排気ラムダのスモーク発生回避のための下限の閾値を予め設けておき、排気ラムダがこの下限の閾値より低くならないようにＮＯｘ濃度目標値を大きくして、ＥＧＲ制御に使用する第１ＮＯｘ濃度目標値Ｎｔ１をより大きい値にしている。
【００１１】
しかしながら、この先行技術における過給遅れ対策では、第１ＮＯｘ濃度目標値Ｎｔ１を大きくする変更をしているので、ＮＯｘ排出量が過渡状態の一時的にではあるが増加することになり、排気ガスが悪化することになり、好ましくないという問題がある。
【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、内燃機関の運転状態に応じたＮＯｘ濃度目標値を使用してＥＧＲバルブの開度を制御する場合に、エンジンの運転状態が過渡状態でスモーク発生の抑制のためにＮＯｘ濃度目標値を大きくすることなく、ＮＯｘ排出量の増加を回避してＥＧＲを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制御装置を備えた内燃機関のＥＧＲ制御システムにおいて、前記制御装置が、ＥＧＲ制御中でエンジンの運転状態が加速状態にあるときは、エンジンの運転状態に基づいて設定されたＮＯｘ濃度目標値を増加させることなく、シリンダ内燃料噴射の燃料噴射時期の遅延又は燃料噴射圧力の低下の少なくとも一方を行うように構成される。なお、この燃料噴射圧力の低下は、コモンレールシステムを使用している場合には、コモンレールの圧力を低下することで燃料噴射圧力を低下させる。
【００１５】
また、燃料噴射時期の遅延量および燃焼噴射圧力の圧力低下量は、エンジンの過渡状態を示す指標、例えば、アクセル開度の変化量や燃料噴射量の変化量等に対して、予め実験的に求めてマップデータ等で記憶しておき、ＥＧＲ制御時に過渡状態が発生したときにこのマップデータを参照して算出する。なお、燃料噴射時期の遅延および燃焼噴射圧力の圧力低下は一方のみでもよいが、組み合せでもよく、組み合せの場合の遅延量と圧力低下量の最適な割合は実験的に設定してマップデータ化することができる。
【００１６】
この構成によれば、エンジンの運転状態が過渡状態のときでも、エンジンの運転状態に基づいて設定されたＮＯｘ濃度目標値を増加することなく、燃料噴射時期の遅延又は燃料噴射圧力の低下で、スモークの発生を回避するので、ＮＯｘの排出量の増加を防止でき、排気ガス性能の悪化を抑制することができる。また、過渡状態におけるＥＧＲ制御においても、定常時用で設定されるＮＯｘ濃度目標値を過渡時用のＮＯｘ濃度目標値に変更しないで済むので、定常状態のＥＧＲ制御と同じ制御で行うことができる。
【００１７】
そして、上記の目的を達成するための内燃機関は、上記の内燃機関のＥＧＲ制御システムを備えて構成され、上記の内燃機関のＥＧＲシステムと同様の作用効果を奏することができる。
【００１８】
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、ＥＧＲ制御中でエンジンの運転状態が加速状態にあるときは、エンジンの運転状態に基づいて設定されたＮＯｘ濃度目標値を増加させることなく、シリンダ内燃料噴射の燃料噴射時期の遅延又は燃料噴射圧力の低下の少なくとも一方を行うことを特徴とする方法である。この方法によれば、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】
【００１９】
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、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、内燃機関の運転状態に応じたＮＯｘ濃度目標値を使用してＥＧＲバルブの開度を制御する内燃機関のＥＧＲ制御システムにおいて、エンジンの運転状態が過渡状態でスモーク発生の抑制のために、エンジンの運転状態に基づいて設定されたＮＯｘ濃度目標値を大きくすることなく、ＮＯｘ排出量の増加を回避してＥＧＲをすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【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】図２の第２制御部におけるＮＯｘ濃度目標値算出部の出入力の関係を示す図である。
【図４】先行技術の内燃機関の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】
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
また、本発明の内燃機関のＥＧＲシステム１を制御する制御装置３０が備えられる。この制御装置３０は、上記のセンサ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。
【００２６】
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）。
【００２７】
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の開度を制御する制御装置３０を備えた内燃機関のＥＧＲ制御システム４０である。
【００２８】
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、排気ラムダセンサ２４などの吸気系センサ群Ｓｇ１からの検出値を基に、ＮＯｘ濃度算出値Ｎｃを算出する。
【００２９】
このシリンダ内酸素濃度算出値Ｄｃの算出に際しては内部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。
【００３０】
そして、この気筒内酸素濃度算出値Ｄｃと燃焼室温度の推定値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。
【００３１】
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。
【００３２】
一方、排気ラムダセンサ２４の検出値と、エンジン回転数Ｎｅ及び燃料噴射量ｑ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、エンジン１０の運転状態が定常状態では、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。
【００３３】
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。
【００３４】
そして、本発明においては、エンジン１０の運転状態が加速状態にあるときは、スモークの発生を抑制するためのＥＧＲ制御で、エンジン１０の運転状態（エンジン回転数Ｎｅや燃料噴射量ｑ（若しくは負荷Ｑ））に基づいて設定された第１ＮＯｘ濃度目標値Ｎｔ１を増加させることなく、シリンダ内燃料噴射の燃料噴射時期ｔｆの遅延又は燃料噴射圧力Ｐｃｒの低下の少なくとも一方を行うように構成される。なお、この燃料噴射圧力Ｐｃｒの低下は、コモンレールシステムを使用している場合には、コモンレールの圧力を低下することで燃料噴射圧力Ｐｃｒを低下させる。
【００３５】
また、過渡状態であるときには、第２ＮＯｘ濃度目標値Ｎｔ２を第１ＮＯｘ濃度目標値Ｎｔ１のままとし、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＝Ｎｔ１）。
【００３６】
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Ａｃの変化率ΔＡｃが予め設定又は算出される閾値ΔＡｃ０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ｑの変化率Δｑが予め設定又は算出される閾値Δｑｃ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。
【００３７】
また、燃料噴射時期ｔｆの遅延量Δｔｆおよび燃焼噴射圧力Ｐｃｒの圧力低下量ΔＰｃｒは、エンジン１０の過渡状態を示す指標、例えば、アクセル開度Ａｃの変化量ΔＡｃや燃料噴射量ｑの変化量Δｑｃ等に対して、予め実験的に求めてマップデータ等で記憶しておき、ＥＧＲ制御時に過渡状態が発生したときにこのマップデータを参照して算出する。
【００３８】
また、燃料噴射時期ｔｆの遅延および燃焼噴射圧力ｐｃｒの圧力低下は一方のみでもよいが、組み合せでもよく、組み合せの場合の遅延量Δｔｆと圧力低下量Δｐｃｒの最適な割合は実験的に設定してマップデータ化することができる。
【００３９】
なお、この燃料噴射時期ｔｆの遅延量Δｔｆと燃焼噴射圧力ｐｃｒの圧力低下量Δｐｃｒと、ＮＯｘ濃度Ｎｔとの関係については、図３のＮＯｘ濃度目標値算出部４２ａの入出力関係で示すように、基準ＮＯｘ濃度Ｎｔ０、シリンダ内酸素濃度をＤ、基準シリンダ内酸素濃度をＤ０、燃料噴射時期をｔｆ、基準燃料噴射量をｔｆ０、燃料噴射圧力をＰｃｒ、基準燃料噴射圧力をＰｃｒ０、エンジン冷却水の水温をＴｃ、基準水温をＴｃ０、吸気マニホールド温度をＴｉ、基準吸気マニホールド温度をＴｉ０とすると、遅延量Δｔｆ（＝θｆ−θｆ０）、圧力低下量ΔＰｃｒ（＝Ｐｃｒ−Ｐｃｒ０）、水温差ΔＴｃ（＝Ｔｃ−Ｔｃ０）と、補正指数のα２、αＴ、補正係数のβｆ、βｃｒ、βｃを用いて、（１）式に示すような関係を用いる。なお、これらの補正指数のα２、αＴ、補正係数のβｆ、βｃｒ、βｃは予め実験などにより設定される値である。
【数１】
2017031860.tif 000003
【００４０】
つまり、この（１）式では、ＮＯｘ濃度Ｎｔは、基準ＮＯｘ濃度Ｎｔ０をシリンダ内酸素濃度Ｄによる補正、吸気マニホールド温度（吸気温度）Ｔｉによる補正、エンジン冷却水の水温Ｔｃによる補正に加えて、燃料噴射時期ｔｆによる補正と燃料噴射圧力（コモンレール圧力］Ｐｃｒによる補正をすることで求められる。
【００４１】
言い換えれば、ＮＯｘ濃度Ｎｔを固定にした状態で、シリンダ内酸素濃度Ｄが変化しても、遅延量Δｔｆまたは圧力低下量Δｐｃｒの一方の変化又は両方の変化で対応できることを示しており、本発明ではこの（１）式の関係に基づいて、遅延量Δｔｆまたは圧力低下量Δｐｃｒを設定する。
【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の前後差圧、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、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の酸素濃度目標値Ｄｔｏを算出し、外部ＥＧＲにおける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】
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、この内燃機関のＥＧＲ制御方法において、エンジン１１の運転状態が加速状態にあるときは、スモークの発生を抑制するためのＥＧＲ制御で、ＮＯｘ濃度目標値Ｎｔ１を増加させることなく、シリンダ内燃料噴射の燃料噴射時期ｔｆの遅延又は燃料噴射圧力Ｐｃｒの低下の少なくとも一方を行う方法である。
【００４７】
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、エンジン１０の運転状態が過渡状態のときでも、ＮＯｘ濃度目標値Ｎｔ１の増加ではなく、燃料噴射時期ｔｆの遅延又は燃料噴射圧力Ｐｃｒの低下で、スモークの発生を回避するので、ＮＯｘの排出量の増加を防止でき、排気ガス性能の悪化を抑制することができる。また、過渡状態におけるＥＧＲ制御においても、定常時用で設定されるＮＯｘ濃度目標値Ｎｔ１を過渡時用のＮＯｘ濃度目標値に変更しないで済むので、定常状態のＥＧＲ制御と同じ制御で行うことができる。
【符号の説明】
【００４８】
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
２１  吸気流量センサ（ＭＡＦセンサ）
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）
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、４２Ｘ  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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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