JP4066961B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の排気通路から排出される排ガス中のＮＯｘの量、微粒子状物質（パティキュレート・マター。以下、「ＰＭ」と称呼する。）の量等の同内燃機関の運転に伴って発生する所定の制御対象量を制御する内燃機関の制御装置に関する。

火花点火式内燃機関、ディーゼル機関等の内燃機関においては、同機関の運転に伴って発生する排ガス中のＮＯｘ、ＰＭ等（以下、「エミッション」と総称する。）、或いは燃焼騒音（コンバッション・ノイズ。以下、「ＣＮ」と称呼する。）等の量を効果的に低減する必要がある。

しかしながら、一方では、例えば、ＮＯｘ発生量を低減するためにＥＧＲガス量を増大させていくと（特に、ディーゼル機関において）ＰＭ発生量が増大していくという関係があることも知られている。即ち、例えば、ＰＭ発生量の増大の抑制等を考慮した上でＮＯｘ発生量を出来る限り低減するためには、同ＮＯｘ発生量を機関の運転状態に応じた所定の目標値に制御することが好ましい。ＮＯｘ発生量を所定の目標値に精度良く制御するためには、例えば、同ＮＯｘ発生量を精度良く推定する必要がある。

このため、下記特許文献１に記載の内燃機関の制御装置は、燃焼圧力、及び吸気酸素濃度を、筒内圧力センサ、及び吸気酸素濃度センサによりそれぞれ検出するとともに、これらに基づいて算出した燃焼温度、及び混合気濃度とに基づいて、代表的な公知の燃焼モデルの一つである拡大ゼルドビッチ（ＺＥＬＤＯＶＩＣＨ）機構を用いて燃焼により発生するＮＯｘ発生量を推定する。そして、推定されたＮＯｘ発生量が所定の目標値になるようにＥＧＲガス量等を制御するようになっている。
特開２００２−３７１８９３号公報

ところで、例えば、上記ＮＯｘ発生量は、燃料噴射時期、燃料噴射圧力、吸気酸素濃度等の複数の機関制御パラメータに大きく影響される値である。換言すれば、ＮＯｘ発生量とこれら複数の機関制御パラメータとの間には所定の相関関係がある。従って、例えば、機関の運転状態を種々の定常状態に順次変更・維持していく際の各定常状態において、ＮＯｘ発生量を同定常状態に応じた所定の目標値に一致させるために必要な上記複数の機関制御パラメータの最適値（最適な組み合わせ）を順次適合していく実験等を予め実施することで、機関の運転状態と、機関が同運転状態にて定常状態にある場合においてＮＯｘ発生量を所定の目標値に一致させるための複数の機関制御パラメータの値（以下、「機関制御パラメータ定常適合値」と称呼する。）と、の相関関係（具体的には、テーブル、数式等）を予め求めることができる。

以上のことから、ＮＯｘ発生量を機関の運転状態に応じた上記所定の目標値に制御するためには、機関の運転状態を逐次取得するとともに、取得された運転状態と上記予め求められている相関関係とから得られる複数の機関制御パラメータ定常適合値をそれぞれ対応する機関制御パラメータの目標値として常に設定し、各機関制御パラメータの実際値が対応する目標値に近づく（一致する）ように各機関制御パラメータをそれぞれ制御するように構成してもよい。これにより、上記文献に記載された装置のようにＮＯｘ発生量を逐次推定することなく、ＮＯｘ発生量を機関の運転状態に応じた上記所定の目標値に制御することができる。

この場合、ＮＯｘ発生量を機関の運転状態に応じた上記所定の目標値に精度良く制御するためには、上記複数の機関制御パラメータの総ての値（実際値）が、機関の運転状態に応じて変化し得る目標値（即ち、定常適合値）に速やかに追従する必要がある。

しかしながら、実際には、上記複数の機関制御パラメータの応答速度（実際値が目標値に近づくときの速度）において一定のばらつきがある。従って、機関が過度の過渡状態に移行した後、再び定常状態に復帰する場合、複数の機関制御パラメータのうち応答速度が速いものから遅いものへと順次、実際値が対応する目標値（即ち、定常適合値）に一致していく。そして、応答速度が最も遅い機関制御パラメータの実際値が対応する目標値（即ち、定常適合値）に一致する時点で、同過渡状態が実質的に終了して機関が定常状態に復帰し（即ち、総ての機関制御パラメータ実際値が目標値（定常適合値）にそれぞれ一致し）、これにより、ＮＯｘ発生量が上記所定の目標値に正確に一致するようになる。

換言すれば、ＮＯｘ発生量は、上記応答速度が最も遅い機関制御パラメータの応答速度をもって上記所定の目標値に追従する。従って、機関が過度の過渡状態から定常状態に復帰する場合、同過渡状態が継続する期間（即ち、応答速度が最も遅い機関制御パラメータの実際値が対応する目標値（即ち、定常適合値）に一致していない期間）に渡って、同応答速度が最も遅い機関制御パラメータの実際値が継続して目標値（即ち、定常適合値）と大きく異なる値となり得ることで、ＮＯｘ発生量が上記所定の目標値と大きく異なる大きい値に維持され続ける場合があるという問題がある。

本発明は、かかる課題に対処するためになされたものであって、その目的は、内燃機関の運転に伴って発生するＮＯｘ等の所定の制御対象量を制御する内燃機関の制御装置において、同機関が過渡状態にあるとき、同制御対象量の実際値を精度良く目標値に追従せしめることが可能なものを提供することにある。

本発明に係る内燃機関の制御装置は、運転状態取得手段と、制御対象量目標値決定手段と、機関制御パラメータ実際値取得手段と、機関制御パラメータ定常適合値取得手段と、機関制御パラメータ目標値決定手段と、制御手段と、を備え、制御対象量の実際値が制御対象量目標値に近づくように同制御対象量を制御する装置である。以下、各手段を個別に説明していく。

運転状態取得手段は、内燃機関の運転状態（例えば、機関回転速度、アクセル開度、負荷状態等）を、センサにより物理的に検出すること、或いは、所定の計算により推定することで逐次取得する手段である。

制御対象量目標値決定手段は、内燃機関の運転に伴って発生する所定の制御対象量の目標値を前記取得された運転状態（と、同運転状態と制御対象量目標値との関係を規定するテーブル、或いは数式等）に基づいて逐次決定する手段である。前記制御対象量は、例えば、ＮＯｘ発生量、ＰＭ発生量等のエミッション発生量、或いは、ＣＮ量等であって、機関の運転に伴って増大することが防止されるべき量である。

機関制御パラメータ実際値取得手段は、制御対象量の実際値に影響を与える複数の機関制御パラメータ（例えば、燃料噴射時期、燃料噴射圧力、吸気酸素濃度等）の実際値をそれぞれ取得する手段である。これにより、上記複数の機関制御パラメータ実際値の各々が、センサにより物理的に検出すること、或いは、所定の計算により推定することで個別に取得される。なお、係る複数の機関制御パラメータの値は制御対象量に影響を与える値であるから、制御対象量と複数の機関制御パラメータの値との間には所定の相関関係がある。従って、制御対象量は、複数の機関制御パラメータの各値を引数とする所定の数式（実験式、関数）により表すことができる。

機関制御パラメータ定常適合値取得手段は、内燃機関が前記取得された運転状態にて定常状態にある場合において前記制御対象量の実際値を前記制御対象量目標値に一致させるために必要な同定常状態における同複数の機関制御パラメータの各値を、同運転状態に基づいて機関制御パラメータ定常適合値としてそれぞれ取得する手段である。これにより、前記取得された運転状態に基づいて、同運転状態に応じて変化し得る複数の機関制御パラメータの各々の上記定常適合値が、予め準備されている所定のテーブルの検索、或いは予め準備されている所定の数式等に従ってそれぞれ個別に取得される。

機関制御パラメータ目標値決定手段は、制御対象量の実際値を制御対象量目標値に近づけるための複数の機関制御パラメータの目標値をそれぞれ決定する手段であって、詳細は後述する。制御手段は、各機関制御パラメータ実際値が対応する機関制御パラメータ目標値に近づくように同各機関制御パラメータをそれぞれ個別に（フィードバック）制御する手段である。

上記機関制御パラメータ目標値決定手段は、前記複数の機関制御パラメータを、前記制御手段により前記複数の機関制御パラメータがそれぞれ制御される際の応答速度（の大小）に関して複数の分類に区分けして扱うように構成されている。即ち、複数の機関制御パラメータは、２以上であって機関制御パラメータの数以下の分類に区分けされ、各分類には、１つの機関制御パラメータが含まれていても２以上の機関制御パラメータが含まれていてもよい。

機関制御パラメータ目標値決定手段は、分類別機関制御パラメータ値算出手段を備えている。分類別機関制御パラメータ値算出手段は、前記制御対象量目標値と、前記応答速度が最も速い分類に属する機関制御パラメータ（以下、「最速分類機関制御パラメータ」と称呼する。）以外の機関制御パラメータについての引数値とに基づいて、最速分類機関制御パラメータ以外の機関制御パラメータの実際値が同引数値と等しい場合において前記制御対象量の実際値を同制御対象量目標値に一致させるための最速分類機関制御パラメータの値を少なくとも算出する手段である。

分類別機関制御パラメータ値算出手段は、具体的には、例えば、複数の機関制御パラメータの各値を引数として制御対象量を求める上記所定の数式（実験式、関数）を最速分類機関制御パラメータ（最速分類機関制御パラメータが複数存在する場合、各々の最速分類機関制御パラメータ）について解くことで得られる数式において、制御対象量の値（引数値）を前記制御対象量目標値決定手段により決定された制御対象量目標値と置くことで得ることができる。このようにして得られる分類別機関制御パラメータ値算出手段において、最速分類機関制御パラメータ以外の機関制御パラメータについての引数値を総て対応する定常適合値と置くと、同手段より算出される最速分類機関制御パラメータの値は同最速分類機関制御パラメータの定常適合値と一致することになる。

そして、上記機関制御パラメータ目標値決定手段は、最速分類機関制御パラメータ以外の機関制御パラメータについての（総ての）引数値として、対応する機関制御パラメータ実際値を使用して前記分類別機関制御パラメータ値算出手段により算出される最速分類機関制御パラメータの値を、同最速分類機関制御パラメータの目標値として使用する。これにより、最速分類機関制御パラメータ以外の機関制御パラメータの実際値が対応する定常適合値と異なる値となっている限りにおいて最速分類機関制御パラメータの目標値は同最速分類機関制御パラメータの定常適合値と異なる値となる。

このように最速分類機関制御パラメータの目標値が設定されていくと、最速分類機関制御パラメータ以外の機関制御パラメータの実際値が仮に一定に維持されるものとしたとき、最速分類機関制御パラメータの実際値が目標値に追従した時点で制御対象量が制御対象量目標値に正確に一致（追従）するようになる。また、最速分類機関制御パラメータの応答速度は、それ以外の機関制御パラメータの応答速度よりも当然に速い。以上のことから、機関が過渡状態にあるとき、制御対象量は、最速分類機関制御パラメータの応答速度（或いは、最速分類機関制御パラメータの応答速度にほぼ近い応答速度）をもって常に制御対象量目標値に追従し得る。

一方、機関制御パラメータ目標値決定手段は、少なくとも前記複数の機関制御パラメータ定常適合値に基づく値（例えば、定常適合値そのもの）を、最速分類機関制御パラメータ以外の機関制御パラメータの目標値として使用する。従って、例えば、最速分類機関制御パラメータ以外の機関制御パラメータの目標値として対応する定常適合値そのものを常に使用する場合について考えると、機関が過度の過渡状態から定常状態に復帰する場合、最速分類機関制御パラメータ以外の複数の機関制御パラメータの実際値は、応答速度が速いものから遅いものへと順次、目標値（即ち、定常適合値）に一致していく。このとき、過渡状態が継続する期間（即ち、応答速度が最も遅い機関制御パラメータの実際値が対応する目標値（即ち、定常適合値）に一致していない期間）に渡って、制御対象量は、上述したように最速分類機関制御パラメータの応答速度をもって制御対象量目標値に追従し続ける。

以上のように、本発明に係る機関の制御装置によれば、制御対象量（例えば、ＮＯｘ発生量等）は、応答速度が最も遅い機関制御パラメータの応答速度にかかわらず、最速分類機関制御パラメータの応答速度をもって制御対象量目標値に追従し得るから、機関が過渡状態にある場合であっても、制御対象量の実際値を精度良く目標値に追従せしめることが可能となる。

この場合、前記分類別機関制御パラメータ値算出手段は、前記分類毎に、前記制御対象量目標値と、対象となる分類に属する機関制御パラメータ以外の機関制御パラメータについての引数値とに基づいて、同対象となる分類に属する機関制御パラメータ以外の機関制御パラメータの実際値が同引数値と等しい場合において前記制御対象量の実際値を同制御対象量目標値に一致させるための同対象となる分類に属する機関制御パラメータの値を算出するように構成されていることが好適である。

具体的には、例えば、複数の機関制御パラメータの各値を引数として制御対象量を求める上記所定の数式を対象となる分類に属する機関制御パラメータ（対象となる分類に属する機関制御パラメータが複数存在する場合、対象となる分類に属する各々の機関制御パラメータ）について解くことで得られる数式において、制御対象量の値（引数値）を前記制御対象量目標値決定手段により決定された制御対象量目標値と置くことで同対象となる分類に属する機関制御パラメータの値を算出する手段が得られる。そして、係る対象となる分類を順次変更していくことで上記分類別機関制御パラメータ値算出手段が得られる。

このようにして得られる分類別機関制御パラメータ値算出手段において、対象となる分類に属する機関制御パラメータ以外の機関制御パラメータについての引数値を総て対応する定常適合値と置くと、同手段より算出される対象となる分類に属する機関制御パラメータの値は同対象となる分類に属する機関制御パラメータの定常適合値と一致することになる。

更には、前記機関制御パラメータ目標値決定手段は、前記分類毎に、対象となる分類よりも応答速度が遅い分類に属する機関制御パラメータについての引数値として対応する前記機関制御パラメータ実際値を使用するとともに、同対象となる分類よりも応答速度が速い分類に属する機関制御パラメータについての引数値として対応する前記機関制御パラメータ定常適合値を使用して前記分類別機関制御パラメータ値算出手段により算出される同対象となる分類に属する機関制御パラメータの値を、同対象となる分類に属する機関制御パラメータの目標値として使用するように構成されることが好適である。

これにより、応答速度が最も遅い分類に属する機関制御パラメータの目標値は常に同応答速度が最も遅い機関制御パラメータの定常適合値に一致するとともに、対象となる分類よりも応答速度が遅い分類に属する機関制御パラメータの実際値が対応する定常適合値と異なる値となっている限りにおいて対象となる分類に属する機関制御パラメータの目標値は同対象となる分類に属する機関制御パラメータの定常適合値と異なる値となる。なお、この場合も上述と同様、最速分類機関制御パラメータ以外の機関制御パラメータについての（総ての）引数値として対応する機関制御パラメータ実際値を使用して前記分類別機関制御パラメータ値算出手段により算出される最速分類機関制御パラメータの値が同最速分類機関制御パラメータの目標値として使用されることになる。従って、機関が過渡状態にあるとき、制御対象量は、最速分類機関制御パラメータの応答速度（或いは、最速分類機関制御パラメータの応答速度にほぼ近い応答速度）をもって常に制御対象量目標値に追従し得る。

加えて、このように最速分類機関制御パラメータ以外の機関制御パラメータの目標値がそれぞれ設定されていくと、機関が過度の過渡状態から定常状態に復帰する場合、先ず、応答速度が最も遅い分類に属する機関制御パラメータの実際値が定常適合値に一致した時点で、応答速度が２番目に遅い分類に属する機関制御パラメータの目標値が対応する定常適合値に一致するようになる。その後、応答速度が２番目に遅い分類に属する機関制御パラメータの実際値が定常適合値に一致した時点で、応答速度が３番目に遅い分類に属する機関制御パラメータの目標値が対応する定常適合値に一致するようになる。

即ち、この場合、複数の機関制御パラメータの目標値（従って、実際値）は、応答速度が遅いものから速いものへと順次、定常適合値に一致していくことになる。従って、機関が過渡状態から定常状態に復帰する場合、応答速度が最も遅い分類に属する機関制御パラメータ以外の総ての機関制御パラメータの目標値が時々刻々と変更せしめられていく。よって、制御対象量を最速分類機関制御パラメータの応答速度をもって常に制御対象量目標値に追従せしめる制御を行うために、応答速度が最も遅い分類に属する機関制御パラメータ以外の総ての機関制御パラメータが実質的に機能することになるから、同制御の自由度が高くなる。

これに対し、上述した「最速分類機関制御パラメータ以外の機関制御パラメータの目標値として対応する定常適合値そのものを常に使用する場合」においては、制御対象量を最速分類機関制御パラメータの応答速度をもって常に制御対象量目標値に追従せしめる制御を行うために、最速分類機関制御パラメータのみが実質的に機能することになるから、同制御の自由度が比較的低くなる。即ち、上記構成によれば、「最速分類機関制御パラメータ以外の機関制御パラメータの目標値として対応する定常適合値そのものを常に使用する場合」に比して制御の自由度が向上する。

また、上記本発明に係る内燃機関の制御装置において、制御対象量として、少なくともエミッションの発生量（ＮＯｘ発生量、ＰＭ発生量等）が含まれている場合、前記制御対象量目標値決定手段は、前記内燃機関が搭載される車両の運転者による加速要求の程度を示す加速要求度指標値を取得する加速要求度指標値取得手段と、前記決定された制御対象量目標値を前記加速要求度指標値に応じて補正した値を最終的な前記制御対象量目標値として決定する補正手段とを備えることが好適である。ここにおいて、前記加速要求の程度を示す加速要求度指標値は、例えば、アクセル操作量（開度）の変化速度等であり、更に機関の運転状態等に応じて補正されてもよい。

一般に、機関の運転に伴って発生するＮＯｘ、ＰＭ等のエミッションの発生量をより小さい値に制御するほど、機関の応答性（以下、「レスポンス」と称呼する。）が低下する傾向がある。一方、運転者による加速要求の程度が大きいことは、同運転者により高いレスポンスが要求されていることを意味している。即ち、エミッション発生量が小さい所定の目標値に常に制御されると、運転者による加速要求の程度が大きいときに十分なレスポンスが得られなくなってドライバビリティが低下するという問題が生じる。

以上のことから、上記のように、機関の運転状態に基づいて決定された制御対象量目標値を前記加速要求度指標値（例えば、アクセル開度変化速度等）に応じて補正した値を最終的な前記制御対象量目標値として決定するように構成すれば、例えば、アクセル開度変化速度に応じて制御対象量目標値（即ち、エミッション発生量目標値）をより大きい値に補正することができる。従って、運転者の意思に応じたレスポンスが考慮された制御対象量目標値（エミッション発生量の目標値）が設定され得るから、上記ドライバビリティの低下を抑制することができる。

この場合、前記制御対象量目標値決定手段は、前記内燃機関の運転状態における過渡の程度を示す過渡度指標値を取得する過渡度指標値取得手段を更に備え、前記補正手段は、前記決定された制御対象量目標値を前記過渡度指標値に応じて更に補正した値を最終的な前記制御対象量目標値として決定するように構成されることが好適である。ここにおいて、前記内燃機関の運転状態における過渡の程度を示す過渡度指標値は、例えば、一吸気行程あたりの筒内吸入空気量の定常適合値と実際値との偏差に基づく値である。

一般に、機関の運転状態における過渡の程度が小さいほど、レスポンスが向上する傾向がある。従って、機関の運転状態における過渡の程度が十分に小さいと、運転者による加速要求の程度が大きい場合であっても、エミッション発生量の目標値を大きめの値に補正（設定）することなくドライバビリティを確保することができる。

係る知見に基づき、上記のように、機関の運転状態に基づいて決定された制御対象量目標値を前記加速要求度指標値に応じて補正した値を前記過渡度指標値に応じて更に補正した値を最終的な前記制御対象量目標値として決定するように構成すれば、例えば、機関の運転状態における過渡の程度の低下に応じて前記加速要求度指標値に応じた補正の程度を小さくすることができる。従って、制御対象量目標値（エミッション発生量の目標値）が不必要に大きめに補正されることが抑制されるから、より一層、エミッション発生量を少なくすることができる。

また、上記本発明に係る制御装置が、複数の制御対象量の実際値が対応する制御対象量目標値に近づくように同複数の制御対象量（例えば、ＮＯｘ発生量、ＰＭ発生量、ＣＮ量等）をそれぞれ制御するように構成されている場合、前記補正手段は、前記複数の制御対象量目標値の各々についての前記補正の程度の割合を前記内燃機関の運転状態に基づいて決定する補正割合決定手段を更に備え、前記決定された補正の程度の割合に基づいて前記制御対象量目標値の補正の程度を同制御対象量毎に決定するように構成されると好ましい。

ここにおいて、前記補正の程度の割合を決定するための機関の運転状態とは、例えば、機関の冷却水温、機関の排気通路に介装される触媒の状態（ＰＭの堆積量、ＮＯｘの堆積量等）、上記車両の運転者による加速要求の程度を示す加速要求度指標値等である。

上述したように、運転者による加速要求の程度に応じて制御対象量目標値を補正する場合であっても、機関の運転状態によっては複数の制御対象量目標値の各々についての補正の程度を変更する必要が生じる場合がある。例えば、ＰＭ発生量が複数の制御対象量の１つとして含まれている場合であって機関の運転状態としての触媒内のＰＭ堆積量が大きいときに同触媒を保護するために同ＰＭ発生量を少なめに制御する必要がある場合等である。

従って、上記のように、内燃機関の運転状態に基づいて決定された、複数の制御対象量目標値の各々についての補正の程度の割合に基づいて制御対象量目標値の補正の程度を同制御対象量毎に決定するように構成すれば、機関の運転状態に応じたより適切な複数の制御対象量目標値が個別に設定され得る。

以下、本発明の実施形態に係る内燃機関（ディーゼル機関）の制御装置について図面を参照しつつ説明する。

図１は、係る内燃機関の制御装置を４気筒内燃機関（ディーゼル機関）１０に適用したシステム全体の概略構成を示している。このシステムは、燃料供給系統を含むエンジン本体２０、エンジン本体２０の各気筒の燃焼室（筒内）にガスを導入するための吸気系統３０、エンジン本体２０からの排ガスを放出するための排気系統４０、排気還流を行うためのＥＧＲ装置５０、及び電気制御装置６０を含んでいる。

エンジン本体２０の各気筒の上部には燃料噴射弁（噴射弁、インジェクタ）２１が配設されている。各燃料噴射弁２１は、図示しない燃料タンクと接続された燃料噴射用ポンプ２２に燃料配管２３を介して接続されている。燃料噴射用ポンプ２２は、電気制御装置６０と電気的に接続されていて、同電気制御装置６０からの駆動信号により燃料の実際の噴射圧力（吐出圧力）Pcrが後述する燃料噴射圧力目標値Pcrtになるように同燃料を昇圧するようになっている。

これにより、燃料噴射弁２１には、燃料噴射用ポンプ２２から燃料噴射圧力目標値Pcrtに向けて昇圧された燃料が供給されるようになっている。また、燃料噴射弁２１は、電気制御装置６０と電気的に接続されていて、同電気制御装置６０からの駆動信号により所定時間だけ開弁し、これにより各気筒の燃焼室内に所定量の燃料を直接噴射するようになっている。なお、本例では、燃料を噴射すべき気筒（以下、「燃料噴射気筒」と称呼する。）に対して所定量の燃料を２回に分けて噴射するようになっていて、初回の噴射をパイロット噴射、２回目の噴射をメイン噴射と称呼することにする。

吸気系統３０は、エンジン本体２０の各気筒の燃焼室にそれぞれ接続された吸気マニホールド３１、吸気マニホールド３１の上流側集合部に接続され同吸気マニホールド３１とともに吸気通路を構成する吸気管３２、吸気管３２内に回動可能に保持されたスロットル弁３３、電気制御装置６０からの駆動信号に応答してスロットル弁３３を回転駆動するスロットル弁アクチュエータ３３ａ、スロットル弁３３の上流において吸気管３２に順に介装されたインタクーラー３４と過給機３５のコンプレッサ３５ａ、及び吸気管３２の先端部に配設されたエアクリーナ３６とを含んでいる。

排気系統４０は、エンジン本体２０の各気筒にそれぞれ接続された排気マニホールド４１、排気マニホールド４１の下流側集合部に接続された排気管４２、排気管４２に配設された過給機３５のタービン３５ｂ、及び排気管４２に介装されたディーゼルパティキュレートフィルタ（触媒。以下、「ＤＰＮＲ」と称呼する。）４３を含んでいる。排気マニホールド４１及び排気管４２は排気通路を構成している。

ＤＰＮＲ４３は、コージライト等の多孔質材料から形成されたフィルタ４３ａを備え、通過する排気ガス中のパティキュレートを細孔表面にて捕集するフィルタである。ＤＰＮＲ４３は、担体としてのアルミナに、カリウムＫ，ナトリウムＮａ，リチウムＬｉ，セシウムＣｓのようなアルカリ金属、バリウムＢａ，カルシウムＣａのようなアルカリ土類金属、及びランタンＬａ、イットリウムＹのような希土類金属から選ばれた少なくとも一つを白金とともに担持し、ＮＯｘを吸収した後に同吸収したＮＯｘを放出して還元する吸蔵還元型ＮＯｘ触媒としても機能するようになっている。

ＥＧＲ装置５０は、排気ガスを還流させる通路（ＥＧＲ通路）を構成する排気還流管５１と、排気還流管５１に介装されたＥＧＲ制御弁５２と、ＥＧＲクーラー５３とを備えている。排気還流管５１はタービン３５ｂの上流側排気通路（排気マニホールド４１）とスロットル弁３３の下流側吸気通路（吸気マニホールド３１）を連通している。ＥＧＲ制御弁５２は電気制御装置６０からの駆動信号に応答し、再循環される排気ガス量（排気還流量、ＥＧＲガス流量）を変更し得るようになっている。

電気制御装置６０は、互いにバスで接続されたＣＰＵ６１、ＣＰＵ６１が実行するプログラム、テーブル（ルックアップテーブル、マップ）、及び定数等を予め記憶したＲＯＭ６２、ＣＰＵ６１が必要に応じてデータを一時的に格納するＲＡＭ６３、電源が投入された状態でデータを格納するとともに同格納したデータを電源が遮断されている間も保持するバックアップＲＡＭ６４、並びにＡＤコンバータを含むインターフェース６５等からなるマイクロコンピュータである。

インターフェース６５は、空気流量（新気流量）計測手段であって吸気管３２に配置された熱線式エアフローメータ７１、スロットル弁３３の下流であって排気還流管５１が接続された部位よりも下流の吸気通路に設けられた吸気温センサ７２、スロットル弁３３の下流であって排気還流管５１が接続された部位よりも下流の吸気通路に配設された吸気管圧力センサ７３、クランクポジションセンサ７４、アクセル開度センサ７５、スロットル弁３３の下流であって排気還流管５１が接続された部位よりも下流の吸気通路に設けられた吸気酸素濃度センサ７６、燃料噴射用ポンプ２２の吐出口近傍の燃料配管２３に設けられた燃料噴射圧力センサ７７、水温センサ７８、ＤＰＮＲ４３の上流の排気通路に設けられた触媒上流側圧力センサ７９、及びＤＰＮＲ４３の下流の排気通路に設けられた触媒下流側圧力センサ８１、と接続されていて、これらのセンサからの信号をＣＰＵ６１に供給するようになっている。また、インターフェース６５は、燃料噴射弁２１、燃料噴射用ポンプ２２、スロットル弁アクチュエータ３３ａ、ＥＧＲ制御弁５２、及び、図示しないラジエータ内部を流れる冷却水の流量を制御する図示しないラジエータ流量制御弁と接続されていて、ＣＰＵ６１の指示に応じてこれらに駆動信号を送出するようになっている。

熱線式エアフローメータ７１は、吸気通路内を通過する吸入空気（新気）の質量流量（単位時間あたりの吸入新気量）を計測し、同質量流量Ga（吸入新気流量Ga）を表す信号を発生するようになっている。吸気温センサ７２は、吸気の温度を検出し、同吸気温度Tbを表す信号を発生するようになっている。吸気管圧力センサ７３は、吸気の圧力（即ち、吸気管圧力）を検出し、同吸気管圧力Pbを表す信号を発生するようになっている。

クランクポジションセンサ７４は、各気筒の絶対クランク角度を検出し、クランク角度CAを表すとともにエンジン１０の回転速度であるエンジン回転速度NEをも表す信号を発生するようになっている。アクセル開度センサ７５は、アクセルペダルＡＰの操作量を検出し、アクセル操作量（開度）Accpを表す信号を発生するようになっている。吸気酸素濃度センサ７６は、吸気中の酸素濃度（即ち、吸気酸素濃度）を検出し、同吸気酸素濃度RO2inを表す信号を発生するようになっている。

燃料噴射圧力センサ７７は、燃料配管２３内の燃料の圧力（燃料噴射圧力）を検出し、燃料噴射圧力Pcrを表す信号を発生するようになっている。水温センサ７８は、冷却水の温度を検出し、冷却水温THWを表す信号を発生するようになっている。触媒上流側圧力センサ７９は、ＤＰＮＲ４３の上流の排気通路内の排ガスの圧力を検出し、触媒上流側排気圧力Pupを表す信号を発生するようになっている。触媒下流側圧力センサ８１は、ＤＰＮＲ４３の下流の排気通路内の排ガスの圧力を検出し、触媒下流側排気圧力Pdownを表す信号を発生するようになっている。

（制御対象量の制御の概要）
次に、上記のように構成された内燃機関の制御装置（以下、「本装置」と云うこともある。）による制御対象量の制御の概要について説明する。本例では、機関１０の運転に伴って発生する制御対象量として、機関１０の運転に伴って増大することが防止されるべき量であるＮＯｘ発生量、ＰＭ発生量、及びＣＮ量を採用することにする。従って、本装置は、ＮＯｘ発生量の実際値ＮＯｘa、ＰＭ発生量の実際値ＰＭa、及びＣＮ量の実際値ＣＮaが、後述するように設定されるＮＯｘ発生量（最終）目標値ＮＯｘt、ＰＭ発生量（最終）目標値ＰＭt、及びＣＮ量（最終）目標値ＣＮtにそれぞれ近づくようにＮＯｘ発生量、ＰＭ発生量、及びＣＮ量をそれぞれフィードバック制御する。以下、係るフィードバック制御についてより具体的に説明する。なお、本例では、ＮＯｘ、ＰＭのみならず、ＣＮを「エミッション」と称呼することもある。

ＮＯｘ発生量、ＰＭ発生量、及びＣＮ量（以下、これらを「エミッション発生量」と総称することもある。）は、機関１０の制御に必要となる種々のパラメータ（機関制御パラメータ）により大きく影響される。即ち、各エミッション発生量の実際値と、複数の機関制御パラメータの実際値との間にはそれぞれ所定の相関関係がある。よって、エミッション発生量をフィードバック制御するためには、エミッション発生量実際値をエミッション発生量目標値に近づけるための上記複数の機関制御パラメータの目標値を後述するようにそれぞれ求め、複数の機関制御パラメータの実際値がそれぞれ対応する同目標値に近づくように同複数の機関制御パラメータをフィードバック制御すればよいことになる。

本例では、上記フィードバック制御される複数の機関制御パラメータ（の実際値）として、パイロット噴射開始時期（クランク角度）Aig、パイロット噴射開始時期とメイン噴射開始時期の間の噴射インターバル（クランク角度）Aint、パイロット噴射量qfinp、前記燃料噴射圧力Pcr、前記吸気酸素濃度RO2in、一吸気行程あたりの吸入空気量Gcyl、及び前記冷却水温THWを採用する。

<機関制御パラメータ目標値の求め方>
以下、上記７つの機関制御パラメータの目標値であるAigt,Aintt,qfinpt,Pcrt,RO2int,
Gcylt,THWtをそれぞれ求める手法について説明する。上述のごとく、各エミッション発生量の実際値と複数の機関制御パラメータの実際値との間にはそれぞれ所定の相関関係があるから、各エミッション発生量の実際値は、複数の機関制御パラメータの各実際値を引数とする所定の数式（実験式、所定の関数）を用いて、下記(1)〜(3)式により表すことができる。下記(1)〜(3)式において、f,g,hはそれぞれ、各機関制御パラメータの実際値を引数とする、単位噴射燃料量、且つ一燃焼サイクルあたりの、ＮＯｘ発生量実際値ＮＯｘa，ＰＭ発生量実際値ＰＭa，ＣＮ量実際値ＣＮaを求める関数である。

ＮＯｘa＝f(Aig,Aint,qfinp,Pcr,RO2in,Gcyl,THW) ・・・(1)
ＰＭa ＝g(Aig,Aint,qfinp,Pcr,RO2in,Gcyl,THW) ・・・(2)
ＣＮa ＝h(Aig,Aint,qfinp,Pcr,RO2in,Gcyl,THW) ・・・(3)

ここで、本装置は、上記７つの機関制御パラメータを、応答速度（フィードバック制御における実際値が目標値に追従する際の速度）の大小に関して５つの分類に区分けして扱う。以下、７つの機関制御パラメータの応答速度について検討すると、先ず、パイロット噴射開始時期Aig、噴射インターバルAint、及びパイロット噴射量qfinpの制御は、燃料噴射弁２１を制御することにより達成され、目標値（即ち、指令値）そのものが実際値となり得るから、係る３つのパラメータの応答速度は同等であって、且つ極めて速い。

燃料噴射圧力Pcrの制御は、燃料噴射用ポンプ２２の吐出圧力を制御することにより達成される。吸気酸素濃度RO2inの制御は、ＥＧＲ制御弁５２を制御することにより達成される。吸入空気量Gcylの制御は、スロットル弁アクチュエータ３３ａを制御することにより達成される。冷却水温THWの制御は、ラジエータ流量制御弁を制御することにより達成される。これら４つのパラメータを応答速度の速いものから順に並べると、一般に、燃料噴射圧力Pcr、吸気酸素濃度RO2in、吸入空気量Gcyl、冷却水温THWとなる。

以上のことから、５つの分類に属する機関制御パラメータを応答速度の速いものから順に、パラメータLv1〜パラメータLv5と呼ぶことにすると、本装置は、パラメータLv1として、パイロット噴射開始時期Aig、噴射インターバルAint、及びパイロット噴射量qfinpを選択し、パラメータLv2〜パラメータLv5として燃料噴射圧力Pcr、吸気酸素濃度RO2in、吸入空気量Gcyl、冷却水温THWをそれぞれ選択する。

パラメータLv1であるパイロット噴射開始時期（実際値）Aig、噴射インターバル（実際値）Aint、及びパイロット噴射量（実際値）qfinpはそれぞれ、上記(1)〜(3)式を連立させて解くことで、ＮＯｘ発生量実際値ＮＯｘa，ＰＭ発生量実際値ＰＭa，及びＣＮ量実際値ＣＮa、並びに、パラメータLv1以外のパラメータLv2〜パラメータLv5の各実際値を引数とする所定の関数p,q,rを用いて、下記(4)〜(5)式により表すことができる。

Aig ＝p(ＮＯｘa,ＰＭa,ＣＮa,Pcr,RO2in,Gcyl,THW) ・・・(4)
Aint ＝q(ＮＯｘa,ＰＭa,ＣＮa,Pcr,RO2in,Gcyl,THW) ・・・(5)
qfinp＝r(ＮＯｘa,ＰＭa,ＣＮa,Pcr,RO2in,Gcyl,THW) ・・・(6)

パラメータLv2である燃料噴射圧力（実際値）Pcrは、上記(1)式を燃料噴射圧力Pcrについて解くことで、ＮＯｘ発生量実際値ＮＯｘa、並びに、パラメータLv2以外のパラメータLv1,パラメータLv3〜パラメータLv5の各実際値を引数とする所定の関数sを用いて、下記(7)式により表すことができる。

Pcr ＝s(ＮＯｘa,Aig,Aint,qfinp,RO2in,Gcyl,THW) ・・・(7)

パラメータLv3である吸気酸素濃度（実際値）RO2inは、上記(1)式を吸気酸素濃度RO2inについて解くことで、ＮＯｘ発生量実際値ＮＯｘa、並びに、パラメータLv3以外のパラメータLv1,パラメータLv2,パラメータLv4,パラメータLv5の各実際値を引数とする所定の関数tを用いて、下記(8)式により表すことができる。

RO2in＝t(ＮＯｘa,Aig,Aint,qfinp,Pcr,Gcyl,THW) ・・・(8)

パラメータLv4である吸入空気量（実際値）Gcylは、上記(1)式を吸入空気量Gcylについて解くことで、ＮＯｘ発生量実際値ＮＯｘa、並びに、パラメータLv4以外のパラメータLv1〜パラメータLv3,パラメータLv5の各実際値を引数とする所定の関数uを用いて、下記(9)式により表すことができる。

Gcyl ＝u(ＮＯｘa,Aig,Aint,qfinp,Pcr,RO2in,THW) ・・・(9)

パラメータLv5である冷却水温（実際値）THWは、上記(1)式を冷却水温THWについて解くことで、ＮＯｘ発生量実際値ＮＯｘa、並びに、パラメータLv5以外のパラメータLv1〜パラメータLv4の各実際値を引数とする所定の関数vを用いて、下記(10)式により表すことができる。

THW ＝v(ＮＯｘa,Aig,Aint,qfinp,Pcr,RO2in,Gcyl) ・・・(10)

上記(4)〜(10)式において、ＮＯｘ発生量実際値ＮＯｘa，ＰＭ発生量実際値ＰＭa，及びＣＮ量実際値ＣＮaをそれぞれ、ＮＯｘ発生量目標値ＮＯｘt，ＰＭ発生量目標値ＰＭt，及びＣＮ量目標値ＣＮtに置き換えると、下記(11)〜(17)式が得られる。

Aigc ＝p(ＮＯｘt,ＰＭt,ＣＮt,Pcr,RO2in,Gcyl,THW) ・・・(11)
Aintc ＝q(ＮＯｘt,ＰＭt,ＣＮt,Pcr,RO2in,Gcyl,THW) ・・・(12)
qfinpc＝r(ＮＯｘt,ＰＭt,ＣＮt,Pcr,RO2in,Gcyl,THW) ・・・(13)
Pcrc ＝s(ＮＯｘt,Aig,Aint,qfinp,RO2in,Gcyl,THW) ・・・(14)
RO2inc＝t(ＮＯｘt,Aig,Aint,qfinp,Pcr,Gcyl,THW) ・・・(15)
Gcylc ＝u(ＮＯｘt,Aig,Aint,qfinp,Pcr,RO2in,THW) ・・・(16)
THWc ＝v(ＮＯｘt,Aig,Aint,qfinp,Pcr,RO2in,Gcyl) ・・・(17)

上記(11)〜(17)式により算出される各値Aigc,Aintc,qfinpc,Pcrc,RO2in,Gcylc,THWcは、エミッション発生量目標値と、対象となる分類に属する機関制御パラメータ以外の機関制御パラメータについての引数値とに基づいて求められる値であって、同対象となる分類に属する機関制御パラメータ以外の機関制御パラメータの実際値が同引数値と等しい場合において前記エミッション発生量の実際値を同エミッション発生量目標値に一致させるための同対象となる分類に属する機関制御パラメータの値となる。即ち、上記(11)〜(17)式は、分類別機関制御パラメータ値算出手段に相当する。

そして、本装置は、上記(11)〜(17)式において、対象となる分類よりも応答速度が遅い分類に属する機関制御パラメータについての引数値として実際値(Aig,Aint,qfinp,)Pcr,RO2in,Gcyl,THWをそのまま使用するとともに、同対象となる分類よりも応答速度が速い分類に属する機関制御パラメータについての引数値として後述する定常適合値AigTA,AintTA,qfinpTA,PcrTA,RO2inTA,GcylTA(,THWTA)を使用することで得られる下記(18)〜(24)式に従って、上記７つの機関制御パラメータの目標値であるAigt,Aintt,qfinpt,Pcrt,RO2int,Gcylt,THWtをそれぞれ逐次求める。従って、特に、パラメータLv1の目標値Aigt,Aintt,qfinptは、(18)〜(20)式から理解できるように、パラメータLv2〜Lv5の実際値に基づいて求められ、パラメータLv5の目標値THWtは、(24)式から理解できるように、パラメータLv1〜Lv4の定常適合値に基づいて求められることになる。

Aigt ＝p(ＮＯｘt,ＰＭt,ＣＮt,Pcr,RO2in,Gcyl,THW) ・・・(18)
Aintt ＝q(ＮＯｘt,ＰＭt,ＣＮt,Pcr,RO2in,Gcyl,THW) ・・・(19)
qfinpt＝r(ＮＯｘt,ＰＭt,ＣＮt,Pcr,RO2in,Gcyl,THW) ・・・(20)
Pcrt ＝s(ＮＯｘt,AigTA,AintTA,qfinpTA,RO2in,Gcyl,THW) ・・・(21)
RO2int＝t(ＮＯｘt,AigTA,AintTA,qfinpTA,PcrTA,Gcyl,THW) ・・・(22)
Gcylt ＝u(ＮＯｘt,AigTA,AintTA,qfinpTA,PcrTA,RO2inTA,THW) ・・・(23)
THWt ＝v(ＮＯｘt,AigTA,AintTA,qfinpTA,PcrTA,RO2inTA,GcylTA) ・・・(24)

ここで、各機関制御パラメータ定常適合値は、以下のように求めることができる。先に説明したように、各エミッション発生量の実際値と複数の機関制御パラメータの実際値との間にはそれぞれ所定の相関関係がある。よって、機関１０の運転状態を種々の定常状態に順次変更・維持していく際の各定常状態において、エミッション発生量実際値ＮＯｘa，ＰＭa，ＣＮaを同定常状態に応じた上記目標値ＮＯｘt，ＰＭt，ＣＮtにそれぞれ一致させるために必要な上記複数の機関制御パラメータの最適値（最適な組み合わせ）を順次適合していく実験等を予め実施することができる。係る実験等により適合されていく機関１０の運転状態に応じた適合値が機関制御パラメータ定常適合値である。

従って、上記実験等を実施することにより、機関１０の運転状態と、機関制御パラメータ定常適合値との相関関係を表すテーブル（マップ）を予め求めることができる。本装置は、機関１０の運転状態としての機関１０の負荷指標値LOADと、上記７つの機関制御パラメータ定常適合値AigTA,AintTA,qfinpTA,PcrTA,RO2inTA,GcylTA,THWTAとの関係を規定する予め作製されたテーブルを機関制御パラメータ毎にＲＯＭ６２に記憶している。ここで、機関１０の負荷指標値LOADとは、機関１０の負荷の程度を表す指標値であって、エンジン回転速度NE、アクセル開度Accp等に基づいて決定され得る値である。

よって、機関１０の負荷指標値LOADを逐次取得することで上記各テーブルを用いて上記７つの機関制御パラメータ定常適合値がそれぞれ逐次取得され得る。このようにして上記７つの機関制御パラメータ定常適合値を取得する手段が機関制御パラメータ定常適合値取得手段に相当する。また、機関１０の負荷指標値LOADを取得する手段が運転状態取得手段に相当する。

また、上記７つの機関制御パラメータの実際値のうち、パイロット噴射開始時期Aig、噴射インターバルAint、及びパイロット噴射量qfinpについては、上述したように、指令値そのものが実際値となるから、係る３つの機関制御パラメータの実際値は各指令値から取得され得る。前記燃料噴射圧力実際値Pcr、前記吸気酸素濃度実際値RO2in、及び前記冷却水温実際値THWについては、先に述べたように、燃料噴射圧力センサ７７、吸気酸素濃度センサ７６、水温センサ７８によりそれぞれ検出され得る。

また、吸入空気量実際値Gcylは、図示しないピストンが圧縮下死点に達した時点（以下、「ATDC-180°」と称呼する。）における気筒内のガスについての状態方程式に基づく下記(25)式に従って求めることができる。

Gcyl＝(Pa0・Va0)/(R・Ta0) ・・・(25)

上記(25)式において、Pa0は、ATDC-180°における下死点時筒内ガス圧力である。ATDC-180°において筒内ガス圧力は吸気管圧力Pbと略等しいと考えられるから、下死点時筒内ガス圧力Pa0は、ATDC-180°において吸気管圧力センサ７３により検出される吸気管圧力Pbとして取得することができる。Va0は、ATDC-180°における下死点時燃焼室内容積である。燃焼室内容積Vaは機関１０の設計諸元に基づいてクランク角度CAの関数として表すことができるから、この関数に基づいて下死点時燃焼室内容積Va0も求めることができる。Ta0は、ATDC-180°における下死点時筒内ガス温度である。ATDC-180°において筒内ガス温度は吸気温度Tbと略等しいと考えられるから、下死点時筒内ガス温度Ta0は、ATDC-180°において吸気温センサ７２により検出される吸気温度Tbとして取得することができる。Rは筒内ガスのガス定数である。このように、上記７つの機関制御パラメータ実際値がそれぞれ取得され得る。このようにして上記７つの機関制御パラメータ実際値を取得する手段が、機関制御パラメータ実際値取得手段に相当する。

以上より、上記７つの機関制御パラメータの総てについて、定常適合値、及び実際値がそれぞれ逐次取得され得る。従って、本装置は、機関１０の負荷指標値LOADを逐次取得するとともに、後述するように決定・取得されるＮＯｘ発生量目標値ＮＯｘt，ＰＭ発生量目標値ＰＭt，及びＣＮ量目標値ＣＮtを用いることで、上記(18)〜(24)式に従って、上記７つの機関制御パラメータの目標値であるAigt,Aintt,qfinpt,Pcrt,RO2int,Gcylt,THWtをそれぞれ逐次求めることができる。即ち、上記(18)〜(24)式は、機関制御パラメータ目標値決定手段に相当する。

そして、本装置は、上記７つの機関制御パラメータの実際値Aig,Aint,qfinp,Pcr,RO2in,Gcyl,THWがそれぞれ対応する目標値Aigt,Aintt,qfinpt,Pcrt,RO2int,Gcylt,THWtに近づくように（一致するように）、燃料噴射弁２１、燃料噴射用ポンプ２２、ＥＧＲ制御弁５２、スロットル弁アクチュエータ３３ａ、及びラジエータ流量制御弁をそれぞれ制御する。このようにして、上記７つの機関制御パラメータをそれぞれ制御する手段が制御手段に相当する。

次に、上記(18)〜(24)式に従って上記７つの機関制御パラメータの目標値を求める場合の作用について説明する。上記(18)〜(24)式において、機関制御パラメータについての引数値が総て対応する定常適合値と一致していると、(18)〜(24)式に従って求められる目標値は総て対応する定常適合値と一致する。換言すれば、(24)式から理解できるように、応答速度が最も遅い分類に属するパラメータLv5の目標値THWtは常に定常適合値THWTAに一致するとともに、(18)〜(23)式から理解できるように、パラメータLv1〜Lv4の目標値は、対象となる分類よりも応答速度が遅い分類に属する機関制御パラメータの実際値が対応する定常適合値と異なる値となっている限りにおいて対応する定常適合値と異なる値となる。

このように機関制御パラメータの各目標値が設定されていくと、例えば、機関１０が過度の過渡状態から定常状態に復帰する場合、先ず、応答速度が最も遅い分類に属するパラメータLv5の実際値THWが定常適合値THWTAに一致した時点で、パラメータLv4の目標値Gcyltが対応する定常適合値GcylTAに一致するようになる。その後、パラメータLv4の実際値Gcylが定常適合値GcylTAに一致した時点で、パラメータLv3の目標値RO2intが対応する定常適合値RO2inTAに一致するようになる。その後、パラメータLv3の実際値RO2inが定常適合値RO2inTAに一致した時点で、パラメータLv2の目標値Pcrtが対応する定常適合値PcrTAに一致するようになる。その後、パラメータLv2の実際値Pcrが定常適合値PcrTAに一致した時点で、パラメータLv1の目標値Aigt,Aintt,qfinptが対応する定常適合値AigTA,AintTA,qfinpTAにそれぞれ一致するようになる。その後、パラメータLv1の実際値Aig,Aint,qfinpが定常適合値AigTA,AintTA,qfinpTAにそれぞれ一致した時点で、過渡状態が終了し機関１０が定常状態に復帰する。

即ち、この場合、機関制御パラメータの目標値（従って、実際値）は、パラメータLv5からパラメータLv1へと順次、定常適合値に一致していくことになる。従って、機関１０が過渡状態から定常状態に復帰する場合、パラメータLv5以外の総ての機関制御パラメータの目標値が時々刻々と変更せしめられていく。

また、係る過渡状態において、パラメータLv1以外のパラメータLv2〜Lv5の実際値が仮に一定に維持されるものとすると、(18)〜(20)式から理解できるように、パラメータLv1の実際値が目標値に追従した時点で各エミッション発生量実際値が目標値にそれぞれ正確に一致（追従）するようになる。また、パラメータLv1の応答速度は、それ以外のパラメータLv2〜Lv5の応答速度よりも当然に速い。以上のことから、機関１０が過渡状態にあるとき（即ち、機関制御パラメータの実際値が定常適合値と異なる場合）、エミッション発生量実際値ＮＯｘa,ＰＭa,ＣＮaは、パラメータLv1の応答速度（或いは、パラメータLv1の応答速度にほぼ近い応答速度）をもって常にエミッション発生量目標値ＮＯｘt,ＰＭt,ＣＮtにそれぞれ追従し得る。

また、エミッション発生量実際値をパラメータLv1の応答速度をもって常にエミッション発生量目標値に追従せしめる制御を行うために、パラメータLv5以外の総ての機関制御パラメータが実質的に機能することになるから、同制御の自由度が高くなる。以上が、機関制御パラメータ目標値の求め方、及び、機関制御パラメータのフィードバック制御についての概要である。

<エミッション発生量目標値の求め方>
次に、上記エミッション発生量目標値ＮＯｘt,ＰＭt,ＣＮtをそれぞれ求める手法について説明する。エミッション発生量目標値は、原則的には、先に述べたように、機関１０の運転状態に応じて決定される値である。本装置は、機関１０の運転状態としての上記負荷指標値LOADと、エミッション発生量目標値の基本値であるエミッション発生量基本目標値ＮＯｘtbase,ＰＭtbase,ＣＮtbaseとの関係を規定する予め作製されたテーブルをエミッション毎にＲＯＭ６２に記憶している。そして、本装置は、機関１０の負荷指標値LOADを逐次取得するとともに、上記各テーブルを用いてエミッション発生量基本目標値ＮＯｘtbase,ＰＭtbase,ＣＮtbaseをそれぞれ逐次決定していく。

しかしながら、先に説明したように、エミッション発生量目標値は、機関１０のレスポンスの低下によるドライバビリティの低下を抑制するため、運転者による加速要求の程度、及び機関１０の運転状態における過渡の程度に応じて補正される必要がある。更には、機関１０の運転状態によっては、エミッション毎に上記補正の程度を変更する必要が生じる場合もある。

以上のことから、本装置は、エミッション毎に上記補正の程度を表す悪化率（ＮＯｘ悪化率ＫＮＯｘ、ＰＭ悪化率ＫＰＭ、及びＣＮ悪化率ＫＣＮ）を後述するように逐次求め、下記(26)〜(28)式に従って、エミッション発生量目標値の最終値であるエミッション発生量最終目標値ＮＯｘt,ＰＭt,ＣＮtを逐次決定（補正）していく。下記(26)〜(28)式に従ってエミッション発生量基本目標値を補正する手段が補正手段に相当するとともに、同(26)〜(28)式に従ってエミッション発生量最終目標値を決定する手段が制御対象量目標値決定手段に相当する。

ＮＯｘt＝ＮＯｘtbase(1＋ＫＮＯｘ) ・・・(26)
ＰＭt ＝ＰＭtbase(1＋ＫＰＭ) ・・・(27)
ＣＮt ＝ＣＮtbase(1＋ＫＣＮ) ・・・(28)

以下、ＮＯｘ悪化率ＫＮＯｘ、ＰＭ悪化率ＫＰＭ、及びＣＮ悪化率ＫＣＮの求め方について、本装置が各悪化率を求める際の機能ブロック図である図２を参照しながら説明する。図２に示したように、本装置は、Ａ１〜Ａ１３の各手段を使用して各エミッション悪化率を求める。以下、各手段について個別に説明していく。

先ず、アクセル開度変化速度取得手段Ａ１は、アクセル開度センサ７５からアクセル開度（今回値）Accpを演算周期毎に取得し、下記(29)式に従って、アクセル開度Accpの時間微分値であるアクセル開度変化速度dAccp/dtを演算周期毎に取得する。下記(29)式において、Accpbは前回の演算時点で取得されたアクセル開度（前回値）であり、Δtは演算周期である。

dAccp/dt＝(Accp-Accpb)/Δt ・・・(29)

レスポンス係数取得手段Ａ２は、アクセル開度Accpと、アクセル開度変化速度取得手段Ａ１により取得されている最新のアクセル開度変化速度dAccp/dtとに基づいて、運転者による加速要求の程度を示す加速要求度指標値であるレスポンス係数（今回値）Resを演算周期毎に取得する。具体的には、レスポンス係数取得手段Ａ２は、下記(30)式に従って、レスポンス係数Resを計算する。

Res＝Resbase＋Reshis ・・・(30)

上記(30)式において、Resbaseはレスポンス係数基本量であり、Reshisはレスポンス係数履歴量である。レスポンス係数基本量Resbaseは、原則的に、下記(31)式に従って計算される。下記(31)式において、Kresは比例定数であって、正の定数である。これにより、レスポンス係数基本量Resbaseは、原則的に、アクセル開度変化速度絶対値｜dAccp/dt｜に比例する値として計算される。

Resbase＝Kres・｜dAccp/dt｜ ・・・(31)

レスポンス係数履歴量Reshisは、上記(30)式に従って前回の演算時点で計算されたレスポンス係数前回値Resbに基づいて、原則的に、下記(32)式に従って計算される。下記(32)式において、gradは履歴勾配を求める単調増加関数であって、grad(Resb)は、レスポンス係数前回値Resbの値が大きいほど大きい値となる。

Reshis＝Resb−grad(Resb)・Δt ・・・(32)

図３は、アクセル開度Accp、アクセル開度変化速度絶対値｜dAccp/dt｜、及び上記(30)〜(32)式に従って計算されるレスポンス係数Resの変化の一例を示したタイムチャートである。図３に示したように、レスポンス係数Resは、アクセル開度Accpの変化によりアクセル開度変化速度絶対値｜dAccp/dt｜が「０」以外の値（即ち、正の値）となる毎に、レスポンス係数基本量Resbaseが「０」以外の値（即ち、正の値）となることに起因して増加する（時刻ｔ３、ｔ５、ｔ１０を参照）。

一方、レスポンス係数Resが一旦「０」以外の値（即ち、正の値）になると、その後、アクセル開度Accpが一定となってレスポンス係数基本量Resbaseの値が「０」になっても、レスポンス係数履歴量Reshisが「０」以外の値（即ち、正の値）から「０」に向けて徐々に減少していく値となる（時刻ｔ４、ｔ６、ｔ７、ｔ８、ｔ９、ｔ１１、ｔ１２を参照）。従って、アクセル開度Accpが一定となった直後にレスポンス係数Resの値が「０」になることが防止される。

更には、レスポンス係数履歴量Reshisの減少勾配を決定する履歴勾配gradは、前述のごとく、レスポンス係数前回値Resbの値が大きいほど大きい値となるから、例えば、アクセル開度Accpがステップ的に繰り返し増加していくことでレスポンス係数基本量Resbaseの値が繰り返し「０」以外の（正の）値となる場合であっても、レスポンス係数Resが大きい値に発散していくことが確実に防止される。以上、レスポンス係数取得手段Ａ２は加速要求度指標値取得手段に相当する。

負荷指標値取得手段Ａ３は、先に述べたように、エンジン回転速度NE、アクセル開度Accp等に基づいて、機関１０の負荷の程度を表す指標値である前記負荷指標値LOADを演算周期毎に取得する。具体的には、負荷指標値取得手段Ａ３は、エンジン回転速度NE、アクセル開度Accp等と、負荷指標値LOADとの関係を規定するテーブル（マップ）をＲＯＭ６２に記憶していて、エンジン回転速度NE、アクセル開度Accp等と、同テーブルとに基づいて負荷指標値LOADを取得する。

吸入空気量定常適合値取得手段Ａ４は、負荷指標値取得手段Ａ３により取得された最新の負荷指標値LOADと、前述した負荷指標値LOADと吸入空気量定常適合値GcylTAとの関係を規定したテーブルと、に基づいて吸入空気量定常適合値GcylTAを演算周期毎に取得する。

吸入空気量実際値取得手段Ａ５は、吸気管圧力センサ７３により得られる吸気管圧力Pbにより取得される前記下死点時筒内ガス圧力Pa0と、吸気温センサ７２により得られる吸気温度Tbにより取得される前記下死点時筒内ガス温度Ta0と、上記(25)式と、に基づいて燃料噴射気筒のクランク角度CAがATDC-180°になる毎に吸入空気量実際値Gcylを取得する。

エミッション総合悪化率取得手段Ａ６は、吸入空気量定常適合値取得手段Ａ４により取得されている最新の吸入空気量定常適合値GcylTAと、吸入空気量実際値取得手段Ａ５により取得されている最新の吸入空気量実際値Gcylとに基づいて、機関１０の運転状態における過渡の程度を示す過渡度指標値であるエミッション総合悪化率Kallを演算周期毎に取得する。具体的には、エミッション総合悪化率取得手段Ａ６は、下記(33)式に従って、エミッション総合悪化率Kallを計算する。これにより、エミッション総合悪化率Kallは、吸入空気量定常適合値GcylTAと吸入空気量実際値Gcylの差に応じた値となるから、機関１０の運転状態における過渡の程度を示す適切な値となり得る。以上、エミッション総合悪化率取得手段Ａ６は、過渡度指標値取得手段に相当する。

Kall＝(GcylTA-Gcyl)/GcylTA ・・・(33)

最終エミッション悪化率取得手段Ａ７は、レスポンス係数取得手段Ａ２により取得されている最新のレスポンス係数Resと、エミッション総合悪化率取得手段Ａ６により取得されている最新のエミッション総合悪化率Kallとに基づいて、下記(34)式に従って最終エミッション悪化率Kallfinを演算周期毎に取得する。係る最終エミッション悪化率Kallfinは、各エミッション発生量目標値の補正の程度を均一に設定する場合における同補正の程度を表す値である。

Kallfin＝Res・Kall ・・・(34)

エンジン状態取得手段Ａ８は、水温センサ７８により得られる冷却水温THW等に基づいて機関１０の状態（エンジン状態）を演算周期毎に取得する。触媒状態取得手段Ａ９は、触媒上流側圧力センサ７９により検出される触媒上流側排気圧力Pupと、触媒下流側圧力センサ８１により検出される触媒下流側排気圧力Pdown等に基づいて、ＤＰＮＲ４３内に堆積しているＰＭ量を含んだＤＰＮＲ４３の状態（触媒状態）を演算周期毎に取得する。

悪化率分配手段Ａ１０は、エンジン状態取得手段Ａ８により取得されている上記エンジン状態と、触媒状態取得手段Ａ９により取得されている上記触媒状態と、レスポンス係数Resの最新値とに基づいて、上記最終エミッション悪化率Kallfinに応じた上記補正の程度をエミッション毎に変更するための同エミッション毎の悪化率分配係数RatioＮＯｘ、RatioＰＭ、RatioＣＮ（RatioＮＯｘ＋RatioＰＭ＋RatioＣＮ＝１）を演算周期毎にそれぞれ取得する。具体的には、悪化率分配手段Ａ１０は、エンジン状態、触媒状態、及びレスポンス係数Resと、各悪化率分配係数との関係を規定するエミッション毎のテーブルをＲＯＭ６２にそれぞれ記憶していて、エンジン状態、触媒状態、及びレスポンス係数Resと、各テーブルとに基づいて各悪化率分配係数を求める。

これにより、例えば、ＤＰＮＲ４３内に堆積しているＰＭ量が所定量以上になっている場合、RatioＰＭの値が小さめの値に設定される。この結果、ＰＭ発生量目標値ＰＭtの補正の程度（即ち、目標値の増加の程度）が小さめに設定されるから、ＰＭ発生量実際値ＰＭaが小さめに制御されてＤＰＮＲ４３が保護され得る。また、例えば、レスポンス係数Resが所定値以上となっている場合も、RatioＰＭの値が小さめの値に設定される。これにより、急加速時において発生し易いＰＭの発生量を少なくすることができる。以上、悪化率分配手段Ａ１０は補正割合決定手段に相当する。

乗算器Ａ１１は、最終エミッション悪化率取得手段Ａ７により取得されている最新の最終エミッション悪化率Kallfinに、悪化率分配手段Ａ１０により取得されている最新のＮＯｘの悪化率分配係数RatioＮＯｘを乗じた値を、演算周期毎にＮＯｘ悪化率ＫＮＯｘとして出力する。同様に、乗算器Ａ１２は、最新の最終エミッション悪化率Kallfinに、最新のＰＭの悪化率分配係数RatioＰＭを乗じた値を、演算周期毎にＰＭ悪化率ＫＰＭとして出力する。乗算器Ａ１３は、最新の最終エミッション悪化率Kallfinに、最新のＣＮの悪化率分配係数RatioＣＮを乗じた値を、演算周期毎にＣＮ悪化率ＫＣＮとして出力する。

このようにして、乗算器Ａ１１〜Ａ１３によりエミッション悪化率ＫＮＯｘ，ＫＰＭ，ＫＣＮが演算周期毎に取得される。そして、これらの値が上記(26)〜(28)式に使用されることにより、エミッション発生量最終目標値ＮＯｘt,ＰＭt,ＣＮtが逐次決定（補正）されていく。以上が、エミッション発生量目標値の求め方についての概要である。

（実際の作動）
次に、上記のように構成された内燃機関の制御装置の実際の作動について説明する。ＣＰＵ６１は、図４にフローチャートにより示した各機関制御パラメータの実際値、定常適合値等を取得するためのルーチンを所定時間の経過毎に繰り返し実行するようになっている。従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵ６１はステップ４００から処理を開始し、ステップ４０５に進んで、各センサより、エンジン回転速度実際値NE、アクセル開度実際値Accp、燃料噴射圧力実際値Pcr、吸気酸素濃度実際値RO2in、冷却水温実際値THWをそれぞれ取得する。

次に、ＣＰＵ６１はステップ４１０に進んで、燃料噴射気筒のクランク角度CAがATDC-180°になっているか否かを判定し、「Ｎｏ」と判定する場合にはステップ４２５に直ちに進む。一方、「Ｙｅｓ」と判定する場合、ＣＰＵ６１はステップ４１５に進んで吸気温度センサ７２により得られる吸気温度Tbを下死点時筒内ガス温度Ta0として取得するとともに、吸気管圧力センサ７３により得られる吸気管圧力Pbを下死点時筒内ガス圧力Pa0として取得し、続くステップ４２０にて上記(25)式に従って吸入空気量実際値Gcylを取得した後、ステップ４２５に進む。

ＣＰＵ６１はステップ４２５に進むと、現時点でのエンジン回転速度NE、アクセル開度Accp等に基づいて所定のテーブル検索により前記負荷指標値LOADを取得する。続いて、ＣＰＵ６１はステップ４３０に進んで前記取得した負荷指標値LOADに基づいて所定のテーブル検索により各機関制御パラメータの定常適合値AigTA,AintTA,qfinpTA,PcrTA,RO2inTA,GcylTAをそれぞれ決定した後、ステップ４９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。以上、本ルーチンの繰り返し実行により、機関制御パラメータの各実際値、（吸入空気量定常適合値GcylTAを除いた）各定常適合値、及び負荷指標値LOADが演算周期毎に取得される。

また、ＣＰＵ６１は、図５にフローチャートにより示したレスポンス係数を算出するためのルーチンを所定時間の経過毎に繰り返し実行するようになっている。従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵ６１はステップ５００から処理を開始し、ステップ５０５に進んで、先のステップ４０５にて取得されたアクセル開度今回値Accp、及び、前回の本ルーチン実行時点において後述するステップ５５０にて更新されているアクセル開度前回値Accpbが共に所定値Accpref以下となっているか否かを判定する。

ステップ５０５の判定において「Ｎｏ」と判定する場合、ＣＰＵ６１はステップ５１０に進んで、上記(29)式に従ってアクセル開度変化速度dAccp/dtを取得する。ここにおいて、アクセル開度今回値Accpとしては、先のステップ４０５にて取得されている最新の値が使用され、アクセル開度前回値Accpbとしては、後述するステップ５５０にて取得されている最新の値が使用される。次に、ＣＰＵ６１はステップ５１５に進み、上記(31)式に従ってレスポンス係数基本量Resbaseを取得する。ここにおいて、アクセル開度変化速度dAccp/dtとしては、ステップ５１０にて取得されている最新の値が使用される。

一方、ステップ５０５の判定において「Ｙｅｓ」と判定する場合、ＣＰＵ６１はステップ５２０に進んで、レスポンス係数基本量Resbaseの値を「０」に設定する。これにより、アクセル開度Accpが上記所定値Accpref以下で推移する場合、運転者による加速要求がないものとみなされる。

続いて、ＣＰＵ６１はステップ５２５に進み、関数gradと、前回の本ルーチン実行時点において後述するステップ５５５にて更新されているレスポンス係数前回値Resbとに基づいて履歴勾配gradを計算し、続くステップ５３０にて上記(32)式に従ってレスポンス係数履歴量Reshisを計算する。

次いで、ＣＰＵ６１はステップ５３５に進んで、上記計算したレスポンス係数履歴量Reshisが負の値となっているか否かを判定し、「Ｎｏ」と判定する場合、ステップ５４５に直ちに進む一方、「Ｙｅｓ」と判定する場合、ステップ５４０に進んでレスポンス係数履歴量Reshisの値を「０」に設定した後、ステップ５４５に進む。これにより、レスポンス係数履歴量Reshisは、常に「０」以上の値に設定される。

ＣＰＵ６１はステップ５４５に進むと、ステップ５１５（或いは、ステップ５２０）にて求めたレスポンス係数基本量Resbaseと、ステップ５３０（或いは、ステップ５４０）にて求めたレスポンス係数履歴量Reshisと、上記(30)式とに基づいてレスポンス係数（今回値）Resを算出する。そして、ＣＰＵ６１はステップ５５０に進んで、上記（ステップ４０５にて取得した）アクセル開度今回値Accpをアクセル開度前回値Accpbとして格納するとともに、続くステップ５５５にて、ステップ５４５にて取得したレスポンス係数今回値Resをレスポンス係数前回値Resbとして格納した後、ステップ５９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。以上、本ルーチンの繰り返し実行により、レスポンス係数Resが演算周期毎に取得される。

また、ＣＰＵ６１は、図６にフローチャートにより示した各エミッション発生量の悪化率を算出するためのルーチンを所定時間の経過毎に繰り返し実行するようになっている。従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵ６１はステップ６００から処理を開始し、ステップ６０５に進んで、先のステップ４３０にて取得された吸入空気量定常適合値GcylTAと、先のステップ４２０にて取得されている最新の吸入空気量実際値Gcylと、上記(33)式とに基づいてエミッション総合悪化率Kallを算出する。

次に、ＣＰＵ６１はステップ６１０に進んで、先のステップ５４５にて取得されたレスポンス係数Resと、ステップ６０５にて取得されたエミッション総合悪化率Kallと、上記(34)式とに基づいて最終エミッション悪化率Kallfinを算出する。

続いて、ＣＰＵ６１はステップ６１５に進み、現時点での冷却水温THW等に基づくエンジン状態と、現時点での触媒上流側排気圧力Pup及び触媒下流側排気圧力Pdown等に基づく触媒状態と、先のステップ５４５にて取得されている最新のレスポンス係数Resとに基づいて、エミッションの各悪化率分配係数RatioＮＯｘ、RatioＰＭ、及びRatioＣＮをそれぞれ決定する。

続いて、ＣＰＵ６１はステップ６２０に進んで、前記決定された各悪化率分配係数RatioＮＯｘ、RatioＰＭ、及びRatioＣＮと、ステップ６１０にて計算された最終エミッション悪化率Kallfinと、上記(26)〜(28)式とに基づいて、各エミッションの悪化率ＫＮＯｘ，ＫＰＭ，ＫＣＮをそれぞれ求め、ステップ６９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。以上、本ルーチンの繰り返し実行により、各エミッションの悪化率ＫＮＯｘ，ＫＰＭ，ＫＣＮが演算周期毎に取得される。

また、ＣＰＵ６１は、図７にフローチャートにより示した各機関制御パラメータの目標値を算出するためのルーチンを所定時間の経過毎に繰り返し実行するようになっている。従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵ６１はステップ７００から処理を開始し、ステップ７０５に進んで、先のステップ４２５にて取得された負荷指標値LOADに基づいて、所定のテーブル検索によりエミッション発生量基本目標値ＮＯｘtbase，ＰＭtbase，ＣＮtbaseをそれぞれ決定する。

次に、ＣＰＵ６１はステップ７１０に進んで、上記決定されたエミッション発生量基本目標値ＮＯｘtbase，ＰＭtbase，ＣＮtbaseと、先のステップ６２０にて計算されたエミッションの悪化率ＫＮＯｘ，ＫＰＭ，ＫＣＮと、上記(26)〜(28)式とに基づいてエミッション発生量最終目標値ＮＯｘt，ＰＭt，ＣＮtをそれぞれ計算する。

続いて、ＣＰＵ６１はステップ７１５に進み、ステップ７１０にて計算されたエミッション発生量最終目標値ＮＯｘt，ＰＭt，ＣＮtと、先のステップ４０５、及びステップ４２０にて取得されている最新の各機関制御パラメータ実際値Pcr，RO2in，Gcyl，THWと、先のステップ４３０にて取得されている最新の各機関制御パラメータ定常適合値AigTA，AintTA，qfinpTA，PcrTA，RO2inTA，GcylTAと、上記(18)〜(24)式とに基づいて各機関制御パラメータ目標値Aigt，Aintt，qfinpt，Pcrt，RO2int，Gcylt，THWtをそれぞれ算出し、ステップ７９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。以上、本ルーチンの繰り返し実行により、各機関制御パラメータ目標値が演算周期毎に取得される。

また、ＣＰＵ６１は、図８にフローチャートにより示した燃料噴射形態（噴射量、噴射時期）を制御するためのルーチンを所定時間の経過毎に繰り返し実行するようになっている。従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵ６１はステップ８００から処理を開始し、ステップ８０５に進んで、アクセル開度Accp、エンジン回転速度NE、及び図９に示したテーブル（マップ）Mapqfintから燃料噴射量指令値qfintを求める。テーブルMapqfinは、アクセル開度Accp及びエンジン回転速度NEと燃料噴射量指令値qfintとの関係を規定するテーブルであり、ＲＯＭ６２内に格納されている。燃料噴射量指令値qfintは、パイロット噴射量指令値とメイン噴射量指令値の合計量である。

次いで、ＣＰＵ６１はステップ８１０に進み、パイロット噴射実行フラグＰＩＬＯＴの値が「０」となっているか否かを判定する。パイロット噴射実行フラグＰＩＬＯＴは、その値が「１」であるときパイロット噴射が実行された状態であることを示し、その値が「０」であるときパイロット噴射が実行されていない状態であることを示す。

いま、パイロット噴射が実行されておらず、且つ、パイロット噴射開始時期が到来していないものとすると、パイロット噴射実行フラグＰＩＬＯＴの値は「０」になっているから、ＣＰＵ６１はステップ８１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ８１５に進み、燃料噴射気筒についてのクランク角度CAが先のステップ７１５にて算出されている最新のパイロット噴射開始時期目標値（指令値）Aigtに一致しているか否かをモニタする。

現時点では、燃料噴射気筒についてのクランク角度CAが上記最新のパイロット噴射開始時期目標値（指令値）Aigtに一致していないから、ＣＰＵ６１はステップ８１５にて「Ｎｏ」と判定してステップ８９５に直ちに進んで本ルーチンを一旦終了する。以降、パイロット噴射開始時期が到来するまでの間、ＣＰＵ６１はステップ８００、８０５、８１０、８１５、８９５の処理を繰り返し実行する。

そして、燃料噴射気筒についてのクランク角度CAが上記最新のパイロット噴射開始時期目標値（指令値）Aigtに一致すると、ＣＰＵ６１はステップ８１５に進んだとき「Ｙｅｓ」と判定してステップ８２０に進むようになり、同ステップ８２０にて燃料噴射気筒の燃料噴射弁２１に対して先のステップ７１５にて計算されている最新のパイロット噴射量目標値（指令値）qfinptだけ燃料をパイロット噴射する指示を行う。

続いて、ＣＰＵ６１はステップ８２５に進んで、ステップ８０５にて決定されている燃料噴射量指令値qfintから上記最新のパイロット噴射量目標値（指令値）qfinptを減じた値をメイン噴射量目標値（指令値）qfinmtとして設定する。次いで、ＣＰＵ６１はステップ８３０に進み、先のステップ７１５にて計算されている最新の噴射インターバル目標値（指令値）Ainttの値を噴射インターバル制御値Ainttcとして設定し、続くステップ８３５にて上記最新のパイロット噴射開始時期目標値（指令値）Aigtの値を噴射時期制御値Aigtcとして設定する。そして、ＣＰＵ６１はステップ８４０に進んでパイロット噴射実行フラグＰＩＬＯＴの値を「１」に設定した後、ステップ８９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。

以降、パイロット噴射実行フラグＰＩＬＯＴの値が「１」になっているから、ＣＰＵ６１はステップ８１０に進んだとき「Ｎｏ」と判定してステップ８４５に進むようになる。ＣＰＵ６１はステップ８４５に進むと、上記燃料噴射気筒のクランク角度CAが上記噴射時期制御値Aigtcに上記噴射インターバル制御値Ainttcを加えた値に一致しているか否か（即ち、メイン噴射開始時期が到来しているか否か）をモニタし、「Ｎｏ」と判定する場合、ステップ８９５に直ちに進む。以降、メイン噴射開始時期が到来するまでの間、ＣＰＵ６１はステップ８００、８０５、８１０、８４５、８９５の処理を繰り返し実行する。

そして、メイン噴射開始時期が到来すると、ＣＰＵ６１はステップ８４５に進んだとき「Ｙｅｓ」と判定してステップ８５０に進むようになり、同ステップ８５０にて上記燃料噴射気筒の燃料噴射弁２１（即ち、ステップ８２０にてパイロット噴射した燃料噴射弁２１）に対してステップ８２５にて計算されたメイン噴射量目標値（指令値）qfinmtだけ燃料をメイン噴射する指示を行う。

そして、ＣＰＵ６１はステップ８５５に進んでパイロット噴射実行フラグＰＩＬＯＴの値を「０」に設定した後、ステップ８９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。以降、パイロット噴射実行フラグＰＩＬＯＴの値が「０」になっているから、ＣＰＵ６１はステップ８１０に進んだとき再び「Ｙｅｓ」と判定するようになり、次の燃料噴射気筒に対するパイロット噴射開始時期をモニタするようになる。以上、本ルーチンの繰り返し実行により、機関制御パラメータの一部である、燃料噴射気筒についての燃料噴射形態（噴射量、噴射時期）が制御される。

また、ＣＰＵ６１は、図１０にフローチャートにより示した（パイロット噴射開始時期、噴射インターバル、及びパイロット噴射量を除いた）各機関制御パラメータの制御を行うためのルーチンを所定時間の経過毎に繰り返し実行するようになっている。従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵ６１はステップ１０００から処理を開始し、ステップ１００５に進んで、先のステップ４０５にて取得された最新の燃料噴射圧力実際値Pcrが先のステップ７１５にて計算されている最新の燃料噴射圧力目標値Pcrtになるように、燃料噴射用ポンプ２２の吐出圧力をフィードバック制御する。

次に、ＣＰＵ６１はステップ１０１０に進んで、先のステップ４０５にて取得された最新の吸気酸素濃度実際値RO2inが先のステップ７１５にて計算されている最新の吸気酸素濃度目標値RO2intになるように、ＥＧＲ制御弁５２をフィードバック制御する。続いて、ＣＰＵ６１は、ステップ１０１５に進んで、先のステップ４２０にて取得された最新の吸入空気量実際値Gcylが先のステップ７１５にて計算されている最新の吸入空気量目標値Gcyltになるように、スロットル弁３３をフィードバック制御する。

次いで、ＣＰＵ６１はステップ１０２０に進んで、先のステップ４０５にて取得された最新の冷却水温実際値THWが先のステップ７１５にて計算されている最新の冷却水温目標値THWtになるように、図示しないラジエータ流量制御弁をフィードバック制御し、ステップ１０９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。以上、本ルーチンの繰り返し実行により、機関制御パラメータの一部である燃料噴射圧力、吸気酸素濃度、吸入空気量、及び冷却水温がそれぞれフィードバック制御される。

以上、説明したように、本発明の実施形態に係る内燃機関の制御装置よれば、制御対象量であるエミッション発生量実際値ＮＯｘa,ＰＭa,ＣＮaがエミッション発生量目標値ＮＯｘt,ＰＭt,ＣＮtにそれぞれ近づくようにフィードバック制御するため、同エミッション発生量に影響を与える複数の（７つの）機関制御パラメータを応答速度に関して５つの分類（Lv1〜Lv5）に区分けするとともに、同複数の機関制御パラメータの各目標値を上記(18)〜(24)式に従ってそれぞれ求める（ステップ７１５を参照）。そして、複数の機関制御パラメータの各実際値が対応する目標値に近づくように同複数の機関制御パラメータをそれぞれフィードバック制御する。これにより、機関１０が過渡状態にあるとき、エミッション発生量実際値ＮＯｘa,ＰＭa,ＣＮaは、上記複数の機関制御パラメータのうち応答速度が最も遅い分類に属するパラメータLv5の応答速度にかかわらず、応答速度が最も速い分類に属するパラメータLv1の応答速度をもって常にエミッション発生量目標値ＮＯｘt,ＰＭt,ＣＮtにそれぞれ追従し得る。従って、機関１０が過渡状態にあるとき、エミッション発生量実際値を精度良くエミッション発生量目標値に追従せしめることができた。

また、エミッション発生量（最終）目標値ＮＯｘt,ＰＭt,ＣＮtを求めるにあたり、運転者による加速要求の程度（即ち、レスポンス係数Res）、及び機関１０の運転状態における過渡の程度（即ち、エミッション総合悪化率Kall）が考慮されるから、機関１０のレスポンスの低下によるドライバビリティの低下を適切に抑制することができた。

本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記実施形態においては、複数の（パラメータLv1〜パラメータLv5の）機関制御パラメータの各目標値が上記(18)〜(24)式に従ってそれぞれ求められているが、パラメータLv1の各目標値Aigt,Aintt,qfinptだけ上記(18)〜(20)式に従ってそれぞれ求め、パラメータLv2〜パラメータLv5の各目標値は、常に対応する定常適合値に設定するように構成してもよい。これによっても、上記と同様、機関１０が過渡状態にあるとき、エミッション発生量実際値ＮＯｘa,ＰＭa,ＣＮaは、応答速度が最も速い分類に属するパラメータLv1の応答速度をもって常にエミッション発生量目標値ＮＯｘt,ＰＭt,ＣＮtにそれぞれ追従し得る。

また、上記実施形態においては、パラメータLv2〜パラメータLv5の各目標値を算出する(21)〜(24)式において、ＮＯｘ発生量目標値ＮＯｘtが引数として選択されているが、ＰＭ発生量目標値ＰＭt、及びＣＮ発生量目標値ＣＮtの何れかを引数として選択してもよい。

また、上記実施形態においては、複数の機関制御パラメータが、パラメータLv1のみが複数（３つ）存在し、パラメータLv2〜Lv5がそれぞれ１つずつ存在するように区分けされているが、複数の機関制御パラメータを、各分類に複数の機関制御パラメータが存在するように区分けしてもよいし、各分類に１つの機関制御パラメータが存在するように区分けしてもよい。

また、上記実施形態においては、悪化率分配手段Ａ１０により悪化率分配係数を求めるために使用される、触媒状態取得手段Ａ９により取得される触媒状態として、ＤＰＮＲ４３内に堆積しているＰＭ量が含まれているが、これに代えて、或いは、これに加えて、ＤＰＮＲ４３内に堆積しているＮＯｘ量が含まれるように構成してもよい。この場合、例えば、ＤＰＮＲ４３内に堆積しているＮＯｘ量が所定量以上になっている場合、RatioＮＯｘの値を小さめの値に設定することが好ましい。この結果、ＮＯｘ発生量実際値ＮＯｘaが小さめに制御されてＤＰＮＲ４３が保護され得る。なお、この場合、ＤＰＮＲ４３内に堆積しているＮＯｘ量を取得するため、例えば、ＤＰＮＲ４３の上流の排気通路にＮＯｘ濃度センサを設ける必要がある。

また、上記実施形態においては、吸入空気量Gcylのフィードバック制御は、スロットル弁アクチュエータ３３ａを制御することにより達成されているが、これに代えて、或るは、これに加えて、過給機３５の過給圧を調整するための過給圧力制御弁を制御するように構成してもよい。

また、上記実施形態においては、レスポンス係数取得手段Ａ２により取得されるレスポンス係数Resは、アクセル開度Accp、及びアクセル開度変化速度dAccp/dtにのみ基づいて算出されているが、同算出されたレスポンス係数Resを、機関の状態（例えば、冷却水温THW、エンジン回転速度NE等）に応じて補正するように構成してもよい。この場合、例えば、レスポンス係数Resを冷却水温THWに応じて補正する場合、冷却水温THWが所定値よりも低いときレスポンス係数Resを小さくなる方向に補正することが好適である。また、例えば、レスポンス係数Resをエンジン回転速度NEに応じて補正する場合、エンジン回転速度NEが所定値よりも低いときレスポンス係数Resを大きくなる方向に補正し、エンジン回転速度NEが所定値よりも高いときレスポンス係数Resを小さくなる方向に補正することが好適である。

本発明の実施形態に係る内燃機関の制御装置を４気筒内燃機関（ディーゼル機関）に適用したシステム全体の概略構成図である。 図１に示したＣＰＵがエミッション毎の悪化率分配係数を取得する際の機能ブロック図である。 図２に示したレスポンス係数取得手段によりレスポンス係数を計算した場合における、アクセル開度、アクセル開度変化速度絶対値、及びレスポンス係数の変化の一例を示したタイムチャートである。 図１に示したＣＰＵが実行する各機関制御パラメータの実際値、定常適合値等を取得するためのルーチンを示したフローチャートである。 図１に示したＣＰＵが実行するレスポンス係数を算出するためのルーチンを示したフローチャートである。 図１に示したＣＰＵが実行する各制御対象量の悪化率を算出するためのルーチンを示したフローチャートである。 図１に示したＣＰＵが実行する各機関制御パラメータの目標値を算出するためのルーチンを示したフローチャートである。 図１に示したＣＰＵが実行する燃料噴射形態を制御するためのルーチンを示したフローチャートである。 図１に示したＣＰＵが図８に示したルーチンを実行する際に参照する燃料噴射量指令値を決定するためのテーブルである。 図１に示したＣＰＵが実行する機関制御パラメータを制御するためのルーチンを示したフローチャートである。

符号の説明

２１…燃料噴射弁、２２…燃料噴射用ポンプ、３３…スロットル弁、３３ａ…スロットル弁アクチュエータ、３５…過給機、４３…ＤＰＮＲ、５２…ＥＧＲ制御弁、６０…電気制御装置、６１…ＣＰＵ、７２…吸気温センサ、７３…吸気管圧力センサ、７４…クランクポジションセンサ、７５…アクセル開度センサ、７６…吸気酸素濃度センサ、７７…燃料噴射圧力センサ、７８…水温センサ

Claims (6)

1. 内燃機関の運転状態を取得する運転状態取得手段と、
   前記内燃機関の運転に伴って発生する所定の制御対象量の目標値を前記取得された運転状態に基づいて決定する制御対象量目標値決定手段と、
   前記制御対象量の実際値に影響を与える複数の機関制御パラメータの実際値をそれぞれ取得する機関制御パラメータ実際値取得手段と、
   前記内燃機関が前記取得された運転状態にて定常状態にある場合において前記制御対象量の実際値を前記制御対象量目標値に一致させるための同定常状態における同複数の機関制御パラメータの各値を、同運転状態に基づいて機関制御パラメータ定常適合値としてそれぞれ取得する機関制御パラメータ定常適合値取得手段と、
   前記制御対象量の実際値を前記制御対象量目標値に近づけるための前記複数の機関制御パラメータの目標値をそれぞれ決定する機関制御パラメータ目標値決定手段と、
   前記各機関制御パラメータ実際値が対応する前記機関制御パラメータ目標値に近づくように同各機関制御パラメータをそれぞれ制御する制御手段と、
   を備え、前記制御対象量の実際値が前記制御対象量目標値に近づくように同制御対象量を制御する内燃機関の制御装置において、
   前記機関制御パラメータ目標値決定手段は、
   前記複数の機関制御パラメータを、前記制御手段により前記複数の機関制御パラメータがそれぞれ制御される際の応答速度に関して複数の分類に区分けして扱うように構成されていて、
   前記応答速度が最も速い分類に属する機関制御パラメータ以外の機関制御パラメータの実際値がその引数値と等しい場合において前記制御対象量の実際値を前記制御対象量目標値に一致させるための前記応答速度が最も速い分類に属する機関制御パラメータの値を、前記制御対象量目標値と、前記応答速度が最も速い分類に属する機関制御パラメータ以外の機関制御パラメータについての前記引数値とに基づいて算出する分類別機関制御パラメータ値算出手段を備え、
   前記応答速度が最も速い分類に属する機関制御パラメータ以外の機関制御パラメータについての前記引数値として対応する前記機関制御パラメータ実際値を使用して前記分類別機関制御パラメータ値算出手段により算出される同応答速度が最も速い分類に属する機関制御パラメータの値を、同応答速度が最も速い分類に属する機関制御パラメータの目標値として使用するとともに、
   少なくとも前記複数の機関制御パラメータ定常適合値に基づく値を、前記応答速度が最も速い分類に属する機関制御パラメータ以外の機関制御パラメータの目標値として使用するように構成された内燃機関の制御装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記分類別機関制御パラメータ値算出手段は、前記分類毎に、
   対象となる分類に属する機関制御パラメータ以外の機関制御パラメータの実際値がその引数値と等しい場合において前記制御対象量の実際値を前記制御対象量目標値に一致させるための前記対象となる分類に属する機関制御パラメータの値を、前記制御対象量目標値と、前記対象となる分類に属する機関制御パラメータ以外の機関制御パラメータについての前記引数値とに基づいて算出するように構成されていて、
   前記機関制御パラメータ目標値決定手段は、前記分類毎に、
   対象となる分類よりも応答速度が遅い分類に属する機関制御パラメータについての引数値として対応する前記機関制御パラメータ実際値を使用するとともに、同対象となる分類よりも応答速度が速い分類に属する機関制御パラメータについての引数値として対応する前記機関制御パラメータ定常適合値を使用して前記分類別機関制御パラメータ値算出手段により算出される同対象となる分類に属する機関制御パラメータの値を、同対象となる分類に属する機関制御パラメータの目標値として使用するように構成された内燃機関の制御装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記制御対象量として、少なくともエミッションの発生量が含まれている内燃機関の制御装置。
4. 請求項３に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記制御対象量目標値決定手段は、
   前記内燃機関が搭載される車両の運転者による加速要求の程度を示す加速要求度指標値を取得する加速要求度指標値取得手段と、
   前記決定された制御対象量目標値を前記加速要求度指標値に応じて補正した値を最終的な前記制御対象量目標値として決定する補正手段と、
   を備えた内燃機関の制御装置。
5. 請求項４に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記制御対象量目標値決定手段は、
   前記内燃機関の運転状態における過渡の程度を示す過渡度指標値を取得する過渡度指標値取得手段を更に備え、
   前記補正手段は、
   前記決定された制御対象量目標値を前記過渡度指標値に応じて更に補正した値を最終的な前記制御対象量目標値として決定するように構成された内燃機関の制御装置。
6. 請求項４又は請求項５に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記制御装置は、複数の前記制御対象量の実際値が対応する前記制御対象量目標値に近づくように同複数の制御対象量をそれぞれ制御するように構成されていて、
   前記補正手段は、
   前記複数の制御対象量目標値の各々についての前記補正の程度の割合を前記内燃機関の運転状態に基づいて決定する補正割合決定手段を更に備え、
   前記決定された補正の程度の割合に基づいて前記制御対象量目標値の補正の程度を同制御対象量毎に決定するように構成された内燃機関の制御装置。

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