JP4483609B2

JP4483609B2 - 内燃機関の制御装置

Info

Publication number: JP4483609B2
Application number: JP2005030958A
Authority: JP
Inventors: 茂樹中山; 大地今井
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-02-07
Filing date: 2005-02-07
Publication date: 2010-06-16
Anticipated expiration: 2025-02-07
Also published as: JP2006214417A

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関する。

従来から、排気ガス中のＮＯｘ（窒素酸化物）濃度やＰＭ（微粒子物質）の量などのエミッション値が目標エミッション値（基本目標エミッション値）となるように制御する内燃機関の制御装置が知られている。一般的には、ＮＯｘ（窒素酸化物）の排出量などを低減するために、内燃機関から排出された排気ガスの一部を吸気系に還流させる排気ガス再循環（ＥＧＲ；Exhaust Gas Recirculation）制御装置が広く用いられている。

例えば、特許文献１及び特許文献２には、排気ガス中のＮＯｘ濃度が、運転状態によって定められた目標濃度となるように、ＥＧＲ通路上に設けられたＥＧＲ弁の開度を制御する技術が記載されている。また、特許文献３には、内燃機関の出力と燃費とが悪化しない範囲で目標ＮＯｘ濃度を設定する技術が記載されている。更に、特許文献４には、過渡状態における目標ＮＯｘ濃度からのずれを燃料噴射時期以外のパラメータによって調整する技術が記載されている。

特開２００１−１５２８７９号公報特開平１０−２５２５７３号公報特開２００２−３７１８９３号公報特開２００４−３６５５７号公報

ところで、目標ＮＯｘ濃度などの基本目標エミッション値は内燃機関の運転状態によって変更されるが、このように基本目標エミッション値が変更された場合には、基本目標エミッション値の変更に対する実エミッション値の応答遅れが生じる場合がある。上記した特許文献１乃至４に記載された技術においては、このような実エミッション値の応答遅れを考慮して制御を行っていなかったため、基本目標エミッション値を変更することによって、エミッションや燃費の悪化を招いてしまう場合があった。

そこで、本発明は、基本目標エミッション値を修正した修正目標エミッション値を用いることによって、基本目標エミッション値に対する実エミッション値の追従遅れによる影響を低減することが可能な内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

本発明の１つの観点では、内燃機関のエミッション値を制御する内燃機関の制御装置では、前記内燃機関の動作状態に基づいて、基本目標エミッション値を取得する基本目標エミッション値取得手段と、前記実エミッション値を取得する実エミッション値取得手段と、前記実エミッション値と前記基本目標エミッション値との偏差を算出する偏差算出手段と、前記偏差を積算したエミッション偏差積算値に基づいて、前記基本目標エミッション値を修正した修正目標エミッション値を算出する修正目標エミッション値算出手段と、を備え、前記修正目標エミッション値算出手段は、エミッション偏差反映ゲインを算出し、前記基本目標エミッション値から、前記エミッション偏差積算値に対して前記エミッション偏差反映ゲインを乗じた値を減算した値を、前記修正目標エミッション値とする。

上記の内燃機関の制御装置は、内燃機関における現在の実エミッション値が基本目標エミッション値になるように制御する装置である。実エミッション値取得手段は、内燃機関から排出されるＮＯｘ濃度やＰＭの量などのエミッション値を取得し、基本目標エミッション値取得手段は、実エミッション値を基本目標エミッション値に設定する際に用いる、目標ＮＯｘ濃度や目標ＰＭ量などの基本目標エミッション値を取得する。偏差算出手段は、実エミッション値と基本目標エミッション値との偏差を算出し、修正目標エミッション値算出手段はこの偏差を積算（積分）したエミッション偏差積算値に基づいて、基本目標エミッション値を修正した修正目標エミッション値を算出する。これにより、内燃機関の制御装置は、基本目標エミッション値を変更しても、基本目標エミッション値を修正した修正目標エミッション値に基づいて制御することによって、基本目標エミッション値に対する実エミッション値の応答遅れによって生じる影響を低減することが可能となる。

ここで、基本目標エミッション値は、内燃機関の動作状態などに応じ、所定の演算又はマップなどに基づいて決定される目標値であり、実際の実エミッション値は考慮されていない値である。これに対し、修正目標エミッション値は、実エミッション値を考慮して、基本目標エミッション値を修正することにより得られるエミッション目標値である。
また、前記修正目標エミッション値算出手段は、エミッション偏差反映ゲインを算出し、前記基本目標エミッション値から、前記エミッション偏差積算値に対して前記エミッション偏差反映ゲインを乗じた値を減算した値を、前記修正目標エミッション値とする。この場合、修正目標エミッション値算出手段は、内燃機関の運転状態やエミッション偏差積算値の大きさなどに基づいて、エミッション偏差反映ゲインを算出する。例えば、修正目標エミッション値算出手段は、実エミッション値を即座に基本目標エミッション値に収束させたい場合には、エミッション偏差反映ゲインを大きな値に設定し、実エミッション値を緩やかに基本目標エミッション値に収束させたい場合には、エミッション偏差反映ゲインを小さな値に設定することができる。そして、修正目標エミッション値算出手段は、エミッション偏差積算値に対してエミッション偏差反映ゲインを乗算し、基本目標エミッション値からこの乗算した値を減算した値を修正目標エミッション値とする。このように、エミッション偏差反映ゲインを用いて修正目標エミッション値を設定することにより、実エミッション値を所望の時間で基本目標エミッション値に収束させることが可能となる。よって、実エミッション値と基本目標エミッション値とのずれを、短時間でより小さくすることも可能となる。

上記の内燃機関の制御装置の他の一態様では、前記修正目標エミッション値算出手段は、前記修正目標エミッション値が上限値及び下限値によって規定される所定範囲内に収まるように、当該修正目標エミッション値を算出する。

この態様では、修正目標エミッション値算出手段は、修正目標エミッション値が上限値及び下限値によって規定される所定範内に収まるように、修正目標エミッション値を算出する。このように、修正目標エミッション値に上限値及び下限値を設定しているのは、エミッション値を変化させるために操作される制御要素の制御速度には限界があるからである。更に、修正目標エミッション値がかなり大きな値や小さな値になってしまった場合には、ドライバビリティーの悪化や内燃機関の燃焼悪化などが生じてしまう場合があるからである。よって、修正目標エミッション値に上限値及び下限値を設けることにより、ドライバビリティーの悪化や燃焼悪化を抑制することが可能となる。

好適な実施例では、上記の内燃機関の制御装置は、前記内燃機関の吸気系に還流させるＥＧＲガスの量を制御するＥＧＲ制御手段を更に備え、前記実エミッション値取得手段は、前記内燃機関から排出される排気ガス中のＮＯｘ濃度に基づいて、前記実エミッション値を取得し、前記ＥＧＲ制御手段は、前記修正目標エミッション値に基づいて、前記ＥＧＲガスの量を制御することができる。

この場合、内燃機関の制御装置は、内燃機関の吸気系に還流させるＥＧＲガスの量を制御するＥＧＲ制御手段を更に備えている。即ち、内燃機関の制御装置は、いわゆるＥＧＲ制御装置として機能する。例えば、ＥＧＲ制御手段は、吸気通路上に設けられた吸気絞り弁の開度や、ＥＧＲ通路上に設けられたＥＧＲ弁の開度などを制御する。更に、実エミッション値取得手段は、内燃機関から排出される排気ガス中のＮＯｘ濃度に基づいて、実エミッション値を取得することができる。修正目標エミッション値算出手段は、取得された実エミッション値と基本目標エミッション値との偏差を積算したエミッション偏差積算値に基づいて、基本目標エミッション値を修正した修正目標エミッション値を算出する。そして、ＥＧＲ制御手段は、修正目標エミッション値算出手段が算出した修正目標エミッション値に基づいて、内燃機関に還流させるＥＧＲガスの量を制御する。これにより、排気ガス中のＮＯｘ濃度を、所望の濃度に適切に設定することが可能となる。例えば、目標ＮＯｘ濃度を変更したことによって、目標ＮＯｘ濃度に対して排気ガス中の実際のＮＯｘ濃度の追従遅れが生じても、ＮＯｘが余分に排出されることを抑制することが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。

［ＥＧＲ制御装置の構成］
ここでは、本発明に係る内燃機関の制御装置の一実施形態として、ＥＧＲ制御装置について説明する。図１は、ＥＧＲ制御装置を搭載した車両の概略構成を示す模式図である。

車両は、主に、内燃機関１と、ＥＣＵ（Engine Control Unit）２と、吸気通路３と、過給機４と、吸気絞り弁（スロットル弁）５と、排気通路７と、ＥＧＲ通路８と、ＥＧＲ弁９と、ＮＯｘセンサ１０と、を備える。

内燃機関１は、燃焼室内の混合気を爆発させて動力を発生する装置である。内燃機関１は、例えば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどのエンジンとすることができる。

吸気通路３には、矢印２０ａで示すように吸気が供給される。吸気通路３中には過給機４が設けられており、過給機４は流入した吸気を圧縮する。また、吸気通路３には、吸気絞り弁５が設けられている。吸気絞り弁５は、内燃機関１に供給する吸気の流量を調整する。この吸気絞り弁５は、ＥＣＵ２から供給される制御信号Ｓ１によって開度が制御される。

排気通路７は、内燃機関１から排出された排気ガスが流通する。この排気通路７中には、ＥＧＲ通路８が接続されている。具体的には、ＥＧＲ通路８は、一端が排気通路７に接続され、他の一端が吸気通路３に接続されている。ＥＧＲ通路８には、矢印２０ｂで示すように排気ガスの一部が流入し、流入した排気ガスは矢印２０ｃで示すように吸気系に還流される。

ＥＧＲ通路８上にはＥＧＲ弁９が設けられており、ＥＧＲ弁９によって吸気系に還流される排気ガスの流量が調整される。即ち、ＥＧＲ弁９の開度を制御することによって、ＥＧＲのガス量（ＥＧＲガス量）が調整される。このＥＧＲ弁９は、ＥＣＵ２から供給される制御信号Ｓ２によって開度が制御される。

内燃機関１から排出された排気ガスは、過給機４へ流入し、過給機４内の図示しないタービンホイールを回転させる。その際、タービンホイールの回転トルクは、過給機４内の図示しないコンプレッサホイールへ伝達される。これにより、吸気は、過給機４を通過する際に圧縮される。

また、排気通路７上には、ＮＯｘセンサ１０が設けられている。ＮＯｘセンサ１０は、排気通路７を矢印２０ｄで示すように流れる排気ガス中のＮＯｘ濃度を検出し、検出したＮＯｘ濃度に対応する信号Ｓ３をＥＣＵ２に出力する。

ＥＣＵ２は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器及び入出力インタフェイスなどを含んで構成される。ＥＣＵ２は、内燃機関１における現在の実エミッション値が基本目標エミッション値になるように制御を実行する。具体的には、ＥＣＵ２は、運転状態に基づいて目標ＮＯｘ濃度を算出し、内燃機関１から排出される排気ガス中のＮＯｘ濃度が目標ＮＯｘ濃度となるように、ＥＧＲ弁９の開度や吸気絞り弁５の開度などを制御する。ＥＣＵ２は、詳細は後述するが、実エミッション値取得手段、基本目標エミッション値取得手段、偏差算出手段、修正目標エミッション値算出手段、及びＥＧＲ制御手段として機能する。

ここで、基本目標エミッション値を変更したときの実エミッション値の変化について、図２を用いて説明する。図２は、横軸に時間を示し、縦軸にエミッション値を示す。縦軸に示すエミッション値は、実際のエミッション値及び基本目標エミッション値を示しており、例えば、排気ガス中の実際のＮＯｘ濃度又は目標ＮＯｘ濃度などに相当する。

破線２２は、基本目標エミッション値に対応し、実線２１は、実際のエミッション値である実エミッション値を示している。基本目標エミッション値は、内燃機関１の運転状態などに基づいてＥＣＵ２によって決定され、車両の運転状態に応じて時間的に変化する。また、実エミッション値は、例えば、ＮＯｘセンサ１０が検出したＮＯｘ濃度などに対応する。

破線２２は、時刻ｔ１１において車両の運転状態が変化し、基本目標エミッション値が小さな値に変更されたことを示している。また、実線２１より、時刻ｔ１１以前では、実際の実エミッション値は基本目標エミッション値に一致しているが、基本目標エミッション値を変更した時刻ｔ１１の後、実際の実エミッション値は基本目標エミッション値に一致していないことがわかる。更に、時刻ｔ１１から所定時間経過した時刻ｔ１２において、実エミッション値が基本目標エミッション値に一致していることがわかる。即ち、基本目標エミッション値を変更した場合、実エミッション値は基本目標エミッション値に対して追従遅れが生じている。言い換えると、実エミッション値は、基本目標エミッション値に対して応答遅れが生じている。これは、実エミッション値を変化させるために制御される制御要素（例えば、ＥＧＲ弁９の開度）には、操作可能な速度（応答速度）に限界があるためである。

このように、実エミッション値が基本目標エミッション値に対して追従遅れを生じた場合には、ＮＯｘなどが余分に排出されてしまう。詳しくは、実エミッション値が基本目標エミッション値に一致した時点（時刻ｔ１２）で、領域Ａ（図２中のハッチング領域）の面積に相当する量のＮＯｘなどが余分に排出されていることになる。したがって、基本目標エミッション値に対する実エミッション値の追従遅れが生じることによって、例えばエミッションの悪化や燃費の悪化などが生じてしまう場合がある。なお、この領域Ａの面積は、基本目標エミッション値に対する実エミッション値の偏差を積算（積分）した値に相当する。即ち、領域Ａの面積は、後述するエミッション偏差積算値に相当する。

なお、基本目標エミッション値に対する実エミッション値の追従遅れは、基本目標エミッション値を小さな値に変更する際にのみ生じるのではなく、基本目標エミッション値を大きな値に変更する際にも同様に生じる。例えば、基本目標エミッション値をＮＯｘ濃度によって定めたときに、この基本目標エミッション値を大きな値に設定する場合には、基本目標エミッション値に対する実エミッション値の追従遅れが生じることによって、ＰＭなどが余分に排出されてしまう。これは、内燃機関１から排出されるＮＯｘとＰＭとの間には、ＮＯｘが増加するとＰＭが減少し、ＮＯｘが減少するとＰＭが増加するといった関係があるからである。

本実施形態では、ＥＣＵ２は、このような基本目標エミッション値に対する実エミッション値の追従遅れによる影響が低減されるように、言い換えると、この追従遅れを補償するように、基本目標エミッション値を修正した修正目標エミッション値を後述する方法によって算出し、この修正目標エミッション値に基づいて制御を実行する。即ち、基本目標エミッション値は、内燃機関の動作状態などに応じ、所定の演算又はマップなどに基づいて決定される目標値であり、実際の実エミッション値は考慮されていない値である。これに対し、修正目標エミッション値は、実エミッション値を考慮して、基本目標エミッション値を修正することにより得られるエミッション目標値である。

［修正目標エミッション値の算出方法］
以下では、上記した修正目標エミッション値の算出方法について、詳細に説明する。なお、修正目標エミッション値の算出は、ＥＣＵ２によって実行される。

まず、修正目標エミッション値を算出する際の基本的な手順について説明する。

ＥＣＵ２は、現在の実エミッション値と基本目標エミッション値を取得し、基本目標エミッション値に対する実エミッション値の偏差を算出する。そして、ＥＣＵ２は、この偏差を積算したエミッション偏差積算値を算出し、エミッション偏差積算値に基づいて基本目標エミッション値を修正した修正目標エミッション値を算出する。その後、ＥＣＵ２は、実エミッション値が修正目標エミッション値となるように、ＥＧＲ弁９の開度などを制御する。

このように、基本目標エミッション値を修正した修正目標エミッション値に基づいて制御することにより、基本目標エミッション値に対する実エミッション値の応答遅れによって生じる影響を低減することが可能となる。

次に、修正目標エミッション値の算出方法の具体例について、図３を用いて説明する。図３（ａ）は、横軸に時間を示し、縦軸にエミッション値を示している。図３（ａ）は、実線３１が実エミッション値を示し、破線３２が基本目標エミッション値を示し、一点鎖線３３が修正目標エミッション値を示している。また、図３（ｂ）は、横軸に時間を示し、縦軸にエミッション偏差積算値を示している。具体的には、実線３４がエミッション偏差積算値を示している。

ＥＣＵ２は、破線３２で示すように、時刻ｔ２１において基本目標エミッション値を小さな値に変更している。基本目標エミッション値を変更したことにより、実線３１で示すように、実エミッション値は基本目標エミッション値に追従しなくなり応答遅れが生じている。この場合、ＥＣＵ２は、実エミッション値から基本目標エミッション値を減算した偏差を算出し、この偏差を積算したエミッション偏差積算値を算出する。これにより、図３（ｂ）中の実線３４で示すようなエミッション偏差積算値が得られる。

ＥＣＵ２は、このように算出されたエミッション偏差積算値に基づいて、修正目標エミッション値を算出する。これにより、図３（ａ）中の一点鎖線３３で示すような修正目標エミッション値が得られる。この場合、修正目標エミッション値は、基本目標エミッション値から、エミッション偏差積算値を減算した値となっている。よって、修正目標エミッション値は、概ね、エミッション偏差積算値を反転させた形状を有している。

このように設定した修正目標エミッション値に従って制御することにより、実線３１で示すように、実エミッション値は通常よりも早く減少していき、時刻ｔ２２において基本目標エミッション値に達する。ここで、時刻ｔ２２において、実エミッション値は基本目標エミッション値に達しているが、実線３４で示すように、エミッション偏差積算値は「０」になっていないことがわかる。そのため、エミッション偏差積算値に基づいて算出される修正目標エミッション値も、一点鎖線３３で示すように、基本目標エミッション値に一致していない。よって、ＥＣＵ２は、時刻ｔ２２以降も継続して、修正目標エミッション値に従った制御を実行する。

これにより、時刻ｔ２２以降、実エミッション値は基本目標エミッション値よりも小さな値を示すようになると共に、エミッション偏差積算値は減少し始める。そして、時刻ｔ２２から所定時間経過した時刻ｔ２３において、実エミッション値は基本目標エミッション値に一致し、エミッション偏差積算値は「０」になる。よって、修正目標エミッション値は、基本目標エミッション値に一致する。したがって、ＥＣＵ２は、時刻ｔ２３以降、基本目標エミッション値に従った制御を実行する。なお、時刻ｔ２１から時刻ｔ２２までの期間において、基本目標エミッション値と実エミッション値との偏差から算出されるエミッション偏差積算値に相当する領域Ｂ１の面積と、時刻ｔ２２から時刻ｔ２３までの期間において、基本目標エミッション値と実エミッション値との偏差から算出されるエミッション偏差積算値に相当する領域Ｂ２の面積は概ね一致する。

このように修正目標エミッション値に基づいて制御を実行することにより、基本目標エミッション値に対する実エミッション値の追従遅れは生じるが、実エミッション値が基本目標エミッション値に達した時刻ｔ２３においてエミッション偏差積算値は「０」になるため、ＮＯｘ増加分とＮＯｘ減少分を差し引きしてトータルのＮＯｘの増加量は「０」となり、余分にＮＯｘが排出されることが防止される。したがって、基本目標エミッション値を変更しても、基本目標エミッション値を修正した修正目標エミッション値に基づいて制御することにより、基本目標エミッション値に対する実エミッション値の応答遅れによって生じる影響を低減することが可能となる。

ここで、修正目標エミッション値を算出する際に用いるエミッション偏差反映ゲインについて説明する。

ＥＣＵ２は、エミッション偏差積算値を算出した後、修正目標エミッション値を算出するために用いられるエミッション偏差反映ゲインを算出する。ＥＣＵ２は、内燃機関１の運転状態やエミッション偏差積算値の大きさなどに基づいて、エミッション偏差反映ゲインを算出する。例えば、ＥＣＵ２は、実エミッション値を即座に基本目標エミッション値に収束させたい場合には、エミッション偏差反映ゲインを大きな値に設定し、実エミッション値を緩やかに基本目標エミッション値に収束させたい場合には、エミッション偏差反映ゲインを小さな値に設定することができる。そして、ＥＣＵ２は、エミッション偏差積算値に対してエミッション偏差反映ゲインを乗算し、基本目標エミッション値からこの乗算した値を減算した値を修正目標エミッション値とする。

エミッション偏差反映ゲインを変えた場合の修正目標エミッション値の具体例を図４に示す。図４は、横軸に時間を示し、縦軸にエミッション値を示している。また、破線４１は基本目標エミッション値を示し、一点鎖線４２、４３は、修正目標エミッション値を示している。

一点鎖線４２は、エミッション偏差反映ゲインを大きな値に設定した場合における修正目標エミッション値を示し、一点鎖線４３は、エミッション偏差反映ゲインを小さな値に設定した場合における修正目標エミッション値を示している。一点鎖線４２、４３より、エミッション偏差反映ゲインをより大きくした方が、修正目標エミッション値の傾きが大きく（即ち、時間変化率が大きく）、基本目標エミッション値に一致するまでに要する時間が短いことがわかる。よって、一点鎖線４３で示す修正目標エミッション値よりも一点鎖線４２で示す修正目標エミッション値に従って制御した方が、実エミッション値が基本目標エミッション値に収束するまでに要する時間が短くなる。但し、実際にはエミッション偏差反映ゲインを大きくしすぎると、ドライバビリティーの悪化や内燃機関１の燃焼悪化が生じてしまう場合もあるので、それらの悪影響を考慮して適切な値が設定されることになる。

このように、エミッション偏差反映ゲインを用いて修正目標エミッション値を設定することにより、実エミッション値を所望の時間で基本目標エミッション値に収束させることが可能となる。言い換えると、実エミッション値と基本目標エミッション値とのずれを、短時間でより小さくすることが可能となる。なお、上記した所望の時間は、内燃機関１の運転状態などに基づいてＥＣＵ２が設定することができる。

なお、基本目標エミッション値を大きな値に変更する場合にも、同様の算出方法によって修正目標エミッション値を算出することができる。この場合には、基本目標エミッション値の変更直後においては、基本目標エミッション値に対する実エミッション値の偏差は負の値になるため、エミッション偏差積算値も負の値となる。よって、修正目標エミッション値は、基本目標エミッション値と、エミッション偏差積算値（絶対値）にエミッション偏差反映ゲインを乗算した値とを加算した値となる。

なお、本発明では、エミッション偏差反映ゲインを、内燃機関１の運転状態などによって変更される変数に設定することに限定はされず、一定の値を有する定数などに設定してもよい。例えば、図３に示した例においては、エミッション偏差反映ゲインを「１」に設定しているため、修正目標エミッション値は、単純に、基本目標エミッション値からエミッション偏差積算値を減算した値となっている。

［修正目標エミッション値算出処理］
次に、上記した修正目標エミッション値を算出する際に行われる処理（修正目標エミッション値算出処理）について、図５及び図６に示すフローチャートを用いて説明する。なお、修正目標エミッション値算出処理は、ＥＣＵ２が行う。また、この処理は所定の周期で繰り返し実行される。

図５に示すフローチャートは、修正目標エミッション値を算出するためのメインルーチンを示している。

まず、ステップＳ１０１では、ＥＣＵ２は、アクセル開度や内燃機関１の回転数などの内燃機関１の運転状態を取得する。そして、処理はステップＳ１０２に進む。ステップＳ１０２では、ＥＣＵ２は、取得した内燃機関１の運転状態に基づいて、基本目標エミッション値を算出する。具体的には、ＥＣＵ２は、排気ガス中の目標ＮＯｘ濃度などを算出する。そして、処理はステップＳ１０３に進む。

ステップＳ１０３では、ＥＣＵ２は、実エミッション値を取得する。具体的には、ＥＣＵ２は、ＮＯｘセンサが検出した排気ガス中のＮＯｘ濃度などを取得する。そして、処理はステップＳ１０４に進む。ステップＳ１０４では、ＥＣＵ２は、基本目標エミッション値と実エミッション値との偏差を算出する。この場合、ＥＣＵ２は、実エミッション値から基本目標エミッション値を減算して偏差を算出する。そして、処理はステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０５では、ＥＣＵ２は、ステップＳ１０４で算出した偏差を積算して、エミッション偏差積算値を算出する。そして、処理はステップＳ１０６に進む。ステップＳ１０６では、ＥＣＵ２は、エミッション偏差積算値に基づいて、修正目標エミッション値を算出する。そして、処理は当該フローを抜けて終了する。この後、ＥＣＵ２は、実エミッション値が修正目標エミッション値となるように、ＥＧＲ弁９の開度や燃料の噴射タイミングなどを制御する。

次に、図５中のステップＳ１０６における具体的な処理を、図６のフローチャートに基づいて説明する。図６に示すフローチャートは、修正目標エミッション値を算出する際に行われる具体的な処理を示している。

ステップＳ２０１では、ＥＣＵ２は、修正目標エミッション値を算出するために用いられるエミッション偏差反映ゲインを算出する。例えば、ＥＣＵ２は、内燃機関１の運転状態などに基づいてエミッション偏差反映ゲインを算出する。そして、処理はステップＳ２０２に進む。

ステップＳ２０２では、ＥＣＵ２は、以下の式（１）に基づいて修正目標エミッション値を算出する。

修正目標エミッション値＝基本目標エミッション値−
（エミッション偏差反映ゲイン×
エミッション偏差積算値）式（１）
即ち、ＥＣＵ２は、エミッション偏差積算値に対してエミッション偏差反映ゲインを乗算し、基本目標エミッション値からこの乗算した値を減算した値を修正目標エミッション値とする。この場合、ＥＣＵ２は、実エミッション値を即座に基本目標エミッション値に収束させたい場合には、エミッション偏差反映ゲインを大きな値に設定し、実エミッション値を緩やかに基本目標エミッション値に収束させたい場合には、エミッション偏差反映ゲインを小さな値に設定することができる。以上の処理が終了すると、処理はステップＳ２０３に進む。

ステップＳ２０３では、ＥＣＵ２は、修正目標エミッション値が所定範囲内にあるか否かを確認する。即ち、ＥＣＵ２は、修正目標エミッション値が上限値を超えていないか、及び下限値を下回っていないかを確認している。このような判定を行うは、エミッション値を変化させるために操作される制御要素の制御速度には限界があり、修正目標エミッション値が上限値を超える値となってしまった場合や、修正目標エミッション値が下限値を下回る値となってしまった場合には、ドライバビリティーの悪化や内燃機関１の燃焼悪化が生じてしまう場合があるからである。例えば、ＥＣＵ２は、修正目標エミッション値の上限値を基本目標エミッション値の「＋１０％」に設定し、下限値を基本目標エミッション値の「−１０％」に設定することができる。なお、修正目標エミッション値が所定範囲内にない場合には、ＥＣＵ２は、再度、修正目標エミッション値を算出することができる。以上の処理が終了すると、処理は当該フローを抜ける。

このように、基本目標エミッション値を修正した修正目標エミッション値を算出し、算出された修正目標エミッション値に基づいて制御することにより、基本目標エミッション値に対する実エミッション値の応答遅れによって生じる影響を低減することが可能となる。

なお、本発明においては、エミッション値をＮＯｘ濃度によって定めて、ＥＧＲガス量を制御することに限定はされない。他の例では、ＥＣＵ２は、ＮＯｘ濃度の変わりに、ＣＯ（一酸化炭素）の量、ＨＣ（炭化水素）の量、及びＰＭ（微粒子物質）の量のいずれかに基づいてエミッション値を定め、前述したように、基本目標エミッション値を修正した修正目標エミッション値に基づいて制御を実行することができる。具体的には、ＣＯ又はＨＣによってエミッション値を定めた場合には、ＥＣＵ２は、ＥＧＲガス量や燃料の噴射タイミングなどを制御すればよい。また、ＰＭによってエミッション値を定めた場合には、ＥＣＵ２は、ＥＧＲガス量やＡ／Ｆ（空燃比）などを制御すればよい。

更に、他の例では、ＥＣＵ２は、上記したＮＯｘ、ＣＯ、ＨＣ、及びＰＭのうち、少なくとも２以上の量を考慮に入れて制御を実行することができる。例えば、内燃機関１から排出されるＮＯｘ濃度とＰＭの量との間には、ＮＯｘ濃度が増加するとＰＭの量が減少し、ＮＯｘ濃度が減少するとＰＭの量が増加するといった関係があるため、排気ガス中のＮＯｘ濃度とＰＭの量が適切に低減されるように、ＰＭの量を考慮に入れて目標ＮＯｘ濃度を設定すると共に、ＮＯｘ濃度を考慮に入れて目標のＰＭの量を設定することができる。

更に、上記では、ＮＯｘセンサ１０が検出したＮＯｘ濃度に基づいて制御を行う例を示したが、ＮＯｘセンサ１０によって検出されたＮＯｘ濃度を用いる代わりに、各種センサの出力値などに基づいて排気ガス中のＮＯｘ濃度を推定し、この推定した値に基づいて制御を行ってもよい。

本発明の実施形態に係るＥＧＲ制御装置が搭載された車両の概略構成を示す模式図である。基本目標エミッション値に対する実エミッション値の応答遅れを具体的に示す図である。本実施形態に係る修正目標エミッション値の算出方法の基本概念を説明するための図である。エミッション偏差反映ゲインを変化させた場合の修正目標エミッション値の具体例を示す図である。本実施形態に係る修正目標エミッション値算出処理を示すフローチャートである。図５中のステップＳ１０６における処理を具体的に示すフローチャートである。

符号の説明

１内燃機関
２ＥＣＵ
３吸気通路
４過給機
５吸気絞り弁
７排気通路
８ＥＧＲ通路
９ＥＧＲ弁
１０ＮＯｘセンサ

Claims

内燃機関のエミッション値を制御する内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関の動作状態に基づいて、基本目標エミッション値を取得する基本目標エミッション値取得手段と、
前記実エミッション値を取得する実エミッション値取得手段と、
前記実エミッション値と前記基本目標エミッション値との偏差を算出する偏差算出手段と、
前記偏差を積算したエミッション偏差積算値に基づいて、前記基本目標エミッション値を修正した修正目標エミッション値を算出する修正目標エミッション値算出手段と、を備え、
前記修正目標エミッション値算出手段は、エミッション偏差反映ゲインを算出し、前記基本目標エミッション値から、前記エミッション偏差積算値に対して前記エミッション偏差反映ゲインを乗じた値を減算した値を、前記修正目標エミッション値とすることを特徴とする内燃機関の制御装置。
前記修正目標エミッション値算出手段は、前記修正目標エミッション値が上限値及び下限値によって規定される所定範囲内に収まるように、当該修正目標エミッション値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制御装置。
前記内燃機関の吸気系に還流させるＥＧＲガスの量を制御するＥＧＲ制御手段を更に備え、
前記実エミッション値取得手段は、前記内燃機関から排出される排気ガス中のＮＯｘ濃度に基づいて、前記実エミッション値を取得し、
前記ＥＧＲ制御手段は、前記修正目標エミッション値に基づいて、前記ＥＧＲガスの量を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。