JP5941534B2 - ディーゼルエンジン及びディーゼルエンジンの制御方法 - Google Patents
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Description
本発明は、吸入空気量を計測するセンサ及び排ガスを再循環させる装置を備えたディーゼルエンジン及びその制御方法に関する。
ディーゼルエンジンは、排ガス中に含まれるＮＯｘ（窒素酸化物）の量を低減するため、排ガスを吸気側に戻す、いわゆるＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）が行われている。排ガスを吸気側に再循環させるにあたり、ＥＧＲ率を求めるにあたってディーゼルエンジンの吸入空気量が必要になる。ディーゼルエンジン吸入空気量を計測するため、ＭＡＦ（Mass Air Flow：吸入空気量）センサが用いられる（例えば、特許文献１）。
ＭＡＦセンサは、個体のばらつき又は経時変化等により正確な吸入空気量が計測できなくなることがある。このような場合、ＭＡＦセンサの読み値と実際の吸入空気量とが一致するようにＭＡＦセンサを補正する必要がある。特許文献１に記載された技術は、学習実行条件が成立するエンジン状態のとき、エンジン状態から推定される理論空気量とＭＡＦセンサの読み値に基づく測定空気量との関係を用いて、ＭＡＦセンサの読み値に基づく測定空気量を補正する。
上述したように、ＭＡＦセンサはＥＧＲを含めたディーゼルエンジンの制御全般に用いられるが、ＥＧＲは、ディーゼルエンジンが排出する排ガスに含まれるＮＯｘを低減するために行われる。特許文献１に記載されている技術は、学習実行条件に、ＥＧＲ弁の開度が設定値以下、全閉であることが望ましいとされている。しかしＥＧＲ弁が全閉である状況は限られており、すべてのディーゼルエンジンにそのまま採用することは困難である。ＭＡＦセンサの読み値に基づく測定空気量を補正するが、ＥＧＲを考慮して測定空気量を補正している訳ではないので、補正した測定空気量を用いてＥＧＲを行った場合には、排ガスに含まれるＮＯｘを十分に低減できない可能性もある。
本発明は、吸入空気量を計測するＭＡＦセンサの計測値を用いてＥＧＲの制御をするディーゼルエンジンにおいて、ＭＡＦセンサの計測値を排ガスに含まれるＮＯｘで補正することにより、ＥＧＲの制御の精度を向上させて、排ガスに含まれるＮＯｘを低減することを目的とする。
本発明によれば、ディーゼルエンジンにおいて、前記ディーゼルエンジンが排出した排ガスを前記ディーゼルエンジンの吸気側に再循環させる排ガス再循環装置と、前記ディーゼルエンジンの吸入空気量を計測する吸入空気量センサと、前記ディーゼルエンジンが排出した排ガスに含まれるＮＯｘを計測するＮＯｘ計測センサと、前記ディーゼルエンジンの回転速度に関する情報と負荷に関する情報とに基づいて求められたＮＯｘに関する第１情報と、前記ＮＯｘ計測センサが計測したＮＯｘに関する第２情報との差分に基づいて、前記吸入空気量センサの計測値を補正するための補正値を求め、前記補正値を用いて補正した前記吸入空気量センサの計測値に基づき、前記排ガス再循環装置を制御する制御装置と、を含むディーゼルエンジンが提供される。
本発明において、前記制御装置は、前記差分が所定値以下になるまで前記補正値を求め、前記計測値の補正を繰り返すことが好ましい。
本発明において、前記制御装置は、前記差分が所定値以下になった場合、そのタイミングよりも後においては、前記差分が所定値以下になったタイミングにおける前記補正値を用いて前記計測値を補正することが好ましい。
本発明において、前記補正値は、さらに、前記ディーゼルエンジンの回転速度に関する情報と負荷に関する情報とに基づいて求められることが好ましい。
本発明において、前記制御装置は、少なくとも、前記ディーゼルエンジンが定常状態で運転されているときに、前記差分に基づいて前記計測値を補正することが好ましい。
本発明によれば、吸入空気量を計測する吸入空気量センサ及び排ガスを吸気側に再循環させる排ガス再循環装置を備えたディーゼルエンジンを制御するにあたり、前記ディーゼルエンジンの回転速度に関する情報と負荷に関する情報とに基づいて求められたＮＯｘに関する第１情報と、前記ディーゼルエンジンが排出した排ガス中に含まれるＮＯｘに関する第２情報との差分を求める手順と、前記差分に基づいて、前記吸入空気量センサの計測値を補正するための補正値を求める手順と、前記補正値を用いて前記吸入空気量センサの計測値を補正する手順と、補正された前記計測値に基づき、前記排ガス再循環装置を制御する手順と、を含むディーゼルエンジンの制御方法が提供される。
本発明において、前記差分が所定値以下になるまで前記補正値を求め、前記計測値の補正を繰り返すことが好ましい。
本発明において、前記差分が所定値以下になった場合、そのタイミングよりも後においては、前記差分が所定値以下になったタイミングにおける前記補正値を用いて前記計測値を補正することが好ましい。
本発明において、前記補正値は、さらに、前記ディーゼルエンジンの回転速度に関する情報と負荷に関する情報とに基づいて求められることが好ましい。
本発明において、少なくとも、前記ディーゼルエンジンが定常状態で運転されているときに、前記差分に基づいて前記計測値を補正することが好ましい。
本発明は、吸入空気量を計測するＭＡＦセンサの計測値を用いてＥＧＲの制御をするディーゼルエンジンにおいて、ＥＧＲの制御の精度を向上させて、排ガスに含まれるＮＯｘを低減することができる。
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。
＜ディーゼルエンジン＞
図１は、本実施形態に係るディーゼルエンジン及びその制御装置を示す概略図である。ディーゼルエンジン１は、制御装置１０と、排ガス再循環（ＥＧＲ）装置６と、ＭＡＦセンサ（吸入空気量センサ）７と、ＮＯｘ計測センサ８とを含む。ディーゼルエンジン１は、吸気通路としての吸気管３と、排気通路としての排気管４とがそれぞれ接続されている。吸気管３の入口には、空気中の塵を除去するためのエアクリーナ２が取り付けられている。排気管４には、ディーゼルエンジン１が排出した排ガスを浄化する排ガス処理装置５が取り付けられている。
図１は、本実施形態に係るディーゼルエンジン及びその制御装置を示す概略図である。ディーゼルエンジン１は、制御装置１０と、排ガス再循環（ＥＧＲ）装置６と、ＭＡＦセンサ（吸入空気量センサ）７と、ＮＯｘ計測センサ８とを含む。ディーゼルエンジン１は、吸気通路としての吸気管３と、排気通路としての排気管４とがそれぞれ接続されている。吸気管３の入口には、空気中の塵を除去するためのエアクリーナ２が取り付けられている。排気管４には、ディーゼルエンジン１が排出した排ガスを浄化する排ガス処理装置５が取り付けられている。
制御装置１０は、例えば、マイクロコンピュータユニットが用いられる。制御装置１０は、処理部１１と、記憶部１２とを備えている。処理部１１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）であり、記憶部１２は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）若しくはＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）等又はこれらの組み合わせ等である。処理部１１は、本実施形態に係るディーゼルエンジンの制御方法を始めとしたディーゼルエンジン１に対する各種制御を実行する。記憶部１２は、前述した各種制御を実行するためのコンピュータプログラム及び各種制御に必要な情報を記憶している。処理部１１が前述した各種制御を実行する場合、前述したコンピュータプログラムを記憶部１２から読み出し、これに記述してある命令を実行する。前述した各種制御を実行する場合、処理部１１は、必要に応じて記憶部から制御に必要な情報を読み出したり、ＭＡＦセンサ７及びＮＯｘ計測センサ８等の各種センサ類からディーゼルエンジン１の状態に関する情報を取得したりする。
ＥＧＲ装置６は、ディーゼルエンジン１が排出した排ガスＥＸの一部を吸気側、より具体的には吸気管３に戻すための装置である。ＥＧＲ装置６は、排ガス戻し通路としての排ガス戻し管６Ｐと、排ガス戻し管６Ｐに設けられてこれを開閉する再循環量調整装置としてのＥＧＲ弁６Ｖとを備えている。排ガス戻し管６Ｐは、ディーゼルエンジン１の排気口１ＥとＮＯｘ計測センサ８との間における排気管４に入口６ＰＩが開口し、ＭＡＦセンサ７とディーゼルエンジンの吸気口１Ｉとの間における吸気管３に出口６ＰＯが開口する。ＥＧＲ弁６Ｖは、排ガス戻し管６Ｐを開閉するとともに、通路断面積を変更することができる。ＥＧＲ弁６Ｖは、その開度が変更されることにより、吸気管３へ再循環する排ガスＥＸの量（再循環量）を調整することができる。ＥＧＲ弁６Ｖは、制御装置１０によって動作が制御される。
本実施形態において、ディーゼルエンジン１は、ターボチャージャーは必須ではない。ディーゼルエンジン１がターボチャージャーを備える場合、排ガス戻し管６Ｐの入口６ＰＩは、ディーゼルエンジン１の排気口１Ｅと、ターボチャージャーのタービン入口との間における排気管４に開口する。排ガス戻し管６Ｐの出口６ＰＯは、ディーゼルエンジン１の吸気口１Ｉと、ターボチャージャーの圧縮機を通過した空気を冷却するアフタークーラーの出口との間における吸気管３に開口する。
ＭＡＦセンサ７は、吸気管３を通過して、ディーゼルエンジン１が吸入する空気ＡＩＲの流量（吸入空気量、本実施形態では質量流量）を計測する。本実施形態において、エアクリーナ２と、ＭＡＦセンサ７と、吸気管３とがＭＡＦシステム９を構成している。ＭＡＦセンサ７は、吸気管３、より具体的には、エアクリーナ２と排ガス戻し管６Ｐの出口６ＰＯとの間に設けられる。ＭＡＦセンサ７は、制御装置１０と電気的に接続されている。このような構造により、ＭＡＦセンサ７の計測値は制御装置１０が取得する。制御装置１０は、ＭＡＦセンサ７の計測値を用いて、ＥＧＲ装置６の制御を始めとしたディーゼルエンジン１の制御に使用する。ＭＡＦセンサ７は、排ガスＥＸ中に含まれるＮＯｘが規制値を下回るようにするために、ディーゼルエンジン１の吸入空気量を計測してＥＧＲ装置６の制御に供している。
ＮＯｘ計測センサ８は、ディーゼルエンジン１が排出した排ガスＥＸに含まれるＮＯｘを計測する。ＮＯｘ計測センサ８は、排気管４、より具体的には、排ガス戻し管６の入口６ＰＩと排ガス処理装置５との間に設けられる。ＮＯｘ計測センサ８は、制御装置１０と電気的に接続されている。このような構造により、ＮＯｘ計測センサ８の計測値は制御装置１０が取得する。制御装置１０は、ＮＯｘ計測センサ８の計測値を用いて、主としてＥＧＲ装置６の制御を始めとしたディーゼルエンジン１の制御に使用する。
排ガス処理装置５は、ディーゼルエンジン１の排ガスＥＸを浄化する装置であり、主として、排ガスＥＸ中のＮＯｘを低減させる。排ガス処理装置５は、例えば、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）と尿素ＳＣＲ（Selective Catalysis Reactor）とを備えている。本実施形態において、排ガス処理装置５は、このようなものに限定されない。
吸気管３には、吸気管３を通過する空気ＡＩＲの圧力（吸入空気圧力）及び温度（吸入空気温度）を計測するため、吸入空気圧力センサ２１と、吸入空気温度センサ２２とが設けられている。吸気圧センサ２１及び吸気温度センサ２２は、排ガス戻し管６Ｐの出口６ＰＯとディーゼルエンジン１の吸気口１Ｉとの間に設けられる。吸気圧センサ２１及び吸気温度センサ２２は、図示しないインテークマニホールドに設けられていてもよい。吸入空気圧力センサ２１及び吸入空気温度センサ２２は、制御装置１０と電気的に接続されている。このような構造により、吸入空気圧力センサ２１及び吸入空気温度センサ２２の計測値は制御装置１０が取得する。また、ディーゼルエンジン１は、ディーゼルエンジン１のクランクシャフトの回転速度（適宜エンジン回転速度という）を計測する回転速度センサ２３を有している。エンジン回転速度は、単位時間あたりにおける回転数である。制御装置１０は、吸入空気圧力センサ２１、吸入空気温度センサ２２及び回転速度センサ２３の計測値を用いて、主としてＥＧＲ装置６の制御を始めとしたディーゼルエンジン１の制御に使用する。次に、ＥＧＲ装置６の制御について説明する。
＜ＥＧＲ装置の制御＞
ＥＧＲ装置６を制御する場合、制御装置１０は、ディーゼルエンジン１の運転条件に応じて排ガスＥＸの再循環量（ＥＧＲガス量）を制御する。この場合、排ガスＥＸの再循環量は、ＥＧＲ率によって決定される。ＥＧＲ率は、排ガスＥＸ中に含まれるＮＯｘが規制値を下回るように、エンジン回転速度と負荷（燃料噴射量と同等）とから、目標値が予め決定されている。ＥＧＲ率は、式（１）のようになる。ＥＧＲ率に含まれる全吸気量は、式（２）のようになる。全吸気量は、吸気管３を通過する空気ＡＩＲの圧力の圧力と温度とから求めることができる。前者は吸入空気圧力センサ２１によって計測され、後者は吸入空気温度センサ２２によって計測される。式（２）中の吸入空気量は、ＭＡＦセンサ７によって計測されたものである。
ＥＧＲ率＝ＥＧＲガス量／全吸気量・・・（１）
全吸気量＝ＥＧＲガス量＋吸入空気量・・・（２）
ＥＧＲ装置６を制御する場合、制御装置１０は、ディーゼルエンジン１の運転条件に応じて排ガスＥＸの再循環量（ＥＧＲガス量）を制御する。この場合、排ガスＥＸの再循環量は、ＥＧＲ率によって決定される。ＥＧＲ率は、排ガスＥＸ中に含まれるＮＯｘが規制値を下回るように、エンジン回転速度と負荷（燃料噴射量と同等）とから、目標値が予め決定されている。ＥＧＲ率は、式（１）のようになる。ＥＧＲ率に含まれる全吸気量は、式（２）のようになる。全吸気量は、吸気管３を通過する空気ＡＩＲの圧力の圧力と温度とから求めることができる。前者は吸入空気圧力センサ２１によって計測され、後者は吸入空気温度センサ２２によって計測される。式（２）中の吸入空気量は、ＭＡＦセンサ７によって計測されたものである。
ＥＧＲ率＝ＥＧＲガス量／全吸気量・・・（１）
全吸気量＝ＥＧＲガス量＋吸入空気量・・・（２）
ＥＧＲ率の目標値は、エンジンの回転速度と負荷とに対応して予め決定され、両者と対応付けられたマップとして制御装置１０の記憶部１２に記憶されている。制御装置１０は、ディーゼルエンジン１の運転中にＥＧＲ装置６を制御する場合、エンジン回転速度と負荷とに対応したＥＧＲ率の目標値と、式（１）によって求められるＥＧＲ率の計測値との差分が０になるように、ＥＧＲガス量を制御する。ＥＧＲガス量を制御する場合、制御装置１０は、ＥＧＲ装置６、より具体的にはＥＧＲ弁６Ｖの開度を制御する。
ＭＡＦシステム９が有するエアクリーナ２、ＭＡＦセンサ７及び吸気管３は、個体のばらつきが存在する。また、ＭＡＦセンサ７は、経時変化が生じる。このばらつき及び経時変化により、ＭＡＦセンサ７の計測値と実際の吸入空気量との間には差が生じる。両者に差が生じた場合、エンジン回転速度及び負荷に基づいて制御装置１０から指示されたＥＧＲ率の目標値とＭＡＦセンサ７が計測した吸入空気量に基づくＥＧＲ率（ＥＧＲ率の計測値）とに基づいて排ガスＥＸの再循環量を制御すると、前述したＥＧＲ率の目標値と実際の吸入空気量に基づく実際のＥＧＲ率との間には差が生じてしまう。その結果、ＥＧＲ率の目標値と、ＥＧＲ率の計測値（ＭＡＦセンサ７の計測値に基づく）とに基づいてＥＧＲ弁６Ｖを制御すると、ディーゼルエンジン１が排出した排ガスＥＸに含まれる実際のＮＯｘ量と、ＥＧＲ率の目標値に基づくＮＯｘ量とにずれが生じる可能性がある。
例えば、ＭＡＦセンサ７が計測した吸入空気量が実際の吸入空気量よりも少ない場合、全吸気量は正しいとすると、計算上、ＥＧＲガス量は多く流れていると算出されてしまう。すると、上述したＥＧＲ装置６の制御ロジック上、ＥＧＲ率が本来あるべき数値、すなわち、ＥＧＲ率の目標値よりも過大となってしまい、制御装置１０は、ＥＧＲ率を目標値まで戻すためにＥＧＲガス量を低減させるようにＥＧＲ弁６Ｖを閉じる制御を実行する。その結果として、ＥＧＲガス量が本来必要な量よりも減少してしまい、ディーゼルエンジン１の排ガス中に含まれるＮＯｘの量が増加してしまう。
上述した実際のＮＯｘ量とＥＧＲ率の目標値に基づくＮＯｘ量とのずれは、ＭＡＦセンサ７の計測値の誤差に起因する。このため、ＭＡＦセンサ７の計測値と実際の吸入空気量とが一致するようにＭＡＦセンサ７の計測値を補正する必要がある。ＮＯｘの規制値を下回るために必要な値は、排ガスＥＸ中に含まれるＮＯｘの量である。この点に着目し、本実施形態に係るディーゼルエンジンの制御方法は、ＮＯｘ計測センサ８の計測値と、ディーゼルエンジン１の運転条件から求めたＮＯｘの推定値との差が存在する場合、この差はＭＡＦセンサ７の計測値の誤差に起因するものとみなす。したがって、本実施形態に係るディーゼルエンジンの制御方法は、前述した差が存在する場合には、ＭＡＦセンサ７の計測値に誤差が存在するため、前述した差が０になるようにＭＡＦセンサの計測値を補正する。次に、本実施形態に係るディーゼルエンジンの制御方法について説明する。
＜ディーゼルエンジンの制御方法＞
図２は、本実施形態に係るディーゼルエンジンの制御方法の処理フロー図である。図３は、本実施形態に係るディーゼルエンジンの制御ブロック図である。図４は、本実施形態に係るディーゼルエンジンの制御方法で用いるＭＡＦ補正マップの一例を示す図である。図５は、本実施形態に係るディーゼルエンジンの制御方法で用いるＮＯｘ推定マップの一例を示す図である。図６は、ＭＡＦ補正マップに記述されているマップ補正値とＭＡＦ計測値との関係を示す図である。本実施形態に係るディーゼルエンジンの制御方法は、図１に示す制御装置１０によって実現される。以下において、本実施形態に係るディーゼルエンジンの制御方法を、適宜アダプティブ制御という。
図２は、本実施形態に係るディーゼルエンジンの制御方法の処理フロー図である。図３は、本実施形態に係るディーゼルエンジンの制御ブロック図である。図４は、本実施形態に係るディーゼルエンジンの制御方法で用いるＭＡＦ補正マップの一例を示す図である。図５は、本実施形態に係るディーゼルエンジンの制御方法で用いるＮＯｘ推定マップの一例を示す図である。図６は、ＭＡＦ補正マップに記述されているマップ補正値とＭＡＦ計測値との関係を示す図である。本実施形態に係るディーゼルエンジンの制御方法は、図１に示す制御装置１０によって実現される。以下において、本実施形態に係るディーゼルエンジンの制御方法を、適宜アダプティブ制御という。
ステップＳ１０１において、制御装置１０の処理部１１は、図１に示すＭＡＦセンサ７から、ＭＡＦセンサ７が計測した計測値（ＭＡＦ計測値）ＭＡＦ＿Ｒを取得する。次に、ステップＳ１０２に進み、処理部１１は、ステップＳ１０１で取得したＭＡＦ計測値ＭＡＦ＿Ｒを、図１に示す記憶部１２から読み出したＭＡＦ補正マップ１３Ｍに与えて対応するマップ補正値Ｃｔａｂを取得する。
マップ補正値Ｃｔａｂの初期値（ディーゼルエンジン１及び制御装置１０の出荷時又は制御装置１０のリセット時における値）は１である。マップ補正値Ｃｔａｂは、図３に示すＭＡＦ補正マップ１３Ｍから処理部１１によって取得される。ＭＡＦ補正マップ１３Ｍは、例えば、図４に示すように、ＭＡＦセンサ７が計測する複数のＭＡＦ計測値ＭＡＦ＿Ｒのそれぞれに対応してマップ補正値Ｃｔａｂが用意されている。そして、ＭＡＦ補正マップ１３Ｍには、それぞれのＭＡＦ計測値ＭＡＦ＿Ｒ１、ＭＡＦ＿Ｒ２等と、これらに対応したマップ補正値Ｃｔａｂ１、Ｃｔａｂ２等とが記述されている。ＭＡＦ計測値ＭＡＦ＿Ｒ１、ＭＡＦ＿Ｒ２等は、質量流量である。本実施形態のＭＡＦ補正マップ１３Ｍは、ｍ個のＭＡＦ計測値ＭＡＦ＿Ｒのそれぞれに対応したｍ個のマップ補正値Ｃｔａｂが記述されているが、これらの個数はｍ個に限定されるものではない。ＭＡＦ補正マップ１３Ｍは、図１に示す制御装置１０の記憶部１２に記憶されている。
ディーゼルエンジン１の稼働中にＭＡＦセンサ７で計測される吸入空気量は、図６に示すように、ある程度の範囲があり、その範囲の中で変化する。例えば、ＭＡＦセンサ７で計測される吸入空気量は、図６に示すように、所定の大きさを有する複数の領域に区分され、それぞれの領域毎にマップ補正値Ｃｔａｂが用意される。それぞれの領域毎に用意されたマップ補正値Ｃｔａｂの初期値は１である。
次に、処理部１１は、処理をステップＳ１０３に進める。ステップＳ１０３において、図３に示す制御条件判定部１１ａは、アダプティブ制御を実行する条件であるか否かを判定する。本実施形態においては、図１に示す制御装置１０の処理部１１が制御条件判定部１１ａの機能を実現する。制御条件判定部１１ａは、ディーゼルエンジン１の運転条件及び状態に関する情報（運転情報）ＩＳを取得し、これに基づいてアダプティブ制御を実行する条件であるか否かを判定する。次に、この判定について説明する。
＜アダプティブ制御を実行する条件＞
本実施形態において、アダプティブ制御を実行する条件は、少なくとも、ディーゼルエンジン１が定常状態で運転（定常運転）されていることが必要である（第１条件）。これに加えて、ディーゼルエンジン１が正常に機能しているという条件（第２条件）、ＮＯｘ計測センサ８が正常に機能しているという条件（第３条件）及びＭＡＦ計測値ＭＡＦ＿Ｒの補正が可能な条件（第４条件）等を追加してもよい。本実施形態においては、第１条件〜第４条件のすべてが満たされたときにアダプティブ制御を実行するとしているが、これに限定されない。
本実施形態において、アダプティブ制御を実行する条件は、少なくとも、ディーゼルエンジン１が定常状態で運転（定常運転）されていることが必要である（第１条件）。これに加えて、ディーゼルエンジン１が正常に機能しているという条件（第２条件）、ＮＯｘ計測センサ８が正常に機能しているという条件（第３条件）及びＭＡＦ計測値ＭＡＦ＿Ｒの補正が可能な条件（第４条件）等を追加してもよい。本実施形態においては、第１条件〜第４条件のすべてが満たされたときにアダプティブ制御を実行するとしているが、これに限定されない。
第１条件は、例えば、ディーゼルエンジン１が定常状態にない場合をアダプティブ制御の対象から除外するものである。図３等に示すＮＯｘ推定マップ１３Ｎに記述されているＮＯｘ推定値ＮＯｘ＿ｅは、ディーゼルエンジン１が定常状態であることを前提にしているからである。一般に、ディーゼルエンジン１の加速又は減速等は過渡状態に分類されるが、加速又は減速時であっても、例えば、燃料噴射量が安定したような場合は定常状態としてもよい。また、本実施形態において、排ガス処理装置５が有するＤＰＦの強制再生等、高地での運転又は極低温時の運転等の条件も、定常状態でない状態に分類される。なお、前述したような条件でも、それぞれの条件に対応したＮＯｘ推定値ＮＯｘ＿ｅが記述されたＮＯｘ推定マップ１３Ｎを用意することにより、定常状態であるとすることができる。
第２条件は、ディーゼルエンジン１の異常時はアダプティブ制御の対象から除外するものである。図３等に示すＮＯｘ推定マップ１３Ｎに記述されているＮＯｘ推定値ＮＯｘ＿ｅは、ディーゼルエンジン１が正常であることを前提にしているからである。第２条件は、例えば、ディーゼルエンジン１のエラーの発生がない場合に成立する。
第３条件は、ＮＯｘ計測センサ８の異常時は、アダプティブ制御の対象から除外するものである。本実施形態においては、ＮＯｘ計測センサ８の計測値を用いてＭＡＦ計測値ＭＡＦ＿Ｒを補正するからである。第２条件は、例えば、ＮＯｘ計測センサ８の異常が検出されない場合に成立する。
第４条件は、ＥＧＲが行われない場合のように、ＭＡＦ計測値ＭＡＦ＿Ｒの補正が不可能な場合又はＭＡＦ計測値ＭＡＦ＿Ｒの補正は適用できるが、ＮＯｘ計測センサ８の感度が低くなって補正の精度が望めない場合等をアダプティブ制御の条件から除外するものである。ＭＡＦ計測値ＭＡＦ＿Ｒの補正は、ＥＧＲ装置６に対する制御に必要であるため、例えば、ＥＧＲ弁６Ｖが全閉である場合はＥＧＲ自体が行われないため、アダプティブ制御の条件から除外される。また、ＥＧＲ弁６Ｖが全開かつＮＯｘ推定値ＮＯｘ＿ｅの方がＮＯｘ計測センサ８の計測値よりも大きい場合は、何らかの異常が発生していると考えられるため、アダプティブ制御の条件から除外される。さらに、ディーゼルエンジン１が低負荷で運転されている場合、ディーゼルエンジン１が吸入する空気に含まれる酸素量が多く、ＥＧＲの効果が小さいため、アダプティブ制御の条件から除外される。
図３に示す制御条件判定部１１ａは、運転情報ＩＳを取得し、これに基づいて上述した第１条件〜第４条件のすべてを満たすか否かを判定する。運転情報としては、例えば、大気圧、大気温度、エンジン回転速度の変化率、燃料噴射量の変化率、冷却水温度、吸入空気温度、吸入空気圧力及びエラーの有無等がある。これらは、ディーゼルエンジン１に設けられた各種センサ類及び制御装置１０の制御情報等から得ることができる。
このように、本実施形態においては、少なくともディーゼルエンジン１が定常運転中であるという条件において、差分ΔＮＯｘに基づくＭＡＦ計測値ＭＡＦ＿Ｒの補正を実行する。このようにすることで、ＭＡＦ計測値ＭＡＦ＿Ｒを補正する際の精度が向上する。次に、ステップＳ１０３において、アダプティブ制御を実行する条件であると判定された場合（ステップＳ１０３、Ｙｅｓ）を説明する。
アダプティブ制御を実行する条件である場合（ステップＳ１０３、Ｙｅｓ）、処理部１１は処理をステップＳ１０４に進める。ステップＳ１０４において、処理部１１は、ＮＯｘの推定値（ＮＯｘ推定値）ＮＯｘ＿ｅを求める。
ＮＯｘ推定値ＮＯｘ＿ｅは、図５に示すＮＯｘ推定マップ１３Ｎから処理部１１によって取得される。ＮＯｘ推定マップ１３Ｎは、例えば、図５に示すように、複数のエンジン回転速度Ｎ１〜Ｎｉと複数の燃料噴射量ＦＳ１〜ＦＳｊとに対応して、複数のＮＯｘ推定値ＮＯｘ＿ｅ１１〜ＮＯｘ＿ｅｉｊが記述されたものである。ＮＯｘ推定マップ１３Ｎは、図１に示す制御装置１０の記憶部１２に記憶されている。なお、ディーゼルエンジン１の負荷として、燃料噴射量ＦＳの代わりにディーゼルエンジンのトルクを用い、エンジン回転速度とトルクとからＮＯｘ推定値ＮＯｘ＿ｅを求めてもよい。
ステップＳ１０４において、処理部１１は、図１に示す回転速度センサ２３が計測したエンジン回転速度Ｎと、ディーゼルエンジン１に対する燃料噴射量ＦＳとを取得し、図１に示す記憶部１２から読み出したＮＯｘ推定マップ１３Ｎに与えて、対応するＮＯｘ推定値ＮＯｘ＿ｅを取得する。また、処理部１１は、図１に示すＮＯｘ計測センサ８が計測したＮＯｘの計測値（ＮＯｘ計測値）ＮＯｘ＿ｕを取得する。次に、処理部１１は、処理をステップＳ１０５に進める。ステップＳ１０５において、エンジン回転速度Ｎに関する情報と負荷に関する情報としての燃料噴射量ＦＳとに基づいて求められたＮＯｘに関する第１情報としてのＮＯｘ推定値ＮＯｘ＿ｅと、ＮＯｘ計測センサが計測したＮＯｘに関する第２情報としてのＮＯｘ計測値ＮＯｘ＿ｕとの差分ΔＮＯｘが求められる。具体的には、図３に示す減算部１１ｆが、図１に示すＮＯｘ計測センサ８が計測したＮＯｘの計測値（ＮＯｘ計測値）ＮＯｘ＿ｕと、遅れ付与部１１ｅから出力されたＮＯｘ推定値ＮＯｘ＿ｅとの差分ΔＮＯｘを求める。差分ΔＮＯｘは、式（３）のようになる。
ΔＮＯｘ＝ＮＯｘ＿ｕ−ＮＯｘ＿ｅ・・・（３）
ΔＮＯｘ＝ＮＯｘ＿ｕ−ＮＯｘ＿ｅ・・・（３）
ＮＯｘ計測値ＮＯｘ＿ｕが減算部１１ｆに入力されるタイミングと、ＮＯｘ推定値ＮＯｘ＿ｅが減算部１１ｆに入力されるタイミングとを合わせる必要がある。ＮＯｘ計測センサ８は、計測の遅れが存在する。このため、図３に示す遅れ付与部１１ｅは、ＮＯｘ推定値ＮＯｘ＿ｅに、ＮＯｘ計測センサ８の計測の遅れを考慮して定められた所定の遅れを与えてから減算部１１ｆに出力する。このようにすることで、ＮＯｘ計測値ＮＯｘ＿ｕとＮＯｘ推定値ＮＯｘ＿ｅとが減算部１１ｆに入力されるタイミングを合わせることができ、処理の安定化を図ることができる。遅れ付与部１１ｅ及び減算部１１ｆの機能は、処理部１１が実現する。
次に、処理部１１は、処理をステップＳ１０６に進める。図３に示す補正値生成部１１ｂは、制御条件判定部１１ａがアダプティブ制御条件であると判定した結果を受けているので、補正値Ｃｄｎｏｘを求める。本実施形態においては、処理部１１が補正値生成部１１ｂの機能を実現する。補正値Ｃｄｎｏｘは、ＭＡＦセンサ７の計測値を補正するための補正値に相当する。補正値Ｃｄｎｏｘは、補正値生成部１１ｂが差分ΔＮＯｘに対して式（４）に示す演算を施すことによるＰＩＤ処理によって求められる。式４の右辺第１項が比例項、右辺第２項が積分項、右辺第３項が微分項である。ｋｐは比例ゲイン、ｋｉは積分ゲイン、ｋｄは微分ゲインである。積分項Σ（ΔＮＯｘ）は、アダプティブ制御条件から外れると０にリセットされる。
Ｃｄｎｏｘ＝ｋｐ×ΔＮＯｘ＋ｋｉ×Σ（ΔＮＯｘ）＋ｋｄ×ｄ／ｄｔ（ΔＮＯｘ）・・・（４）
Ｃｄｎｏｘ＝ｋｐ×ΔＮＯｘ＋ｋｉ×Σ（ΔＮＯｘ）＋ｋｄ×ｄ／ｄｔ（ΔＮＯｘ）・・・（４）
本実施形態において、比例ゲインｋｐ、積分ゲインｋｉ及び微分ゲインｋｄは、ディーゼルエンジン１の運転条件に対応して用意される。具体的には、複数のエンジン回転速度Ｎ１〜Ｎｉと複数の燃料噴射量ＦＳ１〜ＦＳｊとに対応して、複数の比例ゲインｋｐと、複数の積分ゲインｋｉと、複数の微分ゲインｋｄとが用意されている。補正値生成部１１ｂは、エンジン回転速度Ｎ及び燃料噴射量ＦＳを取得して、対応する比例ゲインｋｐ、積分ゲインｋｉ及び微分ゲインｋｄを求める。そして、求めた比例ゲインｋｐ、積分ゲインｋｉ及び微分ゲインｋｄを式（４）に与えて、補正値Ｃｄｎｏｘを求める。補正値Ｃｄｎｏｘは、差分ΔＮＯｘ、差分ΔＮＯｘの積分及び差分ΔＮＯｘの微分に比例して変化する。このように、補正値Ｃｄｎｏｘは、複数のエンジン回転速度Ｎと複数の燃料噴射量Ｆｓとに基づいて用意される比例ゲインｋｐ、積分ゲインｋｉ及び微分ゲインｋｄを用いて求められる。したがって、補正値Ｃｄｎｏｘは、エンジン回転速度Ｎと燃料噴射量Ｆｓとに基づいて求められる。
なお、比例ゲインｋｐ、積分ゲインｋｉ及び微分ゲインｋｄは、ディーゼルエンジン１の運転条件に対応していなくてもよい。例えば、比例ゲインｋｐ、積分ゲインｋｉ及び微分ゲインｋｄを定数としてもよい。また、比例ゲインｋｐ、積分ゲインｋｉ及び微分ゲインｋｄのうち、少なくとも１個をディーゼルエンジン１の運転条件に対応させてもよい。また、補正値生成部１１ｂは、比例項、積分項及び微分項によって補正値Ｃｄｎｏｘを求めるが、少なくとも積分項を用いて補正値Ｃｄｎｏｘを求めればよい。さらに比例項と微分項との少なくとも一方を用いることにより、ＭＡＦセンサ７によって計測された吸入空気量の精度低下を抑制することができる。その結果、ＥＧＲの制御の精度をより向上させることができる。
ステップＳ１０６が終了したら、処理部１１は処理をステップＳ１０７に進める。ステップＳ１０７において、処理部１１は、ＭＡＦ補正係数Ｃｍａｉｎを求める。この場合、加算部１１ｃは、ステップＳ１０２で取得したマップ補正値Ｃｔａｂと、ステップＳ１０６で求められた補正値Ｃｄｎｏｘとを加算する。したがって、ＭＡＦ補正係数Ｃｍａｉｎは式（５）のようになる。本実施形態においては、処理部１１が加算部１１ｃの機能を実現する。
Ｃｍａｉｎ＝Ｃｔａｂ＋Ｃｄｎｏｘ・・・（５）
Ｃｍａｉｎ＝Ｃｔａｂ＋Ｃｄｎｏｘ・・・（５）
次に、処理部１１は、処理をステップＳ１０８に進める。ステップＳ１０８において、図３に示す乗算部１１ｄは、ＭＡＦ計測値ＭＡＦ＿ＲをＭＡＦ補正係数Ｃｍａｉｎで補正する。本実施形態においては、処理部１１が乗算部１１ｄの機能を実現する。乗算部１１ｄは、ＭＡＦ計測値ＭＡＦ＿ＲをＭＡＦ補正係数Ｃｍａｉｎで補正する。本実施形態においては、処理部１１が乗算部１１ｄの機能を実現する。ＭＡＦ計測値ＭＡＦ＿Ｒの補正は、具体的には、乗算部１１ｄがＭＡＦ計測値ＭＡＦ＿ＲにＭＡＦ補正係数Ｃｍａｉｎを乗ずることによって実現され、その結果、ＭＡＦ＿Ｒの補正値が得られる。
このようにして得られたＭＡＦ計測値ＭＡＦ＿Ｒの補正値は、乗算部１１ｄからＭＡＦ補正値ＭＡＦ＿Ｃとして出力される。次に、処理部１１はステップＳ１０９に進み、ステップＳ１０８で求めたＭＡＦ補正値ＭＡＦ＿Ｃに基づき、図１に示すＥＧＲ装置６を制御する。例えば、処理部１１は、上述した式（１）によって求められるＥＧＲ率の計測値を求める際において、式（１）の全吸気量に含まれる吸入空気量（上述した式（２）参照）に、ＭＡＦ補正値ＭＡＦ＿Ｃを用いる。
次に、ステップＳ１１０を説明する。ステップＳ１１０において、処理部１１、具体的には制御条件判定部１１ａは、差分ΔＮＯｘの絶対値と所定値としての差分閾値ΔＮＯｘ＿ｃの絶対値とを比較する。本実施形態において、差分閾値ΔＮＯｘ＿ｃは、定数である。｜ΔＮＯｘ｜≦｜ΔＮＯｘ＿ｃ｜である場合（ステップＳ１１０、Ｙｅｓ）、制御条件判定部１１ａは、ステップＳ１１１の処理を実行する旨、すなわち、ＭＡＦ補正マップ１３Ｍ（図４）を更新する旨の指令を生成する。処理部１１は、制御条件判定部１１ａが生成した前述の指令を取得した後、ステップＳ１１１に進む。そして、処理部１１は、｜ΔＮＯｘ｜≦｜ΔＮＯｘ＿ｃ｜となったタイミングにおけるＭＡＦ補正係数Ｃｍａｉｎで、ＭＡＦ補正マップ１３Ｍ（図４）を更新する。すなわち、処理部１１は、｜ΔＮＯｘ｜≦｜ΔＮＯｘ＿ｃ｜になったタイミングにおけるＭＡＦ補正係数Ｃｍａｉｎによって補正されるＭＡＦ計測値ＭＡＦ＿Ｒに対応するマップ補正値Ｃｔａｂを、｜ΔＮＯｘ｜≦｜ΔＮＯｘ＿ｃ｜になったタイミングにおけるＭＡＦ補正係数Ｃｍａｉｎに書き換える。｜ΔＮＯｘ｜≦｜ΔＮＯｘ＿ｃ｜になったタイミングにおけるＭＡＦ補正係数Ｃｍａｉｎは、そのタイミングにおける補正値Ｃｄｎｏｘを含むので、ＭＡＦ補正マップ１３Ｍ（図４）の更新後は、｜ΔＮＯｘ｜≦｜ΔＮＯｘ＿ｃ｜になったタイミングにおける補正値Ｃｄｎｏｘを含むＭＡＦ補正係数ＣｍａｉｎがＭＡＦ補正マップ１３Ｍ（図４）に書き込まれる。そして、更新後においては、｜ΔＮＯｘ｜≦｜ΔＮＯｘ＿ｃ｜になったタイミングにおける補正値Ｃｄｎｏｘを含むＭＡＦ補正係数Ｃｍａｉｎをマップ補正値Ｃｔａｂとして用いてＭＡＦ計測値ＭＡＦ＿Ｒが補正される。
このようにすることで、図４に示すＭＡＦ補正マップ１３Ｍの更新後において、ＮＯｘ計測センサ８が使用できなくなったような場合でも、ＭＡＦ補正マップ１３Ｍに記述された、書き換え後におけるマップ補正値Ｃｔａｂを用いてＭＡＦ計測値ＭＡＦ＿Ｒを補正できる。その結果、ＭＡＦ計測値ＭＡＦ＿Ｒの誤差を抑制できるので、ＥＧＲ装置６の制御の精度を向上させて、排ガスＥｘに含まれるＮＯｘを低減できる。
補正値Ｃｄｎｏｘを含むＭＡＦ補正係数Ｃｍａｉｎが生成される毎にＭＡＦ補正マップ１３Ｍを更新すると、適切でないＭＡＦ補正係数ＣｍａｉｎでＭＡＦ補正マップ１３Ｍのマップ補正値Ｃｔａｂを書き換えてしまう可能性がある。例えば、ディーゼルエンジン１の始動時又はＮＯｘ計測センサ８が使用できなくなった場合等において、適切でないＭＡＦ補正係数Ｃｍａｉｎによるマップ補正値Ｃｔａｂに基づいて補正されたＭＡＦ補正値ＭＡＦ＿Ｃは、実際の吸入空気量との誤差が大きくなる可能性がある。
上述したように、｜ΔＮＯｘ｜≦｜ΔＮＯｘ＿ｃ｜になったタイミングにおけるＭＡＦ補正係数Ｃｍａｉｎで、ＭＡＦ補正マップ１３Ｍのマップ補正値Ｃｔａｂを書き換えることにより、適切なマップ補正値Ｃｔａｂに基づいてＭＡＦ計測値ＭＡＦ＿Ｒを補正できるので、得られたＭＡＦ補正値ＭＡＦ＿Ｃも適切なものとなる。その結果、ＭＡＦ補正値ＭＡＦ＿Ｃと実際の吸入空気量との誤差を極小にして、適切にＥＧＲ装置６等を制御することができるので、ディーゼルエンジン１の排ガスＥＸに含まれるＮＯｘを規制値内に収めることができる。
差分閾値ΔＮＯｘ＿ｃが大きすぎるとディーゼルエンジン１の排ガスＥＸに含まれるＮＯｘを十分には低減できない可能性がある。また、差分閾値ΔＮＯｘ＿ｃが小さすぎると、制御の収束性が低下して、ステップＳ１１１において、ＭＡＦ補正マップ１３Ｍの更新が遅延する可能性がある。このため、差分閾値ΔＮＯｘ＿ｃは、排ガスＥＸに含まれるＮＯｘの低減及び制御の収束性を考慮して定められることが好ましい。本実施形態において、例えば、差分閾値ΔＮＯｘ＿ｃは、１０ｐｐｍに設定される。
ＭＡＦ補正マップ１３Ｍを更新する場合、加算部１１ｃがＭＡＦ補正係数Ｃｍａｉｎを出力した後、更新前に、補正値生成部１１ｂの出力をリセットする（０にする）ことが好ましい。補正値生成部１１ｂは、少なくとも積分項を用いて補正値Ｃｄｎｏｘを生成しているため、補正値生成部１１ｂの出力をリセットしないと、積分項の影響により、｜ΔＮＯｘ｜≦｜ΔＮＯｘ＿ｃ｜となった後において不適切な補正値Ｃｄｎｏｘが生成されて、ＥＧＲ装置６等を適切に制御できなくなるとともに、不適切なＭＡＦ補正係数ＣｍａｉｎにＭＡＦ補正マップ１３Ｍが書き換えられる可能性がある。このため、補正値生成部１１ｂの出力をリセットすることにより、前述した積分項の影響を排除する。このようにすることで、適切なＭＡＦ補正係数Ｃｍａｉｎを用いてＥＧＲ装置６等を制御することができる。なお、補正値生成部１１ｂの出力をリセットする場合、少なくとも積分項をリセットすればよい（０にする）。
ステップＳ１１０において｜ΔＮＯｘ｜＞｜ΔＮＯｘ＿ｃ｜である場合（ステップＳ１１０、Ｎｏ）、ＭＡＦ補正マップ１３Ｍが更新されずに制御の１ループが終了する。制御の１ループが終了したら、処理部１１は、ステップＳ１０１に戻って以降の処理を繰り返す。このとき、アダプティブ制御の条件である場合（ステップＳ１０３、Ｙｅｓ）、ステップＳ１０１〜ステップＳ１１１が繰り返される。したがって、本実施形態においては、アダプティブ制御の条件である状態（ステップＳ１０３、Ｙｅｓ）が継続する限り、｜ΔＮＯｘ｜≦｜ΔＮＯｘ＿ｃ｜となるまでステップＳ１０１〜ステップＳ１１１が繰り返される。すなわち、｜ΔＮＯｘ｜≦｜ΔＮＯｘ＿ｃ｜となるまで補正値Ｃｄｎｏｘが求められ、補正値Ｃｄｎｏｘを含むＭＡＦ補正係数ＣｍａｉｎによってＭＡＦ計測値ＭＡＦ＿Ｒの補正が繰り返される。
ディーゼルエンジン１の運転中に、様々な大きさのＭＡＦ計測値ＭＡＦ＿Ｒが、補正値Ｃｄｎｏｘを含むＭＡＦ補正係数Ｃｍａｉｎによって補正され、ＭＡＦ補正マップ１３Ｍが更新される。その結果、図６に示すように、ＭＡＦ補正マップ１３Ｍに記述されているマップ補正値Ｃｔａｂ（ＭＡＦ補正係数Ｃｍａｉｎ）は、様々な大きさのＭＡＦ計測値ＭＡＦ＿Ｒに対して適切な値に書き換えられることになる。このようにすることで、ディーゼルエンジン１の幅広い運転条件において、ＭＡＦ計測値ＭＡＦ＿Ｒを適切に補正して、排ガスＥＸに含まれるＮＯｘを規制値内に収めることができる。また、様々な大きさのＭＡＦ計測値ＭＡＦ＿Ｒに対してＭＡＦ補正係数Ｃｍａｉｎを求めてマップ化し記憶部１２に記憶しておくことにより、ＮＯｘ計測センサ８が動作しない場合には、ＭＡＦ計測値ＭＡＦ＿ＲとＭＡＦ補正係数Ｃｍａｉｎとの対応関係を用いてＭＡＦ計測値ＭＡＦ＿Ｒを補正することができる。
上記説明では、加算部１１ｃから出力されたＭＡＦ補正係数Ｃｍａｉｎを用いてＭＡＦ補正マップ１３Ｍを更新するようにした。しかし、ＭＡＦ補正マップ１３Ｍの更新は、このようなものに限定されない。例えば、加算部１１ｃから出力されたＭＡＦ補正係数Ｃｍａｉｎを、図３に示すバッファー部１２Ｂに複数蓄積する。その後、図１に示す処理部１１は、蓄積された複数のＭＡＦ補正係数Ｃｍａｉｎを、例えば、平均化処理等の統計処理をすることによってＭＡＦ補正係数Ｃｍａｉｎの修正値（修正ＭＡＦ補正係数Ｃｍａｉｎ＿ｃ）を求める。このようにして修正ＭＡＦ補正係数Ｃｍａｉｎ＿ｃが求められたら、図３に示す制御条件判定部１１ａは、開閉器１１ｓを閉じて（ＯＮ状態として）バッファー部１２Ｂから修正ＭＡＦ補正係数Ｃｍａｉｎ＿ｃをＭＡＦ補正マップ１３Ｍに出力し、ＭＡＦ補正マップ１３Ｍを更新する。このようにすれば、ＭＡＦ補正係数Ｃｍａｉｎを平準化できるので、不適切なＭＡＦ補正係数ＣｍａｉｎによってＭＡＦ補正マップ１３Ｍが更新される可能性を低減することができる。
上述したバッファー部１２Ｂは、例えば、図１に示す制御装置１０の記憶部１２を利用することができる。ＭＡＦ補正マップ１３Ｍを更新する旨の指令の指令を制御条件判定部１１ａが生成したら、処理部１１は、バッファー部１２Ｂに蓄積された複数のＭＡＦ補正係数Ｃｍａｉｎから修正ＭＡＦ補正係数Ｃｍａｉｎ＿ｃを生成する。そして、バッファー部１２Ｂは、生成した修正ＭＡＦ補正係数Ｃｍａｉｎ＿ｃを用いてＭＡＦ補正マップ１３Ｍを更新する。
上述した説明では、ステップＳ１０２が実行された後にステップＳ１０４〜ステップＳ１０６が順に実行される逐次処理の例を説明したが、ステップＳ１０４〜ステップＳ１０６と上述したステップＳ１０２とは並列処理されてもよい。この場合、ステップＳ１０２は、アダプティブ制御を実行する条件である場合（ステップＳ１０３、Ｙｅｓ）に、ステップＳ１０４〜ステップＳ１０６とともに並列処理される。
また、上述した説明では、ステップＳ１０８とステップＳ１０９とが順に実行された後にステップＳ１１０とステップＳ１１１とが順に実行される、逐次処理の例を説明した。かし、これに限定されるものではなく、ステップＳ１０８及びステップＳ１０９と、ステップＳ１１０及びステップＳ１１１とは、ステップＳ１０７が終了した後に並列処理されてもよい。この場合、ステップＳ１０８とステップＳ１０９との処理順序は特に限定されない。次に、ステップＳ１０３において、アダプティブ制御を実行する条件でないと判定された場合（ステップＳ１０３、Ｎｏ）について説明する。
処理部１１は、処理をステップＳ１１２へ進める。ステップＳ１１２において、処理部１１は、Ｃｄｎｏｘを０に設定する。本実施形態において、アダプティブ制御を実行する条件でない場合、補正値生成部１１ｂは、補正値Ｃｄｎｏｘを生成しないか、補正値Ｃｄｎｏｘの値として常に０を出力するようにしているからである。次に、ステップＳ１１３に進み、処理部１１は、ＭＡＦ補正係数Ｃｍａｉｎを求める。ＭＡＦ補正係数Ｃｍａｉｎについては上述した通りなので、説明を省略する。
処理部１１は、ＭＡＦ補正係数Ｃｍａｉｎを求めたら、処理をステップＳ１１４に進める。ステップＳ１１４において、図３に示す乗算部１１ｄは、ＭＡＦ計測値ＭＡＦ＿ＲをＭＡＦ補正係数Ｃｍａｉｎで補正する。ＭＡＦ計測値ＭＡＦ＿Ｒの補正は上述した通りなので、説明を省略する。
次に、処理部１１は、処理をステップＳ１１５に進め、ステップＳ１１４で求めたＭＡＦ補正値ＭＡＦ＿Ｃに基づき、図１に示すＥＧＲ装置６を制御する。ＥＧＲ装置６の制御は上述した通りなので、説明を省略する。ステップＳ１１５が終了すると制御の１ループが終了するので、処理部１１は、ステップＳ１０１に戻って以降の処理を繰り返す。
本実施形態において、ステップＳ１０４〜ステップＳ１１１と、ステップＳ１１２〜ステップＳ１１５とは並列処理されてもよい。例えば、ステップＳ１１２〜ステップＳ１１５が処理されることによってＥＧＲ装置６等が制御されている最中に、そのバックグラウンドでステップＳ１０４〜ステップＳ１１１を継続して実行する。そして、アダプティブ制御の条件に入った場合に、ステップＳ１０４〜ステップＳ１１１の処理に切り替えてＥＧＲ装置６等を制御するようにしてもよい。
＜変形例＞
図７は、本実施形態の変形例に係るディーゼルエンジンの制御ブロック図である。図８は、本実施形態の変形例に係るディーゼルエンジンの制御方法で用いるゲイン設定マップの一例を示す図である。上述した実施形態において、比例ゲインｋｐ、積分ゲインｋｉ及び微分ゲインｋｄは、エンジン回転速度Ｎと負荷（燃料噴射量ＦＳ）とに基づいて設定した。本変形例では、比例ゲインｋｐ、積分ゲインｋｉ及び微分ゲインｋｄをＭＡＦ計測値ＭＡＦ＿Ｒに基づいて設定する点が異なる。他の点は上述した実施形態と同様である。
図７は、本実施形態の変形例に係るディーゼルエンジンの制御ブロック図である。図８は、本実施形態の変形例に係るディーゼルエンジンの制御方法で用いるゲイン設定マップの一例を示す図である。上述した実施形態において、比例ゲインｋｐ、積分ゲインｋｉ及び微分ゲインｋｄは、エンジン回転速度Ｎと負荷（燃料噴射量ＦＳ）とに基づいて設定した。本変形例では、比例ゲインｋｐ、積分ゲインｋｉ及び微分ゲインｋｄをＭＡＦ計測値ＭＡＦ＿Ｒに基づいて設定する点が異なる。他の点は上述した実施形態と同様である。
図７に示すように、ＭＡＦ計測値ＭＡＦ＿Ｒの出力は、ゲイン設定マップ１４を介して補正値生成部１１ｂに入力されている。図８に示すように、ゲイン設定マップ１４は、ＭＡＦ計測値ＭＡＦ＿Ｒ１、ＭＡＦ＿Ｒ２等と、これらに対応した比例ゲインｋｐ１、ｋｐ２等、積分ゲインｋｉ１、ｋｉ２等及び微分ゲインｋｄ１、ｋｄ２等が記述されている。ゲイン設定マップ１４は、実験又はシミュレーションによって予め求められて、図１に示す制御装置１０の記憶部１２に記憶されている。
このようにすることにより、処理部１１は、ＭＡＦ計測値ＭＡＦ＿Ｒの出力をゲイン設定マップ１４に与え、対応する比例ゲインｋｐ、積分ゲインｋｉ及び微分ゲインｋｄを取得する。そして、処理部１１は、取得した比例ゲインｋｐ、積分ゲインｋｉ及び微分ゲインｋｄを補正値生成部１１ｂに与える。このようにすることで、補正値生成部１１ｂは、補正値Ｃｄｎｏｘを生成する際に、ＭＡＦ計測値ＭＡＦ＿Ｒに対応した適切な比例ゲインｋｐ、積分ゲインｋｉ及び微分ゲインｋｄを用いることができる。その結果、補正値生成部１１ｂは、より適切な補正値Ｃｄｎｏｘを生成することができる。
以上説明したように、本実施形態及びその変形例は、差分ΔＮＯｘが発生する原因は、ＭＡＦセンサ７の計測における誤差であるとみなし、差分ΔＮＯｘが０になるようにＭＡＦ計測値ＭＡＦ＿Ｒを補正するためのＭＡＦ補正係数Ｃｍａｉｎを生成する。このように、本実施形態及びその変形例は、最終的に低減したい排ガスＥＸに含まれるＮＯｘの推定値と計測値とに着目して、両者の差分ΔＮＯｘが０になるようにＭＡＦ計測値ＭＡＦ＿Ｒを補正する。このようにすることで、本実施形態及びその変形例は、ＭＡＦセンサ７によって計測された吸入空気量の精度低下を抑制することができる。そして、本実施形態及びその変形例では、両者の差分ΔＮＯｘが０になるようにＭＡＦ計測値ＭＡＦ＿Ｒを補正して得られたＭＡＦ補正値ＭＡＦ＿Ｃを用いて、ＥＧＲ装置６等が制御される。その結果、本実施形態及びその変形例は、簡易な構成でＥＧＲの制御の精度を向上させて、排ガスＥＸに含まれるＮＯｘの量を低減し、規制値内に収めることができる。また、本実施形態及びその変形例においては、ＭＡＦセンサ７の計測値が異常であるか否かを判定する装置が不要になるので、ＥＧＲを制御するためのシステムを簡素化することができる。
上述した内容により本実施形態が限定されるものではない。また、上述した実施形態の構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、上述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。また、本実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換及び変更を行うことができる。また、本実施形態に係るディーゼルエンジン及びその制御方法が適用される対象の装置又は機器等は特に限定されるものではない。
１ ディーゼルエンジン
２ エアクリーナ
３ 吸気管
４ 排気管
５ 排ガス処理装置
６ ＥＧＲ装置
６Ｐ 排ガス戻し管
６Ｖ ＥＧＲ弁
７ ＭＡＦセンサ
８ ＮＯｘ計測センサ
９ ＭＡＦシステム
１０ 制御装置
１１ 処理部
１１ａ 制御条件判定部
１１ｂ 補正値生成部
１１ｃ 加算部
１１ｄ 乗算部
１１ｅ 遅れ付与部
１１ｆ 減算部
１２ 記憶部
１２Ｂ バッファー部
１３Ｍ ＭＡＦ補正マップ
１３Ｎ ＮＯｘ推定マップ
１４ ゲイン設定マップ
２１ 吸入空気圧力センサ
２２ 吸入空気温度センサ
２３ 回転速度センサ
Ｃｔａｂ、Ｃｔａｂ１ マップ補正値
Ｃｄｎｏｘ 補正値
Ｃｍａｉｎ ＭＡＦ補正係数
Ｃｍａｉｎ＿ｃ 修正ＭＡＦ補正係数
ＭＡＦ＿Ｃ ＭＡＦ補正値
ＭＡＦ＿Ｒ、ＭＡＦ＿Ｒ１ ＭＡＦ計測値
ＮＯｘ＿ｅ ＮＯｘ推定値
ＮＯｘ＿ｕ ＮＯｘ計測値
ΔＮＯｘ 差分
ｋｄ 微分ゲイン
ｋｉ 積分ゲイン
ｋｐ 比例ゲイン
２ エアクリーナ
３ 吸気管
４ 排気管
５ 排ガス処理装置
６ ＥＧＲ装置
６Ｐ 排ガス戻し管
６Ｖ ＥＧＲ弁
７ ＭＡＦセンサ
８ ＮＯｘ計測センサ
９ ＭＡＦシステム
１０ 制御装置
１１ 処理部
１１ａ 制御条件判定部
１１ｂ 補正値生成部
１１ｃ 加算部
１１ｄ 乗算部
１１ｅ 遅れ付与部
１１ｆ 減算部
１２ 記憶部
１２Ｂ バッファー部
１３Ｍ ＭＡＦ補正マップ
１３Ｎ ＮＯｘ推定マップ
１４ ゲイン設定マップ
２１ 吸入空気圧力センサ
２２ 吸入空気温度センサ
２３ 回転速度センサ
Ｃｔａｂ、Ｃｔａｂ１ マップ補正値
Ｃｄｎｏｘ 補正値
Ｃｍａｉｎ ＭＡＦ補正係数
Ｃｍａｉｎ＿ｃ 修正ＭＡＦ補正係数
ＭＡＦ＿Ｃ ＭＡＦ補正値
ＭＡＦ＿Ｒ、ＭＡＦ＿Ｒ１ ＭＡＦ計測値
ＮＯｘ＿ｅ ＮＯｘ推定値
ＮＯｘ＿ｕ ＮＯｘ計測値
ΔＮＯｘ 差分
ｋｄ 微分ゲイン
ｋｉ 積分ゲイン
ｋｐ 比例ゲイン
Claims (10)
- ディーゼルエンジンにおいて、
前記ディーゼルエンジンが排出した排ガスを前記ディーゼルエンジンの吸気側に再循環させる排ガス再循環装置と、
前記ディーゼルエンジンの吸入空気量を計測する吸入空気量センサと、
前記ディーゼルエンジンが排出した排ガスに含まれるＮＯｘを計測するＮＯｘ計測センサと、
前記ディーゼルエンジンの回転速度に関する情報と負荷に関する情報とに基づいて求められたＮＯｘに関する第１情報と、前記ＮＯｘ計測センサが計測したＮＯｘに関する第２情報との差分に基づいて、前記吸入空気量センサの計測値を補正するための補正値を求め、前記補正値を用いて補正した前記吸入空気量センサの計測値に基づき、前記排ガス再循環装置を制御する制御装置と、
を含むディーゼルエンジン。 - 前記制御装置は、
前記差分が所定値以下になるまで前記補正値を求め、前記計測値の補正を繰り返す、請求項１に記載のディーゼルエンジン。 - 前記制御装置は、
前記差分が所定値以下になった場合、そのタイミングよりも後においては、前記差分が所定値以下になったタイミングにおける前記補正値を用いて前記計測値を補正する、請求項２に記載のディーゼルエンジン。 - 前記補正値は、さらに、前記ディーゼルエンジンの回転速度に関する情報と負荷に関する情報とに基づいて求められる、請求項１から３のいずれか１項に記載のディーゼルエンジン。
- 前記制御装置は、
少なくとも、前記ディーゼルエンジンが定常状態で運転されているときに、前記差分に基づいて前記計測値を補正する、請求項１から４のいずれか１項に記載のディーゼルエンジン。 - 吸入空気量を計測する吸入空気量センサ及び排ガスを吸気側に再循環させる排ガス再循環装置を備えたディーゼルエンジンを制御するにあたり、
前記ディーゼルエンジンの回転速度に関する情報と負荷に関する情報とに基づいて求められたＮＯｘに関する第１情報と、前記ディーゼルエンジンが排出した排ガス中に含まれるＮＯｘに関する第２情報との差分を求める手順と、
前記差分に基づいて、前記吸入空気量センサの計測値を補正するための補正値を求める手順と、
前記補正値を用いて前記吸入空気量センサの計測値を補正する手順と、
補正された前記計測値に基づき、前記排ガス再循環装置を制御する手順と、
を含むディーゼルエンジンの制御方法。 - 前記差分が所定値以下になるまで前記補正値を求め、前記計測値の補正を繰り返す、請求項６に記載のディーゼルエンジンの制御方法。
- 前記差分が所定値以下になった場合、そのタイミングよりも後においては、前記差分が所定値以下になったタイミングにおける前記補正値を用いて前記計測値を補正する、請求項７に記載のディーゼルエンジンの制御方法。
- 前記補正値は、さらに、前記ディーゼルエンジンの回転速度に関する情報と負荷に関する情報とに基づいて求められる、請求項６から８のいずれか１項に記載のディーゼルエンジンの制御方法。
- 少なくとも、前記ディーゼルエンジンが定常状態で運転されているときに、前記差分に基づいて前記計測値を補正する、請求項６から９のいずれか１項に記載のディーゼルエンジンの制御方法。
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| JP2012100429 | 2012-04-25 | ||
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-
2012
- 2012-09-13 US US14/366,478 patent/US9702308B2/en active Active
- 2012-09-13 WO PCT/JP2012/073546 patent/WO2013161097A1/ja active Application Filing
- 2012-09-13 JP JP2014512290A patent/JP5941534B2/ja active Active
- 2012-09-13 DE DE112012006284.1T patent/DE112012006284B4/de not_active Expired - Fee Related
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