JPH10252573A

JPH10252573A - 内燃機関の排気還流制御装置

Info

Publication number: JPH10252573A
Application number: JP9061106A
Authority: JP
Inventors: Akira Shirakawa; 暁白河
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1997-03-14
Filing date: 1997-03-14
Publication date: 1998-09-22
Anticipated expiration: 2017-03-14
Also published as: JP3617240B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ＮＯｘ排出量が運転条件に応じての目標値と一
致するようにフィードバック制御することにより、ＮＯ
ｘ排出量をバラツキなく低減する。【解決手段】エンジン回転数、負荷など運転状態に応じ
て目標とするＮＯｘ排出量を設定し、エンジン回転数と
吸入空気量とＮＯｘ濃度とに基づいて実際のＮＯｘ排出
量を演算する。実測ＮＯｘ排出量が目標ＮＯｘ排出量と
一致するように排気還流制御弁の開度をフィードバック
制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関から排出さ
れるＮＯｘ濃度を検出しながら排気還流量を制御する排
気還流制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼルエンジンやガソリンエンジン
などの内燃機関から排出されるＮＯｘを低減するため
に、排気の一部を吸気中に還流し、燃焼の最高温度、圧
力を下げる排気還流（ＥＧＲ）装置が知られている。

【０００３】ディーゼルエンジンにおいて、ＮＯｘ低減
のためにＥＧＲをすると、燃焼雰囲気が酸素不足となる
ため、一般に排気微粒子（パティキュレート：ＰＭ）や
他の排気成分が悪化する傾向がある。とくに、このＮＯ
ｘとＰＭのトレードオフの関係はＥＧＲ量が多い、ある
いは空気過剰率が低い場合ほど顕著となる。したがって
ＮＯｘとＰＭの排出量をバランスよく減らすには、運転
条件に応じてＥＧＲを精密に制御する必要がある。

【０００４】そこで従来、例えば特開昭６１−２７９６
７号公報によれば、エンジン回転数、負荷、吸入空気圧
を因数としてＥＧ率を決定し、これに応じてＥＧＲ弁の
開度を制御し、ＮＯｘ排出量が所定値以下となるように
制御している。また、大気圧によってエンジン吸気充填
効率が変化すると、スモークやＰＭを悪化させずにＮＯ
ｘを低減するための要求ＥＧＲ率も変化する変化するの
で、特開昭６３−２３９３５３号公報によって、大気圧
をモニターして、高地走行時などＥＧＲを減少補正する
ものがある。

【０００５】しかし、このようにＥＧＲ制御を行って
も、オープン制御が多いために、実際のＥＧＲ量は常に
目標値に一致するとは限らず、エンジン毎のＮＯｘ排出
量にバラツキがあったりしていた。

【０００６】また、仮にＥＧＲ量をフィードバック制御
するにしても、例えば空気中の水分などによってエンジ
ンの燃焼条件が変動したりすると、同一のＥＧＲ量であ
ってもＮＯｘやＰＭの実際の排出量が変化することもあ
る。

【０００７】また、ＥＧＲ弁の開度をステップモータに
より制御する場合、目標値に対応したステップ数を決め
るので、ＥＧＲ弁の開度も対応して決まり、目標どおり
のＥＧＲ弁開度に制御できる。ただし、ステップモータ
の脱調などによるＥＧＲ弁の異常や故障も無いわけでは
ないので、これらの対策として、特開平６−２４９０７
７号公報、特開平６−２２９３２３号公報にあるよう
に、吸気と排気の差圧を検出してＥＧＲ弁の故障を判定
したり、特開平７−４２６２２号公報のようにＥＧＲ温
度を検出して故障診断を行う、あるいは特開平６−１３
７２１９号公報にあるように測定したＥＧＲ量を予測Ｅ
ＧＲ量と比較することで、故障を診断するものがある。

【０００８】しかし、このようにＥＧＲ弁の故障診断の
ために新たなセンサや診断ロジックを設けることは、制
御の複雑化やコストアップを招き、好ましくない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】いずれにしても、従来
のＥＧＲ装置にあっては、ＥＧＲ量のフィードバック制
御などにより、ＥＧＲ量の制御精度は上がっても、実際
にＮＯｘの排出状態を検出しているわけではないので、
目標通りにＥＧＲ制御が行われても、エンジンによって
はＮＯｘの排出量が規定の水準に達していなこともあ
り、エンジンの劣化等を含めて、長期間にわたり安定し
てＮＯｘを低減できるとは限らない。

【００１０】ところで、近年、排気中のＮＯｘ濃度を測
定するＮＯｘセンサの開発が進んでおり、例えばＳＡＥ
９６０３４４にあるような固体電解質タイプのＮＯｘセ
ンサや、特開平７−３２５０５９号公報で提案されてい
るような単結晶様構造をもつ物質をＮＯｘ感応体として
ＮＯｘ濃度を検出するものが知られている。

【００１１】そこで、この発明は、排気中のＮＯｘ濃度
に基づいて実際のＮＯｘ排出量を算出し、このＮＯｘ排
出量が運転条件に応じての目標値と一致するようにフィ
ードバック制御することにより、ＮＯｘ排出量をバラツ
キなく低減することを目的とする。

【００１２】また、本発明は、ＮＯｘ濃度センサの検出
特性からＮＯｘ排出量の応答遅れや検出誤差に起因して
の制御の不安定化を回避することをも目的とする。

【００１３】また、本発明は、ＥＧＲ弁の異常について
も、特別なセンサを追加することなく、確実に診断でき
るようにすることを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、エンジン
回転数を検出する手段と、エンジン負荷を検出する手段
と、エンジンの吸入空気量を検出する手段と、これらに
基づいてエンジンに供給する燃料供給量を演算する手段
と、排気の一部を吸気中に還流する排気還流通路と、こ
の排気還流量を調整する排気還流制御弁と、を備えた内
燃機関の排気還流制御装置において、排気通路を流れる
排気中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ濃度検出手段と、
エンジン回転数、負荷など運転状態に応じて目標とする
ＮＯｘ排出量を設定する手段と、前記エンジン回転数と
吸入空気量とＮＯｘ濃度とに基づいて実際のＮＯｘ排出
量を演算する手段と、実測ＮＯｘ排出量が目標ＮＯｘ排
出量と一致するように排気還流制御弁の開度を制御する
手段とを備える。

【００１５】第２の発明は、前記実際のＮＯｘ排出量を
演算する手段が、少なくともＮＯｘ濃度センサの応答遅
れを補正してＮＯｘ排出量を演算する。

【００１６】第３の発明は、ＮＯｘ排出量の増減に関連
をもつ制御パラメータの目標制御値と実測制御値との差
異に応じて目標ＮＯｘ排出量を補正する手段を備える。

【００１７】第４の発明は、前記補正手段が、ディーゼ
ルエンジンの燃料噴射時期、吸気スワール比率の目標制
御値と実測制御値との差異に基づいて目標ＮＯｘ排出量
を補正する。

【００１８】第５の発明は、前記排気還流制御弁のフィ
ードバック制御手段が、少なくとも減速運転中など排気
中の酸素濃度が高いときにフィードバック制御を中止
し、機関回転数と負荷に応じた排気還流制御弁の開度に
オープン制御する。

【００１９】第６の発明は、前記目標ＮＯｘ排出量と実
測ＮＯｘ排出量との差異が予め設定した値以上のときに
排気還流制御弁が故障であると判定し、警告する手段を
備える。

【００２０】第７の発明は、前記故障判定警告手段が、
過渡運転時には故障判定を中止するようになっている。

【００２１】

【発明の作用・効果】第１の発明において、エンジンの
運転状態に応じて目標とするＮＯｘ排出量が設定される
と、排気還流制御弁の開度が調整され、排気の一部が排
気還流通路から吸気中に還流され、これにより機関の燃
焼最高温度、圧力を下げ、燃焼時に発生するＮＯｘを低
減する。一方、排気中のＮＯｘ濃度が検出され、このＮ
Ｏｘ濃度と、このときのエンジン回転数、吸入空気量と
に基づいて、ＮＯｘの排出量が演算される。そして、こ
の演算されたＮＯｘの排出量が目標とするＮＯｘ排出量
よりも多ければ、排気還流制御弁の開度を増大し、吸気
中に還流される排気還流量を多くすることによりＮＯｘ
の発生量を低減する。逆に、ＮＯｘの排出量が目標排出
量よりも少ないときは、排気還流制御弁の開度を小さく
して、排気還流量を減少させる。

【００２２】このようにして、常に目標とするＮＯｘ排
出量となるように排気還流量を制御することで、過剰な
排気還流による運転性や他の排気成分の悪化を防ぎ、ま
た、吸気中の湿度や大気圧の影響によるＮＯｘ排出量の
変動を防止し、ＮＯｘの排出量を目標とする基準状態に
精度よく低減できる。

【００２３】第２の発明では、ＮＯｘ濃度センサの応答
遅れ分を考慮してＮＯｘ排出量を演算するので、実際の
ＮＯｘ排出量を正確に把握することができ、制御精度の
向上が図れる。

【００２４】第３の発明において、ＮＯｘ排出量は排気
還流量だけではなく、その他の制御パラメータによって
も変動する。したがって、これら制御パラメータの実測
制御値が目標制御値からずれることによってＮＯｘ排出
量が変動したときに、排気還流量を増加してＮＯｘ排出
量を目標値まで下げると、これに伴ってパティキュレー
トやスモークが悪化する。そこで、このような場合に
は、目標ＮＯｘ排出量をパティキュレートなどが増大し
ないように減少補正することにより、パティキュレート
やスモークの悪化を回避する。

【００２５】第４の発明において、例えば燃料噴射時期
が目標噴射時期よりも早くなると、ＮＯｘは相対的に増
加し、また、吸気スワール比率が高まると、同じくＮＯ
ｘは増加する。このときには、目標ＮＯｘ排出量をその
ままにしておくと、フィードバック制御により排気還流
量が大きくなり、パティキュレートやスモークが増大し
てしまうので、目標ＮＯｘ排出量を減少側に補正するこ
とで、これらの増大を抑制できる。

【００２６】第５の発明では、減速運転による燃料カッ
ト時など、排気中の酸素濃度の高いときは、ＮＯｘ濃度
センサが正常には働かず、ＮＯｘ濃度を過剰に検出する
誤差を生じる。このため、減速後の燃料供給再開直後な
どに排気還流が過大となり、運転性やパティキュレート
などが悪化する。そこで減速運転中は排気還流量のフィ
ードバック制御を中止し、エンジン回転数と負荷により
オープン制御することで、減速後の燃料供給再開時に排
気還流制御弁の開度が必要以上に大きくなり過ぎるのを
防ぎ、良好な運転性などを確保する。

【００２７】第６の発明において、排気還流量のフィー
ドバック制御により、目標ＮＯｘ排出量と実測ＮＯｘ排
出量とは一致しなければならないにもかかわらず、この
差が大きいときは、排気還流制御弁を含む制御系に故障
などの異常が発生したものと見なすことができる。故障
のままでは、ＮＯｘ排出量を目標値に制御することは不
能となる。したがって、このようなときは故障を判定
し、警告をすることにより、修理などを促す。

【００２８】第７の発明において、過渡運転中は、フィ
ードバック制御の応答性を含めて、目標ＮＯｘ排出量に
対して実測値は誤差を生じやすい。このときにもこれら
の差から故障判定を行えば正確な判定はできない。そこ
で、このような場合には故障判定を中止することで、故
障判定の信頼性を高められる。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明をディーゼルエンジ
ンに適用した場合の実施形態を説明する。

【００３０】まず、図１にディーゼルエンジンの燃料噴
射システムを示す。

【００３１】図１において、エンジン回転に同期して回
転駆動される燃料噴射ポンプ１の入力軸６ａには、燃料
を予圧するフィードポンプ６が取付けられ、さらに同軸
上には入力軸６ａと同一的に回転すると共に、軸方向に
往復運動するように連結されたプランジャ２が配置され
る。

【００３２】フィードポンプ６はポンプ室７に加圧した
燃料を送り出し、かつ余剰燃料は図示しない燃料タンク
へと還流され、ポンプ室７の圧力を一定に維持する。

【００３３】プランジャ２には気筒数に対応したカム山
をもつフェイスカム２ａが同軸に設けられ、フェイスカ
ム２ａがローラ８ａに乗り上げる毎にプランジャ２が軸
方向に往復運動する。例えば６気筒エンジンならば、入
力軸６ａが１回転すると、この間にフェイスカム２ａが
６回だけローラ８ａに乗り上げ、プランジャ２が６回往
復運動する。プランジャ２が往復運動すると、その都
度、プランジャ室２ｂに燃料を吸込み、加圧する。な
お、２ｋはフェイスカム２ａに対抗してプランジャ２を
押し戻すリタンースプリングである。

【００３４】プランジャ２の伸び出し行程において、プ
ランジャ室２ｂには、前記ポンプ室７からの燃料が、燃
料停止弁１０及びプランジャ２に設けたスリット２ｊを
経由して吸入される。

【００３５】これに対して、プランジャ２の圧縮行程で
プランジャ室２ｂの加圧燃料を各気筒の燃料噴射ノズル
１１に圧送するため、プランジャ２の軸心に沿って、プ
ランジャ室２ｂと連通する連通路２ｃが形成され、この
連通路２ｃは途中において半径方向に分岐する高圧通路
２ｄをもち、またその先端部において同じく半径方向に
貫通する放出通路２ｅが形成される。

【００３６】プランジャ２の回転位置に応じて高圧通路
２ｄと選択的に接続するように、プランジャ２の周囲の
シリンダ２ｆの内周には、エンジン気筒数に対応した数
のポート２ｇが均等に配置され、各ポート２ｇにはそれ
ぞれデリバリバルブ２ｈ（１つだけしか図示していな
い）が接続し、このデリバリバルブ２ｈから燃料噴射ノ
ズル１１へと燃料が圧送される。

【００３７】プランジャ２は１回転する度に６回往復
し、その都度吸入した燃料を加圧するが、加圧燃料が連
通路２ｃから高圧通路２ｄに押し込まれ、このときプラ
ンジャ２の回転位置により連通するポート２ｇに加圧燃
料が送り込まれ、対応するデリバリバルブ２ｈを介して
燃料噴射ノズル１１に燃料が圧送される。

【００３８】一方、プランジャ２の外周にはコントロー
ルスリーブ３が摺動自在に嵌合し、通常は前記放出通路
２ｅを被覆して閉じているが、プランジャ２の圧縮方向
への移動により、やがて放出通路２ｅを解放する。これ
により、プランジャ室２ｂの圧力が解放され、デリバリ
バルブ２ｈから燃料噴射ノズル１１への燃料の圧送が終
了する。

【００３９】したがって、燃料噴射ノズル１１に送り込
まれる燃料量は、コントロールスリーブ３の位置により
変化し、プランジャ２の圧縮方向への移動時に、早期に
放出通路２ｅを解放すれば、燃料噴射量は少なく、逆に
放出通路２ｅの解放時期が遅くなると、燃料噴射量は多
くなる。

【００４０】この燃料噴射量を制御するため、コントロ
ールスリーブ３の位置を自由に変化させるロータリソレ
ノイド４が設けられ、このロータリソレノイド４には燃
料噴射量コントロールユニット１８からの燃料の噴射信
号が供給され、これに応じてコントロールスリーブ３の
位置を変える。なお、コントロールスリーブ３の位置は
位置センサ５によって検出され、コントロールユニット
１８にフィードバックされる。

【００４１】次に、前記したフェイスカム２ａが乗り上
げるローラ８ａは、タイマピストン８によって、そのフ
ェイスカム２ａの円周方向の位置が制御される。なお、
図示したタイマピストン８は、説明の便宜上、実際の位
置から９０度だけ回転させてある。タイマピストン８の
両側には、低圧室８ｂと高圧室８ｃとが設けられ、高圧
室８ｃの圧力は、コントロールバルブ９によって高圧燃
料の一部を低圧室８ｂに逃がす量を制御することにより
調整され、これによってタイマピストン８の位置が変化
する。

【００４２】タイマピストン８の位置が変化し、フェイ
スカム２ａの回転方向にローラ８ａの位置を進めると、
フェイスカム２ａがローラ８ａに乗り上げる位置が相対
的に遅れ、プランジャ２による燃料の加圧開始時期、つ
まり燃料の噴射時期が遅くなり、逆にフェイスカム２ａ
の回転と反対方向にローラ８ａの位置を遅らせると、プ
ランジャ２による加圧開始時期が早まり、燃料噴射時期
が早くなる。

【００４３】前記したコントロールユニット１８からの
信号により、運転状態に応じてコントロールバルブ９の
作動が制御され、タイマピストン８の位置が調整され、
燃料噴射時期が進角、遅角制御される。

【００４４】なお、このコントロールユニット１８に
は、燃料噴射ノズル１１の開弁時期を検出するノズルリ
フトセンサ１２と、燃料噴射ポンプ１に供給される燃料
温度を検出する燃料温度センサ１５と、エンジン冷却水
温を検出する冷却水温センサ１３と、アクセル開度を検
出するアクセル開度センサ１６と、ポンプ回転数を検出
する回転数センサ１４などからの信号が入力し、これら
に基づいて、上記した燃料噴射量、噴射時期の制御信号
を演算し、出力する。

【００４５】このようにして、運転状態に応じてエンジ
ンに対する燃料の噴射量、噴射時期が制御されるのであ
り、またこれに対応して制御される排気還流量の制御シ
ステムについて、図２によって説明する。

【００４６】図２は排気還流システムを示すものであっ
て、５１はディーゼルエンジン、５２は吸気通路、５３
は排気通路、５４は排気通路５３の排気の一部を吸気通
路５２に還流するための排気還流通路である。

【００４７】吸気通路５２は吸入空気量を測定するため
のエアフローメータ５５が設置され、その下流に吸入空
気を２段階に絞り込む吸気絞弁５６が設けられる。この
吸気絞弁５６の下流側に前記した排気還流通路５４が接
続され、また排気還流通路５４の途中には排気還流量を
コントロールするための排気還流制御弁（ＥＧＲ弁）５
７が介装される。

【００４８】したがって、排気通路５３から吸気通路５
２に流れる排気の還流量は、吸気絞弁５６の開度に応じ
て発生する吸入負圧と、排気通路５３との排圧との差圧
に応じると共に、そのときのＥＧＲ弁５７の開度に対応
して決定される。

【００４９】前記吸気絞弁５６は負圧アクチュエータ５
６ａにより開度が２段階に制御され、負圧アクチュエー
タ５６ａには第１の電磁弁６１を介して図示しないバキ
ュームポンプからの負圧を導く第１負圧通路６２と、第
２の電磁弁６３を介して同じく負圧を導く第２負圧通路
６４とが接続され、これら電磁弁６１，６３によって調
圧された負圧により、吸気絞弁５６の開度を２段階に制
御し、その下流に発生する吸入負圧をコントロールする
ようになっている。

【００５０】たとえば、第１の電磁弁６１が負圧導入を
止め、大気圧を導入し、第２の電磁弁６３が負圧を導入
しているときは、負圧アクチュエータ５６ａの負圧は弱
く、吸気絞弁５６の開度は比較的大きくなり、これに対
して、第１の電磁弁６１も負圧を導入しているときは負
圧が強く、吸気絞弁５６の開度は小さくなる。また、第
１、第２の電磁弁６１，６３が共に大気圧を導入してい
るときは、吸気絞弁５６はリターンスプリングにより、
全開位置に保持される。

【００５１】前記ＥＧＲ弁５７はステップモータ５７ａ
の回転によってリフト量が変化し、その開度が調整さ
れ、この開度に応じて排気還流通路５４を通って吸気中
に流入する排気還流量が増減する。

【００５２】７０はコントローラであって、このコント
ローラ７０が前記した第１、第２電磁弁６１，６３と、
ステップモータ５７ａの作動を制御し、排気還流量を制
御するが、この発明では、排気通路５３に排気中のＮＯ
ｘ濃度を検出するＮＯｘ濃度センサ５９が設けられてい
て、このＮＯｘ濃度センサ５９の出力に基づいて後述す
るように、排気中に含まれるＮＯｘ排出量を演算し、こ
のＮＯｘ排出量が、予め運転状態に対応して設定したＮ
Ｏｘ排出量と一致するように、排気還流量がフィードバ
ック制御される。

【００５３】このため、コントローラ７０には、エアフ
ローメータ５５と、図示しないエンジン回転数センサ、
エンジン負荷を検出するアクセル開度センサ（これらは
図１を参照）からの信号が入力し、また同時に排気通路
５３に設けたＮＯｘ濃度センサ５９からの信号も入力
し、これらにより、運転状態に応じて目標とするＮＯｘ
排出量が設定されると共に、排気流量とＮＯｘ濃度とか
ら排気中に含まれるＮＯｘ排出量を演算し、これら目標
ＮＯｘ排出量と実測ＮＯｘ排出量とが一致するように、
ＥＧＲ弁５７の開度をフィードバック制御するのであ
る。

【００５４】コントローラ７０で制御される内容は、図
３のブロック図として表すことができる。

【００５５】すなわち、回転数検出手段と負荷検出手段
からの出力に基づいて、目標ＮＯｘ排出量検索手段にお
いて、運転状態に応じての目標とするＮＯｘ排出量が検
索される。さらにこの目標値を動的に補償する手段が設
けられる。吸気量検出手段とＮＯｘ濃度検出手段からの
各出力は、それぞれ応答遅れ補償手段で補償され、実測
ＮＯｘ排出量演算手段において、これら吸気量とＮＯｘ
濃度とから排気中に含まれるＮＯｘ排出量が算出され
る。そして、比較手段において、これら目標ＮＯｘ排出
量と実測ＮＯｘ排出量とが比較され、これらの差異がな
くなるように、目標とするＥＧＲ弁のリフト量が演算さ
れる。つまり、目標ＮＯｘ排出量よりも実際のＮＯｘ排
出量が多いときには、ＥＧＲ弁のリフト量（弁開度）は
大きくなり、逆に少ないときはＥＧＲ弁のリフト量は小
さくなる。この結果はＥＧＲ弁駆動手段に出力され、こ
れに基づいてＥＧＲ弁のリフト量がフィードバック制御
される。

【００５６】コントローラ７０におけるこれらの制御内
容について、以下のフローチャートにより、さらに詳し
く説明する。

【００５７】図４〜図１８には第１の実施形態を示す。

【００５８】まず、図４はシリンダ吸入新気量をＱａｃ
を演算するフローであり、これはエンジン回転に同期し
て実行される（Ｒｅｆ．Ｊｏｂ）。

【００５９】ステップ１ではエアフローメータＡＭＦの
出力を読み込み、ステップ２でその出力電圧からテーブ
ル変換で吸気量を演算する。ステップ３ではこの吸気量
の荷重平均処理を行って荷重平均値Ｑａｓ０を算出す
る。

【００６０】ステップ４でエンジン回転数Ｎｅを読み込
み、ステップ５では前記したＱａｓ０とＮｅ及び定数Ｋ
ＣＯＮ＃から、一シリンダ当たりの吸気量Ｑａｃ０を、
Ｑａｃ０＝Ｑａｓ０／Ｎｅ×ＫＣＯＮ＃として演算す
る。ステップ６では吸気コレクタ入口の新気量Ｑａｃｎ
を、Ｑａｓ０のｎ回演算分のディレイ処理を行うことに
より算出する。

【００６１】そして、ステップ７ではシリンダ吸入新気
量Ｑａｃを、ステップ６で求めた新気量Ｑａｃｎを容積
比Ｋｖｏｌと体積効率相当値Ｋｉｎを用いて次のように
して演算する。

【００６２】Ｑａｃ＝Ｑａｃ_n-1×（１−Ｋｖｏｌ×Ｋ
ｉｎ）＋Ｑａｃｎ×Ｋｖｏｌ×Ｋｉｎただし、Ｋｖｏｌ＝Ｖｃ／Ｖｍで、Ｖｃは１シリンダ容
積、Ｖｍは吸気系容積を表す。

【００６３】このようにして、シリンダ吸入新気量Ｑａ
ｃを求め、処理を終了する。

【００６４】図５は燃料噴射量Ｑｓｏｌを演算するフロ
ーである（Ｒｅｆ．Ｊｏｂ）。

【００６５】まず、ステップ１でエンジン回転数Ｎｅと
コントロールレバー開度（アクセル開度）ＣＬを読み込
む。ステップ２では、これらＮｅとＣＬとから、図６に
示すような、燃料噴射特性マップを検索して、基本燃料
噴射量Ｍｑｄｒｖを算出する。

【００６６】ステップ３でこの基本燃料噴射量を水温等
による補正を行い、Ｑｓｏｌ１を求める。さらに、ステ
ップ４では図７に示すような最大燃料噴射量マップにし
たがって、最大燃料噴射量の制限を行い、補正されたＱ
ｓｏｌ１が最大噴射量ＱｓｏｌＭＡＸを越えることのな
いように制限し、最終的な燃料噴射量Ｑｓｏｌとし、処
理を終了する。

【００６７】次に図８は運転状態によって決まる目標と
するＮＯｘ排出量を演算するためのフローである（Ｒｅ
ｆ．Ｊｏｂ）。

【００６８】ステップ１ではエンジン回転数Ｎｅと燃料
噴射量Ｑｓｏｌを読み込み、ステップ２で目標とするＮ
Ｏｘ排出量であるＮＯｘ＿ｔ０を、図９のような目標Ｎ
Ｏｘ排出量マップから、ＮｅとＱｓｏｌに基づいて検索
し、処理を終了する。

【００６９】図１０は、前記目標ＮＯｘ排出量を過渡運
転時に補正するため、エンジンの過渡運転を判別するフ
ローである（Ｒｅｆ．Ｊｏｂ）。

【００７０】ステップ１で燃料噴射量Ｑｓｏｌ、アクセ
ル開度ＴＶＯ、エンジン回転数Ｎｅを読み込み、ステッ
プ２では、予め設定された所定の計算サイクル前の燃料
噴射量Ｑｓｏｌｚｋ、アクセル開度ＴＶＯｚｍ、エンジ
ン回転数Ｎｅｚｎをそれぞれ読み込む。

【００７１】そして、ステップ３では、これら各燃料噴
射両Ｑｓｏｌ、アクセル開度ＴＶＯ、エンジン回転数Ｎ
ｅの所定のサイクル前の各値との、差分ｄＱｓｏｌ、ｄ
ＴＶＯ、ｄＮｅを次のように演算する。

【００７２】ｄＱｓｏｌ＝Ｑｓｏｌ−Ｑｓｌ−Ｑｓｏｌ
ｚｋ、ｄＴＶＯ＝ＴＶＯ−ＴＶＯｚｍ、ｄＮｅ＝Ｎｅ−
Ｎｅｚｎ運転状態が過渡状態にあるかどうかを判別するため、ス
テップ４では図１１に示すような判定テーブルによっ
て、それぞれｄＱｓｏｌ、ｄＴＶＯ、ｄＮｅについて定
常領域にあるか加速（過渡）領域にあるかを判断し、こ
れらの結果のアンドをとって、例えば、これらのうち２
つ以上が過渡であるときに過渡と判定し、過渡判定フラ
グＦ＿ｔｒをたてる。

【００７３】次いで、図１２は目標とするＮＯｘ排出量
を演算するフローである（Ｒｅｆ．Ｊｏｂ）。

【００７４】ステップ１で過渡フラグＦ＿ｔｒを読み込
み、ステップ２で過渡運転であるかどうか判定し、も
し、過渡運転ならばステップ３に以降に進み、目標ＮＯ
ｘ排出量の進み補正を行い、過渡運転でなければステッ
プ５に進む。

【００７５】ステップ３では、検索された目標ＮＯｘ排
出量ＮＯｘ＿ｔについてのＥＧＲ制御系の一次遅れ相当
値Ｒ＿ＮＯｘ＿ｔを次式のようにして算出する。

【００７６】Ｒ＿ＮＯｘ＿ｔ＝Ｒ＿ＮＯｘ＿ｔ_n-1×
（１−Ｋ＿ＮＯｘｔ＃）＋ＮＯｘ＿ｔ０×Ｋ＿ＮＯｘｔ
＃ただし、Ｋ＿ＮＯｘｔ＃はＥＧＲ制御系時定数相当値で
ある。そして、ステップ４ではＥＧＲ制御系の遅れに対
する補正ゲイン分だけ、目標ＮＯｘ排出量を進み補正
し、これをＥＧＲ制御系の遅れ補正後の目標ＮＯｘ排出
量であるＮＯｘ＿ｔとする。ＮＯｘ＿ｔは次のようにし
て求められる。

【００７７】ＮＯｘ＿ｔ＝ＧＫ＿ＮＯｘ＃×ＮＯｘ＿ｔ
０−（ＧＫ＿ＮＯｘ＃−１）×Ｒ＿ＮＯｘ＿ｔ_n-1 なお、ＧＫ＿ＮＯｘ＃は進み補正ゲインである。このよ
うにして、過渡運転時にはＥＧＲ制御系の遅れ分に相当
して、目標ＮＯｘ排出量を進み側に補正し、応答遅れを
補償する。

【００７８】なお、ステップ５に進んだ場合（定常時）
は、そのままＮＯｘ＿ｔ＝ＮＯｘ＿ｔ０として、処理を
終了する。

【００７９】図１３は燃料噴射量、吸入空気量のサイク
ル処理のフローである。なお、この演算動作は１０ｍｓ
毎に実行される。

【００８０】排気中のＮＯｘ濃度に基づいて排気中に含
まれるＮＯｘ排出量を演算するために、吸入新気量と燃
料噴射量については、サイクル処理をして、時間的なず
れを一致させる。

【００８１】ステップ１では吸入新気量Ｑａｃと、燃料
噴射量Ｑｓｏｌを読み込む。ステップ２でＱａｃとＱｓ
ｏｌにサイクル処理を施し、Ｑａｃはシリンダ数が１を
引いた分、Ｑｓｏｌは同じく２を引いた分のディレイ処
理をする。すなわち、吸入空気量Ｑａｃｅ＝Ｑａｃ・Ｚ
＿（ＣＹＬＮ＃＿１）、また、燃料噴射量Ｑｆ０＝Ｑｓ
ｏｌ・Ｚ＿（ＣＹＬＮ＃＿２）として、処理を終了す
る。

【００８２】図１４は、これらサイクル処理をした結果
に基づいて、ＮＯｘ濃度、吸入空気量、回転数から実際
に排出されるＮＯｘ排出量を演算するフローである（Ｒ
ｅｆ．Ｊｏｂ）。

【００８３】ステップ１では、図１３で求めた、吸入空
気量Ｑａｃｅと燃料噴射量Ｑｆ０を読み込み、ステップ
２では、吸入空気量重量を吸気乾燥モル流量Ｍ＿Ｑａｃ
として、次式にしたがって換算する。

【００８４】Ｍ＿Ｑａｃ＝（Ｑａｃｅ／ＭｏｌＡｉｒ
＃）−Ｑｆ０／１０００×ＨＦ／（ＣＦ＋ＨＦ）×ＡＨ
／４ただし、ＨＦはＨの質量比１．８５、ＣＦはＣの質量比
１２．００、ＡＨはＨの原子量１．００７９である。ま
た、ＭｏｌＡｉｒ＃は見かけ上の分子量を意味する。

【００８５】次にステップ３ではエンジン回転数Ｎｅを
読み込み、ステップ４でＮＯｘ濃度センサの出力ＮＯｘ
＿ｉ１を読み込む。ステップ５では、センサ出力電圧Ｎ
Ｏｘ＿ｉ１とＮＯｘ濃度の関係を与えたテーブルから、
ＮＯｘ濃度Ｃ＿ＮＯｘを電圧変換により求める。

【００８６】そしてステップ６において、ＮＯｘ排出重
量ＮＯｘ＿ｉ０を、吸気乾燥モル流量Ｍ＿Ｑａｃと、エ
ンジン回転数Ｎｅ、ＮＯｘ濃度Ｃ＿ＮＯｘとに基づい
て、次式のようにして演算する。

【００８７】ＮＯｘ＿ｉ０＝Ｍ＿Ｑａｃ×Ｃ＿ＮＯｘ×
（ＡＮ＋２×Ａ０）×Ｎｅ×Ｎｚ／３６００／２なお、ＡＮはＮの分子量、ＡＯはＯの分子量、Ｎｚは気
筒数を表す。

【００８８】排気中のＮＯｘ濃度が分かれば、これと排
気流量との関係から、ＮＯｘ排出量が算出でき、排気流
量は吸入空気量とエンジン回転数等から演算できる。

【００８９】ステップ７ではＮＯｘ濃度センサの出力の
応答遅れを一次遅れと見なし、時定数相当分だけ、次式
のようにして、進み処理を施し、実測ＮＯｘ排出量ＮＯ
ｘ＿ｉを求める。

【００９０】ＮＯｘ＿ｉ＝［ＮＯｘ＿ｉ０−ＮＯｘ＿ｉ
_n-1（１−Ｋ＿ＮＯｘｉ＃）］／Ｋ＿ＮＯｘｉ＃次に、図１５は、上記のようにして求めた目標ＮＯｘ排
出量と実測ＮＯｘ排出量とに基づいて、排気還流制御弁
（ＥＧＲ弁）のリフト量を演算するフローである（Ｒｅ
ｆ．Ｊｏｂ）。

【００９１】まず、ステップ１では前述のようにして求
めた目標ＮＯｘ排出量ＮＯｘ＿ｔと、実測ＮＯｘ排出量
ＮＯｘ＿ｉとを読み込み、ステップ２で目標値と実測値
との差異ｄＮＯｘを求める。ｄＮＯｘ＝ＮＯｘ＿ｔ−Ｎ
Ｏｘ＿ｉとなる。

【００９２】そして、ステップ３では、目標値と実測値
との差異ｄＮＯｘに基づいて、図１６（Ａ）に示すよう
なテーブルから、ＥＧＲ弁の開度をフィードバック制御
するための制御項として、比例項（Ｐ分）、積分項（Ｉ
分）、微分項（Ｄ分）を検索し、さらに実測ＮＯｘ排出
量ＮＯｘ＿ｉに基づいて、図１６（Ｂ）のテーブルにし
たがって、それぞれのＰ分、Ｉ分、Ｄ分の補正値、Ｐｈ
ｏｓ、Ｉｈｏｓ、Ｄｈｏｓを求め、そしてこれらから、
（Ｐ分×Ｐ分補正値）＋（Ｉ分×Ｉ分補正値）＋（Ｄ分
×Ｄ分補正値）としてＰＩＤ処理する。これらに基づい
て、前記した差異ｄＮＯｘが０となるように、ステップ
４においてＥＧＲ弁の制御目標値Ｌｉｆｔが演算され
る。

【００９３】このようにして、目標ＮＯｘ排出量と実測
ＮＯｘ排出量とが一致するように、ＥＧＲ弁の開度（リ
フト量）がフィードバック制御される。

【００９４】次に全体の作用を説明する。

【００９５】エンジンの運転状態に応じて目標とするＮ
Ｏｘの排出量が設定されると、これに応じてＥＧＲ弁５
７の開度（リフト量）が調整される。これにより、排気
通路５３から吸気通路５２へと排気の一部が還流され
る。

【００９６】なお、排気通路５３の圧力と吸気通路５２
との差圧に応じて排気が還流されるが、一般にディーゼ
ルエンジンでは吸入負圧が小さく、ＥＧＲ弁５７の開度
を大きくしても、排気還流量が要求どおりに増加しない
こともある。そこで、要求排気還流量の大きい運転状態
では、吸気絞弁５６の開度を全開から絞り込み、その下
流に発生する負圧を調節する。

【００９７】排気の一部が吸気中に還流されることで、
燃焼の最高温度、圧力が下がり、ＮＯｘの発生量が抑制
される。一方で、排気還流量が多くなると、パティキュ
レート（ＰＭ）やその他の排気成分も悪化する。

【００９８】ＮＯｘの排出量を所定の状態に抑制できる
ならば、それ以上に排気還流量を増やすことは、ＰＭの
悪化を招くだけとなる。

【００９９】そこで、排気中に含まれるＮＯｘ排出量
が、ＮＯｘ濃度センサ５９の出力と、排気流量に基づい
て演算され、このＮＯｘ排出量が、目標とするＮＯｘ排
出量と一致するように、ＥＧＲ弁５７の開度がフィード
バック制御される。

【０１００】このため、実際のＮＯｘ排出量が目標値よ
りも多いときは、ＥＧＲ弁５７の開度を大きくして排気
還流量を増やし、これによりＮＯｘ排出量を目標値まで
減らし、また逆に実際のＮＯｘ排出量が目標値よりも少
ないときは、過剰に排気還流が行われていることを意味
し、ＥＧＲ弁５７の開度が減らされ、ＮＯｘ排出量が目
標値と一致するように制御される。

【０１０１】このようにして、常に目標とするＮＯｘ排
出量となるように、排気還流制御が行われるが、この場
合、ＮＯｘ濃度センサ５９、ＥＧＲ弁５７並びに作動流
体（吸入空気、排気）の動的挙動を考慮した物理モデル
を用いてＮＯｘ排出量を計測（算出）することで、定常
運転時だけでなく過渡運転時にも、所定の目標ＮＯｘ排
出量に対して位相遅れを生じることなく、精度よくフィ
ードバック制御することができる。このため、従来の排
気還流制御装置に比較して、構成部品の精度的バラツキ
や経時劣化に起因してのＮＯｘ排出量のバラツキを大幅
に抑制することができる。

【０１０２】また、直接的にＮＯｘ排出量を計測してフ
ィードバック制御するので、図１７や図１８に示すよう
な、大気圧や湿度などの環境変化に対する補正の必要が
なくなる。つまり、一般的には大気圧が低くなれば酸素
濃度が低下し、同一ＥＧＲ量に対してＮＯｘの排出量が
低下する反面、ＰＭの排出量は増大する傾向があるが、
常に目標ＮＯｘ排出量となるようにＥＧＲすることで、
大気圧が変化しても、ＰＭの排出量の変動を防ぐことが
できる。同じように、吸入空気中の湿度が高くなると燃
焼温度が相対的に下がり、同一ＥＧＲ量に対しては、Ｎ
Ｏｘの排出量が減少する反面、ＰＭが増加するが、目標
ＮＯｘ排出量となるようにＥＧＲを制御することで、湿
度が変動しても、ＰＭの排出量の変動を防止できる。

【０１０３】この結果、大気圧、湿度にもとづくＥＧＲ
の補正が不要となり、そのための大気圧、湿度センサ等
も必要なく、一方でＰＭやスモークの悪化も回避でき
る。

【０１０４】次に他の実施の形態について説明する。

【０１０５】ディーゼルエンジンの場合、ＮＯｘ排出量
に最も影響の大きい制御パラメータとしては、ＥＧＲ率
があるが、この他にも燃料噴射時期、あるいは吸気スワ
ールの強さなどの影響を受ける。いま、燃料噴射時期に
起因してＮＯｘ排出量が変動すれば、これは当然のこと
ながらＮＯｘ濃度センサ５９の出力にも反映され、例え
ば噴射時期が設定値よりも進角しているためにＮＯｘ排
出量が増えたとすると、その分だけＥＧＲ量を増やして
ＮＯｘを低減するように修正がかかるが、これに伴いス
モークやＰＭも悪化し、とくに定常時に比較して加速時
などにこの傾向が強まる。

【０１０６】そこで、本実施の形態では、ＥＧＲ以外の
ＮＯｘ排出量に影響を及ぼす制御パラメータが、目標値
と実測値が一致しているかどうか判断し、この差に応じ
て目標ＮＯｘ排出量を補正することにより、スモークや
ＰＭの悪化を防止するようにした。

【０１０７】図１９〜図２１は、制御パラメータとして
燃料噴射時期を例にして、目標ＮＯｘ排出量を制御する
ものである。

【０１０８】まず、図１９は目標ＮＯｘ排出量を演算す
るフローである（Ｒｅｆ．Ｊｏｂ）。

【０１０９】ステップ１ではエンジン回転数Ｎｅと燃料
噴射量Ｑｓｏｌとを読み込み、これらに基づいて、前記
した図９のようなマップを検索し、目標ＮＯｘ排出量Ｎ
Ｏｘ＿ｔＭを読み込む。そして、ステップ３では、後述
する図２１にしたがって求めた目標ＮＯｘ補正値ＮＯｘ
＿ｈｏｓを読み込む。そして、ステップ４で目標ＮＯｘ
排出量の補正を次のようにして行う。

【０１１０】ＮＯｘ＿ｔ０＝ＮＯｘ＿ｔＭ×ＮＯｘ＿ｈｏｓこのようにして目標ＮＯｘ排出量を補正し、ＮＯｘ＿ｔ
０として演算を終了する。

【０１１１】図２０は、目標ＮＯｘの補正値ＮＯｘ＿ｈ
ｏｓを演算するフローである（Ｒｅｆ．Ｊｏｂ）。

【０１１２】ステップ１で運転状態に応じて設定された
目標とする燃料噴射時期ＩＴｓと、ノズルリフトセンサ
の出力から求めた実際の燃料噴射時期ＩＴｉを読み込
み、ステップ２で目標燃料噴射時期と実測燃料噴射時期
との差Ｄｉｔを、Ｄｉｔ＝ＩＴｓ−ＩＴｉとして求め
る。

【０１１３】ステップ３ではこのＤｉｔに基づいて、図
２１に示すような特性で設定した目標ＮＯｘ補正値ＮＯ
ｘ＿ｈｏｓを、テーブルから求め、演算を終了する。

【０１１４】なお、ＮＯｘ＿ｈｏｓは、目標燃料噴射時
期と実測燃料噴射時期との差がゼロのときに１．０をと
り、進角側、遅角側へのいずれの方向についても、ずれ
量が大きくなるほど大きくなり、したがってこの補正値
に基づいて調整される目標ＮＯｘ排出量は、進角、遅角
側へのずれが大きくなるほど増大する。なお、この特性
はエンジンの燃焼コンセプトによって変わる。

【０１１５】その他の制御動作については、前記した第
１の実施形態と同じである。

【０１１６】このようにして、燃料噴射時期が目標噴射
時期からずれると、これに応じて目標ＮＯｘ排出量を増
大側に補正することで、例えば燃料噴射時期のずれに起
因してのＮＯｘ発生量が増えても、ＥＧＲ量を増加させ
ることはなく、このためＥＧＲ量の増加によってスモー
クやＰＭが増えるのを回避できる。とくに、加速時など
スモークの発生しやすい燃料噴射量の大きい領域で、燃
料噴射時期の誤差からＮＯｘ排出量が増えたときなど、
ＥＧＲ量を増加することで、スモークやＰＭが極端に悪
化するような問題を防止できる。

【０１１７】なお、目標ＮＯｘ排出量を補正したことに
より、ＮＯｘ排出量が増加するが、この分を見越して、
ＥＧＲを増大してもスモークがあまり増大しない定常時
などに、目標ＮＯｘ排出量を相対的に小さく設定すれ
ば、トータルとしてのＮＯｘ排出量の増加は抑制でき
る。

【０１１８】この例では、ＮＯｘ排出量に影響を及ぼす
制御パラメータとして燃料噴射時期を取り上げて説明し
たが、吸気スワール比などの制御についても、同じよう
にして行うことができる。

【０１１９】図２２から図２４によって、第３の実施形
態を説明する。

【０１２０】ＮＯｘ濃度センサ５９が固体電解質型で酸
素通過量からＮＯｘ濃度を検出するタイプでは、減速時
にエンジンに供給される燃料がカットされ、排気中の酸
素濃度が大気と同じにようになると、酸素ポンプが正常
に働かなくなり、センサ出力が上限値にシフトしてしま
うという特性をもつ。このため、減速時には結果的にＮ
Ｏｘ排出量が過多であると誤認識し、ＥＧＲ弁を最大限
にリフトさせ、弁開度を大きくする。

【０１２１】減速時に燃料カットしているときは、エン
ジンからのＮＯｘの排出が無く、また燃料カットしなく
てもＮＯｘの排出量は相対的に減少するはずなので、Ｅ
ＧＲ弁をこのように開く必要はなく、これに対してフュ
ーエルリカバー時には、ＥＧＲ弁が最大リフト状態から
急激に閉じるにしても、応答遅れの間にＥＧＲが過大に
行われ、大量ＥＧＲにより燃焼が悪化し、失火や白煙を
生じたり、減速再加速時にスモークが多く発生したりす
る。

【０１２２】そこで、この実施の形態では、減速運転を
検出したらＮＯｘ濃度センサによるＥＧＲ弁のフィード
バック制御を中止し、エンジン回転と負荷により、ＥＧ
Ｒ弁開度をオープン制御することで、減速燃料カット状
態からのフューエルリカバー時に生じるこれらの問題を
解消する。

【０１２３】まず、図２２は減速運転を判別するフロー
である（Ｒｅｆ．Ｊｏｂ）ステップ１で燃料噴射量Ｑｓｏｌ、アクセル開度ＴＶ
Ｏ、エンジン回転数Ｎｅをそれぞれ読み込み、また、ス
テップ２では設定された計算サイクル前の燃料噴射量Ｑ
ｓｏｌｚｋ、アクセル開度ＴＶＯｚｍ、エンジン回転数
Ｎｅｚｎを読み込む。ステップ３でこれら各値の設定サ
イクル前との差分ｄＱｓｏｌ、ｄＴＶＯ、ｄＮｅを、そ
れぞれｄＱｓｏｌ＝Ｑｓｏｌ−Ｑｓｏｌｚｋ、ｄＴＶＯ
＝ＴＶＯ−ＴＶＯｚｍ、ｄＮｅ＝Ｎｅ−Ｎｅｄｎとして
演算する。

【０１２４】そして、ステップ４では、これらｄＱｓｏ
ｌ、ｄＴＶＯ、ｄＮｅを所定値と比較し、減速運転かど
うか判定し、減速運転のときはフラグＦ＿ｄａを立て
る。減速運転に移行すると、燃料噴射量、アクセル開
度、エンジン回転数は所定サイクル前よりも減り、した
がって前記した各差分が大きくなるので、これらから判
定することができる。

【０１２５】図２３は減速時のＥＧＲ弁の制御フローで
ある（Ｒｅｆ．Ｊｏｂ）。

【０１２６】図２２で減速運転判定フラグＦ＿ｄａが立
っているときに、この図２３のフローに進むのであり、
ステップ１ではエンジン回転数Ｎｅと燃料噴射量Ｑｓｏ
ｌを読み込む。そして、ステップ２でこれらＮｅとＱｓ
ｏｌとから、図２４に示すようなＥＧＲ弁のリフトマッ
プから目標ＥＧＲ弁のリフト量を検索する。

【０１２７】減速時のＥＧＲ弁のリフト量は、燃料噴射
量、回転数が大きいほど小さくなり（弁開度小）、アイ
ドル回転に近い状態でのリフト量は大きくなる。

【０１２８】目標ＥＧＲ弁のリフト量が決まったら、こ
れに基づいてＥＧＲ弁のリフト量をオープン制御する。
なお、この減速時にはＮＯｘ排出量を目標値と一致させ
るためのＥＧＲ弁のフィードバック制御は中止される。

【０１２９】このようにして、減速時にはＮＯｘ濃度セ
ンサによるＥＧＲ弁のフィードバック制御を中止し、エ
ンジン回転と負荷により、ＥＧＲ弁開度をオープンルー
プ制御することで、減速燃料カット状態からのフューエ
ルリカバー時などに、ＮＯｘ濃度センサの誤差によりＥ
ＧＲ弁が最大開度まで開くのを防ぎ、ＥＧＲ弁の開き過
ぎによる燃焼状態の悪化を防止する。

【０１３０】次に図２５、図２６により、ＥＧＲ弁の故
障判別を行う実施の形態について説明する。

【０１３１】ＮＯｘ排出量についてはフィードバック制
御しているわけであるから、実測ＮＯｘ排出量は目標値
と一致するはずである。しかし、ＥＧＲ弁の故障状態で
は実測ＮＯｘ排出量は目標値から大きくずれてくる。

【０１３２】そこでこの実施形態では、目標ＮＯｘ排出
量と実測ＮＯｘ排出量との差からＥＧＲ弁の故障を判定
するようにした。

【０１３３】まず図２５は過渡運転状態にあるかどうか
を判定するフロー（Ｒｅｆ．Ｊｏｂ）であり、ステップ
１では、燃料噴射量Ｑｓｏｌ、アクセル開度ＴＶＯ、エ
ンジン回転数Ｎｅをそれぞれ読み込み、また、ステップ
２では設定された計算サイクル前の燃料噴射量Ｑｓｏｌ
ｚｋ、アクセル開度ＴＶＯｚｍ、エンジン回転数Ｎｅｚ
ｎを読み込む。ステップ３でこれら各値の設定サイクル
前との差分ｄＱｓｏｌ、ｄＴＶＯ、ｄＮｅを、それぞれ
ｄＱｓｏｌ＝Ｑｓｏｌ−Ｑｓｏｌｚｋ、ｄＴＶＯ＝ＴＶ
Ｏ−ＴＶＯｚｍ、ｄＮｅ＝Ｎｅ−Ｎｅｄｎとして演算す
る。そして、ステップ４では、これらｄＱｓｏｌ、ｄＴ
ＶＯ、ｄＮｅを所定値と比較し、差分が所定値以上のと
きは前述した図１０と同じようにして、過渡運転と判定
し、過渡運転フラグＦ＿ｔｒｌを立てる。

【０１３４】図２６はＥＧＲ弁の故障判別フローであり
（Ｒｅｆ．Ｊｏｂ）、まずステップ１において、図２５
のフラグの結果から、過渡運転中かどうかを判定する。

【０１３５】過渡運転中ならば、ＥＧＲ弁の作動が正常
であっても、目標ＮＯｘ排出量と実測ＮＯｘ排出量とは
大きくずれることもあるため、故障判定は中止する。

【０１３６】過渡運転中でないとき、ステップ２に進
み、前回または所定サイクル前の目標ＮＯｘ排出量ＮＯ
ｘ＿ｔと、実測ＮＯｘ排出量ＮＯｘ＿ｉとの差分ｄＮＯ
ｘを読み込む。そして、ステップ３において、この差分
ｄＮＯｘと実測ＮＯｘ＿ｉとの比率、つまりｄＮＯｘ／
ＮＯｘ＿ｉを、予め設定された故障判定敷居値ＤＩＡＧ
＿ＥＧＲと比較する。

【０１３７】実測ＮＯｘ排出量に対する差分ｄＮＯｘの
比率が所定値以下のときは、ステップ５に進み、目標Ｎ
Ｏｘ排出量と実測ＮＯｘ排出量との差が小さく、ＥＧＲ
制御は正常に行われている、つまりＥＧＲ弁の作動は正
常と判断する。

【０１３８】しかし、実測ＮＯｘ排出量に対するｄＮＯ
ｘの比率が所定値以上のときは、ステップ６に移行し、
フィードバック制御しているにもかかわらず目標ＮＯｘ
排出量と実測ＮＯｘ排出量には大きな差があり、ＥＧＲ
制御が正常でないものと判断し、ステップ７において警
告灯を点灯するなどして異常状態を知らせる。なお、必
要に応じては、このときに燃料噴射量を制限し、故障に
対する修理を促すフェールモードとしてもよい。

【０１３９】このようにして、簡単な構成によってＥＧ
Ｒ弁の故障などの異常を判定することができる。

【０１４０】なお、以上については、ディーゼルエンジ
ンに適用した場合を説明したが、本発明はガソリンエン
ジンについても、同じようにして適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の燃料供給系を示す概略構成
図。

【図２】同じく排気還流制御系を示す概略構成図。

【図３】本発明の制御系のブロック図。

【図４】第１の実施形態の制御内容を示すもので、シリ
ンダ吸入空気量を演算するためのフローチャート。

【図５】同じく燃料噴射量を演算するためのフローチャ
ート。

【図６】同じく燃料噴射特性を示す特性図。

【図７】同じく最大噴射量特性を示す特性図。

【図８】同じく目標ＮＯｘ排出量を演算するためのフロ
ーチャート。

【図９】同じく目標ＮＯｘ排出量特性を示す特性図。

【図１０】同じく過渡運転を判定するためのフローチャ
ート。

【図１１】同じく過渡運転判定フラグの特性図。

【図１２】同じく目標ＮＯｘ排出量の進み処理を演算す
るためのフローチャート。

【図１３】同じくサイクル処理をするためのフローチャ
ート。

【図１４】同じくＮＯｘ排出量を演算するためのフロー
チャート。

【図１５】同じくＥＧＲ弁のリフト量を演算するための
フローチャート。

【図１６】同じくＰ．Ｉ．Ｄ定数の特性を示すもので、
（Ａ）はＰ．Ｉ．Ｄ分、（Ｂ）はＰ．Ｉ．Ｄ分の補正値
を示す。

【図１７】同じく大気圧とＮＯｘ排出特性の関係を示す
説明図。

【図１８】同じく湿度とＮＯｘ排出特性の関係を示す説
明図。

【図１９】第２の実施形態の制御内容を示すもので、目
標ＮＯｘ排出量を演算するためのフローチャート。

【図２０】同じく目標ＮＯｘ排出量の補正値を演算する
ためのフローチャート。

【図２１】同じく補正値の特性を示す特性図。

【図２２】第３の実施形態の制御内容を示すもので、減
速運転状態を判定するためのフローチャート。

【図２３】同じく減速状態でのも目標ＥＧＲ弁リフト量
を演算するためのフローチャート。

【図２４】同じく目標ＥＧＲ弁のリフト特性を設定した
特性図。

【図２５】第４の実施形態の制御内容を示すもので、過
渡運転状態を判定するためのフローチャート。

【図２６】同じくＥＧＲ弁の故障を判定するためのフロ
ーチャート。

【符号の説明】

５１ディーゼルエンジン５２吸気通路５３排気通路５４排気還流通路５５エアフローメータ５７排気還流制御弁５７ａステップモータ５９排気濃度センサ７０コントローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＦ０２Ｄ 43/00 ３０１Ｆ０２Ｄ 43/00 ３０１Ｕ 45/00 ３０１ 45/00 ３０１Ｆ３２２３２２Ｚ３２２Ｂ３３５３３５Ａ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジン回転数を検出する手段と、エンジン負荷を検出する手段と、エンジンの吸入空気量を検出する手段と、これらに基づいてエンジンに供給する燃料供給量を演算
する手段と、排気の一部を吸気中に還流する排気還流通路と、この排気還流量を調整する排気還流制御弁と、を備えた
内燃機関の排気還流制御装置において、排気通路を流れる排気中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ
濃度検出手段と、エンジン回転数、負荷など運転状態に応じて目標とする
ＮＯｘ排出量を設定する手段と、前記エンジン回転数と吸入空気量とＮＯｘ濃度とに基づ
いて実際のＮＯｘ排出量を演算する手段と、実測ＮＯｘ排出量が目標ＮＯｘ排出量と一致するように
排気還流制御弁の開度をフィードバック制御する手段と
を備えることを特徴とする内燃機関の排気還流制御装
置。
【請求項２】前記実際のＮＯｘ排出量を演算する手段
は、少なくともＮＯｘ濃度センサの応答遅れを補正して
ＮＯｘ排出量を演算する請求項１に記載の内燃機関の排
気還流制御装置。
【請求項３】ＮＯｘ排出量の増減に関連をもつ制御パラ
メータの目標制御値と実測制御値との差異に応じて目標
ＮＯｘ排出量を補正する手段を備える請求項１に記載の
内燃機関の排気還流制御装置。
【請求項４】前記補正手段が、ディーゼルエンジンの燃
料噴射時期または吸気スワール比率の目標制御値と実測
制御値との差異に基づいて目標ＮＯｘ排出量を補正する
請求項３に記載の内燃機関の排気還流制御装置。
【請求項５】前記排気還流制御弁のフィードバック制御
手段が、少なくとも減速運転中など排気中の酸素濃度が
高いときにフィードバック制御を中止し、機関回転数と
負荷に応じた排気還流制御弁の開度にオープン制御する
請求項１〜４のいずれか一つに記載の内燃機関の排気還
流制御装置。
【請求項６】前記目標ＮＯｘ排出量と実測ＮＯｘ排出量
との差異が予め設定した値以上のときに排気還流制御弁
が故障であると判定し、警告する手段を備えた請求項１
〜５のいずれか一つに記載の内燃機関の排気還流制御装
置。
【請求項７】前記故障判定警告手段は、過渡運転時には
故障判定を中止する請求項６に記載の内燃機関の排気還
流制御装置。