目標値算出方法及び装置
【課題】過渡運転状態におけるＮＯｘを削減する。
【解決手段】本目標値算出方法は、排気循環器及び可変ノズルターボを有するエンジンに対する燃料噴射量の設定値及びエンジン回転数の設定値に対応する吸気酸素濃度の目標値及びエンジン吸入空気量目標値を取得するステップと、取得された吸気酸素濃度の目標値と、排気を排気循環器を介して還流させるのにかかる還流時間とに基づき、排気還流率の目標値を算出するステップと、算出された排気還流率の目標値と取得されたエンジン吸入空気量目標値とから、エンジンの新気量の目標値を算出するステップとを含む。過渡状態におけるエンジン特性を向上させる。
【解決手段】本目標値算出方法は、排気循環器及び可変ノズルターボを有するエンジンに対する燃料噴射量の設定値及びエンジン回転数の設定値に対応する吸気酸素濃度の目標値及びエンジン吸入空気量目標値を取得するステップと、取得された吸気酸素濃度の目標値と、排気を排気循環器を介して還流させるのにかかる還流時間とに基づき、排気還流率の目標値を算出するステップと、算出された排気還流率の目標値と取得されたエンジン吸入空気量目標値とから、エンジンの新気量の目標値を算出するステップとを含む。過渡状態におけるエンジン特性を向上させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、エンジンの制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のディーゼルエンジンは、エンジン燃焼室内に噴射する燃料噴射量によってトルクが決まり、負荷によってエンジン回転数が決まるという比較的単純な機関であった。しかし、近年のディーゼルエンジンにおいては、エミッションの低減と燃費の向上を目的として、新気量(MAF：Mass Air Flow)と吸気圧(MAP：Manifold Air Pressure)を適切に制御して最適な燃焼状態を保つための吸気系コントローラが設置されている。
【０００３】
図１に、近年におけるディーゼルエンジンの吸気系の構成を示す。吸気系には、可変ノズルターボＶＮＴ（Variable Nozzle Turbo）と排気循環器ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）の２つの機器が備えられている。
【０００４】
ＶＮＴは、十分な新気を燃焼室に送り込むことで燃焼を促進し、排気中のスス（ＰＭ：Particulate Matter）を低減するために使用される。ＥＧＲは、酸素の少ない不活性な排気ガスを燃焼室に送り込むことで燃焼温度と酸素濃度を抑制し、排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減するために使用される。
【０００５】
図２に吸気制御系の構成例を示す。図２に示されているように、計画器１０００には、燃料噴射量及びエンジン回転数の組み合わせで表される運転条件に対応付けて、定常時における目標ＥＧＲバルブ開度、定常時における目標新気量、定常時における目標吸気量及び定常時における目標ＶＮＴノズル開度が登録されている。そして、ある運転条件が計画器１０００に入力されると、計画器１０００は、当該運転条件に対応付けられている目標ＥＧＲバルブ開度、目標新気量、目標吸気圧及び目標ＶＮＴノズル開度を出力する。
【０００６】
吸気系コントローラ１１００は、目標新気量とエンジン１２００の出力側における新気量ＭＡＦの測定結果との誤差に対して予め定められた制御処理を実施し、ＥＧＲバルブ開度の制御値として出力する。また、吸気系コントローラ１１００は、目標吸気圧とエンジン１２００の出力側における吸気圧ＭＡＰの測定結果との誤差に対して予め定められた制御処理を実施、ＶＮＴノズル開度の制御値として出力する。
【０００７】
そして、計画器１０００からの目標ＥＧＲバルブ開度と吸気系コントローラ１１００からのＥＧＲバルブ開度の制御値との和によって、ＥＧＲバルブ開度を制御する。同様に、計画器１０００からの目標ＶＮＴノズル開度と吸気系コントローラ１１００からのＶＮＴノズル開度の制御値との和によって、ＶＮＴノズル開度を制御する。
【０００８】
図２に模式的に示すように、計画器１０００には、運転条件（燃料噴射量とエンジン回転数との組み合わせ）に応じた各目標値が、いわゆる２次元テーブルの状態で保存されており、その時々の運転条件に応じた目標値が出力される。ここで、各目標値は運転条件一定の定常運転状態における値であり、定常状態において使用するには問題ない。しかし、運転条件が連続的に変化する、いわゆる過渡運転状態の場合や、定常状態であっても外気温度やＤＰＦ（Diesel particulate filter）の詰まり具合による排気圧の変化など、外的な要因が変化する場合では最適とは言えない。従って、たとえ目標値に完全に追従したとしても、最終的なエミッションや燃費が悪化してしまうという問題点がある。
【０００９】
例えば、一般に低負荷域では、希薄燃焼となるため、高負荷域に比べＥＧＲ管内の残留酸素が多く、ＥＧＲの効果を得るためにＥＧＲ率をやや高めにする。高負荷域では、ＥＧＲ管内の残留酸素が少ないため、低負荷域から高負荷域への過渡運転状態においては、徐々にＥＧＲを閉じていくことになる。しかしながら、低負荷域ではＥＧＲにおける流量自体が少ないため、還流に時間がかかり、過渡運転後期において過渡運転初期の酸素濃度の高いＥＧＲガスが遅れてインテークレシーバに入ってくるため、想定以上に吸気酸素濃度が上昇し、ＮＯｘが過剰に生成されてしまうことになる。
【００１０】
また、ＤＰＦが詰まっている等の理由で排気圧力が増大した場合、エンジンの体積効率低下によりＭＡＦが減少し、それを補うためにコントローラはＥＧＲバルブを閉じてＥＧＲ流量を減少させる。しかし、これによって吸気酸素濃度が上昇し、ＮＯｘが過剰に生成されてしまうことになる。
【００１１】
さらに、ＭＡＦセンサや燃料噴射量に誤差がある場合に、真の空気量の過不足とそれによる吸気酸素濃度の変化により、想定と異なる吸気酸素濃度となり、ＮＯｘの発生量が想定とずれてしまうことになる。
【００１２】
なお、ＥＧＲ制御については、ＥＧＲ率を精度良く算出するための技術が存在している。しかしながら、ＥＧＲを介して排ガスを還流するのにかかる還流時間を考慮したものではない。
【００１３】
また、タービン後の低圧な排気ガスをコンプレッサ・インタークーラを通して還流するＬＰ−ＥＧＲ（Low Pressure EGR）と呼ばれる吸気系の構成をとる場合、インタークーラから排気還流ガスが抜け出るのに長い時間がかかってしまい、新気量増大の時間的遅れが生ずるため、インタークーラをバイパスするバイパス通路を設ける技術が存在している。この技術においては、このようなバイパス通路の開閉を制御することでＮＯｘを削減する。しかしながら、ＬＰ−ＥＧＲやバイパス通路が存在することが前提となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開平１０−３３９１９１号公報
【特許文献２】特開２０１０−２０３２８１号公報
【特許文献３】特開２００７−１６２５２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
従って、本技術の目的は、一側面において、エンジンの吸気制御系において、過渡運転状態におけるＮＯｘを削減するための技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本技術の一側面に係る目標値算出方法は、（Ａ）排気循環器及び可変ノズルターボを有するエンジンに対する燃料噴射量の設定値及びエンジン回転数の設定値に対応する吸気酸素濃度の目標値及びエンジン吸入空気量目標値を取得するステップと、（Ｂ）取得された吸気酸素濃度の目標値と、排気を排気循環器を介して還流させるのにかかる還流時間とに基づき、排気還流率の目標値を算出するステップと、（Ｃ）算出された排気還流率の目標値と取得されたエンジン吸入空気量目標値とから、エンジンの新気量の目標値を算出するステップとを含む。
【発明の効果】
【００１７】
エンジンの吸気制御系において、過渡運転状態におけるＮＯｘを削減できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、エンジンの模式図である。
【図２】図２は、エンジンの従来の吸気制御系を説明するためのブロック線図である。
【図３】図３は、エンジン内部の気体の状態を示す模式図である。
【図４】図４は、本技術の実施の形態に係るエンジン及びエンジン制御装置を示す図である。
【図５】図５は、第１の実施の形態に係る計画器の構成を示す図である。
【図６】図６は、第１の実施の形態に係る処理フローを示す図である。
【図７】図７は、燃料噴射量の時間変化の一例を示す図である。
【図８】図８は、エンジン回転数の時間変化の一例を示す図である。
【図９】図９は、ＭＡＦ目標値の時間変化の一例を示す図である。
【図１０】図１０は、ＭＡＰ目標値の時間変化の一例を示す図である。
【図１１】図１１は、吸気酸素濃度の時間変化の一例を示す図である。
【図１２】図１２は、酸素量の時間変化の一例を示す図である。
【図１３】図１３は、ＥＧＲ率の時間変化の一例を示す図である。
【図１４】図１４は、ＮＯｘ濃度の時間変化の一例を示す図である。
【図１５】図１５は、第２の実施の形態に係る計画器の構成を示す図である。
【図１６】図１６は、第２の実施の形態に係る処理フローを示す図である。
【図１７】図１７は、第３の実施の形態に係る計画器の構成を示す図である。
【図１８】図１８は、第３の実施の形態に係る処理フローを示す図である。
【図１９】図１９は、第３の実施の形態に係る処理フローを示す図である。
【図２０】図２０は、エンジン制御装置をコンピュータで実装する場合のコンピュータの機能ブロック図である。
【図２１】図２１は、本実施の形態に係る目標値算出装置の機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図３に、図１に示したエンジン内部の気体の状態を示す。本実施の形態に係るエンジンでは、排ガスの圧力によってＶＮＴタービン１２０１を回して新気を取り入れる。新気を取り入れる側の外気圧をｐ1とし、排ガスを出力している側の外気圧をｐ4とする。また、空気中の酸素濃度がξo2であるものとする。
【００２０】
さらに、ＶＮＴタービン１２０１によって圧縮された新気の質量流量をｍ*air（図３ではｍの上にドットが付いているが、本文では上付きの＊で代替する）とする。なお、ｍ*とは、質量の時間微分値であり、質量の単位時間当たりの変化量を表す。さらに、ＥＧＲ１２０５における排ガスの質量流量をｍ*egrとする。なお、ＥＧＲ１２０５の断面積をＡegrとし、排ガスをＥＧＲ１２０５を介して還流するのにかかる時間をＥＧＲ還流時間τegrとする。
【００２１】
そして、外部から取り入れられた空気とＥＧＲ１２０５からの排ガスとはインテークレシーバ１２０２（吸気マニフォールド又はインテークマニホールドとも呼ぶ）で合流する。このインテークレシーバ１２０２における圧力をｐ2とし、インテークレシーバ１２０２の体積をＶirとし、インテークレシーバ１２０２内の気体温度をθ2とし、インテークレシーバ１２０２内の酸素濃度をΨio2とする。
【００２２】
さらに、インテークレシーバ１２０２からエンジン本体のシリンダ１２０３に流入する気体の質量流量をｍ*eとする。また、エンジン排気量をＶdとし、エンジン回転数をωeとし、インテークレシーバ１２０２から流入する気体が排出されるまでの時間をシリンダ通過時間τcylとする。さらに、エンジン本体に供給される燃料噴射量をｑとする。
【００２３】
また、エンジン本体の後ろのエキゾーストレシーバ１２０４（Exhaust Receiver）内の圧力をｐ3とし、エキゾーストレシーバ１２０４の体積をＶerとし、エキゾーストレシーバ１２０４の温度をθ3とし、エキゾーストレシーバ１２０４における排気酸素濃度をΨeo2とする。
【００２４】
さらに、エキゾーストレシーバ１２０４からＶＮＴタービン１２０１側に流れ出る排ガスの質量流量をｍ*tとする。ＶＮＴタービン１２０１側の管の断面積をＡvntとし、ＶＮＴタービン１２０１の回転数をωtcとする。
【００２５】
このような時に吸気酸素濃度Ψio2及び排気酸素濃度Ψeo2は以下のように表される。なお、これらの式は質量保存則に従っている。
【００２６】
【数１】
【００２７】
【数２】
【００２８】
（１）式における右辺第１項は、外部から吸入された空気の酸素濃度についての項であり、右辺第２項は、ＥＧＲ１２０５から送られてくる排ガスの酸素濃度についての項である。
【００２９】
なお、Ｘegrは、ＥＧＲ率（排気還流率とも呼ぶ）であり、以下のように表される。
【００３０】
【数３】
【００３１】
（２）式における右辺分子の第１項は、インテークレシーバ１２０２から流入する酸素濃度を表す項であり、右辺分子の第２項は、エンジンシリンダ１２０３における燃焼分を表す項である。なお、Ｌstは、理論空燃比を表す。（２）式における分母は、エンジンシリンダ１２０３に流入する気体の流量を表す。
【００３２】
さらに（１）及び（２）式をそれぞれΨio2及びΨeo2について解くと以下のようになる。
【００３３】
【数４】
【００３４】
【数５】
【００３５】
なお、空気過剰率λを測定するλセンサが存在する場合、排気酸素濃度は以下のように算出される。
【００３６】
【数６】
【００３７】
また、エンジン吸入空気量は、気体の状態方程式から、以下のように表される。
【００３８】
【数７】
【００３９】
ここで、ｖは回転制御数を表し、ここでは２である。また、Ｒは気体定数を表し、ηは体積効率を表す。体積効率は、エンジン回転数ωeとインテークレシーバ１２０２内の圧力ｐ2とについて例えば２次元テーブルを予め用意しておき、当該２次元テーブルから該当する値を読み出すようにする。但し、簡単のため体積効率については「１」に設定するようにしても良い。
【００４０】
さらに、ＥＧＲ還流時間τegrは以下のように表される。
【００４１】
【数８】
【００４２】
ここで、ＶegrはＥＧＲ１２０５の管内容量を表し、ｐegrはＥＧＲ１２０５の管内圧力を表し、θegrはＥＧＲ１２０５の管内温度を表す。また、Ｖ*egr（上付けの＊はＶの上のドットを表すものとする）は、体積流量を表す。このように、τegrは、Ｖ*egrの体積流量の気体がＶegrを通過する時間として表される。
【００４３】
また、シリンダ通過時間τcylは、以下のように算出される。
【００４４】
【数９】
【００４５】
さらに、ＥＧＲ流量ｍ*egrはオリフィスの式によって以下のように表される。
【００４６】
【数１０】
【００４７】
ここでｃegrはオリフィス係数を表し、ΨegrはＥＧＲ１２０５のオリフィス効率を表す。具体的にオリフィス効率Ψは以下のように表される。
【００４８】
【数１１】
【００４９】
以下、このような関係式に基づきＭＡＦ及びＭＡＰの適切な目標値を算出する方法について具体的に説明する。
【００５０】
［実施の形態１］
図４に、本技術の実施の形態に係るエンジンの一例としてディーゼルエンジンを示す。エンジン本体１には、エンジン本体１からの排ガスを供給する排気循環器ＥＧＲと、排ガスの圧力にてタービンを回して新気（Fresh Air）を圧縮してエンジン本体１に供給する可変ノズルターボＶＮＴとが接続されている。可変ノズルターボＶＮＴのノズル開度を調整することによって、可変ノズルターボＶＮＴのタービンの回転が調整され、吸気圧（ＭＡＰ）センサ１０１で測定される吸気圧（ＭＡＰ）が調整される。一方、排気循環器ＥＧＲに設けられているＥＧＲバルブのバルブ開度を調整することによって、新気量（ＭＡＦ）センサ１０６で測定される新気量（ＭＡＦ）が調整される。
【００５１】
また、ＥＧＲバルブ及びＶＮＴノズルの制御を行うエンジン制御装置１００には、燃料噴射量の設定値及びエンジン回転数の設定値が外部から入力されるようになっており、さらに、ＭＡＰセンサ１０１からの吸気圧測定値と、ＭＡＦセンサ１０６からの新気量測定値も入力されるようになっている。
【００５２】
さらに、第１の実施の形態では、インテークレシーバ１２０２内における吸気温度センサ１０２により測定される吸気温度θ2が、エンジン制御装置１００に入力されるようになっている。また、第２の実施の形態では、λセンサ１０５により測定される空気過剰率λも、エンジン制御装置１００にさらに入力されるようになっている。さらに、第３の実施の形態では、排気温度センサ１０３により測定される、エキゾーストレシーバ１２０４内の排気温度θ3と、排気圧力センサ１０４により測定される、エキゾーストレシーバ１２０４内の排気圧力ｐ3も、入力されるようになっている。
【００５３】
エンジン制御装置１００の上位レベルのブロック線図は、図２に示したものと同じである。但し、本実施の形態では、図２に示した計画器１０００は、図５に示すような構成を有する。
【００５４】
計画器１０００は、吸気酸素濃度テーブル１０１０と、吸気酸素総量テーブル１０２０と、ＥＧＲ還流時間算出部１０３０と、ＥＧＲ率算出部１０４０と、エンジン吸入空気量算出部１０５０と、ＭＡＰ算出部１０６０と、ＥＧＲ流量算出部１０７０と、ＭＡＦ算出部１０７０と、ＭＡＦ算出部１０８０とを有する。
【００５５】
吸気酸素濃度テーブル１０１０は、燃料噴射量ｑ及びエンジン回転数ωeの組み合わせに対応付けて吸気酸素濃度の目標値Ψio2_refが登録されているテーブルである。予め実験などにより測定した結果を、例えばテーブル化して登録しておく。この吸気酸素濃度テーブル１０１０の出力は、ＥＧＲ率算出部１０４０とエンジン吸入空気量算出部１０５０とに入力される。
【００５６】
吸気酸素総量テーブル１０２０は、燃料噴射量ｑ及びエンジン回転数ωeの組み合わせに対応付けて吸気酸素総量の目標値μio2_refが登録されているテーブルである。予め実験などにより測定した結果を、例えばテーブル化して登録しておく。この吸気酸素総量テーブル１０２０の出力は、エンジン吸入空気量算出部１０５０に入力される。
【００５７】
エンジン吸入空気量算出部１０５０は、吸気酸素濃度テーブル１０１０からの出力である吸気酸素濃度の目標値Ψio2_refと、吸気酸素総量テーブル１０２０からの出力である吸気酸素総量の目標値μioe2_refとから、エンジン吸入空気量の目標値ｍ*e_refを算出する。ＥＧＲ率算出部１０４０は、燃料噴射量ｑと、ＥＧＲ還流時間τegrと、吸気酸素濃度テーブル１０１０からの吸気酸素濃度の目標値Ψio2_refと、エンジン吸入空気量算出部１０５０からのエンジン吸入空気量の目標値ｍ*e_refとから、ＥＧＲ率の目標値Ｘegr_refを算出する。
【００５８】
ＭＡＰ算出部１０６０は、エンジン吸入空気量の目標値ｍ*e_refと、エンジン回転数ωeと、吸気温度センサ１０２の測定結果である吸気温度θ2とから、ＭＡＰ目標値ｐ2_refを算出する。ＥＧＲ流量算出部１０７０は、ＥＧＲ率の目標値Ｘegr_refとエンジン吸入空気量の目標値ｍ*e_refとから、ＥＧＲ流量の目標値ｍ*egr_refを算出する。一方、ＭＡＦ算出部１０８０は、ＥＧＲ率の目標値Ｘegr_refとエンジン吸入空気量の目標値ｍ*e_refとから、ＭＡＦの目標値ｍ*air_refを算出する。
【００５９】
ＥＧＲ還流時間算出部１０３０は、吸気温度センサ１０２の測定結果である吸気温度θ2とＥＧＲ流量の目標値ｍ*egr_refとＭＡＰ目標値ｐ2_refとから、ＥＧＲ還流時間τegrを算出する。
【００６０】
次に、本実施の形態に係る計画器１０００の処理内容について、図６を用いて説明する。エンジン制御装置１００の計画器１０００に、燃料噴射量の設定値及びエンジン回転数の設定値を含む運転状態が入力されると、計画器１０００は、吸気酸素濃度テーブル１０１０から吸気酸素濃度の目標値Ψio2_ref、吸気酸素総量テーブル１０２０から吸気酸素総量の目標値μio2_refを取得する（ステップＳ１）。取得された吸気酸素濃度の目標値Ψio2_refは、エンジン吸入空気量算出部１０５０及びＥＧＲ率算出部１０４０に出力され、吸気酸素総量の目標値μio2_refはエンジン吸入空気量算出部１０５０に出力される。
【００６１】
次に、エンジン吸入空気量算出部１０５０は、吸気酸素総量の目標値μio2_refを、吸気酸素濃度の目標値Ψio2_refで除することにより、エンジン吸入空気量の目標値ｍ*e_refを算出する（ステップＳ３）。
【００６２】
また、ＭＡＰ算出部１０６０は、エンジン回転数ωeと、吸気温度センサ１０２の測定結果である吸気温度θ2と、エンジン吸入空気量算出部１０５０からのエンジン吸入空気量目標値ｍ*e_refとを用い、所定の関係式に従って、ＭＡＰ目標値ｐ2_refを算出する（ステップＳ５）。
【００６３】
所定の関係式は、以下に示すように、（６）式をｐ2_refの式に変形した（６ｂ）式である。
【００６４】
【数１２】
【００６５】
なお、体積効率η（ωe，ｐ2）については、上でも述べたようにエンジン回転数及びインテークレシーバ１２０２内の圧力に応じた値となるが、今回は簡単のため常に１を設定している。
【００６６】
そして、ＥＧＲ率算出部１０４０は、エンジン吸入空気量目標値ｍ*e_refと、燃料噴射量ｑと、吸気酸素濃度目標値Ψio2_refと、ＥＧＲ還流時間τegrとから、所定の関係式に従って、ＥＧＲ率の目標値Ｘegr_refを算出する（ステップＳ７）。
【００６７】
所定の関係式は、以下に示すように、（３）式をＸegr_refの式に変形した（３ｂ）式である。
【００６８】
【数１３】
【００６９】
エンジン吸入空気量ｍ*eについては、エンジン吸入空気量目標値ｍ*e_refを用いる。但し、τcyl＋τegrだけ前の値を用いることになるので、エンジン吸入空気量算出部１０５０からのエンジン吸入空気量目標値ｍ*e_refをメモリなどに蓄積しておき、ステップＳ７を実施する際に、該当する値を読み出して使用する。吸気酸素濃度Ψio2についても、吸気酸素濃度目標値Ψio2_refを用いる。そして、τcyl＋τegrだけ前の値を用いることになるので、吸気酸素濃度テーブル１０１０からの吸気酸素濃度目標値Ψio2_refをメモリなどに蓄積しておき、ステップＳ７を実施する際に、対応する値を読み出して使用する。燃料噴射量ｑについても同様である。なお、ξo2及びＬstについては定数である。
【００７０】
その後、ＭＡＦ算出部１０８０は、ＥＧＲ算出部１０４０により算出されたＥＧＲ率の目標値Ｘegr_refと、エンジン吸入空気量の目標値ｍ*e_refとから、ＭＡＦの目標値ｍ*air_refを算出する（ステップＳ９）。具体的には、（１−Ｘegr_ref）＊ｍ*e_refで算出される。すなわち、ＥＧＲ１２０５ではなくタービン側に流れてくる空気の質量流量としてＭＡＦの目標値ｍ*air_refを算出する。
【００７１】
ステップＳ５及びＳ９で算出されたＭＡＰ目標値ｐ2_ref及びＭＡＦ目標値ｍ*air_refは、吸気系コントローラ１１００に出力され、吸気系コントローラ１１００は、従来どおりの制御を行う。
【００７２】
ここで処理が終了する場合には（ステップＳ１１：Ｙｅｓルート）、そのまま処理を終了し、まだ処理を終了しない場合には（ステップＳ１１：Ｎｏルート）、次のサイクルの前処理のため、ステップＳ１３に移行する。
【００７３】
具体的には、ＥＧＲ流量算出部１０７０は、ＥＧＲ率目標値Ｘegr_refと、エンジン吸入空気量目標値ｍ*e_refとから、ＥＧＲ流量の目標値ｍ*egr_refを算出する（ステップＳ１３）。具体的には、Ｘegr_ref＊ｍ*e_refで算出される。すなわち、ＭＡＦ目標値ｍ*air_refとＥＧＲ流量の目標値ｍ*egr_refとを加算すれば、エンジン吸入空気量目標値ｍ*e_refとなる。
【００７４】
さらに、ＥＧＲ還流時間算出部１０３０は、ＥＧＲ流量目標値ｍ*egr_refと、吸気温度θ2と、ＭＡＰ目標値ｐ2_refとから、（７）式に従ってＥＧＲ還流時間τegrを算出する（ステップＳ１５）。なお、（７）式におけるθegrについては測定できないので、ここでは吸気温度θ2を代わりに用いる。また、エキゾーストレシーバ１２０４内における排気温度θ3が得られる場合には、吸気温度θ2と排気温度θ3の平均値を用いるようにしても良い。さらに、ＥＧＲ１２０５内の圧力ｐegrもここでは得られないので代わりにＭＡＰ目標値ｐ2_refを用いる。Ｖegr及びＲは定数である。その後ステップＳ１に戻る。
【００７５】
以上のように処理を実施すれば、ＥＧＲ還流時間を考慮した上でＥＧＲ率が算出され、さらにＭＡＦ目標値も算出される。このようにすれば、例えば低負荷域から高負荷域への過渡運転時には、ＥＧＲ還流時間を考慮して一時的にＥＧＲ率を高くするようになる。これによって、吸気酸素濃度及び酸素総量を低減させ、結果的にＮＯｘ増大を抑制することができるようになる。
【００７６】
図７乃至図１４を用いて、エンジン回転数一定で燃料噴射量を増加させた場合の状態変化を説明する。図７乃至図１４において、横軸は時間を表している。図７において、縦軸は燃料噴射量［ｍｍ3／ｓｔ］を表しており、燃料噴射量が増加していることが分かる。一方、図８において、縦軸はエンジン回転数［ｒｐｍ］を表しており、エンジン回転数はほぼ一定である。このような場合に、本実施の形態によりＭＡＦ目標値［ｇ／ｃｙｌ］を算出すると、図９に示すようなＭＡＦ目標値の時間変化が得られる。図９において、縦軸はＭＡＦ目標値を表しており、従来技術によれば燃料噴射量に応じて増加していたが、本実施の形態によれば、一旦減少した後に急激に増加するようになっている。一方、図１０に示すように、ＭＡＰ目標値［ｋＰａ］については大きな変化はない。図１０において、縦軸はＭＡＰ目標値を表しており、燃料噴射量の増加に応じてＭＡＰ目標値も増加している。
【００７７】
さらに、図１１に吸気酸素濃度の時間変化を示す。図１１において、縦軸は吸気酸素濃度［％］を表しており、従来技術では一旦増加した後減少しているが、本実施の形態によれば、多少振動しているが、一旦増加するといったことはなく、全体的に減少するようになっている。すなわち、吸気酸素濃度が抑えられている。また、図１２に酸素量の時間変化を示す。図１２において、縦軸は酸素量［ｇ］を表しており、図１１と同様に従来技術によれば一旦増加している。一方、本実施の形態によれば、多少振動しているが、大幅に減少した後漸増している。但し、燃料噴射量が増加する前の値よりも増加することはない。このように、酸素量自体も抑えられている。
【００７８】
一方、図１３にＥＧＲ率の時間変化を示す。図１３において、縦軸はＥＧＲ率［％］を表しており、従来技術によれば燃料噴射量とは反対にＥＧＲ率が減少しているが、本実施の形態によれば一旦増加した後減少するようになっている。このようにして排ガスを多めに還流させて酸素を減らした後に、酸素を増加させるようにＥＧＲ率が増加するようになっている。
【００７９】
図１４にＮＯｘ濃度の時間変化を示す。図１４において、縦軸はＮＯｘ濃度［％］を表しており、従来技術によれば大きくＮＯｘ濃度が増加してしまっている。しかしながら、本実施の形態によれば、上で述べたような制御が行われるため、なだらかにＮＯｘ濃度は増加しているが、従来技術のように急激に増加することはない。
【００８０】
このように、エミッションの低減が図られている。
【００８１】
［実施の形態２］
第１の実施の形態では、燃料噴射量の値やＭＡＰの値が正確に得られる場合を想定していたが、ＭＡＦセンサの測定値や燃料噴射量の値に誤差があると考えられる場合には、高精度に空気過剰率を測定可能なλセンサ１０５を導入することで対処できる。この場合の計画器１０００ｂの構成を図１５に示す。
【００８２】
第１の実施の形態と異なる部分は、排気酸素濃度算出部１０９０を新たに導入し、ＥＧＲ率算出部１０４０の代わりに第２ＥＧＲ率算出部１０４０ｂを導入した部分である。
【００８３】
すなわち、排気酸素濃度算出部１０９０は、λセンサ１０５で測定された空気過剰率から、（５）式に従って排気酸素濃度Ψeo2を算出する。そして、第２ＥＧＲ率算出部１０４０ｂは、排気酸素濃度Ψeo2と、ＥＧＲ還流時間τegrと、吸気酸素濃度目標値Ψio2_refとから、ＥＧＲ率Ｘegr_refを算出する。他の構成要素については第１の実施の形態と同様であるから、説明を省略する。
【００８４】
次に、第２の実施の形態に係る計画器１０００ｂの処理内容を図１６を用いて説明する。エンジン制御装置１００の計画器１０００ｂに、燃料噴射量の設定値及びエンジン回転数の設定値を含む運転状態が入力されると、計画器１０００ｂは、吸気酸素濃度テーブル１０１０から吸気酸素濃度の目標値Ψio2_ref、吸気酸素総量テーブル１０２０から吸気酸素総量の目標値μio2_refを取得する（ステップＳ２１）。取得された吸気酸素濃度の目標値Ψio2_refは、エンジン吸入空気量算出部１０５０及び第２ＥＧＲ率算出部１０４０ｂに出力され、吸気酸素総量の目標値μio2_refはエンジン吸入空気量算出部１０５０に出力される。
【００８５】
次に、エンジン吸入空気量算出部１０５０は、吸気酸素総量の目標値μio2_refを、吸気酸素濃度の目標値Ψio2_refで除することにより、エンジン吸入空気量の目標値ｍ*e_refを算出する（ステップＳ２３）。
【００８６】
また、ＭＡＰ算出部１０６０は、エンジン回転数ωeと、吸気温度センサ１０２の測定結果である吸気温度θ2と、エンジン吸入空気量算出部１０５０からのエンジン吸入空気量目標値ｍ*e_refとを用い、所定の関係式に従って、ＭＡＰ目標値ｐ2_refを算出する（ステップＳ２５）。所定の関係式は、第１の実施の形態と同様に、（６）式をｐ2_refの式に変形した（６ｂ）式である。
【００８７】
また、排気酸素濃度算出部１０９０は、λセンサ１０５からの空気過剰率λから排気酸素濃度Ψeo2を算出する（ステップＳ２７）。具体的には、（５）式に従って算出する。
【００８８】
そして、第２ＥＧＲ率算出部１０４０ｂは、排気酸素濃度Ψeo2と、吸気酸素濃度目標値Ψio2_refと、ＥＧＲ還流時間τegrとから、所定の関係式に従って、ＥＧＲ率の目標値Ｘegr_refを算出する（ステップＳ２９）。第１の実施の形態とは異なり、燃料噴射量ｑ及びエンジン吸入空気量の目標値ｍ*e_refの代わりに排気酸素濃度Ψeo2を用いる。
【００８９】
本実施の形態における所定の関係式は、以下に示すように、（１）式をＸegr_refの式に変形した（１ｂ）式である。
【００９０】
【数１４】
【００９１】
（１ｂ）式から分かるように、排気酸素濃度Ψeo2については、ＥＧＲ還流時間τegrだけ前の値を使用するので、排気酸素濃度算出部１０９０からの排気酸素濃度Ψeo2については、メモリなどに蓄積しておき、ステップＳ２９を実施する際に、該当する値を読み出して使用する。ξo2は定数である。
【００９２】
その後、ＭＡＦ算出部１０８０は、第２ＥＧＲ算出部１０４０ｂにより算出されたＥＧＲ率の目標値Ｘegr_refと、エンジン吸入空気量の目標値ｍ*e_refとから、ＭＡＦの目標値ｍ*air_refを算出する（ステップＳ３１）。具体的には、（１−Ｘegr_ref）＊ｍ*e_refで算出される。すなわち、ＥＧＲ１２０５ではなくタービン側に流れてくる空気の質量流量としてＭＡＦの目標値ｍ*air_refを算出する。
【００９３】
ステップＳ２５及びＳ３１で算出されたＭＡＰ目標値ｐ2_ref及びＭＡＦ目標値ｍ*air_refは、吸気系コントローラ１１００に出力され、吸気系コントローラ１１００は、従来どおりの制御を行う。
【００９４】
ここで処理が終了する場合には（ステップＳ３３：Ｙｅｓルート）、そのまま処理を終了し、まだ処理を終了しない場合には（ステップＳ３３：Ｎｏルート）、次のサイクルの前処理のため、ステップＳ３５に移行する。
【００９５】
具体的には、ＥＧＲ流量算出部１０７０は、ＥＧＲ率目標値Ｘegr_refと、エンジン吸入空気量目標値ｍ*e_refとから、ＥＧＲ流量の目標値ｍ*egr_refを算出する（ステップＳ３５）。具体的には、Ｘegr_ref＊ｍ*e_refで算出される。すなわち、ＥＧＲ率Ｘegr_refによって、エンジン吸入空気量目標値ｍ*e_refが、ＭＡＦ目標値ｍ*air_refとＥＧＲ流量の目標値ｍ*egr_refとに按分されている。
【００９６】
さらに、ＥＧＲ還流時間算出部１０３０は、ＥＧＲ流量目標値ｍ*egr_refと、吸気温度θ2と、ＭＡＰ目標値ｐ2_refとから、（７）式に従ってＥＧＲ還流時間τegrを算出する（ステップＳ３７）。なお、（７）式におけるθegrについては測定できないので、ここでは吸気温度θ2を代わりに用いる。また、エキゾーストレシーバ１２０４内における排気温度θ3が得られる場合には、吸気温度θ2と排気温度θ3の平均値を用いるようにしても良い。さらに、ＥＧＲ１２０５内の圧力ｐegrもここでは得られないので代わりにＭＡＰ目標値ｐ2_refを用いる。Ｖegr及びＲは定数である。その後ステップＳ２１に戻る。
【００９７】
このようにＭＡＦセンサの測定値や燃料噴射量に誤差がある場合には、λセンサ１０５を導入することで、空気量の過不足を適切に把握することができ、第１の実施の形態と同様に、ＥＧＲ還流時間を考慮した上でＥＧＲ率が算出されるようになる。そして、このＥＧＲ率に応じてＭＡＦ目標値も算出される。このようにすれば、過渡運転時における吸気酸素濃度及び酸素総量を低減させ、結果的にＮＯｘ増大を抑制することができるようになる。
【００９８】
［実施の形態３］
例えばλセンサ１０５より外側に設けられるＤＰＦが詰まっているような場合、排気圧が変化するが、このような場合にはエンジンの体積効率低下によりＭＡＦが減少するという現象が生ずる。通常であれば、吸気系コントローラ１１００はＥＧＲ流量を減らすように制御を行ってしまうが、そのため吸気酸素濃度が上昇してＮＯｘが過剰に生成されるという問題がある。従って、本実施の形態では、第２の実施の形態を変形させることで、このような問題に対処する。
【００９９】
本実施の形態に係る計画器１０００ｃの構成を図１７に示す。本実施の形態と第２の実施の形態との差は、吸気温度センサ１０２からの吸気温度θ2とエンジン回転数ωeとエンジン吸入空気量の目標値ｍ*e_refからＭＡＰ目標値ｐ2_refを算出するＭＡＰ算出部１０６０の代わりに、排気温度センサ１０３からの排気温度θ3と排気圧センサ１０４からの排気圧ｐ3とＥＧＲ流量目標値ｍ*egr_refとからＭＡＰ目標値ｐ2_refを算出する第２ＭＡＰ算出部１０６０ｂを導入している点である。他の構成要素については第２の実施の形態と同様であるから、説明を省略する。
【０１００】
次に、第３の実施の形態に係る計画器１０００ｃの処理内容を図１８及び図１９を用いて説明する。
【０１０１】
エンジン制御装置１００の計画器１０００ｃに、燃料噴射量の設定値及びエンジン回転数の設定値を含む運転状態が入力されると、計画器１０００ｃは、吸気酸素濃度テーブル１０１０から吸気酸素濃度の目標値Ψio2_ref、吸気酸素総量テーブル１０２０から吸気酸素総量の目標値μio2_refを取得する（ステップＳ５１）。取得された吸気酸素濃度の目標値Ψio2_refは、エンジン吸入空気量算出部１０５０及び第２ＥＧＲ率算出部１０４０ｂに出力され、吸気酸素総量の目標値μio2_refはエンジン吸入空気量算出部１０５０に出力される。
【０１０２】
次に、エンジン吸入空気量算出部１０５０は、吸気酸素総量の目標値μio2_refを、吸気酸素濃度の目標値Ψio2_refで除することにより、エンジン吸入空気量の目標値ｍ*e_refを算出する（ステップＳ５３）。
【０１０３】
また、排気酸素濃度算出部１０９０は、λセンサ１０５からの空気過剰率λから排気酸素濃度Ψeo2を算出する（ステップＳ５５）。具体的には、（５）式に従って算出する。
【０１０４】
そして、第２ＥＧＲ率算出部１０４０ｂは、排気酸素濃度Ψeo2と、吸気酸素濃度目標値Ψio2_refと、ＥＧＲ還流時間τegrとから、所定の関係式に従って、ＥＧＲ率の目標値Ｘegr_refを算出する（ステップＳ５７）。第２の実施の形態の説明で述べたように、所定の関係式は（１ｂ）式である。
【０１０５】
その後、ＭＡＦ算出部１０８０は、第２ＥＧＲ算出部１０４０ｂにより算出されたＥＧＲ率の目標値Ｘegr_refと、エンジン吸入空気量の目標値ｍ*e_refとから、ＭＡＦの目標値ｍ*air_refを算出する（ステップＳ５９）。具体的には、（１−Ｘegr_ref）＊ｍ*e_refで算出される。すなわち、ＥＧＲ１２０５ではなくタービン側に流れてくる空気の質量流量としてＭＡＦの目標値ｍ*air_refを算出する。ここで処理は端子Ａを介して図１９の処理に移行する。
【０１０６】
図１９の処理の説明に移行して、ＥＧＲ流量算出部１０７０は、ＥＧＲ率目標値Ｘegr_refと、エンジン吸入空気量目標値ｍ*e_refとから、ＥＧＲ流量の目標値ｍ*egr_refを算出する（ステップＳ６１）。具体的には、Ｘegr_ref＊ｍ*e_refで算出される。
【０１０７】
そして、第２ＭＡＰ目標値算出部１０６０ｂは、排気温度センサ１０３からの排気温度θ3と排気圧センサ１０４の排気圧ｐ3とＥＧＲ流量の目標値ｍ*egr_refとから、所定の関係式に従って、ＭＡＰ目標値ｐ2_refを算出する（ステップＳ６３）。
【０１０８】
所定の関係式は、（９）式をｐ2について解くことによって得られる（９ｂ）式である。但し、本実施の形態では、０．５≦ｐ2／ｐ3＜１の状態であるから、それを考慮して変形している。
【０１０９】
【数１５】
【０１１０】
ＭＡＰ目標値ｐ2_ref及びＭＡＦ目標値ｍ*air_refは、吸気系コントローラ１１００に出力され、吸気系コントローラ１１００は、従来どおりの制御を行う。
【０１１１】
ここで処理が終了する場合には（ステップＳ６５：Ｙｅｓルート）、そのまま処理を終了し、まだ処理を終了しない場合には（ステップＳ６５：Ｎｏルート）、次のサイクルの前処理のため、ステップＳ６７に移行する。
【０１１２】
具体的には、ＥＧＲ還流時間算出部１０３０は、ＥＧＲ流量目標値ｍ*egr_refと、吸気温度θ2と、ＭＡＰ目標値ｐ2_refとから、（７）式に従ってＥＧＲ還流時間τegrを算出する（ステップＳ６７）。なお、（７）式におけるθegrについては測定できないので、ここでは吸気温度θ2を代わりに用いる。また、エキゾーストレシーバ１２０４内における排気温度θ3が得られる場合には、吸気温度θ2と排気温度θ3の平均値を用いるようにしても良い。さらに、ＥＧＲ１２０５内の圧力ｐegrもここでは得られないので代わりにＭＡＰ目標値ｐ2_refを用いる。Ｖegr及びＲは定数である。その後端子Ｂを介してステップＳ５１に戻る。
【０１１３】
ＤＰＦが詰まっているような状態であっても、排気圧センサ１０４の測定値に応じてＭＡＰ目標値を算出するようになっている。これによって適切なＥＧＲ流量を確保して、エミッション排出量を抑制することができるようになる。
【０１１４】
なお、上で述べた実施の形態では、吸気酸素総量テーブル１０２０を設ける例を示したが、エンジン吸入空気量算出部１０５０と一体化して、エンジン吸入空気量テーブルを設けるようにしても良い。
【０１１５】
以上本技術の実施の形態を説明したが、本技術はこれらの実施の形態に限定されない。例えば、上で説明した機能ブロック図は、一例であって、必ずしも実際のプログラムモジュール構成と一致しない場合もある。処理フローについても、処理結果が変わらない限り、処理順番を入れ替えたり、並列実行することも可能である。
【０１１６】
なお、上で述べたエンジン制御装置１００は、コンピュータ装置であって、図２０に示すように、ＲＡＭ（Random Access Memory）２５０１とプロセッサ２５０３とＲＯＭ（Read Only Memory）２５０７とセンサ群２５１５とがバス２５１９で接続されている。本実施の形態における処理を実施するための制御プログラム（及び存在している場合にはオペレーティング・システム（ＯＳ：Operating System））は、ＲＯＭ２５０７に格納されており、プロセッサ２５０３により実行される際にはＲＯＭ２５０７からＲＡＭ２５０１に読み出される。状況に応じてプロセッサ２５０３は、センサ群１０１乃至１０６（場合によっては燃料噴射量測定部及びエンジン回転数測定部など。）を制御し、測定値を取得する。また、処理途中のデータについては、ＲＡＭ２５０１に格納される。なお、プロセッサ２５０３は、ＲＯＭ２５０７を含む場合もあり、さらに、ＲＡＭ２５０１を含む場合もある。本技術の実施の形態では、上で述べた処理を実施するための制御プログラムは、コンピュータ読み取り可能なリムーバブル・ディスクに格納されて頒布され、ＲＯＭライタによってＲＯＭ２５０７に書き込まれる場合もある。このようなコンピュータ装置は、上で述べたプロセッサ２５０３、ＲＡＭ２５０１、ＲＯＭ２５０７などのハードウエアと制御プログラム（場合によってはＯＳも）とが有機的に協働することにより、上で述べたような各種機能を実現する。
【０１１７】
但し、エンジン制御装置全体をハードウエアのみにて実装することも可能である。
【０１１８】
以上述べた本実施の形態をまとめると以下のようになる。
【０１１９】
本実施の形態にかかる目標値算出方法は、（Ａ）排気循環器及び可変ノズルターボを有するエンジンに対する燃料噴射量の設定値及びエンジン回転数の設定値に対応する吸気酸素濃度の目標値及びエンジン吸入空気量目標値を取得するステップと、（Ｂ）取得された吸気酸素濃度の目標値と、排気を排気循環器を介して還流させるのにかかる還流時間とに基づき、排気還流率の目標値を算出するステップと、（Ｃ）算出された排気還流率の目標値と取得されたエンジン吸入空気量目標値とから、エンジンの新気量の目標値を算出するステップとを含む。
【０１２０】
このように、排気を排気循環器を介して還流させるのにかかる還流時間を考慮した上で、排気還流率（すなわちＥＧＲ率）の目標値が算出されるので、インテークレシーバ側の吸気酸素濃度及び酸素総量を抑えることができ、ＮＯｘ増大を適切に抑制することができるようになる。例えば、排気還流率の目標値は、エンジンのインテークレシーバにおける質量保存則に基づく式に従って算出される。
【０１２１】
なお、本目標値算出方法は、（Ｄ）取得されたエンジン吸入空気量目標値とエンジン回転数の設定値と吸気温度センサからの吸気温度とから、エンジンの吸気圧の目標値を算出するステップをさらに含むようにしても良い。これにより、吸気圧の目標値を適切に計算することができるようになる。エンジンの吸気圧の目標値は、例えばエンジンのシリンダについての気体の状態方程式に基づく式に従って算出される。
【０１２２】
また、本目標値算出方法は、（Ｅ）算出された排気還流率の目標値と取得されたエンジン吸入空気量目標値とから、排気還流流量の目標値を算出するステップと、（Ｆ）排気循環器の温度に相当する温度と、算出されたエンジンの吸気圧の目標値と、算出された排気循環量の目標値とから、還流時間を算出するステップとをさらに含むようにしても良い。このようにすれば、適切に還流時間を算出することができる。排気循環器の温度に相当する温度としては、例えば吸気温度、吸気温度及び排気温度の平均値などであってもよい。また、還流時間は、例えば気体の状態方程式に基づく式に従って算出される。
【０１２３】
さらに、本目標値算出方法は、（Ｇ）算出された排気還流率の目標値と取得されたエンジン吸入空気量目標値とから、排気還流流量の目標値を算出するステップと、（Ｈ）排気温度センサからの排気温度と、排気圧センサからの排気圧と、算出された排気還流流量の目標値とから、エンジンの吸気圧の目標値を算出するステップとをさらに含むようにしても良い。ＤＰＦの詰まりなどによって排気圧が変化しているような場合であっても、このような処理を実施すれば、吸気圧の目標値を適切に算出することができるようになる。
【０１２４】
さらに、本目標値算出方法は、（Ｉ）排気循環器の温度に相当する温度と、算出されたエンジンの吸気圧の目標値と、算出された排気還流流量の目標値とから、還流時間を算出するステップをさらに含むようにしても良い。
【０１２５】
また、排気還流率の目標値を算出するステップにおいて、エンジンの燃料噴射量の設定値とエンジン吸入空気量目標値と吸気酸素濃度の目標値とについて、還流時間とエンジンのシリンダを空気が通過するのにかかる通過時間との和だけ過去の値をさらに用いて、排気還流率の目標値を算出するようにしてもよい。
【０１２６】
さらに、排気還流率の目標値を算出するステップが、空気過剰率センサからの空気過剰率から排気酸素濃度を算出するステップと、還流時間だけ過去の排気酸素濃度をさらに用いて排気還流率の目標値を算出するステップとを含むようにしても良い。このようにすれば、燃料噴射量やＭＡＦセンサに誤差があるような場合でも、空気過剰率センサを導入することで、適切に排気還流率の目標値を算出することができるようになる。すなわち、上で述べたように、ＮＯｘを抑制できるようになる。
【０１２７】
本実施の形態に係る目標値算出装置（図２１：３０００）は、（Ａ）排気循環器及び可変ノズルターボを有するエンジンに対する燃料噴射量の設定値及びエンジン回転数の設定値に対応する吸気酸素濃度の目標値及びエンジン吸入空気量目標値を取得する取得部（図２１：３０１０）と、（Ｂ）取得された吸気酸素濃度の目標値と、排気を排気循環器を介して還流させるのにかかる還流時間とに基づき、排気還流率の目標値を算出する第１算出部（図２１：３０２０）と、（Ｃ）算出された排気還流率の目標値と取得されたエンジン吸入空気量目標値とから、エンジンの新気量の目標値を算出する第２算出部（図２１：３０３０）とを有する。第１算出部については、吸気酸素濃度の目標値などを格納するメモリを有する場合もある。
【０１２８】
なお、上記方法による処理をプロセッサに行わせるためのプログラムを作成することができ、当該プログラムは、例えばフレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、光磁気ディスク、半導体メモリ、ハードディスク等のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体又は記憶装置に格納される。尚、中間的な処理結果はメインメモリ等の記憶装置に一時保管される。
【０１２９】
以上の実施例を含む実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
【０１３０】
（付記１）
排気循環器及び可変ノズルターボを有するエンジンに対する燃料噴射量の設定値及びエンジン回転数の設定値に対応する吸気酸素濃度の目標値及びエンジン吸入空気量目標値を取得し、
取得された前記吸気酸素濃度の目標値と、排気を前記排気循環器を介して還流させるのにかかる還流時間とに基づき、排気還流率の目標値を算出し、
算出された前記排気還流率の目標値と取得された前記エンジン吸入空気量目標値とから、前記エンジンの新気量の目標値を算出する
処理をプロセッサに実行させるためのプログラム。
【０１３１】
（付記２）
取得された前記エンジン吸入空気量目標値と前記エンジン回転数の設定値と吸気温度センサからの吸気温度とから、前記エンジンの吸気圧の目標値を算出する
処理をさらにプロセッサに実行させるための付記１記載のプログラム。
【０１３２】
（付記３）
算出された前記排気還流率の目標値と取得された前記エンジン吸入空気量目標値とから、排気還流流量の目標値を算出し、
前記排気循環器の温度に相当する温度と、算出された前記エンジンの吸気圧の目標値と、算出された前記排気還流流量の目標値とから、前記還流時間を算出する
処理をさらに含む付記２記載のプログラム。
【０１３３】
（付記４）
算出された前記排気還流率の目標値と取得された前記エンジン吸入空気量目標値とから、排気還流流量の目標値を算出し、
排気温度センサからの排気温度と、排気圧センサからの排気圧と、算出された前記排気還流流量の目標値とから、前記エンジンの吸気圧の目標値を算出する
処理をさらに前記プロセッサに実行させるための付記１記載のプログラム。
【０１３４】
（付記５）
前記排気循環器の温度に相当する温度と、算出された前記エンジンの吸気圧の目標値と、算出された前記排気還流流量の目標値とから、前記還流時間を算出する
処理をさらに前記プロセッサに実行させるための付記４記載のプログラム。
【０１３５】
（付記６）
前記排気還流率の目標値を算出する処理において、
前記エンジンの燃料噴射量の設定値と前記エンジン吸入空気量目標値と前記吸気酸素濃度の目標値とについて、前記還流時間と前記エンジンのシリンダを空気が通過するのにかかる通過時間との和だけ過去の値をさらに用いて、前記排気還流率の目標値を算出する
付記１乃至５のいずれか１つ記載のプログラム。
【０１３６】
（付記７）
前記排気還流率の目標値を算出する処理において
空気過剰率センサからの空気過剰率から排気酸素濃度を算出し、
前記還流時間だけ過去の排気酸素濃度をさらに用いて前記排気還流率の目標値を算出する
付記１乃至５のいずれか１つ記載のプログラム。
【０１３７】
（付記８）
排気循環器及び可変ノズルターボを有するエンジンに対する燃料噴射量の設定値及びエンジン回転数の設定値に対応する吸気酸素濃度の目標値及びエンジン吸入空気量目標値を取得し、
取得された前記吸気酸素濃度の目標値と、排気を前記排気循環器を介して還流させるのにかかる還流時間とに基づき、排気還流率の目標値を算出し、
算出された前記排気還流率の目標値と取得された前記エンジン吸入空気量目標値とから、前記エンジンの新気量の目標値を算出する
処理がプロセッサにより実行される目標値算出方法。
【０１３８】
（付記９）
排気循環器及び可変ノズルターボを有するエンジンに対する燃料噴射量の設定値及びエンジン回転数の設定値に対応する吸気酸素濃度の目標値及びエンジン吸入空気量目標値を取得する取得部と、
取得された前記吸気酸素濃度の目標値と、排気を前記排気循環器を介して還流させるのにかかる還流時間とに基づき、排気還流率の目標値を算出する第１算出部と、
算出された前記排気還流率の目標値と取得された前記エンジン吸入空気量目標値とから、前記エンジンの新気量の目標値を算出する第２算出部と、
を有する目標値算出装置。
【符号の説明】
【０１３９】
１０１０ 吸気酸素濃度テーブル
１０２０ 吸気酸素総量テーブル
１０３０ ＥＧＲ還流時間算出部
１０４０ ＥＧＲ率算出部
１０５０ エンジン吸入空気量算出部
１０６０ ＭＡＰ算出部
１０７０ ＥＧＲ流量算出部
１０８０ ＭＡＦ算出部
１０９０ 排気酸素濃度算出部
１０４０ｂ 第２ＥＧＲ率算出部
１０６０ｂ 第２ＭＡＰ算出部
【技術分野】
【０００１】
本技術は、エンジンの制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のディーゼルエンジンは、エンジン燃焼室内に噴射する燃料噴射量によってトルクが決まり、負荷によってエンジン回転数が決まるという比較的単純な機関であった。しかし、近年のディーゼルエンジンにおいては、エミッションの低減と燃費の向上を目的として、新気量(MAF：Mass Air Flow)と吸気圧(MAP：Manifold Air Pressure)を適切に制御して最適な燃焼状態を保つための吸気系コントローラが設置されている。
【０００３】
図１に、近年におけるディーゼルエンジンの吸気系の構成を示す。吸気系には、可変ノズルターボＶＮＴ（Variable Nozzle Turbo）と排気循環器ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）の２つの機器が備えられている。
【０００４】
ＶＮＴは、十分な新気を燃焼室に送り込むことで燃焼を促進し、排気中のスス（ＰＭ：Particulate Matter）を低減するために使用される。ＥＧＲは、酸素の少ない不活性な排気ガスを燃焼室に送り込むことで燃焼温度と酸素濃度を抑制し、排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減するために使用される。
【０００５】
図２に吸気制御系の構成例を示す。図２に示されているように、計画器１０００には、燃料噴射量及びエンジン回転数の組み合わせで表される運転条件に対応付けて、定常時における目標ＥＧＲバルブ開度、定常時における目標新気量、定常時における目標吸気量及び定常時における目標ＶＮＴノズル開度が登録されている。そして、ある運転条件が計画器１０００に入力されると、計画器１０００は、当該運転条件に対応付けられている目標ＥＧＲバルブ開度、目標新気量、目標吸気圧及び目標ＶＮＴノズル開度を出力する。
【０００６】
吸気系コントローラ１１００は、目標新気量とエンジン１２００の出力側における新気量ＭＡＦの測定結果との誤差に対して予め定められた制御処理を実施し、ＥＧＲバルブ開度の制御値として出力する。また、吸気系コントローラ１１００は、目標吸気圧とエンジン１２００の出力側における吸気圧ＭＡＰの測定結果との誤差に対して予め定められた制御処理を実施、ＶＮＴノズル開度の制御値として出力する。
【０００７】
そして、計画器１０００からの目標ＥＧＲバルブ開度と吸気系コントローラ１１００からのＥＧＲバルブ開度の制御値との和によって、ＥＧＲバルブ開度を制御する。同様に、計画器１０００からの目標ＶＮＴノズル開度と吸気系コントローラ１１００からのＶＮＴノズル開度の制御値との和によって、ＶＮＴノズル開度を制御する。
【０００８】
図２に模式的に示すように、計画器１０００には、運転条件（燃料噴射量とエンジン回転数との組み合わせ）に応じた各目標値が、いわゆる２次元テーブルの状態で保存されており、その時々の運転条件に応じた目標値が出力される。ここで、各目標値は運転条件一定の定常運転状態における値であり、定常状態において使用するには問題ない。しかし、運転条件が連続的に変化する、いわゆる過渡運転状態の場合や、定常状態であっても外気温度やＤＰＦ（Diesel particulate filter）の詰まり具合による排気圧の変化など、外的な要因が変化する場合では最適とは言えない。従って、たとえ目標値に完全に追従したとしても、最終的なエミッションや燃費が悪化してしまうという問題点がある。
【０００９】
例えば、一般に低負荷域では、希薄燃焼となるため、高負荷域に比べＥＧＲ管内の残留酸素が多く、ＥＧＲの効果を得るためにＥＧＲ率をやや高めにする。高負荷域では、ＥＧＲ管内の残留酸素が少ないため、低負荷域から高負荷域への過渡運転状態においては、徐々にＥＧＲを閉じていくことになる。しかしながら、低負荷域ではＥＧＲにおける流量自体が少ないため、還流に時間がかかり、過渡運転後期において過渡運転初期の酸素濃度の高いＥＧＲガスが遅れてインテークレシーバに入ってくるため、想定以上に吸気酸素濃度が上昇し、ＮＯｘが過剰に生成されてしまうことになる。
【００１０】
また、ＤＰＦが詰まっている等の理由で排気圧力が増大した場合、エンジンの体積効率低下によりＭＡＦが減少し、それを補うためにコントローラはＥＧＲバルブを閉じてＥＧＲ流量を減少させる。しかし、これによって吸気酸素濃度が上昇し、ＮＯｘが過剰に生成されてしまうことになる。
【００１１】
さらに、ＭＡＦセンサや燃料噴射量に誤差がある場合に、真の空気量の過不足とそれによる吸気酸素濃度の変化により、想定と異なる吸気酸素濃度となり、ＮＯｘの発生量が想定とずれてしまうことになる。
【００１２】
なお、ＥＧＲ制御については、ＥＧＲ率を精度良く算出するための技術が存在している。しかしながら、ＥＧＲを介して排ガスを還流するのにかかる還流時間を考慮したものではない。
【００１３】
また、タービン後の低圧な排気ガスをコンプレッサ・インタークーラを通して還流するＬＰ−ＥＧＲ（Low Pressure EGR）と呼ばれる吸気系の構成をとる場合、インタークーラから排気還流ガスが抜け出るのに長い時間がかかってしまい、新気量増大の時間的遅れが生ずるため、インタークーラをバイパスするバイパス通路を設ける技術が存在している。この技術においては、このようなバイパス通路の開閉を制御することでＮＯｘを削減する。しかしながら、ＬＰ−ＥＧＲやバイパス通路が存在することが前提となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開平１０−３３９１９１号公報
【特許文献２】特開２０１０−２０３２８１号公報
【特許文献３】特開２００７−１６２５２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
従って、本技術の目的は、一側面において、エンジンの吸気制御系において、過渡運転状態におけるＮＯｘを削減するための技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本技術の一側面に係る目標値算出方法は、（Ａ）排気循環器及び可変ノズルターボを有するエンジンに対する燃料噴射量の設定値及びエンジン回転数の設定値に対応する吸気酸素濃度の目標値及びエンジン吸入空気量目標値を取得するステップと、（Ｂ）取得された吸気酸素濃度の目標値と、排気を排気循環器を介して還流させるのにかかる還流時間とに基づき、排気還流率の目標値を算出するステップと、（Ｃ）算出された排気還流率の目標値と取得されたエンジン吸入空気量目標値とから、エンジンの新気量の目標値を算出するステップとを含む。
【発明の効果】
【００１７】
エンジンの吸気制御系において、過渡運転状態におけるＮＯｘを削減できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、エンジンの模式図である。
【図２】図２は、エンジンの従来の吸気制御系を説明するためのブロック線図である。
【図３】図３は、エンジン内部の気体の状態を示す模式図である。
【図４】図４は、本技術の実施の形態に係るエンジン及びエンジン制御装置を示す図である。
【図５】図５は、第１の実施の形態に係る計画器の構成を示す図である。
【図６】図６は、第１の実施の形態に係る処理フローを示す図である。
【図７】図７は、燃料噴射量の時間変化の一例を示す図である。
【図８】図８は、エンジン回転数の時間変化の一例を示す図である。
【図９】図９は、ＭＡＦ目標値の時間変化の一例を示す図である。
【図１０】図１０は、ＭＡＰ目標値の時間変化の一例を示す図である。
【図１１】図１１は、吸気酸素濃度の時間変化の一例を示す図である。
【図１２】図１２は、酸素量の時間変化の一例を示す図である。
【図１３】図１３は、ＥＧＲ率の時間変化の一例を示す図である。
【図１４】図１４は、ＮＯｘ濃度の時間変化の一例を示す図である。
【図１５】図１５は、第２の実施の形態に係る計画器の構成を示す図である。
【図１６】図１６は、第２の実施の形態に係る処理フローを示す図である。
【図１７】図１７は、第３の実施の形態に係る計画器の構成を示す図である。
【図１８】図１８は、第３の実施の形態に係る処理フローを示す図である。
【図１９】図１９は、第３の実施の形態に係る処理フローを示す図である。
【図２０】図２０は、エンジン制御装置をコンピュータで実装する場合のコンピュータの機能ブロック図である。
【図２１】図２１は、本実施の形態に係る目標値算出装置の機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図３に、図１に示したエンジン内部の気体の状態を示す。本実施の形態に係るエンジンでは、排ガスの圧力によってＶＮＴタービン１２０１を回して新気を取り入れる。新気を取り入れる側の外気圧をｐ1とし、排ガスを出力している側の外気圧をｐ4とする。また、空気中の酸素濃度がξo2であるものとする。
【００２０】
さらに、ＶＮＴタービン１２０１によって圧縮された新気の質量流量をｍ*air（図３ではｍの上にドットが付いているが、本文では上付きの＊で代替する）とする。なお、ｍ*とは、質量の時間微分値であり、質量の単位時間当たりの変化量を表す。さらに、ＥＧＲ１２０５における排ガスの質量流量をｍ*egrとする。なお、ＥＧＲ１２０５の断面積をＡegrとし、排ガスをＥＧＲ１２０５を介して還流するのにかかる時間をＥＧＲ還流時間τegrとする。
【００２１】
そして、外部から取り入れられた空気とＥＧＲ１２０５からの排ガスとはインテークレシーバ１２０２（吸気マニフォールド又はインテークマニホールドとも呼ぶ）で合流する。このインテークレシーバ１２０２における圧力をｐ2とし、インテークレシーバ１２０２の体積をＶirとし、インテークレシーバ１２０２内の気体温度をθ2とし、インテークレシーバ１２０２内の酸素濃度をΨio2とする。
【００２２】
さらに、インテークレシーバ１２０２からエンジン本体のシリンダ１２０３に流入する気体の質量流量をｍ*eとする。また、エンジン排気量をＶdとし、エンジン回転数をωeとし、インテークレシーバ１２０２から流入する気体が排出されるまでの時間をシリンダ通過時間τcylとする。さらに、エンジン本体に供給される燃料噴射量をｑとする。
【００２３】
また、エンジン本体の後ろのエキゾーストレシーバ１２０４（Exhaust Receiver）内の圧力をｐ3とし、エキゾーストレシーバ１２０４の体積をＶerとし、エキゾーストレシーバ１２０４の温度をθ3とし、エキゾーストレシーバ１２０４における排気酸素濃度をΨeo2とする。
【００２４】
さらに、エキゾーストレシーバ１２０４からＶＮＴタービン１２０１側に流れ出る排ガスの質量流量をｍ*tとする。ＶＮＴタービン１２０１側の管の断面積をＡvntとし、ＶＮＴタービン１２０１の回転数をωtcとする。
【００２５】
このような時に吸気酸素濃度Ψio2及び排気酸素濃度Ψeo2は以下のように表される。なお、これらの式は質量保存則に従っている。
【００２６】
【数１】
【００２７】
【数２】
【００２８】
（１）式における右辺第１項は、外部から吸入された空気の酸素濃度についての項であり、右辺第２項は、ＥＧＲ１２０５から送られてくる排ガスの酸素濃度についての項である。
【００２９】
なお、Ｘegrは、ＥＧＲ率（排気還流率とも呼ぶ）であり、以下のように表される。
【００３０】
【数３】
【００３１】
（２）式における右辺分子の第１項は、インテークレシーバ１２０２から流入する酸素濃度を表す項であり、右辺分子の第２項は、エンジンシリンダ１２０３における燃焼分を表す項である。なお、Ｌstは、理論空燃比を表す。（２）式における分母は、エンジンシリンダ１２０３に流入する気体の流量を表す。
【００３２】
さらに（１）及び（２）式をそれぞれΨio2及びΨeo2について解くと以下のようになる。
【００３３】
【数４】
【００３４】
【数５】
【００３５】
なお、空気過剰率λを測定するλセンサが存在する場合、排気酸素濃度は以下のように算出される。
【００３６】
【数６】
【００３７】
また、エンジン吸入空気量は、気体の状態方程式から、以下のように表される。
【００３８】
【数７】
【００３９】
ここで、ｖは回転制御数を表し、ここでは２である。また、Ｒは気体定数を表し、ηは体積効率を表す。体積効率は、エンジン回転数ωeとインテークレシーバ１２０２内の圧力ｐ2とについて例えば２次元テーブルを予め用意しておき、当該２次元テーブルから該当する値を読み出すようにする。但し、簡単のため体積効率については「１」に設定するようにしても良い。
【００４０】
さらに、ＥＧＲ還流時間τegrは以下のように表される。
【００４１】
【数８】
【００４２】
ここで、ＶegrはＥＧＲ１２０５の管内容量を表し、ｐegrはＥＧＲ１２０５の管内圧力を表し、θegrはＥＧＲ１２０５の管内温度を表す。また、Ｖ*egr（上付けの＊はＶの上のドットを表すものとする）は、体積流量を表す。このように、τegrは、Ｖ*egrの体積流量の気体がＶegrを通過する時間として表される。
【００４３】
また、シリンダ通過時間τcylは、以下のように算出される。
【００４４】
【数９】
【００４５】
さらに、ＥＧＲ流量ｍ*egrはオリフィスの式によって以下のように表される。
【００４６】
【数１０】
【００４７】
ここでｃegrはオリフィス係数を表し、ΨegrはＥＧＲ１２０５のオリフィス効率を表す。具体的にオリフィス効率Ψは以下のように表される。
【００４８】
【数１１】
【００４９】
以下、このような関係式に基づきＭＡＦ及びＭＡＰの適切な目標値を算出する方法について具体的に説明する。
【００５０】
［実施の形態１］
図４に、本技術の実施の形態に係るエンジンの一例としてディーゼルエンジンを示す。エンジン本体１には、エンジン本体１からの排ガスを供給する排気循環器ＥＧＲと、排ガスの圧力にてタービンを回して新気（Fresh Air）を圧縮してエンジン本体１に供給する可変ノズルターボＶＮＴとが接続されている。可変ノズルターボＶＮＴのノズル開度を調整することによって、可変ノズルターボＶＮＴのタービンの回転が調整され、吸気圧（ＭＡＰ）センサ１０１で測定される吸気圧（ＭＡＰ）が調整される。一方、排気循環器ＥＧＲに設けられているＥＧＲバルブのバルブ開度を調整することによって、新気量（ＭＡＦ）センサ１０６で測定される新気量（ＭＡＦ）が調整される。
【００５１】
また、ＥＧＲバルブ及びＶＮＴノズルの制御を行うエンジン制御装置１００には、燃料噴射量の設定値及びエンジン回転数の設定値が外部から入力されるようになっており、さらに、ＭＡＰセンサ１０１からの吸気圧測定値と、ＭＡＦセンサ１０６からの新気量測定値も入力されるようになっている。
【００５２】
さらに、第１の実施の形態では、インテークレシーバ１２０２内における吸気温度センサ１０２により測定される吸気温度θ2が、エンジン制御装置１００に入力されるようになっている。また、第２の実施の形態では、λセンサ１０５により測定される空気過剰率λも、エンジン制御装置１００にさらに入力されるようになっている。さらに、第３の実施の形態では、排気温度センサ１０３により測定される、エキゾーストレシーバ１２０４内の排気温度θ3と、排気圧力センサ１０４により測定される、エキゾーストレシーバ１２０４内の排気圧力ｐ3も、入力されるようになっている。
【００５３】
エンジン制御装置１００の上位レベルのブロック線図は、図２に示したものと同じである。但し、本実施の形態では、図２に示した計画器１０００は、図５に示すような構成を有する。
【００５４】
計画器１０００は、吸気酸素濃度テーブル１０１０と、吸気酸素総量テーブル１０２０と、ＥＧＲ還流時間算出部１０３０と、ＥＧＲ率算出部１０４０と、エンジン吸入空気量算出部１０５０と、ＭＡＰ算出部１０６０と、ＥＧＲ流量算出部１０７０と、ＭＡＦ算出部１０７０と、ＭＡＦ算出部１０８０とを有する。
【００５５】
吸気酸素濃度テーブル１０１０は、燃料噴射量ｑ及びエンジン回転数ωeの組み合わせに対応付けて吸気酸素濃度の目標値Ψio2_refが登録されているテーブルである。予め実験などにより測定した結果を、例えばテーブル化して登録しておく。この吸気酸素濃度テーブル１０１０の出力は、ＥＧＲ率算出部１０４０とエンジン吸入空気量算出部１０５０とに入力される。
【００５６】
吸気酸素総量テーブル１０２０は、燃料噴射量ｑ及びエンジン回転数ωeの組み合わせに対応付けて吸気酸素総量の目標値μio2_refが登録されているテーブルである。予め実験などにより測定した結果を、例えばテーブル化して登録しておく。この吸気酸素総量テーブル１０２０の出力は、エンジン吸入空気量算出部１０５０に入力される。
【００５７】
エンジン吸入空気量算出部１０５０は、吸気酸素濃度テーブル１０１０からの出力である吸気酸素濃度の目標値Ψio2_refと、吸気酸素総量テーブル１０２０からの出力である吸気酸素総量の目標値μioe2_refとから、エンジン吸入空気量の目標値ｍ*e_refを算出する。ＥＧＲ率算出部１０４０は、燃料噴射量ｑと、ＥＧＲ還流時間τegrと、吸気酸素濃度テーブル１０１０からの吸気酸素濃度の目標値Ψio2_refと、エンジン吸入空気量算出部１０５０からのエンジン吸入空気量の目標値ｍ*e_refとから、ＥＧＲ率の目標値Ｘegr_refを算出する。
【００５８】
ＭＡＰ算出部１０６０は、エンジン吸入空気量の目標値ｍ*e_refと、エンジン回転数ωeと、吸気温度センサ１０２の測定結果である吸気温度θ2とから、ＭＡＰ目標値ｐ2_refを算出する。ＥＧＲ流量算出部１０７０は、ＥＧＲ率の目標値Ｘegr_refとエンジン吸入空気量の目標値ｍ*e_refとから、ＥＧＲ流量の目標値ｍ*egr_refを算出する。一方、ＭＡＦ算出部１０８０は、ＥＧＲ率の目標値Ｘegr_refとエンジン吸入空気量の目標値ｍ*e_refとから、ＭＡＦの目標値ｍ*air_refを算出する。
【００５９】
ＥＧＲ還流時間算出部１０３０は、吸気温度センサ１０２の測定結果である吸気温度θ2とＥＧＲ流量の目標値ｍ*egr_refとＭＡＰ目標値ｐ2_refとから、ＥＧＲ還流時間τegrを算出する。
【００６０】
次に、本実施の形態に係る計画器１０００の処理内容について、図６を用いて説明する。エンジン制御装置１００の計画器１０００に、燃料噴射量の設定値及びエンジン回転数の設定値を含む運転状態が入力されると、計画器１０００は、吸気酸素濃度テーブル１０１０から吸気酸素濃度の目標値Ψio2_ref、吸気酸素総量テーブル１０２０から吸気酸素総量の目標値μio2_refを取得する（ステップＳ１）。取得された吸気酸素濃度の目標値Ψio2_refは、エンジン吸入空気量算出部１０５０及びＥＧＲ率算出部１０４０に出力され、吸気酸素総量の目標値μio2_refはエンジン吸入空気量算出部１０５０に出力される。
【００６１】
次に、エンジン吸入空気量算出部１０５０は、吸気酸素総量の目標値μio2_refを、吸気酸素濃度の目標値Ψio2_refで除することにより、エンジン吸入空気量の目標値ｍ*e_refを算出する（ステップＳ３）。
【００６２】
また、ＭＡＰ算出部１０６０は、エンジン回転数ωeと、吸気温度センサ１０２の測定結果である吸気温度θ2と、エンジン吸入空気量算出部１０５０からのエンジン吸入空気量目標値ｍ*e_refとを用い、所定の関係式に従って、ＭＡＰ目標値ｐ2_refを算出する（ステップＳ５）。
【００６３】
所定の関係式は、以下に示すように、（６）式をｐ2_refの式に変形した（６ｂ）式である。
【００６４】
【数１２】
【００６５】
なお、体積効率η（ωe，ｐ2）については、上でも述べたようにエンジン回転数及びインテークレシーバ１２０２内の圧力に応じた値となるが、今回は簡単のため常に１を設定している。
【００６６】
そして、ＥＧＲ率算出部１０４０は、エンジン吸入空気量目標値ｍ*e_refと、燃料噴射量ｑと、吸気酸素濃度目標値Ψio2_refと、ＥＧＲ還流時間τegrとから、所定の関係式に従って、ＥＧＲ率の目標値Ｘegr_refを算出する（ステップＳ７）。
【００６７】
所定の関係式は、以下に示すように、（３）式をＸegr_refの式に変形した（３ｂ）式である。
【００６８】
【数１３】
【００６９】
エンジン吸入空気量ｍ*eについては、エンジン吸入空気量目標値ｍ*e_refを用いる。但し、τcyl＋τegrだけ前の値を用いることになるので、エンジン吸入空気量算出部１０５０からのエンジン吸入空気量目標値ｍ*e_refをメモリなどに蓄積しておき、ステップＳ７を実施する際に、該当する値を読み出して使用する。吸気酸素濃度Ψio2についても、吸気酸素濃度目標値Ψio2_refを用いる。そして、τcyl＋τegrだけ前の値を用いることになるので、吸気酸素濃度テーブル１０１０からの吸気酸素濃度目標値Ψio2_refをメモリなどに蓄積しておき、ステップＳ７を実施する際に、対応する値を読み出して使用する。燃料噴射量ｑについても同様である。なお、ξo2及びＬstについては定数である。
【００７０】
その後、ＭＡＦ算出部１０８０は、ＥＧＲ算出部１０４０により算出されたＥＧＲ率の目標値Ｘegr_refと、エンジン吸入空気量の目標値ｍ*e_refとから、ＭＡＦの目標値ｍ*air_refを算出する（ステップＳ９）。具体的には、（１−Ｘegr_ref）＊ｍ*e_refで算出される。すなわち、ＥＧＲ１２０５ではなくタービン側に流れてくる空気の質量流量としてＭＡＦの目標値ｍ*air_refを算出する。
【００７１】
ステップＳ５及びＳ９で算出されたＭＡＰ目標値ｐ2_ref及びＭＡＦ目標値ｍ*air_refは、吸気系コントローラ１１００に出力され、吸気系コントローラ１１００は、従来どおりの制御を行う。
【００７２】
ここで処理が終了する場合には（ステップＳ１１：Ｙｅｓルート）、そのまま処理を終了し、まだ処理を終了しない場合には（ステップＳ１１：Ｎｏルート）、次のサイクルの前処理のため、ステップＳ１３に移行する。
【００７３】
具体的には、ＥＧＲ流量算出部１０７０は、ＥＧＲ率目標値Ｘegr_refと、エンジン吸入空気量目標値ｍ*e_refとから、ＥＧＲ流量の目標値ｍ*egr_refを算出する（ステップＳ１３）。具体的には、Ｘegr_ref＊ｍ*e_refで算出される。すなわち、ＭＡＦ目標値ｍ*air_refとＥＧＲ流量の目標値ｍ*egr_refとを加算すれば、エンジン吸入空気量目標値ｍ*e_refとなる。
【００７４】
さらに、ＥＧＲ還流時間算出部１０３０は、ＥＧＲ流量目標値ｍ*egr_refと、吸気温度θ2と、ＭＡＰ目標値ｐ2_refとから、（７）式に従ってＥＧＲ還流時間τegrを算出する（ステップＳ１５）。なお、（７）式におけるθegrについては測定できないので、ここでは吸気温度θ2を代わりに用いる。また、エキゾーストレシーバ１２０４内における排気温度θ3が得られる場合には、吸気温度θ2と排気温度θ3の平均値を用いるようにしても良い。さらに、ＥＧＲ１２０５内の圧力ｐegrもここでは得られないので代わりにＭＡＰ目標値ｐ2_refを用いる。Ｖegr及びＲは定数である。その後ステップＳ１に戻る。
【００７５】
以上のように処理を実施すれば、ＥＧＲ還流時間を考慮した上でＥＧＲ率が算出され、さらにＭＡＦ目標値も算出される。このようにすれば、例えば低負荷域から高負荷域への過渡運転時には、ＥＧＲ還流時間を考慮して一時的にＥＧＲ率を高くするようになる。これによって、吸気酸素濃度及び酸素総量を低減させ、結果的にＮＯｘ増大を抑制することができるようになる。
【００７６】
図７乃至図１４を用いて、エンジン回転数一定で燃料噴射量を増加させた場合の状態変化を説明する。図７乃至図１４において、横軸は時間を表している。図７において、縦軸は燃料噴射量［ｍｍ3／ｓｔ］を表しており、燃料噴射量が増加していることが分かる。一方、図８において、縦軸はエンジン回転数［ｒｐｍ］を表しており、エンジン回転数はほぼ一定である。このような場合に、本実施の形態によりＭＡＦ目標値［ｇ／ｃｙｌ］を算出すると、図９に示すようなＭＡＦ目標値の時間変化が得られる。図９において、縦軸はＭＡＦ目標値を表しており、従来技術によれば燃料噴射量に応じて増加していたが、本実施の形態によれば、一旦減少した後に急激に増加するようになっている。一方、図１０に示すように、ＭＡＰ目標値［ｋＰａ］については大きな変化はない。図１０において、縦軸はＭＡＰ目標値を表しており、燃料噴射量の増加に応じてＭＡＰ目標値も増加している。
【００７７】
さらに、図１１に吸気酸素濃度の時間変化を示す。図１１において、縦軸は吸気酸素濃度［％］を表しており、従来技術では一旦増加した後減少しているが、本実施の形態によれば、多少振動しているが、一旦増加するといったことはなく、全体的に減少するようになっている。すなわち、吸気酸素濃度が抑えられている。また、図１２に酸素量の時間変化を示す。図１２において、縦軸は酸素量［ｇ］を表しており、図１１と同様に従来技術によれば一旦増加している。一方、本実施の形態によれば、多少振動しているが、大幅に減少した後漸増している。但し、燃料噴射量が増加する前の値よりも増加することはない。このように、酸素量自体も抑えられている。
【００７８】
一方、図１３にＥＧＲ率の時間変化を示す。図１３において、縦軸はＥＧＲ率［％］を表しており、従来技術によれば燃料噴射量とは反対にＥＧＲ率が減少しているが、本実施の形態によれば一旦増加した後減少するようになっている。このようにして排ガスを多めに還流させて酸素を減らした後に、酸素を増加させるようにＥＧＲ率が増加するようになっている。
【００７９】
図１４にＮＯｘ濃度の時間変化を示す。図１４において、縦軸はＮＯｘ濃度［％］を表しており、従来技術によれば大きくＮＯｘ濃度が増加してしまっている。しかしながら、本実施の形態によれば、上で述べたような制御が行われるため、なだらかにＮＯｘ濃度は増加しているが、従来技術のように急激に増加することはない。
【００８０】
このように、エミッションの低減が図られている。
【００８１】
［実施の形態２］
第１の実施の形態では、燃料噴射量の値やＭＡＰの値が正確に得られる場合を想定していたが、ＭＡＦセンサの測定値や燃料噴射量の値に誤差があると考えられる場合には、高精度に空気過剰率を測定可能なλセンサ１０５を導入することで対処できる。この場合の計画器１０００ｂの構成を図１５に示す。
【００８２】
第１の実施の形態と異なる部分は、排気酸素濃度算出部１０９０を新たに導入し、ＥＧＲ率算出部１０４０の代わりに第２ＥＧＲ率算出部１０４０ｂを導入した部分である。
【００８３】
すなわち、排気酸素濃度算出部１０９０は、λセンサ１０５で測定された空気過剰率から、（５）式に従って排気酸素濃度Ψeo2を算出する。そして、第２ＥＧＲ率算出部１０４０ｂは、排気酸素濃度Ψeo2と、ＥＧＲ還流時間τegrと、吸気酸素濃度目標値Ψio2_refとから、ＥＧＲ率Ｘegr_refを算出する。他の構成要素については第１の実施の形態と同様であるから、説明を省略する。
【００８４】
次に、第２の実施の形態に係る計画器１０００ｂの処理内容を図１６を用いて説明する。エンジン制御装置１００の計画器１０００ｂに、燃料噴射量の設定値及びエンジン回転数の設定値を含む運転状態が入力されると、計画器１０００ｂは、吸気酸素濃度テーブル１０１０から吸気酸素濃度の目標値Ψio2_ref、吸気酸素総量テーブル１０２０から吸気酸素総量の目標値μio2_refを取得する（ステップＳ２１）。取得された吸気酸素濃度の目標値Ψio2_refは、エンジン吸入空気量算出部１０５０及び第２ＥＧＲ率算出部１０４０ｂに出力され、吸気酸素総量の目標値μio2_refはエンジン吸入空気量算出部１０５０に出力される。
【００８５】
次に、エンジン吸入空気量算出部１０５０は、吸気酸素総量の目標値μio2_refを、吸気酸素濃度の目標値Ψio2_refで除することにより、エンジン吸入空気量の目標値ｍ*e_refを算出する（ステップＳ２３）。
【００８６】
また、ＭＡＰ算出部１０６０は、エンジン回転数ωeと、吸気温度センサ１０２の測定結果である吸気温度θ2と、エンジン吸入空気量算出部１０５０からのエンジン吸入空気量目標値ｍ*e_refとを用い、所定の関係式に従って、ＭＡＰ目標値ｐ2_refを算出する（ステップＳ２５）。所定の関係式は、第１の実施の形態と同様に、（６）式をｐ2_refの式に変形した（６ｂ）式である。
【００８７】
また、排気酸素濃度算出部１０９０は、λセンサ１０５からの空気過剰率λから排気酸素濃度Ψeo2を算出する（ステップＳ２７）。具体的には、（５）式に従って算出する。
【００８８】
そして、第２ＥＧＲ率算出部１０４０ｂは、排気酸素濃度Ψeo2と、吸気酸素濃度目標値Ψio2_refと、ＥＧＲ還流時間τegrとから、所定の関係式に従って、ＥＧＲ率の目標値Ｘegr_refを算出する（ステップＳ２９）。第１の実施の形態とは異なり、燃料噴射量ｑ及びエンジン吸入空気量の目標値ｍ*e_refの代わりに排気酸素濃度Ψeo2を用いる。
【００８９】
本実施の形態における所定の関係式は、以下に示すように、（１）式をＸegr_refの式に変形した（１ｂ）式である。
【００９０】
【数１４】
【００９１】
（１ｂ）式から分かるように、排気酸素濃度Ψeo2については、ＥＧＲ還流時間τegrだけ前の値を使用するので、排気酸素濃度算出部１０９０からの排気酸素濃度Ψeo2については、メモリなどに蓄積しておき、ステップＳ２９を実施する際に、該当する値を読み出して使用する。ξo2は定数である。
【００９２】
その後、ＭＡＦ算出部１０８０は、第２ＥＧＲ算出部１０４０ｂにより算出されたＥＧＲ率の目標値Ｘegr_refと、エンジン吸入空気量の目標値ｍ*e_refとから、ＭＡＦの目標値ｍ*air_refを算出する（ステップＳ３１）。具体的には、（１−Ｘegr_ref）＊ｍ*e_refで算出される。すなわち、ＥＧＲ１２０５ではなくタービン側に流れてくる空気の質量流量としてＭＡＦの目標値ｍ*air_refを算出する。
【００９３】
ステップＳ２５及びＳ３１で算出されたＭＡＰ目標値ｐ2_ref及びＭＡＦ目標値ｍ*air_refは、吸気系コントローラ１１００に出力され、吸気系コントローラ１１００は、従来どおりの制御を行う。
【００９４】
ここで処理が終了する場合には（ステップＳ３３：Ｙｅｓルート）、そのまま処理を終了し、まだ処理を終了しない場合には（ステップＳ３３：Ｎｏルート）、次のサイクルの前処理のため、ステップＳ３５に移行する。
【００９５】
具体的には、ＥＧＲ流量算出部１０７０は、ＥＧＲ率目標値Ｘegr_refと、エンジン吸入空気量目標値ｍ*e_refとから、ＥＧＲ流量の目標値ｍ*egr_refを算出する（ステップＳ３５）。具体的には、Ｘegr_ref＊ｍ*e_refで算出される。すなわち、ＥＧＲ率Ｘegr_refによって、エンジン吸入空気量目標値ｍ*e_refが、ＭＡＦ目標値ｍ*air_refとＥＧＲ流量の目標値ｍ*egr_refとに按分されている。
【００９６】
さらに、ＥＧＲ還流時間算出部１０３０は、ＥＧＲ流量目標値ｍ*egr_refと、吸気温度θ2と、ＭＡＰ目標値ｐ2_refとから、（７）式に従ってＥＧＲ還流時間τegrを算出する（ステップＳ３７）。なお、（７）式におけるθegrについては測定できないので、ここでは吸気温度θ2を代わりに用いる。また、エキゾーストレシーバ１２０４内における排気温度θ3が得られる場合には、吸気温度θ2と排気温度θ3の平均値を用いるようにしても良い。さらに、ＥＧＲ１２０５内の圧力ｐegrもここでは得られないので代わりにＭＡＰ目標値ｐ2_refを用いる。Ｖegr及びＲは定数である。その後ステップＳ２１に戻る。
【００９７】
このようにＭＡＦセンサの測定値や燃料噴射量に誤差がある場合には、λセンサ１０５を導入することで、空気量の過不足を適切に把握することができ、第１の実施の形態と同様に、ＥＧＲ還流時間を考慮した上でＥＧＲ率が算出されるようになる。そして、このＥＧＲ率に応じてＭＡＦ目標値も算出される。このようにすれば、過渡運転時における吸気酸素濃度及び酸素総量を低減させ、結果的にＮＯｘ増大を抑制することができるようになる。
【００９８】
［実施の形態３］
例えばλセンサ１０５より外側に設けられるＤＰＦが詰まっているような場合、排気圧が変化するが、このような場合にはエンジンの体積効率低下によりＭＡＦが減少するという現象が生ずる。通常であれば、吸気系コントローラ１１００はＥＧＲ流量を減らすように制御を行ってしまうが、そのため吸気酸素濃度が上昇してＮＯｘが過剰に生成されるという問題がある。従って、本実施の形態では、第２の実施の形態を変形させることで、このような問題に対処する。
【００９９】
本実施の形態に係る計画器１０００ｃの構成を図１７に示す。本実施の形態と第２の実施の形態との差は、吸気温度センサ１０２からの吸気温度θ2とエンジン回転数ωeとエンジン吸入空気量の目標値ｍ*e_refからＭＡＰ目標値ｐ2_refを算出するＭＡＰ算出部１０６０の代わりに、排気温度センサ１０３からの排気温度θ3と排気圧センサ１０４からの排気圧ｐ3とＥＧＲ流量目標値ｍ*egr_refとからＭＡＰ目標値ｐ2_refを算出する第２ＭＡＰ算出部１０６０ｂを導入している点である。他の構成要素については第２の実施の形態と同様であるから、説明を省略する。
【０１００】
次に、第３の実施の形態に係る計画器１０００ｃの処理内容を図１８及び図１９を用いて説明する。
【０１０１】
エンジン制御装置１００の計画器１０００ｃに、燃料噴射量の設定値及びエンジン回転数の設定値を含む運転状態が入力されると、計画器１０００ｃは、吸気酸素濃度テーブル１０１０から吸気酸素濃度の目標値Ψio2_ref、吸気酸素総量テーブル１０２０から吸気酸素総量の目標値μio2_refを取得する（ステップＳ５１）。取得された吸気酸素濃度の目標値Ψio2_refは、エンジン吸入空気量算出部１０５０及び第２ＥＧＲ率算出部１０４０ｂに出力され、吸気酸素総量の目標値μio2_refはエンジン吸入空気量算出部１０５０に出力される。
【０１０２】
次に、エンジン吸入空気量算出部１０５０は、吸気酸素総量の目標値μio2_refを、吸気酸素濃度の目標値Ψio2_refで除することにより、エンジン吸入空気量の目標値ｍ*e_refを算出する（ステップＳ５３）。
【０１０３】
また、排気酸素濃度算出部１０９０は、λセンサ１０５からの空気過剰率λから排気酸素濃度Ψeo2を算出する（ステップＳ５５）。具体的には、（５）式に従って算出する。
【０１０４】
そして、第２ＥＧＲ率算出部１０４０ｂは、排気酸素濃度Ψeo2と、吸気酸素濃度目標値Ψio2_refと、ＥＧＲ還流時間τegrとから、所定の関係式に従って、ＥＧＲ率の目標値Ｘegr_refを算出する（ステップＳ５７）。第２の実施の形態の説明で述べたように、所定の関係式は（１ｂ）式である。
【０１０５】
その後、ＭＡＦ算出部１０８０は、第２ＥＧＲ算出部１０４０ｂにより算出されたＥＧＲ率の目標値Ｘegr_refと、エンジン吸入空気量の目標値ｍ*e_refとから、ＭＡＦの目標値ｍ*air_refを算出する（ステップＳ５９）。具体的には、（１−Ｘegr_ref）＊ｍ*e_refで算出される。すなわち、ＥＧＲ１２０５ではなくタービン側に流れてくる空気の質量流量としてＭＡＦの目標値ｍ*air_refを算出する。ここで処理は端子Ａを介して図１９の処理に移行する。
【０１０６】
図１９の処理の説明に移行して、ＥＧＲ流量算出部１０７０は、ＥＧＲ率目標値Ｘegr_refと、エンジン吸入空気量目標値ｍ*e_refとから、ＥＧＲ流量の目標値ｍ*egr_refを算出する（ステップＳ６１）。具体的には、Ｘegr_ref＊ｍ*e_refで算出される。
【０１０７】
そして、第２ＭＡＰ目標値算出部１０６０ｂは、排気温度センサ１０３からの排気温度θ3と排気圧センサ１０４の排気圧ｐ3とＥＧＲ流量の目標値ｍ*egr_refとから、所定の関係式に従って、ＭＡＰ目標値ｐ2_refを算出する（ステップＳ６３）。
【０１０８】
所定の関係式は、（９）式をｐ2について解くことによって得られる（９ｂ）式である。但し、本実施の形態では、０．５≦ｐ2／ｐ3＜１の状態であるから、それを考慮して変形している。
【０１０９】
【数１５】
【０１１０】
ＭＡＰ目標値ｐ2_ref及びＭＡＦ目標値ｍ*air_refは、吸気系コントローラ１１００に出力され、吸気系コントローラ１１００は、従来どおりの制御を行う。
【０１１１】
ここで処理が終了する場合には（ステップＳ６５：Ｙｅｓルート）、そのまま処理を終了し、まだ処理を終了しない場合には（ステップＳ６５：Ｎｏルート）、次のサイクルの前処理のため、ステップＳ６７に移行する。
【０１１２】
具体的には、ＥＧＲ還流時間算出部１０３０は、ＥＧＲ流量目標値ｍ*egr_refと、吸気温度θ2と、ＭＡＰ目標値ｐ2_refとから、（７）式に従ってＥＧＲ還流時間τegrを算出する（ステップＳ６７）。なお、（７）式におけるθegrについては測定できないので、ここでは吸気温度θ2を代わりに用いる。また、エキゾーストレシーバ１２０４内における排気温度θ3が得られる場合には、吸気温度θ2と排気温度θ3の平均値を用いるようにしても良い。さらに、ＥＧＲ１２０５内の圧力ｐegrもここでは得られないので代わりにＭＡＰ目標値ｐ2_refを用いる。Ｖegr及びＲは定数である。その後端子Ｂを介してステップＳ５１に戻る。
【０１１３】
ＤＰＦが詰まっているような状態であっても、排気圧センサ１０４の測定値に応じてＭＡＰ目標値を算出するようになっている。これによって適切なＥＧＲ流量を確保して、エミッション排出量を抑制することができるようになる。
【０１１４】
なお、上で述べた実施の形態では、吸気酸素総量テーブル１０２０を設ける例を示したが、エンジン吸入空気量算出部１０５０と一体化して、エンジン吸入空気量テーブルを設けるようにしても良い。
【０１１５】
以上本技術の実施の形態を説明したが、本技術はこれらの実施の形態に限定されない。例えば、上で説明した機能ブロック図は、一例であって、必ずしも実際のプログラムモジュール構成と一致しない場合もある。処理フローについても、処理結果が変わらない限り、処理順番を入れ替えたり、並列実行することも可能である。
【０１１６】
なお、上で述べたエンジン制御装置１００は、コンピュータ装置であって、図２０に示すように、ＲＡＭ（Random Access Memory）２５０１とプロセッサ２５０３とＲＯＭ（Read Only Memory）２５０７とセンサ群２５１５とがバス２５１９で接続されている。本実施の形態における処理を実施するための制御プログラム（及び存在している場合にはオペレーティング・システム（ＯＳ：Operating System））は、ＲＯＭ２５０７に格納されており、プロセッサ２５０３により実行される際にはＲＯＭ２５０７からＲＡＭ２５０１に読み出される。状況に応じてプロセッサ２５０３は、センサ群１０１乃至１０６（場合によっては燃料噴射量測定部及びエンジン回転数測定部など。）を制御し、測定値を取得する。また、処理途中のデータについては、ＲＡＭ２５０１に格納される。なお、プロセッサ２５０３は、ＲＯＭ２５０７を含む場合もあり、さらに、ＲＡＭ２５０１を含む場合もある。本技術の実施の形態では、上で述べた処理を実施するための制御プログラムは、コンピュータ読み取り可能なリムーバブル・ディスクに格納されて頒布され、ＲＯＭライタによってＲＯＭ２５０７に書き込まれる場合もある。このようなコンピュータ装置は、上で述べたプロセッサ２５０３、ＲＡＭ２５０１、ＲＯＭ２５０７などのハードウエアと制御プログラム（場合によってはＯＳも）とが有機的に協働することにより、上で述べたような各種機能を実現する。
【０１１７】
但し、エンジン制御装置全体をハードウエアのみにて実装することも可能である。
【０１１８】
以上述べた本実施の形態をまとめると以下のようになる。
【０１１９】
本実施の形態にかかる目標値算出方法は、（Ａ）排気循環器及び可変ノズルターボを有するエンジンに対する燃料噴射量の設定値及びエンジン回転数の設定値に対応する吸気酸素濃度の目標値及びエンジン吸入空気量目標値を取得するステップと、（Ｂ）取得された吸気酸素濃度の目標値と、排気を排気循環器を介して還流させるのにかかる還流時間とに基づき、排気還流率の目標値を算出するステップと、（Ｃ）算出された排気還流率の目標値と取得されたエンジン吸入空気量目標値とから、エンジンの新気量の目標値を算出するステップとを含む。
【０１２０】
このように、排気を排気循環器を介して還流させるのにかかる還流時間を考慮した上で、排気還流率（すなわちＥＧＲ率）の目標値が算出されるので、インテークレシーバ側の吸気酸素濃度及び酸素総量を抑えることができ、ＮＯｘ増大を適切に抑制することができるようになる。例えば、排気還流率の目標値は、エンジンのインテークレシーバにおける質量保存則に基づく式に従って算出される。
【０１２１】
なお、本目標値算出方法は、（Ｄ）取得されたエンジン吸入空気量目標値とエンジン回転数の設定値と吸気温度センサからの吸気温度とから、エンジンの吸気圧の目標値を算出するステップをさらに含むようにしても良い。これにより、吸気圧の目標値を適切に計算することができるようになる。エンジンの吸気圧の目標値は、例えばエンジンのシリンダについての気体の状態方程式に基づく式に従って算出される。
【０１２２】
また、本目標値算出方法は、（Ｅ）算出された排気還流率の目標値と取得されたエンジン吸入空気量目標値とから、排気還流流量の目標値を算出するステップと、（Ｆ）排気循環器の温度に相当する温度と、算出されたエンジンの吸気圧の目標値と、算出された排気循環量の目標値とから、還流時間を算出するステップとをさらに含むようにしても良い。このようにすれば、適切に還流時間を算出することができる。排気循環器の温度に相当する温度としては、例えば吸気温度、吸気温度及び排気温度の平均値などであってもよい。また、還流時間は、例えば気体の状態方程式に基づく式に従って算出される。
【０１２３】
さらに、本目標値算出方法は、（Ｇ）算出された排気還流率の目標値と取得されたエンジン吸入空気量目標値とから、排気還流流量の目標値を算出するステップと、（Ｈ）排気温度センサからの排気温度と、排気圧センサからの排気圧と、算出された排気還流流量の目標値とから、エンジンの吸気圧の目標値を算出するステップとをさらに含むようにしても良い。ＤＰＦの詰まりなどによって排気圧が変化しているような場合であっても、このような処理を実施すれば、吸気圧の目標値を適切に算出することができるようになる。
【０１２４】
さらに、本目標値算出方法は、（Ｉ）排気循環器の温度に相当する温度と、算出されたエンジンの吸気圧の目標値と、算出された排気還流流量の目標値とから、還流時間を算出するステップをさらに含むようにしても良い。
【０１２５】
また、排気還流率の目標値を算出するステップにおいて、エンジンの燃料噴射量の設定値とエンジン吸入空気量目標値と吸気酸素濃度の目標値とについて、還流時間とエンジンのシリンダを空気が通過するのにかかる通過時間との和だけ過去の値をさらに用いて、排気還流率の目標値を算出するようにしてもよい。
【０１２６】
さらに、排気還流率の目標値を算出するステップが、空気過剰率センサからの空気過剰率から排気酸素濃度を算出するステップと、還流時間だけ過去の排気酸素濃度をさらに用いて排気還流率の目標値を算出するステップとを含むようにしても良い。このようにすれば、燃料噴射量やＭＡＦセンサに誤差があるような場合でも、空気過剰率センサを導入することで、適切に排気還流率の目標値を算出することができるようになる。すなわち、上で述べたように、ＮＯｘを抑制できるようになる。
【０１２７】
本実施の形態に係る目標値算出装置（図２１：３０００）は、（Ａ）排気循環器及び可変ノズルターボを有するエンジンに対する燃料噴射量の設定値及びエンジン回転数の設定値に対応する吸気酸素濃度の目標値及びエンジン吸入空気量目標値を取得する取得部（図２１：３０１０）と、（Ｂ）取得された吸気酸素濃度の目標値と、排気を排気循環器を介して還流させるのにかかる還流時間とに基づき、排気還流率の目標値を算出する第１算出部（図２１：３０２０）と、（Ｃ）算出された排気還流率の目標値と取得されたエンジン吸入空気量目標値とから、エンジンの新気量の目標値を算出する第２算出部（図２１：３０３０）とを有する。第１算出部については、吸気酸素濃度の目標値などを格納するメモリを有する場合もある。
【０１２８】
なお、上記方法による処理をプロセッサに行わせるためのプログラムを作成することができ、当該プログラムは、例えばフレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、光磁気ディスク、半導体メモリ、ハードディスク等のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体又は記憶装置に格納される。尚、中間的な処理結果はメインメモリ等の記憶装置に一時保管される。
【０１２９】
以上の実施例を含む実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
【０１３０】
（付記１）
排気循環器及び可変ノズルターボを有するエンジンに対する燃料噴射量の設定値及びエンジン回転数の設定値に対応する吸気酸素濃度の目標値及びエンジン吸入空気量目標値を取得し、
取得された前記吸気酸素濃度の目標値と、排気を前記排気循環器を介して還流させるのにかかる還流時間とに基づき、排気還流率の目標値を算出し、
算出された前記排気還流率の目標値と取得された前記エンジン吸入空気量目標値とから、前記エンジンの新気量の目標値を算出する
処理をプロセッサに実行させるためのプログラム。
【０１３１】
（付記２）
取得された前記エンジン吸入空気量目標値と前記エンジン回転数の設定値と吸気温度センサからの吸気温度とから、前記エンジンの吸気圧の目標値を算出する
処理をさらにプロセッサに実行させるための付記１記載のプログラム。
【０１３２】
（付記３）
算出された前記排気還流率の目標値と取得された前記エンジン吸入空気量目標値とから、排気還流流量の目標値を算出し、
前記排気循環器の温度に相当する温度と、算出された前記エンジンの吸気圧の目標値と、算出された前記排気還流流量の目標値とから、前記還流時間を算出する
処理をさらに含む付記２記載のプログラム。
【０１３３】
（付記４）
算出された前記排気還流率の目標値と取得された前記エンジン吸入空気量目標値とから、排気還流流量の目標値を算出し、
排気温度センサからの排気温度と、排気圧センサからの排気圧と、算出された前記排気還流流量の目標値とから、前記エンジンの吸気圧の目標値を算出する
処理をさらに前記プロセッサに実行させるための付記１記載のプログラム。
【０１３４】
（付記５）
前記排気循環器の温度に相当する温度と、算出された前記エンジンの吸気圧の目標値と、算出された前記排気還流流量の目標値とから、前記還流時間を算出する
処理をさらに前記プロセッサに実行させるための付記４記載のプログラム。
【０１３５】
（付記６）
前記排気還流率の目標値を算出する処理において、
前記エンジンの燃料噴射量の設定値と前記エンジン吸入空気量目標値と前記吸気酸素濃度の目標値とについて、前記還流時間と前記エンジンのシリンダを空気が通過するのにかかる通過時間との和だけ過去の値をさらに用いて、前記排気還流率の目標値を算出する
付記１乃至５のいずれか１つ記載のプログラム。
【０１３６】
（付記７）
前記排気還流率の目標値を算出する処理において
空気過剰率センサからの空気過剰率から排気酸素濃度を算出し、
前記還流時間だけ過去の排気酸素濃度をさらに用いて前記排気還流率の目標値を算出する
付記１乃至５のいずれか１つ記載のプログラム。
【０１３７】
（付記８）
排気循環器及び可変ノズルターボを有するエンジンに対する燃料噴射量の設定値及びエンジン回転数の設定値に対応する吸気酸素濃度の目標値及びエンジン吸入空気量目標値を取得し、
取得された前記吸気酸素濃度の目標値と、排気を前記排気循環器を介して還流させるのにかかる還流時間とに基づき、排気還流率の目標値を算出し、
算出された前記排気還流率の目標値と取得された前記エンジン吸入空気量目標値とから、前記エンジンの新気量の目標値を算出する
処理がプロセッサにより実行される目標値算出方法。
【０１３８】
（付記９）
排気循環器及び可変ノズルターボを有するエンジンに対する燃料噴射量の設定値及びエンジン回転数の設定値に対応する吸気酸素濃度の目標値及びエンジン吸入空気量目標値を取得する取得部と、
取得された前記吸気酸素濃度の目標値と、排気を前記排気循環器を介して還流させるのにかかる還流時間とに基づき、排気還流率の目標値を算出する第１算出部と、
算出された前記排気還流率の目標値と取得された前記エンジン吸入空気量目標値とから、前記エンジンの新気量の目標値を算出する第２算出部と、
を有する目標値算出装置。
【符号の説明】
【０１３９】
１０１０ 吸気酸素濃度テーブル
１０２０ 吸気酸素総量テーブル
１０３０ ＥＧＲ還流時間算出部
１０４０ ＥＧＲ率算出部
１０５０ エンジン吸入空気量算出部
１０６０ ＭＡＰ算出部
１０７０ ＥＧＲ流量算出部
１０８０ ＭＡＦ算出部
１０９０ 排気酸素濃度算出部
１０４０ｂ 第２ＥＧＲ率算出部
１０６０ｂ 第２ＭＡＰ算出部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気循環器及び可変ノズルターボを有するエンジンに対する燃料噴射量の設定値及びエンジン回転数の設定値に対応する吸気酸素濃度の目標値及びエンジン吸入空気量目標値を取得し、
取得された前記吸気酸素濃度の目標値と、排気を前記排気循環器を介して還流させるのにかかる還流時間とに基づき、排気還流率の目標値を算出し、
算出された前記排気還流率の目標値と取得された前記エンジン吸入空気量目標値とから、前記エンジンの新気量の目標値を算出する
処理をプロセッサに実行させるためのプログラム。
【請求項２】
取得された前記エンジン吸入空気量目標値と前記エンジン回転数の設定値と吸気温度センサからの吸気温度とから、前記エンジンの吸気圧の目標値を算出する
処理をさらにプロセッサに実行させるための請求項１記載のプログラム。
【請求項３】
算出された前記排気還流率の目標値と取得された前記エンジン吸入空気量目標値とから、排気還流流量の目標値を算出し、
前記排気循環器の温度に相当する温度と、算出された前記エンジンの吸気圧の目標値と、算出された前記排気還流流量の目標値とから、前記還流時間を算出する
処理をさらに含む請求項２記載のプログラム。
【請求項４】
算出された前記排気還流率の目標値と取得された前記エンジン吸入空気量目標値とから、排気還流流量の目標値を算出し、
排気温度センサからの排気温度と、排気圧センサからの排気圧と、算出された前記排気還流流量の目標値とから、前記エンジンの吸気圧の目標値を算出する
処理をさらに前記プロセッサに実行させるための請求項１記載のプログラム。
【請求項５】
前記排気循環器の温度に相当する温度と、算出された前記エンジンの吸気圧の目標値と、算出された前記排気還流流量の目標値とから、前記還流時間を算出する
処理をさらに前記プロセッサに実行させるための請求項４記載のプログラム。
【請求項６】
前記排気還流率の目標値を算出する処理において、
前記エンジンの燃料噴射量の設定値と前記エンジン吸入空気量目標値と前記吸気酸素濃度の目標値とについて、前記還流時間と前記エンジンのシリンダを空気が通過するのにかかる通過時間との和だけ過去の値をさらに用いて、前記排気還流率の目標値を算出する
請求項１乃至５のいずれか１つ記載のプログラム。
【請求項７】
前記排気還流率の目標値を算出する処理において
空気過剰率センサからの空気過剰率から排気酸素濃度を算出し、
前記還流時間だけ過去の排気酸素濃度をさらに用いて前記排気還流率の目標値を算出する
請求項１乃至５のいずれか１つ記載のプログラム。
【請求項８】
排気循環器及び可変ノズルターボを有するエンジンに対する燃料噴射量の設定値及びエンジン回転数の設定値に対応する吸気酸素濃度の目標値及びエンジン吸入空気量目標値を取得し、
取得された前記吸気酸素濃度の目標値と、排気を前記排気循環器を介して還流させるのにかかる還流時間とに基づき、排気還流率の目標値を算出し、
算出された前記排気還流率の目標値と取得された前記エンジン吸入空気量目標値とから、前記エンジンの新気量の目標値を算出する
処理を含む目標値算出方法。
【請求項９】
排気循環器及び可変ノズルターボを有するエンジンに対する燃料噴射量の設定値及びエンジン回転数の設定値に対応する吸気酸素濃度の目標値及びエンジン吸入空気量目標値を取得する取得部と、
取得された前記吸気酸素濃度の目標値と、排気を前記排気循環器を介して還流させるのにかかる還流時間とに基づき、排気還流率の目標値を算出する第１算出部と、
算出された前記排気還流率の目標値と取得された前記エンジン吸入空気量目標値とから、前記エンジンの新気量の目標値を算出する第２算出部と、
を有する目標値算出装置。
【請求項１】
排気循環器及び可変ノズルターボを有するエンジンに対する燃料噴射量の設定値及びエンジン回転数の設定値に対応する吸気酸素濃度の目標値及びエンジン吸入空気量目標値を取得し、
取得された前記吸気酸素濃度の目標値と、排気を前記排気循環器を介して還流させるのにかかる還流時間とに基づき、排気還流率の目標値を算出し、
算出された前記排気還流率の目標値と取得された前記エンジン吸入空気量目標値とから、前記エンジンの新気量の目標値を算出する
処理をプロセッサに実行させるためのプログラム。
【請求項２】
取得された前記エンジン吸入空気量目標値と前記エンジン回転数の設定値と吸気温度センサからの吸気温度とから、前記エンジンの吸気圧の目標値を算出する
処理をさらにプロセッサに実行させるための請求項１記載のプログラム。
【請求項３】
算出された前記排気還流率の目標値と取得された前記エンジン吸入空気量目標値とから、排気還流流量の目標値を算出し、
前記排気循環器の温度に相当する温度と、算出された前記エンジンの吸気圧の目標値と、算出された前記排気還流流量の目標値とから、前記還流時間を算出する
処理をさらに含む請求項２記載のプログラム。
【請求項４】
算出された前記排気還流率の目標値と取得された前記エンジン吸入空気量目標値とから、排気還流流量の目標値を算出し、
排気温度センサからの排気温度と、排気圧センサからの排気圧と、算出された前記排気還流流量の目標値とから、前記エンジンの吸気圧の目標値を算出する
処理をさらに前記プロセッサに実行させるための請求項１記載のプログラム。
【請求項５】
前記排気循環器の温度に相当する温度と、算出された前記エンジンの吸気圧の目標値と、算出された前記排気還流流量の目標値とから、前記還流時間を算出する
処理をさらに前記プロセッサに実行させるための請求項４記載のプログラム。
【請求項６】
前記排気還流率の目標値を算出する処理において、
前記エンジンの燃料噴射量の設定値と前記エンジン吸入空気量目標値と前記吸気酸素濃度の目標値とについて、前記還流時間と前記エンジンのシリンダを空気が通過するのにかかる通過時間との和だけ過去の値をさらに用いて、前記排気還流率の目標値を算出する
請求項１乃至５のいずれか１つ記載のプログラム。
【請求項７】
前記排気還流率の目標値を算出する処理において
空気過剰率センサからの空気過剰率から排気酸素濃度を算出し、
前記還流時間だけ過去の排気酸素濃度をさらに用いて前記排気還流率の目標値を算出する
請求項１乃至５のいずれか１つ記載のプログラム。
【請求項８】
排気循環器及び可変ノズルターボを有するエンジンに対する燃料噴射量の設定値及びエンジン回転数の設定値に対応する吸気酸素濃度の目標値及びエンジン吸入空気量目標値を取得し、
取得された前記吸気酸素濃度の目標値と、排気を前記排気循環器を介して還流させるのにかかる還流時間とに基づき、排気還流率の目標値を算出し、
算出された前記排気還流率の目標値と取得された前記エンジン吸入空気量目標値とから、前記エンジンの新気量の目標値を算出する
処理を含む目標値算出方法。
【請求項９】
排気循環器及び可変ノズルターボを有するエンジンに対する燃料噴射量の設定値及びエンジン回転数の設定値に対応する吸気酸素濃度の目標値及びエンジン吸入空気量目標値を取得する取得部と、
取得された前記吸気酸素濃度の目標値と、排気を前記排気循環器を介して還流させるのにかかる還流時間とに基づき、排気還流率の目標値を算出する第１算出部と、
算出された前記排気還流率の目標値と取得された前記エンジン吸入空気量目標値とから、前記エンジンの新気量の目標値を算出する第２算出部と、
を有する目標値算出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２０１２−２４１６６７（Ｐ２０１２−２４１６６７Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１４７８６（Ｐ２０１１−１１４７８６）
【出願日】平成２３年５月２３日（２０１１．５．２３）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【出願人】（３９１００８５５９）株式会社トランストロン (30)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２３日（２０１１．５．２３）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【出願人】（３９１００８５５９）株式会社トランストロン (30)
【Ｆターム（参考）】
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