特許 6094743 エンジンの制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6094743

(24)【登録日】2017年2月24日

(45)【発行日】2017年3月15日

(54)【発明の名称】エンジンの制御装置

(51)【国際特許分類】

   F02D 45/00 20060101AFI20170306BHJP

   F02M 26/52 20160101ALI20170306BHJP

【ＦＩ】

   F02D45/00 368G

   F02D45/00 366E

   F02D45/00 301F

   F02M26/52

【請求項の数】5

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2013-47329(P2013-47329)

(22)【出願日】2013年3月8日

(65)【公開番号】特開2014-173504(P2014-173504A)

(43)【公開日】2014年9月22日

【審査請求日】2015年12月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006286

【氏名又は名称】三菱自動車工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100101236

【弁理士】

【氏名又は名称】栗原 浩之

(72)【発明者】

【氏名】金山 訓己

【審査官】 藤村 泰智

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−０３２９９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０５２４４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０２１５６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１６１６２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−００２１４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２４１５６９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｄ ４１／００−４５／００

Ｆ０２Ｄ １３／００−２８／００

Ｆ０２Ｂ ４７／０８−４７／１０

Ｆ０２Ｍ ２６／００−２６／７４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンの排気通路と吸気通路とを繋ぐ排気循環通路と、
該排気循環通路を通過する排気の流量を調整する流量調整手段と、
を有する排気循環装置を備えたエンジンの制御装置であって、
前記排気通路と前記排気循環通路との分岐部分よりも排気通路下流側に設けられ、排気酸素濃度を検出する検出手段と、
目標燃料噴射量に基づいて前記エンジンの燃焼室で生成される排気酸素濃度を推定する第１推定手段と、
前記燃焼室から前記検出手段に排気が到達するまでの排気の輸送時間である検出遅れ時間を演算する検出遅れ時間演算手段と、
前記第１推定手段の推定結果を、前記検出手段の検出結果及び前記検出遅れ時間に基づいて補正する補正手段と、
前記補正手段の補正結果に基づいて、前記吸気通路と前記排気循環通路との分岐部分よりも吸気通路下流側の吸気酸素濃度を推定する第２推定手段と、
該第２推定手段の推定結果に基づいて前記流量調整手段を制御する排気循環制御手段と、
を備えることを特徴とするエンジンの制御装置。

【請求項2】

請求項１に記載のエンジンの制御装置において、
前記燃焼室で生成された排気が前記排気循環通路を介して前記吸気通路に到達するまでの時間である輸送遅れ時間を演算する輸送遅れ時間演算手段を備え、
前記検出遅れ時間が前記輸送遅れ時間以上である場合には、
前記補正手段が前記第１推定手段の推定結果を補正すると共に、前記第２推定手段が、
前記補正手段の補正結果に基づいて前記吸気酸素濃度を推定し、
前記検出遅れ時間が前記輸送遅れ時間よりも短い場合には、
前記第２推定手段が前記検出手段によって検出された排気酸素濃度に基づいて前記補正手段による前記第１推定手段の推定結果の補正を行わず前記吸気酸素濃度を推定する
ことを特徴とするエンジンの制御装置。

【請求項3】

請求項２に記載のエンジンの制御装置において、
前記補正手段は、
前記検出遅れ時間が前記輸送遅れ時間に比べて所定時間以上長い場合にのみ、前記第１推定手段の推定結果を補正する
ことを特徴とするエンジンの制御装置。

【請求項4】

請求項１から３の何れか一項に記載のエンジンの制御装置において、
前記補正手段は、
前記第１推定手段によって推定された排気酸素濃度を前記検出遅れ時間に基づいて補正して第１の補正値を算出し、該第１の補正値と前記検出手段によって検出された排気酸素濃度との差分に基づいて前記第１推定手段によって推定された排気酸素濃度を補正して第２の補正値を算出し、
前記第２推定手段は、前記第２の補正値に基づいて前記吸気酸素濃度を算出することを
特徴とするエンジンの制御装置。

【請求項5】

エンジンの排気通路と吸気通路とを繋ぐ排気循環通路と、
該排気循環通路を通過する排気の流量を調整する流量調整手段と、
を有する排気循環装置を備えたエンジンの制御装置であって、
前記排気通路と前記排気循環通路との分岐部分よりも排気通路下流側に設けられ、排気酸素濃度を検出する検出手段と、
目標燃料噴射量に基づいて前記エンジンの燃焼室で生成される排気酸素濃度を推定する第１推定手段と、
前記燃焼室から前記検出手段に排気が到達するまでの時間である検出遅れ時間を演算する検出遅れ時間演算手段と、
前記第１推定手段の推定結果を、前記検出手段の検出結果及び前記検出遅れ時間に基づいて補正する補正手段と、
前記補正手段の補正結果に基づいて、前記吸気通路と前記排気循環通路との分岐部分よりも吸気通路下流側の吸気酸素濃度を推定する第２推定手段と、
該第２推定手段の推定結果に基づいて前記流量調整手段を制御する排気循環制御手段と、
前記燃焼室で生成された排気が前記排気循環通路を介して前記吸気通路に到達するまでの時間である輸送遅れ時間を演算する輸送遅れ時間演算手段を備え、
前記検出遅れ時間が前記輸送遅れ時間以上である場合には、
前記補正手段が前記第１推定手段の推定結果を補正すると共に、前記第２推定手段が、
前記補正手段の補正結果に基づいて前記吸気酸素濃度を推定し、
前記検出遅れ時間が前記輸送遅れ時間よりも短い場合には、
前記第２推定手段が前記検出手段によって検出された排気酸素濃度に基づいて前記補正手段による前記第１推定手段の推定結果の補正を行わず前記吸気酸素濃度を推定する
ことを特徴とするエンジンの制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、排気の一部を吸気通路に循環させる排気循環装置を備えたエンジンの制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、例えば、ディーゼルエンジンにおいては、エンジンの回転数と負荷に応じた燃料噴射量を設定するのが一般的である。また排気循環装置を備えたエンジンにおいては、燃料噴射量と共に排気循環ガス（ＥＧＲガス）の流量も適宜制御されている。そして、ＥＧＲガスの流量を適切に制御するために、所定のタイミングで、吸気通路（例えば、吸気マニホールド）内の酸素量の推定が行われることがある。すなわち、吸気通路の推定酸素量に応じて、ＥＧＲガスの流量調整が行われることがある。

【0003】

ここで、吸気通路（吸気マニホールド）内の酸素量は、ＥＧＲガス（排ガス）中の酸素濃度を含む各種情報に基づいて推定される。ＥＧＲガス中の酸素濃度は、例えば、目標噴射量等から計算により求められる。このように計算で求めた場合、時間的な遅れが生じることはないが、酸素濃度の絶対値の信頼性が低いという問題がある。このため、ＥＧＲガス（排ガス）中の酸素濃度は、排気通路に設けた酸素濃度センサによって検出することが好ましい。

【0004】

酸素濃度センサは、一般的に、排気循環通路（ＥＧＲ通路）よりも下流側の排気通路に設けられる。このため、排ガスが筒内から排出されてから酸素濃度センサによって酸素濃度が検出されるまでには、所定の時間を要する。つまり筒内から排ガスが排出されてから酸素濃度センサによる酸素濃度の検出までには、時間的な遅れ（検出遅れ）が生じてしまう。その結果、酸素濃度センサによって検出された酸素濃度と、ＥＧＲガスの実際の酸素濃度との間で誤差が生じてしまう虞がある。

【0005】

このため、ＥＧＲガス中の酸素濃度は、酸素濃度センサによって検出された酸素濃度を適宜補正して算出する必要がある。例えば、特許文献１に記載の発明では、排気マニホールドよりも下流側に設けられた酸素濃度センサによって検出された酸素濃度から排気マニホールド位置での酸素濃度を推定している。またこの結果に基づいてシリンダに流入する燃焼前の吸気の酸素量を算出している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１２−２１４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１に記載の発明のように酸素濃度センサによって検出された酸素濃度から排気マニホールド位置での酸素濃度（排気酸素濃度）を推定することによっても、排気酸素濃度を比較的正確に求めることができ、吸気通路に供給されるＥＧＲガスの酸素濃度も比較的正確に求めることができるかもしれない。

【0008】

しかしながら、上述した検出遅れが比較的長くなると、ＥＧＲガスの酸素濃度を正確に求めることができない虞がある。例えば、筒内から排ガスが排出されてから吸気マニホールドにＥＧＲガスが供給されるまでには、時間的な遅れ（輸送遅れ）が生じる。上述した検出遅れが、この輸送遅れよりも長くなると、特許文献１に記載の方法では、排気マニホールド位置での酸素濃度を正確に推定することができない虞があり、それに伴い、ＥＧＲガスの酸素濃度を正確に求めることができなくなる虞がある。

【0009】

なお、上記検出遅れは、酸素濃度センサを設ける位置によっても変化するが、例えば、ＥＧＲガスを吸気通路に大量に導入し、排気通路を流れる排ガスの量が少なくなると、検出遅れが長くなる。したがって、酸素濃度センサの位置に拘わらず、エンジンの運転状態によっても、ＥＧＲガスの酸素濃度を正確に求めることができなくなる虞がある。

【0010】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、吸気通路に供給されるＥＧＲガスの酸素濃度を正確に求めることができ、その結果に基づいてＥＧＲガスの流量を適切に制御することができるエンジンの制御装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記課題を解決する本発明の第１の態様は、エンジンの排気通路と吸気通路とを繋ぐ排気循環通路と、該排気循環通路を通過する排気の流量を調整する流量調整手段と、を有する排気循環装置を備えたエンジンの制御装置であって、前記排気通路と前記排気循環通路との分岐部分よりも排気通路下流側に設けられ、排気酸素濃度を検出する検出手段と、目標燃料噴射量に基づいて前記エンジンの燃焼室で生成される排気酸素濃度を推定する第１推定手段と、前記燃焼室から前記検出手段に排気が到達するまでの排気の輸送時間である検出遅れ時間を演算する検出遅れ時間演算手段と、前記第１推定手段の推定結果を、前記検出手段の検出結果及び前記検出遅れ時間に基づいて補正する補正手段と、前記補正手段の補正結果に基づいて、前記吸気通路と前記排気循環通路との分岐部分よりも吸気通路下流側の吸気酸素濃度を推定する第２推定手段と、該第２推定手段の推定結果に基づいて前記流量調整手段を制御する排気循環制御手段と、を備えることを特徴とするエンジンの制御装置にある。

【0012】

かかる第１の態様では、還流される排気濃度の検出遅れがある場合でも排気が混合した吸気の酸素濃度を正確に推定することができる。

【0013】

本発明の第２の態様は、第１の態様のエンジンの制御装置において、前記燃焼室で生成された排気が前記排気循環通路を介して前記吸気通路に到達するまでの時間である輸送遅れ時間を演算する輸送遅れ時間演算手段を備え、前記検出遅れ時間が前記輸送遅れ時間以上である場合には、前記補正手段が前記第１推定手段の推定結果を補正すると共に、前記第２推定手段が、前記補正手段の補正結果に基づいて前記吸気酸素濃度を推定し、前記検出遅れ時間が前記輸送遅れ時間よりも短い場合には、前記第２推定手段が前記検出手段によって検出された排気酸素濃度に基づいて前記補正手段による前記第１推定手段の推定結果の補正を行わず前記吸気酸素濃度を推定することを特徴とするエンジンの制御装置にある。

【0014】

本発明の第３の態様は、第２の態様のエンジンの制御装置において、前記補正手段は、前記検出遅れ時間が前記輸送遅れ時間に比べて所定時間以上長い場合にのみ、前記第１推定手段の推定結果を補正することを特徴とするエンジンの制御装置にある。

【0015】

かかる第２及び第３の態様では、検出遅れ時間と輸送遅れ時間との関係に応じて、吸気酸素濃度の推定方法を変更するようにしたので、排気が混合した吸気の酸素濃度をさらに正確に推定することができる。

【0016】

本発明の第４の態様は、第１から３の何れか一つの態様のエンジンの制御装置において、前記補正手段は、前記第１推定手段によって推定された排気酸素濃度を前記検出遅れ時間に基づいて補正して第１の補正値を算出し、該第１の補正値と前記検出手段によって検出された排気酸素濃度との差分に基づいて前記第１推定手段によって推定された排気酸素濃度を補正して第２の補正値を算出し、前記第２推定手段は、前記第２の補正値に基づいて前記吸気酸素濃度を算出することを特徴とするエンジンの制御装置にある。

【0017】

かかる第４の態様では、吸気酸素濃度をより適切に算出することができる。
本発明の第５の態様は、エンジンの排気通路と吸気通路とを繋ぐ排気循環通路と、該排気循環通路を通過する排気の流量を調整する流量調整手段と、を有する排気循環装置を備えたエンジンの制御装置であって、前記排気通路と前記排気循環通路との分岐部分よりも排気通路下流側に設けられ、排気酸素濃度を検出する検出手段と、目標燃料噴射量に基づいて前記エンジンの燃焼室で生成される排気酸素濃度を推定する第１推定手段と、前記燃焼室から前記検出手段に排気が到達するまでの時間である検出遅れ時間を演算する検出遅れ時間演算手段と、前記第１推定手段の推定結果を、前記検出手段の検出結果及び前記検出遅れ時間に基づいて補正する補正手段と、前記補正手段の補正結果に基づいて、前記吸気通路と前記排気循環通路との分岐部分よりも吸気通路下流側の吸気酸素濃度を推定する第２推定手段と、該第２推定手段の推定結果に基づいて前記流量調整手段を制御する排気循環制御手段と、前記燃焼室で生成された排気が前記排気循環通路を介して前記吸気通路に到達するまでの時間である輸送遅れ時間を演算する輸送遅れ時間演算手段を備え、前記検出遅れ時間が前記輸送遅れ時間以上である場合には、前記補正手段が前記第１推定手段の推定結果を補正すると共に、前記第２推定手段が、前記補正手段の補正結果に基づいて前記吸気酸素濃度を推定し、前記検出遅れ時間が前記輸送遅れ時間よりも短い場合には、前記第２推定手段が前記検出手段によって検出された排気酸素濃度に基づいて前記補正手段による前記第１推定手段の推定結果の補正を行わず前記吸気酸素濃度を推定することを特徴とするエンジンの制御装置にある。
かかる第５の態様では、環流される排気濃度の検出遅れがある場合でも排気が混合した吸気の酸素濃度を正確に推定することができる。また検出遅れ時間と輸送遅れ時間との関係に応じて、吸気酸素濃度の推定方法を変更するようにしたので、排気が混合した吸気の酸素濃度をさらに正確に推定することができる。

【発明の効果】

【0018】

かかる本発明によれば、吸気酸素濃度を正確に推定することができるため、この推定結果に基づいてＥＧＲガス（例えば、高圧ＥＧＲガス）の流量を調整することで、吸気酸度濃度を適正濃度（予め設定された目標酸素濃度）に近づけることができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の一実施形態に係るエンジンの概略構成を示す図である。

【図2】本発明の一実施形態に係るエンジンの制御装置を示すブロック図である。

【図3】推定排気酸素濃度補正手段によって算出される補正後推定排気酸素濃度等を示すグラフである。

【図4】検出遅れ時間及び輸送遅れ時間の関係と排気酸素濃度の検出方法との関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

【0021】

まずは本発明の一実施形態に係るエンジンの構成について説明する。図１に示すように、本実施形態に係るエンジン１０は、直列４気筒のディーゼルエンジンであり、４つの気筒（燃焼室）１１が形成されたエンジン本体１２を備える。各気筒１１の吸気ポート（図示なし）には、吸気マニホールド１３が接続され、吸気マニホールド１３には吸気管（吸気通路）１４が接続されている。一方、各気筒１１の排気ポート（図示なし）には、排気マニホールド１５が接続され、排気マニホールド１５には排気管（排気通路）１６が接続されている。

【0022】

また燃料を噴射するためのインジェクタ（燃料噴射弁）１７が各気筒１１に対応して設けられており、各インジェクタ１７はそれぞれコモンレール１８に接続されている。コモンレール１８には、図示しないがサプライポンプ（高圧ポンプ）を介して燃料タンクに接続されている。このサプライポンプによって燃料タンクから燃料が圧送され、コモンレール１８内の高圧の燃料がインジェクタ１７から各気筒１１内に噴射されるようになっている。

【0023】

吸気管１４及び排気管１６の途中には、ターボチャージャ（過給機）１９が設けられている。ターボチャージャ１９は、エンジン本体１２からの排ガスが流れ込むと、排ガスの流れによってタービンが回転し、このタービンの回転に伴ってコンプレッサが回転して吸気管１４からターボチャージャ１９内に空気が吸い込まれて加圧されるように構成されている。

【0024】

ターボチャージャ１９の上流側の吸気管１４には、エアクリーナ２０と、エアフローセンサ２１と、第１のスロットルバルブ２２と、が設けられている。エアクリーナ２０には吸気の湿度を検出する湿度センサ２３が設けられている。なお第１のスロットルバルブ２２は、エアクリーナ２０を通過した新気の量（新気量）を調整すると共に、この調整によって、後述する低圧ＥＧＲ管（低圧ＥＧＲ通路）を介して吸気管１４に循環される排ガス量（低圧ＥＧＲガス量）を間接的に調整する。

【0025】

ターボチャージャ１９の下流側の吸気管１４には、ターボチャージャ１９での加圧により温度が上昇した吸気を冷却するインタークーラ２４が配されている。インタークーラ２４の下流側の吸気管１４には、電動アクチュエータの駆動により吸気管１４を開閉する第２のスロットルバルブ２５が設けられている。

【0026】

第２のスロットルバルブ２５は、インタークーラ２４を通過した吸気量（新気量＋低圧ＥＧＲガス量）を調整するとともに、この調整によって、後述する高圧ＥＧＲ管（高圧ＥＧＲ通路）を介して吸気管１４に導入される排ガス量（高圧ＥＧＲガス量）を間接的に調整する。

【0027】

吸気管１４の第２のスロットルバルブ２５よりも下流側には、ターボチャージャ（タービン）１９よりも上流側の排ガス（高圧ＥＧＲガス）が環流する高圧ＥＧＲ管２６の一端が接続されている。高圧ＥＧＲ管２６の他端は排気管１６のターボチャージャ１９よりも上流側に接続されている。高圧ＥＧＲ管２６には高圧ＥＧＲクーラ２７が設けられ、高圧ＥＧＲ管２６の吸気管１４との接続部分には、流量調整手段としての高圧ＥＧＲ弁２８が設けられている。この高圧ＥＧＲ弁２８が開弁することで、排気管１６のターボチャージャ１９よりも上流側を流れる高圧の排ガスの一部が高圧ＥＧＲ管２６に流れ込み、高圧ＥＧＲクーラ２７によって冷却された後、吸気管１４に供給されるようになっている。

【0028】

なお排気管１６のターボチャージャ１９よりも下流側には、排気浄化用触媒であるディーゼル酸化触媒（以下、単に「酸化触媒」という）３２と、ディーゼル微粒子捕集フィルタ３３とが上流側から順に配されている。またディーゼル微粒子捕集フィルタ３３の下流側には、検出手段としての空燃比センサ３４が設けられている。なお検出手段としての空燃比センサ３４を設ける位置は、排気管（排気通路）１６と高圧ＥＧＲ管（排気循環通路）２６との分岐部分よりも排気管１６の下流側であれば、特に限定されるものではない。

【0029】

さらに、排気管１６のターボチャージャ１９よりも下流側、本実施形態ではディーゼル微粒子捕集フィルタ３３の下流側には、低圧の排ガスの一部（低圧ＥＧＲガス）が環流する低圧ＥＧＲ管３５の一端が接続されている。低圧ＥＧＲ管３５の他端は、ターボチャージャ１９と第１のスロットルバルブ２２との間で、吸気管１４に接続されている。この低圧ＥＧＲ管３５には、高圧ＥＧＲ管２６の場合と同様に、低圧ＥＧＲクーラ３６及び低圧ＥＧＲ弁３７が設けられている。そして低圧ＥＧＲ弁３７が開弁することで、排気管１６のターボチャージャ１９よりも下流側を流れる低圧の排ガスの一部（低圧ＥＧＲガス）が低圧ＥＧＲクーラ３６によって冷却されて吸気管１４に供給されるようになっている。

【0030】

また低圧ＥＧＲ管３５の両端部には、差圧センサ３８が設けられている。この差圧センサ３８は、吸気管１４のターボチャージャ１９よりも上流側の圧力と、排気管１６のターボチャージャ１９よりも下流側の圧力との差圧を検出する。すなわち差圧センサ３８の検出結果から低圧ＥＧＲ管３５を流れる低圧ＥＧＲガスの流速や流量等が求められる。

【0031】

このようなエンジン１０は、ＥＣＵ（電子コントロールユニット）４０によって制御されている。エンジン１０の制御装置を構成するＥＣＵ４０は、入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタ等で構成され、上記の各種センサからの信号に基づいてエンジン１０の総合的な制御を行う。

【0032】

ＥＣＵ４０の入力側には、上述したエアフローセンサ２１、湿度センサ２３、空燃比センサ３４、差圧センサ３８の他、エンジン本体１２のクランク角を検出するクランク角センサ等の各種センサ類が接続されており、これらセンサ類からの検出情報が入力される。一方、ＥＣＵ４０の出力側には、インジェクタ１７、第１及び第２のスロットルバルブ２２，２５、高圧ＥＧＲ弁２８及び低圧ＥＧＲ弁３７等の各種出力デバイスが接続されている。これら各種出力デバイスには、上記のような各種センサ類によって検出された検出情報に基づきＥＣＵ４０で演算された燃料噴射量、バルブ開度等の各種情報がそれぞれ出力される。

【0033】

ここで本実施形態に係るエンジン１０の制御装置では、所定のタイミングで、吸気マニホールド１３内の酸素量を推定、つまり燃焼室１１に導入される吸気に含まれる酸素量を推定し、この推定結果に基づいて高圧ＥＧＲ弁２８を制御する。すなわち高圧ＥＧＲ弁２８を制御して吸気管１４に供給される高圧ＥＧＲガスの流量を調整する。結果として、吸気マニホールド１３内の酸素量が適正な量に調整されることになる。

【0034】

吸気マニホールド１３内の酸素量は、例えば、エアフローセンサ２１の検出結果、空気中酸素濃度（定数）、ＥＧＲガス量（高圧ＥＧＲガス量及び低圧ＥＧＲガス量）、ＥＧＲガス中の酸素濃度等、に基づいて推定される。またＥＧＲガス（高圧ＥＧＲガス及び低圧ＥＧＲガス）中の酸素濃度は、空燃比センサ３４の検出結果に基づいて推定されるが、高圧ＥＧＲガスの酸素濃度は、空燃比センサ３４による酸素濃（空燃比）の検出遅れ、及び吸気マニホールド１３への輸送遅れ、に起因して大きなズレが生じる虞がある。

【0035】

そこで、本発明では、以下に説明するように、上記「検出遅れ」及び「輸送遅れ」を考慮して高圧ＥＧＲガスの酸素濃度を推定することで、推定結果の正確性を高めている。これにより、高圧ＥＧＲガスの流量を高精度に調整することができ、その結果、吸気マニホールド１３内の酸素量を高精度に調整することができる。

【0036】

具体的には、図２に示すように、エンジン１０の制御装置を構成するＥＣＵ４０は、排気酸素濃度推定手段（第１推定手段）４１と、遅れ時間演算手段（検出遅れ時間演算手段及び輸送遅れ時間演算手段）４２と、推定排気酸素濃度補正手段（補正手段）４３と、吸気酸素濃度推定手段（第２推定手段）４４と、排気循環制御手段４５と、を備えている。

【0037】

排気酸素濃度推定手段４１は、例えば、空燃比センサ３４で検出された排気空燃比に応じて設定された目標噴射量に基づいて、排気マニホールド１５における排ガス、すなわち筒内（燃焼室）１１で生成される排気の酸素濃度（推定排気酸素濃度：Ｏ２ｅｘ＿ｅｓｔ）を推定する。

【0038】

遅れ時間演算手段４２は、排気マニホールド１５から空燃比センサ３４に排ガスが到達するまでの時間、すなわち筒内（燃焼室）１１から空燃比センサ３４に排ガスが到達するまでの時間である検出遅れ時間を演算する。上述のように空燃比センサ３４はディーゼル微粒子捕集フィルタ３３の下流側に、排気マニホールド１５とは離れた位置に設けられている。このため各燃焼室１１から排気マニホールド１５に排出された排ガスが空燃比センサ３４に到達するにはある程度の時間がかかる。遅れ時間演算手段４２は、この時間を「検出遅れ時間Ｄｌｙ＿ｓｎ」として求める。

【0039】

なお「検出遅れ時間Ｄｌｙ＿ｓｎ」は、例えば、排気管１６を流れる排ガスの流量（質量流量）、温度、圧力、等に基づいて演算される。排ガスの流量、温度、圧力等は、センサによって検出してもよいし、推定により求めるようにしてもよい。

【0040】

また本実施形態では、遅れ時間演算手段４２は、「検出遅れ時間Ｄｌｙ＿ｓｎ」と共に、排気マニホールド１５から高圧ＥＧＲ管（排気循環通路）２６を介して吸気マニホールド１３に高圧ＥＧＲガス（排気循環ガス）が到達するまでの時間、すなわち筒内（燃焼室）１１で生成された排気が高圧ＥＧＲ管（排気循環通路）２６を介して吸気マニホールド（吸気通路）１３に到達するまでの時間である輸送遅れ時間である「輸送遅れ時間Ｄｌｙ＿ｅｇｒ」を演算する。

【0041】

「輸送遅れ時間Ｄｌｙ＿ｅｇｒ」は、「検出遅れ時間Ｄｌｙ＿ｓｎ」と同様に求められる。例えば、高圧ＥＧＲ管２６を流れる高圧ＥＧＲガスの流量（質量流量）、温度、圧力等に基づいて演算される。高圧ＥＧＲガスの流量、温度、圧力等は、センサによって検出してもよいし、推定により求めるようにしてもよい。

【0042】

なお、本実施形態では遅れ時間演算手段４２が「検出遅れ時間Ｄｌｙ＿ｓｎ」を検出する検出遅れ時間演算手段と、「輸送遅れ時間Ｄｌｙ＿ｅｇｒ」を演算する輸送遅れ時間演算手段とを兼ねるようにしたが、勿論、検出遅れ時間演算手段と輸送遅れ時間演算手段とを独立して設けた構成としてもよい。

【0043】

推定排気酸素濃度補正手段４３は、排気酸素濃度推定手段４１の推定結果である推定排気酸素濃度：Ｏ２ｅｘ＿ｅｓｔを、空燃比センサ３４の検出結果である「排気酸素濃度Ｏ２ｅｘ＿ｓｎ」と、遅れ時間演算手段４２による演算結果である「検出遅れ時間Ｄｌｙ＿ｓｎ」とに基づいて補正して、補正後推定排気酸素濃度Ｏ２ｅｘ＿ｅｓｔ′を算出する。

【0044】

具体的には、図３（ａ）に示すように、まず排気酸素濃度推定手段４１によって推定された排気酸素濃度Ｏ２ｅｘ＿ｅｓｔを、上記「検出遅れ時間Ｄｌｙ＿ｓｎ」に基づいて補正して遅れ考慮推定排気酸素濃度Ｏ２ｅｘ＿ｅｓｔ＿ｄｌｙを算出する。つまり排気酸素濃度Ｏ２ｅｘ＿ｅｓｔを、検出遅れ時間Ｄｌｙ＿ｓｎ分だけ（図中右側に）移動させる。そして、空燃比センサ３４によって検出された排気酸素濃度Ｏ２ｅｘ＿ｓｎと、遅れ考慮推定排気酸素濃度Ｏ２ｅｘ＿ｅｓｔ＿ｄｌｙとの差分に基づいて補正値ｄＯ２ｅｘ＿ｅｓｔを算出する。具体的には、遅れ考慮推定排気酸素濃度Ｏ２ｅｘ＿ｅｓｔ＿ｄｌｙは下記式（１）から算出され、上記補正値ｄＯ２ｅｘ＿ｅｓｔは、下記式（２）から算出される。

【0045】

O2ex_est_dly(n)=O2ex_est(n-Dly_sn) （１)
n：現演算時刻

【0046】

dO2ex_est(n)=k×{O2ex_sn(n)-O2ex_est_dly(n)}+(1-k)×dO2ex_est(n-1) （２）
k：フィルタ係数 n：現演算時刻 n-1：前回演算時刻

【0047】

そして、このように算出された遅れ考慮推定排気酸素濃度Ｏ２ｅｘ＿ｅｓｔ＿ｄｌｙと空燃比センサ３４によって検出された排気酸素濃度Ｏ２ｅｘ＿ｓｎとの差分から算出した補正値ｄＯ２ｅｘ＿ｅｓｔに基づいて、図３（ｂ）に示すように、排気酸素濃度推定手段４１によって推定された推定排気酸素濃度Ｏ２ｅｘ＿ｅｓｔを補正して、補正後推定排気酸素濃度Ｏ２ｅｘ＿ｅｓｔ′を算出する。

【0048】

また吸気酸素濃度推定手段４４は、推定排気酸素濃度補正手段４３によって算出された補正後推定排気酸素濃度Ｏ２ｅｘ＿ｅｓｔ′に基づいて、吸気マニホールド１３における吸気酸素濃度、つまり吸気管（吸気通路）１４と高圧ＥＧＲ管（排気循環通路）２６との分岐部分よりも吸気管（吸気通路）１４の下流側の吸気酸素濃度を推定する。

【0049】

排気循環制御手段４５は、吸気酸素濃度推定手段４４の推定結果に基づいて、例えば、高圧ＥＧＲ弁２８の開度を調整して、吸気マニホールド１３に供給される高圧ＥＧＲガスの流量を制御する。すなわち排気循環制御手段４５は、吸気マニホールド（吸気通路）１３における吸気酸素濃度が適正濃度（予め設定された目標酸素濃度）となるように、高圧ＥＧＲ弁２８を制御して高圧ＥＧＲガスの流量を制御する。

【0050】

以上のように、本実施形態では、推定排気酸素濃度補正手段４３が算出した補正後推定排気酸素濃度Ｏ２ｅｘ＿ｅｓｔ′に基づいて、吸気酸素濃度推定手段４４が、吸気マニホールド１３内の酸素濃度（吸気酸素濃度）を推定するようにした。これにより吸気酸素濃度を正確に推定することができる。したがって、この推定結果に基づいて高圧ＥＧＲガスの流量を調整することで、吸気マニホールド１３内の酸度濃度を適正濃度（予め設定された目標酸素濃度）に近づけることができる。

【0051】

なお本実施形態では、検出遅れ時間Ｄｌｙ＿ｓｎの長さに拘わらず、推定排気酸素濃度補正手段４３が算出した補正後推定排気酸素濃度Ｏ２ｅｘ＿ｅｓｔ′に基づいて、吸気酸素濃度推定手段４４が吸気酸素濃度を推定するようにしたが、検出遅れ時間Ｄｌｙ＿ｓｎに応じて吸気酸素濃度の推定方法を変更するようにしてもよい。

【0052】

上述のように遅れ時間演算手段４２は、「検出遅れ時間Ｄｌｙ＿ｓｎ」及び「輸送遅れ時間Ｄｌｙ＿ｅｇｒ」を演算している。図４（ａ）に示すように、この検出遅れ時間Ｄｌｙ＿ｓｎが輸送遅れ時間Ｄｌｙ＿ｅｇｒ以上である場合（期間Ｔ１）には、上述のように推定排気酸素濃度補正手段４３が補正後推定排気酸素濃度Ｏ２ｅｘ＿ｅｓｔ′を算出すると共に、吸気酸素濃度推定手段４４が、補正後推定排気酸素濃度Ｏ２ｅｘ＿ｅｓｔ′に基づいて吸気酸素濃度を推定し、検出遅れ時間Ｄｌｙ＿ｓｎが輸送遅れ時間Ｄｌｙ＿ｅｇｒよりも短い場合（期間Ｔ１以外）には、吸気酸素濃度推定手段４４が、空燃比センサ３４によって検出された排気酸素濃度Ｏ２ｅｘ＿ｓｎに基づいて吸気酸素濃度を推定するようにしてもよい。

【0053】

検出遅れ時間Ｄｌｙ＿ｓｎが輸送遅れ時間Ｄｌｙ＿ｅｇｒ以上である場合（期間Ｔ１）、つまり高圧ＥＧＲガスが吸気マニホールド１３に到達した後に空燃比センサ３４によって排ガスの酸素濃度（排気酸素濃度）が検出される場合には、空燃比センサ３４の検出結果に基づいて吸気マニホールド１３の酸素濃度を推定しても、正確な推定結果が得られない。このため、上述したように推定排気酸素濃度を補正した補正後推定排気酸素濃度Ｏ２ｅｘ＿ｅｓｔ′に基づいて吸気酸素濃度を推定することが好ましい。

【0054】

一方、検出遅れ時間Ｄｌｙ＿ｓｎが輸送遅れ時間Ｄｌｙ＿ｅｇｒよりも短い場合（期間Ｔ１以外）、つまり高圧ＥＧＲガスが吸気マニホールド１３に到達する前に空燃比センサ３４によって排ガスの酸素濃度（排気酸素濃度）が検出される場合には、空燃比センサ３４の検出結果に基づいて吸気マニホールド１３の酸素濃度を推定することが好ましい。上述のように補正後推定排気酸素濃度度Ｏ２ｅｘ＿ｅｓｔ′からも吸気酸素濃度を推定することはできるものの、補正値（補正後推定排気酸素濃度）を用いた場合、誤差が生じやすいからである。

【0055】

このため、検出遅れ時間Ｄｌｙ＿ｓｎが輸送遅れ時間Ｄｌｙ＿ｅｇｒ以上である場合であっても、例えば、図４（ｂ）に示すように、検出遅れ時間Ｄｌｙ＿ｓｎと輸送遅れ時間Ｄｌｙ＿ｅｇｒとの差が所定値Ｄ１以内である場合（期間Ｔ２）には、空燃比センサ３４の検出結果に基づいて吸気マニホールド１３の酸素濃度を推定するようにしてもよい。すなわち、推定排気酸素濃度補正手段４３は、検出遅れ時間Ｄｌｙ＿ｓｎと輸送遅れ時間Ｄｌｙ＿ｅｇｒとの差が所定値Ｄ１よりも大きい場合（期間Ｔ３）にのみ、補正後推定排気酸素濃度Ｏ２ｅｘ＿ｅｓｔ′を算出するようにしてもよい。これにより、吸気マニホールド１３の酸素濃度（吸気酸素濃度）をより正確に推定することができる。

【0056】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能なものである。

【0057】

例えば、上述の実施形態では、高圧ＥＧＲガスの流量を制御する例を説明したが、勿論、本発明は、低圧ＥＧＲガスの制御にも適用することができる。また上述の実施形態では、高圧ＥＧＲ通路及び低圧ＥＧＲ通路を備えた構成を例示したが、少なくとも何れか一方が設けられていればよい。

【符号の説明】

【0058】

１０ エンジン
１１ 気筒（燃焼室）
１２ エンジン本体
１３ 吸気マニホールド
１４ 吸気管（吸気通路）
１５ 排気マニホールド
１６ 排気管
１７ インジェクタ
１８ コモンレール
１９ ターボチャージャ
２０ エアクリーナ
２１ エアフローセンサ
２２ 第１のスロットルバルブ
２３ 湿度センサ
２４ インタークーラ
２５ 第２のスロットルバルブ
２６ 高圧ＥＧＲ管
２７ 高圧ＥＧＲクーラ
２８ 高圧ＥＧＲ弁
３２ ディーゼル酸化触媒
３３ ディーゼル微粒子捕集フィルタ
３４ 空燃比センサ
３５ 低圧ＥＧＲ管
３６ 低圧ＥＧＲクーラ
３７ 低圧ＥＧＲ弁
３８ 差圧センサ
４０ ＥＣＵ
４１ 排気酸素濃度推定手段（第１推定手段）
４２ 遅れ時間演算手段（検出遅れ時間演算手段及び輸送遅れ時間演算手段）
４３ 推定排気酸素濃度補正手段（補正手段）
４４ 吸気酸素濃度推定手段（第２推定手段）
４５ 排気循環制御手段

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】