JP4858289B2

JP4858289B2 - 内燃機関の排気還流装置

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Publication number: JP4858289B2
Application number: JP2007114159A
Authority: JP
Inventors: 彰生松永; 茂樹中山; 知美大西; 曉幸家村
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-04-24
Filing date: 2007-04-24
Publication date: 2012-01-18
Anticipated expiration: 2027-04-24
Also published as: JP2008267335A

Description

本発明は、排気通路と吸気通路とを連通するＥＧＲ通路を複数備えた内燃機関の排気還流装置に関する。

排気浄化触媒が担持されたフィルタを内蔵した触媒コンバータの出口部に連結された排気管と排気ターボチャージャのコンプレッサ上流の空気吸込管とが第１のＥＧＲ通路にて連結され、排気ターボチャージャの排気タービンよりも上流に位置する排気マニホルドと内燃機関の吸気ポートに連結されるサージタンクとが第２のＥＧＲ通路にて連結された内燃機関が知られている（特許文献１参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２が存在する。

特開２００５−０７６４５６号公報特開平１０−１４１１４７号公報

特許文献１の内燃機関のように複数のＥＧＲ通路を備えた内燃機関では各ＥＧＲ通路を介して吸気通路に還流される排気（以下、ＥＧＲガスと称することがある。）の流量をそれぞれ適切に制御する必要がある。複数のＥＧＲ通路を備えた内燃機関では、いずれかのＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲ弁を予め設定したＥＧＲ弁の開度とＥＧＲガスの流量との対応関係に基づいてオープンループ制御することがある。ＥＧＲガスの流量は排気取り入れ位置の排気の圧力と排気導入位置の吸気の圧力との圧力差に影響され、この圧力差は排気通路や各ＥＧＲ通路の圧力損失に応じて変化する。例えば、内燃機関から排出されたススなどが排気通路の内壁やＥＧＲ弁などに付着して排気通路やＥＧＲ通路の圧力損失が増加すると排気取り入れ位置における排気の圧力が高くなり圧力差が拡大する。この場合、吸気通路に還流される排気の流量が増加する。このようにＥＧＲガスの流量は、排気通路などの状態に応じて変化する。そのため、適切な量のＥＧＲガスが吸気通路に導入されるようにＥＧＲ弁の開度とＥＧＲガスの流量との対応関係を適宜補正する必要がある。特許文献２の内燃機関では吸気の酸素濃度に応じてＥＧＲ弁の開度を制御しているが、これはＥＧＲ通路が１つの内燃機関に適用されるものであり、複数のＥＧＲ通路を備えた内燃機関に適用することは難しい。

そこで、本発明は、複数のＥＧＲ通路を有する内燃機関において吸気通路に導入される排気の流量をそれぞれ適切に制御することが可能な内燃機関の排気還流装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の内燃機関の排気還流装置は、排気通路から排気の一部を取り出して吸気通路に導入するための第１ＥＧＲ通路と、前記第１ＥＧＲ通路の排気取り出し位置よりも排気通路の上流に排気取り出し位置が設けられるとともに前記第１ＥＧＲ通路の排気導入位置よりも吸気通路の下流に排気導入位置が設けられる第２ＥＧＲ通路と、前記第１ＥＧＲ通路を介して前記吸気通路に還流される排気の流量を調整する第１ＥＧＲ弁と、前記第２ＥＧＲ通路を介して前記吸気通路に還流される排気の流量を調整する第２ＥＧＲ弁と、を備えた内燃機関の排気還流装置において、前記第１ＥＧＲ通路の排気導入位置よりも吸気通路の下流に配置され、前記吸気通路に導入される排気の流量に応じて変化する吸気の物理量を検出する検出手段と、前記内燃機関の運転状態が所定状態であり、かつ前記第２ＥＧＲ弁の開度を全閉に維持させた状態において前記所定状態に対応した目標流量の排気が前記第１ＥＧＲ通路を介して前記吸気通路に導入されるように前記第１ＥＧＲ弁の開度を調整する適合を行ったときの前記第１ＥＧＲ弁の開度が目標開度として記憶されるとともにその適合時に前記検出手段にて検出された前記吸気の物理量の値が基準値として記憶されている記憶手段と、前記第１ＥＧＲ弁の開度を前記目標開度に調整するとともに前記第２ＥＧＲ弁の開度を全閉に調整し、かつ前記内燃機関の運転状態を前記所定状態に調整した場合に前記検出手段により検出された前記吸気の物理量の値と前記記憶手段に記憶されている前記基準値との差に基づいて前記第１ＥＧＲ弁の開度と前記第１ＥＧＲ通路を介して前記吸気通路に導入される排気である第１ＥＧＲガスの流量との対応関係を補正する補正手段と、を備えていることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。

排気通路などの圧力損失が変化した場合、内燃機関の運転状態、第１ＥＧＲ弁の開度、及び第２ＥＧＲ弁の開度を適合時の状態に調整しても第１ＥＧＲガスの流量は目標流量とは異なる。この際に検出手段にて検出される吸気の物理量の値と基準値の差は、そのときの第１ＥＧＲガスの流量と目標流量との差と相関している。そのため、記憶手段に記憶されている基準値と、内燃機関の運転状態、第１ＥＧＲ弁の開度、及び第２ＥＧＲ弁の開度を適合時の状態にそれぞれ調整したときに検出手段で検出された吸気の物理量との差に基づいて第１ＥＧＲ弁の開度と第１ＥＧＲガスの流量との対応関係を補正することにより、この対応関係を排気通路などの圧力損失の変化を考慮して適切に補正することができる。従って、第１ＥＧＲ通路を介して吸気通路に還流される排気の流量を適切に制御することができる。

本発明の第２の内燃機関の排気還流装置は、排気通路から排気の一部を取り出して吸気通路に導入するための第１ＥＧＲ通路と、前記第１ＥＧＲ通路の排気取り出し位置よりも排気通路の上流に排気取り出し位置が設けられるとともに前記第１ＥＧＲ通路の排気導入位置よりも吸気通路の下流に排気導入位置が設けられる第２ＥＧＲ通路と、前記第１ＥＧＲ通路を介して前記吸気通路に還流される排気の流量を調整する第１ＥＧＲ弁と、前記第２ＥＧＲ通路を介して前記吸気通路に還流される排気の流量を調整する第２ＥＧＲ弁と、を備えた内燃機関の排気還流装置において、前記第２ＥＧＲ通路の排気導入位置よりも吸気通路の下流に配置され、前記吸気通路に導入される排気の流量に応じて変化する吸気の物理量を検出する検出手段と、前記内燃機関の運転状態が所定状態であり、かつ前記第１ＥＧＲ弁の開度を全閉に維持させた状態において前記所定状態に対応した目標流量の排気が前記第２ＥＧＲ通路を介して前記吸気通路に導入されるように前記第２ＥＧＲ弁の開度を調整する適合を行ったときの前記第２ＥＧＲ弁の開度が目標開度として記憶されるとともにその適合時に前記検出手段にて検出された前記吸気の物理量の値が基準値として記憶されている記憶手段と、前記第１ＥＧＲ弁の開度を全閉に調整するとともに前記第２ＥＧＲ弁の開度を前記目標開度に調整し、かつ前記内燃機関の運転状態を前記所定状態に調整した場合に前記検出手段により検出された前記吸気の物理量の値と前記記憶手段に記憶されている前記基準値との差に基づいて前記第２ＥＧＲ弁の開度と前記第２ＥＧＲ通路を介して前記吸気通路に導入される排気である第２ＥＧＲガスの流量との対応関係を補正する補正手段と、を備えていることにより、上述した課題を解決する（請求項２）。本発明の第２の排気還流装置によれば、第２ＥＧＲ通路を介して吸気通路に還流される排気の流量を適切に制御することができる。

本発明の第１又は第２の排気還流装置において、前記吸気の物理量は吸気の温度であり、前記補正手段は、前記検出手段により検出された吸気の温度が前記記憶手段に記憶されている基準値より高い場合は補正対象のＥＧＲ弁が設けられたＥＧＲ通路を介して前記吸気通路に導入される排気の流量が減少するように前記補正対象のＥＧＲ弁の開度とそのＥＧＲ弁が設けられたＥＧＲ通路を介して前記吸気通路に導入される排気の流量との対応関係を補正してもよい（請求項３）。吸気通路に導入されるＥＧＲガスの流量が多くなるほど、吸気の温度は上昇する。そのため、検出手段によって検出された吸気の温度が基準値より高い場合は、目標流量よりも多くの流量のＥＧＲガスが吸気通路に導入されていると考えられる。そこで、ＥＧＲガスの流量が減少するように対応関係を補正する。

本発明の第１又は第２の排気還流装置において、前記吸気の物理量は、吸気の圧力又は吸気の流量であってもよい（請求項４）。これらの物理量もＥＧＲガスの流量に応じて変化するため、これらに基づいて対応関係を補正することができる。

以上に説明したように、本発明の排気還流装置によれば、記憶手段に記憶されている基準値と、内燃機関の運転状態、第１ＥＧＲ弁の開度、及び第２ＥＧＲ弁の開度を適合時の状態にそれぞれ調整したときに検出手段で検出された吸気の物理量との差に基づいて補正対象のＥＧＲ弁の開度とそのＥＧＲ弁が設けられたＥＧＲ通路のＥＧＲガスの流量との対応関係を補正するので、この対応関係を排気通路などの圧力損失の変化を考慮して適切に補正することができる。従って、吸気通路に還流される排気の流量を適切に制御することができる。

（第１の形態）
図１は、本発明の第１の形態に係る排気還流装置が組み込まれた内燃機関を示している。図１に示した内燃機関（以下、エンジンと称することがある。）１は、車両に走行用動力源として搭載されるディーゼルエンジンであり、複数（図１では４つ）の気筒２と、各気筒２にそれぞれ接続される吸気通路３及び排気通路４とを備えている。吸気通路３には、吸気濾過用のエアフィルタ５、吸入空気量に対応した信号を出力するエアフローメータ６、吸入空気量を調整するためのスロットル弁７、ターボ過給機８のコンプレッサ８ａ、及び吸気を冷却するためのインタークーラ９が設けられている。排気通路４には、ターボ過給機８のタービン８ｂ、排気を浄化するための排気浄化触媒１０、及び排気流量を調整するための排気絞り弁１１が設けられている。

排気通路４と吸気通路３とは、低圧ＥＧＲ通路２０及び高圧ＥＧＲ通路２１にて接続されている。図１に示したように低圧ＥＧＲ通路２０は排気浄化触媒１０より下流の排気通路４とコンプレッサ８ａより上流の吸気通路３とを接続している。一方、高圧ＥＧＲ通路２１はタービン８ｂより上流の排気通路４とコンプレッサ８ａより下流の吸気通路３とを接続している。そのため、低圧ＥＧＲ通路２０が本発明の第１ＥＧＲ通路に相当し、高圧ＥＧＲ通路２１が本発明の第２ＥＧＲ通路に相当する。低圧ＥＧＲ通路２０には、吸気通路４に導かれる排気、すなわちＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ２２、及び低圧ＥＧＲ通路２０を介して吸気通路３に還流されるＥＧＲガス（以下、第１ＥＧＲガスと称することがある。）の流量を調整するための第１ＥＧＲ弁としての低圧ＥＧＲ弁２３が設けられている。高圧ＥＧＲ通路２１には、高圧ＥＧＲ通路２１を介して吸気通路３に還流されるＥＧＲガス（以下、第２ＥＧＲガスと称することがある。）の流量を調整するために第２ＥＧＲ弁としての高圧ＥＧＲ弁２４が設けられている。

スロットル弁７、低圧ＥＧＲ弁２３、及び高圧ＥＧＲ弁２４の動作はエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）３０にてそれぞれ制御される。ＥＣＵ３０は、マイクロプロセッサ及びその動作に必要なＲＡＭ、ＲＯＭ等の周辺機器を含んだコンピュータとして構成され、エンジン１に設けられた各種センサからの出力信号に基づいてエンジン１の運転状態を制御する周知のコンピュータユニットである。ＥＣＵ３０は、例えば吸気通路３にＥＧＲガスを導入する場合、エンジン１の回転数及び負荷に応じて低圧ＥＧＲ通路２０及び高圧ＥＧＲ通路２１のいずれを介して吸気通路３に排気を導入するか判定し、エンジン１の運転状態に応じて目標流量のＥＧＲガスが吸気通路３に導入されるように各低圧ＥＧＲ弁２３の開度及び高圧ＥＧＲ弁２４の開度がそれぞれ制御される。このような制御を行う際に参照するセンサとしてＥＣＵ３０には、例えばクランク角に対応した信号を出力するクランク角センサ３１、エアフローメータ６などが接続されている。この他にもＥＣＵ３０には、吸気の温度に対応した信号を出力する検出手段としての吸気温センサ３２、吸気の酸素濃度に対応した信号を出力する酸素濃度センサ３３、排気浄化触媒１０の前後の差圧に対応した信号を出力する差圧センサ３４、アクセル開度に対応した信号が出力されるアクセル開度センサ３５などが接続される。なお、図１に示したように吸気温センサ３２は、低圧ＥＧＲ通路２０の排気導入位置よりも下流の吸気通路３に設けられている。これらは一般にエンジンに設けられる周知のセンサでよいため、詳細な説明は省略する。

ＥＣＵ３０は低圧ＥＧＲ弁２３及び高圧ＥＧＲ弁２４の動作をそれぞれ制御するが、その制御方法は異なる。高圧ＥＧＲ弁２４は、各気筒２に吸入される吸気の酸素濃度がエンジン１の運転状態に応じて設定される目標値になるようにフィードバック制御される。一方、低圧ＥＧＲ弁２３は、エンジン１の回転数及び負荷などのエンジン１の運転状態に基づいて目標流量が設定され、ＥＣＵ３０はその目標流量の第１ＥＧＲガスが吸気通路３に導入されるように低圧ＥＧＲ弁２３の開度を制御する。すなわち、低圧ＥＧＲ弁２３はオープンループ制御で制御される。この制御は、例えば図２に一例を示した低圧ＥＧＲ弁２３の開度と第１ＥＧＲガスの流量との対応関係をマップとしてＥＣＵ３０のＲＡＭに記憶させておき、このマップを参照して低圧ＥＧＲ弁２３の開度を制御すればよい。第１ＥＧＲガスの流量は、低圧ＥＧＲ通路２０の圧力損失及び排気浄化触媒１１の圧力損失により変化する。そこで、ＥＣＵ３０は、低圧ＥＧＲ弁２３の開度と第１ＥＧＲガスの流量との対応関係を適宜補正する。

まず、低圧ＥＧＲ弁２３の開度と第１ＥＧＲガスの流量との対応関係の補正方法について説明する。周知のように吸気通路３に導入されるＥＧＲガスの量が多いほど吸気の温度は上昇し、これらの間には相関関係がある。そこで、エンジン１の運転状態を所定状態であり、かつ高圧ＥＧＲ弁２４の開度を所定開度に維持させた状態においてその所定状態に対応した目標流量の第１ＥＧＲガスが低圧ＥＧＲ通路２０を介して吸気通路３に導入されるように低圧ＥＧＲ弁２３の開度を調整する適合を予め行い、そのときの低圧ＥＧＲ弁２３の開度を目標開度としてＥＣＵ３０のＲＯＭに記憶させるとともにそのときに吸気温センサ３２にて検出された温度を基準値としてＥＣＵ３０のＲＯＭに記憶させておく。これにより、ＥＣＵ３０が本発明の記憶手段として機能する。排気通路４にススなどが付着し、排気通路４の圧力損失が変化した場合は、低圧ＥＧＲ通路２０の排気取り出し位置と排気導入位置との圧力差が変化する。この場合、エンジン１の運転状態を所定状態に調整するとともに高圧ＥＧＲ弁２４の開度を所定開度に調整し、かつ低圧ＥＧＲ弁２３の開度を適合時に調整した目標開度に調整しても第１ＥＧＲガスの流量が目標流量とずれるため、基準値とは異なる吸気の温度が吸気温センサ３２にて検出される。この際、吸気温センサ３２にて検出された吸気の温度と基準値との差（以下、温度差と称することがある。）は、そのときに流れていた第１ＥＧＲガスの流量と目標流量との差と相関しているため、温度差に応じて対応関係を補正する。図３は、第１ＥＧＲガスの流量と吸気温度との関係の一例を示している。なお、図３の点Ｐは、目標流量の第１ＥＧＲガスが吸気通路３に導入された場合の吸気温度、すなわち適合時における関係を示している。検出された吸気温度が図３の温度Ｔ２であり、基準値Ｔ１よりも高かった場合、目標流量よりも多くの第１ＥＧＲガスが吸気通路３に導入されていると考えられる。そこで、温度差（Ｔ２−Ｔ１）に応じて補正量を算出し、その補正量に応じて図２のマップを修正すればよい。例えば、検出された吸気温度が基準値よりも高い場合は図２の矢印Ｂ方向に対応関係を補正する。一方、検出された吸気温度が基準値よりも低い場合は図２の矢印Ａ方向に対応関係を補正する。なお、この補正を行う際のエンジン１の運転状態としては、例えばアイドリング状態が設定される。また、高圧ＥＧＲ弁２４が調整される所定開度としては、例えば全閉が設定される。

ＥＣＵ３０は、上述した補正方法で低圧ＥＧＲ弁２３の開度と第１ＥＧＲガスの流量との対応関係を補正するべく図４に示した対応関係学習ルーチンをエンジン１の運転中に所定の周期で繰り返し実行する。図４のルーチンを実行することにより、ＥＣＵ３０が本発明の補正手段として機能する。図４のルーチンにおいてＥＣＵ３０は、まずステップＳ１１でエンジン１の運転状態を取得する。エンジン１の運転状態としては、エンジン１の回転数、エンジン１の負荷及びアクセル開度などが取得される。続くステップＳ１２においてＥＣＵ３０は、所定の学習条件が成立しているか否か判断する。上述したように対応関係を補正する際は、エンジン１をアイドリング状態に調整するとともに高圧ＥＧＲ弁２４を全閉に調整する。そこで、エンジン１の運転状態及び高圧ＥＧＲ弁２４の開度をこのように調整することが可能、例えばエンジン１が搭載された車両が停止中などの場合に所定の学習条件が成立したと判断される。所定の学習条件が不成立と判断した場合は今回のルーチンを終了する。

一方、所定の学習条件が成立していると判断した場合はステップＳ１３に進み、ＥＣＵ３０は低圧ＥＧＲ弁２３の開度を適合時に調整した目標開度に調整するとともに高圧ＥＧＲ弁２４の開度を全閉に調整し、かつエンジン１の運転状態をアイドリング状態に調整する。続くステップＳ１４においてＥＣＵ３０は、吸気温センサ３２の出力信号に基づいて吸気の温度を検出する。次のステップＳ１５においてＥＣＵ３０は、検出した吸気温度とＥＣＵ３０のＲＯＭに記憶されている基準値との温度差に基づいて補正量を算出する。その後、ステップＳ１６において低圧ＥＧＲ弁２３の開度と第１ＥＧＲガスの流量との対応関係、すなわち図２のマップを補正する。その後、今回のルーチンを終了する。

以上に説明したように第１の形態によれば、エンジン１の運転状態、高圧ＥＧＲ弁２４の開度、及び低圧ＥＧＲ弁２３の開度をそれぞれ適合時の状態に調整し、そのときに吸気温センサ３２にて検出された温度と適合時に検出された基準値の温度差に基づいて低圧ＥＧＲ弁２３の開度と第１ＥＧＲガスの流量との対応関係を補正するので、対応関係を適切、かつ簡易に補正することができる。そのため、第１ＥＧＲガスの流量を適切に制御することができる。また、これにより吸気温度の変動を抑制し、吸気温度を安定に制御できるので、エンジン１の排気エミッションを改善することができる。

（第２の形態）
図５及び図６を参照して本発明の第２の形態について説明する。図５は第１の形態の図１に対応する図である。図５に示したように、第２の形態では、吸気温センサ３２が高圧ＥＧＲ通路２１の排気導入位置よりも下流の吸気通路３に設けられる点が異なり、他は第１の形態と同じである。そのため、図５において図１と共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。また、この形態では、ＥＣＵ３０のＲＡＭに高圧ＥＧＲ弁２４の開度と第２ＥＧＲガスの流量との対応関係がマップとして記憶されており、ＥＣＵ３０はこのマップも参照して高圧ＥＧＲ弁２４の開度を制御する。

上述した第１の形態では、低圧ＥＧＲ弁２３の開度と第１ＥＧＲガスの流量との対応関係を補正したが、排気通路４の圧力損失の変化は高圧ＥＧＲ弁２４の開度と第２ＥＧＲガスの流量との対応関係も変化させる。そこで、第２の形態では、高圧ＥＧＲ弁２４の開度と第２ＥＧＲガスの流量との対応関係の補正を行う。この対応関係の補正方法は、第１の形態と同様に行えばよい。なお、第２の形態では、高圧ＥＧＲ弁２４の開度と第２ＥＧＲガスの流量との対応関係を補正するので、エンジン１の運転状態を所定状態であり、かつ低圧ＥＧＲ弁２３の開度を所定開度に維持させた状態においてその所定状態に対応した目標流量の第２ＥＧＲガスが高圧ＥＧＲ通路２１を介して吸気通路３に導入されるように高圧ＥＧＲ弁２４の開度を調整する適合を予め行い、そのときの高圧ＥＧＲ弁２４の開度を目標開度としてＥＣＵ３０のＲＯＭに記憶させるとともにそのときに吸気温センサ３２にて検出された温度を基準値としてＥＣＵ３０のＲＯＭに記憶させておく。なお、適合時におけるエンジン１の運転状態としてはアイドリング状態が設定され、低圧ＥＧＲ弁２３の開度には全閉が設定される。図６は、ＥＣＵ３０が高圧ＥＧＲ弁２４の開度と第２ＥＧＲガスの流量との対応関係を補正するべくエンジン１の運転中に所定の周期で繰り返し実行する対応関係学習ルーチンを示している。なお、図６において図４と同一の処理には同一の参照符号を付して説明を省略する。

図６のルーチンにおいてＥＣＵ３０は、ステップＳ１２まで図４と同様に処理を進める。ステップＳ１２が肯定判断された場合、ステップＳ２１に進み、ＥＣＵ３０は高圧ＥＧＲ弁２４の開度を適合時に調整した目標開度に調整するとともに低圧ＥＧＲ弁２３の開度を全閉に調整し、かつエンジン１の運転状態をアイドリング状態に調整する。続くステップＳ１４においてＥＣＵ３０は吸気の温度を検出し、その後ステップＳ１５において検出した吸気温度とＥＣＵ３０のＲＯＭに記憶されている基準値との温度差に基づいて補正量を算出する。次のステップＳ２２においてＥＣＵ３０は、高圧ＥＧＲ弁２４の開度と第２ＥＧＲガスの流量との対応関係、すなわちＥＣＵ３０のＲＡＭに記憶されているマップを補正する。その後、今回のルーチンを終了する。

このように高圧ＥＧＲ弁２４の開度と第２ＥＧＲガスの流量との対応関係を補正することにより、第２ＥＧＲガスの流量を適切に制御することができる。

次に図７及び図８を参照して本発明に関係する参考例について説明する。

上述したようにエンジン１では、エンジン１の回転数及び負荷に応じて低圧ＥＧＲ通路２０及び高圧ＥＧＲ通路２１のいずれを介して吸気通路３に排気を導入するか判定しており、排気通路４から吸気通路３に排気を還流させるための複数種類のＥＧＲモードがエンジン１の運転状態に対応付けられて設定されている。ＥＧＲモードとしては、低圧ＥＧＲ通路２０のみを介して排気を吸気通路３に還流する低圧ＥＧＲモードとしてのロープレッシャーループ（ＬＰＬ）モード、高圧ＥＧＲ通路２１のみを介して排気を吸気通路３に還流する高圧ＥＧＲモードとしてのハイプレッシャーループ（ＨＰＬ）モード、及び低圧ＥＧＲ通路２０及び高圧ＥＧＲ通路２１の両方のＥＧＲ通路を介して排気を吸気通路３に導入する混合ＥＧＲモードとしてのＭＰＬモードが設定されている。図７は、これら各ＥＧＲモードとエンジン１の運転状態との対応関係の一例を示す図である。ＥＣＵ２０は、吸気通路３への排気の還流を行う場合、図７の対応関係を参照し、エンジン１の運転状態を示す回転数及び負荷に応じてＬＰＬモード、ＭＰＬモード、又はＨＰＬモードのいずれかのＥＧＲモードを選択する。なお、ＬＰＬモードは、高圧ＥＧＲ弁２４が全閉に維持されるとともに低圧ＥＧＲ弁２３が開けられることにより実行される。ＨＰＬモードは、低圧ＥＧＲ弁２３が全閉に維持されるとともに高圧ＥＧＲ弁２４が開けられることにより実行される。ＭＰＬモードは、低圧ＥＧＲ弁２３及び高圧ＥＧＲ弁２４の両方が開けられることにより実行される。なお、図７に示した関係は、予め実験又は数値計算などにより求めてＥＣＵ２０のＲＯＭにマップとして記憶されている。

例えば、エンジン１がＬＰＬモードで運転される場合は高圧ＥＧＲ弁２４が全閉に維持されるため、温度差に基づいて低圧ＥＧＲ弁２３の開度と第１ＥＧＲガスの流量との対応関係を補正することにより、温度差をＥＧＲガスの流量の補正に適切に反映させることができる。

ＭＰＬモードで運転される場合は、低圧ＥＧＲ通路２０及び高圧ＥＧＲ通路２１の両方のＥＧＲ通路を介して吸気通路３にＥＧＲガスが導入されるため、各ＥＧＲ弁２３、２４の対応関係をそれぞれ補正することにより、ＥＧＲガスの制御精度を向上させることができる。この際、低圧ＥＧＲ弁２３の対応関係と高圧ＥＧＲ弁の対応関係とをそれぞれ同じずつ補正してもよいし、それぞれの対応関係への反映の度合い（以下、反映度と称することがある。）を設定し、その設定した反映度に応じて各ＥＧＲ弁２３、２４の対応関係をそれぞれ補正してもよい。

反映度の設定方法について説明する。図８は、図５のエンジン１における各部のガス流れを示す図である。図８における領域Ａの圧力損失の変化、すなわち低圧ＥＧＲ通路２０における圧力損失の変化は、第１ＥＧＲガスの流量に影響を与える。図８の領域Ｂ、Ｃの圧力損失の変化、すなわち高圧ＥＧＲ通路２１の圧力損失の変化、及び高圧ＥＧＲ通路２１の排気取り出し位置と低圧ＥＧＲ通路２０の排気取り出し位置との間の排気通路４の圧力損失の変化は、第２ＥＧＲガスの流量に影響を与える。図８の領域Ｄの圧力損失の変化、すなわち低圧ＥＧＲ通路２０の排気取り出し位置よりも下流側の排気通路４の圧力損失の変化は第１ＥＧＲガスの流量及び第２ＥＧＲガスの流量の両方に影響を与える。それぞれの領域Ａ〜Ｄにおける圧力損失の変化は、第１ＥＧＲガスの流量及び第２ＥＧＲガスの流量に影響を与えるため、吸気温度に影響を与える。そこで、これらの領域Ａ〜Ｄにおける圧力損失の変化を吸気温度の変化ΔＴＡ〜ΔＴＤに置き換えると、低圧ＥＧＲ弁２３の開度を適合時の目標開度に調整したときにおける吸気の温度と基準値との温度差ΔＴＬは式（１）に示したように、高圧ＥＧＲ弁２４の開度を適合時の目標開度に調整したときにおける吸気の温度と基準値との温度差ΔＴＨは式（２）に示したようにそれぞれ表すことができる。

ΔＴＬ＝ΔＴＡ＋ΔＴＤ・・・（１）
ΔＴＨ＝ΔＴＢ＋ΔＴＣ＋ΔＴＤ・・・（２）

ここで、高圧ＥＧＲ通路２１が低圧ＥＧＲ通路２０よりも詰まり易いことがエンジン１の運転履歴、例えばエンジン１の回転数ＮＥ、トルクＴｒｑ、又は運転時間ｔｉｍｅなどの関数として表せると仮定すると、領域Ｂ及び領域Ｃの圧力損失の変化に対応する吸気温度の変化ΔＴＢＣ（＝ΔＴＢ＋ΔＴＣ）と領域Ａの圧力損失の変化に対応する吸気温度の変化ΔＴＡとの関係は、以下の式（３）で示すことができる。

ΔＴＢＣ／ΔＴＡ＝ｆ（ＮＥ、Ｔｒｑ、ｔｉｍｅ）・・・（３）

この式（３）の関係を定数Ｃに置き換えると、式（３）’及び式（３）’’を導き出すことができる。

ΔＴＢＣ／ΔＴＡ＝Ｃ・・・（３）’
ΔＴＢＣ＝ＣΔＴＡ・・・（３）’’

この式（３）’’を式（２）に代入すると、以下の式（４）を導くことができる。

ΔＴＨ＝ＣΔＴＡ＋ΔＴＤ・・・（４）

そして、式（１）から式（４）を引くことにより、領域Ｄにおける圧力損失の変化に対応する吸気温度の変化ΔＴＤは、以下の式（５）で示すことができる。

ΔＴＤ＝（ΔＴＬ−ＣΔＴＨ）／（１−Ｃ）・・・（５）

この式（５）の関係を式（１）及び式（２）に代入することにより、領域Ａの圧力損失の変化に対応する吸気温度の変化ΔＴＡを式（６）で、領域Ｂ及び領域Ｃの圧力損失の変化に対応する吸気温度の変化ΔＴＢＣを式（７）で示すことができる。

ΔＴＡ＝ΔＴＬ−（ΔＴＬ−ＣΔＴＨ）／（１−Ｃ）・・・（６）
ΔＴＢＣ＝ΔＴＨ−（ΔＴＬ−ＣΔＴＨ）／（１−Ｃ）・・・（７）

低圧ＥＧＲ弁２３の開度を適合時の目標開度に調整したときにおける吸気の温度と基準値との温度差ΔＴＬ、及び高圧ＥＧＲ弁２４の開度を適合時の目標開度に調整したときにおける吸気の温度と基準値との温度差ΔＴＨは上述した補正方法を行うことにより算出することができるので、未知数が２つで式が２つであるため、領域Ａの圧力損失の変化に対応する吸気温度の変化ΔＴＡ、及び領域Ｂ及び領域Ｃの圧力損失の変化に対応する吸気温度の変化ΔＴＢＣを算出することができる。吸気温度の変化ΔＴＡと吸気温度の変化ΔＴＢＣとの比は、排気通路４などの圧力損失の変化が第１ＥＧＲガスの流量及び第２ＥＧＲガスの流量を変化させた度合いに対応している。そこで、吸気温度の変化ΔＴＡと吸気温度の変化ΔＴＢＣとの比に応じて各ＥＧＲ弁２３、２４の対応関係への反映度を設定し、その設定した反映度に応じて各ＥＧＲ弁２３、２４の対応関係の補正に使用する補正量を設定するとともにそれら補正量で各対応関係をそれぞれ補正する。この場合、さらに精度良く各ＥＧＲ弁２３、２４の対応関係を補正することができる。

排気浄化触媒１０には排気中のススなどが付着し易いため、図８の領域Ｃにおける圧力損失の変化は、排気浄化触媒１０の詰まり具合によってほぼ決まると考えることができる。そこで、排気浄化触媒１０の詰まり具合を考慮して反映度を設定してもよい。この場合、反映度をより簡易に設定することができる。

ＭＰＬモードでエンジン１を運転している場合においても、温度差に基づいて低圧ＥＧＲ弁２３の対応関係のみを補正してもよい。低圧ＥＧＲ弁２３の開度が第１ＥＧＲガスの流量に与える影響は、高圧ＥＧＲ弁２４の開度が第２ＥＧＲガスの流量に与える影響よりも大きい。そこで、温度差に基づいて低圧ＥＧＲ弁２３の対応関係のみを補正する。この場合、反映度を考慮する必要がないため、対応関係の補正を簡易に行うことができる。

本発明は、上述した各形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、本発明はディーゼルエンジンに限らず、ガソリンその他の燃料を利用する各種の内燃機関に適用してよい。

上述した各形態では、適合時の吸気の温度に応じて対応関係の補正を行っているが、吸気通路に導入されるＥＧＲガスの量に応じて吸気の圧力及び吸気の流量も変化する。そのため、適合時におけるこれらの値を基準値として記憶させておき、この記憶させておいた基準値と実際に検出した値とに応じて対応関係を補正してもよい。

上述した各形態では、エンジン１の運転状態をアイドリング状態にして適合を行っているが、適合時の運転状態はこの状態に限定されない。例えば、補正を行う期間中、吸気の温度を安定にすることができる種々の運転状態で適合を行ってもよい。

本発明の第１の形態に係る排気還流装置が組み込まれた内燃機関の一例を示す図。低圧ＥＧＲ弁の開度と第１ＥＧＲガスの流量との対応関係の一例を示す図。第１ＥＧＲガスの流量と吸気温度との関係の一例を示す図。図１のＥＣＵが実行する対応関係学習ルーチンを示すフローチャート。本発明の第２の形態に係る排気還流装置が組み込まれた内燃機関の一例を示す図。図５のＥＣＵが実行する対応関係学習ルーチンを示すフローチャート。各ＥＧＲモードとエンジンの運転状態との対応関係の一例を示す図。図５のエンジンにおける各部のガス流れを示す図。

符号の説明

１内燃機関
３吸気通路
４排気通路
７スロットル弁
１０排気浄化触媒
２０低圧ＥＧＲ通路（第１ＥＧＲ通路）
２１高圧ＥＧＲ通路（第２ＥＧＲ通路）
２３低圧ＥＧＲ弁
２４高圧ＥＧＲ弁
３０エンジンコントロールユニット（記憶手段、補正手段）
３２吸気温センサ（検出手段）

Claims

排気通路から排気の一部を取り出して吸気通路に導入するための第１ＥＧＲ通路と、前記第１ＥＧＲ通路の排気取り出し位置よりも排気通路の上流に排気取り出し位置が設けられるとともに前記第１ＥＧＲ通路の排気導入位置よりも吸気通路の下流に排気導入位置が設けられる第２ＥＧＲ通路と、前記第１ＥＧＲ通路を介して前記吸気通路に還流される排気の流量を調整する第１ＥＧＲ弁と、前記第２ＥＧＲ通路を介して前記吸気通路に還流される排気の流量を調整する第２ＥＧＲ弁と、を備えた内燃機関の排気還流装置において、
前記第１ＥＧＲ通路の排気導入位置よりも吸気通路の下流に配置され、前記吸気通路に導入される排気の流量に応じて変化する吸気の物理量を検出する検出手段と、前記内燃機関の運転状態が所定状態であり、かつ前記第２ＥＧＲ弁の開度を全閉に維持させた状態において前記所定状態に対応した目標流量の排気が前記第１ＥＧＲ通路を介して前記吸気通路に導入されるように前記第１ＥＧＲ弁の開度を調整する適合を行ったときの前記第１ＥＧＲ弁の開度が目標開度として記憶されるとともにその適合時に前記検出手段にて検出された前記吸気の物理量の値が基準値として記憶されている記憶手段と、前記第１ＥＧＲ弁の開度を前記目標開度に調整するとともに前記第２ＥＧＲ弁の開度を全閉に調整し、かつ前記内燃機関の運転状態を前記所定状態に調整した場合に前記検出手段により検出された前記吸気の物理量の値と前記記憶手段に記憶されている前記基準値との差に基づいて前記第１ＥＧＲ弁の開度と前記第１ＥＧＲ通路を介して前記吸気通路に導入される排気である第１ＥＧＲガスの流量との対応関係を補正する補正手段と、を備えていることを特徴とする内燃機関の排気還流装置。
排気通路から排気の一部を取り出して吸気通路に導入するための第１ＥＧＲ通路と、前記第１ＥＧＲ通路の排気取り出し位置よりも排気通路の上流に排気取り出し位置が設けられるとともに前記第１ＥＧＲ通路の排気導入位置よりも吸気通路の下流に排気導入位置が設けられる第２ＥＧＲ通路と、前記第１ＥＧＲ通路を介して前記吸気通路に還流される排気の流量を調整する第１ＥＧＲ弁と、前記第２ＥＧＲ通路を介して前記吸気通路に還流される排気の流量を調整する第２ＥＧＲ弁と、を備えた内燃機関の排気還流装置において、
前記第２ＥＧＲ通路の排気導入位置よりも吸気通路の下流に配置され、前記吸気通路に導入される排気の流量に応じて変化する吸気の物理量を検出する検出手段と、前記内燃機関の運転状態が所定状態であり、かつ前記第１ＥＧＲ弁の開度を全閉に維持させた状態において前記所定状態に対応した目標流量の排気が前記第２ＥＧＲ通路を介して前記吸気通路に導入されるように前記第２ＥＧＲ弁の開度を調整する適合を行ったときの前記第２ＥＧＲ弁の開度が目標開度として記憶されるとともにその適合時に前記検出手段にて検出された前記吸気の物理量の値が基準値として記憶されている記憶手段と、前記第１ＥＧＲ弁の開度を全閉に調整するとともに前記第２ＥＧＲ弁の開度を前記目標開度に調整し、かつ前記内燃機関の運転状態を前記所定状態に調整した場合に前記検出手段により検出された前記吸気の物理量の値と前記記憶手段に記憶されている前記基準値との差に基づいて前記第２ＥＧＲ弁の開度と前記第２ＥＧＲ通路を介して前記吸気通路に導入される排気である第２ＥＧＲガスの流量との対応関係を補正する補正手段と、を備えていることを特徴とする内燃機関の排気還流装置。
前記吸気の物理量は吸気の温度であり、
前記補正手段は、前記検出手段により検出された吸気の温度が前記記憶手段に記憶されている基準値より高い場合は補正対象のＥＧＲ弁が設けられたＥＧＲ通路を介して前記吸気通路に導入される排気の流量が減少するように前記補正対象のＥＧＲ弁の開度とそのＥＧＲ弁が設けられたＥＧＲ通路を介して前記吸気通路に導入される排気の流量との対応関係を補正することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の排気還流装置。
前記吸気の物理量は、吸気の圧力又は吸気の流量であることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の排気還流装置。