JP5803622B2 - Ｅｇｒシステムの異常診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば自動車の内燃機関等に搭載されるＥＧＲシステムにおける異常の有無を診断する装置に係る。特に、本発明は、複数の排気還流機構（ＥＧＲ機構）を備えたＥＧＲシステムにおける異常診断の改良に関する。

従来より、ディーゼルエンジン等のように希薄燃焼を行うエンジンでは、窒素酸化物（以下、ＮＯｘという）が比較的多く排出されることが懸念される。その対策として、排気ガスの一部を吸気通路に還流させる排気還流（ＥＧＲ：Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）システムを備えさせることが知られている（例えば下記の特許文献１を参照）。

このＥＧＲシステムは、エンジンの排気通路および吸気通路を互いに連通させるＥＧＲ通路と、このＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲバルブとを備えている。そして、ＥＧＲバルブの開度を調整するなどして、排気通路からＥＧＲ通路を経て吸気通路へ還流される排気ガスの量（ＥＧＲガス量）を調整し、吸気中のＥＧＲ率を、予め設定された目標ＥＧＲ率に設定するようにしている。このようにして排気ガスの一部が吸気通路に還流されると、燃焼室内での燃焼温度が低下してＮＯｘの生成が抑制され、排気エミッションが改善されることになる。

また、この種のＥＧＲシステムとして、高圧ＥＧＲ機構（以下、「ＨＰＬ−ＥＧＲ機構」という）と低圧ＥＧＲ機構（以下、「ＬＰＬ−ＥＧＲ機構」という）とを備えたもの（以下、「ＭＰＬ−ＥＧＲシステム」という）も知られている（例えば下記の特許文献２を参照）。

上記ＨＰＬ（Ｈｉｇｈ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｌｏｏｐ）−ＥＧＲ機構は、ターボチャージャのタービンよりも上流側の排気通路（例えばエキゾーストマニホールド）から、ターボチャージャのコンプレッサよりも下流側の吸気通路へ排気ガスを還流するようになっている。また、ＬＰＬ（Ｌｏｗ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｌｏｏｐ）−ＥＧＲ機構は、ターボチャージャのタービンよりも下流側の排気通路から、ターボチャージャのコンプレッサよりも上流側の吸気通路へ排気ガスを還流するようになっている。

また、このＭＰＬ（Ｍｉｄｄｌｅ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｌｏｏｐ）−ＥＧＲシステムの使用形態としては、特許文献２にも開示されているように、エンジンの低負荷運転領域では、ＨＰＬ−ＥＧＲ機構のみを使用して比較的高温度の排気ガスを還流させて燃焼の安定化を図り、ＨＣやＣＯの排出を抑制する。また、エンジンの高負荷運転領域では、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構のみを使用して比較的低温度の排気ガスを還流させることにより、吸気の高温化に伴うスモークの発生を抑制する。また、エンジンの中負荷運転領域ではＨＰＬ−ＥＧＲ機構およびＬＰＬ−ＥＧＲ機構の両方を使用して排気ガスを還流させることでＨＣ、ＣＯ、スモークの発生を抑制する。

特開２００１−２０７９１６号公報 特開２０１１−８９４７０号公報

ところで、上記ＭＰＬ−ＥＧＲシステムにおいて、堆積物の増大等によりＨＰＬ−ＥＧＲ機構のＥＧＲ通路やＬＰＬ−ＥＧＲ機構のＥＧＲ通路の流路面積が小さくなったり、ＥＧＲ通路が閉塞したりした場合（以下、これらの状況を単に「閉塞」という）には、それを検出し、必要に応じて部品交換（閉塞している配管の交換）を行うなどの対処が必要になる。

上記特許文献２では、エンジンの運転状態が低負荷・低回転であってＨＰＬ−ＥＧＲ機構のみにより排気ガスの還流を行う際（ＨＰＬモード時）に、このＨＰＬ−ＥＧＲ機構での閉塞を判定し、エンジンの運転状態が高負荷・高回転であってＬＰＬ−ＥＧＲ機構のみにより排気ガスの還流を行う際（ＬＰＬモード時）に、このＬＰＬ−ＥＧＲ機構での閉塞を判定するようにしている。

しかし、ＨＰＬモードやＬＰＬモードは比較的限られた運転領域において実行されるものであるため、ＥＧＲシステムの異常診断（ＥＧＲ通路の閉塞診断）を行う機会が少なく、ＥＧＲ通路の閉塞診断が行われない状態のままエンジンが継続運転してしまう可能性がある。

このように、従来のＭＰＬ−ＥＧＲシステムでは、ＥＧＲ通路の閉塞診断が行える運転領域が限られたものとなっており、早期に正確な閉塞の有無を診断することはできていない。

なお、上記特許文献１には、ＨＰＬ−ＥＧＲ機構のみを備えたＥＧＲシステムに対し、ＥＧＲガス量をフィードバック制御により目標ＥＧＲガス量に調整する場合のＥＧＲバルブの開度補正量や吸気絞り弁の開度補正量が閾値を超えた場合にＥＧＲ通路が閉塞していると診断することが開示されている。

しかし、この特許文献１の技術をＭＰＬ−ＥＧＲシステムに適用したとしても、特定の運転領域（低負荷・低回転）においてＨＰＬ−ＥＧＲ機構での閉塞を診断できるに過ぎず、ＥＧＲシステム全体に対しての閉塞診断を行うことはできない。

また、何れの特許文献においても、ＨＰＬ−ＥＧＲ機構およびＬＰＬ−ＥＧＲ機構の両方を使用して排気ガスを還流させている場合（ＭＰＬモード時）には、ＨＰＬ−ＥＧＲ機構およびＬＰＬ−ＥＧＲ機構のうち何れのＥＧＲ機構で閉塞が発生しているかを特定することはできない。

その結果、ＥＧＲシステムで閉塞が生じている際（上記特許文献１のように、吸気絞り弁の開度補正量が閾値を超えた場合にＥＧＲシステムで閉塞が生じていると判定した際）に部品交換を行うようにした場合には、その閉塞箇所が特定できないことから、ＨＰＬ−ＥＧＲ機構およびＬＰＬ−ＥＧＲ機構の両方の部品を交換せねばならない（閉塞が生じていない配管部品まで交換せねばならない）ことになってしまう。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、複数の排気還流機構を備えたＥＧＲシステムに対し、何れの排気還流機構において閉塞が生じているかを判別可能とする異常診断装置を提供することにある。

−発明の概要−
上記の目的を達成するために講じられた本発明の概要は、高圧ＥＧＲ機構のみが使用される内燃機関の運転領域にあっては、低圧ＥＧＲ機構の低圧ＥＧＲバルブは閉鎖状態が維持されることを利用して、高圧ＥＧＲ機構の高圧ＥＧＲバルブの開度、低圧ＥＧＲ機構の低圧ＥＧＲバルブの開度および吸気絞り弁の閉度（閉鎖度合い）から、高圧ＥＧＲ機構および低圧ＥＧＲ機構の何れにおいて閉塞が発生しているかを診断できるようにしている。

−解決手段−
具体的に、本発明は、吸気系に吸気絞り弁が設けられた内燃機関に備えられ、排気系における過給機のタービン上流側の排気ガスを吸気系に還流するとともにその還流量を調整可能な高圧ＥＧＲバルブを備えた高圧ＥＧＲ機構と、排気系における過給機のタービン下流側の排気ガスを吸気系に還流するとともにその還流量を調整可能な低圧ＥＧＲバルブを備えた低圧ＥＧＲ機構とを有し、内燃機関の運転状態に応じて、使用するＥＧＲ機構を選択するＥＧＲシステムの異常診断装置を前提とする。このＥＧＲシステムの異常診断装置に対し、上記排気系から吸気系への排気ガスの還流を行っている際に、上記高圧ＥＧＲ機構の高圧ＥＧＲバルブの開度が所定の高圧側排気還流量増量開度以上で且つ上記吸気絞り弁の閉度（全開状態から閉方向への開度変化量の割合；閉鎖度合い）が所定の高圧側排気還流量増量閉度以上である場合において、上記低圧ＥＧＲ機構の低圧ＥＧＲバルブの開度が所定の低圧側排気還流量増量開度を超えている場合には上記低圧ＥＧＲ機構において閉塞が生じていると判定する一方、上記低圧ＥＧＲ機構の低圧ＥＧＲバルブの開度が上記低圧側排気還流量増量開度以下である場合には上記高圧ＥＧＲ機構において閉塞が生じていると判定する構成としている。

この特定事項により、先ず、上記高圧ＥＧＲ機構の高圧ＥＧＲバルブの開度が所定の高圧側排気還流量増量開度以上で且つ上記吸気絞り弁の閉度が所定の高圧側排気還流量増量閉度以上である場合には、ＥＧＲシステムの何処かで閉塞が発生していると判断できる。これは、この閉塞に起因して排気還流量が不足した状態（実ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率よりも低い状態）となっており、そのために、高圧ＥＧＲ機構の高圧ＥＧＲバルブの開度が所定開度以上で且つ上記吸気絞り弁の閉度が所定閉度以上になっていると判断できるからである。

そして、この場合に、上記低圧ＥＧＲ機構の低圧ＥＧＲバルブの開度を検出し、この低圧ＥＧＲバルブの開度が所定の低圧側排気還流量増量開度を超えている場合には上記低圧ＥＧＲ機構において閉塞が生じていると判定する。つまり、低圧ＥＧＲバルブの開度が所定の低圧側排気還流量増量開度を超えているにも拘わらず、排気還流量が不足した状態となっていたことに起因して高圧ＥＧＲ機構の高圧ＥＧＲバルブの開度が所定開度以上で且つ上記吸気絞り弁の閉度が所定閉度以上となっていたと判断できるので、この場合には、上記低圧ＥＧＲ機構において閉塞が生じていると判定することができる。

一方、上記低圧ＥＧＲバルブの開度が所定の低圧側排気還流量増量開度以下である場合には上記高圧ＥＧＲ機構において閉塞が生じていると判定する。つまり、排気還流量が不足した状態であるにも拘わらず低圧ＥＧＲバルブの開度が所定開度以下であるということは、この低圧ＥＧＲバルブの開度が制限された運転状態であると判断でき、上記高圧ＥＧＲ機構の高圧ＥＧＲバルブの開度が所定開度以上で且つ上記吸気絞り弁の閉度が所定閉度以上となっているのは、高圧ＥＧＲ機構で閉塞が発生して排気還流量が不足した状態であるためであると判断できるので、この場合には、上記高圧ＥＧＲ機構において閉塞が生じていると判定することができる。

このように、本解決手段では、高圧ＥＧＲ機構のみが使用される運転領域や低圧ＥＧＲ機構のみが使用される運転領域に限定されることなしに、高圧ＥＧＲ機構および低圧ＥＧＲ機構のうち何れで閉塞が発生しているかを診断することが可能である。このため、異常診断を実行する機会を増やすことができ、早期に異常診断を行うことができる。また、閉塞が生じている部品の交換を行うようにした場合にあっては、その閉塞している部品を特定することができることにより、無駄な部品交換（閉塞が生じていない配管部品まで交換せねばならないといった状態）を解消することができる。

上記高圧ＥＧＲ機構および低圧ＥＧＲ機構の使用形態として具体的には以下のものが挙げられる。つまり、上記低圧ＥＧＲ機構には、吸気系に還流する排気ガスを冷却するＥＧＲクーラが設けられており、上記内燃機関の低負荷運転時には上記高圧ＥＧＲ機構のみを使用して吸気系への排気ガスの還流を行い、上記内燃機関の高負荷運転時には上記低圧ＥＧＲ機構のみを使用して吸気系への排気ガスの還流を行い、上記内燃機関の中負荷運転時には上記高圧ＥＧＲ機構および上記低圧ＥＧＲ機構の両方を使用して吸気系への排気ガスの還流を行うようになっている。

このような各ＥＧＲ機構の使用形態において、内燃機関の低負荷運転時であって上記高圧ＥＧＲ機構のみを使用して吸気系への排気ガスの還流を行っている場合には、内燃機関からＨＣやＣＯが排出される可能性があり、上記ＥＧＲクーラの内部が閉塞することを防止するために低圧ＥＧＲ機構の使用が禁止される。このため、排気還流量が不足した状態であっても低圧ＥＧＲ機構の使用が禁止されている場合、つまり、低圧ＥＧＲバルブの開度が小さい場合または「０」である場合には、高圧ＥＧＲ機構のみを使用している場合であり、この場合に排気還流量が不足しておれば、その原因は、高圧ＥＧＲ機構において閉塞が生じているためであると判断できる。

一方、高圧ＥＧＲ機構にはＥＧＲクーラが設けられていないため、内燃機関の運転状態に関わらず使用が許容できる。そして、内燃機関の高負荷運転時であって、本来、上記低圧ＥＧＲ機構のみを使用して吸気系への排気ガスの還流を行うべき場合に、排気還流量の不足に起因して、高圧ＥＧＲ機構の高圧ＥＧＲバルブの開度が所定の高圧側排気還流量増量開度以上で且つ上記吸気絞り弁の閉度が所定の高圧側排気還流量増量閉度以上となっておれば、低圧ＥＧＲバルブの開度が所定の低圧側排気還流量増量開度を超えているにも拘わらず、排気還流量が不足した状態となっていると判断でき、この場合には、上記低圧ＥＧＲ機構において閉塞が生じていると判断できる。

このように、高圧ＥＧＲ機構および低圧ＥＧＲ機構の使用形態が内燃機関の運転状態に応じて異なっていることを利用することで、高圧ＥＧＲ機構および低圧ＥＧＲ機構のうち何れで閉塞が発生しているかを正確に診断することが可能になる。

上記高圧側排気還流量増量開度として具体的には、上記高圧ＥＧＲバルブの全開または略全開に相当する開度である。また、上記高圧側排気還流量増量閉度として具体的には、システム内に閉塞が生じていると判定する基準となる閉塞度合いに応じて設定された上記吸気絞り弁の閉度である。

つまり、高圧ＥＧＲバルブが全開または略全開に相当する開度となっている場合に、吸気絞り弁が全開でない（ある閉度まで閉鎖している）場合には、排気還流量が不足した状態となっていると判断して、低圧ＥＧＲバルブの開度に応じた閉鎖箇所（閉塞が発生しているＥＧＲ機構）の特定動作に移るようにしている。また、高圧側排気還流量増量閉度を適切に設定することによって、法規などによって規定されている基準に適合した異常診断を正確に行うことが可能になる。つまり、この法規に従って高圧側排気還流量増量閉度を設定することで法規を遵守することができる。

本発明では、高圧ＥＧＲ機構の高圧ＥＧＲバルブの開度、低圧ＥＧＲ機構の低圧ＥＧＲバルブの開度および吸気絞り弁の閉度から、高圧ＥＧＲ機構および低圧ＥＧＲ機構の何れにおいて閉塞が発生しているかを診断できる。このため、異常診断を実行する機会を増やすことができ、早期に異常診断を行うことができる。

実施形態に係るエンジンの概略構成を示す図である。 ＥＣＵ等の制御系の構成を示すブロック図である。 エンジンの温間時においてＭＰＬ−ＥＧＲシステムのモードを設定するマップを示す図である。 エンジンの冷間時においてＭＰＬ−ＥＧＲシステムのモードを設定するマップを示す図である。 ＭＰＬ−ＥＧＲシステムの異常診断動作の手順を示すフローチャート図である。 ＭＰＬ−ＥＧＲシステムに閉塞が発生していない場合における各バルブの開度状態の一例を示すタイミングチャート図である。 ＬＰＬ−ＥＧＲ機構で閉塞が発生している場合における各バルブの開度状態の一例を示すタイミングチャート図である。 ＨＰＬ−ＥＧＲ機構で閉塞が発生している場合における各バルブの開度状態の一例を示すタイミングチャート図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、自動車に搭載されたコモンレール式筒内直噴型多気筒（例えば直列４気筒）ディーゼルエンジン（圧縮自着火式内燃機関）に本発明を適用した場合について説明する。

−エンジンの構成−
図１は、本実施形態に係るエンジン（内燃機関）１の概略構成を示す図である。この図１に示すエンジン１は、４つの気筒１１，１１，…を有するディーゼルエンジンであって、各気筒１１には、その気筒１１内へ燃料を直接噴射可能なインジェクタ（燃料噴射弁）２が取り付けられている。これらインジェクタ２は、例えば内部に圧電素子（ピエゾ素子）を備え、適宜開弁して気筒１１内に燃料を噴射供給するピエゾインジェクタにより構成されている。また、このインジェクタ２には、図示しない高圧燃料ポンプによって昇圧された燃料がコモンレール２１を介して供給されている。

各気筒１１には吸気系を構成する吸気通路３が接続されている。この吸気通路３の上流端にはエアクリーナ３１が設けられている。また、この吸気通路３の途中には、吸気の流れ方向に沿って、ターボチャージャ（遠心過給機）４のコンプレッサ４１、インタークーラ３２および吸気絞り弁（ディーゼルスロットル）３３が順に設けられている。吸気通路３に導入された吸気は、エアクリーナ３１によって浄化された後、コンプレッサ４１によって過給され、インタークーラ３２によって冷却される。その後、吸気は、吸気絞り弁３３を通過して各気筒１１内へ導入される。各気筒１１内へ導かれた吸気は圧縮行程において圧縮され、この気筒１１内にインジェクタ２から燃料が噴射されることにより燃料の燃焼が行われる。この燃料の燃焼にともない各気筒１１において図示しないピストンがシリンダ内で往復運動し、コネクティングロッドを介してクランクシャフトを回転させることでエンジン出力が得られるようになっている。

なお、上記吸気絞り弁３３は、通常運転時には全開とされており、例えば車両の減速時等において必要に応じて（後述する酸化触媒５１の温度低下を防止する必要が生じた場合等において）所定開度まで閉鎖される。また、後述するＥＧＲシステムの異常診断時においても必要に応じて吸気絞り弁３３は所定開度まで閉鎖される。

各気筒１１には排気系を構成する排気通路５が接続されている。この排気通路５の途中には、ターボチャージャ４のタービン４２が設けられている。このタービン４２より下流の排気通路５には、排気の流れ方向に沿って、酸化触媒（ＤＯＣ；Ｄｉｅｓｅｌ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ Ｃａｔａｌｙｓｔ）５１およびパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ；Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）５２、排気絞り弁５３、マフラ５４が順に設けられている。

各気筒１１内での燃焼により発生した排気ガス（既燃ガス）は、排気通路５へ排出される。この排気通路５へ排出された排気ガスは、排気通路５の途中に設けられたタービン４２を経た後、酸化触媒５１およびパティキュレートフィルタ５２によって浄化され、その後、排気絞り弁５３およびマフラ５４を経由して大気中へ放出される。

−ＥＧＲシステム−
本実施形態に係るエンジン１には、ＨＰＬ−ＥＧＲ機構（高圧ＥＧＲ機構）６およびＬＰＬ−ＥＧＲ機構（低圧ＥＧＲ機構）７を備えたＭＰＬ−ＥＧＲシステムが設けられている。

ＨＰＬ−ＥＧＲ機構６は、上記ターボチャージャ４のタービン４２よりも上流の排気通路５（例えばエキゾーストマニホールド）から、吸気絞り弁３３よりも下流（コンプレッサ４１よりも下流）の吸気通路３へ排気ガスの一部（高圧ＥＧＲガス）を導く高圧ＥＧＲ通路６１と、この高圧ＥＧＲ通路６１の流路面積を変更可能とする高圧ＥＧＲバルブ６２とを備えている。

このＨＰＬ−ＥＧＲ機構６により還流（再循環）される高圧ＥＧＲガスの量は、上記高圧ＥＧＲバルブ６２の開度により調量される。また、必要に応じて吸気絞り弁３３の開度が小さくされ（閉度が大きくされ）、これによって高圧ＥＧＲガスの還流量が増量されることもある。

一方、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構７は、上記パティキュレートフィルタ５２よりも下流（タービン４２よりも下流）で且つ排気絞り弁５３よりも上流の排気通路５から、コンプレッサ４１よりも上流の吸気通路３へ排気ガスの一部（低圧ＥＧＲガス）を導く低圧ＥＧＲ通路７１と、この低圧ＥＧＲ通路７１の流路面積を変更可能とする低圧ＥＧＲバルブ７２と、低圧ＥＧＲ通路７１を流れる低圧ＥＧＲガスを冷却する低圧ＥＧＲクーラ７３とを備えている。

このＬＰＬ−ＥＧＲ機構７により還流（再循環）される低圧ＥＧＲガスの量は、上記低圧ＥＧＲバルブ７２の開度により調量される。また、必要に応じて排気絞り弁５３の開度が小さくされ、これによって低圧ＥＧＲガスの還流量が増量されることもある。

−制御系−
図２に示すように、上記インジェクタ２、吸気絞り弁３３、排気絞り弁５３、高圧ＥＧＲバルブ６２および低圧ＥＧＲバルブ７２は、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１０と電気的に接続されている。

ＥＣＵ１０は、Ａ／Ｆセンサ８０、エアフローメータ８１、吸気温センサ８２、吸気圧センサ８３、排気温センサ８４、水温センサ８５、クランクポジションセンサ８６、アクセル開度センサ８７、吸気絞り弁開度センサ８８、差圧センサ８９、高圧ＥＧＲバルブ開度センサ８Ｈ、低圧ＥＧＲバルブ開度センサ８Ｌ等の各種センサと電気的に接続されている。

上記Ａ／Ｆセンサ８０は、上記パティキュレートフィルタ５２の下流において排気中の酸素濃度を検出するセンサであって、酸素濃度に応じて連続的に変化する検出信号を出力する。エアフローメータ８１は、大気中から吸気通路３へ流入された空気量を測定するセンサである。吸気温センサ８２は、吸気通路３を流れる空気の温度（吸気絞り弁３３の上流側の温度）を検出するセンサである。吸気圧センサ８３は、吸気絞り弁３３の下流側（例えばインテークマニホールド内）の圧力を検出するセンサである。排気温センサ８４は、排気通路５を流れる排気ガスの温度（排気絞り弁５３の上流側の温度）を検出するセンサである。水温センサ８５は、エンジン１の内部を循環する冷却水の温度を検出するセンサである。クランクポジションセンサ８６は、エンジン１のクランクシャフトの回転位置を検出するセンサである。アクセル開度センサ８７は、運転者によるアクセルペダルの操作量（アクセル開度）を検出するセンサである。吸気絞り弁開度センサ８８は、上記吸気絞り弁３３の開度を検出するセンサである。差圧センサ８９は、上記ＬＰＬ−ＥＧＲ機構７における低圧ＥＧＲクーラ７３の上流側圧力と下流側圧力との差圧を測定するセンサである。高圧ＥＧＲバルブ開度センサ８Ｈは、高圧ＥＧＲバルブ６２の開度を検出するセンサである。低圧ＥＧＲバルブ開度センサ８Ｌは、低圧ＥＧＲバルブ７２の開度を検出するセンサである。

ＥＣＵ１０は、上記した各種センサ８０〜８９，８Ｈ，８Ｌの検出値や測定値に基づいてインジェクタ２、吸気絞り弁３３、排気絞り弁５３、高圧ＥＧＲバルブ６２および低圧ＥＧＲバルブ７２を制御する。

例えば、ＥＣＵ１０は、エンジン１の運転状態（エンジン負荷など）に応じてＨＰＬ−ＥＧＲ機構６およびＬＰＬ−ＥＧＲ機構７を制御する。

具体的には、エンジン１の温間時（例えば冷却水温度が６０℃以上の場合）には、図３のマップに従って、使用するＥＧＲ機構６，７が選択される。つまり、エンジン１が低負荷運転状態にある場合は、ＥＣＵ１０はＨＰＬ−ＥＧＲ機構６を利用して排気ガスの還流を行う（高圧ＥＧＲ領域での還流動作）。エンジン１が高負荷運転状態にある場合は、ＥＣＵ１０はＬＰＬ−ＥＧＲ機構７により排気ガスの還流を行う（低圧ＥＧＲ領域での還流動作）。エンジン１が中負荷運転状態にある場合は、ＥＣＵ１０はＨＰＬ−ＥＧＲ機構６とＬＰＬ−ＥＧＲ機構７とを併用して排気ガスの還流を行う（ＭＰＬ領域での還流動作）。これらの具体的な制御については後述する。なお、図３における領域Ｘは、車両に対する要求加速度が高い場合（過渡運転時）などであって、ＨＰＬ−ＥＧＲ機構６の高圧ＥＧＲバルブ６２およびＬＰＬ−ＥＧＲ機構７の低圧ＥＧＲバルブ７２が共に閉鎖される運転領域、つまり、ＥＧＲガスの還流が行われない運転領域である。

このようにしてエンジン１の運転状態に応じて、ＨＰＬ−ＥＧＲ機構６とＬＰＬ−ＥＧＲ機構７との使用形態が切り換えられ、或いは、各ＥＧＲ機構６，７が併用されると、エンジン１の広範囲な運転領域において適量のＥＧＲガスを還流させることが可能となり、排気中のＮＯｘ濃度を好適に減少させることが可能となる。

一方、エンジン１の冷間時には、図４のマップに示すように、上記領域Ｘ以外の運転領域では、エンジン１の負荷に関わりなく、ＥＣＵ１０はＨＰＬ−ＥＧＲ機構６を利用して排気ガスの還流を行う。これは、ＥＧＲクーラを備えていないＨＰＬ−ＥＧＲ機構６を利用することで、比較的高温度の排気ガスを還流させることにより、エンジン１の早期暖機や、酸化触媒５１の早期活性化を図るためである。

−ＭＰＬ−ＥＧＲシステムの基本制御−
次に、上記ＭＰＬ−ＥＧＲシステムの基本制御について説明する。

先ず、ＨＰＬ−ＥＧＲ機構６におけるＥＧＲガス量の制御、および、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構７におけるＥＧＲガス量の制御について説明する。これらＨＰＬ−ＥＧＲ機構６におけるＥＧＲガス量の制御と、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構７におけるＥＧＲガス量の制御とは、それぞれ独立した制御となっている。

ＨＰＬ−ＥＧＲ機構６を用いてＥＧＲガスを還流させている場合（ＬＰＬ−ＥＧＲ機構７を併用している場合を含む）には、目標とするＥＧＲガス還流量（以下、「目標高圧ＥＧＲガス還流量」という）と、推定されたＥＧＲガス還流量（以下、「推定高圧ＥＧＲガス還流量」という）とを比較し、この推定高圧ＥＧＲガス還流量が目標高圧ＥＧＲガス還流量に近づくように高圧ＥＧＲバルブ６２の開度や吸気絞り弁３３の開度がフィードバック制御（以下、「ＥＧＲフィードバック制御」という）される。この場合の目標高圧ＥＧＲガス還流量は、エンジン１の運転状態（特にエンジン負荷）に応じて設定される。また、推定高圧ＥＧＲガス還流量は、上記高圧ＥＧＲバルブ開度センサ８Ｈによって検出された高圧ＥＧＲバルブ６２の開度、上記吸気温センサ８２によって検出された吸気の温度、インテークマニホールド内の圧力とエキゾーストマニホールド内の圧力との差圧をパラメータとして、予めＥＣＵ１０のＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）に記憶された所定の演算式またはマップから求められる。なお、インテークマニホールド内の圧力は上記吸気圧センサ８３により検出される。また、エキゾーストマニホールド内の圧力は、インテークマニホールド内の圧力やエンジン１の運転状態量等をパラメータとして予めＥＣＵ１０のＲＯＭに記憶された所定の演算式またはマップから求められる。

一方、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構７を用いてＥＧＲガスを還流させている場合（ＨＰＬ−ＥＧＲ機構６を併用している場合を含む）には、目標とするＥＧＲガス還流量（以下、「目標低圧ＥＧＲガス還流量」という）と、推定されたＥＧＲガス還流量（以下、「推定低圧ＥＧＲガス還流量」という）とを比較し、この推定低圧ＥＧＲガス還流量が目標低圧ＥＧＲガス還流量に近づくように低圧ＥＧＲバルブ７２の開度や排気絞り弁５３の開度がフィードバック制御（ＥＧＲフィードバック制御）される。この場合の目標低圧ＥＧＲガス還流量は、エンジン１の運転状態（特にエンジン負荷）に応じて設定される。また、推定低圧ＥＧＲガス還流量は、上記低圧ＥＧＲバルブ開度センサ８Ｌによって検出された低圧ＥＧＲバルブ７２の開度、上記排気温センサ８４によって検出された排気の温度、上記差圧センサ８９によって検出された低圧ＥＧＲクーラ７３の上流側圧力と下流側圧力との差圧をパラメータとして、予めＥＣＵ１０のＲＯＭに記憶された所定の演算式またはマップから求められる。

以下、エンジン１の負荷に応じたＭＰＬ−ＥＧＲシステムの基本動作（ＨＰＬ−ＥＧＲ機構６およびＬＰＬ−ＥＧＲ機構７の基本動作）について説明する。

（低負荷運転時）
上述した如く、エンジン負荷が比較的低いとき（低負荷領域）には、ＨＰＬ−ＥＧＲ機構６のみを用いてＥＧＲガスが還流される。この運転領域をＨＰＬ領域という。なお、冷却水温度が低いときにもＨＰＬ−ＥＧＲ機構６のみを用いてＥＧＲガスが還流される。

このＨＰＬ領域でのＥＧＲフィードバック制御は、エアフローメータ８１によって検出される吸入空気量が、エンジン負荷やエンジン回転数等に応じて設定される目標吸入空気量に一致するように上記目標高圧ＥＧＲガス還流量が設定され、上述した如く、上記推定高圧ＥＧＲガス還流量が、この目標高圧ＥＧＲガス還流量に一致するように高圧ＥＧＲバルブ６２の開度がフィードバック制御される。このとき、低圧ＥＧＲバルブ７２は全閉のまま維持される。

例えば、エアフローメータ８１により得られる吸入空気量が目標値よりも少なく、実ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率（エンジン１の運転状態等に応じて決定されるＥＧＲ率）よりも高い場合には、推定高圧ＥＧＲガス還流量が目標高圧ＥＧＲガス還流量よりも多くなっているので、ＥＧＲガス量を減少させるように高圧ＥＧＲバルブ６２の開度を小さくする。

また、エアフローメータ８１により得られる吸入空気量が目標値よりも多く、実ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率よりも低い場合には、推定高圧ＥＧＲガス還流量が目標高圧ＥＧＲガス還流量よりも少なくなっているので、ＥＧＲガス量を増加させるように高圧ＥＧＲバルブ６２の開度を大きくする。そして、このように高圧ＥＧＲバルブ６２の開度を大きくしても、推定高圧ＥＧＲガス還流量が目標高圧ＥＧＲガス還流量に達しない場合には、上記吸気絞り弁３３の開度を小さくし（閉度を大きくし）、この吸気絞り弁３３の下流側の圧力を低下させることによって、高圧ＥＧＲ通路６１を経て還流されるＥＧＲガスの量を増加させるようにする。これにより、実ＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に近付ける。

以下、ＨＰＬ−ＥＧＲ機構６のみを用いてＥＧＲガスを還流させる制御モードをＨＰＬモードという。なお、吸入空気量の目標値およびＥＧＲガス量の目標値は、夫々ある程度の幅を持たせて目標範囲としてもよい。また、センサ等によりＥＧＲガス量を直接測定できる場合には、ＥＧＲガス量が目標値若しくは目標範囲となるように高圧ＥＧＲバルブ６２の開度を調節してもよい。

（高負荷運転時）
上述した如く、エンジン負荷が比較的高いとき（高負荷領域）には、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構７のみを用いてＥＧＲガスが還流される。この運転領域をＬＰＬ領域という。

このＬＰＬ領域でのＥＧＲフィードバック制御は、エアフローメータ８１によって検出される吸入空気量が、エンジン負荷やエンジン回転数等に応じて設定される目標吸入空気量に一致するように上記目標低圧ＥＧＲガス還流量が設定され、上述した如く、上記推定低圧ＥＧＲガス還流量が、この目標低圧ＥＧＲガス還流量に一致するように低圧ＥＧＲバルブ７２の開度がフィードバック制御される。このときに、基本的には（ＥＧＲガス量が不足しない限りは）、高圧ＥＧＲバルブ６２は全閉のまま維持される。

例えば、エアフローメータ８１により得られる吸入空気量が目標値よりも少なく、実ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率よりも高い場合には、推定低圧ＥＧＲガス還流量が目標低圧ＥＧＲガス還流量よりも多くなっているので、ＥＧＲガス量を減少させるように低圧ＥＧＲバルブ７２の開度を小さくする。

また、エアフローメータ８１により得られる吸入空気量が目標値よりも多く、実ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率よりも低い場合には、推定低圧ＥＧＲガス還流量が目標低圧ＥＧＲガス還流量よりも少なくなっているので、ＥＧＲガス量を増加させるように低圧ＥＧＲバルブ７２の開度を大きくする。そして、このように低圧ＥＧＲバルブ７２の開度を大きくしても、推定低圧ＥＧＲガス還流量が目標低圧ＥＧＲガス還流量に達しない場合には、高圧ＥＧＲバルブ６２の開度を大きくしたり、または、上記排気絞り弁５３の開度を小さくして（閉度を大きくして）、低圧ＥＧＲ通路７１を経て還流されるＥＧＲガスの量を増加させるようにする。これにより、実ＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に近付ける。

以下、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構７のみを用いてＥＧＲガスを還流させる制御モードをＬＰＬモードという。なお、吸入空気量の目標値およびＥＧＲガス量の目標値は、夫々ある程度の幅を持たせて目標範囲としてもよい。また、センサ等によりＥＧＲガス量を直接測定できる場合には、ＥＧＲガス量が目標値若しくは目標範囲となるように低圧ＥＧＲバルブ７２の開度を調節してもよい。

（中負荷運転時）
上述した如く、エンジンが中負荷運転であるとき（中負荷領域）には、ＨＰＬ−ＥＧＲ機構６とＬＰＬ−ＥＧＲ機構７とを併用してＥＧＲガスが還流される。このＨＰＬ領域とＬＰＬ領域との間の領域をＭＰＬ領域という。

このＭＰＬ領域でのＥＧＲフィードバック制御は、エンジン負荷やエンジン回転数等に応じて目標吸入空気量および目標ＥＧＲ率（＝高圧ＥＧＲガス還流量＋低圧ＥＧＲガス還流量／高圧ＥＧＲガス還流量＋低圧ＥＧＲガス還流量＋吸入空気量）が決定され、これら値からＥＧＲガス量の総量が設定される。また、エンジン負荷等に応じてＥＧＲ分配率（ＨＰＬ−ＥＧＲ機構６により還流される高圧ＥＧＲガスの量とＬＰＬ−ＥＧＲ機構７により還流される低圧ＥＧＲガスの量との比率）が決定される。そして、高圧ＥＧＲガスの分配率（＝高圧ＥＧＲガス還流量／高圧ＥＧＲガス還流量＋低圧ＥＧＲガス還流量）および低圧ＥＧＲガスの分配率（＝低圧ＥＧＲガス還流量／高圧ＥＧＲガス還流量＋低圧ＥＧＲガス還流量）を上記ＥＧＲガス量の総量にそれぞれ乗算することで、目標とする高圧ＥＧＲガスの量（目標高圧ＥＧＲガス還流量）と目標とする低圧ＥＧＲガスの量（目標低圧ＥＧＲガス還流量）とを求める。

そして、ＨＰＬ−ＥＧＲ機構６の制御としては、推定高圧ＥＧＲガス還流量が上記目標高圧ＥＧＲガス還流量に達するように高圧ＥＧＲバルブ６２の開度を制御する。この高圧ＥＧＲバルブ６２に対する開度制御は上述した低負荷運転時の場合と同様である。

一方、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構７の制御としては、推定低圧ＥＧＲガス還流量が上記目標低圧ＥＧＲガス還流量に達するように低圧ＥＧＲバルブ７２の開度を制御する。この低圧ＥＧＲバルブ７２に対する開度制御は上述した高負荷運転時の場合と同様である。

以下、ＨＰＬ−ＥＧＲ機構６およびＬＰＬ−ＥＧＲ機構７の両方を用いてＥＧＲガスを供給する制御モードをＭＰＬモードという。なお、吸入空気量の目標値およびＥＧＲガス量の目標値は、夫々ある程度の幅を持たせて目標範囲としてもよい。また、センサ等によりＥＧＲガス量を直接測定できる場合には、ＥＧＲガス量が目標値若しくは目標範囲となるように低圧ＥＧＲバルブ７２または高圧ＥＧＲバルブ６２の一方の開度を調節してもよい。

−ＭＰＬ−ＥＧＲシステムの異常診断動作−
上記高圧ＥＧＲ通路６１や低圧ＥＧＲ通路７１に、排気中の粒子状物質が付着して流路面積が小さくなったり、ＥＧＲ通路が閉塞したりした場合には、高圧ＥＧＲ通路６１または低圧ＥＧＲ通路７１を流通するＥＧＲガス量が正常時よりも減少する異常が発生する。

本実施形態では、この高圧ＥＧＲ通路６１および低圧ＥＧＲ通路７１のうち何れに閉塞が生じているかを判別するための異常診断動作を行うようになっている。

本実施形態の特徴とする異常診断動作について説明する前に、この異常診断動作を可能にするための前提となるＭＰＬ−ＥＧＲシステムの動作について具体的に説明する。

（低負荷領域）
上述した如く、エンジン負荷が比較的低いとき（低負荷領域）やエンジン１の冷間時には、ＨＰＬ−ＥＧＲ機構６のみを用いてＥＧＲガスが還流される。これは、このような運転状態では気筒内での燃料の着火性が悪化し、未燃ＨＣやＣＯが排出される可能性があるため、高温のＥＧＲガスを還流させ、燃焼の安定化を図ってＨＣやＣＯの排出を抑えるためである。

また、このようにＨＣやＣＯが排出される可能性のある運転状態においてＬＰＬ−ＥＧＲ機構７を用いると、このＬＰＬ−ＥＧＲ機構７に備えられた低圧ＥＧＲクーラ７３内での堆積物の量が多くなってしまって低圧ＥＧＲクーラ７３の内部が閉塞してしまう可能性がある。このため、この運転領域では、ＨＰＬ−ＥＧＲ機構６のみを用いてＥＧＲガスを還流させるようにしている。また、エンジン１の冷間時にＬＰＬ−ＥＧＲ機構７を用いると、低圧ＥＧＲ通路７１内で凝縮水が発生し、低圧ＥＧＲバルブ７２やインジェクタ２の腐食を招く可能性もあるため、この運転領域では、ＨＰＬ−ＥＧＲ機構６のみを用いてＥＧＲガスを還流させるようにしている。

このように、本実施形態におけるＭＰＬ−ＥＧＲシステムでは、エンジン負荷が比較的低いＨＰＬモードの実行時には、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構７を使用しないように、このＬＰＬ−ＥＧＲ機構７の低圧ＥＧＲバルブ７２は常に閉鎖状態となる。つまり、仮にＨＰＬ−ＥＧＲ機構６で閉塞が発生しており、ＥＧＲガス量が不足していたとしても低圧ＥＧＲバルブ７２は閉鎖状態となっている。

（高負荷領域）
一方、エンジン負荷が比較的高いとき（高負荷領域）では、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構７のみを用いてＥＧＲガスが還流される。これは、比較的低温度の排気ガス（低圧ＥＧＲクーラ７３によって冷却された排気ガス）を還流させることで、吸気の高温化に伴うスモークの発生を抑制するためである。

また、上述した如くＬＰＬ−ＥＧＲ機構７にあっては、低圧ＥＧＲクーラ７３が備えられているため、上述した如く堆積物による閉塞の可能性が懸念されるが、ＨＰＬ−ＥＧＲ機構６にはＥＧＲクーラが備えられていないため、その可能性はないものとなっている。このため、ＬＰＬモードの実行時であってもＨＰＬ−ＥＧＲ機構７を使用することが可能である（ＨＰＬ−ＥＧＲ機構７を使用しても閉塞の可能性は低い）。つまり、仮にＬＰＬ−ＥＧＲ機構７で閉塞が発生しており、ＥＧＲガス量が不足している場合には、ＭＰＬ−ＥＧＲシステムのモードに関わらずＨＰＬ−ＥＧＲ機構６の高圧ＥＧＲバルブ６２を開放し、高圧ＥＧＲ通路６１を利用して排気ガスを還流させることが可能である。

（中負荷領域）
そして、エンジン負荷が中負荷の運転領域では、上記ＨＣやＣＯの排出を抑えることと、スモークの発生を抑制することとを両立させるべく、ＨＰＬ−ＥＧＲ機構６およびＬＰＬ−ＥＧＲ機構７の両方を用いてＥＧＲガスが還流される。この場合には、高圧ＥＧＲバルブ６２および低圧ＥＧＲバルブ７２は何れも開放可能となっているため、ＥＧＲガス量が不足している場合には、少なくとも一方のバルブの開度を大きくして排気ガスの還流量を増大させることが可能である。

（異常診断動作）
以上のようにしてＭＰＬ−ＥＧＲシステムの動作が行われる場合に、ＨＰＬ−ＥＧＲ機構６の高圧ＥＧＲ通路６１またはＬＰＬ−ＥＧＲ機構７の低圧ＥＧＲ通路７１の一方で閉塞が発生すると、他方のＥＧＲ機構を利用してＥＧＲガスが還流させることが考えられる。

ところが、上述したように、エンジン負荷が比較的低いときやエンジン１の冷間時にＬＰＬ−ＥＧＲ機構７を用いてしまうと、低圧ＥＧＲクーラ７３の内部が閉塞してしまったり、凝縮水の発生によって腐食を招く可能性がある。このため、仮にＨＰＬ−ＥＧＲ機構６の高圧ＥＧＲ通路６１が閉塞している場合であっても、ＨＰＬモードの実行時には、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構７を用いることはできない。

逆に、ＨＰＬ−ＥＧＲ機構６にはＥＧＲクーラは設けられておらず、且つ高圧ＥＧＲ通路６１には高温度のＥＧＲガスが流れる。このため、仮にＬＰＬ−ＥＧＲ機構７の低圧ＥＧＲ通路７１が閉塞している場合には、ＭＰＬ−ＥＧＲシステムのモードに関わらずＨＰＬ−ＥＧＲ機構６を用いてＥＧＲガスを還流させることが可能である。

このような動作を利用し、本実施形態では、以下に述べるような異常診断動作を行うようにしている。以下、この異常診断動作の概略について説明する。

この異常診断動作では、ＭＰＬ−ＥＧＲシステムの何処かで閉塞が発生していることを認識する動作と、その閉塞が、ＨＰＬ−ＥＧＲ機構６およびＬＰＬ−ＥＧＲ機構７のうち何れで発生しているかを特定する動作とが行われる。

ＭＰＬ−ＥＧＲシステムの何処かで閉塞が発生していることを認識する動作として、具体的には、上記ＨＰＬ−ＥＧＲ機構６の高圧ＥＧＲバルブ６２の開度が所定値以上であり、且つ、吸気絞り弁３３の閉度が所定値以上である場合に、閉塞が発生していると判断する。つまり、ＥＧＲガス量が不足している場合には、何れのモード（ＨＰＬモード、ＭＰＬモード、ＬＰＬモード）であっても高圧ＥＧＲバルブ６２の開放は許可されているため、その開度が所定値以上であることと、吸気絞り弁３３の閉度が所定値以上であることとを条件としてＥＧＲガス量が不足している、つまり、ＭＰＬ−ＥＧＲシステムの何処かで閉塞が発生していると判断する。なお、この高圧ＥＧＲバルブ６２の開放動作と吸気絞り弁３３の閉度を大きくする動作とでは、高圧ＥＧＲバルブ６２の開放動作が優先される。つまり、先ず、高圧ＥＧＲバルブ６２の開放動作を行い、例えば高圧ＥＧＲバルブ６２を全開（開度１００％）となってもＥＧＲガス量が不足している場合に、吸気絞り弁３３の閉度を大きくする動作に移る。

そして、低圧ＥＧＲバルブ７２は、ＭＰＬモード及びＬＰＬモードである場合には開放が許可されるものの、ＨＰＬモードである場合には開放が禁止されているため、この低圧ＥＧＲバルブ７２が閉鎖している場合には、現在、ＨＰＬモードの実行中であってＥＧＲガス量が不足していると判断できる。つまり、高圧ＥＧＲバルブ６２が大きく開放されているにも拘わらずＥＧＲガス量が不足していると判断できるので、ＨＰＬ−ＥＧＲ機構６で閉塞が発生していると診断できる。

一方、低圧ＥＧＲバルブ７２が開放している場合には、この低圧ＥＧＲバルブ７２が大きく開放されているにも拘わらずＥＧＲガス量が不足していると判断できる（高圧ＥＧＲバルブ６２の開度が所定値以上で、吸気絞り弁３３の閉度が所定値以上であることからＥＧＲガス量が不足していると判断できる）ので、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構７で閉塞が発生していると診断できる。

以下、このＭＰＬ−ＥＧＲシステムの異常診断動作の具体的な手順について図５のフローチャートに沿って説明する。このフローチャートは、所定のタイミングで（例えば車両の１トリップ（イグニッションがＯＮされてからＯＦＦされるまでの期間）で１回）行われる。

先ず、ステップＳＴ１において、異常診断動作を実行するための前提条件が成立しているか否かを判定する。この前提条件としては、例えば、上記吸気絞り弁開度センサ８８、高圧ＥＧＲバルブ開度センサ８Ｈおよび低圧ＥＧＲバルブ開度センサ８Ｌが共に正常に作動していること、高圧ＥＧＲバルブ６２および低圧ＥＧＲバルブ７２に異常が生じていないこと、エンジン１の運転モードが通常燃焼モードであることなどが挙げられる。上記各センサ８８，８Ｈ，８Ｌが正常に作動していることの判定や、ＥＧＲバルブ６２，７２が正常に作動していることの判定は、周知の判定動作により実施可能であるため、ここでの説明は省略する。また、エンジン１の通常燃焼モードとは、ＥＧＲガスを還流させている運転モードであり、車両に対する要求加速度が高い場合や、パティキュレートフィルタ５２の再生運転時等ではない状態である。

これらの前提条件のうち一つでも成立していない場合にはステップＳＴ１でＮＯ判定され、異常診断動作は不能であるとしてリターンされる。

一方、全ての前提条件が成立しており、ステップＳＴ１でＹＥＳ判定されると、ステップＳＴ２に移り、異常診断動作の開始条件が成立しているか否かを判定する。この異常診断動作の開始条件としては、例えば、エンジン回転数が所定範囲内であること、インジェクタ２からの燃料噴射量が所定範囲内であること、高圧ＥＧＲバルブ６２、低圧ＥＧＲバルブ７２および吸気絞り弁３３の開度が所定範囲内であることなどが挙げられる。つまり、エンジン１の過渡運転時などにあってはＥＧＲガス量が「０」に設定されるため、このような状況にないことを異常診断動作の開始条件としている。また、車両の減速時などであって排気量を減少させて酸化触媒５１の温度低下を抑制するべく吸気絞り弁３３の開度を小さくしている場合にも、ＥＧＲガス量が「０」に設定されるため、このような状況にないことを異常診断動作の開始条件としている。

これらの異常診断動作の開始条件のうち一つでも成立していない場合にはステップＳＴ２でＮＯ判定され、異常診断動作は不能であるとしてリターンされる。

一方、異常診断動作の開始条件が成立しており、ステップＳＴ２でＹＥＳ判定されると、ステップＳＴ３に移り、上記高圧ＥＧＲバルブ６２の開度および吸気絞り弁３３の閉度（全開状態から閉方向への開度変化量の割合）を取得する。高圧ＥＧＲバルブ６２の開度は上記高圧ＥＧＲバルブ開度センサ８Ｈによって検出される。また、吸気絞り弁３３の閉度は吸気絞り弁開度センサ８８によって検出される。

その後、ステップＳＴ４に移り、高圧ＥＧＲバルブ６２の開度が所定値α（本発明でいう「高圧側排気還流量増量開度」）以上で且つ吸気絞り弁３３の閉度が所定値β（本発明でいう「高圧側排気還流量増量閉度」）以上である（所定量以上閉鎖している）か否かを判定する。高圧ＥＧＲバルブ６２の開度判定に用いられる上記所定値αとしては、例えば開度１００％（全開）が挙げられる。つまり、ＥＧＲガス量が不足していることに起因し、そのＥＧＲガス量を増量するべく高圧ＥＧＲバルブ６２が全開となっているか否かを判定する。また、吸気絞り弁３３の閉度判定に用いられる上記所定値βとしては、例えば閉度９０％（９０％まで閉鎖していること）が挙げられる。つまり、高圧ＥＧＲバルブ６２の開度を１００％（全開）にしてもＥＧＲガス量が不足していることに起因し、そのＥＧＲガス量を増量するべく吸気絞り弁３３が所定閉度まで閉鎖しているか否かを判定する。

なお、この吸気絞り弁３３の閉度判定に用いられる上記所定値βは適宜設定される。つまり、吸気絞り弁３３の閉度が所定値βに達している場合には、ＭＰＬ−ＥＧＲシステムに閉塞が発生している（ＭＰＬ−ＥＧＲシステムの何処かで閉塞が発生している）として異常判定を行うことになるので、異常と判定すべき閉塞の程度に応じてこの所定値βは設定されることになる。例えば、ＭＰＬ−ＥＧＲシステムの何れかのＥＧＲ通路が完全閉塞した場合を異常と判定する場合には上記所定値βとしては９０％に設定され、また、ＭＰＬ−ＥＧＲシステムの何れかの通路が５０％閉塞した（通路が狭くなった）場合を異常と判定する場合には上記所定値βとしては例えば４０％に設定されることになる。これら値はこれに限定されるものではない。

このステップＳＴ４でＮＯ判定された場合、つまり、高圧ＥＧＲバルブ６２の開度が所定値α未満であったり、吸気絞り弁３３の閉度が所定値β未満である場合には、ステップＳＴ５に移り、正常判定を行う。つまり、ＭＰＬ−ＥＧＲシステムに閉塞は生じていないとして、正常判定を行い、リターンされる。

一方、ステップＳＴ４でＹＥＳ判定された場合、つまり、高圧ＥＧＲバルブ６２の開度が所定値α以上であり且つ吸気絞り弁３３の閉度が所定値β以上である場合には、ステップＳＴ６に移り、異常判定を行う。つまり、ＭＰＬ−ＥＧＲシステムの何処かに閉塞が生じているとして異常判定を行う。

その後、ステップＳＴ７に移り、上記低圧ＥＧＲバルブ７２の開度を取得する。この低圧ＥＧＲバルブ７２の開度は上記低圧ＥＧＲバルブ開度センサ８Ｌによって検出される。

その後、ステップＳＴ８に移り、低圧ＥＧＲバルブ７２の開度が所定値γ（本発明でいう「低圧側排気還流量増量開度」）を超えているか否かを判定する。この低圧ＥＧＲバルブ７２の開度判定に用いられる上記所定値γとしては、例えば開度７０％が挙げられる。つまり、ＥＧＲガス量が不足していることに起因し、そのＥＧＲガス量を増量するべく低圧ＥＧＲバルブ７２の開度が大きく設定されているか否かを判定する。この所定値γの値としては上記のものには限定されず適宜設定される。

そして、低圧ＥＧＲバルブ７２の開度が所定値γを超えており、ステップＳＴ８でＹＥＳ判定された場合には、ステップＳＴ９に移り、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構７で閉塞が発生していると判定する。この異常判定に伴い、例えば、上記ＥＣＵ１０に備えられたダイアグノーシスに異常情報（ＬＰＬ−ＥＧＲ機構７で閉塞が発生している旨の情報）が書き込まれることになる。また、必要に応じて運転者へ警告が発せられる。

つまり、低圧ＥＧＲバルブ７２の開度が所定値γを超えているにも拘わらず、ＥＧＲガス量が不足した状態となっていたことで高圧ＥＧＲバルブ６２の開度が所定値α以上で且つ吸気絞り弁３３の閉度が所定値β以上となっていると判断できるので、この場合には、上記ＬＰＬ−ＥＧＲ機構７で閉塞が発生していると判定することができる。

一方、低圧ＥＧＲバルブ７２の開度が所定値γ以下であり、ステップＳＴ８でＮＯ判定された場合には、ステップＳＴ１０に移り、ＨＰＬ−ＥＧＲ機構６で閉塞が発生していると判定する。この異常判定に伴い、例えば、上記ＥＣＵ１０に備えられたダイアグノーシスに異常情報（ＨＰＬ−ＥＧＲ機構６で閉塞が発生している旨の情報）が書き込まれることになる。また、必要に応じて運転者へ警告が発せられる。

つまり、排気還流量が不足した状態であるにも拘わらず低圧ＥＧＲバルブ７２の開度が所定値γ以下であるということは、この低圧ＥＧＲバルブ７２の開度が制限された運転状態、例えばＨＰＬモードであると判断でき、高圧ＥＧＲバルブ６２の開度が所定値α以上で且つ吸気絞り弁３３の閉度が所定値β以上となっているのは、ＨＰＬ−ＥＧＲ機構６で閉塞が発生してＥＧＲガス量が不足した状態であると判断できるので、この場合には、上記ＨＰＬ−ＥＧＲ機構６で閉塞が生じていると判定することができる。

以上の動作が所定期間（例えば１トリップ）毎に行われ、ＭＰＬ−ＥＧＲシステムに閉塞が発生している場合において、その閉塞箇所（ＨＰＬ−ＥＧＲ機構６およびＬＰＬ−ＥＧＲ機構７のうち何れで閉塞が発生しているか）を診断することが可能となる。

（具体的な各バルブの開度状態）
図６はＭＰＬ−ＥＧＲシステムに閉塞が発生していない場合における各バルブ（高圧ＥＧＲバルブ６２、吸気絞り弁３３、低圧ＥＧＲバルブ７２）の開度状態を示すタイミングチャートである。また、図７はＬＰＬ−ＥＧＲ機構７で閉塞が発生している場合における各バルブの開度状態を示すタイミングチャートである。さらに、図８はＨＰＬ−ＥＧＲ機構６で閉塞が発生している場合における各バルブの開度状態を示すタイミングチャートである。以下、それぞれの動作について説明する。

先ず、ＭＰＬ−ＥＧＲシステムに閉塞が発生していない場合のＭＰＬモードの実行時には、図６に示すように、各バルブの開度は一定となる。具体的には、吸気絞り弁３３は全開（閉度が０％）となっており、高圧ＥＧＲバルブ６２および低圧ＥＧＲバルブ７２の開度は、上述した如く分配率に応じて設定された目標高圧ＥＧＲガス還流量および目標低圧ＥＧＲガス還流量が得られるように設定される。図６に示すものでは、高圧ＥＧＲバルブ６２の開度および低圧ＥＧＲバルブ７２の開度はそれぞれ５０％に設定されている。また、この場合、ＥＧＲガス量の総量が不足する状況になると、ＨＰＬ−ＥＧＲ機構６の制御が優先される。つまり、ＨＰＬ−ＥＧＲ機構６の高圧ＥＧＲバルブ６２の開度が大きくなり、その開度が１００％に達してもＥＧＲガス量の総量が不足している場合には、吸気絞り弁３３の開度が小さくされるなどして、ＥＧＲガスの還流量が増量されることになる。

次に、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構７で閉塞が発生している場合のＭＰＬモードの実行時やＬＰＬモードの実行時には、図７に示すように、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構７の低圧ＥＧＲバルブ７２の開度を１００％にしてもＥＧＲガス量の総量が不足する状況にある。この場合、ＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に近付けるように、ＨＰＬ−ＥＧＲ機構６の高圧ＥＧＲバルブ６２の開度を大きくし、この開度が１００％になっても目標ＥＧＲ率に達しない場合には吸気絞り弁３３の開度が小さくされ（閉度が大きくされ）、これによって高圧ＥＧＲガスの還流量が増量されることになる。このような状況では、上述した図５のフローチャートにおけるステップＳＴ４でＹＥＳ判定され、且つステップＳＴ８でＹＥＳ判定されることになり、ステップＳＴ９において、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構６で閉塞が発生していると診断することになる。なお、この場合の吸気絞り弁３３の閉度としては全閉にはしない（例えば閉度９０％を限界とする）。これは、吸気絞り弁３３を全閉にしてしまうと、吸気量不足に起因して失火やエンジンストールを招いてしまうからである。

次に、ＨＰＬ−ＥＧＲ機構６で閉塞が発生している場合のＭＰＬモードの実行時には、図８に示すように、ＨＰＬ−ＥＧＲ機構６の高圧ＥＧＲバルブ６２の開度を１００％にしてもＥＧＲガス量の総量が不足する状況にある。この場合、ＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に近付けるように、吸気絞り弁３３の開度が小さくされ、これによって高圧ＥＧＲガスの還流量が増量されることになる。このような開度制御を行っても目標ＥＧＲ率に達しない場合には、上述した如くＬＰＬ−ＥＧＲ機構７の低圧ＥＧＲバルブ７２の開度を大きくすることはせず、この低圧ＥＧＲバルブ７２の開度は所定値以下に維持される。図８に示すものでは、低圧ＥＧＲバルブ７２の開度が５０％に達した時点で目標ＥＧＲ率が得られた場合を示している。なお、ＨＰＬモードであった場合には、この低圧ＥＧＲバルブ７２の開度は０％に維持されることになる。このような状況では、上述した図５のフローチャートにおけるステップＳＴ４でＹＥＳ判定され、且つステップＳＴ８でＮＯ判定されることになり、ステップＳＴ１０において、ＨＰＬ−ＥＧＲ機構６で閉塞が発生していると診断することになる。なお、この場合にも吸気絞り弁３３の閉度としては全閉にはしない（例えば閉度９０％を限界とする）。

以上説明したように、本実施形態によれば、ＨＰＬ−ＥＧＲ機構６のみが使用される運転領域（低負荷領域）やＬＰＬ−ＥＧＲ機構７のみが使用される運転領域（高負荷領域）に限定されることなしに、ＨＰＬ−ＥＧＲ機構６およびＬＰＬ−ＥＧＲ機構７のうち何れで閉塞が発生しているかを診断することが可能である。このため、異常診断を実行する機会を増やすことができ、早期に異常診断を行うことができる。また、閉塞が生じている部品の交換を行うようにした場合にあっては、その閉塞している部品を特定することができることから、無駄な部品交換（閉塞が生じていない配管部品まで交換せねばならないといった状態）を解消することができる。

−他の実施形態−
以上説明した実施形態は、自動車に搭載される直列４気筒ディーゼルエンジンに本発明を適用した場合について説明した。本発明は、自動車用に限らず、その他の用途に使用されるエンジンにも適用可能である。また、気筒数やエンジン形式（直列型エンジン、Ｖ型エンジン、水平対向型エンジン等の別）についても特に限定されるものではない。

また、上記実施形態では、２つのＥＧＲ機構６，７を備えたエンジン１に本発明を適用した場合について説明した。本発明はこれに限らず、３つ以上のＥＧＲ機を備えたエンジンに対しても適用が可能である。この場合、上記ターボチャージャ４のタービン４２の上流側の排気ガスを吸気系に還流するものをＨＰＬ−ＥＧＲ機構６として扱い、タービン４２の下流側の排気ガスを吸気系に還流するものをＬＰＬ−ＥＧＲ機構７として扱って上記と同様の異常診断を行うようにする。

本発明は、ディーゼルエンジンに搭載されたＭＰＬ−ＥＧＲシステムの閉塞診断に適用可能である。

１ エンジン（内燃機関）
３ 吸気通路（吸気系）
３３ 吸気絞り弁
４ ターボチャージャ（過給機）
４２ タービン
５ 排気通路（排気系）
６ ＨＰＬ−ＥＧＲ機構（高圧ＥＧＲ機構）
６１ 高圧ＥＧＲ通路
６２ 高圧ＥＧＲバルブ
７ ＬＰＬ−ＥＧＲ機構（低圧ＥＧＲ機構）
７１ 低圧ＥＧＲ通路
７２ 低圧ＥＧＲバルブ
７３ 低圧ＥＧＲクーラ
１０ ＥＣＵ

Claims (3)

1. 吸気系に吸気絞り弁が設けられた内燃機関に備えられ、排気系における過給機のタービン上流側の排気ガスを吸気系に還流するとともにその還流量を調整可能な高圧ＥＧＲバルブを備えた高圧ＥＧＲ機構と、排気系における過給機のタービン下流側の排気ガスを吸気系に還流するとともにその還流量を調整可能な低圧ＥＧＲバルブを備えた低圧ＥＧＲ機構とを有し、内燃機関の運転状態に応じて、使用するＥＧＲ機構を選択するＥＧＲシステムの異常診断装置において、
   上記排気系から吸気系への排気ガスの還流を行っている際に、上記高圧ＥＧＲ機構の高圧ＥＧＲバルブの開度が所定の高圧側排気還流量増量開度以上で且つ上記吸気絞り弁の閉度が所定の高圧側排気還流量増量閉度以上である場合において、
   上記低圧ＥＧＲ機構の低圧ＥＧＲバルブの開度が所定の低圧側排気還流量増量開度を超えている場合には上記低圧ＥＧＲ機構において閉塞が生じていると判定する一方、上記低圧ＥＧＲ機構の低圧ＥＧＲバルブの開度が上記低圧側排気還流量増量開度以下である場合には上記高圧ＥＧＲ機構において閉塞が生じていると判定する構成となっていることを特徴とするＥＧＲシステムの異常診断装置。
2. 請求項１記載のＥＧＲシステムの異常診断装置において、
   上記低圧ＥＧＲ機構には、吸気系に還流する排気ガスを冷却するＥＧＲクーラが設けられており、
   上記内燃機関の低負荷運転時には上記高圧ＥＧＲ機構のみを使用して吸気系への排気ガスの還流を行い、上記内燃機関の高負荷運転時には上記低圧ＥＧＲ機構のみを使用して吸気系への排気ガスの還流を行い、上記内燃機関の中負荷運転時には上記高圧ＥＧＲ機構および上記低圧ＥＧＲ機構の両方を使用して吸気系への排気ガスの還流を行うようになっていることを特徴とするＥＧＲシステムの異常診断装置。
3. 請求項１または２記載のＥＧＲシステムの異常診断装置において、
   上記高圧側排気還流量増量開度は、上記高圧ＥＧＲバルブの全開または略全開に相当する開度であり、
   上記高圧側排気還流量増量閉度は、システム内に閉塞が生じていると判定する基準となる閉塞度合いに応じて設定された上記吸気絞り弁の閉度であることを特徴とするＥＧＲシステムの異常診断装置。

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