JP2007321657A - 内燃機関の排気還流装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の排気浄化装置において、高圧ＥＧＲ通路からのＥＧＲガスと低圧ＥＧＲ通路からのＥＧＲガスとを適正な比で供給することができる技術を提供する。
【解決手段】ターボチャージャのタービンよりも下流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の吸気通路へ排気の一部を還流させる低圧ＥＧＲ通路と、タービンよりも上流の排気通路からコンプレッサよりも下流の吸気通路へ排気の一部を還流させる高圧ＥＧＲ通路と、気筒内のガス中におけるＥＧＲガスの比率の目標値を決定する目標ＥＧＲ率決定手段（Ｓ１０１）と、気筒内のガス中におけるＥＧＲガスの比率の実際の値を推定する実ＥＧＲ率推定手段（Ｓ１０４）と、を備え、ＥＧＲガスの比率の目標値と実際の値との差に基づいてＥＧＲガス量を変更するときに、ＥＧＲガス量の変更量中の高圧ＥＧＲガスと低圧ＥＧＲガスとの比が所定値となるように変更する（Ｓ１１２，Ｓ１１３）。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関の排気還流装置に関する。

排気通路にタービンを有し且つ吸気通路にコンプレッサを有するターボチャージャを備え、タービンよりも下流の排気通路とコンプレッサよりも上流の吸気通路とを接続し内燃機関からの排気の一部を吸気通路に還流させる低圧ＥＧＲ通路を備える内燃機関の排気還流装置が知られている。また、タービンよりも上流の排気通路とコンプレッサよりも下流の吸気通路とを接続し内燃機関からの排気の一部を吸気通路に還流させる高圧ＥＧＲ通路を備える内燃機関の排気還流装置が知られている。

そして、低圧ＥＧＲ通路と高圧ＥＧＲ通路とを備え、低温燃焼を行なうときであって、内燃機関の高負荷運転時には低圧ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガス（以下、低圧ＥＧＲガスという。）を供給し、低負荷運転時には高圧ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガス（以下、高圧ＥＧＲガスという。）を供給する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００５−７６４５６号公報 特開平９−２２８８９９号公報

ここで、低圧ＥＧＲガスの量および高圧ＥＧＲガスの量を適正な値とするためにこれらをフィードバック制御することが考えられる。しかし、低圧ＥＧＲ通路と高圧ＥＧＲ通路とでは、フィードバック制御時の応答性が異なるため、同時に目標流量を確保することが困難である。すなわち、低圧ＥＧＲ通路は、高圧ＥＧＲ通路よりも排気通路の下流側に接続され、また吸気通路の上流側に接続されるため、ＥＧＲガスが流れる距離が長いのでＥＧＲガスの量を変更してもその影響が現れるまでに時間がかかる。

そのため、一方のＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスをフィードバック制御し、他方のＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスをオープンループ制御することがある。このような場合には、高圧ＥＧＲガスと低圧ＥＧＲガスとの比が適正な値とならないこともある。

本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、内燃機関の排気還流装置において、高圧ＥＧＲ通路からのＥＧＲガスと低圧ＥＧＲ通路からのＥＧＲガスとを適正な比で供給することができる技術を提供することを目的とする。

上記課題を達成するために本発明による内燃機関の排気還流装置は、以下の手段を採用した。すなわち、本発明による内燃機関の排気還流装置は、
内燃機関の排気通路にタービンを有し且つ吸気通路にコンプレッサを有するターボチャージャと、
前記タービンよりも下流の排気通路と前記コンプレッサよりも上流の吸気通路とを接続し内燃機関からの排気の一部を吸気通路に還流させる低圧ＥＧＲ通路と、
前記タービンよりも上流の排気通路と前記コンプレッサよりも下流の吸気通路とを接続し内燃機関からの排気の一部を吸気通路に還流させる高圧ＥＧＲ通路と、
内燃機関に吸入されるガス中におけるＥＧＲガスの比率の目標値を決定する目標ＥＧＲ率決定手段と、
内燃機関に吸入されるガス中におけるＥＧＲガスの比率の実際の値を推定する実ＥＧＲ
率推定手段と、
を備え、
前記目標ＥＧＲ率決定手段により決定されるＥＧＲガスの比率と前記実ＥＧＲ率推定手段により推定されるＥＧＲガスの比率との差に基づいてＥＧＲガス量を変更するときに、ＥＧＲガス量の変更量中の前記高圧ＥＧＲ通路を流通する高圧ＥＧＲガスの量と前記低圧ＥＧＲ通路を流通する低圧ＥＧＲガスの量との比が所定値となるように変更することを特徴とする。

目標ＥＧＲ率決定手段は、内燃機関に吸入される全ガス中におけるＥＧＲガスの比率（以下、ＥＧＲ率ともいう。）の目標値を決定するが、このときのＥＧＲガスとは、高圧ＥＧＲガスと低圧ＥＧＲガスとの和である。そして、目標ＥＧＲ率決定手段は、例えば内燃機関の運転状態、車両の状態、または雰囲気の状態等に基づいてＥＧＲ率の目標値を決定する。

実ＥＧＲ率推定手段は、実際のＥＧＲ率を推定するが、これは実際に測定してもよい。

「前記目標ＥＧＲ率決定手段により決定されるＥＧＲガスの比率と前記実ＥＧＲ率推定手段により推定されるＥＧＲガスの比率との差に基づいてＥＧＲガス量を変更する」とは、この差がなくなるように例えばＥＧＲガス量のフィードバック制御を行うことを示している。

そして、目標ＥＧＲ率決定手段により決定されるＥＧＲガスの比率（以下、目標ＥＧＲ率ともいう。）と実ＥＧＲ率推定手段により推定されるＥＧＲガスの比率（以下、実ＥＧＲ率ともいう。）との差を求めると、ＥＧＲガスの過不足を知ることができる。すなわち、目標ＥＧＲガス率と実ＥＧＲガス率との差が正の値である場合には、実ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率よりも低いので、ＥＧＲガスが不足している。この場合、ＥＧＲガス量を増加させる補正が行われる。このときに、高圧ＥＧＲガスと低圧ＥＧＲガスとをどのように増加させるかにより、気筒内のＥＧＲガスの特性が変わる。そして、ＥＧＲガスを増加させる際に、この増加分中の高圧ＥＧＲガスと低圧ＥＧＲガスとの比が所定値となるようにすれば、高圧ＥＧＲガスと低圧ＥＧＲガスとを同時にフィードバック制御することができる。これにより、高圧ＥＧＲガスと低圧ＥＧＲガスとの比を適正な値に速やかに収束させることができる。さらに、ＥＧＲ率も適正値とすることができる。

上記課題を達成するために本発明による内燃機関の排気還流装置は、以下の手段を採用してもよい。すなわち、本発明による内燃機関の排気還流装置は、
内燃機関の排気通路にタービンを有し且つ吸気通路にコンプレッサを有するターボチャージャと、
前記タービンよりも下流の排気通路と前記コンプレッサよりも上流の吸気通路とを接続し内燃機関からの排気の一部を吸気通路に還流させる低圧ＥＧＲ通路と、
前記タービンよりも上流の排気通路と前記コンプレッサよりも下流の吸気通路とを接続し内燃機関からの排気の一部を吸気通路に還流させる高圧ＥＧＲ通路と、
前記高圧ＥＧＲ通路を流通する高圧ＥＧＲガスの量と前記低圧ＥＧＲ通路を流通する低圧ＥＧＲガスの量との比の目標値を決定する目標ＥＧＲ比決定手段と、
内燃機関に吸入されるガス中におけるＥＧＲガスの比率の目標値を決定する目標ＥＧＲ率決定手段と、
内燃機関に吸入されるガス中におけるＥＧＲガスの比率の実際の値を推定する実ＥＧＲ率推定手段と、
を備え、
前記目標ＥＧＲ率決定手段により決定されるＥＧＲガスの比率と前記実ＥＧＲ率推定手段により推定されるＥＧＲガスの比率との差に基づいてＥＧＲガス量を変更するときに、
ＥＧＲガス量の変更量中の高圧ＥＧＲガスと低圧ＥＧＲガスとの比が前記目標ＥＧＲ比決定手段により決定される比となるように変更することを特徴としてもよい。

目標ＥＧＲ比決定手段は、全ＥＧＲガス中の高圧ＥＧＲガスと低圧ＥＧＲガスとの比（以下、ＥＧＲ比ともいう。）を決定する。ＥＧＲ比は、例えば内燃機関の運転状態、車両の状態、または雰囲気の状態等に基づいて決定する。

そして、目標ＥＧＲ率と実ＥＧＲ率との差を求めると、ＥＧＲガスの過不足を知ることができる。すなわち、目標ＥＧＲガス率と実ＥＧＲガス率との差が正の値である場合には、実ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率よりも低いので、ＥＧＲガスが不足している。この場合、ＥＧＲガス量を増加させる補正が行われる。このときに、高圧ＥＧＲガスと低圧ＥＧＲガスとをどのように増加させるかにより、気筒内のＥＧＲガスの特性が変わる。そして、ＥＧＲガスを増加させる際に、この増加分中の高圧ＥＧＲガスと低圧ＥＧＲガスとの比が、目標ＥＧＲ比決定手段により決定される比となるようにすれば、高圧ＥＧＲガスと低圧ＥＧＲガスとを同時にフィードバック制御することができ、且つ高圧ＥＧＲガスと低圧ＥＧＲガスとの比をより適正な値とすることができる。さらに、ＥＧＲ率も適正値とすることができる。

本発明においては、前記高圧ＥＧＲ通路を流通する高圧ＥＧＲガスの量と前記低圧ＥＧＲ通路を流通する低圧ＥＧＲガスの量との比の目標値を決定する目標ＥＧＲ比決定手段と、
前記高圧ＥＧＲ通路を流通する高圧ＥＧＲガスの量と前記低圧ＥＧＲ通路を流通する低圧ＥＧＲガスの量との比の実際の値を推定する実ＥＧＲ比推定手段と、
を備え、
前記目標ＥＧＲ比決定手段により決定される目標の比と前記実ＥＧＲ比推定手段により推定される実際の比との差に基づいて高圧ＥＧＲガス量と低圧ＥＧＲガス量との比を変更するときに、高圧ＥＧＲガス量と低圧ＥＧＲガス量との和が一定となるように変更することができる。

目標ＥＧＲ比決定手段は、内燃機関に吸入される全ＥＧＲガス中における高圧ＥＧＲガスと低圧ＥＧＲガスとの比（以下、ＥＧＲ比ともいう。）の目標値（以下、目標ＥＧＲ比ともいう。）を決定する。目標ＥＧＲ比は、例えば内燃機関の運転状態、車両の状態、または雰囲気の状態等に基づいて決定する。

実ＥＧＲ比推定手段は、実際のＥＧＲ比（以下、実ＥＧＲ比ともいう。）を推定するが、これは実際に測定してもよい。

「前記目標ＥＧＲ比決定手段により決定される目標の比と前記実ＥＧＲ比推定手段により推定される実際の比との差に基づいて高圧ＥＧＲガス量と低圧ＥＧＲガス量との比を変更する」とは、この差がなくなるように例えばＥＧＲガス量のフィードバック制御を行うことを示している。

ここで、ＥＧＲ率が目標値となっていても、ＥＧＲ比が目標値になっていないと、ＥＧＲガスの特性が要求されるものとならないおそれがある。これに対し、ＥＧＲ比を補正すれば、該ＥＧＲ比を目標値に合わせることができる。

そして、目標ＥＧＲ比と実ＥＧＲ比との差を求めると、高圧ＥＧＲガス及び低圧ＥＧＲガスの過不足を知ることができる。すなわち、目標ＥＧＲ比と実ＥＧＲ比との差が正の値である場合には、実ＥＧＲ比が目標ＥＧＲ比よりも低いので、高圧ＥＧＲガスが不足し、且つ低圧ＥＧＲガスが過剰である。この場合、高圧ＥＧＲガス量を増加させ、且つ低圧Ｅ
ＧＲガス量を低減させる補正が行われる。このときに、高圧ＥＧＲガスと低圧ＥＧＲガスとをどのように増減させるかにより、気筒内のＥＧＲガス量が変わる。これに対し、高圧ＥＧＲガスを増加させ且つ低圧ＥＧＲガス量を低減させる際に、高圧ＥＧＲガス量と低圧ＥＧＲガス量との和が一定となるようにすれば、高圧ＥＧＲガスと低圧ＥＧＲガスとを同時にフィードバック制御することができ、且つ高圧ＥＧＲガスと低圧ＥＧＲガスとの比を適正値とすることができる。さらに、ＥＧＲ率も適正値とすることができる。

本発明においては、内燃機関が過渡運転状態であることを検出する過渡運転検出手段を備え、該過渡運転検出手段により内燃機関の過渡運転が検出された場合には、低圧ＥＧＲガス量と高圧ＥＧＲガス量との和を一定に維持しつつ、高圧ＥＧＲガスの比率を低下させることができる。

ここで、例えば加速時には、過給圧を高くすることにより速やかな加速が可能となる。しかし、加速時に高圧ＥＧＲガスの供給量が多いと、タービンを通過する排気の量が減少するため、過給圧の上昇が緩慢となり、加速も緩慢となる。したがってこの場合には、高圧ＥＧＲガス量を低減させることにより、速やかな加速が可能となる。しかし、高圧ＥＧＲガス量を単に減少させるだけだと、ＥＧＲ率が低下する。これに対し、低圧ＥＧＲガス量を増加させれば、ＥＧＲ率を一定に保つことができる。

本発明に係る内燃機関の排気還流装置は、高圧ＥＧＲ通路からのＥＧＲガスと低圧ＥＧＲ通路からのＥＧＲガスとを適正な比で供給することができる。

以下、本発明に係る内燃機関の排気還流装置の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。

図１は、本実施例に係る内燃機関の排気浄化装置を適用する内燃機関とその吸・排気系の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、４つの気筒２を有する水冷式の４サイクル・ディーゼルエンジンである。

内燃機関１には、吸気管３および排気管４が接続されている。この吸気管３の途中には、排気のエネルギを駆動源として作動するターボチャージャ５のコンプレッサハウジング５ａが設けられている。また、コンプレッサハウジング５ａよりも上流の吸気管３には、該吸気管３内を流通する吸気の流量を調節する第１スロットル６が設けられている。この第１スロットル６は、電動アクチュエータにより開閉される。第１スロットル６よりも上流の吸気管３には、該吸気管３内を流通する吸気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ７が設けられている。このエアフローメータ７により、内燃機関１の吸入新気量が測定される。

コンプレッサハウジング５ａよりも下流の吸気管３には、吸気と外気とで熱交換を行うインタークーラ８が設けられている。そして、インタークーラ８よりも下流の吸気管３には、該吸気管３内を流通する吸気の流量を調整する第２スロットル９が設けられている。この第２スロットル９は、電動アクチュエータにより開閉される。

一方、排気管４の途中には、前記ターボチャージャ５のタービンハウジング５ｂが設けられている。また、タービンハウジング５ｂよりも下流の排気管４には、パティキュレートフィルタ（以下、単にフィルタという。）１０が設けられている。このフィルタ１０には、吸蔵還元型ＮＯx触媒（以下、単にＮＯx触媒という。）が担持されている。このパテ
ィキュレートフィルタは、排気中の粒子状物質を捕集する。また、ＮＯx触媒は、該ＮＯx触媒に流入する排気の酸素濃度が高いときは排気中の窒素酸化物（ＮＯx）を吸蔵し、一
方、該ＮＯx触媒に流入する排気の酸素濃度が低下したときは吸蔵していたＮＯxを放出する。その際、排気中に炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）等の還元成分が存在していれば、該ＮＯx触媒から放出されたＮＯxが還元される。

また、タービンハウジング５ｂよりも上流の排気管４には、該排気管４内の圧力を検出する排気圧力センサ１１が取り付けられている。

そして、内燃機関１には、排気管４内を流通する排気の一部を低圧で吸気管３へ再循環させる低圧ＥＧＲ装置３０が備えられている。この低圧ＥＧＲ装置３０は、低圧ＥＧＲ通路３１、低圧ＥＧＲ弁３２、およびＥＧＲクーラ３３を備えて構成されている。

低圧ＥＧＲ通路３１は、フィルタ１０よりも下流側の排気管４と、コンプレッサハウジング５ａよりも上流且つ第１スロットル６よりも下流の吸気管３と、を接続している。この低圧ＥＧＲ通路３１を通って、排気が低圧で再循環される。そして、本実施例では、低圧ＥＧＲ通路３１を通って再循環される排気を低圧ＥＧＲガスと称している。

また、低圧ＥＧＲ弁３２は、低圧ＥＧＲ通路３１の通路断面積を調整することにより、該低圧ＥＧＲ通路３１を流れる低圧ＥＧＲガスの量を調整する。さらに、ＥＧＲクーラ３３は、該ＥＧＲクーラ３３を通過する低圧ＥＧＲガスと、内燃機関１の冷却水とで熱交換をして、該低圧ＥＧＲガスの温度を低下させる。

また、内燃機関１には、排気管４内を流通する排気の一部を高圧で吸気管３へ再循環させる高圧ＥＧＲ装置４０が備えられている。この高圧ＥＧＲ装置４０は、高圧ＥＧＲ通路４１、および高圧ＥＧＲ弁４２を備えて構成されている。

高圧ＥＧＲ通路４１は、タービンハウジング５ｂよりも上流側の排気管４と、第２スロットル９よりも下流の吸気管３と、を接続している。この高圧ＥＧＲ通路４１を通って、排気が高圧で再循環される。そして、本実施例では、高圧ＥＧＲ通路４１を通って再循環される排気を高圧ＥＧＲガスと称している。

また、高圧ＥＧＲ弁４２は、高圧ＥＧＲ通路４１の通路断面積を調整することにより、該高圧ＥＧＲ通路４１を流れる高圧ＥＧＲガスの量を調整する。

以上述べたように構成された内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニットであるＥＣＵ２０が併設されている。このＥＣＵ２０は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態を制御するユニットである。また、ＥＣＵ２０には、上記センサの他、運転者がアクセルペダル１４を踏み込んだ量に応じた電気信号を出力し機関負荷を検出可能なアクセル開度センサ１５、及び機関回転数を検出するクランクポジションセンサ１６が電気配線を介して接続され、これら各種センサの出力信号がＥＣＵ２０に入力されるようになっている。一方、ＥＣＵ２０には、第１スロットル６、第２スロットル９、低圧ＥＧＲ弁３２、及び高圧ＥＧＲ弁４２が電気配線を介して接続されており、該ＥＣＵ２０によりこれらの機器が制御される。

そして、本実施例においては、低圧ＥＧＲガス量および高圧ＥＧＲガス量をフィードバック制御するときに、気筒２内に吸入される全ガス中におけるＥＧＲガスの比率（ＥＧＲ率）を変更する場合には、ＥＧＲガスの変更量を低圧ＥＧＲガスの変更量と高圧ＥＧＲガスの変更量とに予め定められた割合に従って分ける。

例えば、ＥＧＲガスを増加させる際に、この増加分中の高圧ＥＧＲガスと低圧ＥＧＲガスとの比が所定値となるようにすれば、高圧ＥＧＲガスと低圧ＥＧＲガスとを同時にフィードバック制御することができる。さらに、ＥＧＲ率も適正値とすることができる。

一方、全ＥＧＲガス中における高圧ＥＧＲガスと低圧ＥＧＲガスとの比（ＥＧＲ比）を変更するときには、低圧ＥＧＲガス量と高圧ＥＧＲガス量との和が一定となるようにする。

例えば、高圧ＥＧＲガスを増加させ且つ低圧ＥＧＲガス量を低減させる際に、高圧ＥＧＲガス量と低圧ＥＧＲガス量との和が変化しないようにすれば、ＥＧＲ率を適正な値に保ったまま、高圧ＥＧＲガスと低圧ＥＧＲガスとを同時にフィードバック制御することができ、且つ高圧ＥＧＲガスと低圧ＥＧＲガスとの比を適正値とすることができる。

次に、本実施例による低圧ＥＧＲ弁３２および高圧ＥＧＲ弁４２の開度制御のフローについて説明する。図２は、本実施例による低圧ＥＧＲ弁３２および高圧ＥＧＲ弁４２の開度制御のフローを示したフローチャートである。本ルーチンは、所定の時間毎に繰り返し実行される。

ステップＳ１０１では、目標となるＥＧＲ率ＥＧＲｔｒｇ（以下、目標ＥＧＲ率ＥＧＲｔｒｇという）が算出される。ＥＧＲ率は、気筒２内の全ガス量に対するＥＧＲガス量の割合である。また、このときのＥＧＲガス量は、低圧ＥＧＲガスと高圧ＥＧＲガスとを合わせた量である。

そして、目標ＥＧＲ率ＥＧＲｔｒｇは、機関回転数及び機関負荷に基づいて決定される。目標ＥＧＲ率ＥＧＲｔｒｇと機関回転数及び機関負荷との関係は予め実験等により求めてマップ化しＥＣＵ２０に記憶させておく。なお、本実施例においてはステップＳ１０１の処理を行なうＥＣＵ２０が、本発明における目標ＥＧＲ率決定手段に相当する。

ステップＳ１０２では、高圧ＥＧＲ弁４２の基本開度Ｌｈが算出される。高圧ＥＧＲ弁４２の基本開度Ｌｈは、高圧ＥＧＲ弁４２の基準となる開度であり、機関回転数及び機関負荷に基づいて決定される。高圧ＥＧＲ弁４２の基本開度Ｌｈと機関回転数及び機関負荷との関係は予め実験等により求めてマップ化しＥＣＵ２０に記憶させておく。

ステップＳ１０３では、低圧ＥＧＲ弁３２の基本開度Ｌｌが算出される。低圧ＥＧＲ弁３２の基本開度Ｌｌは、低圧ＥＧＲ弁３２の基準となる開度であり、機関回転数及び機関負荷に基づいて決定される。低圧ＥＧＲ弁３２の基本開度Ｌｌと機関回転数及び機関負荷との関係は予め実験等により求めてマップ化しＥＣＵ２０に記憶させておく。

ステップＳ１０４では、実際のＥＧＲ率ＥＧＲａｃｔ（以下、実ＥＧＲ率ＥＧＲａｃｔという）が推定される。例えば、機関回転数と、機関負荷と、吸入新気量と、に基づいて実ＥＧＲ率ＥＧＲａｃｔが推定される。すなわち、気筒２内に吸入される全ガス量を機関負荷と機関回転数に基づいて求める。この関係は予め実験等により求めておく。この全ガス量は、吸入新気量と全ＥＧＲガス量との和である。この全ガス量から吸入新気量を減じることにより全ＥＧＲガス量を求めることができる。そして、全ＥＧＲガス量を全ガス量で除することにより、実ＥＧＲ率ＥＧＲａｃｔを求めることができる。なお、本実施例においてはステップＳ１０４の処理を行なうＥＣＵ２０が、本発明における実ＥＧＲ率推定手段に相当する。

ステップＳ１０５では、目標ＥＧＲ率ＥＧＲｔｒｇと実ＥＧＲ率ＥＧＲａｃｔとの差ΔＥＧＲ（以下、ＥＧＲ率差ΔＥＧＲという）が算出される。つまり、実ＥＧＲ率ＥＧＲａ
ｃｔが目標ＥＧＲ率ＥＧＲｔｒｇに対してどれだけずれているか算出される。

ステップＳ１０６では、排気圧力Ｐ４が検出される。排気圧力Ｐ４は、排気圧力センサ１１により得ることができる。

ステップＳ１０７では、高圧ＥＧＲガスの流量Ｖｈ（以下、高圧ＥＧＲガス流量Ｖｈという）が推定される。高圧ＥＧＲガス流量Ｖｈは、高圧ＥＧＲ弁４２の開度および排気圧力Ｐ４と相関するため、これらとの関係から算出される。

ステップＳ１０８では、低圧ＥＧＲガスの流量Ｖｌ（以下、低圧ＥＧＲガス流量Ｖｌという）が推定される。低圧ＥＧＲガス流量Ｖｌは、低圧ＥＧＲ弁３２の開度、機関回転数、及び機関負荷と相関するため、これらとの関係から算出される。

ステップＳ１０９では、実際のＥＧＲ比ＥＧＲＲａｃｔ（以下、実ＥＧＲ比ＥＧＲＲａｃｔという）が推定される。ＥＧＲ比は、気筒２内に供給される全ＥＧＲガス中の高圧ＥＧＲガスと低圧ＥＧＲガスとの比である。そして、実ＥＧＲ比ＥＧＲＲａｃｔは、ステップＳ１０７で算出される高圧ＥＧＲガス流量ＶｈをステップＳ１０８で算出される低圧ＥＧＲガス流量Ｖｌで除することにより求められる。なお、本実施例においてはステップＳ１０９の処理を行なうＥＣＵ２０が、本発明における実ＥＧＲ比推定手段に相当する。

ステップＳ１１０では、目標となるＥＧＲ比ＥＧＲＲｔｒｇ（以下、目標ＥＧＲ比ＥＧＲＲｔｒｇという）が算出される。目標ＥＧＲ比ＥＧＲＲｔｒｇは、機関回転数及び機関負荷に基づいて決定される。目標ＥＧＲ比ＥＧＲＲｔｒｇと機関回転数及び機関負荷との関係は予め実験等により求めてマップ化しＥＣＵ２０に記憶させておく。なお、本実施例においてはステップＳ１１０の処理を行なうＥＣＵ２０が、本発明における目標ＥＧＲ比決定手段に相当する。

ステップＳ１１１では、目標ＥＧＲ比ＥＧＲＲｔｒｇと実ＥＧＲ比ＥＧＲＲａｃｔとの差ΔＥＧＲＲ（以下、ＥＧＲ比差ΔＥＧＲＲという）が算出される。つまり、実ＥＧＲ比ＥＧＲＲａｃｔが目標ＥＧＲ比ＥＧＲＲｔｒｇに対してどれだけずれているか算出される。

ステップＳ１１２では、高圧ＥＧＲ弁４２の開度が補正され、ステップＳ１１３では、低圧ＥＧＲ弁３２の開度が補正される。

図３は、ＥＧＲ率差ΔＥＧＲと、高圧ＥＧＲ弁開度の補正値Ａ及び低圧ＥＧＲ弁開度の補正値Ｂとの関係を示した図である。この関係は予め実験等により求めてマップ化しておく。

ここで、ＥＧＲ率差ΔＥＧＲが正の値で大きくなるほど、気筒２内に吸入されるガス中のＥＧＲガスの割合が目標よりも低くなる。つまり、高圧ＥＧＲガスと低圧ＥＧＲガスとの和が目標よりも少なくなっている。このような場合には、高圧ＥＧＲガスおよび低圧ＥＧＲガスの量を多くするように高圧ＥＧＲ弁開度の補正値Ａ及び低圧ＥＧＲ弁開度の補正値Ｂが決定される。すなわち、ＥＧＲ率差ΔＥＧＲが正の値で大きくなるほど、高圧ＥＧＲ弁開度の補正値Ａ及び低圧ＥＧＲ弁開度の補正値Ｂは、正の値でより大きくされる。このときに、高圧ＥＧＲ弁開度の補正値Ａを低圧ＥＧＲ弁開度の補正値Ｂよりも大きくしている。これにより、補正時に増加されるＥＧＲガス中の高圧ＥＧＲガスと低圧ＥＧＲガスとの比が速やかに決定されるので、気筒２内のＥＧＲ率を適正な値に速やかに合わせることができる。

一方、ＥＧＲ率差ΔＥＧＲが負の値で小さくなるほど、気筒２内に吸入されるガス中のＥＧＲガスの割合が目標よりも高くなる。つまり、高圧ＥＧＲガスと低圧ＥＧＲガスとの和が目標よりも多くなっている。このような場合には、高圧ＥＧＲガスおよび低圧ＥＧＲガスの量を少なくするように高圧ＥＧＲ弁開度の補正値Ａ及び低圧ＥＧＲ弁開度の補正値Ｂが決定される。すなわち、ＥＧＲ率差ΔＥＧＲが負の値で小さくなるほど、高圧ＥＧＲ弁開度の補正値Ａ及び低圧ＥＧＲ弁開度の補正値Ｂは、負の値でより小さくされる。このときに、高圧ＥＧＲ弁開度の補正値Ａを低圧ＥＧＲ弁開度の補正値Ｂよりも小さくしている。これにより、補正時に増加されるＥＧＲガス中の高圧ＥＧＲガスと低圧ＥＧＲガスとの比が速やかに決定されるので、気筒２内のＥＧＲ率を適正な値に速やかに合わせることができる。

次に、図４は、ＥＧＲ比差ΔＥＧＲＲと、高圧ＥＧＲ弁開度の補正値Ｃ及び低圧ＥＧＲ弁開度の補正値Ｄとの関係を示した図である。この関係は予め実験等により求めてマップ化しておく。

ここで、ＥＧＲ比差ΔＥＧＲＲが正の値で大きくなるほど、高圧ＥＧＲガスと低圧ＥＧＲガスとの比がより低くなっている。つまり、高圧ＥＧＲガスが低圧ＥＧＲガスよりも相対的により少なくなっている。このような場合には、高圧ＥＧＲガスの比率を高めるように高圧ＥＧＲ弁開度の補正値Ｃが決定される。同時に、低圧ＥＧＲガスの比率を低めるように低圧ＥＧＲ弁開度の補正値Ｄが決定される。すなわち、ＥＧＲ比差ΔＥＧＲＲが正の値で大きくなるほど、高圧ＥＧＲ弁開度の補正値Ｃは、正の値でより大きくされ、低圧ＥＧＲ弁開度の補正値Ｄは、負の値でより小さくされる。このときに、高圧ＥＧＲガス量と低圧ＥＧＲガス量との和が変化しないように、夫々の補正値を決定している。

一方、ＥＧＲ比差ΔＥＧＲＲが負の値で小さくなるほど、高圧ＥＧＲガスと低圧ＥＧＲガスとの比がより高くなっている。つまり、高圧ＥＧＲガスが低圧ＥＧＲガスよりも相対的により多くなっている。このような場合には、高圧ＥＧＲガスの比率を低めるように高圧ＥＧＲ弁開度の補正値Ｃが決定される。同時に、低圧ＥＧＲガスの比率を高めるように低圧ＥＧＲ弁開度の補正値Ｄが決定される。すなわち、ＥＧＲ比差ΔＥＧＲＲが負の値で小さくなるほど、高圧ＥＧＲ弁開度の補正値Ｃは負の値でより小さくされ、低圧ＥＧＲ弁開度の補正値Ｄは正の値でより大きくされる。

そして、高圧ＥＧＲ弁４２の補正後の開度Ｌｈｆは、高圧ＥＧＲ弁４２の基本開度Ｌｈに補正値Ａ及び補正値Ｃを加えることにより得ることができる。同様に、低圧ＥＧＲ弁３２の補正後の開度Ｌｌｆは、低圧ＥＧＲ弁３２の基本開度Ｌｌに補正値Ｂ及び補正値Ｄを加えることにより得ることができる。

このようにして、気筒２内におけるＥＧＲ率、およびＥＧＲ比をフィードバック制御するときに、高圧ＥＧＲ弁４２及び低圧ＥＧＲ弁３２の開度を速やかに決定し、速やかに所望のＥＧＲ率およびＥＧＲ比を得ることができる。

なお、本実施例においては、ＥＧＲ率を変更する場合には、ＥＧＲガスの変更量を低圧ＥＧＲガスの変更量と高圧ＥＧＲガスの変更量とに予め定められた割合に従って分けているが、これに代えて、高圧ＥＧＲガスの変更量と低圧ＥＧＲガスの変更量との比が、高圧ＥＧＲ弁４２の基本開度Ｌｈと低圧ＥＧＲ弁３２の基本開度Ｌｌとの比に等しくなるようにしても良い。これにより、補正後のＥＧＲ比をより適正な値とすることができる。

以上説明したように、本実施例によれば、高圧ＥＧＲガス量及び低圧ＥＧＲガス量を同時にフィードバック制御することができるので、ＥＧＲ率及びＥＧＲ比を速やかに目標値に合わせることができる。

本実施例では、過渡運転時における気筒２内のＥＧＲ率の適正化を図る。

例えば加速時には過給圧が高くなるため、高圧ＥＧＲ通路４１の排気管４側よりも吸気管３側の圧力が高くなり得る。このような場合には、高圧ＥＧＲガスの比率が低くなるが、これを補正しようとしても高圧ＥＧＲガスの比率を高くするのは困難である。そのため、気筒２内のＥＧＲ率が低下するおそれがある。

一方、過給圧が高くなっても、低圧ＥＧＲ通路３１の排気管４側と吸気管３側とには適度な差圧が生じるため、低圧ＥＧＲガスを供給することはできる。

そこで、本実施例では、加速時においては、全ＥＧＲガス中の高圧ＥＧＲガスの比率を低くし、その分低圧ＥＧＲガスの比率を高くする。このときに、低圧ＥＧＲガスと高圧ＥＧＲガスとの和が変化しないようにする。これにより、気筒２内のＥＧＲ率を適正な値に維持することができるので、ＮＯxやＨＣの排出を抑制することができる。また、高圧Ｅ
ＧＲ弁４２を閉じ側に動かすことで高圧ＥＧＲガス量が減少するので、その分タービンハウジング５ｂを通過する排気の量が増加して過給圧が速やかに上昇する。これにより、加速性能を向上させることができる。

次に、本実施例による低圧ＥＧＲ弁３２および高圧ＥＧＲ弁４２の開度制御のフローについて説明する。図５は、本実施例による低圧ＥＧＲ弁３２および高圧ＥＧＲ弁４２の開度制御のフローを示したフローチャートである。本ルーチンは、所定の時間毎に繰り返し実行される。なお、前記フローと同じ処理が行なわれるステップについては、前記フローを同じ符号を付して説明を省略する。

ステップＳ２０１では、内燃機関１が過渡運転中であるか否か判定される。例えば、機関回転数及び機関負荷が予め定めておいた範囲以上変化した場合に内燃機関１が過渡運転中であると判定される。

ステップＳ２０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ２０２へ進み、一方否定判定がなされた場合にはステップＳ１１０へ進む。なお、本実施例においてはステップＳ２０１の処理を行なうＥＣＵ２０が、本発明における過渡運転検出手段に相当する。

ステップＳ２０２では、過渡時において目標となるＥＧＲ比ＥＧＲＲｔｒｇが算出される。このときの目標ＥＧＲ比ＥＧＲＲｔｒｇは、過給圧がより速やかに上昇するように、またはＮＯxの発生量や未燃燃料の排出量を抑制するように予め実験等により求めておく
。例えば、加速時には、機関負荷が高いほど全ＥＧＲガス中における高圧ＥＧＲガスの比率を低下させる。

このようにして、定常時と過渡時とで目標ＥＧＲ比ＥＧＲＲｔｒｇを異ならせることができるので、過渡運転時においても適正なＥＧＲ率を確保することができる。これにより、加速時においてＮＯxやＨＣの排出を抑制することができる。また、加速時に速やかに
過給圧を上昇させることができるので、加速性能を向上させることができる。

実施例に係る内燃機関の排気浄化装置を適用する内燃機関とその吸・排気系の概略構成を示す図である。 実施例１による低圧ＥＧＲ弁および高圧ＥＧＲ弁の開度制御のフローを示したフローチャートである。 ＥＧＲ率差ΔＥＧＲと、高圧ＥＧＲ弁開度の補正値Ａ及び低圧ＥＧＲ弁開度の補正値Ｂとの関係を示した図である。 ＥＧＲ比差ΔＥＧＲＲと、高圧ＥＧＲ弁開度の補正値Ｃ及び低圧ＥＧＲ弁開度の補正値Ｄとの関係を示した図である。 実施例２による低圧ＥＧＲ弁および高圧ＥＧＲ弁の開度制御のフローを示したフローチャートである。

符号の説明

１ 内燃機関
２ 気筒
３ 吸気管
４ 排気管
５ ターボチャージャ
５ａ コンプレッサハウジング
５ｂ タービンハウジング
６ 第１スロットル
７ エアフローメータ
８ インタークーラ
９ 第２スロットル
１０ パティキュレートフィルタ
１１ 排気圧力センサ
１４ アクセルペダル
１５ アクセル開度センサ
１６ クランクポジションセンサ
２０ ＥＣＵ
３０ 低圧ＥＧＲ装置
３１ 低圧ＥＧＲ通路
３２ 低圧ＥＧＲ弁
３３ ＥＧＲクーラ
４０ 高圧ＥＧＲ装置
４１ 高圧ＥＧＲ通路
４２ 高圧ＥＧＲ弁

Claims (4)

1. 内燃機関の排気通路にタービンを有し且つ吸気通路にコンプレッサを有するターボチャージャと、
   前記タービンよりも下流の排気通路と前記コンプレッサよりも上流の吸気通路とを接続し内燃機関からの排気の一部を吸気通路に還流させる低圧ＥＧＲ通路と、
   前記タービンよりも上流の排気通路と前記コンプレッサよりも下流の吸気通路とを接続し内燃機関からの排気の一部を吸気通路に還流させる高圧ＥＧＲ通路と、
   内燃機関に吸入されるガス中におけるＥＧＲガスの比率の目標値を決定する目標ＥＧＲ率決定手段と、
   内燃機関に吸入されるガス中におけるＥＧＲガスの比率の実際の値を推定する実ＥＧＲ率推定手段と、
   を備え、
   前記目標ＥＧＲ率決定手段により決定されるＥＧＲガスの比率と前記実ＥＧＲ率推定手段により推定されるＥＧＲガスの比率との差に基づいてＥＧＲガス量を変更するときに、ＥＧＲガス量の変更量中の前記高圧ＥＧＲ通路を流通する高圧ＥＧＲガスの量と前記低圧ＥＧＲ通路を流通する低圧ＥＧＲガスの量との比が所定値となるように変更することを特徴とする内燃機関の排気還流装置。
2. 内燃機関の排気通路にタービンを有し且つ吸気通路にコンプレッサを有するターボチャージャと、
   前記タービンよりも下流の排気通路と前記コンプレッサよりも上流の吸気通路とを接続し内燃機関からの排気の一部を吸気通路に還流させる低圧ＥＧＲ通路と、
   前記タービンよりも上流の排気通路と前記コンプレッサよりも下流の吸気通路とを接続し内燃機関からの排気の一部を吸気通路に還流させる高圧ＥＧＲ通路と、
   前記高圧ＥＧＲ通路を流通する高圧ＥＧＲガスの量と前記低圧ＥＧＲ通路を流通する低圧ＥＧＲガスの量との比の目標値を決定する目標ＥＧＲ比決定手段と、
   内燃機関に吸入されるガス中におけるＥＧＲガスの比率の目標値を決定する目標ＥＧＲ率決定手段と、
   内燃機関に吸入されるガス中におけるＥＧＲガスの比率の実際の値を推定する実ＥＧＲ率推定手段と、
   を備え、
   前記目標ＥＧＲ率決定手段により決定されるＥＧＲガスの比率と前記実ＥＧＲ率推定手段により推定されるＥＧＲガスの比率との差に基づいてＥＧＲガス量を変更するときに、ＥＧＲガス量の変更量中の高圧ＥＧＲガスと低圧ＥＧＲガスとの比が前記目標ＥＧＲ比決定手段により決定される比となるように変更することを特徴とする内燃機関の排気還流装置。
3. 前記高圧ＥＧＲ通路を流通する高圧ＥＧＲガスの量と前記低圧ＥＧＲ通路を流通する低圧ＥＧＲガスの量との比の目標値を決定する目標ＥＧＲ比決定手段と、
   前記高圧ＥＧＲ通路を流通する高圧ＥＧＲガスの量と前記低圧ＥＧＲ通路を流通する低圧ＥＧＲガスの量との比の実際の値を推定する実ＥＧＲ比推定手段と、
   を備え、
   前記目標ＥＧＲ比決定手段により決定される目標の比と前記実ＥＧＲ比推定手段により推定される実際の比との差に基づいて高圧ＥＧＲガス量と低圧ＥＧＲガス量との比を変更するときに、高圧ＥＧＲガス量と低圧ＥＧＲガス量との和が一定となるように変更することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の排気還流装置。
4. 内燃機関が過渡運転状態であることを検出する過渡運転検出手段を備え、該過渡運転検出手段により内燃機関の過渡運転が検出された場合には、低圧ＥＧＲガス量と高圧ＥＧＲ
   ガス量との和を一定に維持しつつ、高圧ＥＧＲガスの比率を低下させることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の内燃機関の排気還流装置。

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