JP2009074459A - 内燃機関の排気還流装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】複数のＥＧＲ通路を有する内燃機関において各ＥＧＲ通路を介して吸気通路に還流される排気の流量をそれぞれ推定することが可能な内燃機関の排気還流装置を提供する。
【解決手段】高圧ＥＧＲ通路２０及び低圧ＥＧＲ通路２１と、高圧ＥＧＲ弁２２及び低圧ＥＧＲ弁２４とを備え、低圧ＥＧＲ弁２２をオープンループ制御で制御する内燃機関の排気還流装置において、高圧ＥＧＲ通路２０の排気導入位置よりも下流の吸気通路３のガスの酸素濃度Ｏ２ｓ、高圧ＥＧＲ通路２０の排気取り出し位置と低圧ＥＧＲ通路２１の排気取り出し位置との間の排気通路４に設けられる排気浄化触媒１１を通過するガスの流量Ｇｄｐｆ、新気の流量Ｇａｆｍ、及び気筒２に単位時間当たりに供給された燃料量Ｑに基づいて高圧ＥＧＲ通路２０を通過しているＥＧＲガスの流量Ｇｈｐｌ及び低圧ＥＧＲ通路２１を通過しているＥＧＲガスの流量Ｇｌｐｌをそれぞれ推定する。
【選択図】図１

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通路にて連結されるとともに、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、第１のＥＧＲ通路内には第１のＥＧＲ制御弁が、第２のＥＧＲ通路内には第２のＥＧＲ制御弁がそれぞれ配置された内燃機関が知られている（特許文献１参照）。また、吸気通路及び排気通路の両方の通路に酸素濃度センサを設け、酸素濃度センサの検出値に基づいて実際に還流されているＥＧＲ流量を求める内燃機関が知られている（特許文献２参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献３が存在する。
特開２００５−０７６４５６号公報 特開平１０−１４１１４７号公報 特公平０６−２１５５０号公報
特許文献１に記載の内燃機関のように複数のＥＧＲ通路を備え、吸気通路に還流させる排気（以下、ＥＧＲガスと称することがある。）の流量を制御するＥＧＲ弁が各ＥＧＲ通路にそれぞれ設けられた内燃機関においては、いずれかのＥＧＲ弁をオープンループ制御にて制御することがある。オープンループ制御では予め設定した制御内容に従ってＥＧＲ弁の開度を制御するが、ＥＧＲ弁の開度が同じでもそのＥＧＲ弁が設けられたＥＧＲ通路のＥＧＲガスの流量は各ＥＧＲ通路の圧力損失やＥＧＲ弁の機差などに応じて変化する。この場合、各ＥＧＲ通路を通過しているＥＧＲガスの流量をそれぞれ取得し、取得したＥＧＲガスの流量に基づいてオープンループ制御の制御内容を補正することによりＥＧＲ弁の制御精度を向上させることができる。ＥＧＲガスの流量は特許文献２に記載の内燃機関のように酸素濃度センサの検出値に基づいて求めることができるが、特許文献２に記載の方法はＥＧＲ通路が１つの内燃機関に適用される方法であり、複数のＥＧＲ通路を有する内燃機関への適用が考慮されていない。
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各ＥＧＲ通路を介して吸気通路に還流される排気の流量をそれぞれ推定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。
本発明の内燃機関の排気還流装置は、内燃機関の排気通路に設けられる排気浄化手段と、前記排気浄化手段よりも上流の排気通路と前記内燃機関の吸気通路とを連通する第１ＥＧＲ通路と、前記排気浄化手段よりも下流の排気通路と前記第１ＥＧＲ通路の排気導入位置よりも上流の吸気通路とを連通する第２ＥＧＲ通路と、前記第１ＥＧＲ通路を流れる排気の流量を調整する第１ＥＧＲ弁と、前記第２ＥＧＲ通路を流れる排気の流量を調整する第２ＥＧＲ弁と、前記第１ＥＧＲ弁及び前記第２ＥＧＲ弁の少なくともいずれか一方をオープンループ制御にて制御する制御手段と、を備えた内燃機関の排気還流装置において、前記内燃機関の吸気通路に外部から吸入された空気の流量を検出する新気量検出手段と、前記第１ＥＧＲ通路の排気導入位置よりも下流の吸気通路のガスの酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段と、前記排気浄化手段を通過するガスの流量を取得する流量取得手段と、を備え、前記制御手段は、前記新気量検出手段が検出した空気の流量、前記酸素濃度検出手段が検出した酸素濃度、前記流量取得手段が取得したガスの流量、及び前記内燃機関の気筒に単位時間当たりに供給された燃料量に基づいて前記第１ＥＧＲ通路を通過しているガスの流量及び前記第２ＥＧＲ通路を通過しているガスの流量をそれぞれ推定する推定手段を備えることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。
本発明の排気還流装置では、第２ＥＧＲ通路及び第１ＥＧＲ通路の各排気導入位置よりも下流に吸気通路に酸素濃度検出手段を設けたので、この酸素濃度検出手段により外部から吸入された空気（以下、新気と称することがある。）に第１ＥＧＲ通路を介して吸気通路に還流されたＥＧＲガス（以下、第１ＥＧＲガスと称することがある。）と第２ＥＧＲ通路を介して吸気通路に還流されたＥＧＲガス（以下、第２ＥＧＲガスと称することがある。）とが混合したガスの酸素濃度を検出することができる。このガスの酸素濃度は吸気通路に還流されたＥＧＲガスの流量、すなわち第１ＥＧＲガスの流量と第２ＥＧＲガスの流量との合計値と新気の流量との比と相関を有しているため、酸素濃度検出手段が検出した酸素濃度に基づいて第１ＥＧＲガスの流量及び第２ＥＧＲガスの流量の合計値と新気の流量との比を推定できる。そのため、この推定した比と新気の流量とに基づいて気筒に吸入されるガス（以下、吸入ガスと称することがある。）の流量、すなわち新気と第１ＥＧＲガスと第２ＥＧＲガスの各流量の合計値を推定できる。排気浄化手段は、第１ＥＧＲ通路の接続位置よりも下流、かつ第２ＥＧＲ通路の接続位置よりも上流に設けられているため、気筒から排出されたガスから第１ＥＧＲガスを除いたものが排気浄化手段を通過する。気筒から排出されるものは気筒に供給された燃料及び吸入ガス（新気、第１ＥＧＲガス、第２ＥＧＲガス）である。一般に気筒に供給される燃料量は内燃機関の制御対象であるため、その制御値に基づいて取得できる。上述したように排気浄化手段を通過するガス（以下、通過ガスと称することがある。）には第１ＥＧＲガスが含まれていないため、通過ガスと気筒に供給された燃料量と新気の流量に基づいて第２ＥＧＲガスの流量を求めることができる。第１ＥＧＲガスの流量は、吸入ガスの流量から第２ＥＧＲガスの流量及び新気の流量をそれぞれ引くことにより求めることができる。このように本発明の排気還流装置によれば、新気の流量、酸素濃度検出手段が検出した酸素濃度、流量取得手段が取得したガス、すなわち通過ガスの流量、及び気筒に供給された燃料量に基づいて第１ＥＧＲガスの流量及び第２ＥＧＲガスの流量を推定することができる。
このように吸入ガスの流量、第１ＥＧＲガスの流量、及び第２ＥＧＲガスの流量を推定するため、前記推定手段は、まず前記新気量検出手段が検出した空気の流量、前記酸素濃度検出手段が検出した酸素濃度、及び前記内燃機関の気筒に供給された燃料量に基づいて前記内燃機関の気筒に吸入される吸入ガスの流量を推定し、次に推定した前記吸入ガスの流量、前記流量取得手段が取得したガスの流量、前記新気量検出手段が検出した空気の流量、及び前記内燃機関の気筒に供給された燃料量に基づいて前記第２ＥＧＲ通路を通過しているガスの流量を推定し、その後推定した前記第２ＥＧＲ通路を通過しているガスの流量、前記吸入ガスの流量、及び前記新気量検出手段が検出した空気の流量に基づいて前記第１ＥＧＲ通路を通過しているガスの流量を推定してもよい（請求項２）。
本発明の排気還流装置の一形態においては、前記排気浄化手段の入口の圧力と出口の圧力との差である圧力差を検出する圧力差検出手段をさらに備え、前記流量取得手段は、前記圧力差検出手段が検出した圧力差に基づいて前記排気浄化手段を通過するガスの流量を推定してもよい（請求項３）。周知のように排気浄化手段を通過するガスの流量は、その入口と出口の圧力差に応じて変化する。そのため、このように圧力差に基づいて通過ガスの流量を推定してもよい。また、排気浄化手段として排気に含まれるススなどの粒子状物質（ＰＭ）を捕集するフィルタが設けられた場合は、一般にフィルタに捕集されているＰＭの量を把握するべく圧力差を検出する圧力差検出手段が設けられる。この場合、無駄に装置を追加することなく排気浄化手段を通過するガスの流量を取得することができる。
以上に説明したように、本発明の排気還流装置によれば、第２ＥＧＲ通路及び第１ＥＧＲ通路の各排気導入位置よりも下流に吸気通路に酸素濃度検出手段を設けるとともに第１ＥＧＲ通路の接続位置よりも下流、かつ第２ＥＧＲ通路の接続位置よりも上流に設けられた排気浄化手段を通過するガスの流量を取得する流量取得手段を設けたので、これらによって取得された酸素濃度及び通過ガスの流量と、新気の流量及び気筒に供給された燃料量とに基づいて各ＥＧＲ通路を介して吸気通路に還流される排気の流量をそれぞれ推定することができる。
図１は、本発明の一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新気量検出手段としてのエアフローメータ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。また、吸気通路３の一部を形成するインテークマニホールド３ａには、インテークマニホールド３ａ内のガスの酸素濃度に対応する信号を出力する酸素濃度検出手段としての酸素濃度センサ１０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、排気を浄化する排気浄化手段としての排気浄化触媒１１、及び排気流量を調整するための排気絞り弁１２が設けられている。排気浄化触媒１１としては、例えば排気に含まれるＰＭを捕集するフィルタに吸蔵還元型のＮＯｘ触媒が担持されたものが設けられる。図１に示したように排気通路４には、排気浄化触媒１１の入口の圧力と出口の圧力との差である圧力差に対応する信号を出力する圧力差検出手段としての差圧センサ１３が設けられる。各気筒２には、気筒２内に燃料を供給するための燃料噴射弁１４が設けられる。
排気通路４と吸気通路３とは、高圧ＥＧＲ通路２０及び低圧ＥＧＲ通路２１にて接続されている。図１に示したように高圧ＥＧＲ通路２０はタービン８ｂより上流、すなわち排気浄化触媒１１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。一方、低圧ＥＧＲ通路２１は排気浄化触媒１１より下流の排気通路４とコンプレッサ８ａより上流、すなわち高圧ＥＧＲ通路２０の排気導入位置よりも上流の吸気通路３とを接続している。そのため、高圧ＥＧＲ通路２０が本発明の第１ＥＧＲ通路に相当し、低圧ＥＧＲ通路２１が本発明の第２ＥＧＲ通路に相当する。また、図１に示したように各ＥＧＲ通路２０、２１の排気導入位置は、インテークマニホールド３ａよりも上流に設定されている。高圧ＥＧＲ通路２０には、高圧ＥＧＲ通路２０を通過しているＥＧＲガス（第１ＥＧＲガス）の流量を調整する第１ＥＧＲ弁としての高圧ＥＧＲ弁２２が設けられている。低圧ＥＧＲ通路２１には、吸気通路３に導かれるＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ２３、及び低圧ＥＧＲ通路２１を通過しているＥＧＲガス（第２ＥＧＲガス）の流量を調整する第２ＥＧＲ弁としての低圧ＥＧＲ弁２４が設けられている。
高圧ＥＧＲ弁２２及び低圧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、例えばエンジン１の回転数及び負荷に応じて気筒２内に供給すべき燃料量を算出し、この算出した燃料量の燃料が燃料噴射弁１４から噴射されるように各燃料噴射弁１４の動作をそれぞれ制御する。また、ＥＣＵ３０は、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高圧ＥＧＲ通路２０及び低圧ＥＧＲ通路２１のいずれのＥＧＲ通路を介して吸気通路３にＥＧＲガスを導入するか判定し、目標流量のＥＧＲガスが吸気通路３に導入されるように高圧ＥＧＲ弁２２の開度及び低圧ＥＧＲ弁２４の開度を制御する。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する信号を出力するクランク角センサ３１、アクセル開度に対応する信号を出力するアクセル開度センサ３２などが接続される。また、ＥＣＵ３０には、エアフローメータ６、酸素濃度センサ１０、及び差圧センサ１３が接続される。なお、これらの他にもＥＣＵ３０には種々のセンサが接続されているがそれらの図示は省略した。
上述したようにＥＣＵ３０は高圧ＥＧＲ弁２２及び低圧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２２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２４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２ＥＧＲガスが低圧ＥＧＲ通路２１を介して吸気通路３に導入されるように低圧ＥＧＲ弁２４の開度を制御する。すなわち、低圧ＥＧＲ弁２４はオープンループ制御にて制御される。この制御は、例えば低圧ＥＧＲ弁２４の開度と第２ＥＧＲガスの流量との対応関係を予めマップとして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２４の開度を制御すればよい。このように高圧ＥＧＲ弁２２及び低圧ＥＧＲ弁２４を制御することにより、ＥＣＵ３０が本発明の制御手段として機能する。
ところで、この低圧ＥＧＲ弁２４の開度と第２ＥＧＲガスの流量との対応関係は、エンジン１を運転した時間などに応じて変化する。例えば、低圧ＥＧＲ通路２１の内壁や低圧ＥＧＲ弁２４の弁体にＰＭが付着して低圧ＥＧＲ通路２１の圧力損失が変化すると、この影響によって対応関係が変化する。そこで、ＥＣＵ３０は、所定の間隔で第１ＥＧＲガスの流量及び第２ＥＧＲガスの流量を推定し、この推定時の低圧ＥＧＲ弁２４の開度と推定した第２ＥＧＲガスの流量とに基づいてこの対応関係を補正する。図２は、ＥＣＵ３０が低圧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。
図２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、例えばエンジン１の回転数、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。エンジン１の運転状態が変化している場合は第１ＥＧＲガスの流量及び第２ＥＧＲガスの流量も変化していると考えられ、この場合は各ＥＧＲガスの流量の推定精度が低下する。そこで、学習条件は、例えばエンジン１が安定に運転されており、かつ高圧ＥＧＲ弁２２及び低圧ＥＧＲ弁２４が開弁している場合に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は第１ＥＧＲガスの流量及び第２ＥＧＲガスの流量を推定する。図３を参照してこの推定方法について説明する。図３は図１のエンジン１の各部のガス流れを説明するための図である。図３においてはターボ過給機８のコンプレッサ８ａとタービン８ｂとを図示の便宜のため分離して示した。なお、以降の説明で用いる流量は全て質量流量である。そのため、これらの流量の単位は全てｇ／ｓｅｃである。
図３に示したように高圧ＥＧＲ通路２０の接続位置から低圧ＥＧＲ通路２１の接続位置までの間の排気通路４においては流量が一定と考えられるため、排気浄化触媒１１を通過するガス（通過ガス）の流量Ｇｄｐｆは、排気浄化触媒１１の出入口の圧力差Δの関数として式（１）のように示すことができる。このように通過ガスの流量Ｇｄｐｆを取得することにより、ＥＣＵ３０が本発明の流量取得手段として機能する。
Figure 2009074459
また、この通過ガスＧｄｐｆは、気筒２に吸入されるガス（吸入ガス）の流量Ｇｃ、単位時間当たりに各燃料噴射弁１４から気筒２に供給される燃料量Ｑ（ｇ／ｓｅｃ）、及び第１ＥＧＲガスのＥＧＲ率ＲＨを用いて式（２）のように示すことができる。なお、第１ＥＧＲガスのＥＧＲ率ＲＨは、第１ＥＧＲガスの流量Ｇｈｐｌを吸入ガスの流量Ｇｃで割った値である。
Figure 2009074459
この第１ＥＧＲガスのＥＧＲ率ＲＨは、第１ＥＧＲガスの流量Ｇｈｐｌと第２ＥＧＲガスの流量Ｇｌｐｌとを合計した全ＥＧＲガスの流量を吸入ガスの流量Ｇｃで割った全ＥＧＲ率ＲＡから第２ＥＧＲガスの流量Ｇｌｐｌを吸入ガスの流量Ｇｃで割った第２ＥＧＲガスの流量ＲＬを引いた値であるため、吸入ガスの流量Ｇｃ、新気の流量Ｇａｆｍ、及び第２ＥＧＲガスの流量Ｇｌｐｌを用いて式（３）のように示すことができる。
Figure 2009074459
この式（３）を式（２）に代入すると下記の式（４）を導くことができる。
Figure 2009074459
そして、式（４）を第２ＥＧＲガスの流量Ｇｌｐｌについて整理すると式（５）が導かれる。
Figure 2009074459
さらに式（５）に式（１）を代入すると、下記の式（６）を導入できる。
Figure 2009074459
ところで、図３に示したように酸素濃度センサ１０が検出する酸素濃度Ｏ２ｓは吸入ガスの酸素濃度である。吸入ガスは空気とＥＧＲガスの混合したものであるため、この酸素濃度は吸気通路３に還流されるＥＧＲガスの流量が増加するほど低下する。そのため、この酸素濃度Ｏ２ｓは、空気の酸素濃度Ｏ２ａｉｒ、全ＥＧＲ率ＲＡ、及び空気過剰率λを用いて式（７）のように示すことができる。
Figure 2009074459
この式（７）の空気過剰率λは燃料の種類に応じて定まる等量比Ｍ、新気の流量Ｇａｆｍ、及び燃料量Ｑにて表すことができるので、式（７）は式（８）に変形することができる。
Figure 2009074459
また、全ＥＧＲ率ＲＡは、第１ＥＧＲガスの流量Ｇｈｐｌ、第２ＥＧＲガスの流量Ｇｌｐｌ及び吸入ガスの流量Ｇｃ、又は吸入ガスの流量Ｇｃ及び新気の流量Ｇａｆｍにて式（９）のように示すことができる。
Figure 2009074459
そして、この式（９）を式（８）に代入することにより式（１０）を導くことができる。
Figure 2009074459
さらに、この式（１０）を吸入ガスの流量Ｇｃについて整理すると式（１１）を導くことができる。
Figure 2009074459
この式（１１）において、新気の流量Ｇａｆｍはエアフローメータ６の出力信号に基づいて取得できる。また、気筒２に供給される燃料量はＥＣＵ３０が算出しているため、単位時間当たりに気筒２に供給される燃料量Ｑは、ＥＣＵ３０の算出値より取得できる。等量比Ｍは、燃料の種類に応じて定まる定数である。空気の酸素濃度Ｏ２ａｉｒも定数である。吸入ガスの酸素濃度Ｏ２ｓは、酸素濃度センサ１０の出力信号に基づいて取得できる。そのため、酸素濃度センサ１０の出力信号及びエアフローメータ６の出力信号に基づいて吸入ガスの流量Ｇｃを算出することができる。
そして、この算出した吸入ガスの流量Ｇｃ、及び差圧センサ１３にて検出した圧力差ΔＰを式（６）に代入することにより、第２ＥＧＲガスの流量Ｇｌｐｌを算出することができる。その後、算出した第２ＥＧＲガスの流量Ｇｌｐｌ、及び吸入ガスの流量Ｇｃを以下の式（１２）に代入することにより、第１ＥＧＲガスの流量Ｇｈｐｌを算出することができる。このように第１ＥＧＲガスの流量Ｇｈｐｌ及び第２ＥＧＲガスの流量Ｇｌｐｌを算出することにより、ＥＣＵ３０が本発明の推定手段として機能する。
Figure 2009074459
図２に戻って対応関係学習ルーチンの説明を続ける。次のステップＳ１４においてＥＣＵ３０は、算出した第２ＥＧＲガスの流量Ｇｌｐｌと流量を推定したときの低圧ＥＧＲ弁２４の開度とに基づいて低圧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。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
以上に説明したように、本発明の排気還流装置によれば、高圧ＥＧＲ通路２０よりも下流の吸気通路３であるインテークマニホールド３ａに酸素濃度センサ１０が設けられ、かつ排気浄化触媒１１の上流の排気通路４に高圧ＥＧＲ通路２０が、下流の排気通路４に低圧ＥＧＲ通路２１がそれぞれ接続されているので、排気浄化触媒１１の圧力差ΔＰ、新気の流量Ｇａｆｍ、吸入ガスの酸素濃度Ｏ２ｓ、及び気筒２に供給された燃料量Ｑに基づいて第１ＥＧＲガスの流量Ｇｈｐｌ及び第２ＥＧＲガスの流量Ｇｌｐｌを算出することができる。そして、この算出した第２ＥＧＲガスの流量Ｇｌｐｌに基づいて低圧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、オープンループ制御で制御されている低圧ＥＧＲ弁２４の制御精度を向上させることができる。
本発明は、上述した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。排気通路には排気浄化触媒の代わりに排気中ＰＭを捕集するパティキュレートフィルタが設けられていてもよい。
上述した形態では、低圧ＥＧＲ弁がオープンループ制御にて制御されているが、本発明では第１ＥＧＲガスの流量も推定できるので、高圧ＥＧＲ弁がオープンループ制御で制御される内燃機関に適用できる。また、高圧ＥＧＲ弁及び低圧ＥＧＲ弁の両方がオープンループ制御で制御される内燃機関にも適用できる。また、算出した各ＥＧＲガスの流量の使用方法は、各ＥＧＲ弁の制御の補正に限定されない。例えば、各ＥＧＲガスの流量に基づいて気筒に吸入されるガスの温度を推定し、このガスの温度を考慮して吸気通路に還流させるべきＥＧＲガスの流量を求めてもよい。この場合、無駄なＥＧＲガスの還流を防止でき、また排気エミッションをさらに改善することができる。
上述した形態では、排気浄化触媒を通過する通過ガスの流量を排気浄化触媒の出入口の圧力差に基づいて取得したが、圧力差に加えて排気の温度を考慮した関数を用いて通過ガスの流量を取得してもよい。この場合、さらに通過ガスの流量の推定精度を向上させることができる。また、排気通路に流量センサを設けて通過ガスの流量を取得してもよい。
本発明の一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。 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。 図１のエンジンの各部のガス流れを説明するための図。
符号の説明
１ 内燃機関
２ 気筒
３ 吸気通路
４ 排気通路
６ エアフローメータ（新気量検出手段）
１０ 酸素濃度センサ（酸素濃度検出手段）
１１ 排気浄化触媒（排気浄化手段）
１３ 差圧センサ（圧力差検出手段）
２０ 高圧ＥＧＲ通路（第１ＥＧＲ通路）
２１ 低圧ＥＧＲ通路（第２ＥＧＲ通路）
２２ 高圧ＥＧＲ弁（第１ＥＧＲ弁）
２４ 低圧ＥＧＲ弁（第２ＥＧＲ弁）
３０ エンジンコントロールユニット（制御手段、推定手段、流量取得手段）
Ｇｈｐｌ 高圧ＥＧＲ通路を通過しているＥＧＲガスの流量
Ｇｌｐｌ 低圧ＥＧＲ通路を通過しているＥＧＲガスの流量
Ｇａｆｍ 外部から吸入された空気の流量
Ｇｄｐｆ 排気浄化触媒を通過するガスの流量
Ｇｃ 吸入ガスの流量
ΔＰ 排気浄化触媒の入口の圧力と出口の圧力との差
Ｏ２ｓ 酸素濃度センサが検出した酸素濃度
Ｑ 単位時間当たりに気筒に供給された燃料量

Claims (3)

  1. 内燃機関の排気通路に設けられる排気浄化手段と、前記排気浄化手段よりも上流の排気通路と前記内燃機関の吸気通路とを連通する第１ＥＧＲ通路と、前記排気浄化手段よりも下流の排気通路と前記第１ＥＧＲ通路の排気導入位置よりも上流の吸気通路とを連通する第２ＥＧＲ通路と、前記第１ＥＧＲ通路を流れる排気の流量を調整する第１ＥＧＲ弁と、前記第２ＥＧＲ通路を流れる排気の流量を調整する第２ＥＧＲ弁と、前記第１ＥＧＲ弁及び前記第２ＥＧＲ弁の少なくともいずれか一方をオープンループ制御にて制御する制御手段と、を備えた内燃機関の排気還流装置において、
    前記内燃機関の吸気通路に外部から吸入された空気の流量を検出する新気量検出手段と、前記第１ＥＧＲ通路の排気導入位置よりも下流の吸気通路のガスの酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段と、前記排気浄化手段を通過するガスの流量を取得する流量取得手段と、を備え、
    前記制御手段は、前記新気量検出手段が検出した空気の流量、前記酸素濃度検出手段が検出した酸素濃度、前記流量取得手段が取得したガスの流量、及び前記内燃機関の気筒に単位時間当たりに供給された燃料量に基づいて前記第１ＥＧＲ通路を通過しているガスの流量及び前記第２ＥＧＲ通路を通過しているガスの流量をそれぞれ推定する推定手段を備えることを特徴とする内燃機関の排気還流装置。
  2. 前記推定手段は、まず前記新気量検出手段が検出した空気の流量、前記酸素濃度検出手段が検出した酸素濃度、及び前記内燃機関の気筒に供給された燃料量に基づいて前記内燃機関の気筒に吸入される吸入ガスの流量を推定し、次に推定した前記吸入ガスの流量、前記流量取得手段が取得したガスの流量、前記新気量検出手段が検出した空気の流量、及び前記内燃機関の気筒に供給された燃料量に基づいて前記第２ＥＧＲ通路を通過しているガスの流量を推定し、その後推定した前記第２ＥＧＲ通路を通過しているガスの流量、前記吸入ガスの流量、及び前記新気量検出手段が検出した空気の流量に基づいて前記第１ＥＧＲ通路を通過しているガスの流量を推定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気還流装置。
  3. 前記排気浄化手段の入口の圧力と出口の圧力との差である圧力差を検出する圧力差検出手段をさらに備え、
    前記流量取得手段は、前記圧力差検出手段が検出した圧力差に基づいて前記排気浄化手段を通過するガスの流量を推定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。
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