JP2011226438A - Ｅｇｒシステムの異常検出装置及び異常検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高圧ＥＧＲ装置または低圧ＥＧＲ装置の何れか一方において単独でＥＧＲガスを供給することができない場合であっても、高圧ＥＧＲ装置及び低圧ＥＧＲ装置の夫々について異常があるか否かを判定する。
【解決手段】タービンよりも上流の排気通路から吸気通路へ高圧ＥＧＲガスを供給する高圧ＥＧＲ装置と、タービンよりも下流の排気通路から吸気通路へ低圧ＥＧＲガスを供給する低圧ＥＧＲ装置と、を備え、一方のＥＧＲ装置からＥＧＲガスを供給しているときに、該一方のＥＧＲ装置に異常があるか否か判定し、該一方のＥＧＲ装置に異常がない場合には、両方のＥＧＲ装置からＥＧＲガスを供給し、このときに一方のＥＧＲ装置が有するＥＧＲ弁をオープンループ制御しつつ、他方のＥＧＲ装置が有するＥＧＲ弁をフィードバック制御しているときの該他方のＥＧＲ装置が有するＥＧＲ弁の開度から他方のＥＧＲ装置に異常があるか否か判定する。
【選択図】図６

Description

本発明は、ＥＧＲシステムの異常検出装置及び異常検出方法に関する。

タービンよりも上流の排気通路と吸気通路とを接続するＥＧＲ通路（以下、高圧ＥＧＲ通路という。）からＥＧＲガス（以下、高圧ＥＧＲガスという。）を供給する高圧ＥＧＲ装置と、タービンよりも下流の排気通路と吸気通路とを接続するＥＧＲ通路（以下、低圧ＥＧＲ通路という。）からＥＧＲガス（以下、低圧ＥＧＲガスという。）を供給する低圧ＥＧＲ装置と、を備えるＥＧＲシステムにおいて、低圧ＥＧＲ通路の詰まりを排気通路と吸気通路との圧力差で判定する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

この技術では、低圧ＥＧＲ通路の詰まりを検知するために排気通路と吸気通路とに夫々圧力センサを設けている。このように、別途センサを設ける必要があるため、コスト高となると共に装置が複雑になる。

ところで、内燃機関の運転領域に応じてＥＧＲガスの供給態様を変えることがある。例えば、低回転低負荷時には高圧ＥＧＲ装置のみから高圧ＥＧＲガスを供給し、高回転または高負荷時には低圧ＥＧＲ装置のみから低圧ＥＧＲガスを供給する。そして、その他の中負荷等には低圧ＥＧＲ装置及び高圧ＥＧＲ装置の両方から低圧ＥＧＲガス及び高圧ＥＧＲガスを供給することがある。

ここで、低圧ＥＧＲ装置または高圧ＥＧＲ装置の何れか一方のみからＥＧＲガスを供給しているときにＥＧＲガス量の過不足が生じた場合には、そのときにＥＧＲガスを供給しているほうの装置に異常があると判定できる。しかし、上述のように、内燃機関１の運転領域に応じて何れのＥＧＲ装置からＥＧＲガスを供給するのか決定されるため、内燃機関１の運転領域が変化しない場合には、低圧ＥＧＲ装置及び高圧ＥＧＲ装置の両方について異常があるか否か判定することは困難となる。例えば渋滞時や高速道路の走行時などは、ＥＧＲの制御モードが偏って実行されるため、例えば高圧ＥＧＲ装置のみからＥＧＲガスが供給され、低圧ＥＧＲ装置からはＥＧＲガスが供給されない場合もある。この場合は、低圧ＥＧＲ装置の異常を検出することが困難となり得る。すなわち、低圧ＥＧＲ装置または高圧ＥＧＲ装置の何れか一方のみからＥＧＲガスを供給しているときに装置の異常を判定するだけでは、システムの異常を判定する機会を十分に得ることができない。

また、低圧ＥＧＲ装置及び高圧ＥＧＲ装置の両方からＥＧＲガスを供給しているときにＥＧＲガス量の過不足が生じた場合には、一方のＥＧＲガスの過不足が他方のＥＧＲガスにより解消されるため、気筒内のＥＧＲガス量（ＥＧＲ率としても良い。）に基づいてＥＧＲシステムの異常を検出するのは困難である。また、ＥＧＲガス量に過不足があると分かったとしても、低圧ＥＧＲ装置に異常があるのか、または高圧ＥＧＲ装置に異常があるのかを区別することは困難である。

特開２００７−２９２０２８号公報 特開２００１−１８２６０２号公報 特開２００９−００２１８４号公報

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、その目的は、高圧ＥＧＲ装置または低圧ＥＧＲ装置の何れか一方において単独でＥＧＲガスを供給することができない場合であっても、高圧ＥＧＲ装置及び低圧ＥＧＲ装置の夫々について異常があるか否かを判定することにある。

上記課題を達成するために本発明によるＥＧＲシステムの異常検出装置は、以下の手段を採用した。すなわち、本発明によるＥＧＲシステムの異常検出装置は、
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上流の排気通路と前記吸気通路とを接続する高圧ＥＧＲ通路と、前記高圧ＥＧＲ通路を流通するＥＧＲガス量を調節する高圧ＥＧＲ弁と、を有し、排気の一部を高圧ＥＧＲガスとして吸気通路へ供給する高圧ＥＧＲ装置と、
前記タービンよりも下流の排気通路と前記吸気通路とを接続する低圧ＥＧＲ通路と、前記低圧ＥＧＲ通路を流通するＥＧＲガス量を調節する低圧ＥＧＲ弁と、を有し、排気の一部を低圧ＥＧＲガスとして吸気通路へ供給する低圧ＥＧＲ装置と、
前記高圧ＥＧＲ弁の開度を検知する高圧ＥＧＲ弁開度検知装置と、
前記低圧ＥＧＲ弁の開度を検知する低圧ＥＧＲ弁開度検知装置と、
を備えたＥＧＲシステムの異常検出装置において、
前記高圧ＥＧＲ装置または前記低圧ＥＧＲ装置の一方のＥＧＲ装置からＥＧＲガスを供給しているときに、該一方のＥＧＲ装置に異常があるか否か判定し、該一方のＥＧＲ装置に異常がない場合には、前記高圧ＥＧＲ装置と前記低圧ＥＧＲ装置との両方からＥＧＲガスを供給し、このときに前記一方のＥＧＲ装置が有するＥＧＲ弁をオープンループ制御しつつ、前記他方のＥＧＲ装置が有するＥＧＲ弁を気筒内のＥＧＲガス量が該ＥＧＲガス量の目標範囲に向かうようにフィードバック制御しているときの該他方のＥＧＲ装置が有するＥＧＲ弁の開度から前記他方のＥＧＲ装置に異常があるか否か判定する判定手段を備えることを特徴とする。

ここで、高圧ＥＧＲ装置と低圧ＥＧＲ装置との両方からＥＧＲガスを供給しているときとは、高圧ＥＧＲ弁及び低圧ＥＧＲ弁を共に開き、高圧ＥＧＲ通路及び低圧ＥＧＲ通路へ夫々ＥＧＲガスを流通させているときである。この他にも、高圧ＥＧＲ装置のみからＥＧＲガスを供給するときや、低圧ＥＧＲ装置のみからＥＧＲガスを供給するときが有り得る。

高圧ＥＧＲ装置または低圧ＥＧＲ装置の何れか一方のみからＥＧＲガスを供給しているときには、他方のＥＧＲ装置が有するＥＧＲ弁は全閉のまま維持される。そして、このときにＥＧＲガス量に過不足があった場合には、ＥＧＲガスを供給している一方のＥＧＲ装置に異常があると判定することができる。たとえば、ＥＧＲガス量やＥＧＲ率が目標範囲外となっているとき、またはＥＧＲ弁の開度が目標範囲外となっているときに該ＥＧＲガスを供給している方のＥＧＲ装置に異常があると判定できる。

一方、高圧ＥＧＲ装置または低圧ＥＧＲ装置の何れか一方のみからＥＧＲガスを供給しているときに、該ＥＧＲガスを供給している一方のＥＧＲ装置に異常がない場合には、次に、他方のＥＧＲ装置に異常があるか否か判定する。ここで、他方のＥＧＲ装置からＥＧＲガスが供給されていない場合には、該他方のＥＧＲ装置に異常があるか否か判定することは困難である。しかし、他方のＥＧＲ装置のみからＥＧＲガスを供給すると、内燃機関の運転状態とは合わないＥＧＲガスの供給態様となるため、燃焼状態が悪化したり、または排気の状態が悪化したりする虞がある。

そこで、他方のＥＧＲ装置の異常を判定するときには、両方のＥＧＲ装置からＥＧＲガスを供給する。ここで、高圧ＥＧＲ装置と低圧ＥＧＲ装置との両方からＥＧＲガスを供給しているときには、高圧ＥＧＲ弁及び低圧ＥＧＲ弁が夫々開かれるが、このときに一方のＥＧＲ装置（異常がないと判定されたＥＧＲ装置）が有するＥＧＲ弁（以下、一方のＥＧＲ弁という）をオープンループ制御し、他方のＥＧＲ装置（異常があるか否か判定されていないＥＧＲ装置）が有するＥＧＲ弁（以下、他方のＥＧＲ弁という）をフィードバック制御している。このときの一方のＥＧＲ弁は、例えば機関回転数及び機関負荷に応じた開度とする。すなわち、内燃機関の運転状態が一定であれば、一方のＥＧＲ弁の開度も一定となる。また、他方のＥＧＲ弁は、ＥＧＲガス量が目標値となるように開度が調節される。このときに、吸入空気量が目標値となるように他方のＥＧＲ弁の開度を調節しても良い。ここで、気筒内に吸入されるのはＥＧＲガス及び空気であるため、ＥＧＲガス量が減少するとその分だけ空気量が増加し、ＥＧＲガス量が増加するとその分だけ空気量が減少する。このため、空気量が目標値となればＥＧＲガス量も目標値となる。なお、空気量またはＥＧＲガス量の目標値には幅を持たせて、目標範囲としても良い。

そして、例えば吸入空気量が目標値よりも少ない場合には、ＥＧＲガス量が過剰であるとして、ＥＧＲガス量を減少させるように他方のＥＧＲ弁を閉じ側へ調節する。一方、吸入空気量が目標値よりも多い場合には、ＥＧＲガス量が不足しているとして、ＥＧＲガス量を増加させるように他方のＥＧＲ弁を開き側へ調節する。このように、気筒内に供給されるＥＧＲガス量（ＥＧＲガスの総量）の調節を、他方のＥＧＲ弁により行なう。すなわち、他方のＥＧＲ装置が原因で気筒内のＥＧＲガス量に過不足が起こったとしても、他方のＥＧＲ弁の開度を調節することにより該ＥＧＲガス量の過不足を解消することができる。

ところで、他方のＥＧＲ装置に異常があり気筒内のＥＧＲガス量の過不足の度合いが大きくなると、他方のＥＧＲ弁の開度が正常時とは異なる開度となる。このときの他方のＥＧＲ弁の開度は、ＥＧＲガス量の過不足を解消する方向へ変更されている。また、一方のＥＧＲ装置には異常がないと判定されているため、ＥＧＲガス量の過不足は他方のＥＧＲ装置の異常によるものと判定できる。このように、他方のＥＧＲ装置の異常が、他方のＥＧＲ弁の開度に表れる。このため、他方のＥＧＲ弁の開度に基づいて他方のＥＧＲ装置の異常を判定することができる。

そして、他方のＥＧＲ装置の異常を判定するときには一方のＥＧＲ装置からもＥＧＲガスを供給するため、燃焼状態や排気の状態に与える影響を小さくすることができる。

また、本発明においては、前記判定手段は、前記高圧ＥＧＲ装置と前記低圧ＥＧＲ装置との両方からＥＧＲガスを供給しているときにおいて、前記高圧ＥＧＲ弁をフィードバック制御しているときの該高圧ＥＧＲ弁の開度が規定範囲外のときに前記高圧ＥＧＲ装置に異常があると判定することができる。

ここで、前記高圧ＥＧＲ装置と前記低圧ＥＧＲ装置との両方からＥＧＲガスを供給しているときにおいて高圧ＥＧＲ弁をフィードバック制御しているときとは、高圧ＥＧＲ装置の異常を判定しているときであり、低圧ＥＧＲ装置には異常がないと判定された後のときである。

ここで、低圧ＥＧＲ装置及び高圧ＥＧＲ装置に異常がなければ、高圧ＥＧＲ弁の開度を大きく変更することもなくＥＧＲガス量を目標値に合わせることができるため、高圧ＥＧＲ弁の開度は規定範囲内に収まる。すなわち、高圧ＥＧＲ弁の開度が規定範囲内でフィードバック制御されていれば、ＥＧＲガス量は目標範囲内に入っており、低圧ＥＧＲ装置及び高圧ＥＧＲ装置は正常であると判定できる。一方、高圧ＥＧＲ弁の開度が規定範囲より
も大きくなったり、規定範囲よりも小さくなったりした場合には、低圧ＥＧＲ装置に異常はないと判定された後であるので、高圧ＥＧＲ装置に異常があると判定できる。なお、規定範囲は、高圧ＥＧＲ装置に異常がない場合の高圧ＥＧＲ弁の開度の範囲である。

また、本発明においては、前記判定手段は、前記高圧ＥＧＲ装置と前記低圧ＥＧＲ装置との両方からＥＧＲガスを供給しているときにおいて、前記低圧ＥＧＲ弁をフィードバック制御しているときの該低圧ＥＧＲ弁の開度が規定範囲外のときに前記低圧ＥＧＲ装置に異常があると判定することができる。

前記高圧ＥＧＲ装置と前記低圧ＥＧＲ装置との両方からＥＧＲガスを供給しているときにおいて低圧ＥＧＲ弁をフィードバック制御しているときとは、低圧ＥＧＲ装置の異常を判定しているときであり、高圧ＥＧＲ装置には異常がないと判定された後のときである。

ここで、低圧ＥＧＲ装置及び高圧ＥＧＲ装置に異常がなければ、低圧ＥＧＲ弁の開度を大きく変更することもなくＥＧＲガス量を目標値に合わせることができるため、低圧ＥＧＲ弁の開度は規定範囲内に収まる。すなわち、低圧ＥＧＲ弁の開度が規定範囲内でフィードバック制御されていれば、ＥＧＲガス量は目標範囲内に入っており、低圧ＥＧＲ装置は正常であると判定できる。一方、低圧ＥＧＲ弁の開度が規定範囲よりも大きくなったり、規定範囲よりも小さくなったりした場合には、高圧ＥＧＲ装置に異常はないと判定された後であるので、低圧ＥＧＲ装置に異常があると判定できる。なお、規定範囲は、低圧ＥＧＲ装置に異常がない場合の低圧ＥＧＲ弁の開度の範囲である。この規定範囲は、高圧ＥＧＲ装置の異常を判定する場合と異なっていても良い。

また、本発明においては、前記判定手段による判定時であって前記高圧ＥＧＲ装置と前記低圧ＥＧＲ装置との両方からＥＧＲガスを供給しているときに前記一方のＥＧＲ装置が有するＥＧＲ弁をオープンループ制御するときの該ＥＧＲ弁の開度の目標範囲を算出する算出手段を備え、
前記判定手段は、前記他方のＥＧＲ装置に異常があるか否か判定しているときに前記一方のＥＧＲ装置が有するＥＧＲ弁をオープンループ制御するときの該ＥＧＲ弁の開度を、前記目標範囲内で最も小さくすることができる。

ここで、他方のＥＧＲ装置に異常があるか否か判定するときには、該他方のＥＧＲ装置から供給されるＥＧＲガス量が多くなるほど、ＳＮ比が高くなることにより、判定精度が高くなる。したがって、一方（オープンループ制御する方）のＥＧＲ弁の開度を目標範囲内で最も小さくすれば、他方（フィードバック制御する方）のＥＧＲ弁の開度をより大きくすることができるため、他方のＥＧＲ装置に異常があるか否かの判定精度を高めることができる。目標範囲は、例えば内燃機関の運転状態により設定可能な範囲としても良い。

また、前記算出手段は、スモーク及び失火の発生が許容範囲内となるＥＧＲ弁の開度の範囲を目標範囲として算出することができる。

ここで、他方のＥＧＲ装置から供給されるＥＧＲガス量の比を高くしすぎると、スモークの発生量が増加したり、または失火の発生量が増加したりする虞がある。これに対し算出手段は、スモークの発生量や失火の発生量が許容範囲内となるように目標範囲を算出する。すなわち、目標範囲は、許容範囲としても良い。そして、この目標範囲のなかで一方（オープンループ制御する方）のＥＧＲ弁の開度を最も小さくすることにより、他方（フィードバック制御する方）のＥＧＲ弁の開度を大きくすることができる。これにより、スモーク及び失火の発生を抑制しつつ、他方のＥＧＲ装置の異常判定の精度を高めることができる。

また、本発明においては、前記判定手段による判定時であって前記高圧ＥＧＲ装置と前記低圧ＥＧＲ装置との両方からＥＧＲガスを供給しているときに前記一方のＥＧＲ装置が有するＥＧＲ弁をオープンループ制御するときの該ＥＧＲ弁の開度の目標範囲を算出する算出手段を備え、
前記算出手段は、前記高圧ＥＧＲ装置と、前記低圧ＥＧＲ装置と、から供給されるＥＧＲガス量の比の範囲であって、スモーク及び失火の発生が許容範囲内となる比の範囲を算出すると共に、該ＥＧＲガス量の比の範囲となる前記ＥＧＲ弁の開度の範囲を目標範囲として算出し、
前記判定手段は、オープンループ制御するときのＥＧＲ弁の実際の開度を前記目標範囲内とすることができない場合には前記判定手段による判定を中止することができる。

オープンループ制御するときのＥＧＲ弁の実際の開度を目標範囲内とすることができない場合とは、例えば目標範囲内にＥＧＲ弁の開度を設定できない場合、目標範囲を算出することができない場合、またはＥＧＲガス量の比を算出することができない場合などである。ここで、内燃機関の運転状態によっては、オープンループ制御するほうのＥＧＲ弁をどんな開度としても、スモーク及び失火の発生が許容範囲内となるようなＥＧＲガス量の比とはならない場合もある。このような場合には、ＥＧＲ弁の実際の開度を目標範囲内とすることができない。そして、ＥＧＲガス量の比が目標範囲内とならなければ、スモークの発生量または失火の発生量が許容範囲を外れてしまうので、このような場合には他方のＥＧＲ装置の異常判定を中止して、スモークの発生量または失火の発生量が許容範囲を超えることを抑制する。また、判定手段による精度の低い判定が行われることを抑制できる。

上記課題を達成するために本発明によるＥＧＲシステムの異常検出方法は、以下の手段を採用した。すなわち、本発明によるＥＧＲシステムの異常検出方法は、
内燃機関のターボチャージャのタービンよりも上流の排気通路と吸気通路とを接続する高圧ＥＧＲ通路と、高圧ＥＧＲ通路を流通するＥＧＲガス量を調節する高圧ＥＧＲ弁と、を有し、排気の一部を高圧ＥＧＲガスとして吸気通路へ供給する高圧ＥＧＲ装置と、
前記タービンよりも下流の排気通路と吸気通路とを接続する低圧ＥＧＲ通路と、前記低圧ＥＧＲ通路を流通するＥＧＲガス量を調節する低圧ＥＧＲ弁と、を有し、排気の一部を低圧ＥＧＲガスとして吸気通路へ供給する低圧ＥＧＲ装置と、
を備え、
前記高圧ＥＧＲ装置または前記低圧ＥＧＲ装置の一方のＥＧＲ装置からＥＧＲガスを供給しているときに、該一方のＥＧＲ装置に異常があるか否か判定する第１の工程と、
前記第１の工程で一方のＥＧＲ装置に異常がないと判定された場合に、前記高圧ＥＧＲ装置と前記低圧ＥＧＲ装置との両方からＥＧＲガスを供給し、このときに一方のＥＧＲ装置が有するＥＧＲ弁をオープンループ制御しつつ、前記他方のＥＧＲ装置が有するＥＧＲ弁を気筒内のＥＧＲガス量が該ＥＧＲガス量の目標範囲に向かうようにフィードバック制御する第２の工程と、
前記第２の工程を実行しているときの前記他方のＥＧＲ装置が有するＥＧＲ弁の開度から前記他方のＥＧＲ装置に異常があるか否か判定する第３の工程と、
を含んで構成されることを特徴とする。

また、前記第３の工程で、前記高圧ＥＧＲ弁の開度が規定範囲外のときに前記高圧ＥＧＲ装置に異常があると判定することができる。さらに、前記第３の工程で、前記低圧ＥＧＲ弁の開度が規定範囲外のときに前記低圧ＥＧＲ装置に異常があると判定することができる。

本発明によれば、高圧ＥＧＲ装置または低圧ＥＧＲ装置の何れか一方において単独でＥ
ＧＲガスを供給することができない場合であっても、高圧ＥＧＲ装置及び低圧ＥＧＲ装置の夫々について異常があるか否かを判定することができる。

実施例に係る内燃機関とその吸・排気系の概略構成を示す図である。 機関回転数と機関負荷とＥＧＲフィードバック制御の制御モードとの関係を示した図である。 各制御モードにおける制御方法を示した図である。 高圧ＥＧＲ弁の開度、低圧ＥＧＲ弁の開度、及びＥＧＲ率の推移を示したタイムチャートである。 高圧ＥＧＲ弁の開度、低圧ＥＧＲ弁の開度、及びＥＧＲ率の推移を示したタイムチャートである。 実施例に係るＥＧＲシステムの異常を判定するフローを示したフローチャートである。 低圧ＥＧＲガスと高圧ＥＧＲガスとの流量の比の推移を示したタイムチャートである。 低圧ＥＧＲガスと高圧ＥＧＲガスとの流量の比の推移を示したタイムチャートである。

以下、本発明に係るＥＧＲシステムの異常検出装置及び異常検出方法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。なお、本実施例ではディーゼルエンジンを例に挙げて説明するが、その他の例えばガソリンエンジンであっても同様に適用することができる。

内燃機関１には、吸気通路３および排気通路４が接続されている。この吸気通路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５ａが設けられている。また、コンプレッサ５ａよりも上流の吸気通路３には、該吸気通路３内を流通する吸気の流量を調節する第１吸気絞り弁６が設けられている。この第１吸気絞り弁６は、電動アクチュエータにより開閉される。第１吸気絞り弁６よりも上流の吸気通路３には、該吸気通路３内を流通する空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の吸入空気量が測定される。

コンプレッサ５ａよりも下流の吸気通路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よりも下流の吸気通路３には、該吸気通路３内を流通する吸気の流量を調整する第２吸気絞り弁９が設けられている。この第２吸気絞り弁９は、電動アクチュエータにより開閉される。

一方、排気通路４の途中には、前記ターボチャージャ５のタービン５ｂが設けられている。また、タービン５ｂよりも下流の排気通路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、例えば触媒を担持していても良い。

そして、内燃機関１には、排気通路４内を流通する排気の一部を低圧で吸気通路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ＥＧ
Ｒ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通路４と、コンプレッサ５ａよりも上流且つ第１吸気絞り弁６よりも下流の吸気通路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。なお、低圧ＥＧＲ通路３１の排気通路４側は、タービン５ｂよりも下流に接続されていれば良い。また、低圧ＥＧＲ通路３１の吸気通路３側は、コンプレッサ５ａよりも上流に接続されていれば良い。

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。低圧ＥＧＲ弁３２には、該低圧ＥＧＲ弁３２の開度を検知する開度センサ３４が取り付けられている。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。なお、本実施例においては開度センサ３４が、本発明における低圧ＥＧＲ弁開度検知装置に相当する。

また、内燃機関１には、排気通路４内を流通する排気の一部を高圧で吸気通路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５ｂよりも上流側の排気通路４と、第２吸気絞り弁９よりも下流の吸気通路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。なお、高圧ＥＧＲ通路４１の排気通路４側は、タービン５ｂよりも上流に接続されていれば良い。また、高圧ＥＧＲ通路４１の吸気通路３側は、コンプレッサ５ａよりも下流に接続されていれば良い。

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。高圧ＥＧＲ弁４２には、該高圧ＥＧＲ弁４２の開度を検知する開度センサ４４が取り付けられている。なお、本実施例においては開度センサ４４が、本発明における高圧ＥＧＲ弁開度検知装置に相当する。

また、第２吸気絞り弁９よりも下流の吸気通路３には、該吸気通路３内の圧力を検出する圧力センサ２１が取り付けられている。さらに、インタークーラ８よりも下流で且つ第２吸気絞り弁９よりも上流の吸気通路３には、該吸気通路３内の温度を検出する温度センサ２２が取り付けられている。また、低圧ＥＧＲ通路３１が接続されている箇所よりも下流で且つコンプレッサ５ａよりも上流の吸気通路３と、低圧ＥＧＲクーラ３３よりも排気通路４側の低圧ＥＧＲ通路３１と、の差圧を検出する差圧センサ２３が設けられている。

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吸気絞り弁６、第２吸気絞り弁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。

ここで、ＥＣＵ２０は、内燃機関１の運転状態（例えば機関回転数及び機関負荷）に応じて、ＥＧＲガスを低圧ＥＧＲ装置３０から供給するのか、高圧ＥＧＲ装置４０から供給するのか、または両方の装置から供給するのかを決定する。そして、ＥＧＲガスを供給するときには、ＥＧＲフィードバック制御が行われる。ＥＧＲフィードバック制御は、低圧ＥＧＲ装置３０からのみＥＧＲガスを供給する場合、高圧ＥＧＲ装置４０からのみＥＧＲガスを供給する場合、低圧ＥＧＲ装置３０及び高圧ＥＧＲ装置４０の両方からＥＧＲガスを供給する場合の夫々で異なる。

図２は、機関回転数と機関負荷とＥＧＲフィードバック制御の制御モードとの関係を示した図である。また、図３は、各制御モードにおける制御方法を示した図である。

機関回転数及び機関負荷が共に低いとき（低回転低負荷領域）には、高圧ＥＧＲ装置４０のみを用いてＥＧＲガスが供給される。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高圧ＥＧＲ装置４０のみを用いてＥＧＲガスが供給される。このときのＥＧＲフィードバック制御は、エアフローメータ７により得られる吸入空気量が目標値となるように、高圧ＥＧＲ弁４２の開度を調節することにより行なわれる。吸入空気量の目標値は、内燃機関１の運転状態（例えば機関回転数及び機関負荷）に応じて決定される。このときに低圧ＥＧＲ弁３２は、全閉のまま維持される。

例えば、エアフローメータ７により得られる吸入空気量が目標値よりも少ない場合には、ＥＧＲガス量が目標値よりも多いとして、該ＥＧＲガス量を減少させるように高圧ＥＧＲ弁４２の開度を小さくする。また、例えば、エアフローメータ７により得られる吸入空気量が目標値よりも多い場合には、ＥＧＲガス量が目標値よりも少ないとして、ＥＧＲガス量を増加させるように高圧ＥＧＲ弁４２の開度を大きくする。

以下、高圧ＥＧＲ装置４０のみを用いてＥＧＲガスを供給する制御モードをＨＰＬモードという。なお、吸入空気量の目標値及び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良い。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、該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弁４２の開度を調節しても良い。

次に、機関回転数または機関負荷の少なくとも一方が高いとき（高回転領域、高負荷領域）には、低圧ＥＧＲ装置３０のみを用いてＥＧＲガスが供給される。この運転領域をＬＰＬ領域という。このときのＥＧＲフィードバック制御は、エアフローメータ７により得られる吸入空気量が目標値となるように、低圧ＥＧＲ弁３２の開度を調節することにより行なわれる。吸入空気量の目標値は、内燃機関１の運転状態（例えば機関回転数及び機関負荷）に応じて決定される。このときに高圧ＥＧＲ弁４２は、全閉のまま維持される。

例えば、エアフローメータ７により得られる吸入空気量が目標値よりも少ない場合には、ＥＧＲガス量が目標値よりも多いとして、該ＥＧＲガス量を減少させるように低圧ＥＧＲ弁３２の開度を小さくする。また、例えば、エアフローメータ７により得られる吸入空気量が目標値よりも多い場合には、ＥＧＲガス量が目標値よりも少ないとして、ＥＧＲガス量を増加させるように低圧ＥＧＲ弁３２の開度を大きくする。

以下、低圧ＥＧＲ装置３０のみを用いてＥＧＲガスを供給する制御モードをＬＰＬモードという。なお、吸入空気量の目標値及び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良い。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、該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弁３２の開度
を調節しても良い。

そして、ＨＰＬ領域とＬＰＬ領域との間の領域をＭＰＬ領域という。ＭＰＬ領域は、機関負荷が中程度のとき（中負荷領域）の運転領域である。そして、低圧ＥＧＲ装置３０及び高圧ＥＧＲ装置４０の両方を用いてＥＧＲガスが供給される運転領域である。このときのＥＧＲフィードバック制御は、エアフローメータ７により得られる吸入空気量が目標値となるように、低圧ＥＧＲ弁３２または高圧ＥＧＲ弁４２の一方の開度を調節する。吸入空気量の目標値は、内燃機関１の運転状態（例えば機関回転数及び機関負荷）に応じて決定される。また、このときの低圧ＥＧＲ弁３２または高圧ＥＧＲ弁４２の他方の開度は、内燃機関１の運転状態（例えば機関回転数及び機関負荷）に応じて決定される。つまり、低圧ＥＧＲ弁３２または高圧ＥＧＲ弁４２の一方はフィードバック制御され、他方はオープンループ制御される。例えば、以下に説明するＥＧＲシステムの異常判定を行っていない場合には、高圧ＥＧＲ弁４２はフィードバック制御され、低圧ＥＧＲ弁３２はオープンループ制御される。

例えば、エアフローメータ７により得られる吸入空気量が目標値よりも少ない場合には、ＥＧＲガス量が目標値よりも多いとして、該ＥＧＲガス量を減少させるように低圧ＥＧＲ弁３２または高圧ＥＧＲ弁４２の一方の開度を小さくする。また、例えば、エアフローメータ７により得られる吸入空気量が目標値よりも多い場合には、ＥＧＲガス量が目標値よりも少ないとして、ＥＧＲガス量を増加させるように低圧ＥＧＲ弁３２または高圧ＥＧＲ弁４２の一方の開度を大きくする。何れの場合であっても、低圧ＥＧＲ弁３２または高圧ＥＧＲ弁４２の他方の開度はＥＧＲガス量及び吸入空気量に関係なく決定される。

以下、低圧ＥＧＲ装置３０及び高圧ＥＧＲ装置４０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及び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良い。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、該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弁３２または高圧ＥＧＲ弁４２の一方の開度を調節しても良い。

ここで、低圧ＥＧＲ通路３１または高圧ＥＧＲ通路４１に排気中の粒子状物質が付着して該通路の断面積が小さくなったり、通路が詰まったりした場合には、低圧ＥＧＲ通路３１または高圧ＥＧＲ通路４１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。ＨＰＬモード及びＬＰＬモードのときには、一方のＥＧＲ装置からしかＥＧＲガスが供給されていないため、この異常を比較的容易に判定することができる。

すなわち、ＨＰＬモードのときには、ＥＧＲ率の目標値と実際の値とを比較して、例えばこの差が閾値を超えていた場合に高圧ＥＧＲ装置４０に異常があると判定することができる。このように、ＨＰＬモードのときのＥＧＲ率は、高圧ＥＧＲ装置４０から供給されるＥＧＲガス量のみによって変化するため、ＥＧＲ率が目標範囲から外れていれば、高圧ＥＧＲ装置４０に異常があると判定できる。また、高圧ＥＧＲ弁４２の開度をフィードバック制御しているときの補正量または開度が正常の範囲から外れた場合に、高圧ＥＧＲ装置４０に異常があると判定しても良い。

同様に、ＬＰＬモードのときにも、ＥＧＲ率の目標値と実際の値とを比較して、例えばこの差が閾値を超えていた場合に低圧ＥＧＲ装置３０に異常があると判定することができる。すなわち、ＬＰＬモードのときのＥＧＲ率は、低圧ＥＧＲ装置３０から供給されるＥＧＲガス量のみによって変化するため、ＥＧＲ率が目標範囲から外れていれば、低圧ＥＧＲ装置３０に異常があると判定できる。また、低圧ＥＧＲ弁３２の開度をフィードバック制御しているときの補正量または開度が正常の範囲から外れた場合に、低圧ＥＧＲ装置３０に異常があると判定しても良い。

しかし、内燃機関１の運転状態によっては、ＬＰＬモードまたはＨＰＬモードの何れか一方を実行することができない場合もある。そうすると、ＬＰＬモードまたはＨＰＬモードの何れか一方において異常判定を行うことができなくなる。

これに対し本実施例では、低圧ＥＧＲ装置３０または高圧ＥＧＲ装置４０の何れか一方のＥＧＲ装置に異常がないと判定された後にＭＰＬモードに移行して、該ＭＰＬモードの実行中に他方のＥＧＲ装置の異常判定を行う。すなわち、ＨＰＬモードまたはＬＰＬモードに移行できない場合であっても、ＭＰＬモードに移行できる場合があるので、このような場合にＭＰＬモードに移行して他方のＥＧＲ装置の異常判定を行う。以下、ＭＰＬモード時におけるＥＧＲシステムの異常判定の手法について説明する。

例えば、ＨＰＬモードのときに高圧ＥＧＲ装置４０に異常がないと判定された後に、低圧ＥＧＲ装置３０に異常があるか否か判定するために、ＭＰＬモードに移行し、このＭＰＬモード時に高圧ＥＧＲ弁４２をオープンループ制御し、低圧ＥＧＲ弁３２をフィードバック制御する。そして、低圧ＥＧＲ装置３０に異常がある場合には、ＥＧＲ率が目標範囲から外れることにより、該低圧ＥＧＲ弁３２の開度が調節されるので、低圧ＥＧＲ弁３２の開度に基づいて低圧ＥＧＲ装置３０に異常があるか否か判定することができる。

ここで、図４は、高圧ＥＧＲ弁４２の開度、低圧ＥＧＲ弁３２の開度、及びＥＧＲ率の推移を示したタイムチャートである。図４は、ＨＰＬモードのときに高圧ＥＧＲ装置４０に異常がないと判定された後に、ＭＰＬモードに切り替えて低圧ＥＧＲ装置３０に異常があるか否か判定する場合を示している。図４中の低圧ＥＧＲ弁開度における実線は低圧ＥＧＲ通路３１に詰まりがないときを示し、破線は低圧ＥＧＲ通路３１に詰まりがあるときを示している。

高圧ＥＧＲ弁４２の開度は、ＨＰＬモードのときにはフィードバック制御されるが、ＭＰＬモードに移行した後はオープンループ制御となる。また、ＭＰＬモードに移行した後に低圧ＥＧＲ弁３２の開度はフィードバック制御される。すなわち、ＭＰＬモードのときのＥＧＲガス量の過不足は、低圧ＥＧＲ弁３２の開度を調節することにより解消される。ここで、高圧ＥＧＲ装置４０に異常がないことが確認されているため、ＥＧＲガス量の過不足があった場合には、それは低圧ＥＧＲ装置３０の異常によるものである。そして、低圧ＥＧＲ通路３１に詰まりが発生していない場合には、低圧ＥＧＲ弁３２の開度は、規定範囲内となる。

一方、低圧ＥＧＲ通路３１に詰まりが発生している場合には、気筒内に供給されるＥＧＲガス量が不足するため、低圧ＥＧＲ弁３２の開度が大きくされる（破線参照）。すなわち、低圧ＥＧＲガス量を増加させてＥＧＲ率を目標値に合わせようとする。そして、例えば低圧ＥＧＲ弁３２の開度が閾値以上となった場合には、低圧ＥＧＲガス量が減少する異常があると判定する。このときには、低圧ＥＧＲ弁３２の開度を大きくすることにより、ＥＧＲ率の実際の値が目標値に合わせられるため、ＥＧＲ率は変化しない。

また、例えば、ＬＰＬモードのときに低圧ＥＧＲ装置３０に異常がないと判定された後に、高圧ＥＧＲ装置４０に異常があるか否か判定するために、ＭＰＬモードに移行し、このＭＰＬモード時に低圧ＥＧＲ弁３２をオープンループ制御し、高圧ＥＧＲ弁４２をフィードバック制御する。そして、高圧ＥＧＲ装置４０に異常がある場合には、ＥＧＲ率が目標範囲から外れることにより、高圧ＥＧＲ弁４２の開度が調節されるので、該高圧ＥＧＲ弁４２の開度に基づいて高圧ＥＧＲ装置４０に異常があるか否か判定することができる。

ここで、図５は、高圧ＥＧＲ弁４２の開度、低圧ＥＧＲ弁３２の開度、及びＥＧＲ率の
推移を示したタイムチャートである。図５は、ＬＰＬモードのときに低圧ＥＧＲ装置３０に異常がないと判定された後に、ＭＰＬモードに切り替えて高圧ＥＧＲ装置４０に異常があるか否か判定する場合を示している。図５中の高圧ＥＧＲ弁開度における実線は高圧ＥＧＲ通路４１に詰まりがないときを示し、破線は高圧ＥＧＲ通路４１に詰まりがあるときを示している。

低圧ＥＧＲ弁３２の開度は、ＬＰＬモードのときにはフィードバック制御されるが、ＭＰＬモードに移行した後はオープンループ制御となる。また、ＭＰＬモードに移行した後に高圧ＥＧＲ弁４２の開度はフィードバック制御される。すなわち、ＭＰＬモードのときのＥＧＲガス量の過不足は、高圧ＥＧＲ弁４２の開度を調節することにより解消される。ここで、低圧ＥＧＲ装置３０に異常がないことが確認されているため、ＥＧＲガス量の過不足があった場合には、それは高圧ＥＧＲ装置４０の異常によるものである。そして、高圧ＥＧＲ通路４１に詰まりが発生していない場合には、高圧ＥＧＲ弁４２の開度は、規定範囲内となる。

一方、高圧ＥＧＲ通路４１に詰まりが発生している場合には、気筒内に供給されるＥＧＲガス量が不足するため、高圧ＥＧＲ弁４２の開度が大きくされる（破線参照）。すなわち、高圧ＥＧＲガス量を増加させてＥＧＲ率を目標値に合わせようとする。そして、例えば高圧ＥＧＲ弁４２の開度が閾値以上となった場合には、高圧ＥＧＲガス量が減少する異常があると判定する。このときには、高圧ＥＧＲ弁４２の開度を大きくすることにより、ＥＧＲ率の実際の値が目標値に合わせられるため、ＥＧＲ率は変化しない。

次に、本実施例に係るＥＧＲシステムの異常を判定するフローについて説明する。図６は、本実施例に係るＥＧＲシステムの異常を判定するフローを示したフローチャートである。図６に示すフローでは、ＥＧＲガスの流量が正常時よりも減少する異常を検出することができる。このルーチンはＥＣＵ２０により所定の時間毎に繰り返し実行される。なお、本実施例においては図６に示すルーチンを処理するＥＣＵ２０が、本発明における判定手段に相当する。

ステップＳ１０１では、ＥＧＲシステムの制御モードがＭＰＬモードとなっているか否か判定される。例えば内燃機関１の運転状態と、図２に示した関係とから制御モードが判別される。最初にＭＰＬモードとなっている場合には何れのＥＧＲ装置に異常があるのか判定できない。すなわち、本ステップＳでは、ＥＧＲシステムの異常判定ができない状態であるか否か判定している。ステップＳ１０１で肯定判定がなされた場合には本ルーチンを終了させ、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０２へ進む。

ステップＳ１０２では、ＥＧＲシステムの制御モードがＨＰＬモードとなっているか否か判定される。すなわち、最初に異常の判定がなされるのが高圧ＥＧＲ装置４０であるか否か判定される。ステップＳ１０２で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０３へ進み、否定判定がなされた場合にはステップＳ１１２へ進む。

ステップＳ１０３では、高圧ＥＧＲ装置４０が正常であると判定されたか否か判定される。このときには、ＨＰＬモードであるため、高圧ＥＧＲ装置４０が正常であるか否かは容易に判定できる。ステップＳ１０３で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０４へ進み、否定判定がなされた場合には本ルーチンを終了させる。

ステップＳ１０４では、低圧ＥＧＲ装置３０の異常判定が完了しているか否か判定される。すなわち、高圧ＥＧＲ装置４０と、低圧ＥＧＲ装置３０と、の両方でシステムに異常があるか否か判定された後であれば、ＭＰＬモードでＥＧＲシステムの異常を判定する必要はないため、ＭＰＬモードとする必要がないのか否か判定している。ステップＳ１０４
で肯定判定がなされた場合には本ルーチンを一旦終了させ、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０５へ進む。

ステップＳ１０５では、ＥＧＲシステムの異常を判定するための前提条件が成立しているか否か判定される。例えば、ＭＰＬモードへ切替可能であることを前提条件の一つとする。また、例えば、ＥＧＲフィードバック制御が行われていなければ低圧ＥＧＲ弁３２若しくは高圧ＥＧＲ弁４２の開度からＥＧＲシステムの異常を判定することは困難であるため、ＥＧＲフィードバック制御を行い得る状態であることを前提条件の一つとする。これらはＥＣＵ２０によりなされる制御であるため、ＥＣＵ２０により容易に判定できる。

また、ＥＧＲシステムの異常を判定するときに用いるセンサが正常でなければ誤った情報を基にＥＧＲシステムの異常を判定してしまうので、センサが正常であることを前提条件の一つとする。センサが正常であるか否かは、他の周知の技術を用いて検知する。さらに、吸入空気量が多すぎたり又は少なすぎたりすると内燃機関１の運転状態が悪化してＥＧＲシステムの異常を判定することが困難となるため、吸入空気量が基準範囲内であることを前提条件の一つとしても良い。

さらに、定常運転中であるか否か判定しても良い。すなわち、内燃機関１の機関回転数及び機関負荷が一定であるか否か判定しても良い。定常運転中でないとＥＧＲ率や下記の各種閾値が変化するため、ＥＧＲシステムの異常を判定することが困難であることによる。

これらの前提条件が全て成立しているときにステップＳ１０５で肯定判定がなされる。また、オープンループ制御することになる高圧ＥＧＲ弁４２の実際の開度を目標範囲内とすることができない場合には前提条件が成立していないとしても良い。これについては後述する。そして、ステップＳ１０５で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０６へ進み、否定判定がなされた場合にはＥＧＲシステムの異常を判定することができないため本ルーチンを一旦終了させる。

ステップＳ１０６では、ＥＧＲシステムの制御モードをＭＰＬモードへ切り替える。そして、ステップＳ１０７では、高圧ＥＧＲ弁４２をオープンループ制御し、低圧ＥＧＲ弁３２をフィードバック制御する。すなわち、エアフローメータ７により得られる吸入空気量が目標値となるように、低圧ＥＧＲ弁３２の開度を調節する。吸入空気量の目標値は、内燃機関１の運転状態（例えば機関回転数及び機関負荷）に応じて決定される。また、このときの高圧ＥＧＲ弁４２の開度は、内燃機関１の運転状態（例えば機関回転数及び機関負荷）に応じて決定される。

ステップＳ１０８では、低圧ＥＧＲ弁３２から低圧ＥＧＲ装置３０の異常を判定するための該低圧ＥＧＲ弁３２の閾値を算出する。閾値は、ＥＧＲシステムに異常がない場合において、低圧ＥＧＲ弁３２の開度が変化し得る範囲の上限値である。低圧ＥＧＲ装置３０に異常がなければ、低圧ＥＧＲ弁３２の開度は規定範囲内となり、低圧ＥＧＲ装置３０に異常があれば、低圧ＥＧＲ弁３２の開度は規定範囲外となる。すなわち、閾値は、低圧ＥＧＲ装置３０が正常であるといえる低圧ＥＧＲ弁３２の開度の上限値としても良い。また、低圧ＥＧＲ弁３２の開度は内燃機関１の運転状態（例えば機関回転数及び機関負荷）に応じて変化するため、閾値も同様に内燃機関１の運転状態に応じて変化させる。そして閾値は、予め実験等により求めておく。

ステップＳ１０９では、低圧ＥＧＲ弁３２の開度が閾値よりも大きいか否か判定される。本ステップでは、低圧ＥＧＲ弁３２の開度が異常といえる範囲にある否か判定している。また、ある程度の期間、同じ状態が続いたときに限り低圧ＥＧＲ装置３０に異常がある
と判定しても良い。すなわち本ステップでは、低圧ＥＧＲ弁３２の開度が閾値よりも大きく、且つこの状態が継続している期間が規定期間よりも長いか否か判定してもよい。この規定期間は、低圧ＥＧＲ装置３０の異常を判定するために要する期間として設定される。

ステップＳ１０９で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１１０へ進んで、低圧ＥＧＲ装置３０に異常があると判定される。一方、ステップＳ１０９で否定判定がなされた場合には、ステップＳ１１１へ進んで、低圧ＥＧＲ装置３０は正常であると判定される。

次に、ステップＳ１１２では、低圧ＥＧＲ装置３０が正常であると判定されたか否か判定される。このときには、ＬＰＬモードであるため、低圧ＥＧＲ装置３０が正常であるか否かは容易に判定できる。ステップＳ１１２で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１１３へ進み、否定判定がなされた場合には本ルーチンを終了させる。

ステップＳ１１３では、高圧ＥＧＲ装置４０の異常判定が完了しているか否か判定される。すなわち、高圧ＥＧＲ装置４０と、低圧ＥＧＲ装置３０と、の両方でシステムに異常があるか否か判定された後であれば、ＭＰＬモードでＥＧＲシステムの異常を判定する必要はないため、ＭＰＬモードとする必要がないのか否か判定している。ステップＳ１１３で肯定判定がなされた場合には本ルーチンを一旦終了させ、否定判定がなされた場合にはステップＳ１１４へ進む。

ステップＳ１１４では、ＥＧＲシステムの異常を判定するための前提条件が成立しているか否か判定される。ステップＳ１０５と同様の処理が行われる。また、オープンループ制御することになる低圧ＥＧＲ弁３２の実際の開度を目標範囲内とすることができない場合には前提条件が成立していないとしても良い。これについては後述する。そして、ステップＳ１１４で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１１５へ進み、否定判定がなされた場合にはＥＧＲシステムの異常を判定することができないため本ルーチンを一旦終了させる。

ステップＳ１１５では、ＥＧＲシステムの制御モードをＭＰＬモードへ切り替える。そして、ステップＳ１１６では、高圧ＥＧＲ弁４２をフィードバック制御し、低圧ＥＧＲ弁３２をオープンループ制御する。すなわち、エアフローメータ７により得られる吸入空気量が目標値となるように、高圧ＥＧＲ弁４２の開度を調節する。吸入空気量の目標値は、内燃機関１の運転状態（例えば機関回転数及び機関負荷）に応じて決定される。また、このときの低圧ＥＧＲ弁３２の開度は、内燃機関１の運転状態（例えば機関回転数及び機関負荷）に応じて決定される。

ステップＳ１１７では、高圧ＥＧＲ弁４２から高圧ＥＧＲ装置４０の異常を判定するための該高圧ＥＧＲ弁４２の閾値を算出する。閾値は、ＥＧＲシステムに異常がない場合において、高圧ＥＧＲ弁４２の開度が変化し得る範囲の上限値である。高圧ＥＧＲ装置４０に異常がなければ、高圧ＥＧＲ弁４２の開度は規定範囲内となり、高圧ＥＧＲ装置４０に異常があれば、高圧ＥＧＲ弁４２の開度は規定範囲外となる。すなわち、閾値は、高圧ＥＧＲ装置４０が正常であるといえる高圧ＥＧＲ弁４２の開度の上限値としても良い。また、高圧ＥＧＲ弁４２の開度は内燃機関１の運転状態（例えば機関回転数及び機関負荷）に応じて変化するため、閾値も同様に内燃機関１の運転状態に応じて変化させる。そして閾値は、予め実験等により求めておく。

ステップＳ１１８では、高圧ＥＧＲ弁４２の開度が閾値よりも大きいか否か判定される。本ステップでは、高圧ＥＧＲ弁４２の開度が異常といえる範囲にある否か判定している。また、ある程度の期間、同じ状態が続いたときに限り高圧ＥＧＲ装置４０に異常があると判定しても良い。すなわち本ステップでは、高圧ＥＧＲ弁４２の開度が閾値よりも大き
く、且つこの状態が継続している期間が規定期間よりも長いか否か判定してもよい。この規定期間は、高圧ＥＧＲ装置４０の異常を判定するために要する期間として設定される。

ステップＳ１１８で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１１９へ進んで、高圧ＥＧＲ装置４０に異常があると判定される。一方、ステップＳ１１８で否定判定がなされた場合には、ステップＳ１２０へ進んで、高圧ＥＧＲ装置４０は正常であると判定される。

以上説明したように、本実施例によれば、ＨＰＬモードまたはＬＰＬモードの何れか一方で低圧ＥＧＲ装置３０または高圧ＥＧＲ装置４０の一方の異常を判定した後に、ＭＰＬモードに移行して他方のＥＧＲ装置の異常を判定することができる。すなわち、ＨＰＬモードまたはＬＰＬモードの他方の制御を行わなくても高圧ＥＧＲ装置４０及び低圧ＥＧＲ装置３０の両方について異常の有無を判定することができる。これにより、異常検出の機会を増やすことができる。また、ＭＰＬモードに切り替えることにより、排気の状態が悪化することを抑制できる。

なお、ＭＰＬモードにおけるオープンループ制御する方のＥＧＲ弁の開度を以下のようにして設定しても良い。すなわち、オープンループ制御する方のＥＧＲ弁の開度を、スモークの発生量または失火の発生量が許容値を超えない範囲で可及的に小さくしても良い。これにより、異常判定の精度をより高めることができる。ここで、ＭＰＬモード中にＥＧＲシステムの異常を判定するときには、判定の対象となるＥＧＲ装置から供給されるＥＧＲガス量を多くしたほうがＳＮ比が高くなる。また、ロバスト性の高い判定が可能となる。すなわち、外乱があったとしても、判定の精度をより高くすることができる。

しかし、気筒内の全ＥＧＲガス量に対する高圧ＥＧＲガス量の比率が高くなると、気筒内の温度が高くなるためにスモークが発生し易くなる。また、低圧ＥＧＲガス量の比率が高くなると、気筒内の温度が低くなるために失火が発生し易くなる。従って、フィードバック制御しているほうのＥＧＲガス量を単に多くすれば良いというものでもない。これに対し本実施例では、内燃機関１の運転状態（例えば機関回転数、機関負荷、ＥＧＲ率、過給圧、各部温度など）から、失火及びスモークの発生量が許容範囲内となる高圧ＥＧＲガス量と低圧ＥＧＲガス量との比の範囲を算出する。そして、この比となるようなＥＧＲ弁の開度の範囲を目標範囲として算出する。そして、オープンループ制御をしているＥＧＲ弁の開度をこの目標範囲の下限値に設定する。これらの関係は予め実験等により求めておいても良い。

すなわち、オープンループ制御されているＥＧＲ弁の開度は、失火及びスモークの発生量が許容範囲内となるなかで最も小さくされる。これにより、フィードバック制御されているＥＧＲ弁の開度は比較的大きくなるので、上述のようにＥＧＲシステムの異常を判定する精度を高めることができる。

なお、オープンループ制御するときのＥＧＲ弁の実際の開度を目標範囲内とすることができない場合には、ＥＧＲシステムの異常判定の処理を中止する。これは、オープンループ制御されているＥＧＲ弁の開度を前記上限値と下限値との間に設定できない場合、また該上限値と下限値とを算出することができない場合、さらには低圧ＥＧＲガス量と高圧ＥＧＲガス量との比を算出することができない場合、の何れか１つが当てはまるときに、ＥＧＲシステムの異常判定の処理を中止するとしても良い。内燃機関１の運転状態や他の制御状態によっては、このような場合も起こり得る。

例えば、内燃機関１の運転状態または他の制御の要求からＥＧＲ弁の開度が制限される場合には、オープンループ制御されている方のＥＧＲ弁の開度を前記上限値と下限値との間に設定できない場合もある。また、内燃機関１の運転状態によってはＥＧＲ弁を開いて
もＥＧＲガスが流れなかったり、吸気が逆流したりする場合もあり、このような場合には、オープンループ制御されているＥＧＲ弁の開度を前記上限値と下限値との間に設定できない。また、このようなときには、ＥＧＲ弁の開度の上限値と下限値とを算出することができなくなったり、または低圧ＥＧＲガス量と高圧ＥＧＲガス量との比を算出することができなくなったりもする。そして、このような場合にＥＧＲシステムの異常判定を行うと、失火やスモークが発生する虞があるため、該異常判定を中止する。

なお、低圧ＥＧＲガス量と高圧ＥＧＲガス量との比は、ＥＧＲ弁の上流側と下流側との差圧やＥＧＲ弁よりも下流側の温度によりＥＧＲガスの流量を検出したり、吸気通路（インテークマニホールド）内のガス温度やＥＧＲ弁，吸気絞り弁の開度からモデルを用いて推定したりして得ることができる。これらの関係を予め実験等により求めてＥＣＵ２０に記憶させておいても良い。なお、低圧ＥＧＲガス量と高圧ＥＧＲガス量との比を求めるのには、周知の手法を用いることもできる。また、低圧ＥＧＲガス量と高圧ＥＧＲガス量との比の許容範囲は、法規などにより変わり得るため、オープンループ制御されているＥＧＲ弁の開度の下限値も法規などにより変わり得る。

図７及び図８は、低圧ＥＧＲガスと高圧ＥＧＲガスとの流量の比の推移を示したタイムチャートである。図７は、ＨＰＬモードからＭＰＬモードに切り替えた場合を示し、図８は、ＬＰＬモードからＭＰＬモードに切り替えた場合を示している。なお、低圧ＥＧＲガス量と高圧ＥＧＲガス量との比が０とは、気筒内のＥＧＲガスは低圧ＥＧＲガスのみであることを示し、これはＬＰＬモードのときを示している。また、この比が１とは、気筒内のＥＧＲガスは高圧ＥＧＲガスのみであることを示し、これはＨＰＬモードのときを示している。すなわち、高圧ＥＧＲガス量が多くなるほど図７及び８における低圧ＥＧＲガスと高圧ＥＧＲガスとの流量の比が大きくなるものとして表している。なお、低圧ＥＧＲガスと高圧ＥＧＲガスとの流量の比は、気筒内における全ＥＧＲガス量に対する高圧ＥＧＲガス量の割合としても良い。そして、図７及び図８中の一点鎖線はスモークの発生量が許容範囲となる限界であり、これよりも高圧ＥＧＲガスの比が高くなると、スモークの発生量が許容範囲を超える。また、二点鎖線は失火の発生量が許容範囲となる限界であり、これよりも低圧ＥＧＲガスの比が高くなると、失火の発生量が許容範囲を超える。そして本実施例では、低圧ＥＧＲガスと高圧ＥＧＲガスとの流量の比が一点鎖線と二点鎖線との間に入るようにＥＧＲ弁の開度が決定される。

ここで、ＨＰＬモードからＭＰＬモードに切り替えられたときは、高圧ＥＧＲ装置４０に異常はないと判定されており、低圧ＥＧＲ装置３０に異常があるか否か判定する場合である。この場合には、低圧ＥＧＲガスの比を高くしたほうが判定精度を高めることができる。すなわち、低圧ＥＧＲガス量と高圧ＥＧＲガス量との比を、図７における０に近付ければ、低圧ＥＧＲ装置３０の異常判定の精度を向上させることができる。但し、低圧ＥＧＲガス量と高圧ＥＧＲガス量との比を小さくしすぎると、失火の発生量が許容範囲を超える虞があるため、低圧ＥＧＲガス量と高圧ＥＧＲガス量との比を失火の発生量が許容範囲となる限界値（図７における二点鎖線）とする。すなわち、高圧ＥＧＲ弁４２の開度をオープンループ制御するときには、該高圧ＥＧＲ弁４２の開度を、失火の発生量が許容範囲内となる中で可及的に小さくする。

また、ＬＰＬモードからＭＰＬモードに切り替えられたときは、低圧ＥＧＲ装置３０に異常はないと判定されており、高圧ＥＧＲ装置４０に異常があるか否か判定する場合である。この場合には、高圧ＥＧＲガスの比を高くしたほうが判定精度を高めることができる。すなわち、低圧ＥＧＲガス量と高圧ＥＧＲガス量との比を、図８における１に近付ければ、高圧ＥＧＲ装置４０の異常判定の精度を向上させることができる。但し、低圧ＥＧＲガス量と高圧ＥＧＲガス量との比を大きくしすぎると、スモークの発生量が許容範囲を超える虞があるため、低圧ＥＧＲガス量と高圧ＥＧＲガス量との比をスモークの発生量が許
容範囲となる限界値（図８における一点鎖線）とする。すなわち、低圧ＥＧＲ弁３２の開度をオープンループ制御するときには、該低圧ＥＧＲ弁３２の開度を、スモークの発生量が許容範囲内となる中で可及的に小さくする。

このようにして、失火の発生量又はスモークの発生量が許容範囲を超えることを抑制しつつ、ＥＧＲシステムの異常判定の精度をより高めることができる。

なお、本実施例においては高圧ＥＧＲ装置４０と低圧ＥＧＲ装置３０との両方からＥＧＲガスを供給しているときの高圧ＥＧＲガス量と低圧ＥＧＲガス量との比の許容範囲（目標範囲）またはオープンループ制御する方のＥＧＲ弁の開度の目標範囲を算出するＥＣＵ２０が、本発明における算出手段に相当する。

また、本実施例では、主にＥＧＲガスの量が低下する異常について説明したが、ＥＧＲガスの量が増加する異常についても同様にして適用することができる。

１ 内燃機関
２ 気筒
３ 吸気通路
４ 排気通路
５ ターボチャージャ
５ａ コンプレッサ
５ｂ タービン
６ 第１吸気絞り弁
７ エアフローメータ
８ インタークーラ
９ 第２吸気絞り弁
１０ フィルタ
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
２１ 圧力センサ
２２ 温度センサ
２３ 差圧センサ
３０ 低圧ＥＧＲ装置
３１ 低圧ＥＧＲ通路
３２ 低圧ＥＧＲ弁
３３ ＥＧＲクーラ
３４ 開度センサ
４０ 高圧ＥＧＲ装置
４１ 高圧ＥＧＲ通路
４２ 高圧ＥＧＲ弁
４４ 開度センサ

Claims (9)

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上流の排気通路と前記吸気通路とを接続する高圧ＥＧＲ通路と、前記高圧ＥＧＲ通路を流通するＥＧＲガス量を調節する高圧ＥＧＲ弁と、を有し、排気の一部を高圧ＥＧＲガスとして吸気通路へ供給する高圧ＥＧＲ装置と、
   前記タービンよりも下流の排気通路と前記吸気通路とを接続する低圧ＥＧＲ通路と、前記低圧ＥＧＲ通路を流通するＥＧＲガス量を調節する低圧ＥＧＲ弁と、を有し、排気の一部を低圧ＥＧＲガスとして吸気通路へ供給する低圧ＥＧＲ装置と、
   前記高圧ＥＧＲ弁の開度を検知する高圧ＥＧＲ弁開度検知装置と、
   前記低圧ＥＧＲ弁の開度を検知する低圧ＥＧＲ弁開度検知装置と、
   を備えたＥＧＲシステムの異常検出装置において、
   前記高圧ＥＧＲ装置または前記低圧ＥＧＲ装置の一方のＥＧＲ装置からＥＧＲガスを供給しているときに、該一方のＥＧＲ装置に異常があるか否か判定し、該一方のＥＧＲ装置に異常がない場合には、前記高圧ＥＧＲ装置と前記低圧ＥＧＲ装置との両方からＥＧＲガスを供給し、このときに前記一方のＥＧＲ装置が有するＥＧＲ弁をオープンループ制御しつつ、前記他方のＥＧＲ装置が有するＥＧＲ弁を気筒内のＥＧＲガス量が該ＥＧＲガス量の目標範囲に向かうようにフィードバック制御しているときの該他方のＥＧＲ装置が有するＥＧＲ弁の開度から前記他方のＥＧＲ装置に異常があるか否か判定する判定手段を備えることを特徴とするＥＧＲシステムの異常検出装置。
2. 前記判定手段は、前記高圧ＥＧＲ装置と前記低圧ＥＧＲ装置との両方からＥＧＲガスを供給しているときにおいて、前記高圧ＥＧＲ弁をフィードバック制御しているときの該高圧ＥＧＲ弁の開度が規定範囲外のときに前記高圧ＥＧＲ装置に異常があると判定することを特徴とする請求項１に記載のＥＧＲシステムの異常検出装置。
3. 前記判定手段は、前記高圧ＥＧＲ装置と前記低圧ＥＧＲ装置との両方からＥＧＲガスを供給しているときにおいて、前記低圧ＥＧＲ弁をフィードバック制御しているときの該低圧ＥＧＲ弁の開度が規定範囲外のときに前記低圧ＥＧＲ装置に異常があると判定することを特徴とする請求項１または２に記載のＥＧＲシステムの異常検出装置。
4. 前記判定手段による判定時であって前記高圧ＥＧＲ装置と前記低圧ＥＧＲ装置との両方からＥＧＲガスを供給しているときに前記一方のＥＧＲ装置が有するＥＧＲ弁をオープンループ制御するときの該ＥＧＲ弁の開度の目標範囲を算出する算出手段を備え、
   前記判定手段は、前記他方のＥＧＲ装置に異常があるか否か判定しているときに前記一方のＥＧＲ装置が有するＥＧＲ弁をオープンループ制御するときの該ＥＧＲ弁の開度を、前記目標範囲内で最も小さくすることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載のＥＧＲシステムの異常検出装置。
5. 前記算出手段は、スモーク及び失火の発生が許容範囲内となるＥＧＲ弁の開度の範囲を目標範囲として算出することを特徴とする請求項４に記載のＥＧＲシステムの異常検出装置。
6. 前記判定手段による判定時であって前記高圧ＥＧＲ装置と前記低圧ＥＧＲ装置との両方からＥＧＲガスを供給しているときに前記一方のＥＧＲ装置が有するＥＧＲ弁をオープンループ制御するときの該ＥＧＲ弁の開度の目標範囲を算出する算出手段を備え、
   前記算出手段は、前記高圧ＥＧＲ装置と、前記低圧ＥＧＲ装置と、から供給されるＥＧＲガス量の比の範囲であって、スモーク及び失火の発生が許容範囲内となる比の範囲を算出すると共に、該ＥＧＲガス量の比の範囲となる前記ＥＧＲ弁の開度の範囲を目標範囲と
   して算出し、
   前記判定手段は、オープンループ制御するときのＥＧＲ弁の実際の開度を前記目標範囲内とすることができない場合には前記判定手段による判定を中止することを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載のＥＧＲシステムの異常検出装置。
7. 内燃機関のターボチャージャのタービンよりも上流の排気通路と吸気通路とを接続する高圧ＥＧＲ通路と、高圧ＥＧＲ通路を流通するＥＧＲガス量を調節する高圧ＥＧＲ弁と、を有し、排気の一部を高圧ＥＧＲガスとして吸気通路へ供給する高圧ＥＧＲ装置と、
   前記タービンよりも下流の排気通路と吸気通路とを接続する低圧ＥＧＲ通路と、前記低圧ＥＧＲ通路を流通するＥＧＲガス量を調節する低圧ＥＧＲ弁と、を有し、排気の一部を低圧ＥＧＲガスとして吸気通路へ供給する低圧ＥＧＲ装置と、
   を備え、
   前記高圧ＥＧＲ装置または前記低圧ＥＧＲ装置の一方のＥＧＲ装置からＥＧＲガスを供給しているときに、該一方のＥＧＲ装置に異常があるか否か判定する第１の工程と、
   前記第１の工程で一方のＥＧＲ装置に異常がないと判定された場合に、前記高圧ＥＧＲ装置と前記低圧ＥＧＲ装置との両方からＥＧＲガスを供給し、このときに一方のＥＧＲ装置が有するＥＧＲ弁をオープンループ制御しつつ、前記他方のＥＧＲ装置が有するＥＧＲ弁を気筒内のＥＧＲガス量が該ＥＧＲガス量の目標範囲に向かうようにフィードバック制御する第２の工程と、
   前記第２の工程を実行しているときの前記他方のＥＧＲ装置が有するＥＧＲ弁の開度から前記他方のＥＧＲ装置に異常があるか否か判定する第３の工程と、
   を含んで構成されることを特徴とするＥＧＲシステムの異常検出方法。
8. 前記第３の工程で、前記高圧ＥＧＲ弁の開度が規定範囲外のときに前記高圧ＥＧＲ装置に異常があると判定することを特徴とする請求項７に記載のＥＧＲシステムの異常検出方法。
9. 前記第３の工程で、前記低圧ＥＧＲ弁の開度が規定範囲外のときに前記低圧ＥＧＲ装置に異常があると判定することを特徴とする請求項７に記載のＥＧＲシステムの異常検出方法。

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