JP2013164052A

JP2013164052A - 内燃機関の排気浄化装置

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Publication number: JP2013164052A
Application number: JP2012028668A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhiro Nishimura; 光弘西村; Masahiro Asano; 正裕浅野; Hiroshi Haraguchi; 寛原口
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-02-13
Filing date: 2012-02-13
Publication date: 2013-08-22
Anticipated expiration: 2032-02-13
Also published as: DE102013101227A1; JP5578451B2

Abstract

【課題】高圧ＥＧＲと低圧ＥＧＲの２系統のＥＧＲを装備した構成において、ＤＰＦのＰＭ堆積量が少ない場合には高圧ＥＧＲによる排気還流量を物理的に大きくしにくい性質や、ＰＭ堆積量が大きい場合には高圧ＥＧＲ流量を大きくすると過給不足の可能性がある性質を考慮して、高圧ＥＧＲ流量と低圧ＥＧＲ流量とを適切に制御する内燃機関の排気浄化装置を提供する。
【解決手段】ＤＰＦにおけるＰＭ堆積量が適合時の堆積量Ｐ０より小さい場合は、物理的に確保可能な高圧ＥＧＲ流量の最大流量Ｅを超えない範囲で、高圧ＥＧＲ流量（の目標値）を設定し、ＰＭ堆積量がＰ０以上の場合は、高圧ＥＧＲ流量（の目標値）を適合値と一致させる。低圧ＥＧＲ流量は、高圧ＥＧＲ流量の適合値からの減少分だけ増加させる。
【選択図】図７

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。

例えばディーゼルエンジンにおいては、排気中のＮＯｘ量を抑えるために、排気管から吸気管へ排気を還流（再循環）させるＥＧＲ（ＥｘｈａｕｓｔＧａｓＲｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）と呼ばれる手法が公知である。ＥＧＲを行う場合、エンジンから排出されるＮＯｘ量が適切な量となる等の目的を達成するように、ＥＧＲ管のバルブ開度を制御することが求められる。

ＥＧＲとしては、ターボチャージャのタービンの下流側からコンプレッサの上流側へ排気を還流する低圧ＥＧＲ管と、タービンの上流側からコンプレッサの下流側へ排気を還流する高圧ＥＧＲ管と、の２系統を備える場合がある。この構成には、高負荷時に高圧ＥＧＲ管での排気還流量が十分でない場合にも、低圧ＥＧＲ管による還流量で補える利点がある。

２系統のＥＧＲの場合、総ＥＧＲ量の増量が必要なときに、低圧ＥＧＲによる還流は反応速度が遅いので、高圧ＥＧＲ側でできるだけ補助する必要がある。下記特許文献１には、この制御を、粒子状物質（ＰＭ：ＰａｒｔｉｃｕｌａｔｅＭａｔｔｅｒ）を捕集するために排気管に装備されたＤＰＦ（ＤｉｅｓｅｌＰａｒｔｉｃｕｌａｔｅＦｉｌｔｅｒ）と関連させた技術が開示されている。具体的に同文献では、ＤＰＦにおけるＰＭの堆積量が少なくＤＰＦの捕集能力が高い場合には、総ＥＧＲにおける高圧ＥＧＲの割合を高めている。

特開２０１０−２０３２８２号公報

しかし本発明者の知見によれば、一般に、ＤＰＦのＰＭ堆積量が多いほど、排気がＤＰＦを通過しにくくなり、ＤＰＦ上流側、すなわち高圧ＥＧＲ管の上流側の圧力が高くなる。逆にＤＰＦのＰＭ堆積量が少ないほど、高圧ＥＧＲ管の上流側の圧力は低くなる。したがってＤＰＦのＰＭ堆積量が少ない場合には、高圧ＥＧＲによる排気還流量を物理的に大きくしにくい傾向があると考えられる。

しかし上記特許文献１に記載された技術では、この点を考慮しておらず、ＤＰＦのＰＭ堆積量が少ない場合に、高圧ＥＧＲによる排気還流量を大きくさせるように制御している。したがって特許文献１の技術では、ＤＰＦのＰＭ堆積量が少ない場合に、実際には高圧ＥＧＲによる排気還流量を目標値まで大きくできない可能性がある。

よってＤＰＦのＰＭ堆積量が少ない場合に、高圧ＥＧＲによる排気還流量を大きくしにくい性質を考慮して、高圧ＥＧＲと低圧ＥＧＲとの割合を適切に制御する技術の開発が求められる。

以上の議論では、ＤＰＦのＰＭ堆積量が多い場合には、高圧ＥＧＲ還流量を大きくすることが困難でない。しかし高圧ＥＧＲ還流量を大きくするとタービンへの排気圧力を奪ってしまうので、過給不足となる可能性がある。したがって目標ＥＧＲ還流量の設定では、この点も考慮する必要がある。

そこで本発明が解決しようとする課題は、上記に鑑み、高圧ＥＧＲと低圧ＥＧＲの２系統のＥＧＲを装備した構成において、ＤＰＦのＰＭ堆積量が少ない場合には高圧ＥＧＲによる排気還流量を物理的に大きくしにくい性質や、ＰＭ堆積量が大きい場合には高圧ＥＧＲ流量を大きくすると過給不足の可能性がある性質を考慮して、高圧ＥＧＲ流量と低圧ＥＧＲ流量とを適切に制御する内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。

上記課題を達成するために、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排気通路における過給器のタービンの上流から前記内燃機関の吸気通路における過給器のコンプレッサの下流へ排気を還流させる高圧還流通路と、前記排気通路における前記タービンの下流から前記吸気通路における前記コンプレッサの上流へ排気を還流させる低圧還流通路と、前記排気通路に備えられて排気中の粒子状物質を捕集する捕集器と、その捕集器における粒子状物質の堆積量に応じて、前記高圧還流通路における物理的に確保可能な排気還流量を記憶する記憶手段と、前記堆積量が所定量よりも少ない場合に、前記堆積量に応じて、前記記憶手段に記憶された物理的に確保可能な排気還流量を超えない範囲で前記高圧還流通路における目標排気還流量を設定し、その高圧還流通路における目標排気還流量の設定に応じて前記低圧還流通路における目標排気還流量を設定する設定手段と、を備えたことを特徴とする。

これにより本発明に係る内燃機関の排気浄化装置では、高圧還流通路における物理的に確保可能な排気還流量を記憶しておき、捕集器における粒子状物質の堆積量が所定量よりも少なければ、物理的に確保可能な排気還流量を超えない範囲で高圧還流通路における還流量を設定し、それに応じて低圧還流通路における還流量も設定する。したがって捕集器における堆積量が少ないときに高圧還流通路における還流量が目標値を確保できなくて、（それにより高圧と低圧の総還流量が目標値に到達しなくて、）エミッションの悪化などが発生することが適切に回避される。

本発明の内燃機関の排気浄化装置の一実施例における構成図。ＰＭ堆積量推定に関する制御処理の例を示すフローチャート。高圧ＥＧＲ還流量および低圧ＥＧＲ還流量の算出処理の例を示すフローチャート。ＥＧＲ開度の算出処理の例を示すフローチャート。高圧ＥＧＲ還流量および低圧ＥＧＲ還流量とＰＭ堆積量との関係の例を示す図。高圧ＥＧＲ還流量と高圧ＥＧＲバルブ開度との関係の例を示す図。通常時およびＤＰＦ再生時における高圧ＥＧＲ還流量および低圧ＥＧＲ還流量とＰＭ堆積量との関係の例を示す図。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。まず図１は、本発明に係る排気浄化装置１（以下、装置１）の一実施例における装置構成の概略図である。

装置１は、自動車車両の内燃機関（エンジン、例えばディーゼルエンジン）に対して構成された制御装置の一実施例である。装置１は、エンジン２、吸気管３、排気管４、過給器５（ターボチャージャー）、ＤＰＦ６、低圧ＥＧＲ管７、高圧ＥＧＲ管８、電子制御ユニット９（ＥＣＵ：ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）を備える。

吸気管３を通じてエンジン２に空気が供給される。エンジン２からの排気は排気管４を通じて車外に排出される。吸気管３は、吸気スロットル３０、エアフロメータ３１、インタークーラ３２、温度センサ３３、圧力センサ３４を備える。吸気スロットル３０の開度調節によって吸気量が調節される。エアフロメータ３１は吸気量を検出する。インタークーラ３２により吸気が冷却されて、より多くの空気をエンジン２に送ることが可能となる。温度センサ３３によって吸気マニホールド内の温度を検出する。圧力センサ３４によって吸気マニホールド内の圧力を検出する。

排気管４には圧力センサ４０が備えられている。圧力センサ４０によって排気マニホールド内の圧力を検出する。過給器５は、排気管４にタービン５０、吸気管４にコンプレッサ５１を備えて、排気によって駆動されたタービン５０から駆動力を伝達されたコンプレッサ５１が吸気を圧縮して、より多くの空気をエンジン２に送る。

ＤＰＦ６は、エンジン２から排出されたＰＭを捕集するフィルタである。ＤＰＦ６は、例えば代表的な構造として、いわゆるハニカム構造において入口側と出口側を交互に目詰めした構造とすればよい。エンジン２の運転中に排出される排気に含まれたＰＭは、ＤＰＦ６を通過するときに、ＤＰＦ壁の内部あるいは表面に捕集される。ＤＰＦ６は酸化触媒が担持された酸化触媒付きＤＰＦであるとすればよい。

ＤＰＦ６に堆積したＰＭ量の推定値が所定量を超えたとみなされた毎に、例えばエンジン筒内でのメイン噴射後のポスト噴射などによってＤＰＦ６を昇温して堆積したＰＭを燃焼してＤＰＦ６を再生すればよい。その際、例えばＤＰＦ６におけるＰＭ堆積量の推定方法としては、例えばＤＰＦ６の入口側と出口側における圧力差（前後差圧）を計測し、その計測値と、予め求めておいた差圧−ＰＭ堆積量間の関係を示すマップとから、ＰＭ堆積量を推定すればよい。

ＤＰＦ６は、差圧センサ６０、温度センサ６１、６２を備える。差圧センサ６０はＤＰＦ６の前後差圧を計測する。温度センサ６１はＤＰＦ６の上流側の排気温度を計測する。温度センサ６２はＤＰＦ６の下流側の排気温度を計測する。

低圧ＥＧＲ管７および高圧ＥＧＲ管８は、排気管から吸気管への排気再循環（ＥＧＲ）のための配管である。ＥＧＲ管を通じた排気の再循環によって、エンジン内の燃焼温度が低下し、エンジンからのＮＯｘの排出量を減少できる。低圧ＥＧＲ管７は、過給器５のタービン５０の下流側（さらにＤＰＦ６の下流側）からコンプレッサ５１の上流側へ排気を還流する。高圧ＥＧＲ管８は、タービン５０の上流側からコンプレッサ５１の下流側へ排気を還流する。

このようにＥＧＲを２系統備えることにより、高負荷では、ターボチャージャーによる必要吸気圧を確保すること（タービン側への排気流量の確保）により、高圧ＥＧＲでは排気通路から還流できるＥＧＲ量が確保できないことがあるため、ターボチャージャーの過給による吸気圧上昇の影響を受けないよう、コンプレッサより吸気通路上流側に連通する低圧ＥＧＲでＥＧＲを実行する。これにより、高負荷域で吸気圧が過給されている状況下でも、十分なＥＧＲ量を確保できる。

低圧ＥＧＲ管７、高圧ＥＧＲ管８はそれぞれ低圧ＥＧＲ弁７０（低圧ＥＧＲバルブ）、高圧ＥＧＲ弁８０（高圧ＥＧＲバルブ）を備えて、それらの開度によって還流する排気量が調節される。また低圧ＥＧＲ管７、高圧ＥＧＲ管８はそれぞれＥＧＲクーラ７１、８１を備えて、還流する排気を冷却して、より多くの排気還流を可能にする。

ＥＣＵ９は、ＣＰＵやＲＡＭなどからなる通常のコンピュータの構造を有し、排気浄化装置１の各種演算や制御を司る。図１には、点線によってＥＣＵ９と装置１の各部との間の代表的な情報の授受が示されている。例えばＥＣＵ９は、エンジン２のインジェクタにおける燃料噴射、吸気スロットル３０の開度、低圧ＥＧＲ弁７０の開度、高圧ＥＧＲ弁８０の開度などを制御する。

またＥＣＵ９は、エアフロメータ３１、温度センサ３３、圧力センサ３４、４０、差圧センサ６０、温度センサ６１、６２等の計測値を取得する。ＥＣＵ９は不揮発性のメモリ９０を有し、装置１の制御に必要なプログラムやデータなどを記憶する。

以上の構成のもとで、装置１は、主に低圧ＥＧＲ管７、高圧ＥＧＲ管８における（目標）流量やバルブ開度に関する制御を、例えば図２から図４の処理手順によって行う。図２から図４に示された処理内容は、予めプログラム化して例えばメモリ９０に記憶しておき、ＥＣＵ９が呼び出して自動的に処理すればよい。図２から図４の処理は、装置１が装備された車両のエンジン２が駆動している間、所定の周期ごとに繰り返し行えばよい。

図２の処理ではまず、Ｓ１０でＥＣＵ９は、エンジン２への新気量の増分値が所定の閾値より小さいか否かを判別する。ここで新気量はエアフロメータ３１の検出値である。また増分値とは、図２の処理が所定の周期ごとに繰り返し行われる際の、現在の処理における新気量の、直前（１回前）の処理での新気量からの増分値である（後述のＳ２０、Ｓ３０における増分値も同様である）。新気量の増分値が所定の閾値より小さい場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）はＳ２０に進み、所定の閾値以上の場合（Ｓ１０：ＮＯ）は図２の処理を終了する。

次にＳ２０でＥＣＵ９は、ＤＰＦ前後温度差の増分値が所定の閾値より小さいか否かを判別する。ここでＤＰＦ前後温度差は、温度センサ６１と温度センサ６２の計測値の差分である。ＤＰＦ前後温度差の増分値が所定の閾値より小さい場合（Ｓ２０：ＹＥＳ）はＳ３０に進み、所定の閾値以上の場合（Ｓ２０：ＮＯ）は図２の処理を終了する。

次にＳ３０でＥＣＵ９は、ＤＰＦ前後差圧の増分値が所定の閾値より小さいか否かを判別する。ここでＤＰＦ前後差圧は差圧センサ６０の計測値である。ＤＰＦ前後差圧の増分値が所定の閾値より小さい場合（Ｓ３０：ＹＥＳ）はＳ４０に進み、所定の閾値以上の場合（Ｓ３０：ＮＯ）は図２の処理を終了する。

以上の処理により、Ｓ４０に進む場合は、新気量、ＤＰＦ６の前後温度差、ＤＰＦ６の前後差圧が安定している場合である。こうした状況はＤＰＦ６のＰＭ堆積量の推定に適した状況である。そこでＳ４０でＥＣＵ９は、ＤＰＦ６におけるＰＭの堆積量を推定する。推定方法の例としては、上述のとおり、予め求めておきメモリ９０に記憶された差圧−ＰＭ堆積量間の関係を示すマップと、差圧センサ６０によって計測された差圧の実際値と、からＰＭ堆積量を推定すればよい。

低圧ＥＧＲ管７と高圧ＥＧＲ管８とのそれぞれにおける排気還流量の基本となる数値は適合によって求めておいた数値（適合値）である。そして、例えば低圧ＥＧＲ流量と高圧ＥＧＲ流量との比率を定めておいて、全ＥＧＲ流量の適合値を、その比率で分配するとしてもよい。ここで適合とは、周知のとおり、エンジンを最適に制御できるように、エンジン制御テストを繰り返すことによりＥＣＵをチューニングすることである。

本発明では、ＤＰＦ６におけるＰＭ堆積量が少ない場合には、ＤＰＦ６の上流側すなわち高圧ＥＧＲ管８の上流側の圧力が高くなりにくいので、高圧ＥＧＲ流量が十分に確保できない場合があることに着目する。そしてＤＰＦ６におけるＰＭ堆積量が少ない場合には、高圧ＥＧＲ流量を、物理的に可能なレベル（から余裕分をさらに減算した数値）まで適合値から低下させる。そして高圧ＥＧＲ流量を低下した分だけ低圧ＥＧＲ流量を増加させて、総ＥＧＲ流量は適合値から変化させないようにする。なお本発明では、こうした処理は、ＤＰＦ６のＰＭ堆積量がある所定量（以下の例ではＥＧＲ流量の適合値を求めた際のＰＭ堆積量）以下の場合にのみ行う。

ＰＭ堆積量がその所定量より大きい場合は、物理的に可能な高圧ＥＧＲ流量は大きな量となるが、高圧ＥＧＲ量を適合値よりも増加させることはせず、高圧ＥＧＲ流量、低圧ＥＧＲ流量はともに適合値のままとする。その理由は、上述のとおり高圧ＥＧＲ流量を大きくし過ぎると必要な過給圧を確保できない可能性があるからである（高圧ＥＧＲ流量、低圧ＥＧＲ流量の適合値では適切な過給圧の確保も考慮されている）。以上の処理手順のより具体的な例を図３を参照して説明する。

図３の処理ではまず、Ｓ１００でＥＣＵ９は、図２の処理手順を実行したことによって取得されたＰＭ堆積量が所定量より少ないか否かを判別する。ここで所定量としては、例えばＥＧＲ流量の適合値を求めた時に用いられたＰＭ堆積量とすればよい。ＰＭ堆積量が所定量より少ない場合（Ｓ１００：ＹＥＳ）はＳ１１０に進み、ＰＭ堆積量が所定量以上の場合（Ｓ１００：ＮＯ）はＳ１６０に進む。

Ｓ１１０に進んだ場合、ＥＣＵ９は、高圧ＥＧＲ管８における物理的に確保可能な最大流量を取得する。高圧ＥＧＲ管８における物理的に確保可能な最大流量とは、高圧ＥＧＲ弁８０を全開にした状態での高圧ＥＧＲ管８を流れる最大排気流量である。

図５を参照して、これを説明する。図５においては、上記Ｓ１００で用いられた所定量がＰ０で示されている。そして、高圧ＥＧＲ管８における物理的に確保可能な最大流量は点線Ｅで示されている。ＰＭ堆積量が多いほど、ＤＰＦ６の上流側の圧力は高まるので、高圧ＥＧＲ管８における物理的に確保可能な最大流量は大きくなる。

したがって点線Ｅは、ＰＭ堆積量の増加につれて単調に増加する性質を有する。なお図５では点線Ｅは直線状に記載されているが、実際の特性はこれに限定されず、単調に増加する曲線等の場合もある。点線Ｅの特性は、与えられた装置構成に対して予め求めておいて例えばメモリ９０に記憶しておけばよい。そしてＳ１１０では、ＥＣＵ９がそれを呼び出せばよい。

次にＳ１２０でＥＣＵ９は、高圧ＥＧＲ管８における目標値として設定可能な最大流量を算出する。目標値として設定可能な最大流量は、上記Ｓ１１０で求めた（あるいは呼び出した）物理的に確保可能な最大流量から余裕分を減算した数値とする。これにより、目標値として設定可能な最大流量は、図５において破線Ａ（ただしＰ０以下の部分は実線）で与えられる。図５では余裕分をＭで示している。

次にＳ１３０でＥＣＵ９は、現在のＰＭ堆積量に対応した、高圧ＥＧＲ管８における目標値として設定可能な最大流量を算出する。これは上記Ｓ１２０で求めた、目標値として設定可能な最大流量のうちで、現在時点でのＰＭ堆積量における数値である。図５では、現在時点でのＰＭ堆積量をＰ１で示している。したがって図５のＡ’が、現在のＰＭ堆積量に対応した、高圧ＥＧＲ管８における目標値として設定可能な最大流量である。

次にＳ１４０でＥＣＵ９は、高圧ＥＧＲ管８での目標流量を設定する。この手順では、Ｓ１４０で求めた目標値として設定可能な最大流量を、目標値として設定すればよい。

次にＳ１５０でＥＣＵ９は、低圧ＥＧＲ管７における目標流量を設定する。図５には、上述の高圧ＥＧＲ還流量の適合値および低圧ＥＧＲ還流量の適合値が、それぞれＣとＤとで示されている。上記Ｓ１４０によって、高圧ＥＧＲ管８における目標流量がＡ’に設定された。つまり高圧ＥＧＲ管８における目標流量は、Ｃ−Ａ’の分だけ適合値から少ない数値に設定された。

Ｓ１５０では、高圧ＥＧＲ管８における目標流量の適合値からの減少分だけ、低圧ＥＧＲ管７における目標流量を適合値から増加させて、それを低圧ＥＧＲ管７における目標流量として設定する。これにより、全体の還流量（高圧ＥＧＲ還流量と低圧ＥＧＲ還流量との和）は適合値と同じに保たれる。

一方Ｓ１６０に進んだ場合、すなわちＰＭ堆積量が所定量Ｐ０以上の場合は、高圧ＥＧＲ管８および低圧ＥＧＲ管７における目標流量は、上述の理由により、それぞれの適合値と同じにする。つまりＳ１６０でＥＣＵ９は、高圧ＥＧＲ管８の目標流量を適合値Ｃに設定する。そしてＳ１７０でＥＣＵ９は、低圧ＥＧＲ管７の目標流量を適合値Ｄに設定する。これにより、図５に示すとおり、ＰＭ堆積量が所定量Ｐ０以上の領域では、高圧ＥＧＲ管８の目標流量、低圧ＥＧＲ管７の目標流量は、それぞれ実線Ｈ、Ｌとなる。以上が図３の処理内容である。

図３の処理による傾向は図７のようにまとめられる。図７の棒グラフで左側は高圧ＥＧＲ流量、右側は低圧ＥＧＲ流量である。また破線の枠は高圧ＥＧＲ管での物理的に確保可能な最大流量Ｅである。ＰＭ堆積量が増加するとＰ０まではＥの増加につれて高圧ＥＧＲ流量（の目標値）Ｈも増加し、Ｐ０以降は適合値で一定となる。また低圧ＥＧＲ流量Ｌは、Ｐ０までは減少し、Ｐ０以降は適合値で一定となる。

図３の処理により、ＰＭ堆積量がＰ０以上の場合は、高圧ＥＧＲ流量を物理的に可能な数値にできるので、実際の高圧ＥＧＲ流量が目標値に達しないこと等が回避できる。またＰＭ堆積量がＰ０以上の場合は、過給不足が発生しないＥＧＲ流量（適合値）とできる。その結果、ＰＭ堆積量がＰ０以下の場合、上述の特許文献１での制御とは反対の傾向となり、高圧ＥＧＲ流量を適合値よりも小さくし、低圧ＥＧＲ流量を適合値よりも大きくする。なお図５のＰ０の所で適合値Ｃが点線ＥからＭだけ小さい値となっているが、これは、余裕分Ｍをそのような数値とした例とすればよい。

次に、図４を説明する。装置１は、例えば図４の処理によって高圧ＥＧＲ弁８０の開度を設定する。図４の処理ではまずＳ２００でＥＣＵ９は、流量とバルブ開度との関係を示すマップを選択する。そのマップの例が図６に示されている。

図６に示されたマップは、ＤＰＦ６のＰＭ堆積量ごとの、高圧ＥＧＲ弁８０の開度と高圧ＥＧＲ管８の流量（還流量）との間の特性を示している（具体的に図６では、ＰＭ堆積量が１０ｇ、２０ｇ、３０ｇ、４０ｇの場合が示されている）。同じ高圧ＥＧＲ流量を達成する場合でも、例えばＰＭ堆積量が２０ｇと３０ｇとでは、高圧ＥＧＲバルブ開度に矢印で示したずれがある。図６のマップはエンジン２の運転条件（エンジン回転数とエンジン負荷）ごとに異なる。Ｓ２００では、図６からその時点でのＰＭ堆積量（および運転条件）における上記特性を選択する。図６のマップは予め求めておいて、例えばメモリ９０に記憶しておけばよい。

次にＳ２１０でＥＣＵ９は、目標開度を算出する。すなわち、Ｓ２００で選択した特性において、Ｓ１４０で求めた高圧ＥＧＲ還流量の目標値における高圧ＥＧＲ弁開度を求める。

こうして高圧ＥＧＲ弁開度が求められたら、例えば、高圧ＥＧＲ弁８０の開度が求められた開度となるように、ＥＣＵ９が高圧ＥＧＲ弁８０に指令すればよい。

あるいは、その指令の後に、高圧ＥＧＲ還流量の実際値がＳ１４０で設定した目標値に収束するようにフィードバック制御を行ってもよい。具体的には、例えば高圧ＥＧＲ還流量の推定値を算出して（その方法は後述）、それとＳ１４０で求めた高圧ＥＧＲ還流量の目標値との差分を算出し、その差分値を入力としたフィードバック制御器（予め設計しておく）により高圧ＥＧＲ弁への開度指令値を算出する。

こうしたフィードバック制御を行う場合、Ｓ２００で求めた高圧ＥＧＲ開度の指令は、高圧ＥＧＲ弁開度のフィードフォワード量となる（高圧ＥＧＲ弁８０への入力は、このフィードフォワード量とフィードバック量との和となる）。以上のフィードバック制御およびフィードフォワード制御はプログラム化してメモリ９０に記憶しておき、それをＥＣＵ９が自動的に実行すればよい。

高圧ＥＧＲ還流量の推定方法の例は以下のとおりである。まず、エンジン２のシリンダに吸入される空気量を算出する。この算出では、周知の気体の状態方程式を吸気マニホールドに適用すればよい。これにより、次の式（ｅ１）でシリンダに吸入される空気量が算出される。
Ｍｃｌｄ＝｛η＊Ｐｉｍ＊Ｖｃｌｄ｝／｛Ｒ＊Ｔｉｍ｝（ｅ１）

式（ｅ１）で、Ｐｉｍ、Ｔｉｍはそれぞれ圧力センサ３４、温度センサ３３で検出された吸気マニホールド内の圧力値、温度値（絶対温度に変換）、Ｖｃｌｄはエンジン２のシリンダ容積、Ｒは気体定数である。ηはエンジン２の筒内に吸入されるガスの１モルあたりの質量（モル質量）や、シリンダの吸気効率を反映した数値であり、適切な値に設定すればよい（シリンダの吸気効率はエンジン回転数とＰｉｍとの２次元マップから求めればよい）。なお＊は乗算、／は除算を示す。

次に、総ＥＧＲ還流量を算出する。総ＥＧＲ還流量は高圧ＥＧＲ還流量と低圧ＥＧＲ還流量との和である。図１から明らかなとおり、総ＥＧＲ還流量とエアフロメータ３１の検出値との和がシリンダに吸入される空気量に等しい。したがって、総ＥＧＲ還流量は、上記で求めたシリンダに吸入される空気量からエアフロメータ３１の検出値を減算すれば算出される。

また、高圧ＥＧＲ還流量（の推定値）を算出する。この算出では、周知のベルヌーイの定理を高圧ＥＧＲ管８に適用する。これにより、例えば特開２０１０−８４５１９号公報に記載されているように次の式（ｅ２）によって高圧ＥＧＲ還流量が算出される。
Ｍｈｐ＝｛（Ｐｅｘ−Ｐｉｍ）＊２＊ｇ／γ｝＾（１／２）（ｅ２）

式（ｅ２）において、Ｐｅｘは圧力センサ４０で検出した排気マニホールド内の圧力値、Ｐｉｍは圧力センサ３４で検出した吸気マニホールド内の圧力値、ｇは重力加速度、γは還流されるガスの比重、＾（１／２）は平方根である。

そして低圧ＥＧＲ還流量（の推定値）を算出する。上述のとおり、高圧ＥＧＲ還流量と低圧ＥＧＲ還流量との和が総ＥＧＲ還流量である。したがって、上記で求めた総ＥＧＲ還流量から上記で求めた高圧ＥＧＲ還流量を減算することにより、低圧ＥＧＲ還流量（の推定値）が算出される。以上が高圧ＥＧＲ還流量、低圧ＥＧＲ還流量の推定方法の一例である。

以上のとおり、図４により高圧ＥＧＲ弁開度の設定、あるいは高圧ＥＧＲ流量のフィードバック制御について説明したが、同様に低圧ＥＧＲに関しても、例えば低圧ＥＧＲ流量のフィードバック制御を行えばよい。つまり、例えば上記で説明した低圧ＥＧＲ流量の推定値と、Ｓ１５０、Ｓ１７０で求めた低圧ＥＧＲ流量の目標値との差分を算出し、その差分値を入力としたフィードバック制御器（予め設計しておく）により低圧ＥＧＲ弁への開度指令値を算出する。

以上のとおり、高圧還流通路における排気還流量を推定する推定手段と、その推定手段によって推定された高圧還流通路における排気還流量をフィードバックして、前記設定手段によって設定された高圧還流通路における目標排気還流量に近づくように制御するフィードバック制御器と、を備えたとしてもよい。また、低圧還流通路における排気還流量を推定する推定手段と、その推定手段によって推定された低圧還流通路における排気還流量をフィードバックして、前記設定手段によって設定された低圧還流通路における目標排気還流量に近づくように制御するフィードバック制御器と、を備えたとしてもよい。

上記実施例は特許請求の範囲に記載された趣旨の範囲内で適宜変更してよい。例えば、上記では高圧ＥＧＲ流量を物理的に可能な最大流量から余裕分を差し引いた数値としたが、本発明はこれに限定されず、高圧ＥＧＲ流量は、物理的に確保可能な排気還流量を超えない範囲の数値であればよく、そして高圧ＥＧＲ流量に応じて低圧ＥＧＲ流量を設定すればよい。また上記では所定量Ｐ０を適合値を求めた際のＰＭ堆積量としたが、これに限定せず、任意の数値でもよく、例えば試行錯誤などで適切に求めればよい。

１制御装置
２エンジン（内燃機関）
３吸気管（吸気通路）
４排気管（排気通路）
７低圧ＥＧＲ管（低圧還流通路）
８高圧ＥＧＲ管（高圧還流通路）
９ＥＣＵ

Claims

内燃機関の排気通路における過給器のタービンの上流から前記内燃機関の吸気通路における過給器のコンプレッサの下流へ排気を還流させる高圧還流通路と、
前記排気通路における前記タービンの下流から前記吸気通路における前記コンプレッサの上流へ排気を還流させる低圧還流通路と、
前記排気通路に備えられて排気中の粒子状物質を捕集する捕集器と、
その捕集器における粒子状物質の堆積量に応じた、前記高圧還流通路における物理的に確保可能な排気還流量を記憶する記憶手段と、
前記堆積量が所定量よりも少ない場合に、前記堆積量に応じて、前記記憶手段に記憶された物理的に確保可能な排気還流量を超えない範囲で前記高圧還流通路における目標排気還流量を設定し、その高圧還流通路における目標排気還流量の設定に応じて前記低圧還流通路における目標排気還流量を設定する設定手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
前記所定量は、前記高圧還流通路の排気還流量の適合値の設定における前記捕集器の粒子状物質の堆積量である請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
前記記憶手段に記憶された前記物理的に確保可能な排気還流量は、前記堆積量が少ないほど物理的に確保可能な排気還流量が少ないとの性質を有するように記憶され、
前記設定手段は、前記堆積量が前記所定量よりも少ない場合に、前記堆積量が少ないほど、前記高圧還流通路における目標排気還流量を小さい量となるように設定し、前記堆積量が多いほど、前記高圧還流通路における目標排気還流量を大きい量となるように設定する請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
前記設定手段は、前記堆積量が前記所定量よりも少ない場合に、前記堆積量が少ないほど、前記高圧還流通路における目標排気還流量を前記高圧還流通路の排気還流量の適合値から減少するように設定する請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
前記設定手段は、前記堆積量が前記所定量よりも少ない場合に、前記高圧還流通路と前記低圧還流通路とにおける目標排気還流量の和が、前記高圧還流通路と前記低圧還流通路とにおける排気還流量の適合値の和となるように、前記高圧還流通路と前記低圧還流通路とにおける目標排気還流量を設定する請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
前記設定手段は、前記堆積量が前記所定量よりも多い場合に、前記高圧還流通路と前記低圧還流通路とにおける目標排気還流量をそれぞれ前記高圧還流通路と前記低圧還流通路とにおける排気還流量の適合値に設定する請求項１乃至５のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。