JP4320684B2 - 内燃機関の排気還流装置 - Google Patents

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Description

本発明は、排気通路と吸気通路を接続する低圧ＥＧＲ通路と、低圧ＥＧＲ通路の接続位置より上流の排気通路と低圧ＥＧＲ通路の接続位置より下流の吸気通路とを接続する高圧ＥＧＲ通路とを備えた内燃機関の排気還流装置に関する。
ターボ過給機のタービンより下流の排気通路とターボ過給機のコンプレッサより上流の吸気通路を連結する低圧排気ガス再循環通路と、タービンより上流の排気通路とコンプレッサより下流の吸気通路を連結する高圧排気ガス再循環通路と、低圧排気ガス再循環通路を流れる再循環排気ガスの量を制御可能な第１の再循環排気ガス制御弁と、高圧排気ガス再循環通路を流れる再循環排気ガスの量を制御可能な第２の再循環排気ガス制御弁とを備え、機関要求負荷に基づいて低圧排気ガス再循環通路を流れる排気の量及び高圧排気ガス再循環通路を流れる排気の量が制御される内燃機関が知られている（特許文献１参照）。また、排気通路と吸気通路とを連通するプライマリＥＧＲ通路及びセカンダリＥＧＲ通路を備え、エンジン負荷とエンジン回転数とから設定された目標ＥＧＲ率となるＥＧＲ流量が各ＥＧＲ通路を介して還流されるように各ＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲ弁をそれぞれ制御するエンジンの制御装置が知られている（特許文献２参照）。その他、排気通路、又は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３、４参照）。
特開２００５−０７６４５６号公報 特開２０００−１３０２６５号公報 特開平０８−１２１２６１号公報 特開平１０−１４１１４７号公報
特許文献２の制御装置では、エンジンの運転状態に基づいて各ＥＧＲ弁の開度を制御するいわゆるオープンループ制御で開度を制御しているが、ＥＧＲ弁は経年変化や製品機差などによって開度と通過ガス流量との対応関係が変化するため、目標とする流量のＥＧＲガスが吸気通路に還流されていないおそれがある。このような場合、各ＥＧＲ通路を介して実際に吸気通路に還流されているＥＧＲガスの流量を求め、これらＥＧＲガスの流量に基づいて各ＥＧＲ弁の開度と通路流量との対応関係を補正したり、目標とする流量のＥＧＲガスが還流されるように各ＥＧＲ弁の開度を補正することが必要となる。実際のＥＧＲ流量は、特許文献３又は４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、これらは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。各ＥＧＲガス流量を検出するべく各ＥＧＲ通路にそれぞれセンサを設けるとコストが増加する。
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コストの増加を抑制しつつ推定対象に設定したＥＧＲ通路を介して吸気通路の還流されている排気の流量を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、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通路の接続位置よりも上流の排気通路と前記低圧ＥＧＲ通路の接続位置より下流の吸気通路とを接続する高圧ＥＧＲ通路と、前記低圧ＥＧＲ通路を流れる排気の流量を調整する低圧ＥＧＲ弁と、前記高圧ＥＧＲ通路を流れる排気の流量を調整する高圧ＥＧＲ弁と、を備えた内燃機関の排気還流装置において、前記高圧ＥＧＲ通路の接続位置よりも下流の吸気通路又は前記低圧ＥＧＲ通路の接続位置よりも上流の排気通路に配置され、その配置された通路を流れるガスの酸素濃度を取得する酸素濃度取得手段と、所定のＥＧＲガス量推定条件が成立した場合、前記低圧ＥＧＲ通路及び前記高圧ＥＧＲ通路の少なくともいずれか一方が設定される推定対象のＥＧＲ通路を介して前記吸気通路に還流された排気が前記酸素濃度取得手段に到達する時期に前記酸素濃度取得手段が取得した酸素濃度に基づいて前記推定対象のＥＧＲ通路を流れていた排気の流量を推定するＥＧＲガス量推定手段と、を備えることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。
ＥＧＲ通路を介して還流された排気を含むガスの酸素濃度は、そのＥＧＲ通路を介して還流されている排気の流量と相関関係を有している。高圧ＥＧＲ通路の接続位置より下流の吸気通路に酸素濃度取得手段を配置することにより、高圧ＥＧＲ通路を介して還流された排気を含むガス及び低圧ＥＧＲ通路を介して還流された排気を含むガスの両方の酸素濃度を取得できるので、各ＥＧＲ通路を介して還流されている排気の流量をそれぞれ推定できる。低圧ＥＧＲ通路の接続位置より上流の排気通路に酸素濃度取得手段を配置した場合は、例えば内燃機関への燃料供給が停止され、かつ吸気通路のガスが気筒を介して排気通路に導かれるフューエルカット時などに高圧ＥＧＲ通路を介して還流された排気を含むガス及び低圧ＥＧＲ通路を介して還流された排気を含むガスの両方の酸素濃度を取得できる。そのため、各ＥＧＲ通路を介して還流されている排気の流量をそれぞれ推定できる。このように本発明の排気還流装置によれば、設けるべき酸素濃度取得手段の個数を抑えつつ、推定対象のＥＧＲ通路を介して還流された排気を含むガスの酸素濃度を取得できる。そのため、コストの増加を抑制しつつＥＧＲ通路を介して吸気通路の還流されている排気の流量を推定することができる。
本発明の排気還流装置の一形態において、前記推定対象のＥＧＲ通路を介して吸気通路に還流される排気の流量とその推定対象のＥＧＲ通路に設けられているＥＧＲ弁の開度との対応関係を記憶する記憶手段と、前記ＥＧＲガス量推定手段により推定された排気の流量と前記所定のＥＧＲガス量推定手段の成立時に前記推定対象のＥＧＲ通路を介して還流されるべき排気の目標流量との差に基づいて前記記憶手段に記憶されている対応関係を修正する学習手段と、をさらに備えていてもよい（請求項２）。この場合、ＥＧＲガス量推定手段により推定された排気の流量に基づいてＥＧＲ弁の開度と排気の流量との対応関係が補正されるので、ＥＧＲ弁に経年変化や製品機差が生じても推定対象のＥＧＲ通路を介して目標流量の排気を吸気通路に還流させることができる。
本発明の排気還流装置の一形態において、前記内燃機関は、前記低圧ＥＧＲ通路の接続位置よりも上流の吸気通路に設けられて吸気量を調整可能な第１スロットル弁と、前記低圧ＥＧＲ通路の接続位置よりも下流、かつ前記高圧ＥＧＲ通路の接続位置よりも上流の吸気通路に設けられて吸気量を調整可能な第２スロットル弁と、を備えるとともに、所定のフューエルカット条件が成立した場合に前記内燃機関への燃料供給が停止されるフューエルカット制御の適用対象であり、前記所定のＥＧＲガス量推定条件は、前記所定のフューエルカット条件であり、前記推定対象のＥＧＲ通路として前記低圧ＥＧＲ通路及び前記高圧ＥＧＲ通路が設定され、前記酸素濃度取得手段は、前記低圧ＥＧＲ通路の接続位置よりも上流の排気通路に配置され、前記ＥＧＲガス量推定手段は、前記所定のＥＧＲガス量推定条件が成立した場合、まず前記低圧ＥＧＲ弁及び前記高圧ＥＧＲ弁のそれぞれを全閉にするとともに前記低圧スロットル弁及び前記第２スロットル弁のそれぞれを全開にし、次に前記所定のＥＧＲガス量推定条件の成立時に前記高圧ＥＧＲ通路の接続位置よりも下流の吸気通路にあったガスが前記酸素濃度取得手段に到達した時点において前記酸素濃度取得手段が取得した酸素濃度を第１酸素濃度として保持するとともに、前記所定のＥＧＲガス量推定条件の成立時に前記高圧ＥＧＲ通路の接続位置よりも上流かつ前記低圧ＥＧＲ通路の接続位置よりも下流の吸気通路にあったガスが前記酸素濃度取得手段に到達した時点において前記酸素濃度取得手段が取得した酸素濃度を第２酸素濃度として保持し、その後前記第１酸素濃度及び前記第２酸素濃度に基づいて前記所定のＥＧＲガス量推定条件の成立時に前記低圧ＥＧＲ通路を介して還流されていた排気の流量及び前記高圧ＥＧＲ通路を介して還流されていた排気の流量をそれぞれ推定してもよい（請求項３）。
フューエルカット時は内燃機関の気筒内で燃焼が行われないので、各ＥＧＲ弁を全閉にすることにより吸気通路のガスをそのまま排気通路に導くことができる。そのため、排気通路に設けた酸素濃度取得手段によってフューエルカットが開始された時点の吸気通路のガスの酸素濃度を取得することができる。吸気通路の酸素濃度は、低圧ＥＧＲ通路の接続位置より上流の部分（以下、上流部と称することがある。）、低圧ＥＧＲ通路の接続位置より下流かつ高圧ＥＧＲ通路の接続位置より上流の部分（以下、中間部と称することがある。）、及び高圧ＥＧＲ通路の接続位置より下流の部分（以下、下流部と称することがある。）の３つの部分で異なる。上流部は排気が還流される前であるため、空気の酸素濃度と同じである。中間部では空気に低圧ＥＧＲ通路を介して還流された排気が混入するため、上流部よりも酸素濃度が低下する。下流部では、中間部のガスにさらに高圧ＥＧＲ通路を介して還流された排気が混入するため、さらに酸素濃度が低下する。このように上流部、中間部、下流部のそれぞれにおいて酸素濃度が変化するが、これらの酸素濃度の変化は、各部に還流された排気の量及び排気の酸素濃度と相関関係を有している。排気の酸素濃度は、所定のＥＧＲガス量推定条件の成立時に酸素濃度取得手段にて取得することができる。また、上述したようにフューエルカット時は吸気通路のガスがそのまま排気通路に排出されるので、排気通路の酸素濃度取得手段にて吸気通路の上流部、中間部、下流部の酸素濃度をそれぞれ取得することができる。そのため、これら取得した酸素濃度に基づいて所定のＥＧＲガス量推定条件が成立したときに低圧ＥＧＲ通路を介して還流されていた排気の流量及び高圧ＥＧＲ通路を介して還流されていた排気の流量をそれぞれ推定することができる。
この形態において、前記ＥＧＲガス量推定手段は、前記所定のＥＧＲガス量推定条件の成立時に前記高圧ＥＧＲ通路の接続位置よりも下流の吸気通路にあったガスが前記酸素濃度取得手段に到達した時点で前記第２スロットル弁を全閉にし、前記第１酸素濃度の取得後に前記第２スロットル弁を全開に戻してもよい（請求項４）。第２スロットル弁を全閉にすることにより、内燃機関の気筒に吸入されるガス量を制限して気筒から排気通路に排出されるガス量を制限することができる。そのため、このようなタイミングで第２スロットル弁を全閉にすることにより、所定のＥＧＲガス量推定条件の成立時に吸気通路の下流部にあったガスが酸素濃度取得手段の周囲に滞留する時間を長くすることができる。したがって、吸気通路の下流部にあったガスの酸素濃度をより確実に取得することができる。
また、前記酸素濃度取得手段は、前記高圧ＥＧＲ通路の接続位置よりも上流の排気通路に配置され、前記ＥＧＲガス量推定手段は、前記所定のＥＧＲガス量推定条件の成立時に前記高圧ＥＧＲ通路の接続位置よりも上流かつ前記低圧ＥＧＲ通路の接続位置よりも下流の吸気通路にあったガスが前記酸素濃度取得手段に到達した時点で前記第２スロットル弁を全閉にするとともに前記高圧ＥＧＲ弁を全開にし、前記第２酸素濃度の取得後に前記第２スロットル弁を全開にするとともに前記高圧ＥＧＲ弁を全閉に戻してもよい（請求項５）。第２スロットル弁を全閉にするとともに高圧ＥＧＲ弁を全開にすることにより、高圧ＥＧＲ通路を介して気筒から排出されたガスを吸気通路の下流部に還流させ、再度気筒に吸入させることができる。すなわち、高圧ＥＧＲ通路を介してガスを循環させることができる。そのため、このようなタイミングで第２スロットル弁を全閉にするとともに高圧ＥＧＲ弁を全開にすることにより、所定のＥＧＲガス量推定条件の成立時に吸気通路の中間部にあったガスを循環させることができる。酸素濃度取得手段は高圧ＥＧＲ通路の接続位置よりも上流の排気通路に配置されているため、酸素濃度取得手段にて循環されているガスの酸素濃度を取得することができる。そのため、吸気通路の中間部にあったガスの酸素濃度をより確実に取得することができる。また、ガスを循環させることにより気筒内の圧力が過度に低下することを抑制できるので、ピストンと気筒との間を介して気筒内にオイルが入り込むオイル上がりを抑制することができる。
本発明の排気還流装置の一形態においては、前記推定対象のＥＧＲ通路として前記低圧ＥＧＲ通路が設定され、前記酸素濃度取得手段が前記高圧ＥＧＲ通路の接続位置よりも下流の吸気通路に配置され、前記所定のＥＧＲガス量推定条件は、前記内燃機関に供給される燃料量が変化した際の変化量が予め設定した所定量以上の場合に成立したと判断され、前記ＥＧＲガス量推定手段は、前記所定のＥＧＲガス量推定条件が成立した場合、前記高圧ＥＧＲ弁の開度及び前記低圧ＥＧＲ弁の開度がそれぞれ維持されることを条件として、前記所定のＥＧＲガス量推定条件の成立時からその条件成立後に前記酸素濃度取得手段により取得される酸素濃度が変化した際の変化量が予め設定した判定値を最初に超えた時刻までの期間を高圧ＥＧＲガス還流時間として取得するとともに、前記所定のＥＧＲガス量推定条件の成立時からその条件成立後に前記酸素濃度取得手段により取得される酸素濃度が変化した際の変化量が前記判定値を次に超えた時刻までの期間を低圧ＥＧＲガス還流時間として取得し、その後前記高圧ＥＧＲガス還流時間及び前記低圧ＥＧＲガス還流時間に基づいて前記低圧ＥＧＲ通路を介して還流されている排気の流量を推定してもよい（請求項６）。高圧ＥＧＲ通路と低圧ＥＧＲ通路とは吸気通路及び排気通路との接続位置がそれぞれ異なるため、内燃機関への供給燃料量の変化の影響が吸気通路の中間部の酸素濃度に現れるタイミングとその変化の影響が吸気通路の下流部の酸素濃度に現れるタイミングとは異なる。また、供給燃料量の変化の影響が吸気通路の各部の酸素濃度に現れるタイミングは、各ＥＧＲ通路のＥＧＲガス流量によっても異なる。例えば、低圧ＥＧＲ通路のＥＧＲガス流量が多い場合は、低圧ＥＧＲ通路のＥＧＲガス流量が少ない場合と比較して吸気通路の中間部の酸素濃度が変化するタイミングが速くなる。この形態では、酸素濃度取得手段が高圧ＥＧＲ通路の接続位置よりも下流の吸気通路に配置されているため、供給燃料量が変化して排気の酸素濃度が変化した場合、酸素濃度取得手段によってまず吸気通路の下流部の酸素濃度の変化を取得し、次に吸気通路の下流部の酸素濃度の変化を取得できる。上述したようにこれらの変化が現れるタイミングは各ＥＧＲ通路のＥＧＲガス流量と相関関係を有しているため、これらの変化が現れたタイミングに基づいて各ＥＧＲ通路を流れているＥＧＲガス流量を推定することができる。
この形態において、前記ＥＧＲガス量推定手段は、前記所定のＥＧＲガス量推定条件の成立後から前記低圧ＥＧＲガス還流時間が取得されるまでの間に前記内燃機関に供給される燃料量が予め設定した許容範囲を超えて変動した場合、前記低圧ＥＧＲ通路を介して還流されている排気の流量の推定を中止してもよい（請求項７）。このように各ＥＧＲガス還流時間を取得している間に燃料量が変化すると吸気通路の各部の酸素濃度にこの燃料量の変化の影響が出るため、誤ったＥＧＲガス還流時間が取得される。そこで、このような場合は排気の流量の推定を中止する。これにより誤った排気の流量の推定を防止できる。
以上に説明したように、本発明の排気還流装置によれば、吸気通路又は排気通路に設けた酸素濃度取得手段にて吸気通路の各部の酸素濃度を取得できる。そのため、排気の流量を推定するために必要な酸素濃度取得手段の個数を抑えることができるので、コストの増加を抑制することができる。また、吸気通路の各部の酸素濃度は、各ＥＧＲ通路を介して還流されている排気の流量に影響されるので、酸素濃度取得手段により取得した酸素濃度に基づいてＥＧＲ通路を介して吸気通路の還流されている排気の流量を推定することができる。
（第１の形態）
図１は、本発明の第１の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エアフローメータ６、吸入空気量を調整するための第１スロットル弁７、ターボ過給機８のコンプレッサ８ａ、吸気を冷却するためのインタークーラ９、及び吸入空気量を調整するための第２スロットル弁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、排気を浄化するための排気浄化触媒１１、排気通路４を流れるガスの空燃比に対応した信号を出力する酸素濃度取得手段としての空燃比センサ１２、及び排気流量を調整するための排気絞り弁１３が設けられている。また、図１に示したように各気筒２には、気筒２内に燃料を噴射するためのインジェクタ１４がそれぞれ設けられている。各インジェクタ１４は、インジェクタ１４に供給される高圧の燃料が蓄えられるコモンレール１５に接続されている。
排気通路４と吸気通路３とは、低圧ＥＧＲ通路２０及び高圧ＥＧＲ通路２１にて接続されている。図１に示したように低圧ＥＧＲ通路２０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より上流の吸気通路３とを接続している。一方、高圧ＥＧＲ通路２１はタービン８ｂ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。低圧ＥＧＲ通路２０には、吸気通路４に導かれる排気、すなわちＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ２２、及び低圧ＥＧＲ通路２０を介して吸気通路３に還流されるＥＧＲガス（以下、第１ＥＧＲガスと称することがある。）の流量を調整するための低圧ＥＧＲ弁２３が設けられている。高圧ＥＧＲ通路２１には、高圧ＥＧＲ通路２１を介して吸気通路３に還流されるＥＧＲガス（以下、第２ＥＧＲガスと称することがある。）の流量を調整するために高圧ＥＧＲ弁２４が設けられている。
第１スロットル弁７、第２スロットル弁１０、低圧ＥＧＲ弁２３、及び高圧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各インジェクタ１４から噴射すべき燃料量を算出し、その算出した量の燃料が各気筒２内に供給されるように各インジェクタ１４の動作をそれぞれ制御する。また、ＥＣＵ３０は、例えばエンジン１の減速時にエンジン１の回転数が所定の判定値より高いなど所定のフューエルカット条件が成立した場合に各気筒２への燃料供給が停止される、いわゆるフューエルカットが行われるように各インジェクタ１４の動作を制御する。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した信号を出力するクランク角センサ３１、エアフローメータ６、及び空燃比センサ１２などが接続されている。
ＥＣＵ３０は低圧ＥＧＲ弁２３及び高圧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２４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２３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開度が設定され、その目標開度に制御される。すなわち、低圧ＥＧＲ弁２３はオープンループ制御で制御される。低圧ＥＧＲ通路２０を介して吸気通路３に還流されるＥＧＲガスの流量は、排気浄化触媒１１の圧力損失や排気絞り弁１３の開度により変化する。また、低圧ＥＧＲ弁２３として設けられる弁には有効開口面積のバラツキなどの製品機差が存在するため、同じ目標開度でも異なる流量のＥＧＲガスが還流されるおそれがある。そのため、各ＥＧＲ弁２３、２４の開度とそれらの開度における各ＥＧＲ通路２０、２１のＥＧＲガス流量をそれぞれ取得し、各ＥＧＲ弁２３、２４の開度と通過ガス流量との対応関係をそれぞれ補正する必要がある。この場合、まず各ＥＧＲ通路２０、２１のＥＧＲガス流量を取得する必要がある。
図２を参照して第１の形態における第１ＥＧＲガスの流量及び第２ＥＧＲガスの流量を推定する方法について説明する。図２は、図１のエンジン１における各部のガスの流れを説明するための図であり、図２において図１と共通の部分には同一の符号を付す。なお、図２ではターボ過給機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。
第１ＥＧＲガスの流量Ｇｌｐｌ及び第２ＥＧＲガスの流量Ｇｈｐｌは、図２に示した点Ａ〜Ｄにおける二酸化炭素（ＣＯ２）濃度と、外気から新たに取り込まれた空気（以下、新気と称することがある。）の流量Ｇｎとに基づいて推定できる。図２に示したように点Ａは低圧ＥＧＲ通路２０の接続位置よりも上流の吸気通路（以下、吸気通路上流部と称することがある。）３ａに、点Ｂは低圧ＥＧＲ通路２０の接続位置より下流、かつ高圧ＥＧＲ通路２１の接続位置より上流の吸気通路（以下、吸気通路中間部と称することがある。）３ｂに、点Ｃは高圧ＥＧＲ通路２１の接続位置より下流の吸気通路（以下、吸気通路下流部と称することがある。）３ｃに、点Ｄは排気通路４にそれぞれ設定される。また、下記の式（１）〜（４）にてエンジン１の気筒２に吸入される総吸気量Ｇｃｙｌに占めるＥＧＲガスの割合である全ＥＧＲ率Ｒｅｇｒ、総吸気量Ｇｃｙｌに占める第１ＥＧＲガスの割合であるＬＰＬＥＧＲ率Ｒｅｇｒｌ、総吸気量Ｇｃｙｌに占める第２ＥＧＲガスの割合であるＨＰＬＥＧＲ率Ｒｅｇｒｈ、及び総吸気量Ｇｃｙｌをそれぞれ定義する。
Figure 0004320684
Figure 0004320684
Figure 0004320684
Figure 0004320684
ところで、図２の点Ｃには新気、第１ＥＧＲガス、及び第２ＥＧＲガスが混合したガスが流れるため、式（５）に示したように点ＣにおけるＣＯ２濃度ＣＯ２ＮＬＨは、新気の流量Ｇｎ、第１ＥＧＲガスの流量Ｇｌｐｌ、第２ＥＧＲガスの流量Ｇｈｐｌ、新気のＣＯ２濃度ＣＯ２Ｎ、及び第１、第２ＥＧＲガスのＣＯ２濃度すなわち排気のＣＯ２濃度ＣＯ２ＥＨにて算出することができる。
Figure 0004320684
この式（５）を変形するとともに式（４）に基づいて第１ＥＧＲガスの流量Ｇｌｐｌ及び第２ＥＧＲガスの流量Ｇｈｐｌの合計を総吸気量Ｇｃｙｌから新気の流量Ｇｎを引いたものとして示すことにより、式（５）より下記の式（６）を導出することができる。このように総吸気量Ｇｃｙｌは、新気の流量Ｇｎ、新気のＣＯ２濃度ＣＯ２Ｎ、排気のＣＯ２濃度ＣＯ２ＥＨ、及び点ＣにおけるガスのＣＯ２濃度ＣＯ２ＮＬＨによって算出することができる。
Figure 0004320684
また、図２の点Ｂには、新気と第１ＥＧＲガスとが混合したガスが流れるため、下記の式（７）に示したように点ＢのＣＯ２濃度ＣＯ２ＮＬは、新気の流量Ｇｎ、第１ＥＧＲガスの流量Ｇｌｐｌ、新気のＣＯ２濃度ＣＯ２Ｎ、及び第１ＥＧＲガスのＣＯ２濃度、すなわち排気のＣＯ２濃度ＣＯ２ＥＨによって算出することができる。
Figure 0004320684
この式（７）を変形することにより、第１ＥＧＲガスの流量Ｇｌｐｌは下記の式（８）にて示すことができる。
Figure 0004320684
式（４）にて定義したように、総吸気量Ｇｃｙｌは新気の流量Ｇｎ、第１ＥＧＲガスの流量Ｇｌｐｌ、及び第２ＥＧＲガスの流量Ｇｈｐｌを足したものであるため、第２ＥＧＲガスの流量Ｇｈｐｌは、下記の式（９）にて算出することができる。
Figure 0004320684
そして、この式（９）に式（６）及び式（８）を代入することにより、式（１０）に示したように第２ＥＧＲガスの流量Ｇｈｐｌは、新気の流量Ｇｎ、新気のＣＯ２濃度ＣＯ２Ｎ、排気のＣＯ２濃度ＣＯ２ＥＨ、点ＢにおけるガスのＣＯ２濃度ＣＯ２ＮＬ、及び点ＣにおけるガスのＣＯ２濃度ＣＯ２ＮＬＨによって算出することができる。
Figure 0004320684
以上に説明したように、第１ＥＧＲガスの流量Ｇｌｐｌ及び第２ＥＧＲガスの流量Ｇｈｐｌは、新気の流量Ｇｎ、新気のＣＯ２濃度ＣＯ２Ｎ、排気のＣＯ２濃度ＣＯ２ＥＨ、吸気通路中間部３ｂにおけるガスのＣＯ２濃度ＣＯ２ＮＬ、及び吸気通路下流部３ｃにおけるガスのＣＯ２濃度ＣＯ２ＮＬＨによってそれぞれ算出することができる。新気の流量Ｇｎは、エアフローメータ６にて検出できる。新気は空気であるため、新気のＣＯ２濃度ＣＯ２Ｎは空気のＣＯ２濃度である。そのため、排気のＣＯ２濃度ＣＯ２ＥＨ、吸気通路中間部３ｂにおけるガスのＣＯ２濃度ＣＯ２ＮＬ、及び吸気通路下流部３ｃにおけるガスのＣＯ２濃度ＣＯ２ＮＬＨを取得することにより、第１ＥＧＲガスの流量Ｇｌｐｌ及び第２ＥＧＲガスの流量Ｇｈｐｌを算出することができる。
そこで、ＥＣＵ３０は吸気通路中間部３ｂ、吸気通路下流部３ｃ、及び排気通路４の各部のＣＯ２濃度を取得して第１ＥＧＲガスの流量Ｇｌｐｌ及び第２ＥＧＲガスの流量Ｇｈｐｌを推定するべく図３及び図４のＥＧＲガス量推定ルーチンを実行する。このルーチンは、エンジン１の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。なお、図４は図３に続くフローチャートである。このルーチンを実行することによりＥＣＵ３０が本発明のＥＧＲガス量推定手段として機能する。
図３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、吸入空気量、インジェクタ１４から噴射すべき燃料量、低圧ＥＧＲ弁２３の開度、高圧ＥＧＲ弁２４の開度、及び排気の空燃比などが取得される。次のステップＳ１２においてＥＣＵ３０はエンジン１がフューエルカット中か否か判断する。この判断は、上述した所定のフューエルカット条件が成立しているか否かによって判断すればよく、所定のフューエルカット条件が成立している場合にフューエルカット中と判断する。
フューエルカット中と判断した場合はステップＳ１３に進み、ＥＣＵ３０はフューエルカット開始時における排気のＣＯ２濃度ＣＯ２ＥＨが既に取得されているか否か判断する。排気のＣＯ２濃度が既に取得されていると判断した場合はステップＳ１４〜Ｓ１６をスキップしてステップＳ１７に進む。一方、排気のＣＯ２濃度ＣＯ２ＥＨが取得されていないと判断した場合はステップＳ１４に進み、ＥＣＵ３０は排気のＣＯ２濃度を取得する。気筒２内にて燃料が完全燃焼した場合、排気に含まれる成分はＣＯ２、窒素（Ｎ２）、酸素（Ｏ２）、及び水（Ｈ２Ｏ）のみと考えることができる。排気に含まれるその他の成分はこれら４つの成分と比較してその濃度が小さいため無視する。大気のＣＯ２濃度も燃料の燃焼で発生するＣＯ２の濃度と比較して小さいので、無視できる。燃料が燃焼するとその燃料の炭素（Ｃ）と水素（Ｈ）の比率に従ってＣＯ２とＨ２Ｏが生成される。大気のＣＯ２濃度を無視すると、排気に含まれるＣＯ２は吸気のＯ２が燃料の燃焼によって消費されて生成されたものと考えることができる。すなわち、吸気のＯ２濃度からのＯ２の減少量とＣＯ２の増加量とは比例関係を有していると考えることができる。また、燃料の燃焼によって生成されるＨ２Ｏも同様に考えることができる。この場合の化学式は、燃料のＣの比率に基づいて定まる定数ｍ、燃料のＨの比率に基づいて定まる定数ｎ、及び空燃比ＡＦを用いて、ＣｍＨｎ＋ＡＦ×（ｍ＋ｎ／４）×Ｏ２＋ＡＦ×（７９／２１）×（ｍ＋ｎ／４）×Ｎ２→ｍＣＯ２＋（ｎ／２）×Ｈ２Ｏ＋（ＡＦ−１）×（ｍ＋ｎ／４）×Ｏ２＋（７９／２１）×（ｍ＋ｎ／４）×Ｎ２と、表すことができる。なお、式中の（７９／２１）は空気中のＯ２に対する空気中のＮ２の割合を示している。このように排気に含まれるＣＯ２、Ｎ２、Ｏ２、及びＨ２Ｏの各成分の割合は、燃料のＣとＨの比率に基づいて定まる定数ｍ、ｎ及び排気の空燃比ＡＦを用いて一つの式で表すことができる。そして、この式よりＯ２濃度に基づいて空燃比ＡＦを算出する式、及びその空燃比ＡＦに基づいてＣＯ２濃度を算出する式を導き出すことができる。そのため、排気に含まれるＣＯ２、窒素（Ｎ２）、酸素（Ｏ２）、及び水（Ｈ２Ｏ）の各成分の濃度は、気筒２内で燃料が完全に燃焼すると仮定することにより、これらのうちの一つの成分の濃度から他の成分の濃度を推定することができる。そこで、空燃比センサ１２にて検出された排気の空燃比に基づいて排気のＯ２濃度を取得し、そのＯ２濃度に基づいて排気のＣＯ２濃度ＣＯ２ＥＨを推定する。なお、この推定方法は、周知の方法でよいため詳細な説明は省略する。
次のステップＳ１５においてＥＣＵ３０は、フューエルカットが開始されてから各気筒２のピストンが往復動した回数、いわゆるストローク数をカウントするためのカウンタＦｃｓｃに初期値０をセットいわゆるリセットし、その後ステップＳ１６にてカウンタＦｃｓｃのカウントを開始する。なお、後述するようにカウンタＦｃｓｃは吸気通路３にあった計測対象のガスが排気通路４に移動したか否か判断するためにカウントするものであるため、ストローク数は１つの気筒分ではなく全気筒分がカウントされる。続くステップＳ１７においてＥＣＵ３０は、低圧ＥＧＲ弁２３及び高圧ＥＧＲ弁２４をそれぞれ全閉にするとともに第１スロットル弁７及び第２スロットル弁１０をそれぞれ全開にする。なお、既にこの開度に制御されていた場合はその状態を維持する。図５はフューエルカットの開始時における各部のガスの状態を示している。フューエルカット中は気筒２内への燃料供給が停止されるため、吸気通路３のガスを気筒２を介して排気通路４に移動させることができる。この際、各ＥＧＲ弁２３、２４が開弁していると排気が吸気通路３に導かれてしまうため、これらＥＧＲ弁２３、２４を全閉の状態にする。一方、各スロットル弁７、１０を閉じると気筒２内にガスが吸い込まれ難くなるため、これらスロットル弁７，１０は全開とする。これにより、吸気通路３のガスを速やかに排気通路４に移動させることができる。すなわち、このように各ＥＧＲ弁２３、２４及び各スロットル弁７、１０を制御することにより、フューエルカットの開始時に吸気通路下流部３ｃにあったガス（以下、下流部ガスと称することがある。）及びフューエルカットの開始時に吸気通路中間部３ｂにあったガス（以下、中間部ガスと称することがある。）を順に空燃比センサ１２の位置に移動させることができる。
次のステップＳ１８においてＥＣＵ３０は、カウンタＦｃｓｃの値が予め設定した第１判定値ＦｃｓｃＳ１より大きいか否か判断する。第１判定値ＦｃｓｃＳ１は、フューエルカットの開始時に吸気通路下流部３ｃにあったガスが空燃比センサ１２の位置まで移動するのに要するストローク数が設定される。このストローク数は、気筒２の直径、気筒２に挿入されたピストンの上死点から下死点までの距離いわゆるストローク長、及び各気筒２から空燃比センサ１２までの排気通路の容積に基づいて設定される。カウンタＦｃｓｃの値が第１判定値ＦｃｓｃＳ１以下と判断した場合は今回のルーチンを終了する。一方、カウンタＦｃｓｃの値が第１判定値ＦｃｓｃＳ１より大きいと判断した場合はステップＳ１９に進み、ＥＣＵ３０はフューエルカットの開始時に吸気通路下流部３ｃにあったガス（下流部ガス）のＣＯ２濃度ＣＯ２ＮＬＨが既に取得されているか否か判断する。下流部ガスのＣＯ２濃度ＣＯ２ＮＬＨが既に取得されていると判断した場合はステップＳ２０〜Ｓ２２をスキップしてステップＳ２３に進む。一方、下流部ガスのＣＯ２濃度ＣＯ２ＮＬＨが取得されていないと判断した場合はステップＳ２０に進み、ＥＣＵ３０は第２スロットル弁１０を全閉にする。このように第２スロットル弁１０を全閉にすることにより気筒２へのガスの流入を制限できるので、下流部ガスが空燃比センサ１２の位置を通過するまでに要する時間を延ばすことができる。
次のステップＳ２１においてＥＣＵ３０は、下流部ガスのＣＯ２濃度ＣＯ２ＮＬＨを取得する。この下流部ガスも上述した排気と同様に下流部ガスのＣＯ２濃度、Ｎ２濃度、Ｏ２濃度、及びＨ２Ｏ濃度のうちの一つが取得できれば、その濃度から他の成分の濃度を推定することができる。そこで、下流部ガスが空燃比センサ１２の位置を通過しているときに空燃比センサ１２にてそのガスのＯ２濃度を取得し、このＯ２濃度に基づいて下流部ガスのＣＯ２濃度ＣＯ２ＮＬＨを推定する。吸気のＣＯ２濃度も上述した排気のＣＯ２濃度と同様に推定することができる。例えば、排気を再循環している場合は吸気に排気が混入されるが、これの見方を変えて排気に大量の吸気が混入されていると考える。この場合、排気に大量の新気が導入され、排気の空燃比が大きくなっていると考えることができる。そこで、このガスのＯ２濃度を取得し、このＯ２濃度に基づいてこのガスの空燃比を算出する。その後、この算出した空燃比と燃料のＣとＨの比率を用いることにより、上述したＣＯ２濃度の推定方法に基づいてこのガスのＣＯ２濃度を推定することができる。なお、ＣＯ２濃度の推定方法はこの方法に限定されない。この他、一般に使用されているＣＯ２濃度推定方法を利用してＣＯ２濃度を推定してよい。続くステップＳ２２においてＥＣＵ３０は第２スロットル弁１０を全開にする。
その後、図４のステップＳ２３においてＥＣＵ３０は、カウンタＦｃｓｃの値が予め設定した第２判定値ＦｃｓｃＳ２より大きいか否か判断する。第２判定値ＦｃｓｃＳ２は、フューエルカットの開始時に吸気通路中間部３ｂにあったガス（中間部ガス）が空燃比センサ１２の位置まで移動するのに要するストローク数が設定される。そのため、第２判定値ＦｃｓｃＳ２には第１判定値ＦｃｓｃＳ１よりも大きい値が設定される。カウンタＦｃｓｃの値が第２判定値ＦｃｓｃＳ２以下と判断した場合は今回のルーチンを終了する。
一方、カウンタＦｃｓｃの値が第２判定値ＦｃｓｃＳ２より大きいと判断した場合はステップＳ２４に進み、ＥＣＵ３０は低圧ＥＧＲ弁２３、高圧ＥＧＲ弁２４、第１スロットル弁７、及び第２スロットル弁１０をそれぞれ全閉にする。カウンタＦｃｓｃの値が第２判定値ＦｃｓｃＳ２より大きい場合は中間部ガスが空燃比センサ１２の位置に移動したと判断できるので、このように各ＥＧＲ弁２３、２４及び各スロットル弁７、１０をそれぞれ全閉にすることにより、そのガスが空燃比センサ１２の位置を通過するまでに要する時間を延ばすことができる。図６は、中間部ガスが空燃比センサ１２の位置に移動したときのエンジン１の各部のガスの状態を示している。続くステップＳ２５においてＥＣＵ３０は、中間部ガスのＣＯ２濃度ＣＯ２ＮＬを取得する。中間部ガスのＣＯ２濃度ＣＯ２ＮＬも、上述した下流部ガスのＣＯ２濃度ＣＯ２ＮＬＨと同様に中間部ガスのＯ２濃度に基づいて推定できる。そこで、空燃比センサ１２にて中間部ガスのＯ２濃度を取得し、このＯ２濃度に基づいてＣＯ２濃度ＣＯ２ＮＬを推定する。
次のステップＳ２６においてＥＣＵ３０は、推定した排気のＣＯ２濃度ＣＯ２ＥＨ、下流部ガスのＣＯ２濃度ＣＯ２ＮＬＨ、及び中間部ガスのＣＯ２濃度ＣＯ２ＮＬに基づいてフューエルカットの開始時における第１ＥＧＲガスの流量Ｇｌｐｌ及び第２ＥＧＲガスの流量Ｇｈｐｌをそれぞれ推定する。続くステップＳ２７においてＥＣＵ３０は、各ＣＯ２濃度ＣＯ２ＥＨ、ＣＯ２ＮＬＨ、ＣＯ２ＮＬに初期値０をセットしてリセットし、未取得の状態にするとともにカウンタＦｃｓｃに初期値０をセットしてリセットする。その後、今回のルーチンを終了する。
図３のステップＳ１２にてフューエルカット中ではないと判断した場合はステップＳ２８に進み、ＥＣＵ３０は排気のＣＯ２濃度ＣＯ２ＥＨ、下流部ガスのＣＯ２濃度ＣＯ２ＮＬＨ、及び中間部ガスのＣＯ２濃度ＣＯ２ＮＬの値にそれぞれ初期値０をセットしてリセットし、未取得の状態にするとともにカウンタＦｃｓｃをリセットする。続くステップＳ２９においてＥＣＵ３０は、エンジン１の運転状態に応じて各ＥＧＲ弁２３、２４及び各スロットル弁７、１０の開度を制御する。以下、この制御を通常制御と称することがある。その後、今回のルーチンを終了する。
以上に説明したように第１の形態によれば、フューエルカット中に各ＥＧＲ弁２３、２４及び各スロットル弁７、１０の開度を調整することにより、フューエルカットの開始時に吸気通路下流部３ｃにあったガス（下流部ガス）及び吸気通路中間部３ｂにあったガス（中間部ガス）を順次空燃比センサ１２の位置に移動させ、これらのガスのＣＯ２濃度をそれぞれ取得することができる。そのため、フューエルカットの開始時における第１ＥＧＲガスの流量Ｇｌｐｌ及び第２ＥＧＲガスの流量Ｇｈｐｌをそれぞれ推定することができる。また、このように推定した第１ＥＧＲガスの流量Ｇｌｐｌ及び第２ＥＧＲガスの流量Ｇｈｐｌとフューエルカットの開始時における各ＥＧＲ弁２３、２４の開度とに基づいて各ＥＧＲ弁２３、２４の開度と通過ガス流量との対応関係をそれぞれ補正することができる。そのため、第１ＥＧＲガスの流量Ｇｌｐｌ及び第２ＥＧＲガスの流量Ｇｈｐｌを精度良く調整することができる。なお、このように各ＥＧＲガスの流量を推定することにより、所定のフューエルカット条件が本発明のＥＧＲガス量推定条件に対応する。また、下流部ガスのＯ２濃度が本発明の第１酸素濃度に、中間部ガスのＯ２濃度が本発明の第２酸素濃度にそれぞれ対応する。
（第２の形態）
次に図７〜図９を参照して本発明の第２の形態を説明する。図７に示したようにこの形態では、空燃比センサ１２が排気通路の４の一部を形成するエキゾーストマニホールド４０に設けられる。すなわち、第２の形態では、空燃比センサ１２が高圧ＥＧＲ通路２１の接続位置よりも上流の排気通路４に設けられる。この点が第１の形態と異なり、それ以外は第１の形態と同様である。そのため、第１の形態と共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。図８は、第２の形態のＥＣＵ３０がエンジン１の運転中に所定の周期で繰り返し実行するＥＧＲガス量推定ルーチンの一部を示している。なお、図８は、第１の形態のＥＧＲガス量推定ルーチンの図４の部分に対応している。これ以外の部分は第１の形態と同じであるため、図示及び説明を省略する。なお、図８おいて図４と同一の処理には同一の符号を付して説明を省略する。
第２の形態のＥＧＲガス量推定ルーチンにおいてＥＣＵ３０は、ステップＳ２３まで第１の形態と同様に処理を進める。ステップＳ２３においてカウンタＦｃｓｃが第２判定値ＦｃｓｃＳ２より大きいと判断した場合はステップＳ３１に進み、ＥＣＵ３０は高圧ＥＧＲ弁２３を全開にするとともに、低圧ＥＧＲ弁２４、第１スロットル弁７、及び第２スロットル弁１０をそれぞれ全閉にする。この場合、図９に示したように空燃比センサ１２を通過したガスを高圧ＥＧＲ通路２１を介して吸気通路３に導き、気筒２内を介して再度空燃比センサ１２導くことができる。すなわち、中間部ガスを高圧ＥＧＲ通路２１を利用して循環させることができる。
次のステップＳ２４においてＥＣＵ３０は中間部ガスのＣＯ２濃度ＣＯ２ＮＬを推定する。以降は第１の形態の図４と同様に処理を進める。その後今回のルーチンを終了する。
第２の形態によれば、フューエルカットの開始時に吸気通路中間部３ｂにあったガス（中間部ガス）を高圧ＥＧＲ通路２１を介して循環させることができる。この循環経路中には空燃比センサ１２が設けられているため、このガスのＯ２濃度をより確実に取得することができる。また、このようにガスを循環させて気筒２にガスを吸入させることにより、気筒２内の圧力の過度の低下を防止することができるので、ピストンと気筒２との隙間から燃焼室内にオイルが入り込むオイル上がりを抑制することができる。
（第３の形態）
図１０〜図１６を参照して本発明の第３の形態について説明する。図１０は、本発明の第３の形態に係る排気還流装置が組み込まれたエンジンを示している。なお、図１０において図１と共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。図１０に示したように第３の形態では測定対象ガスの酸素濃度に対応した信号を出力する酸素濃度取得手段としてのＯ２センサ５０が高圧ＥＧＲ通路２１の接続位置よりも下流の吸気通路３に設けられる点が他の形態と異なる。なお、図１０に示したようにＯ２センサ５０は吸気通路３の一部を形成するインテークマニホールド（以下、インマニと略称することがある。）５１に設けられている。また、高圧ＥＧＲ通路２１に排気浄化触媒５２が設けられ、第２スロットル弁１０は省略される。排気通路４の排気浄化触媒１１は図示を省略した。
図１１を参照して第３の形態における第１ＥＧＲガスの流量Ｇｌｐｌ及び第２ＥＧＲガスの流量Ｇｈｐｌの推定方法について説明する。図１１は図１０のエンジン１における各部のガスの流れを説明するための図である。図１１において図１０と共通の部分には同一の符号を付す。なお、図１１ではターボ過給機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。
ＥＧＲガスの流量の推定方法を説明するため、図１１に示したようにエンジン１におけるガスの流路に点ａ〜ｇを設定する。なお、点ａには低圧ＥＧＲ通路２０と吸気通路３との接続位置が、点ｂには高圧ＥＧＲ通路２１と吸気通路３との接続位置が、点ｃには空燃比センサ１２の配置位置が、点ｄには吸気通路３と気筒２との接続位置がそれぞれ設定される。また、点ｅには気筒２と排気通路４との接続位置が、点ｆには高圧ＥＧＲ通路２１と排気通路４との接続位置が、点ｇには低圧ＥＧＲ通路２０と排気通路４との接続位置がそれぞれ設定される。そして、これらの点ａ〜ｇにて特定される各区間を区間Ａ〜Ｇと定義する。なお、区間Ａには点ａから点ｂまでの吸気通路３の部分が、区間Ｂには点ｂから点ｃまでの吸気通路３の部分が、区間Ｃには点ｃから点ｄまでの吸気通路３の部分がそれぞれ設定される。また、区間Ｄには点ｅから点ｆまでの排気通路４の部分が、区間Ｅには点ｆから点ｇまでの排気通路４の部分が、区間Ｆには点ｆから点ｂまでの高圧ＥＧＲ通路２１が、区間Ｇには点ｇから点ａまでの低圧ＥＧＲ通路２０がそれぞれ設定される。
図１０のエンジン１においてエンジン１への燃料供給量が変化した場合、その燃料供給量の変化によって排気の酸素濃度が変化する。この酸素濃度の変化した排気が低圧ＥＧＲ通路２０及び高圧ＥＧＲ通路２１をそれぞれ介して吸気通路３に還流された場合、高圧ＥＧＲ通路２１は低圧ＥＧＲ通路２０の接続位置よりも上流で排気通路４と接続されているため、酸素濃度が変化した排気はまず高圧ＥＧＲ通路２１を介して吸気通路３に還流され、その後低圧ＥＧＲ通路２０を介して吸気通路３に還流される。そのため、図１２に示したようにＯ２センサ５０により検出される酸素濃度は２段階に変化する。図１２の時刻Ｔ１における１段階目の酸素濃度の変化は高圧ＥＧＲ通路２１を介して還流された排気の影響によるものであり、時刻Ｔ２の２段階目の酸素濃度の変化は低圧ＥＧＲ通路２０を介して還流された排気の影響によるものである。エンジン１への供給燃料量が変化した時刻Ｔ０から１段階目の酸素濃度の変化が発生した時刻Ｔ１までの時間（以下、ＨＰＬ遅れ時間と称することがある。）Ｔｈｐｌは第２ＥＧＲガスの流量Ｇｈｐｌと相関関係を有している。また、時刻Ｔ０から２段階目の酸素濃度の変化が発生した時刻Ｔ２までの時間（以下、ＬＰＬ遅れ時間と称することがある。）Ｔｌｐｌは第１ＥＧＲガスの流量Ｇｌｐｌと相関関係を有している。そこで、そこで、第３の形態では、これら遅れ時間Ｔｈｐｌ、Ｔｌｐｌに基づいて第１ＥＧＲガスの流量Ｇｌｐｌ及び第２ＥＧＲガスの流量Ｇｈｐｌを推定する。
ＬＰＬ遅れ時間Ｔｌｐｌは、図１１の区間Ａ〜Ｇのガスの通過時間ＴＡ〜ＴＧを用いて以下の式（１１）で示すことができる。なお通過時間ＴＡは、区間Ａをガスが通過するために必要な時間を示す。同様に、通過時間ＴＢ〜ＴＧも付された添字と同じ区間をガスが通過するために必要な時間を示している。以下、式に使用する変数には添字Ａ〜Ｇを付して区間毎に区別する。なお、その区別が不要な場合は添字を省略する。
Figure 0004320684
また、ＨＰＬ遅れ時間Ｔｈｐｌは、同様に通過時間ＴＡ〜ＴＧを用いて以下の式（１２）で示すことができる。
Figure 0004320684
式（１１）から式（１２）を減ずることにより式（１３）を導くことができる。
Figure 0004320684
ところで、一般に区間を通過するために要する通過時間Ｔは、平均ガス質量流量Ｇ、その区間のガスの平均温度ｔ、平均ガス密度ρ、及びその区間の容積Ｖに基づいて下記の式（１４）で算出することができる。なお、平均ガス密度ρは温度ｔに応じて変化するため、式（１４）では平均ガス密度ρを温度ｔの関数として示した。
Figure 0004320684
そのため、式（１４）の関係を式（１３）に適用すると式（１５）を導出することができる。
Figure 0004320684
各区間Ａ〜Ｇの容積ＶＡ〜ＶＧは、図１１のエンジン１の吸気通路３、排気通路４、低圧ＥＧＲ通路２０、及び高圧ＥＧＲ通路２１のそれぞれの直径及び長さが決まれば、それらの数値から予め求めることができる。また、ガス密度ρとガスの平均温度ｔとの関係も、各区間を流れるガスの成分を仮定することにより予め求めることができる。さらにガスの温度ｔも温度センサなどにて検出したり、エンジン１の運転状態に基づいて推定することにより求めることができる。なお、このガスの温度ｔの推定方法は周知の方法でよいため、詳細な説明は省略する。そこで、このように求めることができるものを式（１６）に示したように定数Ｋに置き換える。
Figure 0004320684
そして、この定数Ｋを使用することにより、式（１５）を式（１７）に書き換えることができる。
Figure 0004320684
このうち流量ＧＥは、ＥＧＲガスの分配を考慮することにより、流量ＧＤ及びＨＰＬＥＧＲ率Ｒｅｇｒｈを用いて式（１８）で示すことができる。
Figure 0004320684
流量ＧＤは、吸気通路３から気筒２に吸入されたもの及び気筒２内に供給されたものが全て気筒２から排気通路４に排出されると仮定すると流量ＧＣ及び供給燃料量Ｑを用いて式（１９）のように示すことができる。
Figure 0004320684
そのため、式（１８）は式（１９）の関係を適用することにより式（２０）に変形することができる。
Figure 0004320684
また、流量ＧＡは、区間Ｇの流量ＧＧ及びエアフローメータ６にて検出される新気の流量Ｇａｆｍを用いて式（２１）で示すことができる。
Figure 0004320684
流量ＧＦは、以下の区間Ｄの流量ＧＤとＨＰＬＥＧＲ率Ｒｅｇｒｈを用いて式（２２）で示すことができる。
Figure 0004320684
そして、式（２２）は式（１９）の関係を適用することにより式（２３）に変形することができる。
Figure 0004320684
ところで、ＬＰＬＥＧＲ率Ｒｅｇｒｌは、区間Ｃの流量ＧＣ及び区間Ｇの流量ＧＧを用いて式（２４）のように表すことができる。
Figure 0004320684
また、ＨＰＬＥＧＲ率Ｒｅｇｒｈは、全ＥＧＲ率ＲｅｇｒからＬＰＬＥＧＲ率Ｒｅｇｒｌを引いたものであり、区間Ｆの流量ＧＦを区間Ｃの流量ＧＣで割った値である。区間Ｆの流量ＧＦは、区間Ｃの流量ＧＣから区間Ｇの流量ＧＧ及び新気の流量Ｇａｆｍを引いた値であるため、ＨＰＬＥＧＲ率Ｒｅｇｒｈは、区間Ｃの流量ＧＣ、区間Ｇの流量ＧＧ、及び新気の流量Ｇａｆｍを用いて式（２５）にて表すことができる。
Figure 0004320684
区間Ｃの流量ＧＣは、吸気通路３に設けたＯ２センサ５０の検出値に基づいて算出することができる。区間Ｃのガスの酸素濃度Ｏ２ｓは、新気の酸素濃度と吸気通路に還流された排気の酸素濃度に基づいて決定されるため、空気の酸素濃度Ｏ２ａｉｒ、全ＥＧＲ率Ｒｅｇｒ、及び空気過剰率λを用いて式（２６）のように表すことができる。
Figure 0004320684
この式で、空気過剰率λは、理論空燃比、供給燃料量、及び新気の流量を用いて表すことができる。理論空燃比を供給燃料量で割った結果に新気の流量を掛けた値が空気過剰率となる。そこで、理論空燃比を空気の酸素濃度Ｏ２ａｉｒで割った値である定数β、供給燃料量Ｑ、及び新気の流量Ｇａｆｍを用いて式（２６）を式（２７）に変形する。
Figure 0004320684
また、全ＥＧＲ率Ｒｅｇｒは、式（２８）に示したように区間Ｃの流量ＧＣ及び新気の流量Ｇａｆｍによって示すことができる。
Figure 0004320684
そのため、式（２８）を式（２７）に代入することにより、式（２９）を導出することができる。
Figure 0004320684
そして、この式（２９）を整理することによって式（３０）を導くことができる。
Figure 0004320684
このように区間Ｃの流量ＧＣは、新気の流量Ｇａｆｍ、吸気の酸素濃度Ｏ２ｓ、及び供給燃料量Ｑに基づいて算出することができる。そして、式（２０）、式（２１）、式（２３）、式（２４）、式（２５）、及び式（３０）を式（１７）に代入することにより、式（１７）における未知数は、区間Ｇの流量ＧＧ、ＬＰＬ遅れ時間Ｔｌｐｌ及びＨＰＬ遅れ時間Ｔｈｐｌのみとすることができる。そこで、ＥＣＵ３０は、ＬＰＬ遅れ時間Ｔｌｐｌ及びＨＰＬ遅れ時間Ｔｈｐｌを取得し、これら遅れ時間に基づいて流量ＧＧ、すなわち第１ＥＧＲガスの流量Ｇｌｐｌを推定するべく図１３及び図１４に示したＥＧＲガス量推定ルーチンをエンジン１の運転中に所定の周期で繰り返し実行する。図１４は図１３に続くフローチャートである。なお、図１３において図３と同一の処理には同一の参照符号を付して説明を省略する。
図１３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。この処理では、Ｏ２センサ５０にて吸気の酸素濃度も取得する。続くステップＳ４１においてＥＣＵ３０は、ＬＰＬ遅れ時間Ｔｌｐｌ及びＨＰＬ遅れ時間Ｔｈｐｌを取得していることを示す学習フラグがオフか否か判断する。学習フラグがオンと判断した場合はステップＳ４２〜Ｓ４４をスキップしてステップＳ４５に進む。一方、学習フラグがオフと判断した場合はステップＳ４２に進み、ＥＣＵ３０はインジェクタ１４から噴射すべき燃料量が変化したときのその変化量（以下、燃料変化量と称することがある。）が予め設定した所定の判定量αより大きいか否か判断する。燃料変化量が小さい場合は燃料量が変化した後の排気が吸気通路３に還流されても吸気通路３のガスの酸素濃度が殆ど変化しないため、その酸素濃度の変化をＯ２センサ５０で検出できないおそれがある。そこで、所定の判定量αとしては、例えばＯ２センサ５０で吸気通路３のガスの酸素濃度の変化を確実に検出できることが可能な燃料変化量が設定される。このような値は、Ｏ２センサ５０の性能などに応じて適宜設定される。燃料変化量が所定の判定量α以下と判断した場合は今回のルーチンを終了する。
一方、燃料変化量が所定の判定量αより大きいと判断した場合はステップＳ４３に進み、ＥＣＵ３０は学習フラグをオンに切り替える。続くステップＳ４４においてＥＣＵ３０は、各遅れ時間Ｔｌｐｌ、Ｔｈｐｌを計時するためのタイマＴｎの値を初期値０にセットし、その初期値からタイマカウントを開始する。
次のステップＳ４５においてＥＣＵ３０は、各インジェクタ１４から噴射すべき燃料量が変化後の燃料量を中心とした所定の許容範囲内で推移しているか否か判断する。言い換えると変化後の燃料量の変動が所定の許容範囲内が否か判断する。遅れ時間の計測中にさらに燃料量が大きく変化した場合は、その燃料量の変化が吸気通路３のガスの酸素濃度に影響を及ぼし、空燃比センサ１２の検出値に計時対象以外の変化が現れる。これを防止するために所定の許容範囲を設定し、変化後の燃料量がこの所定の許容範囲を超えてさらに変化した場合は遅れ時間の計時を中止する。所定の許容範囲の上限値及び下限値としては、例えばこの範囲内での燃料量の変化であればそのときの排気が吸気通路３に還流されても吸気通路３の酸素濃度が殆ど変化しない変化量が設定される。変化後の燃料量の変動が所定の許容範囲内と判断した場合はステップＳ４６に進み、ＥＣＵ３０は低圧ＥＧＲ弁２３の開度変化が予め設定した許容値γ１未満であり、かつ高圧ＥＧＲ弁２４の開度変化が予め設定した許容値γ２未満か否か判断する。遅れ時間の計時中に各ＥＧＲ弁２３、２４の開度が大きく変化すると、第１ＥＧＲガスの流量及び第２ＥＧＲガスの流量がそれぞれ変化するため、計時対象以外の変化が現れる。そこで、これを防止するべく許容値γ１、γ２を設定し、ＥＧＲ弁２３、２４の開度がこれら許容値γ１、γ２以上に変化した場合は遅れ時間の計時を中止する。許容値γ１には、例えば低圧ＥＧＲ弁２３の開度変化がこの許容値γ１未満であれば第１ＥＧＲガスの流量が殆ど変化しない開度変化量が設定される。また、許容値γ２も同様に高圧ＥＧＲ弁２４の開度変化と第２ＥＧＲガスの流量との関係に基づいて設定される。
ステップＳ４５が否定判断された場合、又はステップＳ４６が否定判断された場合はステップＳ４７に進み、ＥＣＵ３０はタイマＴｎの値に初期値０をセットしてリセットするとともに学習フラグをオフに切り替える。その後、今回のルーチンを終了する。
一方、ステップＳ４６が肯定判断された場合はステップＳ４８に進み、ＥＣＵ３０はＯ２センサ５０の検出値の変化量が所定の判定値δより大きいか否か判断する。所定の判定値δは、Ｏ２センサ５０にて検出された酸素濃度の変化が吸気通路３に還流されている排気の酸素濃度の変化の影響によるものか否か判断する基準として設定されるものである。そのため、所定の判定値δとしては、例えばその変化が明らかに計時対象の変化と判断可能な変化量が設定される。Ｏ２センサ５０の検出値の変化量が所定の判定値δ以下と判断した場合は今回のルーチンを終了する。
一方、Ｏ２センサ５０の検出値の変化量が所定の判定値δより大きいと判断した場合は図１４のステップＳ４９に進み、ＥＣＵ３０はＨＰＬ遅れ時間Ｔｈｐｌがすでに計測されていることを示す計測フラグがオフか否か判断する。計測フラグがオフと判断した場合はステップＳ５０に進み、ＥＣＵ３０はそのときのタイマＴｎの値をＨＰＬ遅れ時間Ｔｈｐｌに代入し、ＨＰＬ遅れ時間Ｔｈｐｌを取得する。続くステップＳ５１においてＥＣＵ３０は、計測フラグをオンに切り替える。その後、今回のルーチンを終了する。
一方、計測フラグがオンと判断した場合はステップＳ５２に進み、ＥＣＵ３０はそのときのタイマＴｎの値をＬＰＬ遅れ時間Ｔｌｐｌに代入し、ＬＰＬ遅れ時間Ｔｌｐｌを取得する。次のステップＳ５３においてＥＣＵ３０は取得したＬＰＬ遅れ時間Ｔｌｐｌ及びＨＰＬ遅れ時間Ｔｈｐｌと上述した推定方法に基づいて区間Ｇの流量ＧＧ、すなわち第１ＥＧＲガスの流量Ｇｌｐｌを算出する。また、算出した流量ＧＧ及び上述した式（２３）、式（２５）、式（３０）に基づいて区間Ｆの流量ＧＦ、すなわち第２ＥＧＲガスの流量Ｇｈｐｌを算出する。続くステップＳ５４においてＥＣＵ３０は、ＨＰＬ遅れ時間Ｔｈｐｌ、ＬＰＬ遅れ時間Ｔｌｐｌ、タイマＴｎの値にそれぞれ０をセットしてこれらの値をリセットする。また、学習フラグ及び計測フラグをそれぞれオフに切り替える。さらに、第１ＥＧＲガスの流量Ｇｌｐｌ及び第２ＥＧＲガスの流量Ｇｈｐｌを算出したことを示す学習完了フラグをオンに切り替える。その後、今回のルーチンを終了する。
以上に説明したように第３の形態によれば、ＬＰＬ遅れ時間Ｔｌｐｌ及びＨＰＬ遅れ時間Ｔｈｐｌに基づいて第１ＥＧＲガスの流量Ｇｌｐｌ及び第２ＥＧＲガスの流量Ｇｈｐｌを算出することができる。なお、このように各ＥＧＲガスの流量を推定することにより、燃料変化量が予め設定した所定の判定量αより大きいことが本発明のＥＧＲガス量推定条件に対応する。また、ＬＰＬ遅れ時間が低圧ＥＧＲガス還流時間に、ＨＰＬ遅れ時間が高圧ＥＧＲガス還流時間にそれぞれ対応する。
図１３のルーチンにて算出した第１ＥＧＲガスの流量Ｇｌｐｌ及び第２ＥＧＲガスの流量Ｇｈｐｌとこれらの流量を算出したときの各ＥＧＲ弁２３、２４の開度とは、各ＥＧＲ弁２３、２４の開度と通過ガス流量との対応関係の補正に使用される。図１５は、各ＥＧＲ弁２３、２４の開度と弁を通過するガス流量との対応関係を補正すべくＥＣＵ３０がエンジン１の運転中に所定の周期で繰り返し実行する開度学習ルーチンを示している。このルーチンを実行することにより、ＥＣＵ３０が本発明の学習手段として機能する。
図１５のルーチンにおいてＥＣＵ３０は、まずステップＳ６１で学習完了フラグがオンか否か判断する。学習完了フラグがオフと判断した場合は今回のルーチンを終了する。一方、学習完了フラグがオンと判断した場合はステップＳ６２に進み、ＥＣＵ３０は各ＥＧＲ弁２３、２４の開度と弁を通過するガス流量との対応関係を補正する。この補正は、補正前の対応関係に基づいて求められる第１ＥＧＲガスの流量と、各遅れ時間Ｔｌｐｌ、Ｔｈｐｌにて算出した第１ＥＧＲガスの流量Ｇｌｐｌとの差に基づいて行われる。図１６は、低圧ＥＧＲ弁２３の開度と低圧ＥＧＲ弁２３を通過するガス流量との対応関係の一例を示している。また、図１６の線Ｌ１は、補正前の対応関係の一例を示している。この対応関係は、ＥＣＵ３０のＲＡＭにマップとして記憶されている。そのため、ＥＣＵ３０が本発明の記憶手段に対応する。図１３のルーチンにおいて算出した第１ＥＧＲガスの流量Ｇｌｐｌとその流量を算出したときの開度との対応関係が図１６の点Ｚの場合、低圧ＥＧＲ弁２３の開度と通過ガス流量との対応関係は図１６の線Ｌ２のように補正される。高圧ＥＧＲ弁２４の対応関係についても同様に補正すればよい。
なお、補正方法はこの方法に限定されない。以下、他の補正方法について説明する。例えば、高圧ＥＧＲ弁２４がフィードバック制御で制御され、低圧ＥＧＲ弁２３がエンジン１の回転数及び負荷に基づくオープンループ制御で制御されている場合は、低圧ＥＧＲ弁２３の開度のみを補正してもよい。この場合、例えば第１ＥＧＲガスの流量と第２ＥＧＲガスの流量との混合比がエンジン１の運転状態に基づいて設定され、この設定された混合比になるように第１ＥＧＲガスの目標流量を設定する。そして、この目標流量に調整されるように低圧ＥＧＲ弁２３の目標開度Ｐが設定される。そこで、算出した第１ＥＧＲガスの流量Ｇｌｐｌと第２ＥＧＲガスの流量Ｇｈｐｌとを用いて混合比（以下、算出混合比と称することがある。）Ｍｃを算出し、この算出混合比ＭｃとＥＣＵ３０により設定された混合比（以下、目標混合比と称することがある。）Ｍとの差に基づいて目標開度を補正する。この場合、例えばまず以下の式（３１）に示したように算出混合比Ｍｃと目標混合比Ｍとの差に変換係数Ｘを掛けて補正量ΔＰを求める。
Figure 0004320684
そして、式（３２）に示したようにこの補正量ΔＰと補正前の目標開度Ｐとを足した値が新たな目標開度、すなわち補正後の目標開度Ｐとして設定される。
Figure 0004320684
このように目標開度Ｐを設定する場合、第１ＥＧＲガスの流量Ｇｌｐｌ及び第２ＥＧＲガスの流量Ｇｈｐｌが算出される毎に補正を繰り返し行うことにより、補正量ΔＰを収束させることができる。そのため、第１ＥＧＲガスを精度良く調整することができる。
次のステップＳ６３においてＥＣＵ３０は、学習完了フラグをオフに切り替える。その後、今回のルーチンを終了する。
このように図１５の開度学習ルーチンを実行することにより、低圧ＥＧＲ弁２３及び高圧ＥＧＲ弁２４の開度と通過ガス流量との対応関係を補正することができるので、第１ＥＧＲガスの流量及び第２ＥＧＲガスの流量をそれぞれ精度良く制御できる。また、第２ＥＧＲガスの流量を精度良く安定に制御することにより、タービン８ｂに流入する排気の流量を安定化させることができるので、ドライバビリティを改善することができる。第１ＥＧＲガスの流量と第２ＥＧＲガスの流量との混合比にて補正を行う場合は、混合比を安定させることができる。図１０から明らかなように第２ＥＧＲガスの温度は第１ＥＧＲガスの温度よりも高いため、混合比を精度良く制御することにより、吸気の温度を目標とする温度に精度良く制御することができる。この場合、吸気温度のバラツキを抑えることができるので、排気エミッションを改善することができる。
なお、エンジン１の運転状態に基づいてインマニ５１における吸気の目標温度が設定され、その吸気の目標温度に基づいて第１ＥＧＲガスの流量及び第２ＥＧＲガスの流量が制御されている場合は、混合比の代わりにインマニ５１の吸気の温度に基づいて低圧ＥＧＲ弁２３の開度の補正を行ってもよい。インマニ５１の吸気の温度ｔｉｍは、式（３３）に示したように算出した第１ＥＧＲガスの流量Ｇｌｐｌ、第２ＥＧＲガスの流量Ｇｈｐｌ、新気の温度ｔａｆｍ、第１ＥＧＲガスの温度ｔｌｐｌ、及び第２ＥＧＲガスの温度ｔｈｐｌに基づいて算出することができる。
Figure 0004320684
新気の温度ｔａｆｍ、第１ＥＧＲガスの温度ｔｌｐｌ、及び第２ＥＧＲガスの温度ｔｈｐｌは、センサ又は周知の推定方法にて容易に取得することができるので、式（３３）からインマニ５１の吸気の温度ｔｉｍを容易に算出することができる。そこで、この算出した吸気の温度ｔｉｍと目標温度との差に基づいて上述した方法と同様に低圧ＥＧＲ弁２３の開度を補正する。このように吸気の温度に基づいて低圧ＥＧＲ弁２３の開度を補正することにより、インマニ５１の吸気の温度をさらに精度良く制御できるので、排気エミッションをさらに改善することができる。
本発明は、上述した各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。また、本発明が適用される内燃機関の気筒数は４つに限定されず、その形式も直列式に限定されない。例えば、３、６、８、１０、１２気筒の内燃機関に適用してもよいし、Ｖ型内燃機関に本発明を適用してもよい。さらに、気筒内に直接燃料を噴射するいわゆる筒内直噴式内燃機関に限定されず、吸気ポートに燃料を噴射する、いわゆるポート噴射式内燃機関に本発明を適用してよい。
本発明の第１の形態に係る排気還流装置が組み込まれた内燃機関を示す図。 図１のエンジンにおける各部のガスの流れを説明するための図。 第１の形態に係るＥＧＲガス量推定ルーチンを示すフローチャート。 図３に続くフローチャート。 フューエルカットの開始時における各部のガスの状態を示す図。 中間部ガスが空燃比センサの位置に移動してきたときの各部のガスの状態を示す図。 本発明の第２の形態に係る排気還流装置が組み込まれた内燃機関を示す図。 第２の形態に係るＥＧＲガス量推定ルーチンの一部を示すフローチャート。 第２の形態に係る内燃機関において中間部ガスが空燃比センサの位置に移動してきたときの各部のガスの状態を示す図。 本発明の第３の形態に係る排気還流装置が組み込まれた内燃機関を示す図。 第３の形態に係るＥＧＲガス量の推定方法を説明するための図。 燃料供給量及び吸気の酸素濃度の時間変化の一例を示す図。 第３の形態に係るＥＧＲガス量推定ルーチンを示すフローチャート。 図１３に続くフローチャート。 第３の形態に係る開度学習ルーチンを示すフローチャート。 低圧ＥＧＲ弁の開度と通過ガス流量との対応関係の一例を示す図。
符号の説明
１ 内燃機関
３ 吸気通路
４ 排気通路
７ 第１スロットル弁
１０ 第２スロットル弁
１２ 空燃比センサ（酸素濃度取得手段）
２０ 低圧ＥＧＲ通路
２１ 高圧ＥＧＲ通路
２３ 低圧ＥＧＲ弁
２４ 高圧ＥＧＲ弁
３０ エンジンコントロールユニット（ＥＧＲガス量推定手段、記憶手段、学習手段）
５０ Ｏ２センサ（酸素濃度取得手段）

Claims (7)

  1. 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通路の接続位置よりも上流の排気通路と前記低圧ＥＧＲ通路の接続位置より下流の吸気通路とを接続する高圧ＥＧＲ通路と、前記低圧ＥＧＲ通路を流れる排気の流量を調整する低圧ＥＧＲ弁と、前記高圧ＥＧＲ通路を流れる排気の流量を調整する高圧ＥＧＲ弁と、を備えた内燃機関の排気還流装置において、
    前記高圧ＥＧＲ通路の接続位置よりも下流の吸気通路又は前記低圧ＥＧＲ通路の接続位置よりも上流の排気通路に配置され、その配置された通路を流れるガスの酸素濃度を取得する酸素濃度取得手段と、所定のＥＧＲガス量推定条件が成立した場合、前記低圧ＥＧＲ通路及び前記高圧ＥＧＲ通路の少なくともいずれか一方が設定される推定対象のＥＧＲ通路を介して前記吸気通路に還流された排気が前記酸素濃度取得手段に到達する時期に前記酸素濃度取得手段が取得した酸素濃度に基づいて前記推定対象のＥＧＲ通路を流れていた排気の流量を推定するＥＧＲガス量推定手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の排気還流装置。
  2. 前記推定対象のＥＧＲ通路を介して吸気通路に還流される排気の流量とその推定対象のＥＧＲ通路に設けられているＥＧＲ弁の開度との対応関係を記憶する記憶手段と、前記ＥＧＲガス量推定手段により推定された排気の流量と前記所定のＥＧＲガス量推定手段の成立時に前記推定対象のＥＧＲ通路を介して還流されるべき排気の目標流量との差に基づいて前記記憶手段に記憶されている対応関係を修正する学習手段と、をさらに備えてい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. 前記内燃機関は、前記低圧ＥＧＲ通路の接続位置よりも上流の吸気通路に設けられて吸気量を調整可能な第１スロットル弁と、前記低圧ＥＧＲ通路の接続位置よりも下流、かつ前記高圧ＥＧＲ通路の接続位置よりも上流の吸気通路に設けられて吸気量を調整可能な第２スロットル弁と、を備えるとともに、所定のフューエルカット条件が成立した場合に前記内燃機関への燃料供給が停止されるフューエルカット制御の適用対象であり、
    前記所定のＥＧＲガス量推定条件は、前記所定のフューエルカット条件であり、
    前記推定対象のＥＧＲ通路として前記低圧ＥＧＲ通路及び前記高圧ＥＧＲ通路が設定され、
    前記酸素濃度取得手段は、前記低圧ＥＧＲ通路の接続位置よりも上流の排気通路に配置され、
    前記ＥＧＲガス量推定手段は、前記所定のＥＧＲガス量推定条件が成立した場合、まず前記低圧ＥＧＲ弁及び前記高圧ＥＧＲ弁のそれぞれを全閉にするとともに前記低圧スロットル弁及び前記第２スロットル弁のそれぞれを全開にし、次に前記所定のＥＧＲガス量推定条件の成立時に前記高圧ＥＧＲ通路の接続位置よりも下流の吸気通路にあったガスが前記酸素濃度取得手段に到達した時点において前記酸素濃度取得手段が取得した酸素濃度を第１酸素濃度として保持するとともに、前記所定のＥＧＲガス量推定条件の成立時に前記高圧ＥＧＲ通路の接続位置よりも上流かつ前記低圧ＥＧＲ通路の接続位置よりも下流の吸気通路にあったガスが前記酸素濃度取得手段に到達した時点において前記酸素濃度取得手段が取得した酸素濃度を第２酸素濃度として保持し、その後前記第１酸素濃度及び前記第２酸素濃度に基づいて前記所定のＥＧＲガス量推定条件の成立時に前記低圧ＥＧＲ通路を介して還流されていた排気の流量及び前記高圧ＥＧＲ通路を介して還流されていた排気の流量をそれぞれ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。
  4. 前記ＥＧＲガス量推定手段は、前記所定のＥＧＲガス量推定条件の成立時に前記高圧ＥＧＲ通路の接続位置よりも下流の吸気通路にあったガスが前記酸素濃度取得手段に到達した時点で前記第２スロットル弁を全閉にし、前記第１酸素濃度の取得後に前記第２スロットル弁を全開に戻すことを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の排気還流装置。
  5. 前記酸素濃度取得手段は、前記高圧ＥＧＲ通路の接続位置よりも上流の排気通路に配置され、
    前記ＥＧＲガス量推定手段は、前記所定のＥＧＲガス量推定条件の成立時に前記高圧ＥＧＲ通路の接続位置よりも上流かつ前記低圧ＥＧＲ通路の接続位置よりも下流の吸気通路にあったガスが前記酸素濃度取得手段に到達した時点で前記第２スロットル弁を全閉にするとともに前記高圧ＥＧＲ弁を全開にし、前記第２酸素濃度の取得後に前記第２スロットル弁を全開にするとともに前記高圧ＥＧＲ弁を全閉に戻すことを特徴とする請求項３又は４に記載の内燃機関の排気還流装置。
  6. 前記推定対象のＥＧＲ通路として前記低圧ＥＧＲ通路が設定され、
    前記酸素濃度取得手段が前記高圧ＥＧＲ通路の接続位置よりも下流の吸気通路に配置され、
    前記所定のＥＧＲガス量推定条件は、前記内燃機関に供給される燃料量が変化した際の変化量が予め設定した所定量以上の場合に成立したと判断され、
    前記ＥＧＲガス量推定手段は、前記所定のＥＧＲガス量推定条件が成立した場合、前記高圧ＥＧＲ弁の開度及び前記低圧ＥＧＲ弁の開度がそれぞれ維持されることを条件として、前記所定のＥＧＲガス量推定条件の成立時からその条件成立後に前記酸素濃度取得手段により取得される酸素濃度が変化した際の変化量が予め設定した判定値を最初に超えた時刻までの期間を高圧ＥＧＲガス還流時間として取得するとともに、前記所定のＥＧＲガス量推定条件の成立時からその条件成立後に前記酸素濃度取得手段により取得される酸素濃度が変化した際の変化量が前記判定値を次に超えた時刻までの期間を低圧ＥＧＲガス還流時間として取得し、その後前記高圧ＥＧＲガス還流時間及び前記低圧ＥＧＲガス還流時間に基づいて前記低圧ＥＧＲ通路を介して還流されている排気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。
  7. 前記ＥＧＲガス量推定手段は、前記所定のＥＧＲガス量推定条件の成立後から前記低圧ＥＧＲガス還流時間が取得されるまでの間に前記内燃機関に供給される燃料量が予め設定した許容範囲を超えて変動した場合、前記低圧ＥＧＲ通路を介して還流されている排気の流量の推定を中止することを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の排気還流装置。
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