JP4736978B2

JP4736978B2 - 内燃機関の排気還流装置

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Publication number: JP4736978B2
Application number: JP2006179770A
Authority: JP
Inventors: 正浩長江
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-06-29
Filing date: 2006-06-29
Publication date: 2011-07-27
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Also published as: JP2008008207A

Description

本発明は内燃機関の排気還流装置に関する。

内燃機関の排気通路と吸気通路とをＥＧＲ通路によって接続し、内燃機関からの排気の一部をＥＧＲ通路を介して吸気通路に還流させることによって、内燃機関からの排気中に含まれるＮＯｘの低減を図る排気還流装置（ＥＧＲ装置）が知られている。

ＥＧＲ通路を介して還流される排気（ＥＧＲガス）の流量を調節するＥＧＲ弁がＥＧＲ通路に設けられた構成を有するＥＧＲ装置においては、排気中の未燃燃料成分や粒子状物質等がＥＧＲ弁に付着してＥＧＲ弁を閉弁固着させる可能性がある。これに対し、特許文献１には、内燃機関の始動完了後にＥＧＲ弁の閉弁固着が検出された場合に、ＥＧＲ弁を強制開弁すべくＥＧＲ弁駆動用アクチュエータを制御することによって閉弁固着を解消する技術が開示されている。
特開２００４−２７８３０７号公報特開２００２−５５７１２号公報

上記特許文献１に開示された技術は、ＥＧＲ弁が閉弁固着した場合にＥＧＲ弁を強制開弁することによってＥＧＲ弁の固着を解消する技術であるため、ＥＧＲ弁が固着してからＥＧＲ弁の固着が解消されるまでの期間におけるＥＧＲ率の目標ＥＧＲ率からの乖離を回避することができない。

また、閉弁固着したＥＧＲ弁を強制開弁することに伴うＥＧＲ率の変化に起因するトルクの変動が避けられないため、ある程度以上機関回転数及び／又は機関負荷が大きい運転状態においてはＥＧＲ弁の強制開弁による固着解消を行うことができない。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ＥＧＲ率の変動を抑制しつつＥＧＲ弁の固着を回避することを可能にする技術を提供することである。

上記目的を達成するため、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と吸気通路とを接続する複数系統のＥＧＲ通路と、
前記各ＥＧＲ通路に設けられＥＧＲ通路の流路断面積を変更するＥＧＲ弁と、
内燃機関の運転状態に応じて前記各ＥＧＲ弁の基本開度を決定する基本開度決定手段と、
前記各ＥＧＲ弁のうち少なくとも１つのＥＧＲ弁を一定時間の間１回以上開閉させる固着回避手段と、
前記固着回避手段によって開閉させられるＥＧＲ弁が設けられたＥＧＲ通路を流通する排気の流量の該ＥＧＲ弁の開閉動作に起因する変化が相殺されるように、前記固着回避手段によって開閉させられていないＥＧＲ弁について、前記一定時間の間は、前記基本開度決定手段によって決定される前記基本開度を補正する開度補正手段と、
を備えることを特徴とする。

このように構成された排気還流装置では、ＥＧＲ弁に付着した排気中の未燃燃料成分や
粒子状物質は、固着回避手段によってＥＧＲ弁が強制的に一定時間の間１回以上開閉動作することによってＥＧＲ弁から除去されるため、これらの付着物が原因となってＥＧＲ弁が閉弁固着する可能性が低減される。

ここで、固着回避手段による強制開閉動作は１回以上行われるが、好ましくは短周期で複数回連続的に開閉動作が繰り返されるとよい。また、開閉動作における閉弁側の開度は全閉とすることが好ましい。一方、開弁側の開度は任意の開度としても良いが、中間開度とすることで、開閉動作の１周期に要する時間が短くなるため、短周期で開閉動作を行わせることができ、より確実にＥＧＲ弁の付着物を除去することができる。

ここで「一定時間」とは、ＥＧＲ弁に付着した未燃燃料成分や粒子状物質がＥＧＲ弁から除去されるために十分な時間として予め定められる時間である。

このようにＥＧＲ弁を強制開閉（以下「固着回避動作」という）させた場合、ＥＧＲ通路のうち固着回避動作を行っているＥＧＲ弁が設けられているＥＧＲ通路を流通する排気の流量は、当該ＥＧＲ弁が固着回避動作を行っていない時に当該ＥＧＲ通路を流通する排気の流量から変化する。

例えば、固着回避動作を行っていない時の当該ＥＧＲ弁の開度が比較的大きい開度とされていた場合には、当該ＥＧＲ弁が固着回避動作を行っている時に当該ＥＧＲ通路を介して還流する排気の流量は固着回避動作を行っていない時と比較して減少する。

一方、固着回避動作を行っていない時の当該ＥＧＲ弁の開度が比較的小さい開度とされていた場合には、当該ＥＧＲ弁が固着回避動作を行っている時に当該ＥＧＲ通路を介して還流する排気の流量は固着回避動作を行っていない時と比較して増加する。

そのため、ＥＧＲ通路を１系統しか備えない従来の排気還流装置においては、ＥＧＲ弁に対して固着回避動作をさせた場合、吸気のＥＧＲ率が目標となるＥＧＲ率（全てのＥＧＲ弁が基本開度とされた場合のＥＧＲ率）から乖離し、トルク変動や排気エミッションの悪化を招く虞があった。

従って、従来構成の排気還流装置においては、内燃機関の運転状態が、燃料噴射が停止される減速時等の限られた運転状態にある時以外にはＥＧＲ弁に固着回避動作を行わせることができなかった。

それに対し、本発明では複数系統のＥＧＲ通路を備えており、あるＥＧＲ弁が固着回避動作を行っている時には、当該固着回避動作中のＥＧＲ弁が設けられているＥＧＲ通路を流通する排気の流量の固着回避動作に起因する変化が相殺されるように、固着回避動作中のＥＧＲ弁以外の少なくとも一つのＥＧＲ弁の開度が基本開度から補正される。

例えば、固着回避動作中のＥＧＲ弁が設けられているＥＧＲ通路を介して還流する排気の流量が、当該ＥＧＲ弁が固着回避動作を行っていない時と比較して減少する場合には、固着回避動作中のＥＧＲ弁以外の少なくとも一つのＥＧＲ弁の開度が基本開度より大きくされる。

逆に、固着回避動作中のＥＧＲ弁が設けられているＥＧＲ通路を介して還流する排気の流量が、当該ＥＧＲ弁が固着回避動作を行っていない時と比較して増加する場合には、固着回避動作中のＥＧＲ弁以外の少なくとも一つのＥＧＲ弁の開度が基本開度より小さくされる。

これにより、吸気のＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率から乖離することが抑制されるため、トルク変動や排気エミッションの悪化を抑制しつつＥＧＲ弁に固着回避動作を行わせることができる。従って、内燃機関の運転状態が、燃料噴射が停止される運転状態以外でも、例えば定常運転中においても、ＥＧＲ弁に固着回避動作を行わせることが可能になる。

本発明においては、ＥＧＲ弁が閉弁固着する可能性が高いか否かを判定する判定手段を備え、この判定手段によって、閉弁固着する可能性が高いと判定されるＥＧＲ弁について固着回避動作を行わせるようにしても良い。

これにより、固着する可能性が高いＥＧＲ弁から優先的に固着回避動作を行わせることができるため、より確実にＥＧＲ弁の固着を抑制することが可能になる。

ＥＧＲ弁が閉弁固着する可能性は、例えば、各ＥＧＲ通路を流通する排気中に含まれる粒子状物質及び／又は未燃燃料成分の各ＥＧＲ弁への付着量を推定する付着量推定手段を備え、この付着量推定手段による推定値が所定量を超えるＥＧＲ弁について、閉弁固着する可能性が高いと判定することができる。ここで所定量は、ＥＧＲ弁が固着する虞のある粒子状物質や未燃燃料成分のＥＧＲ弁への付着量であり、予め定められている。

ＥＧＲ弁に付着する粒子状物質や未燃燃料成分の量を推定する方法としては、内燃機関の運転状態（例えば機関負荷や機関回転数）と各ＥＧＲ通路に流入する粒子状物質や未燃燃料成分の量との相関関係を予め実験等により求めておき、内燃機関の運転履歴に基づいてこの相関関係から算出される粒子状物質や未燃燃料成分の量を積算する方法を例示できる。

ＥＧＲ弁が閉弁固着する可能性は、各ＥＧＲ弁のうち、基本開度決定手段によって決定される基本開度が所定時間以上にわたって所定量以上変化しないＥＧＲ弁について、閉弁固着する可能性が高いと判定することもできる。

これは、ＥＧＲ弁の開度が長時間殆ど変化しない状態においては粒子状物質や未燃燃料成分がＥＧＲ弁に堆積し易いからである。ここで所定量は、ＥＧＲ弁に付着した粒子状物質や未燃燃料成分がＥＧＲ弁から除去されないＥＧＲ弁開度の変化量の上限値であり、予め定められる。また、所定時間は、ＥＧＲ弁が固着してしまうほどの量の粒子状物質や未燃燃料成分がＥＧＲ弁に付着するために要する時間であり、予め定められている。

このような状態は、例えば高速道路を長時間一定速度で走行する状況において発生し易い。本発明では、内燃機関が定常運転をしている時においてもトルク変動やエミッションの悪化を抑制しつつＥＧＲ弁の固着回避動作を行うことが可能であるため、上記のように車両の走行中にＥＧＲ弁が閉弁固着する可能性が高い状態になった場合であっても、該ＥＧＲ弁に対して固着回避動作を行わせることができる。

本発明は、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更に備え、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とを接続する高圧ＥＧＲ通路と、タービンより下流の排気通路とコンプレッサより上流の吸気通路とを接続する低圧ＥＧＲ通路と、を備えた排気還流装置に適用することができる。

この構成では、複数系統のＥＧＲ通路は、高圧ＥＧＲ通路及び低圧ＥＧＲ通路であり、各ＥＧＲ弁は、高圧ＥＧＲ通路に設けられ高圧ＥＧＲ通路の流路断面積を変更する高圧ＥＧＲ弁と、低圧ＥＧＲ通路に設けられ低圧ＥＧＲ通路の流路断面積を変更する低圧ＥＧＲ弁と、であり、基本開度決定手段は、内燃機関の運転状態に応じて高圧ＥＧＲ弁及び低圧ＥＧＲ弁の基本開度を決定し、固着回避手段は、高圧ＥＧＲ弁又は低圧ＥＧＲ弁に対して
前記開閉動作を行わせ、開度補正手段は、固着回避手段によって高圧ＥＧＲ弁が開閉させられる時には、高圧ＥＧＲ弁の該開閉動作に起因する高圧ＥＧＲ通路を流通する排気の流量の変化を相殺するように、前記一定時間の間は基本開度決定手段によって決定される低圧ＥＧＲ弁の基本開度を補正し、固着回避手段によって低圧ＥＧＲ弁が開閉させられる時には、低圧ＥＧＲ弁の該開閉動作に起因する低圧ＥＧＲ通路を流通する排気の流量の変化を相殺するように、前記一定時間の間は基本開度決定手段によって決定される高圧ＥＧＲ弁の基本開度を補正することを特徴とする。

例えば、高圧ＥＧＲ通路及び低圧ＥＧＲ通路の双方を用いて排気の還流が行われ且つ高圧ＥＧＲ弁の基本開度が比較的大きい開度とされている運転状態である時に、高圧ＥＧＲ弁が閉弁固着する可能性が高いと判定された場合には、高圧ＥＧＲ弁に固着回避動作を行わせるとともに、低圧ＥＧＲ弁の開度を基本開度より大きくする。

これによって高圧ＥＧＲ弁が固着回避動作を行うことに起因する高圧ＥＧＲ通路を流通する排気（高圧ＥＧＲガス）の流量の減少分が、低圧ＥＧＲ通路を流通する排気（低圧ＥＧＲガス）の流量の増加分によって相殺される。

そのため、吸気のＥＧＲ率はほぼ一定に維持されるので、排気エミッションの悪化やトルクの変動が抑制される。従って、上記構成によれば、ＥＧＲ率の変動を抑制しつつ高圧ＥＧＲ弁及び低圧ＥＧＲ弁の固着を回避することができる。

本発明により、ＥＧＲ率の変動を抑制しつつＥＧＲ弁の固着を回避することが可能になる。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に特定的な記載がない限りは、発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

図１は本実施例に係る内燃機関の排気還流装置を適用する内燃機関とその吸気系及び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及び排気管４が接続されている。吸気管３の途中には、吸気管３内を流通する吸気の流量を調節する第２吸気絞り弁９が設けられている。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。第２吸気絞り弁９より上流の吸気管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。

インタークーラ８より上流の吸気管３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。コンプレッサハウジング５ａより上流の吸気管３には、吸気管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。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より上流の吸気管３には、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。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。

一方、排気管４の途中には、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。タービンハウジング５ｂより下流の排気管４には、排気浄化装置１０が設けられている。排気浄化装置１０は、酸化触媒１２と、酸化触媒１２の後段にパティキュレートフィルタ（以下、「フィルタ」という）１３とを有している。

フィルタ１３には、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（以下、「ＮＯｘ触媒」という）が担持されている。フィルタ１３は排気中の粒子状物質（以下、「ＰＭ」という）を捕集する。

また、ＮＯｘ触媒は、ＮＯｘ触媒に流入する排気の酸素濃度が高い時は排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を吸蔵し、一方、ＮＯｘ触媒に流入する排気の酸素濃度が低下した時は吸蔵していた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、ＮＯｘ触媒から放出されたＮＯｘが還元される。

排気浄化装置１０の直下流の排気管４には、排気管４内を流通する排気の流量を調節する排気絞り弁１９が設けられている。排気絞り弁１９は電動アクチュエータにより開閉される。

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。低圧ＥＧＲ装置３０は、低圧ＥＧＲ通路３１、低圧ＥＧＲ弁３２、及び低圧ＥＧＲクーラ３３を備えて構成されている。

低圧ＥＧＲ通路３１は、排気絞り弁１９より下流の排気管４と、コンプレッサハウジング５ａよりも上流且つ第１吸気絞り弁６より下流の吸気管３と、を接続している。低圧ＥＧＲ通路３１を通って排気が低圧で再循環される。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。

低圧ＥＧＲ弁３２は、低圧ＥＧＲ通路３１の流路断面積を変更することにより、低圧ＥＧＲ通路３１を流れる低圧ＥＧＲガスの量を調節する。低圧ＥＧＲクーラ３３は、低圧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、低圧ＥＧＲガスの温度を低下させる。

低圧ＥＧＲ弁３２より上流且つ低圧ＥＧＲクーラ３３より下流の低圧ＥＧＲ通路３１には、低圧ＥＧＲガスの温度を測定する低圧ＥＧＲ温度センサ３４が設けられている。

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。高圧ＥＧＲ装置４０は、高圧ＥＧＲ通路４１、高圧ＥＧＲ弁４２、及び高圧ＥＧＲクーラ４３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より上流側の排気管４と、第２吸気絞り弁９より下流の吸気管３と、を接続している。高圧ＥＧＲ通路４１を通って排気が高圧で再循環される。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。

高圧ＥＧＲ弁４２は、高圧ＥＧＲ通路４１の流路断面積を変更することにより、高圧ＥＧＲ通路４１を流れる高圧ＥＧＲガスの量を調節する。高圧ＥＧＲクーラ４３は、高圧ＥＧＲクーラ４３を通過する高圧ＥＧＲガスと内燃機関１の冷却水とで熱交換をして、高圧ＥＧＲガスの温度を低下させる。

高圧ＥＧＲ弁４２より上流且つ高圧ＥＧＲクーラ４３より下流の高圧ＥＧＲ通路４１には、高圧ＥＧＲガスの温度を測定する高圧ＥＧＲ温度センサ４４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、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。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コンピュータである。

ＥＣＵ２０には、上記低圧ＥＧＲ温度センサ３４及び高圧ＥＧＲ温度センサ４４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。

また、ＥＣＵ２０には、第１吸気絞り弁６、第２吸気絞り弁９、排気絞り弁１９、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、ＥＣＵ２０によりこれらの機器が制御される。

ここで、本実施例において低圧ＥＧＲ装置３０及び高圧ＥＧＲ装置４０を用いて行われる排気の再循環について説明する。低圧ＥＧＲ装置３０によって行われる排気の再循環と高圧ＥＧＲ装置４０を用いて行われる排気の再循環とは、それぞれ好適に排気の再循環を行うことが可能な内燃機関の運転条件が予め求められている。本実施例では、内燃機関の運転状態に応じて低圧ＥＧＲ装置３０と高圧ＥＧＲ装置４０とを切り替えて、或いは併用して排気の再循環を行うようにしている。

図２は、内燃機関１の運転状態の領域毎に定められた、低圧ＥＧＲ装置３０及び高圧ＥＧＲ装置４０の切替パターンを示した図である。図２の横軸は内燃機関１の機関回転数を表し、縦軸は内燃機関１の燃料噴射量を表している。燃料噴射量は内燃機関１の機関負荷を代表するパラメータである。

図２において、ＨＰＬ領域は、内燃機関１の運転状態が低負荷低回転の領域であり、ここでは高圧ＥＧＲ装置４０によって排気の再循環が行われる。図２のＭＩＸ領域は、内燃機関１の運転状態が中負荷中回転の領域であり、ここでは高圧ＥＧＲ装置４０と低圧ＥＧＲ装置３０とが併用されて排気の再循環が行われる。図２のＬＰＬ領域は、内燃機関１の運転状態が高負荷高回転の領域であり、ここでは低圧ＥＧＲ装置３０によって排気の再循環が行われる。図２のＬＰＬ領域より機関回転数又は機関負荷が高い領域においては排気の再循環は行われない。

また、上記各領域において、内燃機関１の運転状態に応じた目標ＥＧＲ率が達成されるように低圧ＥＧＲ弁３２の開度の基本値（以下「基本低圧ＥＧＲ弁開度」という）及び高圧ＥＧＲ弁４２の開度の基本値（以下「基本高圧ＥＧＲ弁開度」という）が設定されている。ＥＣＵ２０は内燃機関１の運転状態に応じて基本低圧ＥＧＲ弁開度及び基本高圧ＥＧＲ弁開度を読み込み、低圧ＥＧＲ弁３２の開度が基本低圧ＥＧＲ弁開度となるように低圧ＥＧＲ弁３２を制御するとともに、高圧ＥＧＲ弁４２の開度が基本高圧ＥＧＲ弁開度となるように高圧ＥＧＲ弁４２を制御する。

このように、内燃機関１の運転状態に応じて高圧ＥＧＲ装置４０と低圧ＥＧＲ装置３０とを切り替えて、或いは併用して排気の再循環を行うことによって、広範な運転領域において排気の再循環を行うことができ、ＮＯｘの排出量を低減することが可能になる。

また、本実施例では、低圧ＥＧＲ弁３２の開度を全開にしてもＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率に達しない場合に、第１吸気絞り弁６を閉弁側に制御することで低圧ＥＧＲ通路３１の上流側と下流側の差圧を上昇させ、これにより低圧ＥＧＲガス量を増大させることができる
。第１吸気絞り弁６は低温の環境で作動するため、高い精度で開度制御を行うことが可能である。

内燃機関１からの排気には未燃燃料や煤等が含まれている。これらの未燃燃料や煤等は高圧ＥＧＲ通路４１にも流入し、高圧ＥＧＲクーラ４３や高圧ＥＧＲ弁４２に付着する。そのため、高圧ＥＧＲ弁４２が閉弁される運転状態や高圧ＥＧＲ弁４２の開度が殆ど変化しない運転状態で内燃機関１が長時間運転されると、高圧ＥＧＲ弁４２に付着した未燃燃料や煤が高圧ＥＧＲ弁４２を閉弁固着させる虞がある。

例えば、高速道路をほぼ一定の速度で長時間走行する状況においては、内燃機関１の負荷や回転数の変化が小さいため高圧ＥＧＲ弁４２の開度は殆ど変化しない。そのため高圧ＥＧＲガス中の未燃燃料や煤が高圧ＥＧＲ弁４２に大量に付着してしまう可能性がある。

低圧ＥＧＲ通路３１を流通する低圧ＥＧＲガスは排気浄化装置１０を通過した排気であり、高圧ＥＧＲガスと比較して未燃燃料や煤等の含有量は遙かに少ないが、低圧ＥＧＲ弁３２の開度が一定に維持されるような運転状態が長時間持続した場合には同様に閉弁固着する可能性がある。

そこで、本実施例では、高圧ＥＧＲガスや低圧ＥＧＲガスの温度、内燃機関１の運転履歴等に基づいて高圧ＥＧＲ弁４２や低圧ＥＧＲ弁３２が閉弁固着する可能性を推定し、閉弁固着する可能性が高いと判断されたＥＧＲ弁（以下高圧ＥＧＲ弁４２と低圧ＥＧＲ弁３２とを総称して「ＥＧＲ弁」ということがある）を強制的に連続開閉することによってＥＧＲ弁の閉弁固着を回避するようにしている。

ここで、「ＥＧＲ弁を連続開閉する」とは、ＥＧＲ弁が閉弁された状態とＥＧＲ弁が開弁された状態とを交互に繰り返すことである。この時、閉弁側ではＥＧＲ弁を全閉し、開弁側ではＥＧＲ弁を中間開度（例えばデューティー比３０％）まで開弁する。一定時間開閉動作をさせた時点でこの開閉動作の繰り返しを終了する。このようなＥＧＲ弁の強制開閉動作を以下では固着回避動作という。

閉弁固着する虞があると判断されたＥＧＲ弁に固着回避動作をさせることによって、ＥＧＲ弁に付着した未燃燃料や煤等がＥＧＲ弁から脱離するため、該ＥＧＲ弁が固着してしまうことを抑制できる。

ところで、ＥＧＲ弁が固着回避動作を行っている時には、固着回避動作を行わない場合と比較して該ＥＧＲ弁が設けられたＥＧＲ通路を流通するＥＧＲガスの流量が変化する。

例えば、内燃機関１の運転状態が図２のＭＩＸ領域にあり且つ基本高圧ＥＧＲ弁開度が比較的大きい開度とされている時に、高圧ＥＧＲ弁４２が閉弁固着する虞があると判断されて、高圧ＥＧＲ弁４２が固着回避動作を行った場合、固着回避動作に起因して高圧ＥＧＲ通路４１を流通する高圧ＥＧＲガスの流量が減少するため、内燃機関１の気筒２に還流する排気の総量が変化してＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率から乖離することになる。従って、トルクの変動を招来してドライバビリティが損なわれたり、ＮＯｘやスモーク等の排気エミッションが悪化したりする虞がある。

これに対し、本実施例では、高圧ＥＧＲ弁４２又は低圧ＥＧＲ弁３２が固着回避動作を行っている時には、固着回避動作を行っていない方のＥＧＲ弁の開度を増加或いは減少させる補正を行うことで、ＥＧＲ率を一定に維持するようにしている。

例えば、上記の状況において高圧ＥＧＲ弁４２が固着回避動作を行う場合においては、
高圧ＥＧＲ弁４２が固着回避動作を行っている期間は低圧ＥＧＲ弁３２の開度を基本低圧ＥＧＲ弁開度より大きくする。これにより、高圧ＥＧＲ弁４２が固着回避動作を行うことに起因する高圧ＥＧＲガス量の減少分が低圧ＥＧＲガス量の増量分によって相殺されるため、内燃機関１の気筒２に還流するＥＧＲガスの総量は固着回避動作が行われる前のＥＧＲガス量から変化しない。従ってＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率から乖離することを抑制できる。

図３は内燃機関１の運転状態が図２のＭＩＸ領域に属し、且つ基本高圧ＥＧＲ弁開度が比較的大きい開度とされている運転状態である時に、高圧ＥＧＲ弁４２が閉弁固着する虞があると判断された場合において、本実施例の固着回避動作制御が実施された場合の、高圧ＥＧＲ弁４２及び低圧ＥＧＲ弁３２の開度の時間変化を示すグラフである。図３の横軸は時間を表し、縦軸は高圧ＥＧＲ弁４２及び低圧ＥＧＲ弁３２の開度を表している。

図３に示すように、高圧ＥＧＲ弁４２が閉弁固着する虞があると判断されると、高圧ＥＧＲ弁４２は期間ΔＴの間、全閉された状態と中間開度に開弁された状態とが交互に短周期で連続的に複数回切り替えられる。図３では高圧ＥＧＲ弁４２はΔＴの期間中５回連続開閉動作を行った後、基本高圧ＥＧＲ弁開度に復帰している。

そして、ΔＴの期間中は低圧ＥＧＲ弁３２の開度が基本低圧ＥＧＲ弁開度より大きくされている。これにより、高圧ＥＧＲ弁４２が固着回避動作を行っている間の高圧ＥＧＲガス量の減少分が低圧ＥＧＲガスの増加分によって補われるため、ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率から乖離することを抑制できる。

なお、上記の例において、要求ＥＧＲ率が高く、基本低圧ＥＧＲ弁開度が１００％の場合、高圧ＥＧＲ弁４２の固着回避動作に起因するＥＧＲ率の低下を低圧ＥＧＲ弁３２の開度を大きくすることで補償することはできない。

このような場合は、第１吸気絞り弁６を絞ることで低圧ＥＧＲガス量を増加させることができる。これは第１吸気絞り弁６を絞ることで低圧ＥＧＲ通路３１の上流側と下流側の差圧が増大するからである。このような場合の低圧ＥＧＲ弁３２、高圧ＥＧＲ弁４２、及び第１吸気絞り弁６の開度の時間変化を図４に示す。図４の横軸は時間を表し、縦軸は低圧ＥＧＲ弁３２の開度、高圧ＥＧＲ弁４２の開度、及び第１吸気絞り弁６の開度を表している。

図４に示すように、基本低圧ＥＧＲ弁開度が全開の場合、高圧ＥＧＲ弁４２が固着回避動作を行っている期間ΔＴの間は、第１吸気絞り弁６の開度が通常制御時より小さくされる。これにより低圧ＥＧＲ通路３１を流通する低圧ＥＧＲガスの流量が増加するため、高圧ＥＧＲ弁４２の固着回避動作に起因する高圧ＥＧＲガス量の減少分を相殺することができる。これにより、ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率から乖離することを抑制できる。

次に、内燃機関１の運転状態が図２のＬＰＬ領域に属している時に高圧ＥＧＲ弁４２が固着回避動作を行う場合について説明する。この場合、高圧ＥＧＲ弁４２が固着回避動作を行うと、わずかではあってもＬＰＬ領域において高圧ＥＧＲ弁４２が開弁される状態となり、高圧ＥＧＲ通路４１を介して予期しない高圧ＥＧＲガスが吸気管３に還流してしまう。従ってこの場合目標ＥＧＲ率よりＥＧＲ率が高くなってしまう虞がある。

これに対し、本実施例では、高圧ＥＧＲ弁４２が固着回避動作を行っている期間中低圧ＥＧＲ弁３２の開度を基本低圧ＥＧＲ弁開度より小さくすることによって低圧ＥＧＲガスの流量を減少させるようにしている。これにより、高圧ＥＧＲ弁４２の固着回避動作に起因して吸気管３に還流する予期しない高圧ＥＧＲガス量に相当するＥＧＲガスの量を、低
圧ＥＧＲガス量の減少分によって相殺することができるので、ＥＧＲ率の目標ＥＧＲ率からの乖離を抑制することができる。

図５は内燃機関１の運転状態が図２のＬＰＬ領域に属する運転状態である時に高圧ＥＧＲ弁４２が閉弁固着する虞があると判断された場合における、高圧ＥＧＲ弁４２及び低圧ＥＧＲ弁３２の開度の時間変化を示すグラフである。図５の横軸は時間を表し、縦軸は高圧ＥＧＲ弁４２及び低圧ＥＧＲ弁３２の開度を表している。

図５に示すように、高圧ＥＧＲ弁４２が閉弁固着する虞があると判断されると、高圧ＥＧＲ弁４２は期間ΔＴの間、全閉された状態と中間開度に開弁された状態とが交互に連続的に短周期で切り替えられる。図５では高圧ＥＧＲ弁４２はΔＴの期間中６回連続開閉動作を行った後、基本高圧ＥＧＲ弁開度（即ち全閉）に復帰している。

そして、ΔＴの期間中は低圧ＥＧＲ弁３２の開度が基本低圧ＥＧＲ弁開度より小さくされている。これにより、高圧ＥＧＲ弁４２が固着回避動作を行っている間の高圧ＥＧＲガスの吸気管３への還流分が低圧ＥＧＲガスの減少分により相殺されるため、ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率から乖離することを抑制できる。

以上説明したように、本実施例によれば、高圧ＥＧＲ弁４２又は低圧ＥＧＲ弁３２が固着回避動作を行っている期間中、固着回避動作を行っていない方のＥＧＲ弁の開度を基本開度から補正することで、ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率から乖離しないようにすることができる。

上記の説明では内燃機関１の運転状態が図２のＭＩＸ領域又はＬＰＬ領域に属する時に高圧ＥＧＲ弁４２が固着回避動作をする場合の低圧ＥＧＲ弁３２又は第１吸気絞り弁６の開度の補正について説明したが、内燃機関１の運転状態が図２のＨＰＬ領域に属する時や、低圧ＥＧＲ弁３２が固着回避動作をする場合においても同様の開度補正を行うことでＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に維持することができる。

従来の１系統のみのＥＧＲ装置しか備えない排気還流装置においては、ＥＧＲ弁が固着回避動作を行うことに起因するＥＧＲ率の変化を補償する手段がなかったため、内燃機関において燃焼が行われない燃料カット時（例えば減速時）においてしかＥＧＲ弁に固着回避動作を行わせることができなかった。

そのため、例えば、内燃機関の運転状態が定常運転状態である時には、ＥＧＲ弁の開度が殆ど変化しないのでＥＧＲ弁の固着が発生し易い状況となるにもかかわらず、ＥＧＲ弁の固着回避動作を行うことができなかった。

それに対し、上記のように、本実施例によれば、内燃機関１が定常運転をしている場合においても、ＥＧＲ率を殆ど変化させることなく高圧ＥＧＲ弁４２や低圧ＥＧＲ弁３２に固着回避動作を行わせることができるため、より確実にＥＧＲ弁の固着を回避することが可能になる。

以下、本実施例の固着回避動作制御について、図６のフローチャートに基づいて説明する。図６のフローチャートは本実施例の固着回避動作制御を行うためのルーチンを示すフローチャートである。このルーチンは所定期間毎に繰り返し実行される。

ステップＳ１０１では、内燃機関１の運転状態が検出される。具体的には、アクセル開度センサ１５の検出値に基づいて機関負荷が求められ、クランクポジションセンサ１６の検出値に基づいて機関回転数が求められる。

ステップＳ１０２では、前記ステップＳ１０１で検出された内燃機関１の運転状態に基づいて基本低圧ＥＧＲ弁開度及び基本高圧ＥＧＲ弁開度が算出される。基本低圧ＥＧＲ弁開度と内燃機関１の機関負荷及び機関回転数との関係、及び基本高圧ＥＧＲ弁開度と内燃機関１の機関負荷及び機関回転数との関係は、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及び高圧ＥＧＲ弁４２が制御される。ここでは、低圧ＥＧＲ弁３２の開度が前記ステップＳ１０２で算出された基本低圧ＥＧＲ弁開度となるように低圧ＥＧＲ弁３２駆動用電動アクチュエータが制御されるとともに、高圧ＥＧＲ弁４２の開度が前記ステップＳ１０２で算出された基本高圧ＥＧＲ弁開度となるように高圧ＥＧＲ弁４２駆動用電動アクチュエータが制御される。

ステップＳ１０４では、高圧ＥＧＲガス温度が検出される。高圧ＥＧＲガス温度は高圧ＥＧＲガス温度センサ４４によって測定される。なお、高圧ＥＧＲガス温度は、内燃機関１の運転状態、低圧ＥＧＲ弁３２の開度、高圧ＥＧＲ弁４２の開度、吸気温度等に基づいて算出しても良い。

ステップＳ１０５では、高圧ＥＧＲ弁４２におけるＨＣやＰＭ等の付着物の量が算出される。本実施例では、内燃機関１の機関負荷及び高圧ＥＧＲガス温度と高圧ＥＧＲ弁４２における付着物量との関係を予め実験等により求めてマップ化し、ＥＣＵ２０に記憶しておく。そして、このマップと内燃機関１の運転履歴とに基づいて高圧ＥＧＲ弁４２における付着物量が積算され、現時点における高圧ＥＧＲ弁４２における付着物量ｍＨが算出される。

ステップＳ１０６では、高圧ＥＧＲ弁４２が閉弁固着する虞のある状態であるか否かが判定される。本実施例では、前記ステップＳ１０５で算出された高圧ＥＧＲ弁４２における付着物量ｍＨが所定値ｍＨ０より大きい場合に、高圧ＥＧＲ弁４２が閉弁固着する虞があると判定するようにしている。

ここで所定値ｍＨ０はこれ以上高圧ＥＧＲ弁４２における付着物量が増加すると高圧ＥＧＲ弁４２が閉弁固着する可能性が高いと判断される付着物量であり、予め実験等により求めてＥＣＵ２０に記憶させておく。本ステップＳ１０６で肯定判定された場合にはステップＳ１０７以降の高圧ＥＧＲ弁４２の固着回避制御が実行される。一方、本ステップＳ１０６で否定判定された場合には本ルーチンの実行が一旦終了される。

ステップＳ１０７では、前記ステップＳ１０１で検出された内燃機関１の運転状態がＨＰＬ領域に属しているか否かが判定される。本ステップＳ１０７で肯定判定された場合にはステップＳ１０８に進む。一方、本ステップＳ１０７で否定判定された場合にはステップＳ１１６に進む。

ステップＳ１０８では、高圧ＥＧＲ弁４２の固着回避動作が開始される。すなわち、高圧ＥＧＲ弁４２が全閉される状態と中間開度まで開弁される状態とが交互に短周期で切り替わるように高圧ＥＧＲ弁４２が制御される。

ステップＳ１０９では、基本高圧ＥＧＲ弁開度が所定開度より大きいか否かが判定される。ここで、所定開度とは、高圧ＥＧＲ弁４２が固着回避動作を行った場合に、固着回避動作を行わない場合と比較して高圧ＥＧＲガス量が減少するような高圧ＥＧＲ弁４２の開度の下限値であり、予め定められている。

前記ステップＳ１０９で肯定判定された場合、基本高圧ＥＧＲ弁開度は所定開度より大きい開度とされているので、高圧ＥＧＲ弁４２が固着回避動作を開始すると、高圧ＥＧＲガス量が減少する。

従って、この場合ステップＳ１１０に進み、低圧ＥＧＲ弁３２の開度が前記ステップＳ１０２で算出された基本低圧ＥＧＲ弁開度より大きくされる。これにより、高圧ＥＧＲ弁４２の固着回避動作に起因する高圧ＥＧＲガス量の減少分が低圧ＥＧＲガスの増加分によって相殺される。

これにより、高圧ＥＧＲ弁４２の固着回避動作を実行している期間中にＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率からずれることを抑制できる。

一方、前記ステップＳ１０９で否定判定された場合、基本高圧ＥＧＲ弁開度は所定開度以下の開度とされているので、高圧ＥＧＲ弁４２が固着回避動作を開始すると、高圧ＥＧＲガス量が増加する。

従って、この場合ステップＳ１１１に進み、低圧ＥＧＲ弁３２の開度が前記ステップＳ１０２で算出された基本低圧ＥＧＲ弁開度より小さくされる。これにより、高圧ＥＧＲ弁４２の固着回避動作に起因する高圧ＥＧＲガス量の増加分が低圧ＥＧＲガスの減少分によって相殺される。

これにより、高圧ＥＧＲ弁４２が固着回避動作を行っている期間中にＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率からずれることを抑制できる。

ステップＳ１１２では、高圧ＥＧＲ弁４２が固着回避動作を開始してからの経過時間が所定時間ΔＴを超えたか否かが判定される。所定時間ΔＴは、高圧ＥＧＲ弁４２における付着物量が、高圧ＥＧＲ弁４２の固着回避動作によって高圧ＥＧＲ弁４２が閉弁固着する虞がない量まで減少するために要する時間であり、予め実験等により求めてＥＣＵ２０に記憶させておく。本ステップＳ１１２は肯定判定されるまで繰り返し実行される。

ステップＳ１１２で肯定判定された場合、高圧ＥＧＲ弁４２における付着物量が十分減少したと判断され、ステップＳ１１３に進んで低圧ＥＧＲ弁３２の開度が基本低圧ＥＧＲ弁開度に戻され、続くステップＳ１１４において高圧ＥＧＲ弁４２の固着回避動作が停止される。そしてステップＳ１１５で高圧ＥＧＲ弁４２にける付着物量の積算値がリセットされ、本ルーチンの実行が一旦終了される。

ステップＳ１１６では、前記ステップＳ１０１で検出された内燃機関１の運転状態がＭＩＸ領域に属しているか否かが判定される。本ステップＳ１１６で肯定判定された場合にはステップＳ１１７に進む。一方、本ステップＳ１１６で否定判定された場合にはステップＳ１２６に進む。

ステップＳ１１７では、高圧ＥＧＲ弁４２の固着回避動作が開始される。ここで実行される高圧ＥＧＲ弁４２の固着回避動作は前記ステップＳ１０８で行われる固着回避動作と同様である。

ステップＳ１１８では、前記ステップＳ１０９と同様に、基本高圧ＥＧＲ弁開度が所定開度より大きいか否かが判定される。本ステップＳ１１８で肯定判定された場合にはステップＳ１１９に進む。一方、本ステップＳ１１８で否定判定された場合にはステップＳ１２１に進む。

ステップＳ１２１では、低圧ＥＧＲ弁３２の開度が前記ステップＳ１０２で算出された基本低圧ＥＧＲ弁開度より小さくされる。これにより、高圧ＥＧＲ弁４２の固着回避動作に起因する高圧ＥＧＲガス量の増加分が低圧ＥＧＲガスの減少分によって相殺される。

一方、前記ステップＳ１１８で肯定判定されてステップＳ１１９に進んだ場合、低圧ＥＧＲ弁３２の開度が全開であるか否か判定される。本ステップＳ１１９で肯定判定された場合にはステップＳ１２３に進む。一方、本ステップＳ１１９で否定判定された場合にはステップＳ１２０に進む。

ステップＳ１２０では、低圧ＥＧＲ弁３２の開度が前記ステップＳ１０２で算出された基本低圧ＥＧＲ弁開度より大きくされる。これにより高圧ＥＧＲ弁４２の固着回避動作に起因する高圧ＥＧＲガス量の減少分が低圧ＥＧＲガス量の増加分によって相殺される。

これにより、高圧ＥＧＲ弁４２が固着回避動作を実行している期間中にＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率からずれることを抑制できる。

ステップＳ１２２では、高圧ＥＧＲ弁４２が固着回避動作を開始してからの経過時間が所定時間ΔＴを超えたか否かが判定される。本ステップＳ１２２は肯定判定されるまで繰り返し実行される。

ステップＳ１２２で肯定判定された場合、高圧ＥＧＲ弁４２における付着物量が十分減少したと判断され、前記ステップＳ１１３に進んで低圧ＥＧＲ弁３２の開度が基本低圧ＥＧＲ弁開度に戻され、続くステップＳ１１４において高圧ＥＧＲ弁４２の固着回避動作が停止される。そしてステップＳ１１５で高圧ＥＧＲ弁４２における付着物量の積算値がリセットされ、本ルーチンの実行が一旦終了される。

一方前記ステップＳ１１９で肯定判定された場合、低圧ＥＧＲ弁３２の開度は既に全開になっているため、低圧ＥＧＲ弁の開度を大きくすることによって低圧ＥＧＲガス量を増加させることができない。従って、この場合ステップＳ１２３に進み、第１吸気絞り弁６の開度を小さくする。これにより低圧ＥＧＲ通路３１の上流側と下流側の差圧が増大するため、低圧ＥＧＲ弁３２が全開の状態であっても低圧ＥＧＲガス量を更に増加させることができる。

よって、高圧ＥＧＲ弁４２の固着回避動作に起因する高圧ＥＧＲガス量の減少分を低圧ＥＧＲガス量の増加分で相殺することができ、高圧ＥＧＲ弁４２が固着回避動作を行っている間のＥＧＲ率の目標ＥＧＲ率からの変化を抑制することができる。

続くステップＳ１２４では、高圧ＥＧＲ弁４２が固着回避動作を開始してからの経過時間が所定時間ΔＴを超えたか否かが判定される。本ステップＳ１２４は肯定判定されるまで繰り返し実行される。

ステップＳ１２４で肯定判定された場合、高圧ＥＧＲ弁４２における付着物量が十分減少したと判断され、ステップＳ１２５に進んで第１吸気絞り弁６の開度が通常制御時の開度に戻され、続くステップＳ１１４において高圧ＥＧＲ弁４２の固着回避動作が停止される。そしてステップＳ１１５で高圧ＥＧＲ弁４２における付着物量の積算値がリセットされ、本ルーチンの実行が一旦終了される。

ステップＳ１２６では、前記ステップＳ１０１で検出した内燃機関１の運転状態がＬＰＬ領域に属しているか否かが判定される。本ステップＳ１２６で肯定判定された場合にはステップＳ１２７に進む。一方、本ステップＳ１２６で否定判定された場合には本ルーチンの実行が一旦終了される。

ステップＳ１２７では、高圧ＥＧＲ弁４２の固着回避動作が開始される。ここで実行される高圧ＥＧＲ弁４２の固着回避動作は前記ステップＳ１０８で行われる固着回避動作と同様である。

ステップＳ１２８では、低圧ＥＧＲ弁３２の開度が基本低圧ＥＧＲ弁開度より小さくされる。すなわち、ＬＰＬ領域において高圧ＥＧＲ弁４２が固着回避動作を行った場合、高圧ＥＧＲ通路４１を介して予期しない高圧ＥＧＲガスが吸気管３に還流することになるため、ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率より大きくなる。

これに対し、本実施例のように低圧ＥＧＲ弁３２の開度を基本低圧ＥＧＲ弁開度より小さくすることによって、この高圧ＥＧＲガス量に相当するＥＧＲガス量が低圧ＥＧＲガスの減少分によって相殺される。これにより高圧ＥＧＲ弁４２が固着回避動作を行っている期間中にＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率からずれることを抑制できる。

ステップＳ１２９では、高圧ＥＧＲ弁４２が固着回避動作を開始してからの経過時間が所定時間ΔＴを超えたか否かが判定される。本ステップＳ１２９は肯定判定されるまで繰り返し実行される。

ステップＳ１２９で肯定判定された場合、高圧ＥＧＲ弁４２における付着物量が十分減少したと判断され、ステップＳ１１３に進んで低圧ＥＧＲ弁３２の開度が基本低圧ＥＧＲ弁開度に戻され、続くステップＳ１１４において高圧ＥＧＲ弁４２の固着回避動作が停止される。そしてステップＳ１１５で高圧ＥＧＲ弁４２における付着物量の積算値がリセットされ、本ルーチンの実行が一旦終了される。

なお、上記ルーチンでは高圧ＥＧＲ弁４２が固着回避動作を行う場合について説明したが、低圧ＥＧＲ弁３２の固着回避動作も同様に行うことができる。すなわち、低圧ＥＧＲガス温度を低圧ＥＧＲガス温度センサ３４によって検出し、低圧ＥＧＲ弁３２における付着物量を低圧ＥＧＲガス温度及び内燃機関１の運転履歴に基づいて積算し、該付着物量が所定量を超えた場合に、低圧ＥＧＲ弁３２に対して固着回避動作を行わせる。この時、上記ルーチンと同様に、内燃機関１の運転状態が属する領域毎に高圧ＥＧＲ弁の開度を適宜補正することによって、低圧ＥＧＲ弁３２の固着回避動作に起因するＥＧＲ率の変動を抑制することができる。

また、内燃機関１の運転状態が燃料カットの状態の場合は、そもそもＥＧＲが行われないため、固着回避動作を行わない方のＥＧＲ弁の開度補正を考慮することなく、閉弁固着する可能性のあるＥＧＲ弁に対して固着回避動作を行わせるようにしてもよい。

また、内燃機関１の運転状態が過渡状態の場合には、内燃機関の運転状態の変化に応じて基本ＥＧＲ弁開度が変更されるため、通常のＥＧＲ弁開度の制御が実行されることで本実施例の固着回避動作と同等の作用が得られることになる。

なお、以上述べた実施の形態は本発明を説明するための一例であって、本発明の本旨を逸脱しない範囲内において上記の実施形態には種々の変更を加え得る。例えば、固着回避動作としては、１回以上開弁状態と閉弁状態とが切り替えられればその回数や切り替えの繰り返し周期については特に限定されない。また、上記実施例では固着回避動作が行われ
るＥＧＲ弁の弁開度が矩形波状に変化させられる場合を記載しているが、閉弁状態と開弁状態とが一定時間の間１回以上繰り返される弁開度の変化パターンであればどのようなものであっても良い。

また、本実施例では、高圧ＥＧＲ通路と低圧ＥＧＲ通路の２系統のＥＧＲ通路を備えた排気還流装置に本発明を適用した例を説明したが、同等の高圧ＥＧＲ通路を２系統有する排気還流装置に対して本発明を適用することもできる。この場合、一方の高圧ＥＧＲ弁が固着回避動作を行っている間、他方の高圧ＥＧＲ弁の開度を補正すればよい。

また、上記実施例では高圧ＥＧＲ弁における付着物量が所定量を超えた場合に高圧ＥＧＲ弁に固着回避動作を行わせるようにしているが、内燃機関の運転状態がＥＧＲ弁が閉弁固着する可能性が高い運転状態になったことを条件に、ＥＧＲ弁に固着回避動作を行わせるようにすることもできる。ＥＧＲ弁が閉弁固着しやすい運転状態としては、一定時間以上定常状態が持続する運転状態を例示できる。すなわち、基本ＥＧＲ弁開度が一定時間変化しなかった場合に本実施例に係る固着回避動作を行うようにしても良い。

実施例１にかかる内燃機関の排気還流装置を適用する内燃機関とその吸気系及び排気系の概略構成を示す図である。実施例１における低圧ＥＧＲ装置と高圧ＥＧＲ装置との切り替えマップを示す図である。実施例１における内燃機関の運転状態がＭＩＸ領域に属し且つ基本高圧ＥＧＲ弁開度が所定開度より大きい開度とされている時に、高圧ＥＧＲ弁が閉弁固着する虞があると判断された場合において、実施例１の固着回避動作制御が実施された場合の、高圧ＥＧＲ弁及び低圧ＥＧＲ弁の開度の時間変化を示すグラフである。実施例１における内燃機関の運転状態がＭＩＸ領域に属し且つ基本高圧ＥＧＲ弁開度が所定開度より大きい開度とされ且つ低圧ＥＧＲ弁の開度が全開である時に、高圧ＥＧＲ弁が閉弁固着する虞があると判断された場合において、実施例１の固着回避動作制御が実施された場合の、高圧ＥＧＲ弁、低圧ＥＧＲ弁、及び第１吸気絞り弁の開度の時間変化を示すグラフである。実施例１における内燃機関の運転状態がＬＰＬ領域に属する運転状態である時に、高圧ＥＧＲ弁が閉弁固着する虞があると判断された場合において、実施例１の固着回避動作制御が実施された場合の、高圧ＥＧＲ弁及び低圧ＥＧＲ弁の開度の時間変化を示すグラフである。実施例１の固着回避動作制御を行うためのルーチンを示す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排気浄化装置
１２酸化触媒
１３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
１９排気絞り弁
２０ＥＣＵ
３０低圧ＥＧＲ装置
３１低圧ＥＧＲ通路
３２低圧ＥＧＲ弁
３３低圧ＥＧＲクーラ
３４低圧ＥＧＲ温度センサ
４０高圧ＥＧＲ装置
４１高圧ＥＧＲ通路
４２高圧ＥＧＲ弁
４３高圧ＥＧＲクーラ
４４高圧ＥＧＲ温度センサ

Claims

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、
前記タービンより上流の排気通路と前記コンプレッサより下流の吸気通路とを接続する高圧ＥＧＲ通路と、
前記タービンより下流の排気通路と前記コンプレッサより上流の吸気通路とを接続する低圧ＥＧＲ通路と、
前記高圧ＥＧＲ通路に設けられ前記高圧ＥＧＲ通路の流路断面積を変更する高圧ＥＧＲ弁と、
前記低圧ＥＧＲ通路に設けられ前記低圧ＥＧＲ通路の流路断面積を変更する低圧ＥＧＲ弁と、
内燃機関の運転状態に応じて前記高圧ＥＧＲ弁及び前記低圧ＥＧＲ弁の基本開度を決定する基本開度決定手段と、
前記高圧ＥＧＲ弁又は前記低圧ＥＧＲ弁を一定時間の間１回以上開閉させる固着回避手段と、
前記固着回避手段によって前記高圧ＥＧＲ弁が開閉させられる時には、高圧ＥＧＲ弁の該開閉動作に起因する高圧ＥＧＲ通路を流通する排気の流量の変化を相殺するように、前記一定時間の間は前記基本開度決定手段によって決定される低圧ＥＧＲ弁の基本開度を補正し、
前記固着回避手段によって前記低圧ＥＧＲ弁が開閉させられる時には、低圧ＥＧＲ弁の該開閉動作に起因する低圧ＥＧＲ通路を流通する排気の流量の変化を相殺するように、前記一定時間の間は前記基本開度決定手段によって決定される高圧ＥＧＲ弁の基本開度を補正する開度補正手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気還流装置。
請求項１において、
前記固着回避手段による前記各ＥＧＲ弁の開閉動作は、前記一定時間の間複数回連続的に行われることを特徴とする内燃機関の排気還流装置。
請求項１又は２において、
前記各ＥＧＲ弁が閉弁固着する可能性が高いか否かを判定する判定手段を更に備え、
前記固着回避手段は、前記判定手段によって閉弁固着する可能性が高いと判定されるＥＧＲ弁について前記開閉動作をさせることを特徴とする内燃機関の排気還流装置。
請求項３において、
前記各ＥＧＲ通路を流通する排気中に含まれる粒子状物質及び／又は未燃燃料成分の前記各ＥＧＲ弁への付着量を推定する付着量推定手段を更に備え、
前記判定手段は、前記付着量推定手段による推定値が所定量を超えるＥＧＲ弁について、閉弁固着する可能性が高いと判定することを特徴とする内燃機関の排気還流装置。
請求項３において、
前記判定手段は、前記各ＥＧＲ弁のうち、前記基本開度決定手段によって決定される基本開度が所定時間以上にわたって所定量以上変化しないＥＧＲ弁について、閉弁固着する可能性が高いと判定することを特徴とすることを特徴とする内燃機関の排気還流装置。