JP5327393B1 - Ｅｇｒシステムの異常診断装置 - Google Patents

Abstract

ＨＰＬ−ＥＧＲ機構６およびＬＰＬ−ＥＧＲ機構７を有するＭＰＬ−ＥＧＲシステムを備えたエンジンにおいて、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構７に備えられた低圧ＥＧＲクーラ７３の上流側圧力と下流側圧力との差圧を差圧センサ８９によって検出する。ＬＰＬ−ＥＧＲ機構７が閉塞していない状態での基準差圧値に対し、上記検出された実差圧値が高くその乖離量が所定量に達すると、低圧ＥＧＲクーラ７３の内部で閉塞が発生していると判定する。一方、上記基準差圧値に対し、上記検出された実差圧値が低くその乖離量が所定量に達すると、低圧ＥＧＲクーラ７３以外の配管部材７４，７５の内部で閉塞が発生していると判定する。

Description

本発明は、例えば自動車の内燃機関等に搭載されるＥＧＲシステムの異常診断装置に係る。特に、本発明は、ＥＧＲシステムにおける閉塞箇所を特定するための改良に関する。なお、本明細書では、ＥＧＲ通路の流路面積が小さくなっている状態（部分閉塞状態）およびＥＧＲ通路が完全に閉塞している状態（完全閉塞状態）を、何れも「閉塞」と表現することとする。

従来より、ディーゼルエンジン等のように希薄燃焼を行うエンジンでは、窒素酸化物（以下、ＮＯｘという）が比較的多く排出されることが懸念される。その対策として、排気ガスの一部を吸気通路に還流させる排気還流（ＥＧＲ：Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）システムを備えさせることが知られている（例えば下記の特許文献１を参照）。

このＥＧＲシステムは、エンジンの排気通路および吸気通路を互いに連通させるＥＧＲ通路と、このＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲバルブとを備えている。そして、ＥＧＲバルブの開度を調整するなどして、排気通路からＥＧＲ通路を経て吸気通路へ還流される排気ガスの量（ＥＧＲガス量）を調整し、吸気中のＥＧＲ率を、予め設定された目標ＥＧＲ率に設定するようにしている。このようにして排気ガスの一部が吸気通路に還流されると、燃焼室内での燃焼温度が低下してＮＯｘの生成が抑制され、排気エミッションが改善されることになる。

また、一般に、この種のＥＧＲシステムでは、ＥＧＲ通路にＥＧＲクーラが設けられる。例えば、特許文献１に開示されているような１つの（１系統の）ＥＧＲ機構のみを備えたシステムでは、そのＥＧＲ機構のＥＧＲ通路にＥＧＲクーラが適用される。

また、特許文献２に開示されているように、高圧ＥＧＲ機構（以下、「ＨＰＬ−ＥＧＲ機構」という）と低圧ＥＧＲ機構（以下、「ＬＰＬ−ＥＧＲ機構」という）とを備えたシステム（以下、「ＭＰＬ−ＥＧＲシステム」という）にあっては、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構のＥＧＲ通路のみにＥＧＲクーラが適用される。

上記ＨＰＬ（Ｈｉｇｈ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｌｏｏｐ）−ＥＧＲ機構は、ターボチャージャのタービンよりも上流側の排気通路（例えばエキゾーストマニホールド）から、ターボチャージャのコンプレッサよりも下流側の吸気通路へ排気ガスを還流するようになっている。

また、ＬＰＬ（Ｌｏｗ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｌｏｏｐ）−ＥＧＲ機構は、ターボチャージャのタービンよりも下流側の排気通路から、ターボチャージャのコンプレッサよりも上流側の吸気通路へ排気ガスを還流するようになっている。このため、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構では、コンプレッサによる過給前の吸気（比較的低圧の吸気エリア）に対して排気ガスを還流させることができるので、その還流量の大幅な増大が図れ、排気エミッションの改善に大きな効果が得られる。

また、このＭＰＬ（Ｍｉｄｄｌｅ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｌｏｏｐ）−ＥＧＲシステムの使用形態としては、特許文献３にも開示されているように、エンジンの低負荷運転領域では、ＨＰＬ−ＥＧＲ機構のみを使用して比較的高温度の排気ガスを還流させて燃焼の安定化を図り、ＨＣやＣＯの排出を抑制する。また、エンジンの高負荷運転領域では、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構のみを使用して比較的低温度の排気ガスを還流させることにより、吸気の高温化にともなうスモークの発生を抑制する。また、エンジンの中負荷運転領域ではＨＰＬ−ＥＧＲ機構およびＬＰＬ−ＥＧＲ機構の両方を使用して排気ガスを還流させることでＨＣ、ＣＯ、スモークの発生を抑制する。

このため、比較的高温度の排気ガスを還流させることを目的としている上記ＨＰＬ−ＥＧＲ機構にはＥＧＲクーラは適用されず、比較的低温度の排気ガスを還流させることを目的としている上記ＬＰＬ−ＥＧＲ機構のみにＥＧＲクーラが適用されている。

特開２００１−２０７９１６号公報 特開２０１０−１９０１７６号公報 特開２０１１−８９４７０号公報

ところで、近年、自動車の排気エミッション規制の強化（Ｅｕｒｏ６等）にともない、ＥＧＲシステムにおける閉塞（ＥＧＲ通路の閉塞）を高い精度で検出し（例えば完全閉塞に至る前に８０％程度まで閉塞した状態を検出可能にし）、閉塞度合いが高くなること（例えば完全閉塞になること）にともなう排気エミッションの悪化を未然に防ぐことが求められている。特に、上記ＥＧＲクーラは、ＥＧＲガスを冷却することによって吸気の高温化を抑制し、燃焼温度を低下させることでＮＯｘ発生量の低減に大きく寄与しており、このＥＧＲクーラ内部が閉塞する状況になると、排気エミッションの悪化が著しくなることから、このＥＧＲクーラ内部の閉塞の有無に関しては特に高い精度が要求されている。

また、ＥＧＲシステムで閉塞が発生している場合（例えば、特許文献１に開示されているように、ＥＧＲガス量をフィードバック制御により目標ＥＧＲガス量に調整する場合のＥＧＲバルブの開度補正量や吸気絞り弁の開度補正量が閾値を超えた場合にＥＧＲ通路が閉塞していると診断する場合）に、その閉塞を検出し、必要に応じて部品交換を行う場合には、その閉塞箇所が特定されていなければ、ＥＧＲシステムを構成している配管やＥＧＲクーラ等の全ての部品を交換せねばならなくなる。つまり、閉塞が生じていない部品まで交換せねばならないことになってしまう。

以上のことから、ＥＧＲクーラが適用されているＥＧＲ通路にあっては、ＥＧＲクーラの内部の閉塞を高い精度で判定することが求められているとともに、ＥＧＲクーラの内部の閉塞と、このＥＧＲクーラに接続されている配管部材の内部の閉塞とを高い精度で識別し、交換部品をできる限り少なくできるようにすることが求められている。

本発明は、かかる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クーラが適用されたＥＧＲ機構での閉塞箇所の特定を可能にするＥＧＲシステムの異常診断装置を提供することにある。

−発明の解決原理−
上記の目的を達成するために講じられた本発明の解決原理は、ＥＧＲクーラが適用されたＥＧＲ機構に対し、ＥＧＲクーラの上流側と下流側との差圧を認識し、この差圧と基準値（例えばＥＧＲ機構が閉塞していない状態での値）との比較によって閉塞位置を特定するようにしている。つまり、差圧が大きい場合には、ＥＧＲクーラの上流側と下流側の間での圧力損失が大きくなっていることになるので、ＥＧＲクーラの内部で閉塞が発生していると判定し、差圧が小さい場合には、上記圧力取得位置よりも上流側または下流側での圧力損失が大きくなっていることになるので、ＥＧＲクーラ以外の配管部材の内部で閉塞が発生していると判定するようにしている。

−解決手段−
具体的に、本発明は、配管部材およびその配管部材に連結されたＥＧＲクーラを備え、内燃機関の排気系に排出された排気ガスの一部を上記配管部材および上記ＥＧＲクーラを経て吸気系に還流させるＥＧＲシステムの異常診断装置を前提とする。このＥＧＲシステムの異常診断装置に対し、上記ＥＧＲクーラの上流側圧力と下流側圧力との差圧を検出し、その検出した差圧値が、予め設定された基準差圧値よりも高くなり、その差圧値が所定のクーラ閉塞判定値よりも高くなった場合には上記ＥＧＲクーラの内部で閉塞が発生していると判定する一方、上記検出した差圧値が、上記基準差圧値よりも低くなり、その差圧値が所定の配管閉塞判定値よりも低くなった場合には上記配管部材の内部で閉塞が発生していると判定するようにしている。

この特定事項により、配管部材またはＥＧＲクーラで閉塞が発生すると、その閉塞度が大きくなるに従って、ＥＧＲクーラの上流側圧力と下流側圧力との差圧は、上記基準差圧値から乖離していく。この場合に、乖離方向が正側（検出される差圧値が高くなる側）であれば、ＥＧＲクーラ内部の圧力損失の増大に起因して上記乖離が大きくなっていると判断でき、この乖離量が所定量以上となって、上記検出されている差圧値が所定のクーラ閉塞判定値よりも高くなった場合には上記ＥＧＲクーラの内部で閉塞が発生していると判定する。

一方、上記乖離方向が負側（検出される差圧値が低くなる側）であれば、ＥＧＲクーラよりも上流側または下流側において配管部材内部での圧力損失の増大に起因して上記乖離が大きくなっていると判断でき、この乖離量が所定量以上となって、上記検出されている差圧値が所定の配管閉塞判定値よりも低くなった場合には上記配管部材の内部で閉塞が発生していると判定する。

このように、本解決手段では、ＥＧＲクーラの上流側圧力と下流側圧力との差圧によって、ＥＧＲシステムでの閉塞箇所を特定することが可能となる。このため、ＥＧＲクーラの内部で閉塞が発生している場合には、そのことを高い精度で判定することが可能である。また、ＥＧＲクーラの内部の閉塞と、このＥＧＲクーラに接続されている配管部材の内部の閉塞とを高い精度で識別することもできるため、閉塞が生じている部品の交換を行うようにした場合にあっては、交換部品を少なくできる。

また、上記基準差圧値として具体的には、ＥＧＲクーラおよび配管部材の何れにも閉塞が発生していない場合における上記ＥＧＲクーラの上流側圧力と下流側圧力との差圧値である。

閉塞が発生していない場合の差圧値である基準差圧値と、実際の差圧値（ＥＧＲクーラの上流側圧力と下流側圧力との差圧値）とを比較するようにしたことで、ＥＧＲシステムにおける現在の閉塞度合いを正確に認識することが可能となり、実際の差圧値が、異常判定を行う閾値であるクーラ閉塞判定値や配管閉塞判定値に達したことを高い精度で判定できる。

上記クーラ閉塞判定値としては、予め規定された排気エミッションの悪化許容限界に対応する上記ＥＧＲクーラの閉塞度合いに応じた値として設定されている。

また、上記配管閉塞判定値としては、予め規定された排気エミッションの悪化許容限界に対応する上記配管部材の閉塞度合いに応じた値として設定されている。

つまり、ＥＧＲクーラに閉塞が発生し、その閉塞度合いが高くなっていくと、排気エミッションが悪化していくが、その悪化を許容できる限界（所謂、ＯＢＤ規制値）に対応する上記ＥＧＲクーラの閉塞度合いに達した時点で、上記検出されている差圧値がクーラ閉塞判定値に達することになり、ＥＧＲクーラの内部で閉塞が発生していると判定されることになる。

同様に、配管部材に閉塞が発生し、その閉塞度合いが高くなっていくと、排気エミッションが悪化していくが、その悪化を許容できる限界（所謂、ＯＢＤ規制値）に対応する上記配管部材の閉塞度合いに達した時点で、上記検出されている差圧値が配管閉塞判定値に達することになり、配管部材の内部で閉塞が発生していると判定されることになる。

このようにして各判定値（クーラ閉塞判定値および配管閉塞判定値）が設定されていることにより、閉塞度合いが排気エミッションの悪化許容限界に達した時点、または、達する直前に、閉塞の発生を判定できるとともにその閉塞箇所を特定できることになる。このため、排気エミッションが、その悪化許容限界を越えた状態で内燃機関が継続運転されてしまうといったことがなくなる。

上記配管部材として、ＥＧＲクーラの上流側に連結された上流側配管部材、および、ＥＧＲクーラの下流側に連結された下流側配管部材を備えたものに対し、上記ＥＧＲクーラの上流側圧力としては、このＥＧＲクーラと上記上流側配管部材との連結箇所、または、この連結箇所よりもＥＧＲクーラ寄りの位置の圧力である。また、上記ＥＧＲクーラの下流側圧力としては、このＥＧＲクーラと上記下流側配管部材との連結箇所、または、この連結箇所よりもＥＧＲクーラ寄りの位置の圧力である。

これによれば、配管部材（上流側配管部材および下流側配管部材）の何処で閉塞が発生しても、検出された差圧値が配管閉塞判定値よりも低くなることになるため、配管部材の内部で閉塞が発生した場合の判定精度を高めることができる。また、上記連結箇所よりもＥＧＲクーラ寄りの位置の圧力を検出するようにした場合であっても、ＥＧＲクーラの内部で閉塞が発生する状況では、ＥＧＲクーラの上流側および下流側に一体成形されているパイプの内部よりも先にＥＧＲクーラの内部で閉塞が発生するのが一般的であるので、差圧値がクーラ閉塞判定値よりも高くなった場合にはＥＧＲクーラの内部で閉塞が発生していると判定することができるため、その判定精度を高めることができる。

本発明が適用されるＥＧＲシステムの具体的な構成および閉塞箇所の判定動作としては以下のものが挙げられる。上記内燃機関の排気系における過給機のタービン上流側の排気ガスを吸気系に還流する高圧ＥＧＲ機構と、排気系における過給機のタービン下流側の排気ガスを吸気系に還流するとともに上記ＥＧＲクーラを備えた低圧ＥＧＲ機構とを有するＥＧＲシステムに対して、この低圧ＥＧＲ機構におけるＥＧＲクーラの上流側圧力と下流側圧力との差圧を検出することで、この低圧ＥＧＲ機構における閉塞箇所の判定を行う構成である。

これによれば所謂ＭＰＬ−ＥＧＲシステムにおいてＥＧＲクーラが備えられている低圧ＥＧＲ機構における閉塞箇所を特定することができ、その閉塞にともなって部品交換を行う場合には、その交換部品点数の削減を図ることができる。

また、上記ＥＧＲクーラの上流側圧力と下流側圧力との差圧を検出する差圧センサを備えさせ、上記排気ガスの還流量を、上記差圧センサによって検出された上記ＥＧＲクーラの上流側圧力と下流側圧力との差圧、排気ガスの還流量を調整するＥＧＲバルブの開度、排気ガスの温度、排気ガスの圧力それぞれをパラメータとして推定するようにしている。

これによれば、上記差圧センサを、ＥＧＲシステムでの閉塞箇所を特定するためのセンサ、及び、ＥＧＲシステムにおける排気ガスの還流量を推定するためのセンサとして兼用することができる。

本発明では、ＥＧＲクーラが適用されたＥＧＲ機構に対し、ＥＧＲクーラの上流側と下流側との差圧に基づいて閉塞位置を特定することができる。このため、ＥＧＲクーラの内部で閉塞が発生している場合には、そのことを高い精度で判定することが可能になる。また、ＥＧＲクーラの内部の閉塞と、このＥＧＲクーラに接続されている配管部材の内部の閉塞とを高い精度で識別することも可能になる。

図１は、実施形態に係るエンジンの概略構成を示す図である。 図２は、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構の構成を示す図である。 図３は、ＥＣＵ等の制御系の構成を示すブロック図である。 図４は、エンジンの温間時においてＭＰＬ−ＥＧＲシステムのモードを設定するマップを示す図である。 図５は、エンジンの冷間時においてＭＰＬ−ＥＧＲシステムのモードを設定するマップを示す図である。 図６は、ＭＰＬ−ＥＧＲシステムの異常診断動作の手順を示すフローチャート図である。 図７は、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構で閉塞が発生している場合の閉塞率とＮＯｘ発生量との関係の一例を示す図である。 図８は、低圧ＥＧＲクーラの内部で閉塞が発生した場合および配管の内部で閉塞が発生した場合それぞれにおける閉塞率と差圧との関係の一例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、自動車に搭載されたコモンレール式筒内直噴型多気筒（例えば直列４気筒）ディーゼルエンジン（圧縮自着火式内燃機関）に本発明を適用した場合について説明する。また、ＥＧＲシステムとして、高圧ＥＧＲ機構および低圧ＥＧＲ機構を備えたＭＰＬ−ＥＧＲシステムを搭載したディーゼルエンジンに本発明を適用した場合について説明する。

−エンジンの構成−
図１は、本実施形態に係るエンジン（内燃機関）１の概略構成を示す図である。この図１に示すエンジン１は、４つの気筒１１，１１，…を有するディーゼルエンジンであって、各気筒１１には、その気筒１１内へ燃料を直接噴射可能なインジェクタ（燃料噴射弁）２がそれぞれ設けられている。これらインジェクタ２は、例えば内部に圧電素子（ピエゾ素子）を備え、適宜開弁して気筒１１内に燃料を噴射供給するピエゾインジェクタにより構成されている。また、このインジェクタ２には、図示しない高圧燃料ポンプによって昇圧された燃料がコモンレール２１を介して供給されている。

各気筒１１には吸気系を構成する吸気通路３が接続されている。この吸気通路３の上流端にはエアクリーナ３１が設けられている。また、この吸気通路３の途中には、吸気の流れ方向に沿って、ターボチャージャ（遠心過給機）４のコンプレッサ４１、インタークーラ３２および吸気絞り弁（ディーゼルスロットル）３３が順に設けられている。吸気通路３に導入された吸気は、エアクリーナ３１によって浄化された後、コンプレッサ４１によって過給され、インタークーラ３２によって冷却される。その後、吸気は、吸気絞り弁３３を通過して各気筒１１内へ導入される。各気筒１１内へ導かれた吸気は圧縮行程において圧縮され、この気筒１１内にインジェクタ２から燃料が噴射されることにより燃料の燃焼が行われる。この燃料の燃焼にともない各気筒１１において図示しないピストンがシリンダ内で往復運動し、コネクティングロッドを介してクランクシャフトを回転させることでエンジン出力が得られるようになっている。

なお、上記吸気絞り弁３３は、通常運転時には全開とされており、例えば車両の減速時等において必要に応じて（後述する酸化触媒５１の温度低下を防止する必要が生じた場合等において）所定開度まで閉鎖される。

各気筒１１には排気系を構成する排気通路５が接続されている。この排気通路５の途中には、ターボチャージャ４のタービン４２が設けられている。このタービン４２より下流の排気通路５には、排気の流れ方向に沿って、酸化触媒（ＤＯＣ；Ｄｉｅｓｅｌ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ Ｃａｔａｌｙｓｔ）５１およびパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ；Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）５２、排気絞り弁５３、マフラ５４が順に設けられている。

各気筒１１内での燃焼により発生した排気ガス（既燃ガス）は、排気通路５へ排出される。この排気通路５へ排出された排気ガスは、排気通路５の途中に設けられたタービン４２を経た後、酸化触媒５１およびパティキュレートフィルタ５２によって浄化され、その後、排気絞り弁５３およびマフラ５４を経由して大気中へ放出される。

−ＥＧＲシステム−
本実施形態に係るエンジン１には、ＨＰＬ−ＥＧＲ機構（高圧ＥＧＲ機構）６およびＬＰＬ−ＥＧＲ機構（低圧ＥＧＲ機構）７を備えたＭＰＬ−ＥＧＲシステムが設けられている。

ＨＰＬ−ＥＧＲ機構６は、上記ターボチャージャ４のタービン４２よりも上流の排気通路５（例えばエキゾーストマニホールド）から、吸気絞り弁３３よりも下流（コンプレッサ４１よりも下流）の吸気通路３へ排気ガスの一部（高圧ＥＧＲガス）を導く高圧ＥＧＲ通路６１と、この高圧ＥＧＲ通路６１の流路面積を変更可能とする高圧ＥＧＲバルブ６２とを備えている。

このＨＰＬ−ＥＧＲ機構６により還流（再循環）される高圧ＥＧＲガスの量は、上記高圧ＥＧＲバルブ６２の開度により調量される。また、必要に応じて吸気絞り弁３３の開度が小さくされ（閉度が大きくされ）、これによって高圧ＥＧＲガスの還流量が増量されることもある。

一方、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構７は、上記パティキュレートフィルタ５２よりも下流（タービン４２よりも下流）で且つ排気絞り弁５３よりも上流の排気通路５から、コンプレッサ４１よりも上流の吸気通路３へ排気ガスの一部（低圧ＥＧＲガス）を導く低圧ＥＧＲ通路７１と、この低圧ＥＧＲ通路７１の流路面積を変更可能とする低圧ＥＧＲバルブ７２と、低圧ＥＧＲ通路７１を流れる低圧ＥＧＲガスを冷却する低圧ＥＧＲクーラ７３とを備えている。

このＬＰＬ−ＥＧＲ機構７により還流（再循環）される低圧ＥＧＲガスの量は、上記低圧ＥＧＲバルブ７２の開度により調量される。また、必要に応じて排気絞り弁５３の開度が小さくされ、これによって低圧ＥＧＲガスの還流量が増量されることもある。

−ＬＰＬ−ＥＧＲ機構の具体構成−
以下、このＬＰＬ−ＥＧＲ機構７の構成について具体的に説明する。

図２は、このＬＰＬ−ＥＧＲ機構７を示す図である。この図２に示すように、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構７は、上流側配管７４、上記低圧ＥＧＲクーラ７３、下流側配管７５、上記低圧ＥＧＲバルブ７２、差圧センサ８９を備えている。

上流側配管７４は、金属製パイプであって、一端が排気配管（上記排気通路５を構成する配管）５Ａに、他端が低圧ＥＧＲクーラ７３にそれぞれ接続され、排気配管５Ａ内の排気ガスを低圧ＥＧＲクーラ７３に導く配管部材である。そして、この上流側配管７４の長手方向の両端には、図示しないボルト孔を有する上流側フランジ７４ａおよび下流側フランジ７４ｂが一体形成されている。なお、この上流側配管７４は樹脂製またはゴム製のパイプで形成されていてもよい。

また、低圧ＥＧＲクーラ７３には、ＥＧＲガスを導入するための導入パイプ部材７３ａと、ＥＧＲガスを導出するための導出パイプ部材７３ｂとが設けられている。また、導入パイプ部材７３ａには上流側フランジ７３ｃが、導出パイプ部材７３ｂには下流側フランジ７３ｄがそれぞれ一体形成されている。また、これらフランジ７３ｃ，７３ｄには図示しないボルト孔が形成されている。

さらに、下流側配管７５は、金属製パイプであって、一端が低圧ＥＧＲクーラ７３に、他端が吸気配管（上記吸気通路３を構成する配管）３Ａにそれぞれ接続され、低圧ＥＧＲクーラ７３内を流れたＥＧＲガスを、吸気配管３Ａに導く配管部材である。そして、この下流側配管７５の長手方向の両端には、図示しないボルト孔を有する上流側フランジ７５ａおよび下流側フランジ７５ｂが一体形成されている。なお、この下流側配管７５も樹脂製またはゴム製のパイプで形成されていてもよい。

また、排気配管５Ａおよび吸気配管３ＡそれぞれにおけるＬＰＬ−ＥＧＲ機構７の接続箇所にも上記と同様のフランジ５ａ，３ａが形成されている。

そして、上記排気配管５Ａのフランジ５ａと上流側配管７４の上流側フランジ７４ａとが重ね合わされ、上流側配管７４の下流側フランジ７４ｂと低圧ＥＧＲクーラ７３の上流側フランジ７３ｃとが重ね合わされ、低圧ＥＧＲクーラ７３の下流側フランジ７３ｄと下流側配管７５の上流側フランジ７５ａとが重ね合わされ、さらに、下流側配管７５の下流側フランジ７５ｂと吸気配管３Ａのフランジ３ａとが重ね合わされ、これらフランジ同士が一体的にボルト締結されている。これにより、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構７は、上流側配管７４、低圧ＥＧＲクーラ７３、下流側配管７５の３部材が互いにＥＧＲガスの流通が可能に連結されており、また、それぞれが個別に交換（部品交換）できるようになっている。

また、上記低圧ＥＧＲバルブ７２は上記下流側配管７５に設けられている。

また、上記差圧センサ８９は、センサ本体８９ａに上流側ガス導入管８９ｂおよび下流側ガス導入管８９ｃがそれぞれ接続された構成となっている。上流側ガス導入管８９ｂは、上記低圧ＥＧＲクーラ７３の導入パイプ部材７３ａに接続されており、この導入パイプ部材７３ａの内部圧力をセンサ本体８９ａに導入する。一方、下流側ガス導入管８９ｃは、上記低圧ＥＧＲクーラ７３の導出パイプ部材７３ｂに接続されており、この導出パイプ部材７３ｂの内部圧力をセンサ本体８９ａに導入する。これにより、センサ本体８９ａは、導入パイプ部材７３ａの内部圧力と導出パイプ部材７３ｂの内部圧力との圧力差（低圧ＥＧＲクーラ７３の上流側と下流側との圧力差）に応じた差圧信号を後述するＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１０に出力する。

−制御系−
図３に示すように、上記インジェクタ２、吸気絞り弁３３、排気絞り弁５３、高圧ＥＧＲバルブ６２および低圧ＥＧＲバルブ７２は、ＥＣＵ１０と電気的に接続されている。

ＥＣＵ１０は、Ａ／Ｆセンサ８０、エアフローメータ８１、吸気温センサ８２、吸気圧センサ８３、排気温センサ８４、水温センサ８５、クランクポジションセンサ８６、アクセル開度センサ８７、吸気絞り弁開度センサ８８、上述した差圧センサ８９、高圧ＥＧＲバルブ開度センサ８Ｈ、低圧ＥＧＲバルブ開度センサ８Ｌ等の各種センサと電気的に接続されている。

上記Ａ／Ｆセンサ８０は、上記パティキュレートフィルタ５２の下流において排気中の酸素濃度を検出するセンサであって、酸素濃度に応じて連続的に変化する検出信号を出力する。エアフローメータ８１は、大気中から吸気通路３へ流入された空気量を測定するセンサである。吸気温センサ８２は、吸気通路３を流れる空気の温度（吸気絞り弁３３の上流側の温度）を検出するセンサである。吸気圧センサ８３は、吸気絞り弁３３の下流側（例えばインテークマニホールド内）の圧力を検出するセンサである。排気温センサ８４は、排気通路５を流れる排気ガスの温度（排気絞り弁５３の上流側の温度）を検出するセンサである。水温センサ８５は、エンジン１の内部を循環する冷却水の温度を検出するセンサである。クランクポジションセンサ８６は、エンジン１のクランクシャフトの回転位置を検出するセンサである。アクセル開度センサ８７は、運転者によるアクセルペダルの操作量（アクセル開度）を検出するセンサである。吸気絞り弁開度センサ８８は、上記吸気絞り弁３３の開度を検出するセンサである。差圧センサ８９は、上述した如く上記ＬＰＬ−ＥＧＲ機構７における低圧ＥＧＲクーラ７３の上流側圧力と下流側圧力との差圧を測定するセンサである。高圧ＥＧＲバルブ開度センサ８Ｈは、上記高圧ＥＧＲバルブ６２の開度を検出するセンサである。低圧ＥＧＲバルブ開度センサ８Ｌは、上記低圧ＥＧＲバルブ７２の開度を検出するセンサである。

ＥＣＵ１０は、上記した各種センサ８０〜８９，８Ｈ，８Ｌの検出値や測定値に基づいてインジェクタ２、吸気絞り弁３３、排気絞り弁５３、高圧ＥＧＲバルブ６２および低圧ＥＧＲバルブ７２を制御する。

例えば、ＥＣＵ１０は、エンジン１の運転状態（エンジン負荷など）に応じてＨＰＬ−ＥＧＲ機構６およびＬＰＬ−ＥＧＲ機構７の使用状態を制御する。

具体的には、エンジン１の温間時（例えば冷却水温度が６０℃以上の場合）には、図４のマップに従って、使用するＥＧＲ機構６，７が選択される。つまり、エンジン１が低負荷運転状態にある場合は、ＥＣＵ１０はＨＰＬ−ＥＧＲ機構６を利用して排気ガスの還流を行う（高圧ＥＧＲ領域での還流動作）。エンジン１が高負荷運転状態にある場合は、ＥＣＵ１０はＬＰＬ−ＥＧＲ機構７により排気ガスの還流を行う（低圧ＥＧＲ領域での還流動作）。エンジン１が中負荷運転状態にある場合は、ＥＣＵ１０はＨＰＬ−ＥＧＲ機構６とＬＰＬ−ＥＧＲ機構７とを併用して排気ガスの還流を行う（ＭＰＬ領域での還流動作）。これらの具体的な制御については後述する。なお、図４における領域Ｘは、車両に対する要求加速度が高い場合（過渡運転時）などであって、ＨＰＬ−ＥＧＲ機構６の高圧ＥＧＲバルブ６２およびＬＰＬ−ＥＧＲ機構７の低圧ＥＧＲバルブ７２が共に閉鎖される運転領域、つまり、ＥＧＲガスの還流が行われない運転領域である。

このようにしてエンジン１の運転状態に応じて、ＨＰＬ−ＥＧＲ機構６とＬＰＬ−ＥＧＲ機構７との使用形態が切り換えられ、或いは、各ＥＧＲ機構６，７が併用されると、エンジン１の広範囲な運転領域において適量のＥＧＲガスを還流させることが可能となり、排気中のＮＯｘ濃度を好適に減少させることが可能となる。

一方、エンジン１の冷間時には、図５のマップに示すように、上記領域Ｘ以外の運転領域では、エンジン１の負荷に関わりなく、ＥＣＵ１０はＨＰＬ−ＥＧＲ機構６を利用して排気ガスの還流を行う。これは、ＥＧＲクーラを備えていないＨＰＬ−ＥＧＲ機構６を利用することで、比較的高温度の排気ガスを還流させることにより、エンジン１の早期暖機や、酸化触媒５１の早期活性化を図るためである。

−ＭＰＬ−ＥＧＲシステムの基本制御−
次に、上記ＭＰＬ−ＥＧＲシステムの基本制御について説明する。

ＨＰＬ−ＥＧＲ機構６におけるＥＧＲガス量の制御、および、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構７におけるＥＧＲガス量の制御について説明する。これらＨＰＬ−ＥＧＲ機構６におけるＥＧＲガス量の制御と、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構７におけるＥＧＲガス量の制御とは、それぞれ独立した制御となっている。

ＨＰＬ−ＥＧＲ機構６を用いてＥＧＲガスを還流させている場合（ＬＰＬ−ＥＧＲ機構７を併用している場合を含む）には、目標とするＥＧＲガス還流量（以下、「目標高圧ＥＧＲガス還流量」という）と、推定されたＥＧＲガス還流量（以下、「推定高圧ＥＧＲガス還流量」という）とを比較し、この推定高圧ＥＧＲガス還流量が目標高圧ＥＧＲガス還流量に近づくように高圧ＥＧＲバルブ６２の開度や吸気絞り弁３３の開度がフィードバック制御（以下、「ＥＧＲフィードバック制御」という）される。この場合の目標高圧ＥＧＲガス還流量は、エンジン１の運転状態（特にエンジン負荷）に応じて設定される。また、推定高圧ＥＧＲガス還流量は、上記高圧ＥＧＲバルブ開度センサ８Ｈによって検出された高圧ＥＧＲバルブ６２の開度、上記吸気温センサ８２によって検出された吸気の温度、吸気圧センサ８３によって検出されたインテークマニホールド内の圧力、このインテークマニホールド内の圧力とエキゾーストマニホールド内の圧力との差圧それぞれをパラメータとして、予めＥＣＵ１０のＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）に記憶された所定の演算式またはマップから求められる。なお、エキゾーストマニホールド内の圧力は、インテークマニホールド内の圧力やエンジン１の運転状態量等をパラメータとして予めＥＣＵ１０のＲＯＭに記憶された所定の演算式またはマップから求められる。

一方、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構７を用いてＥＧＲガスを還流させている場合（ＨＰＬ−ＥＧＲ機構６を併用している場合を含む）には、目標とするＥＧＲガス還流量（以下、「目標低圧ＥＧＲガス還流量」という）と、推定されたＥＧＲガス還流量（以下、「推定低圧ＥＧＲガス還流量」という）とを比較し、この推定低圧ＥＧＲガス還流量が目標低圧ＥＧＲガス還流量に近づくように低圧ＥＧＲバルブ７２の開度や排気絞り弁５３の開度がフィードバック制御（ＥＧＲフィードバック制御）される。この場合の目標低圧ＥＧＲガス還流量は、エンジン１の運転状態（特にエンジン負荷）に応じて設定される。また、推定低圧ＥＧＲガス還流量は、上記低圧ＥＧＲバルブ開度センサ８Ｌによって検出された低圧ＥＧＲバルブ７２の開度、上記排気温センサ８４によって検出された排気の温度、パティキュレートフィルタ５２の下流における排気の圧力、上記差圧センサ８９によって検出された低圧ＥＧＲクーラ７３の上流側圧力と下流側圧力との差圧それぞれをパラメータとして、予めＥＣＵ１０のＲＯＭに記憶された所定の演算式またはマップから求められる。なお、上記パティキュレートフィルタ５２の下流における排気の圧力は、インテークマニホールド内の圧力やエンジン１の運転状態量等をパラメータとして予めＥＣＵ１０のＲＯＭに記憶された所定の演算式またはマップから求められる。

以下、エンジン１の負荷に応じたＭＰＬ−ＥＧＲシステムの基本動作（ＨＰＬ−ＥＧＲ機構６およびＬＰＬ−ＥＧＲ機構７の基本動作）について説明する。

（低負荷運転時）
上述した如く、エンジン負荷が比較的低いとき（低負荷領域）には、ＨＰＬ−ＥＧＲ機構６のみを用いてＥＧＲガスが還流される。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ＨＰＬ−ＥＧＲ機構６のみを用いてＥＧＲガスが還流される。

このＨＰＬ領域でのＥＧＲフィードバック制御は、エアフローメータ８１によって検出される吸入空気量が、エンジン負荷やエンジン回転数等に応じて設定される目標吸入空気量に一致するように上記目標高圧ＥＧＲガス還流量が設定され、上述した如く、上記推定高圧ＥＧＲガス還流量が、この目標高圧ＥＧＲガス還流量に一致するように高圧ＥＧＲバルブ６２の開度がフィードバック制御される。このとき、低圧ＥＧＲバルブ７２は全閉のまま維持される。

例えば、エアフローメータ８１により得られる吸入空気量が目標値よりも少なく、実ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率（エンジン１の運転状態等に応じて決定されるＥＧＲ率）よりも高い場合には、推定高圧ＥＧＲガス還流量が目標高圧ＥＧＲガス還流量よりも多くなっているので、ＥＧＲガス量を減少させるように高圧ＥＧＲバルブ６２の開度を小さくする。

また、エアフローメータ８１により得られる吸入空気量が目標値よりも多く、実ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率よりも低い場合には、推定高圧ＥＧＲガス還流量が目標高圧ＥＧＲガス還流量よりも少なくなっているので、ＥＧＲガス量を増加させるように高圧ＥＧＲバルブ６２の開度を大きくする。そして、このように高圧ＥＧＲバルブ６２の開度を大きくしても、推定高圧ＥＧＲガス還流量が目標高圧ＥＧＲガス還流量に達しない場合には、上記吸気絞り弁３３の開度を小さくし（閉度を大きくし）、この吸気絞り弁３３の下流側の圧力を低下させることによって、高圧ＥＧＲ通路６１を経て還流されるＥＧＲガスの量を増加させるようにする。これにより、実ＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に近付ける。

以下、このＨＰＬ−ＥＧＲ機構６のみを用いてＥＧＲガスを還流させる制御モードをＨＰＬモードという。なお、吸入空気量の目標値および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よい。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、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バルブ６２の開度を調節してもよい。

（高負荷運転時）
上述した如く、エンジン負荷が比較的高いとき（高負荷領域）には、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構７のみを用いてＥＧＲガスが還流される。この運転領域をＬＰＬ領域という。

このＬＰＬ領域でのＥＧＲフィードバック制御は、エアフローメータ８１によって検出される吸入空気量が、エンジン負荷やエンジン回転数等に応じて設定される目標吸入空気量に一致するように上記目標低圧ＥＧＲガス還流量が設定され、上述した如く、上記推定低圧ＥＧＲガス還流量が、この目標低圧ＥＧＲガス還流量に一致するように低圧ＥＧＲバルブ７２の開度がフィードバック制御される。このときに、基本的には（ＥＧＲガス量が不足しない限りは）、高圧ＥＧＲバルブ６２は全閉のまま維持される。

例えば、エアフローメータ８１により得られる吸入空気量が目標値よりも少なく、実ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率よりも高い場合には、推定低圧ＥＧＲガス還流量が目標低圧ＥＧＲガス還流量よりも多くなっているので、ＥＧＲガス量を減少させるように低圧ＥＧＲバルブ７２の開度を小さくする。

また、エアフローメータ８１により得られる吸入空気量が目標値よりも多く、実ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率よりも低い場合には、推定低圧ＥＧＲガス還流量が目標低圧ＥＧＲガス還流量よりも少なくなっているので、ＥＧＲガス量を増加させるように低圧ＥＧＲバルブ７２の開度を大きくする。そして、このように低圧ＥＧＲバルブ７２の開度を大きくしても、推定低圧ＥＧＲガス還流量が目標低圧ＥＧＲガス還流量に達しない場合には、高圧ＥＧＲバルブ６２の開度を大きくしたり、または、上記排気絞り弁５３の開度を小さくして（閉度を大きくして）、ＥＧＲガスの量を増加させるようにする。これにより、実ＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に近付ける。

以下、このＬＰＬ−ＥＧＲ機構７のみを用いてＥＧＲガスを還流させる制御モードをＬＰＬモードという。なお、吸入空気量の目標値および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よい。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、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バルブ７２の開度を調節してもよい。

（中負荷運転時）
上述した如く、エンジンが中負荷運転であるとき（中負荷領域）には、ＨＰＬ−ＥＧＲ機構６とＬＰＬ−ＥＧＲ機構７とを併用してＥＧＲガスが還流される。このＨＰＬ領域とＬＰＬ領域との間の領域をＭＰＬ領域という。

このＭＰＬ領域でのＥＧＲフィードバック制御は、エンジン負荷やエンジン回転数等に応じて目標吸入空気量および目標ＥＧＲ率（＝高圧ＥＧＲガス還流量＋低圧ＥＧＲガス還流量／高圧ＥＧＲガス還流量＋低圧ＥＧＲガス還流量＋吸入空気量）が決定され、これら値からＥＧＲガス量の総量が設定される。また、エンジン負荷等に応じてＥＧＲ分配率（ＨＰＬ−ＥＧＲ機構６により還流される高圧ＥＧＲガスの量とＬＰＬ−ＥＧＲ機構７により還流される低圧ＥＧＲガスの量との比率）が決定される。そして、高圧ＥＧＲガスの分配率（＝高圧ＥＧＲガス還流量／高圧ＥＧＲガス還流量＋低圧ＥＧＲガス還流量）および低圧ＥＧＲガスの分配率（＝低圧ＥＧＲガス還流量／高圧ＥＧＲガス還流量＋低圧ＥＧＲガス還流量）を上記ＥＧＲガス量の総量にそれぞれ乗算することで、目標とする高圧ＥＧＲガスの量（目標高圧ＥＧＲガス還流量）と目標とする低圧ＥＧＲガスの量（目標低圧ＥＧＲガス還流量）とを求める。

そして、ＨＰＬ−ＥＧＲ機構６の制御としては、推定高圧ＥＧＲガス還流量が上記目標高圧ＥＧＲガス還流量に達するように高圧ＥＧＲバルブ６２の開度を制御する。この高圧ＥＧＲバルブ６２に対する開度制御は上述した低負荷運転時の場合と同様である。

一方、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構７の制御としては、推定低圧ＥＧＲガス還流量が上記目標低圧ＥＧＲガス還流量に達するように低圧ＥＧＲバルブ７２の開度を制御する。この低圧ＥＧＲバルブ７２に対する開度制御は上述した高負荷運転時の場合と同様である。

以下、ＨＰＬ−ＥＧＲ機構６およびＬＰＬ−ＥＧＲ機構７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および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よい。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、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バルブ７２および高圧ＥＧＲバルブ６２の開度を調節してもよい。

−ＬＰＬ−ＥＧＲ機構７の異常診断動作−
次に、本実施形態の特徴とする動作であるＬＰＬ−ＥＧＲ機構７の異常診断動作について説明する。この異常診断動作は、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構７の内部で閉塞が発生している場合に、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構７を構成している部材である上記上流側配管７４、低圧ＥＧＲクーラ７３、下流側配管７５のうち、低圧ＥＧＲクーラ７３の内部で閉塞が発生しているのか、上流側配管７４または下流側配管７５の内部で閉塞が発生しているのかを判別するものである。

以下、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構７の異常診断動作の概略について説明する。

この異常診断動作では、上記差圧センサ８９によって低圧ＥＧＲクーラ７３の上流側圧力と下流側圧力との差圧（より具体的には、上記導入パイプ部材７３ａの内部圧力と導出パイプ部材７３ｂの内部圧力との圧力差）を測定する。そして、この差圧の値（以下、「実差圧値」という）と、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構７の内部で閉塞が発生していない場合の差圧の値（以下、「基準差圧値」という）とを比較する。この基準差圧値は、予め実験やシミュレーションによって求められたものである。

そして、基準差圧値に対して実差圧値が所定値以上高い場合（所定量以上の偏差をもって基準差圧値よりも実差圧値が高い場合）には低圧ＥＧＲクーラ７３の内部で閉塞が発生していると判定する。一方、基準差圧値に対して実差圧値が所定値以上低い場合（所定量以上の偏差をもって基準差圧値よりも実差圧値が低い場合）には上流側配管７４または下流側配管７５の内部で閉塞が発生していると判定するようにしている。

ここで閉塞が発生していると判定するための上記所定値（上記偏差）としては、法規制などによって「閉塞」と判断すべき閉塞状態となった場合の圧力差に相当するものとして設定されている（詳しくは後述する）。

以下、このＭＰＬ−ＥＧＲシステムの異常診断動作の具体的な手順について図６のフローチャートに沿って説明する。このフローチャートは、所定のタイミングで（例えば車両の１トリップ（イグニッションがＯＮされてからＯＦＦされるまでの期間）で１回）行われる。

先ず、ステップＳＴ１において、異常診断動作を実行するための前提条件が成立しているか否かを判定する。この前提条件としては、例えば、上記差圧センサ８９が正常に作動していること、高圧ＥＧＲバルブ６２および低圧ＥＧＲバルブ７２に異常が生じていないこと、エンジン１の運転モードが通常燃焼モードであることなどが挙げられる。上記差圧センサ８９が正常に作動していることの判定や、ＥＧＲバルブ６２，７２が正常に作動していることの判定は、周知の判定動作により実施可能であるため、ここでの説明は省略する。また、エンジン１の通常燃焼モードとは、ＥＧＲガスを還流させている運転モードであり、車両に対する要求加速度が高い場合や、パティキュレートフィルタ５２の再生運転時等ではない状態である。

これらの前提条件のうち一つでも成立していない場合にはステップＳＴ１でＮＯ判定され、異常診断動作は不能であるとしてリターンされる。

一方、全ての前提条件が成立しており、ステップＳＴ１でＹＥＳ判定されると、ステップＳＴ２に移り、異常診断動作の開始条件が成立しているか否かを判定する。この異常診断動作の開始条件としては、例えば、エンジン回転数が所定範囲内であること、インジェクタ２からの燃料噴射量が所定範囲内であること、低圧ＥＧＲバルブ７２の開度が所定範囲内であることなどが挙げられる。つまり、エンジン１の過渡運転時などにあってはＥＧＲガス量が「０」に設定されるため、このような状況にないことを異常診断動作の開始条件としている。また、車両の減速時などであって、燃料噴射料を「０」にするとともに、排気量を減少させて酸化触媒５１の温度低下を抑制するべく吸気絞り弁３３の開度を小さくしている場合にも、ＥＧＲガス量が「０」に設定されるため、このような状況にないことを異常診断動作の開始条件としている。さらには、上記差圧センサ８９による差圧のセンシング値の信頼性を十分に得るためには、低圧ＥＧＲ通路７１におけるＥＧＲガスの流量がある程度確保されている必要があるので、低圧ＥＧＲバルブ７２の開度が所定範囲内であることを異常診断動作の開始条件としている。具体的に、低圧ＥＧＲバルブ７２の開度が所定範囲内であるエンジン運転領域としては、図４において破線で囲んだ領域である。つまり、ＬＰＬモードである場合や、ＭＰＬモードにおける比較的高負荷側の運転領域である。

これらの異常診断動作の開始条件のうち一つでも成立していない場合にはステップＳＴ２でＮＯ判定され、異常診断動作は不能であるとしてリターンされる。

一方、異常診断動作の開始条件が成立しており、ステップＳＴ２でＹＥＳ判定されると、ステップＳＴ３に移り、上記差圧センサ８９により検出される低圧ＥＧＲクーラ７３の上流側圧力と下流側圧力との差圧（実差圧値）の情報を取得する。

その後、ステップＳＴ４に移り、上記差圧値（実差圧値）が所定値ａ（本発明でいう配管閉塞判定値）以上で且つ所定値ｂ（本発明でいうクーラ閉塞判定値）以下の範囲（ａ≦実差圧値≦ｂ）となっているか否かを判定する。

この所定値ａおよびｂは上述した如く、法規制などによって「閉塞」と判断すべき閉塞状態となった場合の圧力差に相当するものとして設定されている。例えば、所定値ａは、上流側配管７４または下流側配管７５の内部で閉塞が発生していると判定するための閾値となる閉塞度合いに応じた値として設定され、所定値ｂは、低圧ＥＧＲクーラ７３の内部で閉塞が発生していると判定するための閾値となる閉塞度合いに応じた値として設定されている。

ここで、上記所定値ａおよび所定値ｂの設定手法について説明する。

図７は、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構７で閉塞が発生している場合の閉塞率（ＬＰＬ−ＥＧＲ機構７の何処かで閉塞が発生している場合において、通路面積が狭くなっている比率（閉塞されている面積／閉塞が発生していない場合の通路面積））とＮＯｘ発生量（車両の単位走行距離あたりのＮＯｘ発生量）との関係の一例を示す図である。

この図７に示す規制値（所謂、ＯＢＤ規制値；排気エミッションの悪化許容限界）に該当するＮＯｘ発生量となる閉塞率としては、図中の閉塞率Ａ（例えば９０％）が求められる。つまり、ＮＯｘ発生量が規制値に達する状態であることを判断するためには、閉塞率が図中のＡに達したことを高い精度で判定することが必要となる。

また、図８は、低圧ＥＧＲクーラ７３の内部で閉塞が発生した場合、および、上流側配管７４または下流側配管７５の内部で閉塞が発生した場合それぞれにおける閉塞率と差圧との関係の一例を示す図である。つまり、上記規制値に該当するＮＯｘ発生量となる閉塞率Ａと差圧値との関係を示している。

この図８における差圧値Ｂは、閉塞率が「０」（閉塞が無い）の場合における基準差圧値である。つまり、各配管７４，７５および低圧ＥＧＲクーラ７３それぞれの内部抵抗における本来の圧力損失に応じた差圧値である。言い換えると、検出された差圧値が「Ｂ」であった場合には、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構７は閉塞していない（堆積物がない）状態、または、閉塞が僅かである（堆積物が少ない）状態であることになる。

そして、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構７の何処かで閉塞が発生すると、その閉塞率に応じて、実差圧値は基準差圧値Ｂから乖離していくことになる。

そして、その乖離の方向としては、低圧ＥＧＲクーラ７３の内部で閉塞が発生している場合には、閉塞率の上昇にともなって実差圧値は高くなっていき（図８の実線を参照）、基準差圧値Ｂに対して正側に乖離していく。これは、低圧ＥＧＲクーラ７３の内部での閉塞によって圧力損失が大きくなっていくことに起因する。つまり、低圧ＥＧＲクーラ７３の内部での閉塞に起因して排気通路５側（上記上流側配管７４側）の圧力が高くなるのに対し、吸気通路３側（上記下流側配管７５側）には吸入負圧が作用しており、これらの差圧が大きくなるためである。そして、この場合に、閉塞率が図中の「Ａ」、つまり、上記規制値に該当するＮＯｘ発生量となる閉塞率となるのは、差圧が図中の「ｂ」となった場合である。つまり、差圧が図中の「ｂ」となれば、低圧ＥＧＲクーラ７３の内部で閉塞が発生しており、その閉塞率は図中の「Ａ」であって、上記規制値に該当するＮＯｘ発生量となる閉塞率となっていると判定できることになる。

一方、上流側配管７４または下流側配管７５の内部で閉塞が発生している場合には、閉塞率の上昇にともなって実差圧値は低くなっていき（図８の破線を参照）、基準差圧値Ｂに対して負側に乖離していく。これは、閉塞が発生していない場合には、低圧ＥＧＲクーラ７３の内部にＥＧＲガスが比較的多量に流れることで、この低圧ＥＧＲクーラ７３の内部における本来の圧力損失に応じた差圧値が得られるものの、低圧ＥＧＲクーラ７３の上流側や下流側で閉塞が発生している場合には、低圧ＥＧＲクーラ７３の内部を流れるＥＧＲガスの量が極端に少なくなることで、差圧としても大きく得られないためである。そして、この場合に、閉塞率が図中の「Ａ」、つまり、上記規制値に該当するＮＯｘ発生量となる閉塞率となるのは、差圧が図中の「ａ」となった場合である。つまり、差圧が図中の「ａ」となれば、上流側配管７４または下流側配管７５の内部で閉塞が発生しており、その閉塞率は図中の「Ａ」であって、上記規制値に該当するＮＯｘ発生量となる閉塞率となっていると判定できることになる。

以上のようにして所定値ａおよび所定値ｂが設定され、上記ステップＳＴ４において、上記差圧値（実差圧値）が所定値ａ以上で且つ所定値ｂ以下の範囲（ａ≦実差圧値≦ｂ）となっているか否かが判定される。

そして、上記差圧値が所定値ａ以上で且つ所定値ｂ以下の範囲となっており、ステップＳＴ４でＹＥＳ判定された場合にはステップＳＴ５に移り、正常判定を行う。つまり、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構７に閉塞は生じていない、または、ＮＯｘ発生量を規制値未満に抑えることができる閉塞状態であるとして、正常判定を行い、リターンされる。

一方、上記差圧値が所定値ａ以上で且つ所定値ｂ以下の範囲から外れている場合にはステップＳＴ４でＮＯ判定され、ステップＳＴ６に移り、異常判定を行う。つまり、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構７の何処かに閉塞が生じている（ＮＯｘ発生量が規制値に達する閉塞が生じている）として異常判定を行う。

その後、ステップＳＴ７に移り、上記実差圧値が上記所定値ｂを超えているか否かを判定する。

そして、実差圧値が上記所定値ｂを超えており、ステップＳＴ７でＹＥＳ判定された場合には、ステップＳＴ８に移り、低圧ＥＧＲクーラ７３の内部で閉塞が発生していると判定する。この異常判定にともない、例えば、上記ＥＣＵ１０に備えられたダイアグノーシスに異常情報（低圧ＥＧＲクーラ７３の内部で閉塞が発生している旨の情報）が書き込まれることになる。また、必要に応じて運転者へ警告が発せられる。

一方、実差圧値が上記所定値ｂを超えておらず、ステップＳＴ７でＮＯ判定された場合には、実差圧値が上記所定値ａを下回っていることになるため、ステップＳＴ９に移り、上流側配管７４または下流側配管７５の内部で閉塞が発生していると判定する。この異常判定にともない、例えば、上記ＥＣＵ１０に備えられたダイアグノーシスに異常情報（上流側配管７４または下流側配管７５の内部で閉塞が発生している旨の情報）が書き込まれることになる。また、必要に応じて運転者へ警告が発せられる。

以上の動作が所定期間（例えば１トリップ）毎に行われ、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構７に閉塞が発生している場合には、その閉塞箇所が特定されることになる。

以上説明したように、本実施形態によれば、低圧ＥＧＲクーラ７３の上流側圧力と下流側圧力との差圧によって、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構７での閉塞箇所を特定することが可能となる。このため、低圧ＥＧＲクーラ７３の内部で閉塞が発生している場合には、そのことを高い精度で判定することが可能になる。また、低圧ＥＧＲクーラ７３の内部の閉塞と、この低圧ＥＧＲクーラ７３に接続されている配管７４，７５の内部の閉塞とを高い精度で識別することもできるため、閉塞が生じている部品の交換を行うようにした場合にあっては、無駄な部品交換（閉塞が生じていない配管部品まで交換せねばならないといった状態）を解消することができる。また、この異常診断（閉塞箇所の診断）は、ＬＰＬモードである場合や、ＭＰＬモードにおける比較的高負荷側の運転領域で実行可能であるため、異常診断を実行する機会を増やすことができ、早期に異常診断を行うことができる。

また、本実施形態では、上記差圧センサ８９を、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構７での閉塞箇所を特定するためのセンサ、及び、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構７における排気ガスの還流量を推定するためのセンサとして兼用することができる。

−他の実施形態−
以上説明した実施形態は、自動車に搭載される直列４気筒ディーゼルエンジンに本発明を適用した場合について説明した。本発明は、自動車用に限らず、その他の用途に使用されるエンジンにも適用可能である。また、気筒数やエンジン形式（直列型エンジン、Ｖ型エンジン、水平対向型エンジン等の別）についても特に限定されるものではない。

また、上記実施形態では、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構７に閉塞が発生している場合に、その閉塞箇所を特定するものとして本発明を利用した場合について説明した。本発明は、これに限らず、仮にＨＰＬ−ＥＧＲ機構６にＥＧＲクーラが設けられた場合にあっては、このＨＰＬ−ＥＧＲ機構６に閉塞が発生している場合に、その閉塞箇所を特定するものとして本発明を利用することも可能である。

また、上記実施形態では、２つのＥＧＲ機構６，７を備えたエンジン１に本発明を適用した場合について説明した。本発明はこれに限らず、１つのＥＧＲ機構を備えたエンジンや３つ以上のＥＧＲ機構を備えたエンジンに対しても適用が可能である。この場合にも、ＥＧＲクーラが備えられたＥＧＲ機構に対して、上記と同様にして閉塞箇所を特定することが可能となる。

また、上記実施形態では、低圧ＥＧＲクーラ７３の上流側の圧力導入箇所（上流側ガス導入管８９ｂの接続箇所）としては低圧ＥＧＲクーラ７３と上流側配管７４との連結箇所よりも低圧ＥＧＲクーラ７３寄りの位置であった。本発明はこれに限らず、低圧ＥＧＲクーラ７３と上流側配管７４との連結箇所（フランジ７４ｂ，７３ｃ間）としてもよい。同様に、低圧ＥＧＲクーラ７３の下流側の圧力導入箇所（下流側ガス導入管８９ｃの接続箇所）としても、低圧ＥＧＲクーラ７３と下流側配管７５との連結箇所（フランジ７３ｄ，７５ａ間）としてもよい。

本発明は、ディーゼルエンジンに搭載されたＭＰＬ−ＥＧＲシステムの閉塞診断に適用可能である。

１ エンジン（内燃機関）
３ 吸気通路（吸気系）
４ ターボチャージャ（過給機）
４２ タービン
５ 排気通路（排気系）
６ ＨＰＬ−ＥＧＲ機構（高圧ＥＧＲ機構）
７ ＬＰＬ−ＥＧＲ機構（低圧ＥＧＲ機構）
７３ 低圧ＥＧＲクーラ
７４ 上流側配管（配管部材）
７５ 下流側配管（配管部材）
８９ 差圧センサ
１０ ＥＣＵ

Claims (7)

1. 配管部材およびその配管部材に連結されたＥＧＲクーラを備え、内燃機関の排気系に排出された排気ガスの一部を上記配管部材および上記ＥＧＲクーラを経て吸気系に還流させるＥＧＲシステムの異常診断装置において、
   上記ＥＧＲクーラの上流側圧力と下流側圧力との差圧を検出し、その検出した差圧値が、予め設定された基準差圧値よりも高くなり、その差圧値が所定のクーラ閉塞判定値よりも高くなった場合には上記ＥＧＲクーラの内部で閉塞が発生していると判定する一方、上記検出した差圧値が、上記基準差圧値よりも低くなり、その差圧値が所定の配管閉塞判定値よりも低くなった場合には上記配管部材の内部で閉塞が発生していると判定する構成となっていることを特徴とするＥＧＲシステムの異常診断装置。
2. 請求項１記載のＥＧＲシステムの異常診断装置において、
   上記基準差圧値は、ＥＧＲクーラおよび配管部材の何れにも閉塞が発生していない場合における上記ＥＧＲクーラの上流側圧力と下流側圧力との差圧値であることを特徴とするＥＧＲシステムの異常診断装置。
3. 請求項１または２記載のＥＧＲシステムの異常診断装置において、
   上記クーラ閉塞判定値は、予め規定された排気エミッションの悪化許容限界に対応する上記ＥＧＲクーラの閉塞度合いに応じた値として設定されていることを特徴とするＥＧＲシステムの異常診断装置。
4. 請求項１、２または３記載のＥＧＲシステムの異常診断装置において、
   上記配管閉塞判定値は、予め規定された排気エミッションの悪化許容限界に対応する上記配管部材の閉塞度合いに応じた値として設定されていることを特徴とするＥＧＲシステムの異常診断装置。
5. 請求項１〜４のうち何れか一つに記載のＥＧＲシステムの異常診断装置において、
   上記配管部材は、ＥＧＲクーラの上流側に連結された上流側配管部材、および、ＥＧＲクーラの下流側に連結された下流側配管部材であり、
   上記ＥＧＲクーラの上流側圧力は、このＥＧＲクーラと上記上流側配管部材との連結箇所、または、この連結箇所よりもＥＧＲクーラ寄りの位置の圧力であり、
   上記ＥＧＲクーラの下流側圧力は、このＥＧＲクーラと上記下流側配管部材との連結箇所、または、この連結箇所よりもＥＧＲクーラ寄りの位置の圧力であることを特徴とするＥＧＲシステムの異常診断装置。
6. 請求項１〜５のうち何れか一つに記載のＥＧＲシステムの異常診断装置において、
   上記内燃機関の排気系における過給機のタービン上流側の排気ガスを吸気系に還流する高圧ＥＧＲ機構と、排気系における過給機のタービン下流側の排気ガスを吸気系に還流するとともに上記ＥＧＲクーラを備えた低圧ＥＧＲ機構とを有するＥＧＲシステムに対して、この低圧ＥＧＲ機構におけるＥＧＲクーラの上流側圧力と下流側圧力との差圧を検出することで、この低圧ＥＧＲ機構における閉塞箇所の判定を行う構成となっていることを特徴とするＥＧＲシステムの異常診断装置。
7. 請求項１〜６のうち何れか一つに記載のＥＧＲシステムの異常診断装置において、
   上記ＥＧＲクーラの上流側圧力と下流側圧力との差圧を検出する差圧センサを備えており、
   上記排気ガスの還流量は、上記差圧センサによって検出された上記ＥＧＲクーラの上流側圧力と下流側圧力との差圧、排気ガスの還流量を調整するＥＧＲバルブの開度、排気ガスの温度、排気ガスの圧力それぞれをパラメータとして推定されることを特徴とするＥＧＲシステムの異常診断装置。

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