JP6083375B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、排気浄化装置の下流の排気通路から吸気通路に排気の一部を還流させるシステムを備えた内燃機関の制御装置に関する。

特許文献１は、排気中のＮＯｘを低減するべく、それぞれ排気の一部をＥＧＲガスとして吸気通路に還流させるための高圧ＥＧＲ通路と低圧ＥＧＲ通路とを備えた内燃機関を開示する。高圧ＥＧＲ通路は過給装置のコンプレッサとスロットルバルブとの下流の吸気通路と過給装置のタービンの上流の排気通路とをつなぎ、低圧ＥＧＲ通路はコンプレッサの上流の吸気通路と過給装置のタービンおよび排気浄化装置の下流の排気通路とをつなぐ。特許文献１の記載によれば、この内燃機関は、低圧ＥＧＲ通路が吸気通路に接続する箇所よりも上流に、上記スロットルバルブとは別に、絞り弁を備え、該絞り弁と低圧ＥＧＲ通路の低圧ＥＧＲ制御弁の間に圧力センサを、そして低圧ＥＧＲ制御弁の上流にさらなる圧力センサを備えることができる。この場合、これら圧力センサの検出値に基づいて、低圧ＥＧＲ制御弁の上下流間に所望の圧力差が生成されるように、上記絞り弁の開度が制御され、これにより低圧ＥＧＲ通路を流れる排気の吸気通路への還流を制御しようとする。

特開２００８−２４８７２９号公報

上記特許文献１に記載の内燃機関では、スロットルバルブとは別に吸気通路に設けられた絞り弁と低圧ＥＧＲ制御弁との間に圧力センサを備え、その検出値に基づいて低圧ＥＧＲ制御弁の上下流間に所望の圧力差が生成されるようにその絞り弁の開度を制御する。しかし、絞り弁が吸気通路を部分的に閉じるとき、吸気通路の流れに乱れが生じる。この場合には、その流れの乱れの影響により、絞り弁と低圧ＥＧＲ制御弁との間の圧力センサの出力つまり検出値に大きな変動が生じる。したがって、この検出値に基づいて絞り弁を制御するとき、低圧ＥＧＲ通路を流れる排気の還流量がその影響により大きくばらつくことが懸念される。

そこで、本発明の目的は、低圧ＥＧＲ通路、つまり、排気浄化装置の下流の排気通路と吸気通路とをつなぐＥＧＲ通路を介した排気の還流をより好適に制御することにある。

本発明の一の態様によれば、
排気浄化装置の下流の排気通路と吸気通路とをつなぐＥＧＲ通路と、
該ＥＧＲ通路を流れる排気の量を制御するために該ＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲ制御弁と、
前記ＥＧＲ通路と前記吸気通路との接続箇所よりも上流の吸気通路に設けられた吸気絞り弁であって、全開状態にある非作動状態と、前記ＥＧＲ制御弁の上下流間の圧力差を調節するように作動する作動状態とを有する吸気絞り弁と、
前記ＥＧＲ制御弁の上下流間の圧力差を検出するための差圧検出装置と、
該差圧検出装置により検出された前記ＥＧＲ制御弁の上下流間の圧力差に基づいて前記ＥＧＲ制御弁の作動および前記吸気絞り弁の作動を制御する制御装置と
を備え、
該差圧検出装置は、
前記吸気絞り弁が非作動状態のとき、前記ＥＧＲ制御弁の上下流間の圧力差として、該吸気絞り弁と前記ＥＧＲ制御弁との間の第１領域部と該ＥＧＲ制御弁より上流における前記ＥＧＲ通路の排気通路側の第２領域部とにおける圧力差を検出し、
前記吸気絞り弁が作動状態のとき、前記ＥＧＲ制御弁の上下流間の圧力差を、前記第２領域部と該第２領域部より下流かつ前記ＥＧＲ制御弁より上流の第３領域部とにおける圧力差に基づいて検出する、
内燃機関の制御装置
が提供される。

上記構成を有する本発明の一態様によれば、吸気絞り弁が非作動状態のとき、吸気絞り弁とＥＧＲ制御弁との間の第１領域部とＥＧＲ制御弁より上流におけるＥＧＲ通路の排気通路側の第２領域部とにおける圧力差がＥＧＲ制御弁の上下流間の圧力差として検出される。一方、吸気絞り弁が作動状態のとき、第２領域部と該第２領域部より下流かつＥＧＲ制御弁より上流の第３領域部とにおける圧力差に基づいて、ＥＧＲ制御弁の上下流間の圧力差が検出される。このように、吸気絞り弁が全開状態である非作動状態のときには、吸気絞り弁により吸気通路の流れに乱れが生じ無いまたは生じ難いので、ＥＧＲ制御弁の上下流の２箇所間の圧力差は直接的に検出される。一方、吸気絞り弁が作動状態のときには、吸気絞り弁により吸気通路の流れに乱れが生じ易いので、ＥＧＲ制御弁の上流側の２箇所間の圧力差に基づいてＥＧＲ制御弁の上下流間の圧力差が検出される。よって、吸気絞り弁が作動状態であっても、ＥＧＲ制御弁の上下流間の差圧を好適に検出し、ＥＧＲ通路を介した排気の還流をより好適に制御することができる。

本発明の第１実施形態に係る内燃機関の模式図である。 図１の内燃機関の一部の拡大模式図であり、吸気絞り弁による流れの乱れを説明するための図である。 吸気通路の流れの乱れによる、差圧センサの検出値に対する影響を説明するためのグラフである。 第１実施形態の、低圧ＥＧＲ制御弁の上下流間の差圧検出に関する、フローチャートである。 第１実施形態における、吸気絞り弁の開度と、低圧ＥＧＲ制御弁の開度と、差圧計測との関係を説明するためのグラフである。 本発明の第２実施形態に係る内燃機関の模式図である。 第２実施形態の、低圧ＥＧＲ制御弁の上下流間の差圧検出に関する、フローチャートである。 第２実施形態における、過渡期での差圧検出を説明するためのグラフである。 第２実施形態における、差圧推定を説明するためのグラフである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。まず、第１実施形態について説明する。

第１実施形態の内燃機関１０の概略構成を図１に示す。内燃機関１０は、燃料である軽油を燃料噴射弁１２から圧縮状態にある燃焼室内に直接噴射することにより自然着火させる型式の内燃機関、すなわちディーゼルエンジンである。

気筒１４の燃焼室に臨むと共に吸気通路１６の一部を区画形成する吸気ポートは、シリンダヘッドに形成されていて、吸気弁によって開閉される。シリンダヘッドには、吸気通路１６の一部を区画形成する吸気枝管を介して、同じく吸気通路１６の一部を区画形成するサージタンク１８や吸気管２０が接続されている。吸気管２０の上流端側には、吸気通路１６に導かれる空気中の塵埃などを除去するべくエアクリーナ２２が設けられている。また、スロットルアクチュエータ２４によって開度が調整されるスロットルバルブ２６が、吸気通路１６の途中に設けられている。

他方、気筒１４の燃焼室に臨むと共に排気通路２８の一部を区画形成する排気ポートは、シリンダヘッドに形成されていて、排気弁によって開閉される。シリンダヘッドには、排気通路２８の一部を区画形成する排気マニフォルド３０が接続され、さらにその下流側には同じく排気通路２８の一部を区画形成する排気管３２が接続されている。

排気通路２８の途中には、上流側から順に、それぞれが排気浄化装置である、酸化触媒（ＤＯＣ）３４と、フィルター部材としてのディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）３６とが配置されている。ＤＰＦ３６は、排気中の粒子状物質(ＰＭ)を捕集することができるように構成されている。ＤＰＦ３６は、連続自然再生可能に、酸化触媒を担持して構成されている。

内燃機関１０はターボ過給機（過給装置）４０を備えている。ターボ過給機４０は、排気通路２８に設けられて排気により回転駆動されるタービンホイールを含むタービン４２と、タービンホイールの回転力で回転するようにそれに連結されたコンプレッサホイールを含み吸気通路１６に設けられたコンプレッサ４４とを備える。タービン４２は、後述されるＥＣＵにより制御されるアクチュエータ４６により作動される可変ベーンを有している。コンプレッサ４４により圧縮された空気を冷却すべく、インタークーラ４８がコンプレッサ４４下流側に設けられている。

さらに、排気通路２８を流れる排気の一部を吸気通路１６に導くために排気還流（ＥＧＲ）装置が設けられている。ＥＧＲ装置は、所謂高圧ＥＧＲ装置と、所謂低圧ＥＧＲ装置とからなる。なお、本発明においては、ＥＧＲ装置が低圧ＥＧＲ装置のみからなってもよい。

高圧ＥＧＲ装置５０は、コンプレッサ４４およびスロットルバルブ２６の下流の吸気通路とタービン４２上流の排気通路とを接続するＥＧＲ通路（高圧ＥＧＲ通路）５２を備えている。高圧ＥＧＲ通路５２には、そこを流れる排気の量（還流量）を調整制御するためにＥＧＲ制御弁（高圧ＥＧＲ制御弁）５４が設けられていて、高圧ＥＧＲ制御弁５４はアクチュエータ５６により作動される。ここでは、高圧ＥＧＲ制御弁５４はポペット式バルブである。さらに、高圧ＥＧＲ通路５２には、還流される排気を冷却するためのＥＧＲクーラ（高圧ＥＧＲクーラ）５８が設けられている。なお、高圧ＥＧＲクーラ６８は設けられなくてもよい。

低圧ＥＧＲ装置６０は、コンプレッサ４４の上流の吸気通路と、タービン４２および排気浄化装置３４、３６下流の排気通路とを接続するＥＧＲ通路（低圧ＥＧＲ通路）６２を備えている。低圧ＥＧＲ通路６２には、そこを流れる排気の量を調整制御するためにＥＧＲ制御弁（低圧ＥＧＲ制御弁）６４が設けられていて、低圧ＥＧＲ制御弁６４はアクチュエータ６６により作動される。ここでは、低圧ＥＧＲ制御弁６４はポペット式バルブである。さらに、低圧ＥＧＲ通路６２には、還流される排気を冷却するためのＥＧＲクーラ（低圧ＥＧＲクーラ）６８が設けられている。

また、低圧ＥＧＲ通路６２と吸気通路１６との接続部（接続箇所）１６Ｊよりも上流の吸気通路には、吸気絞り弁（吸気制御弁）７０が設けられていて、アクチュエータ７２により作動される。ここでは吸気絞り弁７０はバタフライ式バルブであるが、他の様式のバルブであってもよい。吸気絞り弁７０は、低圧ＥＧＲ通路６２の低圧ＥＧＲ制御弁６４前後のつまり低圧ＥＧＲ制御弁６４の上流側と下流側との圧力差（上下流間の圧力差）を調節するように設けられている。吸気絞り弁７０は、全開状態と、その開度が全開以外の開度に調整された状態とに制御される。吸気絞り弁７０が全開状態にあるときには、それは吸気通路１６の流路を狭めない（絞らない）ので、吸気通路を流れる気体（主に空気）の流れは吸気絞り弁７０により実質的に乱されない。一方、吸気絞り弁７０がある程度閉じられた状態にあるときには、吸気絞り弁７０により吸気通路の気体の流れは影響され、乱され得る。なお、本明細書では、吸気絞り弁７０がそのような全開状態にあるときを（それが吸気通路を絞らないので）非作動状態にあるときと称し、吸気絞り弁７０がそのような全開以外の状態にあるときを（それが吸気通路を絞るので）作動状態と称する。

内燃機関１０は、制御装置として機能するように構成された電子制御ユニット（「ＥＣＵ」：Electronic Control Unit）７６を備える。ＥＣＵ７６は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭおよびフラッシュメモリのような記憶装置、並びに、入出力インタフェース等を有するマイクロコンピュータを中心に構成されている。ＥＣＵ７６は、エアーフローメータ７８、クランク角センサ８０、アクセル開度センサ８２、吸気温センサ８４、吸気圧センサ８６、水温センサ８８、第１および第２差圧センサ９０、９２などに電気的に接続されていて、これらセンサから出力される出力信号を入力し、これらの出力信号に基づいて内燃機関１０の運転状態を検出する。そして、ＥＣＵ７６は、記憶装置に記憶された制御プログラムを実行することにより、各種制御処理を実行する。なお、ＥＣＵ７６は、上記アクチュエータ２４、４６、５６、６６、７２のそれぞれに電気的に信号を出力し、スロットルバルブ２４、可変ベーン、高圧ＥＧＲ制御弁５４、低圧ＥＧＲ制御弁６４、吸気絞り弁７０の各開度を制御する。

クランク角センサ８０は、内燃機関１０のクランクシャフトと同期して回転するパルサの周囲に配置され、パルサが１回転する間に、パルサの外周部に設けられた歯部の数に相当する複数のパルス信号（回転角信号）を出力する。ＥＣＵ７６は、クランク角センサ８０から出力される回転角信号に基づいて、内燃機関１０の回転速度（エンジン回転数）および回転角度位置（クランク角度）を検出する。

アクセル開度センサ８２は、運転者が操作するアクセルペダルの操作量（踏込み量）を表すアクセル開度に応じた信号を出力する。

吸気圧センサ８６は、コンプレッサ下流の吸気通路に設けられ、吸気圧に応じた信号を出力する。吸気温センサ８４は、インタークーラ下流の吸気通路に設けられ、吸気通路を通過する吸気の温度（吸気温）に応じた信号を出力する。エアーフローメータ７８は、吸気通路に設けられ、吸気通路を通過する空気の流量（吸入空気量）に応じた信号を出力する。

水温センサ８８は、シリンダブロックに取り付けられ、内燃機関の冷却水の温度（水温）に応じた信号を出力する。

第１差圧センサ９０および第２差圧センサ９２は、それぞれ、低圧ＥＧＲ制御弁６４の上下流間の圧力差を検出するための信号を出力する。第１差圧センサ９０は、吸気絞り弁７０と低圧ＥＧＲ制御弁６４との間の第１領域部と、低圧ＥＧＲ制御弁６４より上流における低圧ＥＧＲ通路６２の排気通路側の第２領域部とにおける圧力差を検出するように、それら第１および第２領域部に圧力取得部９０ａ、９０ｂを備えて構成されている。第２領域部は、ここでは低圧ＥＧＲ通路６２の排気通路側の入口部６２ａに定められる。ここでは吸気絞り弁７０と低圧ＥＧＲ制御弁６４との間の圧力は吸気通路の圧力であり、コンプレッサ４４の上流の吸気通路の圧力であるが、低圧ＥＧＲ通路６２の圧力であってもよい。例えば、吸気絞り弁７０と低圧ＥＧＲ制御弁６４との間の圧力は低圧ＥＧＲ制御弁下流の低圧ＥＧＲ通路の吸気通路側の出口部６２ｂの圧力であってもよい。

第２差圧センサ９２は、低圧ＥＧＲ制御弁６４より上流における低圧ＥＧＲ通路６２の排気通路側の第２領域部と、この第２領域部より下流かつ低圧ＥＧＲ制御弁６４より上流の第３領域部とにおける圧力差を検出するように、それら第２および第３領域部に圧力取得部９２ａ、９２ｂを備えて構成されている。ここでは、第２差圧センサ９２の第２領域部の圧力取得部９２ａは、第１差圧センサ９０の第２領域部の圧力取得部９０ｂと別に設けられているので、第１差圧センサ９０と第２差圧センサ９２とは独立している。しかし、第２差圧センサ９２の第２領域部の圧力取得部９２ａは、第１差圧センサ９０の第２領域部の圧力取得部９０ｂによって兼ねられてもよい（圧力取得部９０ｂと一体にされてもよい）。第３領域部は、低圧ＥＧＲ制御弁６２と第２領域部との間に位置するので、ここでは所定中間領域部６２ｃである。そして、さらにここでは所定中間領域部６２ｃは、低圧ＥＧＲ制御弁６４と低圧ＥＧＲ制御弁６４より上流の低圧ＥＧＲクーラ６８との間の領域である。なお、所定中間領域６２ｃは、低圧ＥＧＲ制御弁６４のより近くに定められるとよく、第２領域部からより離れているとよい。

ＥＣＵ７６は、これらセンサの出力に基づいて、内燃機関１０の燃料噴射制御、ＥＧＲ制御などを行う。つまり、ＥＣＵ７６は、燃料噴射制御手段（部）、ＥＧＲ制御手段（部）などの各機能を担う。

燃料噴射制御は、燃料噴射弁１２からの燃料噴射量および燃料噴射時期を制御するものである。ＥＣＵ７６は、内燃機関１０の運転状態に応じた最適な燃料噴射量および燃料噴射時期を演算し、その演算結果つまり演算により求めた目標値にしたがって燃料噴射弁１２の燃料噴射を制御する。

ＥＧＲ制御は、上記高圧ＥＧＲ通路５２および上記低圧ＥＧＲ通路６２を介した排気通路から吸気通路への排気還流を制御するものである。ＥＣＵ７６は、内燃機関１０の運転状態に応じて演算をし、その演算結果つまり演算により求めた目標値にしたがって高圧ＥＧＲ制御弁５４、低圧ＥＧＲ制御弁６４および吸気絞り弁７０の各開度を制御する。

ＥＣＵ７６には、低圧ＥＧＲ制御弁６４の上下流間の圧力差を検出するために、上記２つの差圧センサ９０、９２が電気的に接続されている。そして、これら差圧センサの出力に基づく検出値に基づいて、ＥＣＵ７６は、ＥＧＲ制御において、低圧ＥＧＲ制御弁６４と共に、吸気絞り弁７０を制御する。なお、ＥＣＵ７６は、差圧検出装置の制御部（演算部）の機能を担うように構成されている。差圧検出装置は、第１差圧センサ９０、第２差圧センサ９２、および、ＥＣＵ７６の一部を含んで構成されている。

低圧ＥＧＲ通路６２は、その下流が大気に近い吸気通路の上流側部分に接続されていて、その上流が大気に近い排気通路の下流側部分に接続されている。したがって、元来、低圧ＥＧＲ制御弁６４の前後のつまり上下流間の圧力差は、高圧ＥＧＲ制御弁５４のそれに比べてはるかに小さく、ほぼ１に近い。そこで、より好適に低圧ＥＧＲ通路６２を介して排気の一部を排気通路から吸気通路に還流させるために、上記吸気絞り弁７０が作動される。吸気絞り弁７０を閉じてそこでの吸気通路の開口断面積を狭くすることで、吸気絞り弁７０のすぐ下流の圧力は下がる。その結果、低圧ＥＧＲ制御弁６４前後の圧力差が大きくなり、低圧ＥＧＲ通路を介した排気の流れを促すことができる。

ここでは、ＥＣＵ７６は、低圧ＥＧＲ通路６２を通しての目標ＥＧＲガス流量（目標低圧ＥＧＲ量）が相対的に少ない第１運転領域（例えば軽中負荷運転領域）では、（基本的には全開状態に保たれている）吸気絞り弁７０を全開状態にし、低圧ＥＧＲ制御弁の開度を制御する。これにより、低圧ＥＧＲ通路６２を介してのＥＧＲガス量（低圧ＥＧＲ量）を調整する。これに対して、目標低圧ＥＧＲ量が所定量以上に多い第２運転領域（例えば高負荷運転領域）では、ＥＣＵ７６は、吸気絞り弁７０を作動させてその開度を小さくし、それにより低圧ＥＧＲ量を調整する。要するに、ＥＣＵ７６は、目標低圧ＥＧＲ量が所定量未満となる運転状態（領域）のときには吸気絞り弁７０を全開状態にして低圧ＥＧＲ制御弁６４の開度を制御することで低圧ＥＧＲガス量を調整し、目標低圧ＥＧＲ量が所定量以上となる運転状態（領域）のときには低圧ＥＧＲ制御弁６４を全開状態にして吸気絞り弁７０の開度を制御することで低圧ＥＧＲガス量を調整する。なお、この低圧ＥＧＲガス量の調整に際しては、つまり、低圧ＥＧＲ制御弁６４の制御および吸気絞り弁７０の制御に際しては、より低圧ＥＧＲガス量を目標低圧ＥＧＲ量に調整するように、低圧ＥＧＲ制御弁６４の上下流間の圧力差に応じて、フィードバック制御が行われる。

ところで、吸気絞り弁７０の開度に応じて、吸気通路の流れに乱れが生じるときがある。この流れの乱れを図２に基づいて説明する。なお、図２は、低圧ＥＧＲ通路６２と吸気通路１６との接続箇所１６Ｊ周囲の拡大模式図であり、そこでは白抜き矢印Ａ１、Ａ２で吸気通路の吸気の流れおよび低圧ＥＧＲ通路６２を介した還流排気（ＥＧＲガス）の流れが模式的に表されている。

図２では、全開状態（非作動状態）にある吸気絞り弁７０（図２では符号「７０ａ」）が二点鎖線で表されていて、そのときの吸気の流れが矢印Ａ３、Ａ４により模式的に表されている。矢印Ａ３、Ａ４はそれぞれ吸気通路１６の軸線に略平行であり、これはその流れに実質的に乱れが生じていないことを意味する。したがって、目標低圧ＥＧＲ量が所定量αｓ未満の運転状態のときには、吸気絞り弁７０が全開状態にされるので、第１差圧センサ９０の低圧ＥＧＲ制御弁６４下流の圧力取得部９０ａ付近の圧力変動は相対的に小さく、第１差圧センサ９０の出力に基づいて低圧ＥＧＲ制御弁６４の上下流間の圧力差を好適に検出できる。

これに対して、図２では、ある開度にまで閉じられた状態（作動状態）にある吸気絞り弁７０（図２では符号「７０ｂ」）が実線で表されていて、そのときの吸気の流れが矢印Ａ５、Ａ６、Ａ７，Ａ８により模式的に表されている。矢印Ａ５〜Ａ８は互いに平行ではなく、その流れに乱れが生じていることを意味する。したがって、目標低圧ＥＧＲ量が所定量αｓ以上となる運転状態のときには、全開状態から（全閉にではないが）閉じられた状態にある吸気絞り弁７０の影響により、第１差圧センサ９０の低圧ＥＧＲ制御弁６４下流の圧力取得部９０ａ付近の圧力は相対的に大きく変動する（場合によっては脈動する）。よって、第１差圧センサ９０の出力に基づく検出値は、図３に示すように変動し得る。よって、このようなときに、第１差圧センサ９０の出力に基づく検出値をそのまま用いて吸気絞り弁を制御することでは、低圧ＥＧＲ通路を介しての低圧ＥＧＲ量の制御に限界がある。

そこで、目標低圧ＥＧＲ量が所定量αｓ以上となる運転状態のときには、第１差圧センサ９０の出力ではなく、第２差圧センサ９２の出力を用いて、低圧ＥＧＲ制御弁６４前後のつまり上下流間の差圧を検出する。上で述べたように、第２差圧センサ９２は、低圧ＥＧＲ制御弁６４より上流の２箇所の圧力差を検出するように構成されているので、全開状態にない吸気絞り弁７０の影響により吸気通路に脈動などが生じていても、この影響を第２差圧センサ９２による検出値は受けないまたは受け難い。また、低圧ＥＧＲ制御弁６４の上下流間の圧力差は低圧ＥＧＲ制御弁６４の上流の２箇所の圧力差と相関があるので、第２差圧センサ９２の出力による検出値は、第１差圧センサ９０の出力による検出値と相関がある。よって、この相関を考慮して補正することで、第２差圧センサ９２の出力による検出値と第１差圧センサ９０の出力による検出値とを同じように扱うことが可能になる。具体的には、ＥＣＵ７６は、第２差圧センサ９２の出力による検出値を所定の演算を行うことで補正し、低圧ＥＧＲ制御弁６４前後の差圧を算出して検出し、この検出値を第１差圧センサ９０の出力による検出値に相当する値として扱う。所定の演算は、補正値を用いた演算（例えば、第２差圧センサ９２の出力による検出値×補正値）であり、内燃機関１０の運転状態に基づいて、予め実験に基づいて設定されたデータを検索したり、同様に設定された演算を行ったりすることでその補正値は算出される。

このような低圧ＥＧＲ制御弁６４の上下流間の差圧の検出について、図４および図５に基づいてさらに説明する。

ステップＳ４０１では、吸気絞り弁４０が作動中（作動状態）であるか否かが判定される。この判定は、吸気絞り弁７０の目標開度が全開でないか否かの判定に相当する。ＥＣＵ７６は、上記ＥＧＲ制御において、目標低圧ＥＧＲ量に応じて、吸気絞り弁４０が作動中であるか否かを判定することができる。目標低圧ＥＧＲ量が所定量αｓ未満であるときには、吸気絞り弁７０の目標開度は全開であり吸気絞り弁７０は非作動状態であるので、ＥＣＵ７６は否定判定する。一方、目標低圧ＥＧＲ量が所定量αｓ以上であるときには、吸気絞り弁７０の目標開度が全開でなく、吸気絞り弁７０が作動中であるので、ＥＣＵ７６は肯定判定する。

例えば、内燃機関１０の運転状態に応じて算出される目標低圧ＥＧＲ量が図５のα１値（＜所定値αｓ）であるとき、吸気絞り弁４０は全開状態に保持される（吸気絞り弁は作動されない）。したがって、この場合、ステップＳ４０１で否定判定されて、ステップＳ４０３へ進む。ステップＳ４０３では、第１差圧検出モードが設定される。第１差圧検出モードが設定されると、第２差圧センサ９２の出力に基づかずに、第１差圧センサ９０の出力による検出値が、低圧ＥＧＲ制御弁６２の上下流側の差圧としてそのまま採用される。図５では、第１差圧センサ９０の出力に基づく検出差圧（第１検出差圧）の例が、線Ｌ１で概念的に示されている。

これに対して、内燃機関１０の運転状態に応じて算出される目標低圧ＥＧＲ量が図５のα２値（≧所定値αｓ）であるとき、吸気絞り弁７０は目標低圧ＥＧＲ量に応じた開度に閉じられる（作動される）。したがって、この場合、ステップＳ４０１で肯定判定されて、ステップＳ４０５へ進む。ステップＳ４０５では、第２差圧検出モードが設定される。第２差圧検出モードが設定されると、第１差圧センサ９０の出力を採用せずに、第２差圧センサ９２の出力に基づく検出値（補正済み検出値）が、低圧ＥＧＲ制御弁６２の上下流側の差圧として採用される。図５では、第２差圧センサ９２の出力に対応する検出差圧（第２ベース検出差圧）の例が、線Ｌ２´で概念的に示されている。線Ｌ２´上の第２ベース検出差圧は、線Ｌ１上の第１検出差圧に連続的な関係を有さない。そこで、この第２ベース検出差圧を第１検出差圧の線Ｌ１に連続する線Ｌ２上にのるように、つまり、現実の低圧ＥＧＲ制御弁６２の上下流間の差圧に変換するように、第２ベース検出差圧は補正される（図５の矢印参照）。この補正は、目標低圧ＥＧＲ流量に応じて、予め実験により設定されたデータを検索したり、同様に設定された演算を行ったりすることで算出される補正値を用いて行われる。なお、この補正は、内燃機関１０の運転状態に応じた補正値で行われるとよく、例えば、目標低圧ＥＧＲ流量に応じてではなく、それに応じて定まる吸気絞り弁の目標開度に応じて補正値を算出して、行われてもよい。図５では、補正後の第２ベース検出差圧に対応する線Ｓ２が線Ｓ１に連続するように表されている。

このように、吸気絞り弁７０が全開状態にないとき、つまり、作動状態にあるとき、低圧ＥＧＲ制御弁６２上流側と下流側との圧力差は、直接的に検出されるのではなく、低圧ＥＧＲ制御弁６２の上流側の２箇所の圧力差（第２差圧センサ９２の出力）に基づいて検出される。したがって、吸気絞り弁下流の流れの乱れの影響を排し、低圧ＥＧＲ制御弁６２上流側と下流側との圧力差を好適に検出できる。よって、好適に、低圧ＥＧＲ通路を介した排気還流を制御することができる。

そして、上で述べたように、目標低圧ＥＧＲ量が相対的に多い運転状態のとき、第２差圧センサの出力による検出値を補正することで、低圧ＥＧＲ制御弁の上下流間の圧力差が検出される。低圧ＥＧＲ量が相対的に多きいほど、第２差圧センサの２つの圧力取得部９２ａ、９２ｂにおける圧力差は大きくなる。したがって、このとき、第２差圧センサの出力はより安定するので、低圧ＥＧＲ制御弁６２上流側と下流側との圧力差をより正確に見積もることができる。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。以下では、上で説明した構成要素と同じ構成要素に同じ符号を付して、それらの重複説明を省略する。また、以下では、第１実施形態に比べた、第２実施形態における特徴または構成のみを説明する。

第２実施形態の内燃機関１１０の概略構成を図６に示す。第２実施形態の内燃機関１１０は、第１実施形態の上記内燃機関１０に対して、第１差圧センサ９０および第２差圧センサ９２が１つの差圧センサ９４から構成されている点で異なる。差圧センサ９４は圧力経路を切り替えることで、それら２つのセンサ９０、９２の役割を担うように構成されている。差圧センサ９４は、第１から第３圧力取得部９４ａ、９４ｂ、９４ｃを有する。第１圧力取得部９４ａは、吸気絞り弁７０と低圧ＥＧＲ制御弁６４との間の第１領域部に配置されている。第２圧力取得部９４ｂは、低圧ＥＧＲ制御弁６４より上流における低圧ＥＧＲ通路６２の排気通路側の第２領域部、特に入口部６２ａに配置されている。第３圧力取得部９４ｃは、第２領域部より下流かつ低圧ＥＧＲ制御弁６４より上流の第３領域部、特に所定中間領域６２ｃの配置されている。差圧センサ９４は、切替装置９６を備える。切替装置９６は、第１差圧検出モードと第２差圧検出モードとを切り替えるように圧力経路を切り替えるとき切替作動される。差圧センサ９４は、第１差圧検出モードでは第１圧力取得部９４ａと第２圧力取得部９４ｂとにおける圧力差に応じた信号を（上記ＥＣＵ７６と概ね同じ構成を有する）ＥＣＵ１７６に出力し、第２差圧検出モードでは第２圧力取得部９４ｂと第３圧力取得部９４ｃとの間の圧力差に応じた信号をＥＣＵ１７６に出力するように構成されている。切替装置９６は、ＥＣＵ１７６による作動信号により作動されて、第１圧力取得部９４ａと第３圧力取得部９４ｃとのいずれかを使用可能に切り替える。ここでは、第１差圧検出モードが基本設定（初期設定）されていて第１圧力取得部９４ａが基本的に使用可能であるが、第２差圧検出モードが基本設定されていてもよい。これにより、差圧センサの設置個数を削減できる。第１差圧検出モードおよび第２差圧検出モードは、第１実施形態で説明した通りである。なお、第２実施形態において、差圧検出装置は、差圧センサ９４、切替装置９６、および、ＥＣＵ１７６の一部を含んで構成されている。

差圧センサ９４は、切り替えられることにより、上記第１差圧センサ９０と同様に機能し、あるいは、上記第２差圧センサ９２と同様に機能する。しかし、その切り替え時、第１圧力取得部９４ａと第３圧力取得部９４ｃとの入力が切り替わり、差圧センサ９４の出力がそれによる過渡状態となるので、差圧センサ９４の出力は、低圧ＥＧＲ制御弁の上下流間の圧力差に相当するまたは相関を有する出力ではなくなる。そこで、このような過渡状態においては、内燃機関１１０は、切替直前の差圧センサ９４の出力と、過渡状態における運転状態（特にその履歴）とに基づいて低圧ＥＧＲ制御弁の上下流間の圧力差を推定する（検出する）。このように低圧ＥＧＲ制御弁の上下流間の圧力差を推定するモードを、以下、第３差圧検出モードと称する。

以下、図７に基づいて、第２実施形態における低圧ＥＧＲ制御弁の上下流間の圧力差の検出制御について説明する。

ステップＳ７０１では、吸気絞り弁７０が作動中であるか否かが判定される。この判定は、上記ステップＳ４０１と同じであるので、ここでのその説明は省略する。

内燃機関１０の運転状態に応じて算出される目標低圧ＥＧＲ量が図５のα１値（＜所定値αｓ）であるときには、ステップＳ７０１で否定判定されてステップＳ７０３へ進む。ステップＳ７０３では、第２差圧検出モードが設定中か否かが判定される。第２差圧検出モードが設定されていないときには（例えば初期状態では）、ステップＳ７０３で否定判定されて、ステップＳ７０５に進む。ステップＳ７０５では、上記ステップＳ４０３と同じように、第１差圧検出モードが設定される。

一方、内燃機関１０の運転状態に応じて算出される目標低圧ＥＧＲ量が図５のα２値（≧所定値αｓ）であるときには、ステップＳ７０１で肯定判定されてステップＳ７０７へ進む。ステップＳ７０７では、第１差圧検出モードが設定中か否かが判定される。第１差圧検出モードが設定されていないときには、ステップＳ７０７で否定判定されて、ステップＳ７０９に進む。ステップＳ７０９は、上記ステップＳ４０５と同じように、第２差圧検出モードが設定される。

さて、ここで、図８（ａ）に矢印β１で示すように、内燃機関１０の運転状態に応じて算出される目標低圧ＥＧＲ量が所定値αｓ未満の値から、所定値αｓを超える場合について説明する。この場合、目標低圧ＥＧＲ量が所定値αｓになったときに吸気絞り弁７０が作動され始め、切替装置９６が切り替えられ、第１差圧検出モードが設定されている状態から第２差圧検出モードに切り替わるときであるので、ステップＳ７０１で肯定判定されて、続くステップＳ７０７で肯定判定されて、ステップＳ７１１に進む。ステップＳ７０７で肯定判定されると、ＥＣＵ１７６が担うタイマ手段（時間計測装置）により時間計測が開始される。この計測時間が、所定時間経過しているか否か（計測時間＞所定時間？）が、ステップＳ７１１で判定される。所定時間が経過していないのでステップＳ７１１で否定判定されるときには、上記過渡状態であるので、ステップＳ７１３で第３差圧検出モードが設定される。ステップＳ７１１で所定時間が経過したので肯定判定されると、ステップＳ７０９で第２差圧検出モードが設定される。なお、図８（ａ）は、区間Ｓ１では第１差圧検出モードが設定され、区間Ｓ２では第２差圧検出モードが設定され、これらの間の区間Ｓ３では第３差圧検出モードが設定されることを概念的に示すものである。

第３差圧検出モードが設定されると、切替直前の差圧センサ９４の出力、ここでは第１差圧検出モードでの直近の検出値に基づいて演算を行うことで、低圧ＥＧＲ制御弁の上下流間の圧力差が推定される（検出される）。具体的には、図９に基づいて説明する。

図９では、検出タイミングごとの、低圧ＥＧＲ制御弁の上下流間の圧力差（差圧）と、燃料噴射量と、エンジン回転数とが関係付けられて概念的に表されている。（Ｎ−１）検出タイミングでのこれらは、それよりも１回前の（Ｎ−２）検出タイミングでのそれらと相関関係があり、概ね近い値をとる。そして、（Ｎ）検出タイミングでの燃料噴射量とエンジン回転数とは、１回前の（Ｎ−１）検出タイミングでのそれらと相関関係があり、概ね近い値をとる。そこで、（Ｎ−２）から（Ｎ）検出タイミングでの燃料噴射料とエンジン回転数の変化履歴に基づいて、予め実験に基づいて定められたデータを検索したり、同様に定められた演算を行ったりすることで、（Ｎ）検出タイミングでの低圧ＥＧＲ制御弁の上下流間の圧力差Ｄ１を推定する。このような圧力差の推定は、所定時間が経過するまで行われる。

一方、図８（ｂ）に矢印β２で示すように、内燃機関１０の運転状態に応じて算出される目標低圧ＥＧＲ量が所定値αｓを超えている値から、所定値α未満へと変化する場合について説明する。この場合、目標低圧ＥＧＲ量が所定値αｓになったときに吸気絞り弁７０が全開状態にされ、切替装置９６が切り替えられ、第２差圧検出モードが設定されている状態から第１差圧検出モードに切り替わるときであるので、ステップＳ７０１で否定判定され、続くステップＳ７０３で肯定判定されて、ステップＳ７１５に進む。ステップＳ７０３で肯定判定されると、ＥＣＵ７６は時間計測を開始する。この計測時間が、所定時間経過しているか否か（計測時間＞所定時間？）が、ステップＳ７１５で判定される。なお、ステップＳ７１５は、ステップＳ７１１と同じであり、これらステップの所定時間は同じであるが異なってもよい。所定時間が経過していないのでステップＳ７１５で否定判定されるときには、上記過渡状態であるので、ステップＳ７１７で第３差圧検出モードが設定される。第３差圧検出モードが設定されているときの、低圧ＥＧＲ制御弁の上下流間の圧力差の検出は、上で説明した通りである。ステップＳ７１５で所定時間が経過したので肯定判定されると、ステップＳ７０５で第１差圧検出モードが設定される。なお、図８（ｂ）は、区間Ｓ１では第１差圧検出モードが設定され、区間Ｓ２では第２差圧検出モードが設定され、これらの間の区間Ｓ３では第３差圧検出モードが設定されることを概念的に示すものである。

本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限られない。特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。

１０ 内燃機関
１６ 吸気通路
２６ スロットルバルブ
２８ 排気通路
３４ ＤＯＣ（排気浄化装置）
３６ ＤＰＦ（排気浄化装置）
４０ ターボ過給機
４２ タービン
４４ コンプレッサ
５０ 高圧ＥＧＲ装置
５２ 高圧ＥＧＲ通路
５４ 高圧ＥＧＲ制御弁
６０ 低圧ＥＧＲ装置
６２ 低圧ＥＧＲ通路
６４ 低圧ＥＧＲ制御弁
７０ 吸気絞り弁
９０ 第１差圧センサ
９２ 第２差圧センサ
９４ 差圧センサ

Claims (1)

1. 排気浄化装置の下流の排気通路と吸気通路とをつなぐＥＧＲ通路と、
   該ＥＧＲ通路を流れる排気の量を制御するために該ＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲ制御弁と、
   前記ＥＧＲ通路と前記吸気通路との接続箇所よりも上流の吸気通路に設けられた吸気絞り弁であって、全開状態にある非作動状態と、前記ＥＧＲ制御弁の上下流間の圧力差を調節するように作動する作動状態とを有する吸気絞り弁と、
   前記ＥＧＲ制御弁の上下流間の圧力差を検出するための差圧検出装置と、
   該差圧検出装置により検出された前記ＥＧＲ制御弁の上下流間の圧力差に基づいて前記ＥＧＲ制御弁の作動および前記吸気絞り弁の作動を制御する制御装置と
   を備え、
   該差圧検出装置は、
   前記吸気絞り弁が非作動状態のとき、前記ＥＧＲ制御弁の上下流間の圧力差として、該吸気絞り弁と前記ＥＧＲ制御弁との間の第１領域部と該ＥＧＲ制御弁より上流における前記ＥＧＲ通路の排気通路側の第２領域部とにおける圧力差を検出し、
   前記吸気絞り弁が作動状態のとき、前記ＥＧＲ制御弁の上下流間の圧力差を、前記第２領域部と該第２領域部より下流かつ前記ＥＧＲ制御弁より上流の第３領域部とにおける圧力差に基づいて検出する、
   内燃機関の制御装置。

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