JP6630814B2 - 内燃機関のｅｇｒ制御装置及びｅｇｒ制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、低圧ＥＧＲ装置及び高圧ＥＧＲ装置を備えた内燃機関において、低圧ＥＧＲ装置及び高圧ＥＧＲ装置によるＥＧＲ量を制御する内燃機関のＥＧＲ制御装置及びＥＧＲ制御方法に関する。

従来、低圧ＥＧＲ装置及び高圧ＥＧＲ装置を備えた内燃機関のＥＧＲ制御装置として、特許文献１に記載されたものが知られている。この内燃機関では、低圧ＥＧＲ装置の低圧ＥＧＲ弁を介して、既燃ガスの一部が低圧ＥＧＲガスとして吸気通路内に還流されるとともに、高圧ＥＧＲ装置の高圧ＥＧＲ弁を介して、既燃ガスの一部が高圧ＥＧＲガスとして低圧ＥＧＲガスよりも短い経路で気筒内に還流される。

この制御装置の場合、低圧ＥＧＲ通路の両端の差圧を差圧センサで検出し、この差圧と低圧ＥＧＲ弁の開度から、低圧ＥＧＲ量を算出し、高圧ＥＧＲ通路の両端の差圧の設定値と高圧ＥＧＲ弁の開度から、高圧ＥＧＲ量を算出する。次いで、低圧ＥＧＲ量及び高圧ＥＧＲ量から、ＥＧＲ比（低圧ＥＧＲ量の総ＥＧＲ量に対する比）を算出し、このＥＧＲ比と目標ＥＧＲ比の差分が所定値よりも大きいときには、目標ＥＧＲ比が得られるように、低圧ＥＧＲ弁の開度が補正される（段落［００６２］〜［００６７］）。

特開２００８−３８６２７号公報

上記特許文献１のＥＧＲ制御装置によれば、以下に述べるような問題が発生してしまう。すなわち、高圧ＥＧＲ弁の開度を補正することなく、低圧ＥＧＲ弁の開度のみを補正している関係上、スラッジなどが高圧ＥＧＲ装置の高圧ＥＧＲ通路の内壁面や高圧ＥＧＲ弁に発生した場合、その影響を適切に補償できなくなることで、空燃比が最適な値からずれてしまうおそれがあり、それに起因して、排ガス中のＮＯｘの増大、燃費の悪化及びノッキング抑制能力の低下などを招いてしまう。特に、特許文献１の内燃機関の場合、高圧ＥＧＲ装置の方は、微粒子捕捉用のフィルタよりも上流側の排ガスを還流している関係上、フィルタよりも下流側の排ガスを還流している低圧ＥＧＲ装置と比べて、排ガス中の微粒子や未燃成分が多い状態が発生しやすく、それに起因して、スラッジなどが発生しやすい構成となっている。その結果、上記の問題がより顕著になってしまう。

さらに、低圧ＥＧＲ弁の開度のみを補正しているので、ＥＧＲ比を目標ＥＧＲ比に制御できるものの、総ＥＧＲ量が変化することで、上述した空燃比のずれに起因した問題がより顕著になってしまう。これに加えて、低圧ＥＧＲ装置及び高圧ＥＧＲ装置の経年変化及び個体間のばらつきなどに起因して、低圧ＥＧＲ量及び高圧ＥＧＲ量の算出誤差が生じた場合にも、低圧ＥＧＲ装置及び高圧ＥＧＲ装置によるＥＧＲ量の制御精度が低下することで、上記の問題がより顕著になってしまう。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、低圧ＥＧＲ装置及び高圧ＥＧＲ装置によるＥＧＲ量を精度よく制御することができ、排ガス中の有害成分（窒素酸化物）の低減性能及び燃費性能をいずれも向上させることができる内燃機関のＥＧＲ制御装置及びＥＧＲ制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、低圧ＥＧＲ装置（ＬＰ−ＥＧＲ装置１１）の低圧ＥＧＲ弁（ＬＰ−ＥＧＲ弁１１ｃ）を介して、既燃ガスの一部が吸気通路５内に還流されるとともに、高圧ＥＧＲ装置（ＨＰ−ＥＧＲ装置１２）の高圧ＥＧＲ弁（ＨＰ−ＥＧＲ弁１２ｃ）を介して、既燃ガスの一部が低圧ＥＧＲ装置（ＬＰ−ＥＧＲ装置１１）よりも短い経路で気筒３ａ内に還流される内燃機関３のＥＧＲ制御装置１であって、低圧ＥＧＲ装置（ＬＰ−ＥＧＲ装置１１）による還流ガス量としての低圧ＥＧＲ量と高圧ＥＧＲ装置（ＨＰ−ＥＧＲ装置１２）による還流ガス量としての高圧ＥＧＲ量との総和である総ＥＧＲ量の真値と推定値との間の誤差に相当する総ＥＧＲ量の誤差を表す誤差パラメータ（ＥＧＲ量誤差Ｅ＿ｅｇｒ）を算出する誤差パラメータ算出手段（ＥＣＵ２、ＥＧＲ量誤差算出部５０）と、誤差パラメータが表す総ＥＧＲ量の誤差の絶対値が減少するように、低圧側補正値（ＬＰ側補正係数Ｋｃｏｒ＿ＬＰ）及び高圧側補正値（ＨＰ側補正係数Ｋｃｏｒ＿ＨＰ）を算出する補正値算出手段（ＥＣＵ２、補正係数算出部６０）と、低圧側補正値（ＬＰ側補正係数Ｋｃｏｒ＿ＬＰ）及び高圧側補正値（ＨＰ側補正係数Ｋｃｏｒ＿ＨＰ）を用いて、低圧ＥＧＲ弁（ＬＰ−ＥＧＲ弁１１ｃ）の開度の目標となる目標低圧ＥＧＲ開度（目標ＬＰ開度θ＿ＬＰ＿ｄｍｄ）及び高圧ＥＧＲ弁（ＨＰ−ＥＧＲ弁１２ｃ）の開度の目標となる目標高圧ＥＧＲ開度（目標ＨＰ開度θ＿ＨＰ＿ｄｍｄ）をそれぞれ算出する目標開度算出手段（ＥＣＵ２、目標開度算出部７０）と、目標低圧ＥＧＲ開度（目標ＬＰ開度θ＿ＬＰ＿ｄｍｄ）及び目標高圧ＥＧＲ開度（目標ＨＰ開度θ＿ＨＰ＿ｄｍｄ）になるように、低圧ＥＧＲ弁の開度（ＬＰ開度θ＿ＬＰ）及び高圧ＥＧＲ弁の開度（ＨＰ開度θ＿ＨＰ）をそれぞれ制御するＥＧＲ制御手段（ＥＣＵ２、開度コントローラ８０）と、を備え、低圧側補正値（ＬＰ側補正係数Ｋｃｏｒ＿ＬＰ）及び高圧側補正値（ＨＰ側補正係数Ｋｃｏｒ＿ＨＰ）の少なくとも一方は、誤差の絶対値が減少するように所定のフィードバック制御アルゴリズム［式（９），（１７）］を用いて算出されるフィードバック補正値（ＬＰ側ＦＢ補正値Ｄｆｂ＿ＬＰ，ＨＰ側ＦＢ補正値Ｄｆｂ＿ＨＰ）と、総ＥＧＲ量における低圧ＥＧＲ量と高圧ＥＧＲ量との割合が所定状態にあるときに学習される、フィードバック補正値（ＬＰ側ＦＢ補正値Ｄｆｂ＿ＬＰ，ＨＰ側ＦＢ補正値Ｄｆｂ＿ＨＰ）の学習値（ＬＰ側学習値ＣｏｒＭＡＰ＿ＬＰ，ＨＰ側学習値ＣｏｒＭＡＰ＿ＨＰ）とを含むように構成されていることを特徴とする。

この内燃機関のＥＧＲ制御装置によれば、低圧ＥＧＲ装置による還流ガス量としての低圧ＥＧＲ量と高圧ＥＧＲ装置による還流ガス量としての高圧ＥＧＲ量との総和である総ＥＧＲ量の誤差（総ＥＧＲ量の真値と推定値との間の誤差に相当）を表す誤差パラメータが算出され、誤差パラメータが表す総ＥＧＲ量の誤差の絶対値が減少するように、低圧側補正値及び高圧側補正値が算出され、低圧側補正値及び高圧側補正値を用いて、低圧ＥＧＲ弁の開度の目標となる目標低圧ＥＧＲ開度及び高圧ＥＧＲ弁の開度の目標となる目標高圧ＥＧＲ開度がそれぞれ算出されるとともに、目標低圧ＥＧＲ開度及び目標高圧ＥＧＲ開度になるように、低圧ＥＧＲ弁の開度及び高圧ＥＧＲ弁の開度がそれぞれ制御される。この場合、低圧側補正値及び高圧側補正値の少なくとも一方が、誤差の絶対値が減少するように所定のフィードバック制御アルゴリズムを用いて算出されるフィードバック補正値と、総ＥＧＲ量における低圧ＥＧＲ量と高圧ＥＧＲ量との割合が所定状態にあるときに学習される、フィードバック補正値の学習値とを含むように構成されているので、例えば、低圧側補正値及び高圧側補正値の一方が、フィードバック補正値及び学習値を含むように構成されている場合には、低圧ＥＧＲ弁の開度及び高圧ＥＧＲ弁の開度の一方の制御精度を向上させることができる。一方、低圧側補正値及び高圧側補正値の双方が、フィードバック補正値及び学習値を含むように構成されている場合には、低圧ＥＧＲ弁の開度及び高圧ＥＧＲ弁の開度の双方の制御精度を向上させることができる。その結果、低圧ＥＧＲ装置及び／又は高圧ＥＧＲ装置によるＥＧＲ量を精度よく制御することができ、排ガス中の有害成分（窒素酸化物）の低減性能及び燃費性能をいずれも向上させることができる。また、内燃機関がガソリンエンジンの場合には、ノッキング抑制能力を向上させることができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関３のＥＧＲ制御装置１において、高圧側補正値（ＨＰ側補正係数Ｋｃｏｒ＿ＨＰ）は、フィードバック補正値（ＨＰ側ＦＢ補正値Ｄｆｂ＿ＨＰ）及び学習値（ＨＰ側学習値ＣｏｒＭＡＰ＿ＨＰ）を含むように構成されており、所定状態は、高圧ＥＧＲ量の総ＥＧＲ量に対する割合（１−Ｒ＿ＬＰ）が第１所定値（値１）以上の状態であることを特徴とする。

この内燃機関のＥＧＲ制御装置によれば、高圧側補正値が、フィードバック補正値及び学習値を含むように構成されており、学習値が、高圧ＥＧＲ量の総ＥＧＲ量に対する割合が第１所定値以上の状態にあるときに学習されるので、この第１所定値を適切に設定することによって、高圧ＥＧＲ量の総ＥＧＲ量に対する割合が多い条件下で、学習値を学習することができ、高圧側補正値の算出精度を向上させることができる。その結果、高圧ＥＧＲ装置によるＥＧＲ量の制御精度をさらに向上させることができる。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の内燃機関３のＥＧＲ制御装置１において、低圧側補正値（ＬＰ側補正係数Ｋｃｏｒ＿ＬＰ）は、フィードバック補正値（ＬＰ側ＦＢ補正値Ｄｆｂ＿ＬＰ）及び学習値（ＬＰ側学習値ＣｏｒＭＡＰ＿ＬＰ）を含むように構成されており、所定状態は、低圧ＥＧＲ量の総ＥＧＲ量に対する割合（ＬＰ比率Ｒ＿ＬＰ）が第２所定値（値１）以上の状態であることを特徴とする。

この内燃機関のＥＧＲ制御装置によれば、低圧側補正値が、フィードバック補正値及び学習値を含むように構成されており、学習値が、低圧ＥＧＲ量の総ＥＧＲ量に対する割合が第２所定値以上の状態にあるときに学習されるので、この第２所定値を適切に設定することによって、低圧ＥＧＲ量の総ＥＧＲ量に対する割合が多い条件下で、学習値を学習することができ、低圧側補正値の算出精度を向上させることができる。その結果、低圧ＥＧＲ装置によるＥＧＲ量の制御精度をさらに向上させることができる。

請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の内燃機関３のＥＧＲ制御装置１において、学習値（ＬＰ側学習値ＣｏｒＭＡＰ＿ＬＰ，ＨＰ側学習値ＣｏｒＭＡＰ＿ＨＰ）は、フィードバック補正値（ＬＰ側ＦＢ補正値Ｄｆｂ＿ＬＰ，ＨＰ側ＦＢ補正値Ｄｆｂ＿ＨＰ）の絶対値が減少するように算出されることを特徴とする。

請求項１に係る発明のように、低圧側補正値及び／又は高圧側補正値が、誤差の絶対値が減少するように算出されるフィードバック補正値と学習値を含むように構成されている場合、学習値を、誤差の絶対値を減少させるように算出すると、これとフィードバック補正値とが互い干渉し合うことで、制御系が不安定になるおそれがある。これに対して、請求項４に係る内燃機関のＥＧＲ制御装置によれば、フィードバック補正値は誤差の絶対値が減少するように算出されるものの、学習値は、フィードバック補正値の絶対値が減少するように算出されるので、学習値は、フィードバック補正値と互いに干渉するのを回避しながら、誤差の絶対値を減少させる機能を備えた状態で算出されることになる。その結果、制御系の安定性を確保しながら、請求項１に係る発明の作用効果を得ることができる。

請求項５に係る発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の内燃機関３のＥＧＲ制御装置１において、学習値（ＬＰ側学習値ＣｏｒＭＡＰ＿ＬＰ，ＨＰ側学習値ＣｏｒＭＡＰ＿ＨＰ）は、高圧ＥＧＲ量及び低圧ＥＧＲ量に対してそれぞれ相関性を有する２つの相関性パラメータ（目標ＬＰ開度θ＿ＬＰ＿ｄｍｄ，目標ＨＰ開度θ＿ＨＰ＿ｄｍｄ）、及び高圧ＥＧＲ量及び低圧ＥＧＲ量に対してそれぞれ相関性を有する２つの流量パラメータ（ＬＰ側流量パラメータＳｆ＿ＬＰ，ＨＰ側流量パラメーＳｆ＿ＨＰ）の少なくとも一方とモデル値（ＬＰ開度重み関数Ｗｐ＿ＬＰ＿ｉ，ＬＰ側流量重み関数Ｗｆ＿ＬＰ＿ｉ，ＨＰ開度重み関数Ｗｐ＿ＨＰ＿ｉ，ＨＰ側流量重み関数Ｗｆ＿ＨＰ＿ｉ）との関係を定義した相関関係モデル（図９，１０）から算出されたモデル値を用いて算出されることを特徴とする。

この内燃機関のＥＧＲ制御装置によれば、学習値は、高圧ＥＧＲ量及び低圧ＥＧＲ量に対してそれぞれ相関性を有する２つの相関性パラメータ、及び高圧ＥＧＲ量及び低圧ＥＧＲ量に対してそれぞれ相関性を有する２つの流量パラメータの少なくとも一方とモデル値との関係を定義した相関関係モデルから算出されたモデル値を用いて算出されるので、低圧ＥＧＲ装置及び高圧ＥＧＲ装置の双方による排ガスの還流の実行中、学習値の更新ができず、必要な高圧ＥＧＲ量及び低圧ＥＧＲ量が変化するような過渡状態にあるときでも、学習値を精度よく算出することができる。その結果、過渡状態においても、低圧ＥＧＲ装置及び／又は高圧ＥＧＲ装置によるＥＧＲ量を高精度で制御することができ、排ガス中の有害成分（窒素酸化物）の低減性能及び燃費性能をいずれも高いレベルで確保することができる。これに加えて、内燃機関がガソリンエンジンの場合には、高いレベルのノッキング抑制能力を確保することができる。

また、前述した目的を達成するために、請求項６に係る発明は、低圧ＥＧＲ装置（ＬＰ−ＥＧＲ装置１１）の低圧ＥＧＲ弁（ＬＰ−ＥＧＲ弁１１ｃ）を介して、既燃ガスの一部が吸気通路５内に還流されるとともに、高圧ＥＧＲ装置（ＨＰ−ＥＧＲ装置１２）の高圧ＥＧＲ弁（ＨＰ−ＥＧＲ弁１２ｃ）を介して、既燃ガスの一部が低圧ＥＧＲ装置（ＬＰ−ＥＧＲ装置１１）よりも短い経路で気筒３ａ内に還流される内燃機関３のＥＧＲ制御方法であって、低圧ＥＧＲ装置（ＬＰ−ＥＧＲ装置１１）による還流ガス量としての低圧ＥＧＲ量と高圧ＥＧＲ装置（ＨＰ−ＥＧＲ装置１２）による還流ガス量としての高圧ＥＧＲ量との総和である総ＥＧＲ量の真値と推定値との間の誤差に相当する総ＥＧＲ量の誤差を表す誤差パラメータ（ＥＧＲ量誤差Ｅ＿ｅｇｒ）を算出し（ＥＧＲ量誤差算出部５０）、誤差パラメータが表す総ＥＧＲ量の誤差の絶対値が減少するように、低圧側補正値（ＬＰ側補正係数Ｋｃｏｒ＿ＬＰ）及び高圧側補正値（ＨＰ側補正係数Ｋｃｏｒ＿ＨＰ）を算出し（補正係数算出部６０）、低圧側補正値（ＬＰ側補正係数Ｋｃｏｒ＿ＬＰ）及び高圧側補正値（ＨＰ側補正係数Ｋｃｏｒ＿ＨＰ）を用いて、低圧ＥＧＲ弁（ＬＰ−ＥＧＲ弁１１ｃ）の開度の目標となる目標低圧ＥＧＲ開度（目標ＬＰ開度θ＿ＬＰ＿ｄｍｄ）及び高圧ＥＧＲ弁（ＨＰ−ＥＧＲ弁１２ｃ）の開度の目標となる目標高圧ＥＧＲ開度（目標ＨＰ開度θ＿ＨＰ＿ｄｍｄ）をそれぞれ算出し（目標開度算出部７０）、目標低圧ＥＧＲ開度（目標ＬＰ開度θ＿ＬＰ＿ｄｍｄ）及び目標高圧ＥＧＲ開度（目標ＨＰ開度θ＿ＨＰ＿ｄｍｄ）になるように、低圧ＥＧＲ弁の開度（ＬＰ開度θ＿ＬＰ）及び高圧ＥＧＲ弁の開度（ＨＰ開度θ＿ＨＰ）をそれぞれ制御し（開度コントローラ８０）、低圧側補正値（ＬＰ側補正係数Ｋｃｏｒ＿ＬＰ）及び高圧側補正値（ＨＰ側補正係数Ｋｃｏｒ＿ＨＰ）の少なくとも一方は、誤差の絶対値が減少するように所定のフィードバック制御アルゴリズム［式（９），（１７）］を用いて算出されるフィードバック補正値（ＬＰ側ＦＢ補正値Ｄｆｂ＿ＬＰ，ＨＰ側ＦＢ補正値Ｄｆｂ＿ＨＰ）と、総ＥＧＲ量における低圧ＥＧＲ量と高圧ＥＧＲ量との割合が所定状態にあるときに学習される、フィードバック補正値（ＬＰ側ＦＢ補正値Ｄｆｂ＿ＬＰ，ＨＰ側ＦＢ補正値Ｄｆｂ＿ＨＰ）の学習値（ＬＰ側学習値ＣｏｒＭＡＰ＿ＬＰ，ＨＰ側学習値ＣｏｒＭＡＰ＿ＨＰ）とを含むように構成されていることを特徴とする。

この内燃機関のＥＧＲ制御方法によれば、請求項１に係る発明と同じ作用効果を得ることができる。

請求項７に係る発明は、請求項６に記載の内燃機関３のＥＧＲ制御方法において、高圧側補正値（ＨＰ側補正係数Ｋｃｏｒ＿ＨＰ）は、フィードバック補正値（ＨＰ側ＦＢ補正値Ｄｆｂ＿ＨＰ）及び学習値（ＨＰ側学習値ＣｏｒＭＡＰ＿ＨＰ）を含むように構成されており、所定状態は、高圧ＥＧＲ量の総ＥＧＲ量に対する割合（１−Ｒ＿ＬＰ）が第１所定値（値１）以上の状態であることを特徴とする。

この内燃機関のＥＧＲ制御方法によれば、請求項２に係る発明と同じ作用効果を得ることができる。

請求項８に係る発明は、請求項６又は７に記載の内燃機関３のＥＧＲ制御方法において、低圧側補正値（ＬＰ側補正係数Ｋｃｏｒ＿ＬＰ）は、フィードバック補正値（ＬＰ側ＦＢ補正値Ｄｆｂ＿ＬＰ）及び学習値（ＬＰ側学習値ＣｏｒＭＡＰ＿ＬＰ）を含むように構成されており、所定状態は、低圧ＥＧＲ量の総ＥＧＲ量に対する割合（ＬＰ比率Ｒ＿ＬＰ）が第２所定値（値１）以上の状態であることを特徴とする。

この内燃機関のＥＧＲ制御方法によれば、請求項３に係る発明と同じ作用効果を得ることができる。

請求項９に係る発明は、請求項６ないし８のいずれかに記載の内燃機関３のＥＧＲ制御方法において、学習値（ＬＰ側学習値ＣｏｒＭＡＰ＿ＬＰ，ＨＰ側学習値ＣｏｒＭＡＰ＿ＨＰ）は、フィードバック補正値（ＬＰ側ＦＢ補正値Ｄｆｂ＿ＬＰ，ＨＰ側ＦＢ補正値Ｄｆｂ＿ＨＰ）の絶対値が減少するように算出されることを特徴とする。

この内燃機関のＥＧＲ制御方法によれば、請求項４に係る発明と同じ作用効果を得ることができる。

請求項１０に係る発明は、請求項６ないし９のいずれかに記載の内燃機関３のＥＧＲ制御方法において、学習値（ＬＰ側学習値ＣｏｒＭＡＰ＿ＬＰ，ＨＰ側学習値ＣｏｒＭＡＰ＿ＨＰ）は、高圧ＥＧＲ量及び低圧ＥＧＲ量に対してそれぞれ相関性を有する２つの相関性パラメータ（目標ＬＰ開度θ＿ＬＰ＿ｄｍｄ，目標ＨＰ開度θ＿ＨＰ＿ｄｍｄ）、及び高圧ＥＧＲ量及び低圧ＥＧＲ量に対してそれぞれ相関性を有する２つの流量パラメータ（ＬＰ側流量パラメータＳｆ＿ＬＰ，ＨＰ側流量パラメーＳｆ＿ＨＰ）の少なくとも一方とモデル値（ＬＰ開度重み関数Ｗｐ＿ＬＰ＿ｉ，ＬＰ側流量重み関数Ｗｆ＿ＬＰ＿ｉ，ＨＰ開度重み関数Ｗｐ＿ＨＰ＿ｉ，ＨＰ側流量重み関数Ｗｆ＿ＨＰ＿ｉ）との関係を定義した相関関係モデル（図９，１０）から算出されたモデル値を用いて算出されることを特徴とする。

この内燃機関のＥＧＲ制御方法によれば、請求項５に係る発明と同じ作用効果を得ることができる。

本発明の一実施形態に係るＥＧＲ制御装置及びこれを適用した内燃機関の構成を模式的に示す図である。 ＥＧＲ制御装置の電気的な構成を示すブロック図である。 ＥＧＲ制御装置の機能的な構成を示すブロック図である。 ＬＰ比率基準値の算出に用いるマップの一例を示す図である。 水温補正係数の算出に用いるマップの一例を示す図である。 ＥＧＲ量誤差算出部の機能的な構成を示すブロック図である。 ＬＰ有効開口面積の算出に用いるマップの一例を示す図である。 補正係数算出部の機能的な構成を示すブロック図である。 ＬＰ開度重み関数の算出に用いるマップの一例を示す図である。 ＬＰ側流量重み関数の算出に用いるマップの一例を示す図である。 目標開度算出部の機能的な構成を示すブロック図である。 目標ＬＰ開度の算出に用いるマップの一例を示す図である。 本実施形態のＥＧＲ制御装置によるＥＧＲ制御の実行中、ＥＧＲ量誤差がＬＰ−ＥＧＲ装置の不具合のみに起因して発生したときの制御シミュレーション結果の一例を示す図である。 比較のために、ＥＧＲ制御装置の制御アルゴリズムにおいて、ＬＰ側補正係数及びＨＰ側補正係数の算出式中のＬＰ側学習値及びＨＰ側学習値を省略した場合において、ＥＧＲ量誤差がＬＰ−ＥＧＲ装置の不具合のみに起因して発生したときのＥＧＲ制御のシミュレーション結果の一例を示すタイミングチャートである。 本実施形態のＥＧＲ制御装置によるＥＧＲ制御の実行中、ＥＧＲ量誤差がＬＰ−ＥＧＲ装置及びＨＰ−ＥＧＲ装置の双方の不具合に起因して発生したときの制御シミュレーション結果の一例を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る内燃機関のＥＧＲ制御装置について説明する。図２に示すように、本実施形態のＥＧＲ制御装置１は、ＥＣＵ２を備えており、このＥＣＵ２は、後述する制御手法により、図１に示す内燃機関（以下「エンジン」という）３のＥＧＲ制御を実行する。なお、本実施形態では、ＥＣＵ２が誤差パラメータ算出手段、補正値算出手段、目標開度算出手段及びＥＧＲ制御手段に相当する。

エンジン３は、ディーゼルエンジンタイプのものであり、図示しない車両に動力源として搭載されている。このエンジン３は、４つの気筒３ａと、気筒３ａごとに設けられた燃料噴射弁４（図２に１つのみ図示）などを備えている。これらの燃料噴射弁４は、ＥＣＵ２に電気的に接続されており、ＥＣＵ２からの制御入力信号によってその開閉タイミングが制御される。それにより、燃料噴射量及び燃料噴射時期が制御される。

このエンジン３には、クランク角センサ２０及び水温センサ２１が設けられている。このクランク角センサ２０は、マグネットロータ及びＭＲＥピックアップで構成されており、図示しないクランクシャフトの回転に伴い、パルス信号であるＣＲＫ信号をＥＣＵ２に出力する。このＣＲＫ信号は、所定クランク角（例えば２゜）毎に１パルスが出力され、ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数であるエンジン回転数ＮＥを算出する。

また、水温センサ２１は、例えばサーミスタなどで構成されており、エンジン３のシリンダブロック内を循環する冷却水の温度であるエンジン水温ＴＷを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。

一方、エンジン３の吸気通路５には、上流側から順に、エアフローセンサ２２、スロットル弁機構６、吸気圧センサ２３、ターボチャージャ７、インタークーラ８、インテークシャッタ機構９及び吸気チャンバ圧センサ２４が設けられている。

スロットル弁機構６は、スロットル弁６ａ及びこれを駆動するＴＨアクチュエータ６ｂなどを備えている。スロットル弁６ａは、吸気通路５の途中に回動自在に設けられており、当該回動に伴う開度の変化によりスロットル弁６ａを通過する空気の流量を変化させる。ＴＨアクチュエータ６ｂは、モータに減速ギヤ機構（いずれも図示せず）を組み合わせたものであり、ＥＣＵ２に電気的に接続されている。ＥＣＵ２は、ＴＨアクチュエータ６ｂを介してスロットル弁６ａの開度であるスロットル弁開度ＴＨを制御する。

また、エアフローセンサ２２は、熱線式エアフローメータで構成され、スロットル弁６ａを通過する新気の流量を検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、このエアフローセンサ２２の検出信号に基づいて、気筒３ａ内に吸入された新気量である筒内新気量Ｇａｉｒ＿ｃｙｌ＿ａｃｔを算出する。この筒内新気量Ｇａｉｒ＿ｃｙｌ＿ａｃｔは、質量流量として算出される。

さらに、吸気圧センサ２３は、例えば半導体圧力センサなどで構成され、スロットル弁６ａよりも下流側の吸気通路５内の圧力である吸気圧Ｐｉｎを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。この吸気圧Ｐｉｎは、絶対圧として検出される。

一方、ターボチャージャ７は、吸気通路５のスロットル弁６ａよりも下流側に設けられたコンプレッサブレード７ａと、排気通路１０の途中に設けられ、コンプレッサブレード７ａと一体に回転するタービンブレード７ｂと、複数の可変ベーン７ｃ（２つのみ図示）と、可変ベーン７ｃを駆動するベーンアクチュエータ７ｄなどを備えている。

このターボチャージャ７では、排気通路１０内の排ガスによってタービンブレード７ｂが回転駆動されると、これと一体のコンプレッサブレード７ａも同時に回転することにより、吸気通路５内の空気が加圧される。すなわち、過給動作が実行される。

また、可変ベーン７ｃは、ターボチャージャ７が発生する過給圧を変化させるためのものであり、ハウジングのタービンブレード７ｂを収容する部分の壁に回動自在に取り付けられている。可変ベーン７ｃは、ＥＣＵ２に接続されたベーンアクチュエータ７ｄに機械的に連結されている。ＥＣＵ２は、ベーンアクチュエータ７ｄを介して可変ベーン７ｃの開度を変化させ、タービンブレード７ｂに吹き付けられる排ガス量を変化させることによって、タービンブレード７ｂの回転速度すなわちコンプレッサブレード７ａの回転速度を変化させ、それにより、過給圧を制御する。

また、インタークーラ８は、水冷式のものであり、その内部を吸気が通過する際、ターボチャージャ７での過給動作によって温度が上昇した吸気を冷却する。

さらに、インテークシャッタ機構９は、前述したスロットル弁機構６と同様に構成されており、インテークシャッタ９ａ及びこれを駆動するＩＳアクチュエータ９ｂなどを備えている。このインテークシャッタ機構９では、ＥＣＵ２からの制御入力信号によって、ＩＳアクチュエータ９ｂが駆動されることにより、インテークシャッタ９ａの開度が制御される。

このインテークシャッタ９ａの開度制御では、通常時は、インテークシャッタ９ａが全開状態に保持されるとともに、所定の動作条件が成立したときにのみ、インテークシャッタ９ａの開度が全開状態よりも若干、閉じた状態に制御される。

一方、吸気チャンバ圧センサ２４は、例えば半導体圧力センサなどで構成され、吸気マニホールド５ａの吸気チャンバ５ｂ内の圧力である吸気チャンバ圧Ｐｃｈを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。この吸気チャンバ圧Ｐｃｈは、絶対圧として検出される。

一方、エンジン３の排気通路１０には、上流側から順に、排気マニホールド圧センサ２５、排気マニホールド温センサ２６、前述したタービンブレード７ｂ、触媒装置１３、排気圧センサ２７及び排気温センサ２８が設けられている。

この排気マニホールド圧センサ２５は、例えば半導体圧力センサなどで構成され、排気マニホールド１０ａ内の圧力である排気マニホールド圧Ｐｅｍを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。この排気マニホールド圧Ｐｅｍは、絶対圧として検出される。

また、排気マニホールド温センサ２６は、排気マニホールド１０ａ内の温度である排気マニホールド温Ｔｅｍを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。この排気マニホールド温Ｔｅｍは、絶対温度として検出される。

一方、触媒装置１３は、排気通路１０内を流れる排ガスを浄化するものであり、ＤＯＣ（Diesel Oxidation Catalyst）１３ａとＣＳＦ（Catalyzed Soot Filter）１３ｂとを組み合わせて構成されている。

また、排気圧センサ２７は、触媒装置１３の下流側に設けられており、触媒装置１３を通過した排ガスの圧力である排気圧Ｐｅｘを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。本実施形態の場合、この排気圧Ｐｅｘは、絶対圧として検出される。

さらに、排気温センサ２８も、排気圧センサ２７と同様に、触媒装置１３の下流側に設けられており、触媒装置１３を通過した排ガスの温度である排気温Ｔｅｘを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。この排気温Ｔｅｘは、絶対温度として検出される。

これに加えて、エンジン３には、ＬＰ−ＥＧＲ装置１１及びＨＰ−ＥＧＲ装置１２が設けられている。このＬＰ−ＥＧＲ装置１１（低圧ＥＧＲ装置）は、排気通路１０内の排ガスの一部を吸気通路５側に還流させるものであり、吸気通路５及び排気通路１０の間に接続されたＬＰ−ＥＧＲ通路１１ａと、ＬＰ−ＥＧＲ通路１１ａ内を流れる還流ガス（以下「ＬＰ−ＥＧＲガス」という）を冷却するＬＰ−ＥＧＲクーラ１１ｂと、このＬＰ−ＥＧＲ通路１１ａを開閉するＬＰ−ＥＧＲ弁１１ｃなどで構成されている。ＬＰ−ＥＧＲ通路１１ａの一端は、排気通路１０の触媒装置１３よりも下流側の部位に開口し、他端は、吸気通路５のスロットル弁６ａとコンプレッサブレード７ａとの間の接続部５ｃに開口している。

ＬＰ−ＥＧＲ弁１１ｃ（低圧ＥＧＲ弁）は、その開度が最大値と最小値との間でリニアに変化するリニア電磁弁で構成され、ＥＣＵ２に電気的に接続されている。ＥＣＵ２は、ＬＰ−ＥＧＲ弁１１ｃの開度を変化させることにより、ＬＰ−ＥＧＲガスの還流量すなわちＬＰ−ＥＧＲ量を制御する。

以上の構成により、このＬＰ−ＥＧＲ装置１１では、ＬＰ−ＥＧＲガスは、排気通路１０の触媒装置１３の下流側の部分からＬＰ−ＥＧＲ通路１１ａ内に流入し、図１の矢印Ｘ１で示す向きに流れ、ＬＰ−ＥＧＲクーラ１１ｂ及びＬＰ−ＥＧＲ弁１１ｃを通過した後、吸気通路５の接続部５ｃ内に流れ込む。そして、ＬＰ−ＥＧＲガスは、新気とともに、コンプレッサブレード７ａ及びインタークーラ８を通過した後、吸気マニホールド５ａを介して、各気筒３ａ内に流れ込む。

一方、ＨＰ−ＥＧＲ装置１２（高圧ＥＧＲ装置）も、ＬＰ−ＥＧＲ装置１１と同様に、排気通路１０内の排ガスの一部を吸気通路５側に還流させるものであり、吸気通路５及び排気通路１０の間に接続されたＨＰ−ＥＧＲ通路１２ａと、ＨＰ−ＥＧＲ通路１２ａ内を流れる還流ガス（以下「ＨＰ−ＥＧＲガス」という）を冷却するＨＰ−ＥＧＲクーラ１２ｂと、このＨＰ−ＥＧＲ通路１２ａを開閉するＨＰ−ＥＧＲ弁１２ｃなどで構成されている。ＨＰ−ＥＧＲ通路１２ａの一端は、排気通路１０の排気マニホールド１０ａに開口し、他端は、吸気通路５の吸気マニホールド５ａに開口している。

ＨＰ−ＥＧＲ弁１２ｃ（高圧ＥＧＲ弁）は、その開度が最大値と最小値との間でリニアに変化するリニア電磁弁で構成され、ＥＣＵ２に電気的に接続されている。ＥＣＵ２は、ＨＰ−ＥＧＲ弁１２ｃの開度を変化させることにより、ＨＰ−ＥＧＲガスの還流量すなわちＨＰ−ＥＧＲ量を制御する。

以上の構成により、このＨＰ−ＥＧＲ装置１２では、ＨＰ−ＥＧＲガスは、排気マニホールド１０ａからＨＰ−ＥＧＲ通路１２ａ内に流入し、図１の矢印Ｘ２で示す向きに流れ、ＨＰ−ＥＧＲクーラ１２ｂ及びＨＰ−ＥＧＲ弁１２ｃを通過した後、吸気マニホールド５ａ内に流れ込む。そして、ＨＰ−ＥＧＲガスは、新気とともに、吸気マニホールド５ａを介して、各気筒３ａ内に流れ込む。

この場合、ＬＰ−ＥＧＲガスは、気筒３ａ内に達するまでの経路がＨＰ−ＥＧＲガスよりも長いので、ＨＰ−ＥＧＲガスよりも長い時間をかけて気筒３ａ内に流れ込むことになる。その結果、ＬＰ−ＥＧＲガスは、ＨＰ−ＥＧＲガスよりも低圧かつ低温の状態で気筒３ａ内に還流される。

一方、図２に示すように、ＥＣＵ２には、ＬＰ開度センサ２９、ＨＰ開度センサ３０及びアクセル開度センサ３１が接続されている。このＬＰ開度センサ２９は、ＬＰ−ＥＧＲ弁１１ｃの開度であるＬＰ開度θ＿ＬＰを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力し、ＨＰ開度センサ３０は、ＨＰ−ＥＧＲ弁１２ｃの開度であるＨＰ開度θ＿ＨＰを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。なお、本実施形態では、ＬＰ開度θ＿ＬＰが低圧ＥＧＲ弁の開度に、ＨＰ開度θ＿ＨＰが高圧ＥＧＲ弁の開度にそれぞれ相当する。

また、アクセル開度センサ３１は、車両の図示しないアクセルペダルの踏み込み量であるアクセル開度ＡＰを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。

また、ＥＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及びＩ／Ｏインターフェース（いずれも図示せず）などからなるマイクロコンピュータで構成されており、前述した各種のセンサ２０〜３１の検出信号などに応じて、エンジン３の運転状態を判別するとともに、運転状態に応じて、以下に述べる手法により、ＥＧＲ制御を実行する。

次に、本実施形態のＥＧＲ制御装置１の機能的な構成について説明する。このＥＧＲ制御装置１は、以下に述べる制御手法によって、ＥＧＲ制御を実行するものであり、図３に示すように、要求総ＥＧＲ量算出部４０、ＬＰ比率算出部４１、ＥＧＲ量誤差算出部５０、補正係数算出部６０、目標開度算出部７０及び開度コントローラ８０を備えている。これらの要素４０〜８０はいずれもＥＣＵ２によって構成されている。

なお、以下の説明において、記号（ｋ）付きの各離散データは、所定周期ΔＴに同期して算出（又はサンプリング）されたデータであることを示しており、記号ｋ（ｋは正の整数）は各離散データの算出サイクルの順番を表している。例えば、記号ｋは今回の算出タイミングで算出された今回値であることを、記号ｋ−１は前回の算出タイミングで算出された前回値であることをそれぞれ示している。また、以下の説明では、各離散データにおける記号（ｋ）を適宜省略する。

まず、要求総ＥＧＲ量算出部４０では、以下に述べる手法によって、要求総ＥＧＲ量Ｇｅｇｒ＿ｄｍｄが算出される。すなわち、エンジン回転数ＮＥ及びアクセル開度ＡＰに応じて、図示しないマップを検索することにより、エンジン要求トルクＴＲＱ＿ｅｎｇを算出し、このエンジン要求トルクＴＲＱ＿ｅｎｇ及びエンジン回転数ＮＥに応じて、図示しないマップを検索することにより、要求総ＥＧＲ量Ｇｅｇｒ＿ｄｍｄを算出する。この要求総ＥＧＲ量Ｇｅｇｒ＿ｄｍｄは、エンジン３に対して要求されている総ＥＧＲ量（すなわちＬＰ−ＥＧＲ量とＨＰ−ＥＧＲ量の和）に相当する。

また、ＬＰ比率算出部４１では、下式（１）により、ＬＰ比率Ｒ＿ＬＰが算出される。このＬＰ比率Ｒ＿ＬＰは、ＬＰ−ＥＧＲ量の総ＥＧＲ量に対する比率に相当する。

上式（１）に示すように、ＬＰ比率Ｒ＿ＬＰは、ＬＰ比率基準値Ｒ＿ＬＰ＿ｂｓと水温補正係数Ｋｒ＿ＬＰ＿ｔｗの積として算出される。このＬＰ比率基準値Ｒ＿ＬＰ＿ｂｓは、エンジン回転数ＮＥ及びエンジン要求トルクＴＲＱ＿ｅｎｇに応じて、図４に示すマップを検索することにより算出される。同図において、ハッチングで示す領域は、ＬＰ比率基準値Ｒ＿ＬＰ＿ｂｓ＝１（すなわち総ＥＧＲ量＝ＬＰ−ＥＧＲ量）の領域である。同図を参照すると明らかなように、中高回転域で高負荷領域にあるときには、ＬＰ−ＥＧＲガスのみを還流するために、ＬＰ比率基準値Ｒ＿ＬＰ＿ｂｓ＝１に設定されている。一方、中高回転域において、負荷が低くなるほど、ＨＰ−ＥＧＲガスの還流割合を増大するために、ＬＰ比率基準値Ｒ＿ＬＰ＿ｂｓがより小さい値に設定されている。

また、水温補正係数Ｋｒ＿ＬＰ＿ｔｗは、エンジン水温ＴＷに応じて、図５に示すマップを検索することにより算出される。同図のＴＷ１，ＴＷ２は、ＴＷ１＜ＴＷ２が成立するように設定されるエンジン水温ＴＷの所定値である。同図に示すように、ＴＷ＜ＴＷ１の領域では、エンジン暖機中であることで、ＨＰ−ＥＧＲガスのみを還流するために、Ｋｒ＿ＬＰ＿ｔｗ＝０に設定されており、ＴＷ１≦ＴＷ≦ＴＷ２の領域では、エンジン暖機の進行に伴って、エンジン水温ＴＷが上昇するほど、ＬＰ−ＥＧＲガスの割合を増大させるために、水温補正係数Ｋｒ＿ＬＰ＿ｔｗがより大きい値に設定されている。さらに、ＴＷ２＜ＴＷの領域では、エンジン３の暖機が完了していることで、ＬＰ−ＥＧＲガスのみを還流するために、Ｋｒ＿ＬＰ＿ｔｗ＝１に設定されている。

次に、前述したＥＧＲ量誤差算出部５０（誤差パラメータ算出手段）について説明する。ＥＧＲ量誤差算出部５０は、以下に述べる手法によって、ＥＧＲ量誤差Ｅ＿ｅｇｒ（誤差パラメータ）を算出するものであり、このＥＧＲ量誤差Ｅ＿ｅｇｒは、ＬＰ−ＥＧＲ装置１１及びＨＰ−ＥＧＲ装置１２の経年変化、個体間のばらつき及びスラッジなどに起因するＥＧＲ量の誤差に相当する。

ＥＧＲ量誤差算出部５０は、図６に示すように、筒内ガス量算出部５１、推定ＬＰ−ＥＧＲ量算出部５２、推定ＨＰ−ＥＧＲ量算出部５３及び２つの減算器５４，５５を備えている。

この筒内ガス量算出部５１は、気筒３ａ内に吸入されたと推定される総ガス量である筒内ガス量Ｇｃｙｌを算出するものであり、この筒内ガス量Ｇｃｙｌは、エンジン回転数ＮＥ及び吸気圧Ｐｉｎに応じて、図示しないマップを検索することにより算出される。

また、推定ＬＰ−ＥＧＲ量算出部５２では、下式（２）により、推定ＬＰ−ＥＧＲ量Ｇｅｇｒ＿ＬＰ＿ｈａｔが算出される。この推定ＬＰ−ＥＧＲ量Ｇｅｇｒ＿ＬＰ＿ｈａｔは、ＬＰ−ＥＧＲ装置１１を介して気筒３ａ内に還流されるＥＧＲ量の推定値であり、この式（２）は、ＬＰ−ＥＧＲ弁１１ｃをノズルと見なし、ノズルの式を適用することによって導出される。

上式（２）において、Ａ＿ＬＰは、ＬＰ有効開口面積であり、このＬＰ有効開口面積Ａ＿ＬＰは、ＬＰ開度θ＿ＬＰに応じて、図７に示すマップを検索することにより算出される。また、ｋは比熱比を、Ｒは気体定数をそれぞれ表している。さらに、Ｋｃｏｒ＿ＬＰは、ＬＰ側補正係数であり、後述する手法によって、補正係数算出部６０で算出される。

さらに、Ｒｐ＿ＬＰは、ＬＰ−ＥＧＲ弁１１ｃの下流側と上流側の圧力比であり、下式（３）によって算出される。

一方、推定ＨＰ−ＥＧＲ量算出部５３では、下式（４）により、推定ＨＰ−ＥＧＲ量Ｇｅｇｒ＿ＨＰ＿ｈａｔが算出される。この推定ＨＰ−ＥＧＲ量Ｇｅｇｒ＿ＨＰ＿ｈａｔは、ＨＰ−ＥＧＲ装置１２を介して気筒３ａ内に還流されるＥＧＲ量の推定値であり、この式（４）は、ＨＰ−ＥＧＲ弁１２ｃをノズルと見なし、ノズルの式を適用することによって導出される。

上式（４）において、Ａ＿ＨＰは、ＨＰ有効開口面積である。このＨＰ有効開口面積Ａ＿ＨＰは、これとＨＰ開度θ＿ＨＰとの関係を定義したマップを検索することにより算出される。この場合、マップとしては、前述した図７の縦軸のＬＰ有効開口面積Ａ＿ＬＰをＨＰ有効開口面積Ａ＿ＨＰに、横軸のＬＰ開度θ＿ＬＰをＨＰ開度θ＿ＨＰにそれぞれ置き換えるとともに、両者の関係が図７と同じ傾向に設定されたものが用いられる。また、Ｋｃｏｒ＿ＨＰは、ＨＰ側補正係数であり、後述する手法によって、補正係数算出部６０で算出される。

さらに、上式（４）のＲｐ＿ＨＰは、ＨＰ−ＥＧＲ弁１２ｃの下流側と上流側の圧力比であり、下式（５）によって算出される。

一方、減算器５４では、下式（６）により、推定筒内新気量Ｇａｉｒ＿ｃｙｌ＿ｈａｔが算出される。この推定筒内新気量Ｇａｉｒ＿ｃｙｌ＿ｈａｔは、気筒３ａ内に吸入される新気量の推定値である。

そして、減算器５５では、下式（７）により、総ＥＧＲ量の真値と推定値との間の誤差に相当するＥＧＲ量誤差Ｅ＿ｅｇｒが算出される。すなわち、ＥＧＲ量誤差Ｅ＿ｅｇｒは、筒内新気量Ｇａｉｒ＿ｃｙｌ＿ａｃｔと推定筒内新気量Ｇａｉｒ＿ｃｙｌ＿ｈａｔの偏差として算出される。

次に、前述した補正係数算出部６０（補正値算出手段）について説明する。この補正係数算出部６０は、以下に述べる手法によって、ＬＰ側補正係数Ｋｃｏｒ＿ＬＰ（低圧側補正値）及びＨＰ側補正係数Ｋｃｏｒ＿ＨＰ（高圧側補正値）を算出するものであり、これらの補正係数Ｋｃｏｒ＿ＬＰ，Ｋｃｏｒ＿ＨＰは、前述したＥＧＲ量誤差Ｅ＿ｅｇｒを補正するためのものである。

補正係数算出部６０は、図８に示すように、ＬＰ側補正用誤差算出部６１、ＬＰ側ＦＢコントローラ６２、ＬＰ側学習値算出部６３、ＬＰ側補正係数算出部６４、ＨＰ側補正用誤差算出部６５、ＨＰ側ＦＢコントローラ６６、ＨＰ側学習値算出部６７及びＨＰ側補正係数算出部６８を備えている。

このＬＰ側補正用誤差算出部６１では、下式（８）により、ＬＰ側補正用誤差Ｅ＿ｅｇｒ＿ＬＰが算出される。

この式（８）に示すように、ＬＰ側補正用誤差Ｅ＿ｅｇｒ＿ＬＰは、ＬＰ比率Ｒ＿ＬＰをＥＧＲ量誤差Ｅ＿ｅｇｒに乗算することにより算出されるので、ＥＧＲ量誤差Ｅ＿ｅｇｒをＬＰ−ＥＧＲ量の総ＥＧＲ量に対する割合に応じて分配した値として算出される。

また、ＬＰ側ＦＢコントローラ６２では、下式（９）に示すＰＩ制御アルゴリズムにより、ＬＰ側ＦＢ補正値Ｄｆｂ＿ＬＰ（フィードバック補正値）が算出される。

この式（９）において、Ｋｐ＿ＬＰは所定のＰ項ゲインを、Ｋｉ＿ＬＰは所定のＩ項ゲインをそれぞれ表している。上式（９）により、ＬＰ側ＦＢ補正値Ｄｆｂ＿ＬＰは、ＬＰ側補正用誤差Ｅ＿ｅｇｒ＿ＬＰを値０に収束させるように算出される。

さらに、前述したＬＰ側学習値算出部６３では、以下に述べる手法によって、ＬＰ側学習値ＣｏｒＭＡＰ＿ＬＰ（学習値）が算出される。

まず、下式（１０）により、ＬＰ側流量パラメータＳｆ＿ＬＰ（流量パラメータ）を算出する。

次いで、下式（１１）により、ＬＰ側・局所補正学習値ＣｏｒＭＡＰ＿ＬＰ＿ｌｏｃａｌ＿ｉｊを算出する。

上式（１１）において、Ｋｌｎ＿ＬＰは０＜Ｋｌｎ＿ＬＰ＜１が成立するように設定される所定の学習値ゲインである。また、Ｗｐ＿ＬＰ＿ｉ（ｉ＝１〜３）は、ＬＰ開度重み関数であり、これらのＬＰ開度重み関数Ｗｐ＿ＬＰ＿ｉは、目標ＬＰ開度の前回値θ＿ＬＰ＿ｄｍｄ（ｋ−１）に応じて、図９に示すマップを検索することにより算出される。同図に示すように、ＬＰ開度重み関数Ｗｐ＿ＬＰ＿ｉは、目標ＬＰ開度の前回値θ＿ＬＰ＿ｄｍｄ（ｋ−１）の任意の値に対して、ＬＰ開度重み関数Ｗｐ＿ＬＰ＿ｉの総和が値１になるように設定されている。一方、この目標ＬＰ開度θ＿ＬＰ＿ｄｍｄは、後述するように、目標開度算出部７０で算出される。

さらに、上式（１１）のＷｆ＿ＬＰ＿ｊ（ｊ＝１〜３）は、ＬＰ側流量重み関数であり、これらのＬＰ側流量重み関数Ｗｆ＿ＬＰ＿ｊは、ＬＰ側流量パラメータＳｆ＿ＬＰに応じて、図１０に示すマップを検索することにより算出される。同図に示すように、ＬＰ側流量重み関数Ｗｆ＿ＬＰ＿ｊは、ＬＰ側流量パラメータＳｆ＿ＬＰの任意の値に対して、ＬＰ側流量重み関数Ｗｆ＿ＬＰ＿ｊの総和が値１になるように設定されている。なお、本実施形態では、図９,１０が相関関係モデルに相当し、ＬＰ開度重み関数Ｗｐ＿ＬＰ＿ｉ及びＬＰ側流量重み関数Ｗｆ＿ＬＰ＿ｊがモデル値に相当する。

また、式（１１）のＥｌｎ＿ＬＰは、ＬＰ側補正用誤差信号であり、下式（１２），（１３）により算出される。

そして、下式（１４）により、ＬＰ側学習値ＣｏｒＭＡＰ＿ＬＰが最終的に算出される。

以上のように、ＬＰ側・局所補正学習値ＣｏｒＭＡＰ＿ＬＰ＿ｌｏｃａｌ＿ｉｊは、ＬＰ比率Ｒ＿ＬＰ＝１．０（第２所定値）のとき、すなわちＬＰ−ＥＧＲ装置１１のみによる排ガスの還流が実行されているときには、式（１１），（１２）により算出される。この場合、所定の学習値ゲインＫｌｎ＿ＬＰが０＜Ｋｌｎ＿ＬＰ＜１が成立するように設定されているので、ＬＰ側・局所補正学習値ＣｏｒＭＡＰ＿ＬＰ＿ｌｏｃａｌ＿ｉｊは、その演算が進行するほど（すなわち学習が進むほど）、ＬＰ側補正用誤差信号Ｅｌｎ＿ＬＰすなわちＬＰ側ＦＢ補正値Ｄｆｂ＿ＬＰの絶対値が減少するように算出されることになる。その結果、ＬＰ側学習値ＣｏｒＭＡＰ＿ＬＰも、ＬＰ側ＦＢ補正値Ｄｆｂ＿ＬＰの絶対値を減少させるように算出されることになる。

また、ＬＰ側・局所補正学習値ＣｏｒＭＡＰ＿ＬＰ＿ｌｏｃａｌ＿ｉｊは、ＬＰ比率Ｒ＿ＬＰ≠１．０のとき、すなわちＬＰ−ＥＧＲ装置１１及びＨＰ−ＥＧＲ装置１２の双方による排ガスの還流が実行されているとき、又はＨＰ−ＥＧＲ装置１２のみによる排ガスの還流が実行されているときには、式（１１），（１３）により算出されるので、更新されることなく、その前回値に保持されることになる。

さらに、前述したＬＰ側補正係数算出部６４では、下式（１５）により、ＬＰ側補正係数Ｋｃｏｒ＿ＬＰが算出される。

一方、前述したＨＰ側補正用誤差算出部６５では、下式（１６）により、ＨＰ側補正用誤差Ｅ＿ｅｇｒ＿ＨＰが算出される。

この式（１６）に示すように、ＨＰ側補正用誤差Ｅ＿ｅｇｒ＿ＨＰは、値１からＬＰ比率Ｒ＿ＬＰを減算した値［１−Ｒ＿ＬＰ］をＥＧＲ量誤差Ｅ＿ｅｇｒに乗算することにより算出されるので、ＥＧＲ量誤差Ｅ＿ｅｇｒをＨＰ−ＥＧＲ量の総ＥＧＲ量に対する割合に応じて分配した値として算出される。

また、ＨＰ側ＦＢコントローラ６６では、下式（１７）に示すＰＩ制御アルゴリズムにより、ＨＰ側ＦＢ補正値Ｄｆｂ＿ＨＰ（フィードバック補正値）が算出される。

この式（１７）において、Ｋｐ＿ＨＰは所定のＰ項ゲインを、Ｋｉ＿ＨＰは所定のＩ項ゲインをそれぞれ表している。上式（１７）により、ＨＰ側ＦＢ補正値Ｄｆｂ＿ＨＰは、ＨＰ側補正用誤差Ｅ＿ｅｇｒ＿ＨＰを値０に収束させるように算出される。

さらに、前述したＨＰ側学習値算出部６７では、以下に述べる手法によって、ＨＰ側学習値ＣｏｒＭＡＰ＿ＨＰ（学習値）が算出される。

まず、下式（１８）により、ＨＰ側流量パラメータＳｆ＿ＨＰ（流量パラメータ）を算出する。

次いで、下式（１９）により、ＨＰ側・局所補正学習値ＣｏｒＭＡＰ＿ＨＰ＿ｌｏｃａｌ＿ｉｊを算出する。

上式（１９）において、Ｋｌｎ＿ＨＰは、０＜Ｋｌｎ＿ＨＰ＜１が成立するように設定される所定の学習値ゲインである。また、Ｗｐ＿ＨＰ＿ｉ（ｉ＝１〜３）は、ＨＰ開度重み関数であり、これらのＨＰ開度重み関数Ｗｐ＿ＨＰ＿ｉは、これらと目標ＨＰ開度の前回値θ＿ＨＰ＿ｄｍｄ（ｋ−１）との関係を定義したマップを検索することにより算出される。この場合、マップとしては、前述した図９の縦軸のＬＰ開度重み関数Ｗｐ＿ＬＰ＿ｉをＨＰ開度重み関数Ｗｐ＿ＨＰ＿ｉに、横軸の目標ＬＰ開度の前回値θ＿ＬＰ＿ｄｍｄ（ｋ−１）を目標ＨＰ開度の前回値θ＿ＨＰ＿ｄｍｄ（ｋ−１）にそれぞれ置き換えたものが用いられる。また、目標ＨＰ開度θ＿ＨＰ＿ｄｍｄは、後述するように、目標開度算出部７０で算出される。

さらに、上式（１９）のＷｆ＿ＨＰ＿ｊ（ｊ＝１〜３）は、ＨＰ側流量重み関数であり、これらのＨＰ側流量重み関数Ｗｆ＿ＨＰ＿ｊは、これらとＨＰ側流量パラメータＳｆ＿ＨＰの関係を定義したマップを検索することにより算出される。この場合、マップとしては、前述した図１０の縦軸のＬＰ側流量重み関数Ｗｆ＿ＬＰ＿ｊをＨＰ側流量重み関数Ｗｆ＿ＨＰ＿ｊに、横軸のＬＰ側流量パラメータＳｆ＿ＬＰをＨＰ側流量パラメータＳｆ＿ＨＰにそれぞれ置き換えたものが用いられる。なお、本実施形態では、ＨＰ開度重み関数Ｗｐ＿ＨＰ＿ｉ及びＨＰ側流量重み関数Ｗｆ＿ＨＰ＿ｊがモデル値に相当する。

また、式（１９）のＥｌｎ＿ＨＰは、ＨＰ側補正用誤差信号であり、下式（２０），（２１）により算出される。

そして、下式（２２）により、ＨＰ側学習値ＣｏｒＭＡＰ＿ＨＰが最終的に算出される。

以上のように、ＨＰ側・局所補正学習値ＣｏｒＭＡＰ＿ＨＰ＿ｌｏｃａｌ＿ｉｊは、ＬＰ比率Ｒ＿ＬＰ＝０のとき、すなわち１−Ｒ＿ＬＰ＝１（第１所定値）が成立し、ＨＰ−ＥＧＲ装置１２のみによる排ガスの還流が実行されているときには、式（１９），（２０）により算出される。この場合、所定の学習値ゲインＫｌｎ＿ＨＰが０＜Ｋｌｎ＿ＨＰ＜１が成立するように設定されているので、ＨＰ側・局所補正学習値ＣｏｒＭＡＰ＿ＨＰ＿ｌｏｃａｌ＿ｉｊは、その演算が進行するほど（すなわち学習が進むほど）、ＨＰ側ＦＢ補正値Ｄｆｂ＿ＨＰの絶対値が減少するように算出されることになる。その結果、ＨＰ側学習値ＣｏｒＭＡＰ＿ＨＰは、ＨＰ側ＦＢ補正値Ｄｆｂ＿ＨＰの絶対値を減少させるように算出されることになる。

また、ＨＰ側・局所補正学習値ＣｏｒＭＡＰ＿ＨＰ＿ｌｏｃａｌ＿ｉｊは、ＬＰ比率Ｒ＿ＬＰ≠０のとき、すなわちＬＰ−ＥＧＲ装置１１及びＨＰ−ＥＧＲ装置１２の双方による排ガスの還流が実行されているとき、又はＬＰ−ＥＧＲ装置１１のみによる排ガスの還流が実行されているときには、式（１９），（２１）により算出されるので、更新されることなく、その前回値に保持されることになる。

さらに、前述したＨＰ側補正係数算出部６８では、下式（２３）により、ＨＰ側補正係数Ｋｃｏｒ＿ＨＰが算出される。

次いで、前述した目標開度算出部７０（目標開度算出手段）について説明する。この目標開度算出部７０では、以下に述べる手法によって、ＬＰ開度θ＿ＬＰの目標となる目標ＬＰ開度θ＿ＬＰ＿ｄｍｄと、ＨＰ開度θ＿ＨＰの目標となる目標ＨＰ開度θ＿ＨＰ＿ｄｍｄが算出される。なお、本実施形態では、目標ＬＰ開度θ＿ＬＰ＿ｄｍｄが目標低圧ＥＧＲ開度及び相関性パラメータに相当し、目標ＨＰ開度θ＿ＨＰ＿ｄｍｄが目標高圧ＥＧＲ開度及び相関性パラメータに相当する。

図１１に示すように、目標開度算出部７０は、要求ＬＰ−ＥＧＲ量算出部７１、目標ＬＰ開度算出部７２、要求ＨＰ−ＥＧＲ量算出部７３及び目標ＨＰ開度算出部７４を備えている。

この要求ＬＰ−ＥＧＲ量算出部７１では、下式（２４）により、要求ＬＰ−ＥＧＲ量Ｇｅｇｒ＿ＬＰ＿ｄｍｄが算出される。

また、目標ＬＰ開度算出部７２では、まず、下式（２５）により、目標ＬＰ有効開口面積Ａ＿ＬＰ＿ｄｍｄが算出される。

次に、目標ＬＰ有効開口面積Ａ＿ＬＰ＿ｄｍｄに応じて、図１２に示すマップを検索することにより、目標ＬＰ開度θ＿ＬＰ＿ｄｍｄが算出される。

一方、要求ＨＰ−ＥＧＲ量算出部７３では、下式（２６）により、要求ＨＰ−ＥＧＲ量Ｇｅｇｒ＿ＨＰ＿ｄｍｄが算出される。

また、目標ＨＰ開度算出部７４では、まず、下式（２７）により、目標ＨＰ有効開口面積Ａ＿ＨＰ＿ｄｍｄが算出される。

次に、目標ＨＰ開度θ＿ＨＰ＿ｄｍｄが、これと目標ＨＰ有効開口面積Ａ＿ＨＰ＿ｄｍｄとの関係を定義したマップを検索することにより算出される。この場合、マップとしては、前述した図１２の縦軸の目標ＬＰ開度θ＿ＬＰ＿ｄｍｄを目標ＨＰ開度θ＿ＨＰ＿ｄｍｄに、横軸の目標ＬＰ有効開口面積Ａ＿ＬＰ＿ｄｍｄを目標ＨＰ有効開口面積Ａ＿ＨＰ＿ｄｍｄにそれぞれ置き換えるとともに、両者の関係が図１２と同じ傾向に設定されたものが用いられる。

一方、前述した開度コントローラ８０（ＥＧＲ制御手段）では、ＬＰ開度θ＿ＬＰが目標ＬＰ開度θ＿ＬＰ＿ｄｍｄになるように、所定の制御アルゴリズムにより、ＬＰ制御入力Ｕ＿ＬＰが算出されるとともに、ＨＰ開度θ＿ＨＰが目標ＨＰ開度θ＿ＨＰ＿ｄｍｄになるように、所定の制御アルゴリズムにより、ＨＰ制御入力Ｕ＿ＨＰが算出される。

このＥＧＲ制御装置１の場合、以上のように制御入力Ｕ＿ＬＰ，Ｕ＿ＨＰが算出されると、これらの制御入力Ｕ＿ＬＰ，Ｕ＿ＨＰに対応する制御入力信号がＥＣＵ２からＬＰ−ＥＧＲ弁１１ｃ及びＨＰ−ＥＧＲ弁１２ｃにそれぞれ供給される。その結果、ＬＰ開度θ＿ＬＰが目標ＬＰ開度θ＿ＬＰ＿ｄｍｄになるように制御されるとともに、ＨＰ開度θ＿ＨＰが目標ＨＰ開度θ＿ＨＰ＿ｄｍｄになるように制御される。

次に、図１３及び１４を参照しながら、以上のように構成された本実施形態のＥＧＲ制御装置１によるＥＧＲ制御の原理及び効果について説明する。図１３は、ＥＧＲ制御装置１によるＥＧＲ制御の実行中、ＥＧＲ量誤差Ｅ＿ｅｇｒがＬＰ−ＥＧＲ装置１１のみの不具合（例えばスラッジなどの付着）に起因して発生したときの制御シミュレーション結果（以下「本制御結果」という）の一例を示している。

また、図１４は、比較のために、前述したＬＰ側補正係数Ｋｃｏｒ＿ＬＰ及びＨＰ側補正係数Ｋｃｏｒ＿ＨＰの算出式（１５），（２３）において、ＬＰ側学習値ＣｏｒＭＡＰ＿ＬＰ及びＨＰ側学習値ＣｏｒＭＡＰ＿ＨＰを省略した場合（すなわちＫｃｏｒ＿ＬＰ＝１＋Ｄｆｂ＿ＬＰ，Ｋｃｏｒ＿ＨＰ＝１＋Ｄｆｂ＿ＨＰとした場合）において、ＥＧＲ量誤差Ｅ＿ｅｇｒがＬＰ−ＥＧＲ装置１１のみの不具合に起因して発生したときの制御シミュレーション結果（以下「比較制御結果」という）の一例を示している。

まず、図１４の比較制御結果を参照すると、例えば、期間ｔ１１〜ｔ１２と期間ｔ１３〜ｔ１４において、ＬＰ比率Ｒ＿ＬＰが同じように上昇し、ＬＰ−ＥＧＲ量が増大することで、ＥＧＲ量誤差Ｅ＿ｅｇｒの絶対値が同じように増大した場合、ＬＰ側補正係数Ｋｃｏｒ＿ＬＰの変動のみでなく、ＨＰ側補正係数Ｋｃｏｒ＿ＨＰの変動も発生しており、２つの期間において、ＨＰ−ＥＧＲ装置１２が正常であるにもかかわらず、ＨＰ−ＥＧＲ量側の誤補正が繰り返し発生していることが判る。

これに対して、図１３の本制御結果を参照すると、時間が経過し、ＬＰ側学習値ＣｏｒＭＡＰ＿ＬＰの学習が進行するのに伴って、ＥＧＲ量誤差Ｅ＿ｅｇｒ及びＬＰ側ＦＢ補正値Ｄｆｂ＿ＬＰの絶対値が減少しているとともに、ＨＰ側補正係数Ｋｃｏｒ＿ＨＰの変動度合いも減少しており、ＨＰ−ＥＧＲ量側の誤補正を抑制できていることが判る。例えば、期間ｔ１〜ｔ２と期間ｔ３〜ｔ４を比較した場合、ＬＰ比率Ｒ＿ＬＰが２つの期間において同じように上昇しているものの、期間ｔ３〜ｔ４では、期間ｔ１〜ｔ２と比べて、ＥＧＲ量誤差Ｅ＿ｅｇｒ及びＬＰ側ＦＢ補正値Ｄｆｂ＿ＬＰの絶対値が減少しているとともに、ＨＰ側補正係数Ｋｃｏｒ＿ＨＰの変動度合いも減少していることが判る。

これは以下の理由による。すなわち、比較制御結果のように、ＬＰ側補正係数Ｋｃｏｒ＿ＬＰを値１とＬＰ側ＦＢ補正値Ｄｆｂ＿ＬＰの和として算出し、ＨＰ側補正係数Ｋｃｏｒ＿ＨＰを値１とＨＰ側ＦＢ補正値Ｄｆｂ＿ＨＰの和として算出する制御手法の場合、エンジン３が定常運転状態にあるときには、ＬＰ−ＥＧＲ装置１１及び／又はＨＰ−ＥＧＲ装置１２の不具合が発生している条件下でも、２つのＦＢ補正値Ｄｆｂ＿ＬＰ，Ｄｆｂ＿ＨＰによるフィードバック制御効果により、総ＥＧＲ量を精度よく制御でき、ＥＧＲ量誤差Ｅ＿ｅｇｒ≒０を実現することが可能である。

しかしながら、この制御手法の場合、エンジン３の過渡運転状態があるときには、２つのＦＢ補正値Ｄｆｂ＿ＬＰ，Ｄｆｂ＿ＨＰによるフィードバック制御が互いに干渉することで、ＥＧＲ量誤差Ｅ＿ｅｇｒが増大してしまい、ＥＧＲ制御精度が低下してしまうことになる。これに加えて、ＬＰ−ＥＧＲ量とＨＰ−ＥＧＲ量の割合が最適値（エンジン３の運転状態から要求される最適な値）からずれてしまうことになり、空燃比の制御精度も低下してしまう。

これに対して、本実施形態の制御手法の場合、ＬＰ側補正係数Ｋｃｏｒ＿ＬＰの算出式（１５）に含まれているＬＰ側学習値ＣｏｒＭＡＰ＿ＬＰは、前述した式（１１）〜（１４）から明らかなように、ＬＰ比率Ｒ＿ＬＰ＝１．０のときすなわちＬＰ−ＥＧＲ装置１１のみによって排ガスが還流されているときに更新されるので、高い学習精度を確保できることになる。

これに加えて、前述した式（１１）に示すように、ＬＰ側学習値ＣｏｒＭＡＰ＿ＬＰのＬＰ側・局所補正学習値ＣｏｒＭＡＰ＿ＬＰ＿ｌｏｃａｌ＿ｉｊは、その前回値ＣｏｒＭＡＰ＿ＬＰ＿ｌｏｃａｌ＿ｉｊ（ｋ−１）に、所定の学習値ゲインＫｌｎ＿ＬＰとＬＰ開度重み関数Ｗｐ＿ＬＰ＿ｉとＬＰ側流量重み関数Ｗｆ＿ＬＰ＿ｊとＬＰ側補正用誤差信号Ｅｌｎ＿ＬＰとの積の総和を加算することにより算出される。

そのため、ＬＰ側・局所補正学習値ＣｏｒＭＡＰ＿ＬＰ＿ｌｏｃａｌ＿ｉｊは、ＬＰ側学習値ＣｏｒＭＡＰ＿ＬＰが更新される際、その制御タイミングでのＥＧＲ量誤差Ｅ＿ｅｇｒを補正するためのＬＰ側ＦＢ補正値Ｄｆｂ＿ＬＰを、その制御タイミングでの目標ＬＰ開度θ＿ＬＰ＿ｄｍｄとＬＰ側流量パラメータＳｆ＿ＬＰの値との相関性を反映した状態で算出されるとともに、学習値ゲインＫｌｎ＿ＬＰが０＜Ｋｌｎ＿ＬＰ＜１に設定されていることで、ＬＰ側・局所補正学習値ＣｏｒＭＡＰ＿ＬＰ＿ｌｏｃａｌ＿ｉｊは、ＬＰ側ＦＢ補正値Ｄｆｂ＿ＬＰの絶対値を減少させるような、フィードフォワード制御機能を有する値として算出されることになる。

さらに、ＬＰ側学習値ＣｏｒＭＡＰ＿ＬＰは、そのように算出されたＬＰ側・局所補正学習値ＣｏｒＭＡＰ＿ＬＰ＿ｌｏｃａｌ＿ｉｊと２つの重み関数Ｗｐ＿ＬＰ＿ｉ，Ｗｆ＿ＬＰ＿ｊとの積の総和として算出されるので、ＬＰ側ＦＢ補正値Ｄｆｂ＿ＬＰと互いに干渉しないように算出されることになるとともに、ＬＰ側学習値ＣｏｒＭＡＰ＿ＬＰは、ＬＰ側・局所補正学習値ＣｏｒＭＡＰ＿ＬＰ＿ｌｏｃａｌ＿ｉｊが更新されないときには、ＬＰ側学習値ＣｏｒＭＡＰ＿ＬＰを算出するためのマップを、目標ＬＰ開度θ＿ＬＰ＿ｄｍｄ及びＬＰ側流量パラメータＳｆ＿ＬＰに応じて検索しながら算出されるのと同じ原理になる。

一方、ＨＰ側補正係数Ｋｃｏｒ＿ＨＰは、前述した式（１９）〜（２３）から明らかなように、ＬＰ比率Ｒ＿ＬＰ＝０のときすなわちＨＰ−ＥＧＲ装置１２のみによって排ガスが還流されているときに更新されるので、高い学習精度を確保できることになる。

また、ＨＰ側学習値ＣｏｒＭＡＰ＿ＨＰのＨＰ側・局所補正学習値ＣｏｒＭＡＰ＿ＨＰ＿ｌｏｃａｌ＿ｉｊは、その前回値ＣｏｒＭＡＰ＿ＨＰ＿ｌｏｃａｌ＿ｉｊ（ｋ−１）に、所定の学習値ゲインＫｌｎ＿ＨＰとＨＰ開度重み関数Ｗｐ＿ＨＰ＿ｉとＨＰ側流量重み関数Ｗｆ＿ＨＰ＿ｊとＨＰ側補正用誤差信号Ｅｌｎ＿ＨＰとの積の総和を加算することにより算出される。

そのため、ＨＰ側・局所補正学習値ＣｏｒＭＡＰ＿ＨＰ＿ｌｏｃａｌ＿ｉｊは、ＨＰ側学習値ＣｏｒＭＡＰ＿ＨＰが更新される際、その制御タイミングでのＥＧＲ量誤差Ｅ＿ｅｇｒを補正するためのＨＰ側ＦＢ補正値Ｄｆｂ＿ＨＰを、その制御タイミングでの目標ＨＰ開度θ＿ＨＰ＿ｄｍｄとＨＰ側流量パラメータＳｆ＿ＨＰの値との相関性を反映した状態で算出されるとともに、学習値ゲインＫｌｎ＿ＨＰが０＜Ｋｌｎ＿ＨＰ＜１に設定されていることで、ＨＰ側・局所補正学習値ＣｏｒＭＡＰ＿ＨＰ＿ｌｏｃａｌ＿ｉｊは、ＨＰ側ＦＢ補正値Ｄｆｂ＿ＨＰの絶対値を減少させるような、フィードフォワード制御機能を有する値として算出されることになる。

さらに、ＨＰ側学習値ＣｏｒＭＡＰ＿ＨＰは、そのように算出されたＨＰ側・局所補正学習値ＣｏｒＭＡＰ＿ＨＰ＿ｌｏｃａｌ＿ｉｊと２つの重み関数Ｗｐ＿ＨＰ＿ｉ，Ｗｆ＿ＨＰ＿ｊとの積の総和として算出されるので、ＨＰ側ＦＢ補正値Ｄｆｂ＿ＨＰと互いに干渉しないように算出されることになるとともに、ＨＰ側学習値ＣｏｒＭＡＰ＿ＨＰは、ＨＰ側・局所補正学習値ＣｏｒＭＡＰ＿ＨＰ＿ｌｏｃａｌ＿ｉｊが更新されないときには、ＨＰ側学習値ＣｏｒＭＡＰ＿ＨＰを算出するためのマップを、目標ＨＰ開度θ＿ＨＰ＿ｄｍｄ及びＨＰ側流量パラメータＳｆ＿ＨＰに応じて検索しながら算出されるのと同じ原理になる。

したがって、以上のように算出されたＬＰ側補正係数Ｋｃｏｒ＿ＬＰ及びＨＰ側補正係数Ｋｃｏｒ＿ＨＰを用いることによって、前述した特許文献１の制御装置と異なり、エンジン３が定常運転状態にある場合や過渡運転状態にある場合でも、ＬＰ−ＥＧＲ量とＨＰ−ＥＧＲ量の割合を最適値に制御することができ、空燃比を最適な値に制御できることなる。その結果、排ガス中の有害成分（窒素酸化物）の低減性能及び燃費性能がいずれも向上することになる。

特に、ＬＰ側補正係数Ｋｃｏｒ＿ＬＰに含まれるＬＰ側学習値ＣｏｒＭＡＰ＿ＬＰが、ＬＰ側ＦＢ補正値Ｄｆｂ＿ＬＰと互いに干渉しないように算出され、ＨＰ側補正係数Ｋｃｏｒ＿ＨＰに含まれるＨＰ側学習値ＣｏｒＭＡＰ＿ＨＰが、ＨＰ側ＦＢ補正値Ｄｆｂ＿ＨＰと互いに干渉しないように算出されるので、エンジン３が過渡運転状態にあるときでも、上記の作用効果が確実に得られることになる。

以上の原理により、本実施形態のＥＧＲ制御装置１及びＥＧＲ制御方法によれば、ＥＧＲ量誤差Ｅ＿ｅｇｒがＬＰ−ＥＧＲ装置１１及びＨＰ−ＥＧＲ装置１２の双方の不具合に起因して発生したときでも、図１５に示すような制御結果を得ることができる。この制御結果を参照すると明らかなように、時間が経過し、ＬＰ側学習値ＣｏｒＭＡＰ＿ＬＰ及びＨＰ側学習値ＣｏｒＭＡＰ＿ＨＰの学習が進行するのに伴って、ＥＧＲ量誤差Ｅ＿ｅｇｒの絶対値が徐々に減少すると同時に、２つのＦＢ補正値Ｄｆｂ＿ＬＰ，Ｄｆｂ＿ＨＰの絶対値も減少していることが判る。すなわち、ＬＰ側補正係数Ｋｃｏｒ＿ＬＰ及びＨＰ側補正係数Ｋｃｏｒ＿ＨＰを用いることによって、ＬＰ−ＥＧＲ量及びＨＰ−ＥＧＲ量を精度よく制御できていることが判る。

以上のように、本実施形態のＥＧＲ制御装置１及びＥＧＲ制御方法によれば、ＬＰ側補正係数Ｋｃｏｒ＿ＬＰ及びＨＰ側補正係数Ｋｃｏｒ＿ＨＰが前述した制御手法によって算出されるので、ＬＰ−ＥＧＲ装置１１及びＨＰ−ＥＧＲ装置１２によるＥＧＲ量を精度よく制御することができ、排ガス中の有害成分（窒素酸化物）の低減性能及び燃費性能をいずれも向上させることができる。

また、ＬＰ側ＦＢ補正値Ｄｆｂ＿ＬＰがＬＰ側補正用誤差Ｅ＿ｅｇｒ＿ＬＰの絶対値が減少するように算出されるのに対して、ＬＰ側学習値ＣｏｒＭＡＰ＿ＬＰが、目標ＬＰ開度θ＿ＬＰ＿ｄｍｄとＬＰ側流量パラメータＳｆ＿ＬＰとの相関性を反映しながら、ＬＰ側ＦＢ補正値Ｄｆｂ＿ＬＰの絶対値を減少させるように算出されるので、エンジン３が過渡運転状態にあるときでも、ＬＰ側学習値ＣｏｒＭＡＰ＿ＬＰを、ＬＰ側ＦＢ補正値Ｄｆｂ＿ＬＰと互いに干渉するのを回避しながら、ＬＰ側補正用誤差Ｅ＿ｅｇｒ＿ＬＰの絶対値が減少するように算出することができる。

これと同様に、ＨＰ側ＦＢ補正値Ｄｆｂ＿ＨＰがＨＰ側補正用誤差Ｅ＿ｅｇｒ＿ＨＰの絶対値が減少するように算出されるのに対して、ＨＰ側学習値ＣｏｒＭＡＰ＿ＨＰが、目標ＨＰ開度θ＿ＨＰ＿ｄｍｄとＨＰ側流量パラメータＳｆ＿ＨＰとの相関性を反映しながら、ＨＰ側ＦＢ補正値Ｄｆｂ＿ＨＰの絶対値を減少させるように算出されるので、エンジン３が過渡運転状態にあるときでも、ＨＰ側学習値ＣｏｒＭＡＰ＿ＨＰを、ＨＰ側ＦＢ補正値Ｄｆｂ＿ＨＰと互いに干渉するのを回避しながら、ＨＰ側補正用誤差Ｅ＿ｅｇｒ＿ＨＰの絶対値が減少するように算出することができる。

さらに、ＬＰ側学習値ＣｏｒＭＡＰ＿ＬＰは、総ＥＧＲ量に対して相関性を有する目標ＬＰ開度θ＿ＬＰ＿ｄｍｄ及びＬＰ側流量パラメータＳｆ＿ＬＰとの関係がそれぞれ定義された２つの重み関数Ｗｐ＿ＬＰ＿ｉ，Ｗｆ＿ＬＰ＿ｊを、ＬＰ側・局所補正学習値ＣｏｒＭＡＰ＿ＬＰ＿ｌｏｃａｌ＿ｉｊに乗算することにより算出され、ＨＰ側学習値ＣｏｒＭＡＰ＿ＨＰは、総ＥＧＲ量に対して相関性を有する目標ＨＰ開度θ＿ＨＰ＿ｄｍｄ及びＨＰ側流量パラメータＳｆ＿ＨＰとの関係がそれぞれ定義された２つの重み関数Ｗｐ＿ＨＰ＿ｉ，Ｗｆ＿ＨＰ＿ｊをＨＰ側・局所補正学習値ＣｏｒＭＡＰ＿ＨＰ＿ｌｏｃａｌ＿ｉｊに乗算することにより算出される。

その結果、ＬＰ−ＥＧＲ装置１１及びＨＰ−ＥＧＲ装置１２の双方による排ガスの還流が実行されている場合において、エンジン３が過渡運転状態にあることで、必要な総ＥＧＲ量が変化する状態にあるにもかかわらず、２つの局所補正学習値ＣｏｒＭＡＰ＿ＬＰ＿ｌｏｃａｌ＿ｉｊ，ＣｏｒＭＡＰ＿ＨＰ＿ｌｏｃａｌ＿ｉｊを更新できないときでも、２つの学習値ＣｏｒＭＡＰ＿ＬＰ，ＣｏｒＭＡＰ＿ＨＰを、実質的にマップ検索と同様の手法で、２つの目標開度θ＿ＬＰ＿ｄｍｄ，θ＿ＨＰ＿ｄｍｄと２つの流量パラメータＳｆ＿ＬＰ，Ｓｆ＿ＨＰとの相関性を反映した値として精度よく算出することができる。以上により、エンジン３の過渡運転状態においても、ＬＰ−ＥＧＲ装置１１及びＨＰ−ＥＧＲ装置１２によるＥＧＲ量を高精度で制御することができ、排ガス中の有害成分（窒素酸化物）の低減性能及び燃費性能をいずれも高いレベルで確保することができる。

なお、実施形態は、低圧側補正値としてのＬＰ側補正係数Ｋｃｏｒ＿ＬＰと、高圧側補正値としてのＨＰ側補正係数Ｋｃｏｒ＿ＨＰがいずれも、ＦＢ補正値（Ｄｆｂ＿ＬＰ，Ｄｆｂ＿ＨＰ）と学習値（ＣｏｒＭＡＰ＿ＬＰ，ＣｏｒＭＡＰ＿ＨＰ）とを含むように構成した例であるが、低圧側補正値及び高圧側補正値の一方がＦＢ補正値と学習値とを含むように構成してもよい。

また、実施形態は、誤差パラメータとして、ＥＧＲ量誤差Ｅ＿ｅｇｒを用いた例であるが、本発明の誤差パラメータはこれに限らず、低圧ＥＧＲ弁及び高圧ＥＧＲ弁による還流ガス量の誤差を表すものであればよい。例えば、誤差パラメータとして、前述した筒内新気量Ｇａｉｒ＿ｃｙｌ＿ａｃｔと推定筒内新気量Ｇａｉｒ＿ｃｙｌ＿ｈａｔとの比を用いてもよく、その場合には、その比が値１になるように、低圧側補正値及び高圧側補正値を算出すれば、誤差の絶対値を減少させることができる。

さらに、実施形態は、低圧ＥＧＲ量の総ＥＧＲ量に対する割合として、ＬＰ比率Ｒ＿ＬＰを用いた例であるが、本発明の低圧ＥＧＲ量の総ＥＧＲ量に対する割合はこれに限らず、低圧ＥＧＲ量の総ＥＧＲ量に対する割合を表すものであればよい。例えば、ＬＰ比率Ｒ＿ＬＰを百分率に変換した値を用いてもよい。

一方、実施形態は、高圧ＥＧＲ量の総ＥＧＲ量に対する割合として、値１からＬＰ比率Ｒ＿ＬＰを減算した値１−Ｒ＿ＬＰを用いた例であるが、本発明の高圧ＥＧＲ量の総ＥＧＲ量に対する割合はこれに限らず、高圧ＥＧＲ量の総ＥＧＲ量に対する割合を表すものであればよい。例えば、値１−Ｒ＿ＬＰを百分率に変換した値を用いてもよい。

また、実施形態は、第１所定値として値１．０を用いた例であるが、本発明の第１所定値は、これに限らず適切な値であればよい。例えば、第１所定値として、値１近傍の所定値（例えば値０．８）を用い、式（２０），（２１）において、ＨＰ側補正用誤差信号Ｅｌｎ＿ＨＰ（ｋ）を、ＬＰ比率の前回値Ｒ＿ＬＰ（ｋ−１）が値１からこの第１所定値を減算した値（例えば値０．２）以下のとき、すなわちＨＰ−ＥＧＲ量の総ＥＧＲ量における割合が所定割合（例えば８０％）以上のときには値Ｄｆｂ＿ＨＰ（ｋ−１）として算出し、それ以外のときには値０として算出してもよい。

さらに、実施形態は、第２所定値として値１．０を用いた例であるが、本発明の第２所定値は、これに限らず適切な値であればよい。例えば、第２所定値として、値１．０近傍の所定値（例えば値０．９）を用い、式（１２），（１３）において、ＬＰ側補正用誤差信号Ｅｌｎ＿ＬＰ（ｋ）を、ＬＰ比率の前回値Ｒ＿ＬＰ（ｋ−１）がこの第２所定値以上のときには値Ｄｆｂ＿ＬＰ（ｋ−１）として算出し、それ以外のときには値０として算出してもよい。

一方、実施形態は、相関関係モデルとして、図９，１０を用いた例であるが、本発明の相関関係モデルはこれらに限らず、相関性パラメータ及び流量パラメータの少なくとも一方とモデル値との関係を定義した相関関係モデルであればよい。例えば、相関関係モデルとして数式を用いてもよい。

また、実施形態は、式（３）に示すように、吸気圧Ｐｉｎと排気圧Ｐｅｘとの比を圧力比Ｒｐ＿ＬＰとして用いた例であるが、ＬＰ−ＥＧＲ弁１１ｃの下流側と上流側の圧力を推定し、これらの推定圧力の比を圧力比Ｒｐ＿ＬＰとして用いてもよい。

さらに、実施形態は、式（５）に示すように、吸気チャンバ圧Ｐｃｈと排気マニホールド圧Ｐｅｍとの比を圧力比Ｒｐ＿ＨＰとして用いた例であるが、ＨＰ−ＥＧＲ弁１２ｃの下流側と上流側の圧力を推定し、これらの推定圧力の比を圧力比Ｒｐ＿ＨＰとして用いてもよい。

また、実施形態は、本発明のＥＧＲ制御装置及びＥＧＲ制御方法をディーゼルエンジンに適用した例であるが、本発明のＥＧＲ制御装置及びＥＧＲ制御方法はこれに限らず、ガソリンなどを燃料とする内燃機関にも適用可能である。例えば、本発明のＥＧＲ制御装置及びＥＧＲ制御方法をガソリンエンジンに適用した場合には、前述した作用効果、すなわち排ガス中の有害成分（窒素酸化物）の低減性能及び燃費性能の向上に加えて、ノッキングの抑制能力を向上させることができる。

一方、実施形態は、本発明のＥＧＲ制御装置及びＥＧＲ制御方法を車両用の内燃機関に適用した例であるが、本発明のＥＧＲ制御装置及びＥＧＲ制御方法は、これに限らず、船舶用の内燃機関や、他の産業機器用の内燃機関にも適用可能である。

以上のように、本発明の内燃機関のＥＧＲ制御装置及びＥＧＲ制御方法は、低圧ＥＧＲ装置及び高圧ＥＧＲ装置によってＥＧＲ量を制御する場合において、排ガス中の有害成分（窒素酸化物）の低減性能及び燃費性能の向上を図る上で有効である。

１ ＥＧＲ制御装置
２ ＥＣＵ（誤差パラメータ算出手段、補正値算出手段、目標開度算
出手段、ＥＧＲ制御手段）
３ 内燃機関
３ａ 気筒
５ 吸気通路
１０ 排気通路
１１ ＬＰ−ＥＧＲ装置（低圧ＥＧＲ装置）
１１ｃ ＬＰ−ＥＧＲ弁（低圧ＥＧＲ弁）
１２ ＨＰ−ＥＧＲ装置（高圧ＥＧＲ装置）
１２ｃ ＨＰ−ＥＧＲ弁（高圧ＥＧＲ弁）
５０ ＥＧＲ量誤差算出部（誤差パラメータ算出手段）
６０ 補正係数算出部（補正値算出手段）
７０ 目標開度算出部（目標開度算出手段）
８０ 開度コントローラ（ＥＧＲ制御手段）
θ＿ＬＰ ＬＰ開度（低圧ＥＧＲ弁の開度）
θ＿ＨＰ ＨＰ開度（高圧ＥＧＲ弁の開度）
Ｒ＿ＬＰ ＬＰ比率（低圧ＥＧＲ量の総ＥＧＲ量に対する割合）
Ｅ＿ｅｇｒ ＥＧＲ量誤差（誤差パラメータ）
Ｄｆｂ＿ＬＰ ＬＰ側ＦＢ補正値（フィードバック補正値）
Ｓｆ＿ＬＰ ＬＰ側流量パラメータ（流量パラメータ）
Ｗｆ＿ＬＰ＿ｉ ＬＰ側流量重み関数（モデル値）
θ＿ＬＰ＿ｄｍｄ 目標ＬＰ開度（目標低圧ＥＧＲ開度、
相関性パラメータ）
Ｗｐ＿ＬＰ＿ｉ ＬＰ開度重み関数（モデル値）
ＣｏｒＭＡＰ＿ＬＰ ＬＰ側学習値（学習値）
Ｋｃｏｒ＿ＬＰ ＬＰ側補正係数（低圧側補正値）
Ｄｆｂ＿ＨＰ ＨＰ側ＦＢ補正値（フィードバック補正値）
Ｓｆ＿ＨＰ ＨＰ側流量パラメータ（流量パラメータ）
Ｗｆ＿ＨＰ＿ｉ ＨＰ側流量重み関数（モデル値）
θ＿ＨＰ＿ｄｍｄ 目標ＨＰ開度（目標高圧ＥＧＲ開度、
相関性パラメータ）
Ｗｐ＿ＨＰ＿ｉ ＨＰ開度重み関数（モデル値）
ＣｏｒＭＡＰ＿ＨＰ ＨＰ側学習値（学習値）
Ｋｃｏｒ＿ＨＰ ＨＰ側補正係数（高圧側補正値）

Claims (10)

1. 低圧ＥＧＲ装置の低圧ＥＧＲ弁を介して、排ガスの一部が吸気通路内に還流されるとともに、高圧ＥＧＲ装置の高圧ＥＧＲ弁を介して、排ガスの一部が気筒内に還流される内燃機関のＥＧＲ制御装置であって、
   前記低圧ＥＧＲ装置による還流ガス量としての低圧ＥＧＲ量と前記高圧ＥＧＲ装置による還流ガス量としての高圧ＥＧＲ量との総和である総ＥＧＲ量の真値と推定値との間の誤差に相当する総ＥＧＲ量の誤差を表す誤差パラメータを算出する誤差パラメータ算出手段と、
   当該誤差パラメータが表す前記総ＥＧＲ量の誤差の絶対値が減少するように、低圧側補正値及び高圧側補正値を算出する補正値算出手段と、
   当該低圧側補正値及び当該高圧側補正値を用いて、前記低圧ＥＧＲ弁の開度の目標となる目標低圧ＥＧＲ開度及び前記高圧ＥＧＲ弁の開度の目標となる目標高圧ＥＧＲ開度をそれぞれ算出する目標開度算出手段と、
   前記目標低圧ＥＧＲ開度及び前記目標高圧ＥＧＲ開度になるように、前記低圧ＥＧＲ弁の開度及び前記高圧ＥＧＲ弁の開度をそれぞれ制御するＥＧＲ制御手段と、
   を備え、
   前記低圧側補正値及び前記高圧側補正値の少なくとも一方は、前記誤差の絶対値が減少するように所定のフィードバック制御アルゴリズムを用いて算出されるフィードバック補正値と、前記総ＥＧＲ量における前記低圧ＥＧＲ量と前記高圧ＥＧＲ量との割合が所定状態にあるときに学習される、前記フィードバック補正値の学習値とを含むように構成されていることを特徴とする内燃機関のＥＧＲ制御装置。
2. 前記高圧側補正値は、前記フィードバック補正値及び前記学習値を含むように構成されており、
   前記所定状態は、前記高圧ＥＧＲ量の前記総ＥＧＲ量に対する割合が第１所定値以上の状態であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のＥＧＲ制御装置。
3. 前記低圧側補正値は、前記フィードバック補正値及び前記学習値を含むように構成されており、
   前記所定状態は、前記低圧ＥＧＲ量の前記総ＥＧＲ量に対する割合が第２所定値以上の状態であ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ＥＧＲ制御装置。
4. 前記学習値は、前記フィードバック補正値の絶対値が減少するように算出されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の内燃機関のＥＧＲ制御装置。
5. 前記学習値は、前記高圧ＥＧＲ量及び前記低圧ＥＧＲ量に対してそれぞれ相関性を有する２つの相関性パラメータ、及び前記高圧ＥＧＲ量及び前記低圧ＥＧＲ量に対してそれぞれ相関性を有する２つの流量パラメータの少なくとも一方とモデル値との関係を定義した相関関係モデルから算出された当該モデル値を用いて算出されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の内燃機関のＥＧＲ制御装置。
6. 低圧ＥＧＲ装置の低圧ＥＧＲ弁を介して、排ガスの一部が吸気通路内に還流されるとともに、高圧ＥＧＲ装置の高圧ＥＧＲ弁を介して、排ガスの一部が気筒内に還流される内燃機関のＥＧＲ制御手法であって、
   前記低圧ＥＧＲ装置による還流ガス量としての低圧ＥＧＲ量と前記高圧ＥＧＲ装置による還流ガス量としての高圧ＥＧＲ量との総和である総ＥＧＲ量の真値と推定値との間の誤差に相当する総ＥＧＲ量の誤差を表す誤差パラメータを算出し、
   当該誤差パラメータが表す前記総ＥＧＲ量の誤差の絶対値が減少するように、低圧側補正値及び高圧側補正値を算出し、
   当該低圧側補正値及び当該高圧側補正値を用いて、前記低圧ＥＧＲ弁の開度の目標となる目標低圧ＥＧＲ開度及び前記高圧ＥＧＲ弁の開度の目標となる目標高圧ＥＧＲ開度をそれぞれ算出し、
   前記目標低圧ＥＧＲ開度及び前記目標高圧ＥＧＲ開度になるように、前記低圧ＥＧＲ弁の開度及び前記高圧ＥＧＲ弁の開度をそれぞれ制御し、
   前記低圧側補正値及び前記高圧側補正値の少なくとも一方は、前記誤差の絶対値が減少するように所定のフィードバック制御アルゴリズムを用いて算出されるフィードバック補正値と、前記総ＥＧＲ量における前記低圧ＥＧＲ量と前記高圧ＥＧＲ量との割合が所定状態にあるときに学習される、前記フィードバック補正値の学習値とを含むように構成されていることを特徴とする内燃機関のＥＧＲ制御手法。
7. 前記高圧側補正値は、前記フィードバック補正値及び前記学習値を含むように構成されており、
   前記所定状態は、前記高圧ＥＧＲ量の前記総ＥＧＲ量に対する割合が第１所定値以上の状態であることを特徴とする請求項６に記載の内燃機関のＥＧＲ制御手法。
8. 前記低圧側補正値は、前記フィードバック補正値及び前記学習値を含むように構成されており、
   前記所定状態は、前記低圧ＥＧＲ量の前記総ＥＧＲ量に対する割合が第２所定値以上の状態であることを特徴とする請求項６又は７に記載の内燃機関のＥＧＲ制御手法。
9. 前記学習値は、前記フィードバック補正値の絶対値が減少するように算出されることを特徴とする請求項６ないし８のいずれかに記載の内燃機関のＥＧＲ制御手法。
10. 前記学習値は、前記高圧ＥＧＲ量及び前記低圧ＥＧＲ量に対してそれぞれ相関性を有する２つの相関性パラメータ、及び前記高圧ＥＧＲ量及び前記低圧ＥＧＲ量に対してそれぞれ相関性を有する２つの流量パラメータの少なくとも一方とモデル値との関係を定義した相関関係モデルから算出された当該モデル値を用いて算出されることを特徴とする請求項６ないし９のいずれかに記載の内燃機関のＥＧＲ制御手法。

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