JP4301295B2 - 内燃機関のｅｇｒシステム - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関のＥＧＲシステムに関する。

内燃機関において燃料が燃焼する際に発生する窒素酸化物（ＮＯｘ）の量を低減する技術として、排気通路と吸気通路とを連通させて排気の一部を内燃機関に再循環させるＥＧＲが知られている。

さらに、より広範な運転領域においてＥＧＲを実施可能にする技術として、ターボチャージャのタービンより上流の排気通路とターボチャージャのコンプレッサより下流の吸気通路とを接続する高圧ＥＧＲ通路を介して排気の一部を内燃機関に再循環させる高圧ＥＧＲ手段と、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通路を介して排気の一部を内燃機関に再循環させる低圧ＥＧＲ手段とを備え、内燃機関の運転状態に応じて高圧ＥＧＲと低圧ＥＧＲとを切り替えて、又は、併用してＥＧＲを行うシステムも提案されている（例えば特許文献１を参照）。
特開２００４−１５０３１９号公報

このようなＥＧＲシステムでは、高圧ＥＧＲ手段によって内燃機関に再循環する排気（高圧ＥＧＲガスという）の量及び低圧ＥＧＲ手段によって内燃機関に再循環する排気（低圧ＥＧＲガスという）の量を、排気エミッションや燃費特性等の所定のエンジン特性を最適にするように予め求められる規定値に制御する。

しかし、内燃機関の定常運転時には高圧ＥＧＲガス量及び低圧ＥＧＲガス量は上記規定値に好適に制御されるが、内燃機関の運転状態が変化する過渡時においては、特に流通経路が比較的長い低圧ＥＧＲガス量が規定値から外れ、スモーク発生等の不具合を招く虞があった。

本発明は上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、高圧ＥＧＲ手段と低圧ＥＧＲ手段とを併用してＥＧＲを行うＥＧＲシステムを備えた内燃機関において、内燃機関の運転状態が変化する過渡時における排気エミッションの悪化を抑制する技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の内燃機関のＥＧＲシステムは、内燃機関の吸気通路にコンプレッサを有し且つ内燃機関の排気通路にタービンを有するターボチャージャと、タービンより上流の排気通路とコンプレッサより下流の吸気通路とを接続する高圧ＥＧＲ通路を介して排気の一部を内燃機関に再循環させる高圧ＥＧＲ手段と、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通路を介して排気の一部を内燃機関に再循環させる低圧ＥＧＲ手段と、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、高圧ＥＧＲ弁の開度を内燃機関の運転状態に応じて定められる基本高圧ＥＧＲ弁開度に制御するとともに、低圧ＥＧＲ弁の開度を内燃機関の運転状態に応じて定められる基本低圧ＥＧＲ弁開度に制御するＥＧＲ制御手段と、前記内燃機関の機関負荷を検出するアクセル開度センサと、前記アクセル開度センサによる検出値に応じて前記内燃機関の運転状態が所定の第１運転状態から該第１運転状態より高負荷の運転状態である第２運転状態へ移行する加速時であるか否かを検出する加速検出手段と、を備え、ＥＧＲ制御手段は、前記加速検出手段により加速時であることが検出された場合に、高圧ＥＧＲ弁の開度を、前記第２運転状態に応じて定められる基本高圧ＥＧＲ弁開度より閉じ側の開度に制御するとともに、当該制御の実行時期より以前に、前記高圧ＥＧＲ手段および前記低圧ＥＧＲ手段によって前記内燃機関に再循環する排気の総量に対する前記高圧ＥＧＲ手段によって再循環する排気の量の比率が前記第１運転状態における当該比率よりも高くなるように、前記高圧ＥＧＲ弁の開度を、前記第１運転状態に応じた基本高圧ＥＧＲ弁開度より開き側の開度に制御することを特徴とする。

「基本高圧ＥＧＲ弁開度」とは、内燃機関の定常運転時の高圧ＥＧＲガス量が所定の基本高圧ＥＧＲガス量となるように予め求められる高圧ＥＧＲ弁の開度の規定値であり、内燃機関の運転状態に応じて定まる。また、「基本低圧ＥＧＲ弁開度」とは、内燃機関の定常運転時の低圧ＥＧＲガス量が所定の基本低圧ＥＧＲガス量となるように予め求められる低圧ＥＧＲ弁の開度の規定値であり、内燃機関の運転状態に応じて定まる。

ここで、「基本高圧ＥＧＲガス量」及び「基本低圧ＥＧＲガス量」は、排気エミッションや燃費特性等のＥＧＲシステムの特性を最適にするように予め求められる高圧ＥＧＲガス量及び低圧ＥＧＲガス量の規定値であり、内燃機関の運転状態に応じて定まる。

例えば、ＮＯｘ排出量は高圧ＥＧＲ手段及び低圧ＥＧＲ手段によって内燃機関に再循環する排気の総量（全ＥＧＲガス量という）に相関しているので、要求されるＮＯｘ排出量の条件を満たすように全ＥＧＲガス量の規定値（基本全ＥＧＲガス量という）が定められる。

また、ＥＧＲの実施に起因する燃料消費率は全ＥＧＲガスにおける高圧ＥＧＲガスと低圧ＥＧＲガスとの混合比率（以下単に混合比率という）に相関しているので、要求される燃費特性の条件を満たすように混合比率の規定値（基本混合比率という）が定められる。

内燃機関の定常運転時において高圧ＥＧＲ弁の開度が基本高圧ＥＧＲ弁開度とされることによって高圧ＥＧＲガス量が基本高圧ＥＧＲガス量に制御されるとともに、低圧ＥＧＲ弁の開度が基本低圧ＥＧＲ弁開度とされることによって低圧ＥＧＲガス量が基本低圧ＥＧＲガス量に制御される。これにより、内燃機関の定常運転時において前記所定のエンジン特性に関して最適化された条件下でＥＧＲが実施される。

次に、内燃機関が所定の第１運転状態から該第１運転状態より高負荷の運転状態である第２運転状態へ移行する過渡時のＥＧＲ制御について説明する。

ここで、「第１運転状態」とは、対応する基本低圧ＥＧＲ弁開度が０ではない値に定められる運転状態である。換言すると、低圧ＥＧＲ手段によってＥＧＲが行われるような運転状態である。

内燃機関が第１運転状態から第２運転状態へ移行する加速時には、内燃機関の負荷の増大に伴って燃料噴射量が増量される。よって、十分な筒内酸素濃度を確保して燃料の良好な燃焼が得られるように、内燃機関に再循環する排気の総量（全ＥＧＲガス量という）を減少させる必要がある。

従って、第２運転状態に対応する基本高圧ＥＧＲ弁開度（第２高圧ＥＧＲ弁開度という）は、第１運転状態に対応する基本高圧ＥＧＲ弁開度（第１高圧ＥＧＲ弁開度という）と比較して閉じ側の開度とされる。また、第２運転状態に対応する基本低圧ＥＧＲ弁開度（第２低圧ＥＧＲ弁開度という）は、第１運転状態に対応する基本低圧ＥＧＲ弁開度（第１低圧ＥＧＲ弁開度という）と比較して閉じ側の開度とされる。

高圧ＥＧＲ弁の開度が第１高圧ＥＧＲ弁開度から第２高圧ＥＧＲ弁開度に変更された時点で、高圧ＥＧＲ弁を通過する高圧ＥＧＲガスの量は、第１運転状態に対応する基本高圧ＥＧＲガス量（第１高圧ＥＧＲガス量という）から第２運転状態に対応する基本高圧ＥＧＲガス量（第２高圧ＥＧＲガス量という）に変化する。

ここで、高圧ＥＧＲ通路は排気マニホールド近傍の排気通路と吸気マニホールド近傍の吸気通路等のように互いに近接した箇所を接続するように設けられることが一般的であるため、高圧ＥＧＲ弁の下流側より気筒に到る高圧ＥＧＲガスの流通経路の長さは非常に短く、通路容積も小さい。

従って、高圧ＥＧＲ弁の開度が変更される時点までに既に高圧ＥＧＲ弁を通過し、且つ未だ気筒に吸入されずに高圧ＥＧＲ通路又は吸気通路に存在している高圧ＥＧＲガス（残存高圧ＥＧＲガスという）の量は非常に少ない。

よって、高圧ＥＧＲ弁の開度が第２高圧ＥＧＲ弁開度に変更されると、実際に気筒に吸入される高圧ＥＧＲガス量（実高圧ＥＧＲガス量という）は、第１高圧ＥＧＲガス量から第２高圧ＥＧＲガス量に速やかに減少する。

また、低圧ＥＧＲ弁の開度が第１低圧ＥＧＲ弁開度から第２低圧ＥＧＲ弁開度に変更された時点で、低圧ＥＧＲ弁を通過する低圧ＥＧＲガスの量も、第１運転状態に対応する基本低圧ＥＧＲガス量（第１低圧ＥＧＲガス量という）から第２運転状態に対応する基本低圧ＥＧＲガス量（第２低圧ＥＧＲガス量という）に変化する。

しかしながら、低圧ＥＧＲ通路はターボチャージャのコンプレッサより上流側の吸気通路に接続されるため、低圧ＥＧＲ弁の下流側より気筒に到る低圧ＥＧＲガスの流通経路にはコンプレッサやインタークーラ等が含まれ、その経路長は長く通路容積も大きい。

従って、低圧ＥＧＲ弁の開度が変更される時点までに既に低圧ＥＧＲ弁を通過し、且つ未だ気筒に吸入されずに低圧ＥＧＲ通路又は吸気通路に存在している低圧ＥＧＲガス（残存低圧ＥＧＲガスという）の量が比較的多い。

よって、低圧ＥＧＲ弁の開度が第２低圧ＥＧＲ弁開度に変更された後、実際に気筒に流入する低圧ＥＧＲガス量（実低圧ＥＧＲガス量という）は、第１低圧ＥＧＲガス量から第２低圧ＥＧＲガス量に向かって漸近するように減少する。

すなわち、低圧ＥＧＲガスの場合、低圧ＥＧＲ弁の開度が第２低圧ＥＧＲ弁開度に変更された後、実低圧ＥＧＲガス量が第２低圧ＥＧＲガス量より過多となる期間（低圧ＥＧＲ過渡期間という）が存在することになる。

以上のことから、内燃機関の運転状態が第１運転状態から第２運転状態へ移行する加速時において、高圧ＥＧＲ弁の開度が第１高圧ＥＧＲ弁開度から第２高圧ＥＧＲ弁開度に変更され、且つ、低圧ＥＧＲ弁の開度が第１低圧ＥＧＲ弁開度から第２低圧ＥＧＲ弁開度に変更されても、上記低圧ＥＧＲ過渡期間中は、第２運転状態に対応する全ＥＧＲガス量の規定値（すなわち第２高圧ＥＧＲガス量と第２低圧ＥＧＲガス量との和。以下第２全ＥＧＲガス量という）と比較して全ＥＧＲガス量が過多になる可能性がある。その場合、増量される噴射燃料に対して筒内酸素濃度が不足し、スモークが発生する等の不具合が生じる虞があった。

そこで、本発明では、内燃機関の運転状態が第１運転状態から第２運転状態に移行する加速時において、少なくとも高圧ＥＧＲ弁の開度を第１高圧ＥＧＲ弁開度から第２高圧ＥＧＲ弁開度より閉じ側の開度（補正第２高圧ＥＧＲ弁開度という）に変更するようにした。

ここで、「補正第２高圧ＥＧＲ弁開度」は、内燃機関の定常運転時に高圧ＥＧＲ弁の開
度が補正第２高圧ＥＧＲ弁開度とされた場合の高圧ＥＧＲガス量（補正第２高圧ＥＧＲガス量という）と、低圧ＥＧＲ過渡期間における実低圧ＥＧＲガス量との合計が、第２全ＥＧＲガス量を超えないように予め求められる高圧ＥＧＲ弁の開度である。

換言すると、補正第２高圧ＥＧＲガス量は、少なくとも、低圧ＥＧＲ過渡期間において実低圧ＥＧＲガス量が第２低圧ＥＧＲガス量に対して過多となる分だけ、第２高圧ＥＧＲガス量に対して過少となるように定められる。

上述のように、高圧ＥＧＲ弁開度の変更に対する実高圧ＥＧＲガス量の変化の応答時間は非常に短いので、高圧ＥＧＲ弁の開度が第１高圧ＥＧＲ弁開度から補正第２高圧ＥＧＲ弁開度に変更されると、実高圧ＥＧＲガス量は、第１高圧ＥＧＲガス量から補正第２高圧ＥＧＲガス量に速やかに減少する。

これにより、低圧ＥＧＲ過渡期間において、実低圧ＥＧＲガス量の第２低圧ＥＧＲガス量に対する過多分が、実高圧ＥＧＲガス量の第２高圧ＥＧＲガス量に対する過少分によって相殺され、全ＥＧＲガス量が第２全ＥＧＲガス量に対して過多となることが抑制される。

その結果、内燃機関の加速過渡時におけるスモークの発生等の不具合を抑制することが可能になる。

なお、補正第２高圧ＥＧＲ弁開度は、一定値としても良いし、可変値としても良い。一定値とする場合は、例えば、補正第２高圧ＥＧＲガス量と第１低圧ＥＧＲガス量との合計が第２全ＥＧＲガス量と略等しくなるように定めると良い。また、可変値とする場合は、内燃機関の運転状態が第１運転状態から第２運転状態に移行してからの時間経過に伴って、実低圧ＥＧＲガス量が第２低圧ＥＧＲガス量に漸近していくのに合わせて、補正第２高圧ＥＧＲガス量の第２高圧ＥＧＲガス量に対する過少分が漸減するように定めると良い。

以上説明したように、低圧ＥＧＲ弁の開度を変更しても実低圧ＥＧＲガス量を応答性良く変化させることは難しいが、高圧ＥＧＲ弁の開度を変更した場合は、実高圧ＥＧＲガス量を高い応答性をもって迅速に変化させることができる。

従って、本発明のように、高圧ＥＧＲ弁の開度及び低圧ＥＧＲ弁の開度を変更することによって全ＥＧＲガス量を変化させる場合には、全ＥＧＲガス量に対する高圧ＥＧＲガス量の比率が大きければ大きいほど、全ＥＧＲガス量をより迅速に目標の全ＥＧＲガス量に変化させることができる。

そこで、本発明においては、加速検出手段により加速時であることが検出された場合に、高圧ＥＧＲ弁の開度を補正第２高圧ＥＧＲ弁開度にする制御の実行時期より以前に、全ＥＧＲガス量に対する高圧ＥＧＲガス量の比率が前記第１運転状態における当該比率よりも高くなるように、高圧ＥＧＲ弁開の開度を第１高圧ＥＧＲ弁開度より開き側の開度に制御する。すなわち、加速検出手段により加速時であることが検出された場合には、まず混合比率が既知の基本混合比率と比較して高圧ＥＧＲガスの比率を高くした混合比率（過渡時混合比率という）に設定され、その後混合比率が当該過渡時混合比率とされた状態で、高圧ＥＧＲ弁の開度を補正第２高圧ＥＧＲ弁開度にする制御が行われる。

ここで、既知の基本混合比率としては、例えば、ＥＧＲの実施に起因する燃料消費率を極小とするように規定された混合比率（燃費最適混合比率という）を例示できる。

こうすることで、内燃機関の運転状態が変化する過渡時における全ＥＧＲガス量の制御性を向上させることができる。よって、例えば、内燃機関の運転状態が第１運転状態から第２運転状態に移行する加速過渡時において、全ＥＧＲガス量を第１全ＥＧＲガス量から第２全ＥＧＲガス量により迅速に変化させることができ、加速過渡時におけるスモークの発生をより確実に抑制することが可能になる。

また、過渡時混合比率と燃費最適混合比率との差が所定の上限値を超えないように過渡時混合比率を定めるようにすれば、ＥＧＲの実施に起因する燃料消費率を極小とすることはできないものの、実用的に十分な燃費特性を確保しつつ、過渡時におけるＥＧＲガス量の制御性をも向上させた特性を有するＥＧＲシステムを構成することができる。

また、本発明においては、定常運転時における基本混合比率を燃費最適混合比率等の既知の混合比率に設定してＥＧＲを行うとともに、アクセル開度センサによる検出値の時間変化率が所定の閾値を超えた時に、高圧ＥＧＲ弁の開度を第１高圧ＥＧＲ弁開度より開き側の開度にする制御を行って、混合比率を過渡時混合比率に変更するようにしても良い。

詳細には、本発明の内燃機関のＥＧＲシステムにおいて、ＥＧＲ制御手段は、アクセル開度センサによる検出値の時間変化率が所定の閾値を超えたときに、高圧ＥＧＲ弁の開度を、第１高圧ＥＧＲ弁開度より開き側の開度（補正第１高圧ＥＧＲ弁開度という）に制御するように構成しても良い。

ここで、「補正第１高圧ＥＧＲ弁開度」は、内燃機関の定常運転時に高圧ＥＧＲ弁開度が補正第１高圧ＥＧＲ弁開度とされた場合の高圧ＥＧＲガス量の全ＥＧＲガス量に対する比率が、第１高圧ＥＧＲガス量の全ＥＧＲガス量に対する比率と比較して、高くなるように予め求められる高圧ＥＧＲ弁の開度である。

なお、加速検出手段により加速時であることが検出された場合に、高圧ＥＧＲ弁の開度を補正第１高圧ＥＧＲ弁開度にする制御の実行時期は、アクセル開度センサによる検出値の時間変化率の他に、例えば、アクセルペダルの踏み込み量の履歴や時間変化率、或いは、燃料噴射量の履歴や時間変化率に基づいて定めても良い。

これにより、例えば、定常運転時には基本混合比率を燃費最適混合比率に設定することによってＥＧＲの実施に起因する燃料消費率を極小に抑えることができ、且つ、加速時であることが検出された場合において高圧ＥＧＲ弁の開度を補正第２高圧ＥＧＲ弁開度にする制御が実行される時期以前の時期に混合比率が過渡時混合比率に変更されるので、加速過渡時におけるスモークの発生を好適に抑制することも可能になる。

本発明においては、ＥＧＲ制御手段は、内燃機関の運転状態が第１運転状態から第２運転状態に移行してから所定時間に亙って、高圧ＥＧＲ弁を補正第２高圧ＥＧＲ弁開度に維持するようにすると良い。

ここで、「所定時間」とは、低圧ＥＧＲ弁の開度が第１低圧ＥＧＲ弁開度から第２低圧ＥＧＲ弁開度に変更された時点で、低圧ＥＧＲ弁より下流側の吸気通路に既に流入している低圧ＥＧＲガスであって、未だ気筒に吸入されずに吸気通路に存在している低圧ＥＧＲガスが、全て気筒に吸入されるのに要する時間に基づいて予め求められる時間である。低圧ＥＧＲ過渡期間に等しい時間としてもよい。

これにより、低圧ＥＧＲ弁の開度が第２低圧ＥＧＲ弁開度に変更された後、実低圧ＥＧＲガス量が第２低圧ＥＧＲガス量に変化するまでの期間は、実高圧ＥＧＲガス量が第２高圧ＥＧＲガス量と比較して過少となる状態が維持される。従って、全ＥＧＲガス量が第２全ＥＧＲガス量と比較して過多となることが抑制され、加速過渡時におけるスモークの発生をより確実に抑制することができる。

本発明により、高圧ＥＧＲ手段と低圧ＥＧＲ手段とを併用してＥＧＲを行うＥＧＲシステムを備えた内燃機関において、内燃機関の運転状態が変化する過渡時における排気エミッションの悪化を抑制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ＥＧＲシステム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４サイクルディーゼルエンジンである。

内燃機関１の気筒２には、吸気マニホールド１７及び排気マニホールド１８が接続されている。吸気マニホールド１７には吸気管３が接続されている。吸気マニホールド１７と吸気管３との接続部近傍には、吸気管３を流れ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って開閉される。第２吸気絞り弁９より上流の吸気管３には、吸気と外気との間で熱交換を行うことで吸気を冷却するインタークーラ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、排気のエネルギー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を流れ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って開閉される。第１吸気絞り弁６より上流の吸気管３には、吸気管３に流入する新気の流量に応じた電気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により吸入空気量が検出される。

一方、排気マニホールド１８には排気管４が接続されている。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、酸化触媒と該酸化触媒の後段に配置されたパティキュレートフィルタ（以下単にフィルタという）とを有して構成されている。フィルタには吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（以下単にＮＯｘ触媒という）が担持されている。排気浄化装置１０より下流の排気管４には、排気管４を流れ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って開閉される。なお、本実施例では排気絞り弁は排気浄化装置１０の直下流の排気管４に設けられているが、後述の低圧ＥＧＲ通路３１の接続部より下流の排気管４に設けても良い。

内燃機関１には、排気管４を流れる排気の一部を低圧で吸気管３へ導き気筒２に再循環させる低圧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を有して構成されている。

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吸気管３へ導かれる。本実施例では、低圧ＥＧＲ通路３１を経由して気筒２に再循環する排気を低圧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を流れる排気の量を変更可能な流量調節弁である。低圧ＥＧＲガスの調量は低圧ＥＧＲ弁３２の開度を調節することによって行われる。なお、低圧ＥＧＲガスの調量は低圧ＥＧＲ弁３２の開度調節以外の方法によって行うこともできる。例えば、第１吸気絞り弁６の開度を調節することによって低圧ＥＧＲ通路３１の上流と下流との差圧を変化さ
せ、もって低圧ＥＧＲガス量を調節することができる。

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を冷却する冷却水との間で熱交換をすることで低圧ＥＧＲガスを冷却する。

また、内燃機関１には、排気管４を流れる排気の一部を高圧で吸気管３へ導き気筒２に再循環させる高圧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を有して構成されている。

高圧ＥＧＲ通路４１は、排気マニホールド１８と吸気マニホールド１７とを接続している。高圧ＥＧＲ通路４１を通って排気が高圧で吸気管３へ導かれる。本実施例では、高圧ＥＧＲ通路４１を経由して気筒２に再循環する排気を高圧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を流れる排気の量を変更可能な流量調節弁である。高圧ＥＧＲガスの調量は高圧ＥＧＲ弁４２の開度を調節することによって行われる。なお、高圧ＥＧＲガスの調量は高圧ＥＧＲ弁４２の開度調節以外の方法によって行うこともできる。例えば、第２吸気絞り弁９の開度を調節することによって高圧ＥＧＲ通路４１の上流と下流との差圧を変化させ、もって高圧ＥＧＲガス量を調節することができる。また、ターボチャージャ５が可変容量型の場合には、タービンの流量特性を変更するノズルベーンの開度を調節することによっても高圧ＥＧＲガス量を調節することができる。

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を冷却する冷却水との間で熱交換をすることで高圧ＥＧＲガスを冷却する。

内燃機関１には、クランク角度を検出するとともに内燃機関１の機関回転数を検出するクランクポジションセンサ１６、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、内燃機関１の機関負荷を検出するアクセル開度センサ１５、吸気管３に流入する新気の流量を検出するエアフローメータ７が設けられている。その他、特に図示及び説明はしていないが、ディーゼルエンジンが一般的に備えている各種センサを備えている。

以上説明したように構成された内燃機関１には、内燃機関１を制御するコンピュータであるＥＣＵ２０が併設されている。ＥＣＵ２０には、上記各種センサが電気配線を介して接続され、各センサからの出力信号がＥＣＵ２０に入力されるようになっている。また、ＥＣＵ２０には、低圧ＥＧＲ弁３２、高圧ＥＧＲ弁４２、第１吸気絞り弁６、第２吸気絞り弁９、排気絞り弁１９を含む各種機器が電気配線を介して接続され、ＥＣＵ２０から出力される制御指令信号に従ってこれらの機器が制御されるようになっている。

次に、ＥＣＵ２０によって行われる本実施例のＥＧＲ制御について説明する。

本実施例のＥＧＲシステムでは、ＮＯｘ排出量などの排気エミッションやＥＧＲの実施に起因する燃料消費率等のＥＧＲシステムの特性に関する要求を満たすように、内燃機関の運転状態毎に、低圧ＥＧＲガス量の規定値（基本低圧ＥＧＲガス量という）、高圧ＥＧＲガス量の規定値（基本高圧ＥＧＲガス量という）、低圧ＥＧＲ装置３０及び高圧ＥＧＲ装置４０によって内燃機関１に再循環する排気の総量（全ＥＧＲガス量という）の規定値（基本全ＥＧＲガス量という）、全ＥＧＲガスにおける低圧ＥＧＲガスと高圧ＥＧＲガスとの混合比率（以下単に混合比率という）の規定値（基本混合比率という）等のＥＧＲ制御に係るパラメータの規定値が予め求められ、ＥＣＵ２０のＲＯＭに記憶されている。

そして、内燃機関１の定常運転時における低圧ＥＧＲガス量が基本低圧ＥＧＲガス量となるような低圧ＥＧＲ弁３２の開度（基本低圧ＥＧＲ弁開度という）及び内燃機関１の定常運転時における高圧ＥＧＲガス量が基本高圧ＥＧＲガス量となるような高圧ＥＧＲ弁４２の開度（基本高圧ＥＧＲ弁開度という）が予め求められ、ＥＣＵ２０のＲＯＭに記憶されている。

ＥＣＵ２０は、内燃機関１の運転状態に応じてＲＯＭから基本低圧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。

ＥＧＲシステムの特性に関する要求や、それを満足するＥＧＲパラメータの規定値は、内燃機関の運転状態毎に異なる。

まず、内燃機関１の定常運転時におけるＥＧＲパラメータは、ＮＯｘ排出量が所定の規制値をクリアし、且つ、ＥＧＲの実施に起因する燃料消費率が可及的に小さくなるように決定される。

詳細には、ＮＯｘ排出量は全ＥＧＲガス量に相関しているので、要求されるＮＯｘ排出量の条件を満たすように、既知のＮＯｘ排出量と全ＥＧＲガス量との相関関係に基づいて基本全ＥＧＲガス量が求められる。

また、ＥＧＲの実施に起因する燃料消費率は混合比率に相関している。図２は、混合比率と燃料消費率との相関関係を示すグラフである。図２の横軸は混合比率を表している。横軸の右側ほど全ＥＧＲガスにおける高圧ＥＧＲガスの比率が大きく、横軸の左側ほど全ＥＧＲガスにおける高圧ＥＧＲガスの比率が小さいことを表す。また、図２の縦軸は内燃機関１の燃料消費率を表している。

図２の曲線ＳＦＣ（Ｒ）は、全ＥＧＲガス量が等しい条件下（つまりＮＯｘ排出量が等しい条件下）での、混合比率の関数としての燃料消費率の変化を表している。図２から分かるように、燃料消費率ＳＦＣ（Ｒ）は混合比率がＲｓｆｃとなる点Ａにおいて極小値をとる。燃料消費率ＳＦＣ（Ｒ）の極小値を与える混合比率Ｒｓｆｃを以下では燃費最適比率という。

よって、基本混合比率を燃費最適比率Ｒｓｆｃとすることによって、ＥＧＲの実施に起因する燃料消費率が可及的に小さくなるような特性を有するＥＧＲシステムを構成することができる。

そして、混合比率が燃費最適比率Ｒｓｆｃとなるように、基本全ＥＧＲガス量を高圧ＥＧＲガス及び低圧ＥＧＲガスに分配することで、基本高圧ＥＧＲガス量及び基本低圧ＥＧＲガス量を定める。このようにして、内燃機関１の定常運転時のＥＧＲパラメータの規定値が定められる。

次に、内燃機関１の運転状態が高負荷側の運転状態に変化する加速過渡時におけるＥＧＲパラメータは、加速過渡時における全ＥＧＲガス量の制御性を確保し、加速過渡時におけるスモークの発生を抑制可能なように決定される。

以下、内燃機関１の運転状態が、低圧ＥＧＲ装置３０によってＥＧＲが行われる（すなわち対応する基本低圧ＥＧＲ弁開度が０でない）運転状態である第１運転状態から、第１運転状態より高負荷の第２運転状態に移行する加速過渡時におけるＥＧＲ制御について、
図３に基づいて説明する。

図３は、内燃機関１の運転状態が第１運転状態から第２運転状態に移行する加速過渡時における燃料噴射量、各種ＥＧＲパラメータ、及びスモークの発生量の時間変化を表すタイムチャートである。詳細には、それぞれ、図３（Ａ）は燃料噴射量、図３（Ｂ）は高圧ＥＧＲ弁４２の開度、図３（Ｃ）は実際に気筒２に吸入される高圧ＥＧＲガス量（実高圧ＥＧＲガス量という）、図３（Ｄ）は低圧ＥＧＲ弁３２の開度、図３（Ｅ）は実際に気筒２に吸入される低圧ＥＧＲガス量（実低圧ＥＧＲガス量という）、図３（Ｆ）は全ＥＧＲガス量、図３（Ｇ）はスモークの発生量、の時間変化を表している。

図３（Ａ）に示すように、内燃機関１の運転状態が第１運転状態から第２運転状態に移行した時点（ｔ＝ｔ２）で、燃料噴射量がＱ１からＱ２（＞Ｑ１）に増量される。よって、十分な筒内酸素濃度を確保して燃料の良好な燃焼が得られるように、全ＥＧＲガス量を減少させる必要がある。

従って、従来の加速過渡時のＥＧＲ制御では、図３（Ｂ）のグラフＫＨｃで示されるように、時刻ｔ２において、高圧ＥＧＲ弁４２の開度が、内燃機関１が定常運転時の第１運転状態に対応する基本高圧ＥＧＲ弁開度（第１高圧ＥＧＲ弁開度という）Ｏｈｓｆｃ１から、内燃機関１が定常運転時の第２運転状態に対応する基本高圧ＥＧＲ弁開度（第２高圧ＥＧＲ弁開度という）Ｏｈｓｆｃ２（＜Ｏｈｓｆｃ１）に変更される。

同様に、図３（Ｄ）のグラフＫＬｃで示されるように、時刻ｔ２において、低圧ＥＧＲ弁３２の開度が、内燃機関１が定常運転時の第１運転状態に対応する基本低圧ＥＧＲ弁開度（第１低圧ＥＧＲ弁開度という）Ｏｌｓｆｃ１から、内燃機関１が定常運転時の第２運転状態に対応する基本低圧ＥＧＲ弁開度（第２低圧ＥＧＲ弁開度という）Ｏｌｓｆｃ２（＜Ｏｌｓｆｃ１）に変更される。

上記説明したように、これらの各規定値は、高圧ＥＧＲ弁４２が第１高圧ＥＧＲ弁開度Ｏｈｓｆｃ１とされた場合の高圧ＥＧＲガス量、すなわち内燃機関１が定常運転時の第１運転状態に対応する基本高圧ＥＧＲガス量（第１高圧ＥＧＲガス量という）Ｇｈｓｆｃ１と、低圧ＥＧＲ弁３２が第１低圧ＥＧＲ弁開度Ｏｌｓｆｃ１とされた場合の低圧ＥＧＲガス量、すなわち内燃機関１が定常運転時の第１運転状態に対応する基本低圧ＥＧＲガス量（第１低圧ＥＧＲガス量という）Ｇｌｓｆｃ１と、によって定まる分配比率が、燃費最適比率Ｒｓｆｃとなるように定められている。

同様に、高圧ＥＧＲ弁４２が第２高圧ＥＧＲ弁開度Ｏｈｓｆｃ２とされた場合の高圧ＥＧＲガス量、すなわち内燃機関１が定常運転時の第２運転状態に対応する基本高圧ＥＧＲガス量（第２高圧ＥＧＲガス量という）Ｇｈｓｆｃ２と、低圧ＥＧＲ弁３２が第２低圧ＥＧＲ弁開度Ｏｌｓｆｃ２とされた場合の低圧ＥＧＲガス量、すなわち内燃機関１が定常運転時の第２運転状態に対応する基本低圧ＥＧＲガス量（第２低圧ＥＧＲガス量という）Ｇｌｓｆｃ２と、によって定まる分配比率が、燃費最適比率Ｒｓｆｃとなるように定められている。

高圧ＥＧＲ弁４２の開度が第１高圧ＥＧＲ弁開度Ｏｈｓｆｃ１から第２高圧ＥＧＲ弁開度Ｏｈｓｆｃ２に変更された時点（ｔ＝ｔ２）で、高圧ＥＧＲ弁４２を通過する高圧ＥＧＲガスの量は、第２高圧ＥＧＲガス量Ｇｈｓｆｃ２に変化する。

ここで、高圧ＥＧＲ通路４１によって接続される排気マニホールド１８と吸気マニホールド１７とは互いに近接しており、高圧ＥＧＲ通路４１自体の長さが短く且つ通路容積が小さい。従って、高圧ＥＧＲ弁４２の下流側より気筒２に到る高圧ＥＧＲガスの流通経路
の長さは非常に短く、通路容積も小さい。

そのため、高圧ＥＧＲ弁４２の開度が変更される時点（ｔ＝ｔ２）までに既に高圧ＥＧＲ弁４２を通過し、且つ未だ気筒２に吸入されずに高圧ＥＧＲ通路４１又は吸気マニホールド１７に存在している高圧ＥＧＲガス（残存高圧ＥＧＲガスという）の量は非常に少ない。

よって、図３（Ｃ）のグラフＧＨｃに示されるように、高圧ＥＧＲ弁４２の開度が第１高圧ＥＧＲ弁開度Ｏｈｓｆｃ１から第２高圧ＥＧＲ弁開度Ｏｈｓｆｃ２に変更されると、実際に気筒２に吸入される高圧ＥＧＲガス量（実高圧ＥＧＲガス量という）は、第１高圧ＥＧＲガス量Ｇｈｓｆｃ１から第２高圧ＥＧＲガス量Ｇｈｓｆｃ２に、速やかに減少することになる。

また、低圧ＥＧＲ弁３２の開度が第１低圧ＥＧＲ弁開度Ｏｌｓｆｃ１から第２低圧ＥＧＲ弁開度Ｏｌｓｆｃ２に変更された時点（ｔ＝ｔ２）で、低圧ＥＧＲ弁３２を通過する低圧ＥＧＲガスの量も、第２低圧ＥＧＲガス量Ｇｌｓｆｃ２に変化する。

しかしながら、低圧ＥＧＲ通路３１はコンプレッサハウジング５ａより上流側の吸気管３に接続されるため、低圧ＥＧＲ弁３２の下流側より気筒に到る低圧ＥＧＲガスの流通経路にはコンプレッサハウジング５ａやインタークーラ８等が含まれ、その経路長は長く通路容積も大きい。

そのため、低圧ＥＧＲ弁３２の開度が変更される時点（ｔ＝ｔ２）までに既に低圧ＥＧＲ弁３２を通過し、且つ未だ気筒２に吸入されずに低圧ＥＧＲ通路３１又は吸気管３に存在している低圧ＥＧＲガス（以下残存低圧ＥＧＲガスという）の量が比較的多い。

よって、図３（Ｅ）のグラフＧＬｃに示されるように、低圧ＥＧＲ弁３２の開度が第１低圧ＥＧＲ弁開度Ｏｌｓｆｃ１から第２低圧ＥＧＲ弁開度Ｏｌｓｆｃ２に変更された後、実際に気筒２に流入する低圧ＥＧＲガス量（以下実低圧ＥＧＲガス量という）は、第１低圧ＥＧＲガス量Ｇｌｓｆｃ１から第２低圧ＥＧＲガス量Ｇｌｓｆｃ２に向かって漸近するように減少する。

すなわち、低圧ＥＧＲガスの場合、低圧ＥＧＲ弁３２の開度が第２低圧ＥＧＲ弁開度Ｏｌｓｆｃ２に変更された後、実低圧ＥＧＲガス量が第２低圧ＥＧＲガス量Ｇｌｓｆｃ２より過多になる期間（以下低圧ＥＧＲ過渡期間という）Δｔ２３が存在することになる。

以上のことから、内燃機関１の運転状態が第１運転状態から第２運転状態へ移行する加速過渡時において、高圧ＥＧＲ弁４２の開度が第１高圧ＥＧＲ弁開度Ｏｈｓｆｃ１から第２高圧ＥＧＲ弁開度Ｏｈｓｆｃ２に変更され、且つ低圧ＥＧＲ弁３２の開度が第１低圧ＥＧＲ弁開度Ｏｌｓｆｃ１から第２低圧ＥＧＲ弁開度Ｏｌｓｆｃ２に変更されても、図３（Ｆ）のグラフＧＴｃに示されるように、上記低圧ＥＧＲ過渡期間Δｔ２３においては、第２運転状態に対応する基本全ＥＧＲガス量（第２全ＥＧＲガス量という）Ｇｔ２と比較して全ＥＧＲガス量が過多になる可能性がある。その場合、増量される噴射燃料に対して筒内酸素濃度が不足し、図３（Ｇ）のグラフＳｃに示されるように、スモークが発生する虞があった。

上記説明したように、低圧ＥＧＲ弁３２の開度を変更しても実低圧ＥＧＲガス量を応答性良く変化させることは難しいが、高圧ＥＧＲ弁３２の開度を変更した場合は、実高圧ＥＧＲガス量を高い応答性を以て迅速に変化させることができる。

従って、上記の加速過渡時のように、高圧ＥＧＲ弁３２の開度及び低圧ＥＧＲ弁４２の開度を変更することによって全ＥＧＲガス量を変化させる場合には、全ＥＧＲガス量に対する高圧ＥＧＲガス量の比率が大きければ大きいほど、全ＥＧＲガス量をより迅速に目標の全ＥＧＲガス量に変化させることができる。よって、加速過渡時に全ＥＧＲガス量が目標となる全ＥＧＲガス量より過多となることが抑制され、スモークの発生を抑制することができる。

図４を参照すると、領域Ｄ１は、全ＥＧＲガス量における高圧ＥＧＲガスの比率が比較的小さくなるような混合比率の範囲であって、第１運転状態に対応する混合比率の規定値（第１混合比率という）が領域Ｄ１に含まれる値である場合、内燃機関１の運転状態が第１運転状態から第２運転状態に移行する加速過渡時において、全ＥＧＲガス量が第１全ＥＧＲガス量Ｇｔ１から第２全ＥＧＲガス量Ｇｔ２に変化するまでに比較的長い時間がかかり、スモークが発生する虞のあるような混合比率の範囲を示している。

一方、領域Ｄ２は、全ＥＧＲガス量における高圧ＥＧＲガスの比率が比較的大きくなるような混合比率の範囲であって、第１混合比率が領域Ｄ２に含まれる値である場合、内燃機関１の運転状態が第１運転状態から第２運転状態に移行する加速過渡時において、全ＥＧＲガス量が第１全ＥＧＲガス量Ｇｔ１から第２全ＥＧＲガス量Ｇｔ２に速やかに変化し、スモークの発生が好適に抑制されるような混合比率の範囲を示している。また、領域Ｄ２は、混合比率が燃費最適比率Ｒｓｆｃから加速時混合比率Ｒｔに変化することによる燃料消費率の悪化が十分許容範囲内に収まるような領域として定められる。

図４に示されるように、燃費最適比率Ｒｓｆｃは領域Ｄ１に含まれる混合比率であって、上述のように、内燃機関１の加速過渡時において混合比率が燃費最適比率Ｒｓｆｃに設定されていると、スモークが発生する虞があった。

そこで、本実施例では、内燃機関１の加速過渡時における混合比率が領域Ｄ２に含まれる混合比率Ｒｔになるようにした。混合比率Ｒｔを以下加速時混合比率ということにする。

詳細には、内燃機関１の運転状態が第１運転状態から第２運転状態に移行する加速過渡時に、まず、アクセル開度センサ１５によって検出されるアクセルペダル１４の踏み込み量の時間変化率が所定の閾値を超えたことが検出された時点（ｔ＝ｔ１）において、図３（Ｂ）のグラフＫＨｉに示すように、高圧ＥＧＲ弁４２の開度を第１高圧ＥＧＲ弁開度Ｏｈｓｆｃ１より開き側の補正第１高圧ＥＧＲ弁開度Ｏｈｔ１に変更するとともに、図３（Ｄ）のグラフＫＬｉに示すように、低圧ＥＧＲ弁３２の開度を第１低圧ＥＧＲ弁開度Ｏｌｓｆｃ１より閉じ側の補正第１低圧ＥＧＲ弁開度Ｏｌｔ１に変更するようにした。

そして、燃料噴射量がＱ１からＱ２に増量された時点（ｔ＝ｔ２）において、図３（Ｂ）のグラフＫＨｉに示すように、高圧ＥＧＲ弁４２の開度を第２高圧ＥＧＲ弁開度Ｏｈｓｆｃ２より閉じ側の補正第２高圧ＥＧＲ弁開度Ｏｈｔ２に変更するとともに、図３（Ｄ）のグラフＫＬｉに示すように、低圧ＥＧＲ弁３２の開度を第２低圧ＥＧＲ弁開度Ｏｌｓｆｃ２に変更するようにした。

さらに、低圧ＥＧＲ過渡期間Δｔ２３が終わる時点（ｔ＝ｔ３）において、図３（Ｂ）のグラフＫＨｉに示すように、高圧ＥＧＲ弁４２の開度を補正第２高圧ＥＧＲ弁開度Ｏｈｔ２から第２高圧ＥＧＲ弁開度Ｏｈｓｆｃ２に変更するようにした。

ここで、補正第１高圧ＥＧＲ弁開度Ｏｈｔ１及び補正第１低圧ＥＧＲ弁開度Ｏｌｔ１は、内燃機関１の定常運転時に高圧ＥＧＲ弁４２の開度が補正第１高圧ＥＧＲ弁開度Ｏｈｔ１とされた場合の高圧ＥＧＲガス量（補正第１高圧ＥＧＲガス量という）Ｇｈｔ１と内燃
機関１の定常運転時に低圧ＥＧＲ弁３２の開度を補正第１低圧ＥＧＲ弁開度Ｏｌｔ１とされた場合の低圧ＥＧＲガス量（補正第１低圧ＥＧＲガス量という）Ｇｌｔ１との合計が、第１全ＥＧＲガス量Ｇｔ１に等しくなり、且つ、補正第１高圧ＥＧＲガス量Ｇｈｔ１と補正第１低圧ＥＧＲガス量Ｇｌｔ１とによって定まる混合比率が加速時混合比率Ｒｔとなるように定められる高圧ＥＧＲ弁４２及び低圧ＥＧＲ弁３２の開度である。

すなわち、高圧ＥＧＲ弁４２の開度が補正第１高圧ＥＧＲ弁開度Ｏｈｔ１に変更され、且つ低圧ＥＧＲ弁３２の開度を補正第１低圧ＥＧＲ弁開度Ｏｌｔ１に変更されると、ＥＧＲパラメータの規定値は、図４の点Ａに対応する規定値から点Ｂに対応する規定値に変更される。

よって、ＥＧＲシステムのＮＯｘ低減率に関する特性は変化せず（つまりＮＯｘ排出量が等しい条件下で）、内燃機関１の運転状態が変化する過渡時におけるＥＧＲガス量の制御性が向上することになる。この時、図４から分かるように、混合比率は燃費最適比率Ｒｓｆｃからずれることになるため、ＥＧＲの実施に起因する燃料消費率は極小ではなくなるが、このことに起因する燃料消費率の悪化は許容範囲内に収まる。

また、補正第２高圧ＥＧＲ弁開度Ｏｈｔ２は、内燃機関１の定常運転時に高圧ＥＧＲ弁４２の開度が補正第２高圧ＥＧＲ弁開度Ｏｈｔ２とされた場合の高圧ＥＧＲガス量（補正第２高圧ＥＧＲガス量という）Ｇｈｔ２と、低圧ＥＧＲ過渡期間Δｔ２３における実低圧ＥＧＲガス量との合計が、第２全ＥＧＲガス量Ｇｔ２を超えないように定められる高圧ＥＧＲ弁４２の開度である。

換言すると、補正第２高圧ＥＧＲガス量Ｇｈｔ２は、低圧ＥＧＲ過渡期間Δｔ２３において実低圧ＥＧＲガス量が第２低圧ＥＧＲガス量Ｇｌｓｆｃ２に対して過多となる分だけ、第２高圧ＥＧＲガス量Ｇｈｓｆｃ２に対して過少となるように定められる。

上述のように、高圧ＥＧＲ弁４２の開度の変更に対する実高圧ＥＧＲガス量の変化の応答時間は非常に短いので、高圧ＥＧＲ弁４２の開度が補正第１高圧ＥＧＲ弁開度Ｏｈｔ１から補正第２高圧ＥＧＲ弁開度Ｏｈｔ２に変更されると、実高圧ＥＧＲガス量は、補正第１高圧ＥＧＲガス量Ｇｈｔ１から補正第２高圧ＥＧＲガス量Ｇｈｔ２に速やかに減少する。

これにより、低圧ＥＧＲ過渡期間Δｔ２３において、実低圧ＥＧＲガス量の第２低圧ＥＧＲガス量Ｇｌｓｆｃ２に対する過多分が、実高圧ＥＧＲガス量の第２高圧ＥＧＲガス量Ｇｈｓｆｃ２に対する過少分によって相殺され、全ＥＧＲガス量が第２全ＥＧＲガス量Ｇｔ２に対して過多とならない量に迅速に変化する。

その結果、図３（Ｇ）のグラフＳｉに示すように、内燃機関１の加速過渡時におけるスモークの発生量を低減することが可能になる。

なお、内燃機関１の運転状態が第１運転状態から第２運転状態に移行する加速過渡時に、高圧ＥＧＲ弁４２の開度を補正第２高圧ＥＧＲ弁開度Ｏｈｔ２に変更する時期（本実施例の場合には燃料噴射量がＱ２に増量される時期）より以前に、高圧ＥＧＲ弁４２の開度を
補正第１高圧ＥＧＲ弁開度Ｏｈｔ１に変更する制御の実行時期は、本実施例のようにアクセル開度センサ１５によって検出されるアクセルペダル１４の踏み込み量の時間変化率が所定の閾値を超えたか否かに基づいて決定する他に、燃料噴射量の時間変化率に基づいて決定したり、或いは、アクセルペダル１４の踏み込み量や燃料噴射量の履歴に基づいて決定することもできる。

以下、ＥＣＵ２０によって行われる本実施例のＥＧＲ制御について、図５のフローチャートに基づいて説明する。図５のフローチャートは本実施例のＥＧＲ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。

ステップＳ５０１において、ＥＣＵ２０は、内燃機関１の運転状態を検出する。具体的には、クランクポジションセンサ１６による検出値に基づいて機関回転数を検出し、アクセル開度センサ１５による検出値に基づいて機関負荷を検出する。

ステップＳ５０２において、ＥＣＵ２０は、前記ステップＳ５０１において検出した内燃機関１の運転状態に応じた定常運転時の基本高圧ＥＧＲ弁開度Ｏｈｓｆｃ１及び基本低圧ＥＧＲ弁開度Ｏｌｓｆｃ１を読み込む。そして、高圧ＥＧＲ弁４２の開度が基本高圧ＥＧＲ弁開度Ｏｈｓｆｃ１となるように高圧ＥＧＲ弁４２を制御するとともに、低圧ＥＧＲ弁３２の開度が基本低圧ＥＧＲ弁開度Ｏｌｓｆｃ１となるように低圧ＥＧＲ弁３２を制御する。

ステップＳ５０３において、ＥＣＵ２０は、内燃機関１が、前記ステップＳ５０１で検出した運転状態より高負荷の運転状態に移行する加速過渡時において、高圧ＥＧＲ弁４２の開度を補正第２高圧ＥＧＲ弁開度Ｏｈｔ２に変更する以前に補正第１高圧ＥＧＲ弁開度Ｏｈｔ１に変更すべき時期であるか否かを判定する。具体的には、アクセル開度センサ１５による検出値の履歴を参照し、アクセル開度センサ１５の検出値の時間変化率が所定の閾値を超えたか否かを判定する。本ステップＳ５０３において肯定判定された場合は、ＥＣＵ２０はステップＳ５０４に進む。一方、否定判定された場合は、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を一旦終了する。

ステップＳ５０４において、ＥＣＵ２０は、高圧ＥＧＲ弁４２の開度を補正第１高圧ＥＧＲ弁開度Ｏｈｔ１とするとともに、低圧ＥＧＲ弁３２の開度を補正第１低圧ＥＧＲ弁開度Ｏｌｔ１とする。

ステップＳ５０５において、ＥＣＵ２０は、内燃機関１が、前記ステップＳ５０１で検出した運転状態より高負荷の運転状態に移行する加速過渡時において、高圧ＥＧＲ弁４２の開度を補正第２高圧ＥＧＲ弁開度Ｏｈｔ２に変更すべき時期であるか否かを判定する。具体的には、燃料噴射量がＱ１からＱ２に増量されたか否かを判定する。本ステップＳ５０５において肯定判定された場合は、ＥＣＵ２０はステップＳ５０６に進む。一方、否定判定された場合は、ＥＣＵ２０は前記ステップＳ５０４に戻る。

ステップＳ５０６において、ＥＣＵ２０は、高圧ＥＧＲ弁４２の開度を補正第２高圧ＥＧＲ弁開度Ｏｈｔ２とするとともに、低圧ＥＧＲ弁３２の開度を第２低圧ＥＧＲ弁開度Ｏｌｓｆｃ２とする。

ステップＳ５０７において、ＥＣＵ２０は、内燃機関１が、前記ステップＳ５０１で検出した運転状態より高負荷の運転状態に移行する加速過渡時において、低圧ＥＧＲ弁３２の開度を第２低圧ＥＧＲ弁開度Ｏｌｓｆｃ２に変更する時点までに低圧ＥＧＲ弁３２を通過し、且つ未だ気筒２に吸入されずに低圧ＥＧＲ通路３１及び吸気管３に存在している残存低圧ＥＧＲガスが、全て気筒２に吸入されたか否かを判定する。具体的には、低圧ＥＧＲ弁３２の開度を第２低圧ＥＧＲ弁開度Ｏｌｓｆｃ２に変更してからの経過時間が低圧ＥＧＲ過渡期間Δｔ２３を超えたか否かを判定する。ＥＣＵ２０は本ステップＳ５０７におい
て肯定判定されるまで前記ステップＳ５０６の状態を維持する。本ステップＳ５０７において肯定判定された場合は、ＥＣＵ２０はステップＳ５０８に進む。

ステップＳ５０８において、ＥＣＵ２０は、高圧ＥＧＲ弁４２の開度を第２高圧ＥＧＲ弁開度Ｏｈｓｆｃ２とするとともに、低圧ＥＧＲ弁３２の開度を第２低圧ＥＧＲ弁開度Ｏｌｓｆｃ２とし、本ルーチンの実行を一旦終了する。

以上説明したルーチンを実行することにより、内燃機関１の運転状態が変化する加速過渡時において、スモークの発生を好適に抑制することができる。

なお、以上述べた実施例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例には種々の変更を加え得る。例えば、上記実施例においては、アクセル開度センサ１５による検出値の時間変化率が閾値を超えた時点ｔ１において、高圧ＥＧＲ弁４２の開度が補正第１高圧ＥＧＲ弁開度Ｏｈｔ１とされ、且つ低圧ＥＧＲ弁３２の開度が補正第１低圧ＥＧＲ弁開度Ｏｌｔ１とされている。ここで、低圧ＥＧＲ弁３２の開度が補正第１低圧ＥＧＲ弁開度Ｏｌｔ１とされた後、実低圧ＥＧＲガス量は補正第１低圧ＥＧＲガス量Ｇｌｔ１に向かって漸減するので、これを考慮して、高圧ＥＧＲ弁４２の開度を第１高圧ＥＧＲ弁開度Ｏｈｓｆｃ１から補正第１高圧ＥＧＲ弁開度Ｏｈｔ１に向かって漸増させるように変化させても良い。こうすることによって、内燃機関１が第１運転状態から第２運転状態に移行する加速過渡時における、高圧ＥＧＲ弁４２の開度が補正第２高圧ＥＧＲ弁開度Ｏｈｔ２に変更される時刻ｔ２までの期間において、全ＥＧＲガス量がより確実に第１全ＥＧＲガス量Ｇｔ１に維持され、ＥＧＲシステムのＮＯｘ排出量に関する特性がより好適に維持される。

また、上記実施例においては、内燃機関１が第１運転状態から第２運転状態に移行した時点ｔ２において高圧ＥＧＲ弁４２の開度が補正第２高圧ＥＧＲ弁開度Ｏｈｔ２とされ、低圧ＥＧＲ過渡期間Δｔ２３が経過後、第２高圧ＥＧＲ弁開度Ｏｈｓｆｃ２とされている。ここで、低圧ＥＧＲ過渡期間Δｔ２３における実低圧ＥＧＲガス量が第２低圧ＥＧＲガス量Ｇｌｓｆｃ２に向かって漸減していくことを考慮して、高圧ＥＧＲ弁４２の開度を補正第２高圧ＥＧＲ弁開度Ｏｈｔ２から第２高圧ＥＧＲ弁開度Ｏｈｓｆｃ２に向かって漸増させるように変化させても良い。こうすることによって、低圧ＥＧＲ過渡期間Δｔ２３において、より確実に全ＥＧＲガス量を第２全ＥＧＲガス量に制御され、低圧ＥＧＲ過渡期間Δｔ２３におけるスモークの発生をより確実に抑制することができる。

本発明の実施例１におけるＥＧＲシステムを適用する内燃機関の吸気系及び排気系の概略構成を示す図である。 本発明の実施例１における全ＥＧＲガスにおける高圧ＥＧＲガスと低圧ＥＧＲガスとの混合比率とＥＧＲの実施に起因する燃料消費率との相関関係を示す図である。 本発明の実施例１におけるＥＧＲシステムを適用した内燃機関の加速過渡時における燃料噴射量、高圧ＥＧＲ弁開度、実高圧ＥＧＲガス量、低圧ＥＧＲ弁開度、実低圧ＥＧＲガス量、全ＥＧＲガス量、及びスモークの発生量の時間推移を示すタイムチャートである。 本発明の実施例１におけるＥＧＲシステムを適用した内燃機関の加速過渡時において全ＥＧＲガス量を良好に制御可能な混合比率の領域と良好に制御することが困難な混合比率の領域を示す図である。 本発明の実施例１におけるＥＧＲ制御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
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
１７ 吸気マニホールド
１８ 排気マニホールド
１９ 排気絞り弁
２０ ＥＣＵ
３０ 低圧ＥＧＲ装置
３１ 低圧ＥＧＲ通路
３２ 低圧ＥＧＲ弁
３３ 低圧ＥＧＲクーラ
４０ 高圧ＥＧＲ装置
４１ 高圧ＥＧＲ通路
４２ 高圧ＥＧＲ弁
４３ 高圧ＥＧＲクーラ

Claims (4)

1. 内燃機関の吸気通路にコンプレッサを有し且つ内燃機関の排気通路にタービン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通路を介して排気の一部を内燃機関に再循環させる高圧ＥＧＲ手段と、
   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通路を介して排気の一部を内燃機関に再循環させる低圧ＥＧＲ手段と、
   前記高圧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、
   前記低圧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、
   前記高圧ＥＧＲ弁の開度を内燃機関の運転状態に応じて定められる基本高圧ＥＧＲ弁開度に制御するとともに、前記低圧ＥＧＲ弁の開度を内燃機関の運転状態に応じて定められる基本低圧ＥＧＲ弁開度に制御するＥＧＲ制御手段と、
   前記内燃機関の機関負荷を検出するアクセル開度センサと、
   前記アクセル開度センサによる検出値に応じて前記内燃機関の運転状態が所定の第１運転状態から該第１運転状態より高負荷の運転状態である第２運転状態へ移行する加速時であるか否かを検出する加速検出手段と、
   を備え、
   前記ＥＧＲ制御手段は、前記加速検出手段により加速時であることが検出された場合に、
   前記高圧ＥＧＲ弁の開度を、前記第２運転状態に応じて定められる基本高圧ＥＧＲ弁開度より閉じ側の開度に制御するとともに、
   当該制御の実行時期より以前に、前記高圧ＥＧＲ手段及び前記低圧ＥＧＲ手段によって前記内燃機関に再循環する排気の総量に対する前記高圧ＥＧＲ手段によって再循環する排気の量の比率が前記第１運転状態における当該比率よりも高くなるように、前記高圧ＥＧＲ弁の開度を、前記第１運転状態に応じて定められる基本高圧ＥＧＲ弁開度より開き側の開度に制御することを特徴とする内燃機関のＥＧＲシステム。
2. 請求項１において、
   前記ＥＧＲ制御手段が前記高圧ＥＧＲ弁の開度を前記第１運転状態に応じて定められる基本高圧ＥＧＲ弁開度より開き側の開度に制御する時期は、前記アクセル開度センサによる検出値の時間変化率が所定の閾値を超えた時であることを特徴とする内燃機関のＥＧＲシステム。
3. 請求項１又は２において、
   前記ＥＧＲ制御手段は、前記加速検出手段により加速時であることが検出された場合に、前記高圧ＥＧＲ弁の開度を前記第２運転状態に応じて定められる基本高圧ＥＧＲ弁開度より閉じ側の開度にする制御を実行してから所定時間、前記高圧ＥＧＲ弁を、前記第２運転状態に応じて定められる基本高圧ＥＧＲ弁開度より閉じ側の前記開度に維持することを特徴とする内燃機関のＥＧＲシステム。
4. 請求項１又は２において、
   前記ＥＧＲ制御手段は、前記加速検出手段により加速時であることが検出された場合に、前記高圧ＥＧＲ弁の開度を前記第２運転状態に応じて定められる基本高圧ＥＧＲ弁開度より閉じ側の開度にする制御を実行してから所定時間経過後、前記高圧ＥＧＲ弁を前記第２運転状態に応じて定められる基本高圧ＥＧＲ弁開度に制御することを特徴とする内燃機関のＥＧＲシステム。
   

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