(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に接続された吸気通路及び排気通路の間に設けられて且つ、前記内燃機関に供給される吸気を過給する過給機と、前記排気通路のうち前記過給機の排気タービンよりも上流側と前記吸気通路のうち前記過給機のコンプレッサよりも下流側とを接続する高圧ＥＧＲ通路と、前記排気通路のうち前記排気タービンよりも下流側と前記吸気通路のうち前記コンプレッサよりも上流側とを接続する低圧ＥＧＲ通路と、前記高圧ＥＧＲ通路を介して前記吸気通路に還流される高圧ＥＧＲの流量を調節すべく通電操作される高圧ＥＧＲ手段と、前記低圧ＥＧＲ通路を介して前記吸気通路に還流される低圧ＥＧＲの流量を調節すべく通電操作される低圧ＥＧＲ手段とを備える内燃機関の燃焼制御システムに適用され、
前記吸気通路のうち前記高圧ＥＧＲ通路との接続部よりも下流側を高圧合流後通路と定義し、前記吸気通路のうち前記低圧ＥＧＲ通路との接続部よりも下流側であって且つ前記高圧ＥＧＲ通路との接続部よりも上流側を低圧合流後通路と定義し、吸気中の酸素濃度又はＥＧＲ率を吸気パラメータと定義したときに、前記内燃機関の運転状態に基づき、前記高圧合流後通路及び前記低圧合流後通路のそれぞれにおける前記吸気パラメータの目標値として、高圧合流後目標値及び低圧合流後目標値のそれぞれを設定する目標値設定手段と、
前記高圧合流後通路及び前記低圧合流後通路のそれぞれにおける前記吸気パラメータの都度の値として、高圧合流後制御値及び低圧合流後制御値のそれぞれを算出する都度制御値算出手段と、
前記高圧合流後制御値を前記高圧合流後目標値にフィードバック制御すべく前記高圧ＥＧＲ手段を通電操作するとともに、前記低圧合流後制御値を前記低圧合流後目標値にフィードバック制御すべく前記低圧ＥＧＲ手段を通電操作することで、前記吸気通路に前記高圧ＥＧＲ及び前記低圧ＥＧＲの双方を還流させる制御手段とを備えることを特徴とする内燃機関の排気還流制御装置。
【請求項２】
前記高圧合流後制御値を前記高圧合流後目標値とするために要求されるＥＧＲの流量を、前記高圧ＥＧＲ及び前記低圧ＥＧＲのそれぞれに割り振る割振手段を更に備え、
前記目標値設定手段は、前記割振手段によって割り振られた高圧ＥＧＲの流量及び低圧ＥＧＲの流量に基づき、前記高圧合流後目標値及び前記低圧合流後目標値のそれぞれを設定することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気還流制御装置。
【請求項３】
前記内燃機関の運転状態に基づき、前記高圧ＥＧＲの流量の上限値である高圧上限値を可変設定する高圧上限値設定手段を更に備え、
前記割振手段は、前記設定された高圧上限値以下の値として前記高圧ＥＧＲの流量を割り振るとともに、前記高圧合流後制御値を前記高圧合流後目標値とするために要求されるＥＧＲの流量から前記割り振られる高圧ＥＧＲの流量を差し引いた値に基づき、前記低圧ＥＧＲの流量を設定することを特徴とする請求項２記載の内燃機関の排気還流制御装置。
【請求項４】
前記内燃機関の運転状態に基づき、前記低圧ＥＧＲの流量の上限値である低圧上限値を可変設定する低圧上限値設定手段を更に備え、
前記割振手段によって割り振られる高圧ＥＧＲの流量及び低圧ＥＧＲの流量の和が前記高圧上限値及び前記低圧上限値の和となって且つ、前記高圧合流後制御値を前記高圧合流後目標値とするために要求されるＥＧＲの流量が前記高圧上限値及び前記低圧上限値の和を上回ると判断された場合、前記高圧合流後目標値を、前記高圧上限値及び前記低圧上限値の和によって実現可能な前記高圧合流後制御値として再設定する再設定手段を更に備えることを特徴とする請求項３記載の内燃機関の排気還流制御装置。
【請求項５】
前記高圧上限値設定手段は、前記内燃機関の要求トルクが急増すると判断された場合、前記高圧上限値を低く設定することを特徴とする請求項３又は４記載の内燃機関の排気還流制御装置。
【請求項６】
前記高圧ＥＧＲ手段は、前記高圧ＥＧＲ通路に設けられて且つこの通路の面積を調節する電子制御式の弁体であり、
前記低圧ＥＧＲ手段は、前記低圧ＥＧＲ通路に設けられて且つこの通路の面積を調節する電子制御式の弁体であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の内燃機関の排気還流制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に供給される吸気を過給する過給機と、内燃機関に接続される排気通路のうち前記過給機の排気タービンよりも上流側と前記内燃機関に接続される吸気通路のうち前記過給機のコンプレッサよりも下流側とを接続する高圧ＥＧＲ通路と、前記排気通路のうち前記排気タービンよりも下流側と前記吸気通路のうち前記コンプレッサよりも上流側とを接続する低圧ＥＧＲ通路と、前記高圧ＥＧＲ通路・低圧ＥＧＲ通路を介して前記吸気通路に還流される高圧ＥＧＲ・低圧ＥＧＲの流量を調節すべく通電操作される高圧ＥＧＲ手段・低圧ＥＧＲ手段とを備える内燃機関の燃焼制御システムに適用される内燃機関の排気還流制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の制御装置としては、下記特許文献１に見られるように、高圧ＥＧＲ通路及び低圧ＥＧＲ通路のそれぞれを介して、内燃機関から排出される排気の一部を高圧ＥＧＲ及び低圧ＥＧＲのそれぞれとして吸気通路に還流させる外部ＥＧＲ制御を行うものが知られている。
【０００３】
詳しくは、この制御装置は、高圧ＥＧＲ及び低圧ＥＧＲを併用する領域において、内燃機関の負荷にかかわらず低圧ＥＧＲの流量（以下、低圧ＥＧＲ量）が略一定となるように、低圧ＥＧＲ量を調節する低圧ＥＧＲバルブ開度をフィードフォワード制御する。これとともに、排気中の酸素濃度が一定になるように、高圧ＥＧＲの流量（以下、高圧ＥＧＲ量）を調節する高圧ＥＧＲバルブ開度をその目標値にフィードバック制御する。
【０００４】
しかしながら、上記制御装置では、燃焼室への供給が要求される総ＥＧＲ量（低圧ＥＧＲ量及び高圧ＥＧＲ量の加算値）に対して実際の総ＥＧＲ量が不足する事態が生じることがある。このような事態は例えば、上記要求される総ＥＧＲ量が増大する状況下、総ＥＧＲ量の不足分に応じて高圧ＥＧＲバルブ開度がフィードバック制御されて最大開度になるにもかかわらず、フィードフォワード制御される低圧ＥＧＲバルブ開度が最大開度とはなっていない状況で生じ得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−３１５３７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
こうした問題を解決すべく、本発明者は、高圧ＥＧＲ及び低圧ＥＧＲを併用する領域において、総ＥＧＲ量をその目標値にフィードバック制御すべく、高圧ＥＧＲバルブ及び低圧ＥＧＲバルブのそれぞれの開度を調節することを考えた。しかしながら、これには以下に説明する技術的な課題がある。
【０００７】
低圧ＥＧＲ通路が通常、高圧ＥＧＲ通路よりも長いこと等に起因して、高圧ＥＧＲバルブ開度が変更されてからその影響が燃焼室に供給される吸気に現れるまでの時間よりも、低圧ＥＧＲバルブ開度が変更されてから、その影響が燃焼室に供給される吸気に現れるまでの時間のほうが長くなる現象（低圧ＥＧＲの応答遅れ）が発生する。そして、この低圧ＥＧＲの応答遅れに起因して、総ＥＧＲ量がその目標値まわりで周期的に大きく変動するいわゆるハンチングが発生し、外部ＥＧＲの調節精度が低下するおそれがある。
【０００８】
このハンチングの発生要因について説明すると、まず、総ＥＧＲ量が目標値よりも小さい状況下においては、高圧ＥＧＲ量及び低圧ＥＧＲ量を増大させるように高圧ＥＧＲバルブ及び低圧ＥＧＲバルブのそれぞれの開度が調節される。すると、高圧ＥＧＲ量の増大の影響が先に現れて総ＥＧＲ量が目標値まで上昇するものの、その後、上述した低圧ＥＧＲの応答遅れによって、低圧ＥＧＲ量の増大の影響が遅れて現れる。これにより、総ＥＧＲ量が目標値を上回るいわゆるオーバーシュートが発生する。
【０００９】
すると、今度は高圧ＥＧＲ量及び低圧ＥＧＲ量を減少させるように高圧ＥＧＲバルブ及び低圧ＥＧＲバルブのそれぞれの開度が調節される。この調節により、高圧ＥＧＲ量の減少の影響が先に現れて総ＥＧＲ量が目標値まで低下するものの、その後、低圧ＥＧＲの応答遅れによって低圧ＥＧＲ量の減少の影響が遅れて現れる。これにより、総ＥＧＲ量が目標値を下回るいわゆるアンダーシュートが発生する。こうしたオーバーシュートやアンダーシュートが繰り返されることで、ハンチングが発生する。
【００１０】
そして、ハンチングの発生によって外部ＥＧＲの調節精度が低下すると、内燃機関の燃焼状態を適切なものとすることができず、内燃機関の排気特性や生成トルクを適切なものとすることができなくなるおそれがある。
【００１１】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、低圧ＥＧＲ及び高圧ＥＧＲの併用領域において、燃焼室に供給される外部ＥＧＲ量の調節精度の低下を好適に回避することのできる内燃機関の排気還流制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。
【００１３】
請求項１記載の発明は、内燃機関に接続された吸気通路及び排気通路の間に設けられて且つ、前記内燃機関に供給される吸気を過給する過給機と、前記排気通路のうち前記過給機の排気タービンよりも上流側と前記吸気通路のうち前記過給機のコンプレッサよりも下流側とを接続する高圧ＥＧＲ通路と、前記排気通路のうち前記排気タービンよりも下流側と前記吸気通路のうち前記コンプレッサよりも上流側とを接続する低圧ＥＧＲ通路と、前記高圧ＥＧＲ通路を介して前記吸気通路に還流される高圧ＥＧＲの流量を調節すべく通電操作される高圧ＥＧＲ手段と、前記低圧ＥＧＲ通路を介して前記吸気通路に還流される低圧ＥＧＲの流量を調節すべく通電操作される低圧ＥＧＲ手段とを備える内燃機関の燃焼制御システムに適用され、前記吸気通路のうち前記高圧ＥＧＲ通路との接続部よりも下流側を高圧合流後通路と定義し、前記吸気通路のうち前記低圧ＥＧＲ通路との接続部よりも下流側であって且つ前記高圧ＥＧＲ通路との接続部よりも上流側を低圧合流後通路と定義し、吸気中の酸素濃度又はＥＧＲ率を吸気パラメータと定義したときに、前記内燃機関の運転状態に基づき、前記高圧合流後通路及び前記低圧合流後通路のそれぞれにおける前記吸気パラメータの目標値として、高圧合流後目標値及び低圧合流後目標値のそれぞれを設定する目標値設定手段と、前記高圧合流後通路及び前記低圧合流後通路のそれぞれにおける前記吸気パラメータの都度の値として、高圧合流後制御値及び低圧合流後制御値のそれぞれを算出する都度制御値算出手段と、前記高圧合流後制御値を前記高圧合流後目標値にフィードバック制御すべく前記高圧ＥＧＲ手段を通電操作するとともに、前記低圧合流後制御値を前記低圧合流後目標値にフィードバック制御すべく前記低圧ＥＧＲ手段を通電操作することで、前記吸気通路に前記高圧ＥＧＲ及び前記低圧ＥＧＲの双方を還流させる制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１４】
上記発明では、高圧ＥＧＲ及び低圧ＥＧＲの併用領域において、高圧合流後通路における高圧合流後目標値とともに、吸気通路のうち高圧合流後通路よりも上流側の低圧合流後通路における低圧合流後目標値を設定する。そして、高圧合流後制御値を高圧合流後目標値にフィードバック制御するとともに、低圧合流後制御値を低圧合流後目標値にフィードバック制御する。
【００１５】
このため、例えばフィードバック制御の対象を高圧合流後制御値のみとして低圧ＥＧＲ手段及び高圧ＥＧＲ手段の双方を通電操作する場合と比較して、低圧ＥＧＲ手段及び高圧ＥＧＲ手段のそれぞれによって低圧ＥＧＲ及び高圧ＥＧＲのそれぞれの流量が変更されてから、流量変更の影響がこれらＥＧＲ手段のそれぞれのフィードバック制御の対象に現れるまでの時間を短縮することができる。これにより、高圧ＥＧＲ手段及び低圧ＥＧＲ手段のうちいずれか一方によるＥＧＲの流量の変更が他方の流量の調節に及ぼす影響を抑制することができ、ひいては内燃機関に供給される外部ＥＧＲの調節精度の低下を好適に回避することができる。
【００１６】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記高圧合流後制御値を前記高圧合流後目標値とするために要求されるＥＧＲの流量を、前記高圧ＥＧＲ及び前記低圧ＥＧＲのそれぞれに割り振る割振手段を更に備え、前記目標値設定手段は、前記割振手段によって割り振られた高圧ＥＧＲの流量及び低圧ＥＧＲの流量に基づき、前記高圧合流後目標値及び前記低圧合流後目標値のそれぞれを設定することを特徴とする。
【００１７】
上記発明では、割振手段を備えることで、高圧合流後制御値を高圧合流後目標値とするための適切な高圧合流後目標値及び低圧合流後目標値を設定することができる。
【００１８】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記内燃機関の運転状態に基づき、前記高圧ＥＧＲの流量の上限値である高圧上限値を可変設定する高圧上限値設定手段を更に備え、前記割振手段は、前記設定された高圧上限値以下の値として前記高圧ＥＧＲの流量を割り振るとともに、前記高圧合流後制御値を前記高圧合流後目標値とするために要求されるＥＧＲの流量から前記割り振られる高圧ＥＧＲの流量を差し引いた値に基づき、前記低圧ＥＧＲの流量を設定することを特徴とする。
【００１９】
高圧ＥＧＲの流量を増大させると、排気タービンを通過する排気の流量が低下することで、吸気を過給するための排気エネルギが低下する。排気エネルギが低下すると、過給機による吸気の過給度合いが低下することで内燃機関に充填される新気量が低下し、内燃機関の生成トルクが低下するおそれがある。
【００２０】
この点、上記発明では、上記高圧上限値以下の値として高圧ＥＧＲの流量を割り振る。このため、外部ＥＧＲ量を吸気通路に還流させつつ、内燃機関の生成トルクの低下を好適に抑制することができる。
【００２１】
さらに、高圧合流後制御値を高圧合流後目標値とするために要求されるＥＧＲの流量から高圧ＥＧＲの流量を差し引いた値に基づき、低圧ＥＧＲの流量を設定する。このため、高圧ＥＧＲの流量が高圧上限値によって制限される場合であっても、高圧合流後制御値を高圧合流後目標値に制御するために必要な外部ＥＧＲを極力確保することができる。
【００２２】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記内燃機関の運転状態に基づき、前記低圧ＥＧＲの流量の上限値である低圧上限値を可変設定する低圧上限値設定手段を更に備え、前記割振手段によって割り振られる高圧ＥＧＲの流量及び低圧ＥＧＲの流量の和が前記高圧上限値及び前記低圧上限値の和となって且つ、前記高圧合流後制御値を前記高圧合流後目標値とするために要求されるＥＧＲの流量が前記高圧上限値及び前記低圧上限値の和を上回ると判断された場合、前記高圧合流後目標値を、前記高圧上限値及び前記低圧上限値の和によって実現可能な前記高圧合流後制御値として再設定する再設定手段を更に備えることを特徴とする。
【００２３】
吸気通路に還流可能な低圧ＥＧＲの流量には通常、上限値が存在する。ここで高圧ＥＧＲの流量が高圧上限値によって制限される状況下において、低圧ＥＧＲの流量が低圧上限値によって制限される場合、高圧合流後制御値を高圧合流後目標値とするために要求されるＥＧＲの流量を高圧ＥＧＲ及び低圧ＥＧＲによって確保することができない。
【００２４】
このため、上記発明では、高圧合流後制御値を高圧合流後目標値とするために要求されるＥＧＲの流量が高圧上限値及び低圧上限値の和を上回ると判断された場合、高圧合流後目標値を、高圧上限値及び低圧上限値の和によって実現可能な高圧合流後制御値として再設定する。
【００２５】
請求項５記載の発明は、請求項３又は４記載の発明において、前記高圧上限値設定手段は、前記内燃機関の要求トルクが急増すると判断された場合、前記高圧上限値を低く設定することを特徴とする。
【００２６】
内燃機関の要求トルクの増大に対しては通常、過給機による吸気の過給度合いを大きくし、燃焼室の充填新気量を多くすることで対応する。ここで上記発明では、吸気の過給度合いを大きくすることが要求される状況下において、高圧上限値を低く設定する。このため、排気タービンに供給すべき排気を適切に確保することができ、内燃機関の生成トルクの低下を好適に抑制することができる。
【００２７】
請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の発明において、前記高圧ＥＧＲ手段は、前記高圧ＥＧＲ通路に設けられて且つこの通路の面積を調節する電子制御式の弁体であり、前記低圧ＥＧＲ手段は、前記低圧ＥＧＲ通路に設けられて且つこの通路の面積を調節する電子制御式の弁体であることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】第１の実施形態にかかるシステム構成図。
【図２】同実施形態にかかる高低圧協調ＥＧＲ制御の手順を示すフローチャート。
【図３】第２の実施形態にかかる高低圧協調ＥＧＲ制御の手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる車載制御装置を具体化した第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００３０】
図１に、本実施形態にかかるシステム構成図を示す。
【００３１】
図示されるエンジン１０は、圧縮点火式内燃機関（ディーゼルエンジン）である。エンジン１０の吸気通路１２には、上流側から順に、吸入される空気量（新気量）を検出するエアフローメータ１４、後述するターボチャージャ１６によって過給された吸気を冷却するインタークーラ１８、更にはＤＣモータ等のアクチュエータ（吸気側アクチュエータ２０ａ）によって開度が調節される吸気絞り弁２０が設けられている。なお、吸気側アクチュエータ２０ａは、吸気絞り弁２０の開度を検出する機能を有している。
【００３２】
吸気通路１２のうち吸気絞り弁２０の下流側は、エンジン１０の各気筒の燃焼室２２と接続されている。なお、吸気通路１２のうち吸気絞り弁２０の下流側には、吸気通路１２を流れる吸気の圧力（過給圧）を検出する吸気圧センサ２４と、吸気通路１２（吸気マニホールド）を流れる吸気の温度を検出する吸気温センサ２６とが設けられている。
【００３３】
エンジン１０の各気筒の燃焼室２２には、燃焼室２２に突出して電磁駆動式の燃料噴射弁２８が設けられている。燃料噴射弁２８には、図示しない蓄圧容器（コモンレール）から高圧の燃料（軽油）が供給され、燃料噴射弁２８から燃焼室２２に高圧の燃料が噴射供給される。
【００３４】
エンジン１０の各気筒の吸気ポート及び排気ポートのそれぞれは、吸気バルブ３０及び排気バルブ３２のそれぞれにより開閉される。ここでは、吸気バルブ３０の開弁によってインタークーラ１８で冷却された吸気等が燃焼室２２に導入され、導入された吸気と、燃料噴射弁２８から噴射供給された燃料とが燃焼に供される。なお、燃焼に供された吸気及び燃料は、排気バルブ３２の開弁によって排気として排気通路３４に排出される。また、エンジン１０の出力軸（クランク軸３６）付近には、クランク軸３６の回転角度を検出するクランク角度センサ３８が設けられている。
【００３５】
吸気通路１２と排気通路３４との間には、ターボチャージャ１６が設けられている。ターボチャージャ１６は、吸気通路１２に設けられた吸気コンプレッサ１６ａと、排気通路３４に設けられた排気タービン１６ｂと、これらを連結する回転軸１６ｃとを備えて構成されている。詳しくは、排気通路３４を流れる排気のエネルギによって排気タービン１６ｂが回転し、その回転エネルギが回転軸１６ｃを介して吸気コンプレッサ１６ａに伝達され、吸気コンプレッサ１６ａによって吸気が圧縮される。すなわち、ターボチャージャ１６によって吸気が過給される。なお本実施形態では、ターボチャージャ１６として、吸気の過給圧を調節可能なものを想定しており、具体的には例えば、ターボチャージャ１６の有する図示しない可変ベーンの開度の調節によって過給圧が調節可能なものを想定している。
【００３６】
上記排気通路３４のうち、ターボチャージャ１６（排気タービン１６ｂ）の下流側には、上流側から順に、排気を浄化する浄化装置４０、及び排気中の酸素濃度を検出するＡ／Ｆセンサ４２が設けられている。本実施形態では、浄化装置４０として、排気中のＰＭ（スモーク）を捕集するＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）、排気中のＮＯｘを浄化するＮＯｘ触媒、及び排気中のＨＣやＣＯを浄化する酸化触媒等を想定している。
【００３７】
排気通路３４に排出される排気の一部は、排気還流通路としての高圧ＥＧＲ通路４４や、低圧ＥＧＲ通路４６を介して吸気通路１２に還流される。詳しくは、排気通路３４のうち、排気タービン１６ｂの上流側は、高圧ＥＧＲ通路４４を介して吸気通路１２の吸気絞り弁２０の下流側（吸気圧センサ２４の上流側）に接続されている。高圧ＥＧＲ通路４４には、同通路の流路面積を調節する高圧ＥＧＲバルブ４８が設けられている。具体的には、高圧ＥＧＲバルブ４８は、高圧ＥＧＲ通路４４のうち吸気通路１２との接続部付近に設けられており、ＤＣモータ等のアクチュエータ（高圧ＥＧＲアクチュエータ４８ａ）によってその開度（高圧ＥＧＲ開度）が調節される電子制御式の弁体である。高圧ＥＧＲ開度に応じて、排気通路３４に排出された排気の一部が、高圧ＥＧＲクーラ５０によって冷却された後に、外部ＥＧＲ（高圧ＥＧＲ）として吸気通路１２に供給される。なお、高圧ＥＧＲアクチュエータ４８ａは、高圧ＥＧＲ開度を検出する機能を有している。また、排気通路３４のうち高圧ＥＧＲ通路４４との接続部よりも上流側には、排気の圧力を検出する排気圧センサ５１が設けられている。
【００３８】
一方、排気通路３４のうち、排気タービン１６ｂの下流側は、低圧ＥＧＲ通路４６を介して、吸気通路１２のうち吸気コンプレッサ１６ａの上流側に接続されている。低圧ＥＧＲ通路４６には、同通路の流路面積を調節する低圧ＥＧＲバルブ５２が設けられている。具体的には、低圧ＥＧＲバルブ５２は、低圧ＥＧＲ通路４６のうち吸気通路１２との接続部付近に設けられており、ＤＣモータ等のアクチュエータ（低圧ＥＧＲアクチュエータ５２ａ）によってその開度（低圧ＥＧＲ開度）が調節される電子制御式の弁体である。低圧ＥＧＲ開度に応じて、排気通路３４に排出された排気の一部が、低圧ＥＧＲクーラ５４によって冷却された後に、外部ＥＧＲ（低圧ＥＧＲ）として吸気通路１２に供給される。なお、低圧ＥＧＲアクチュエータ５２ａは、低圧ＥＧＲ開度を検出する機能を有している。また、低圧ＥＧＲ通路４６には、低圧ＥＧＲバルブ５２の前後差圧を検出する差圧センサ５３が設けられている。
【００３９】
排気通路３４のうち、この通路と低圧ＥＧＲ通路４６との接続部の下流側には、排気通路３４の流路面積を調節する排気絞り弁５６が設けられている。排気絞り弁５６は、ＤＣモータ等のアクチュエータ（排気側アクチュエータ５６ａ）によってその開度が調節される電子制御式の弁体である。なお、排気側アクチュエータ５６ａは、排気絞り弁５６の開度を検出する機能を有している。
【００４０】
なお本実施形態において、吸気通路１２（吸気マニホールドを含む）のうち高圧ＥＧＲ通路４４との接続部よりも下流側を高圧合流後通路１２ａと称し、吸気通路１２のうち低圧ＥＧＲ通路４６との接続部よりも下流側であって且つ高圧ＥＧＲ通路４４との接続部よりも上流側を低圧合流後通路１２ｂと称すこととする。また、吸気とは、新気及び外部ＥＧＲを含むガスのことをいう。
【００４１】
エンジンシステムを操作対象とする電子制御装置（ＥＣＵ５８）は、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等よりなるマイクロコンピュータを主体として構成されている。ＥＣＵ５８には、ドライバのアクセル操作量（踏み込み量）を検出するアクセルセンサ６０や、エアフローメータ１４、吸気圧センサ２４、吸気温センサ２６、クランク角度センサ３８、Ａ／Ｆセンサ４２、排気圧センサ５１、吸気側アクチュエータ２０ａ、高圧ＥＧＲアクチュエータ４８ａ、低圧ＥＧＲアクチュエータ５２ａ、差圧センサ５３、更には排気側アクチュエータ５６ａの出力信号等が逐次入力される。ＥＣＵ５８は、上記各センサからの入力信号に基づき、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行することで、燃料噴射弁２８による燃料噴射制御や、ターボチャージャ１６による過給圧制御等、エンジン１０の燃焼制御を行う。
【００４２】
上記燃料噴射制御について説明すると、まず、クランク角度センサ３８の出力値に基づくエンジン回転速度と、アクセルセンサ６０の出力値に基づくアクセル操作量とから、エンジン１０の要求トルク（以下、エンジン要求トルク）を算出する。ここでは通常、アクセル操作量が大きいほど、エンジン要求トルクを大きく設定する。そして、設定されたエンジン要求トルクに基づき燃料噴射弁２８の指令値を算出し、この指令値に基づき燃料噴射弁２８を通電操作する。これにより、上記指令値に相当する量の燃料が燃料噴射弁２８から噴射される。
【００４３】
また、上記過給圧制御は、吸気圧センサ２４の出力値に基づく過給圧をその目標値に制御すべく、ターボチャージャ１６を通電操作するものとなる。ここで過給圧の目標値は、燃焼室２２に供給すべき吸気量に基づき予め設定される値である。具体的には例えば、エンジン要求トルクが大きいほど、過給圧が高く設定される。
【００４４】
特にＥＣＵ５８は、上記燃焼制御として、低圧ＥＧＲの流量（以下、低圧ＥＧＲ量）や高圧ＥＧＲの流量（以下、高圧ＥＧＲ量）を調節すべく、高圧ＥＧＲアクチュエータ４８ａ等を通電操作する排気還流制御（外部ＥＧＲ制御）を行う。外部ＥＧＲ制御は、エンジン１０から排出される排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）等を低減させることを目的として行われるものである。
【００４５】
本実施形態では、外部ＥＧＲ制御として、エンジン１０の運転状態（エンジン回転速度ＮＥ及びエンジン要求トルクＴｒｑ）に基づき、高圧ＥＧＲのみを吸気通路１２に還流させる高圧ＥＧＲ制御（図中ＨＰＬと表記）、高圧ＥＧＲ及び低圧ＥＧＲの双方を還流させる高低圧協調ＥＧＲ制御（図中ＨＰＬ＆ＬＰＬと表記）、及び低圧ＥＧＲのみを還流させる低圧ＥＧＲ制御（図中ＬＰＬと表記）のいずれかを選択して実行する。
【００４６】
より具体的には、エンジン要求トルクＴｒｑが第１の規定トルクＴｒ１以下の低負荷領域であると判断された場合に高圧ＥＧＲ制御を行い、エンジン要求トルクＴｒｑが第１の規定トルクＴｒ１を上回って且つ、第１の規定トルクＴｒ１よりも大きい第２の規定トルクＴｒ２以下の中負荷領域であると判断された場合に高低圧協調ＥＧＲ制御を行う。更に、エンジン要求トルクＴｒｑが第２の規定トルクＴｒ２を上回る高負荷領域であると判断された場合には、低圧ＥＧＲ制御を行う。
【００４７】
ここで高圧ＥＧＲ制御、高低圧協調ＥＧＲ制御及び低圧ＥＧＲ制御のうちいずれかを選択する手法を採用するのは、ＮＯｘ等の低減のために吸気通路１２に還流させる外部ＥＧＲを適切に確保しつつ、エンジン１０の生成トルクの低下を回避するためである。
【００４８】
つまり、高負荷領域においては、エンジン要求トルクが大きくなることから、燃焼室２２に充填される新気量を多くすべく過給圧を高くすることが要求される。ここで高圧ＥＧＲ量を多くすると、排気タービン１６ｂに供給される排気量が少なくなることで、過給圧を高くすることができなくなり、エンジン１０の生成トルクが低下する。このような問題を回避するために、高負荷領域においては、排気タービン１６ｂの下流側の排気の一部を低圧ＥＧＲとして還流させる低圧ＥＧＲ制御を行う。
【００４９】
また、中負荷領域においては、排気タービン１６ｂに供給すべき排気量が通常、高負荷領域よりも少ない。このため、低圧ＥＧＲとともに高圧ＥＧＲを還流させることで外部ＥＧＲを確保すべく、高低圧協調ＥＧＲ制御を行う。
【００５０】
更に、低負荷領域においては、低圧ＥＧＲクーラ５４及びインタークーラ１８の双方で低圧ＥＧＲが冷却されることで低圧ＥＧＲの温度が低く、低圧ＥＧＲの供給によって燃焼状態が悪化する。また、低圧ＥＧＲ通路４６の出入口の前後差圧が小さいことから、低圧ＥＧＲ量を確保できない。これらに鑑み、高圧ＥＧＲ制御を行う。
【００５１】
次に、本実施形態にかかる高低圧協調ＥＧＲ制御について詳述する。
【００５２】
本実施形態では、まず、高圧合流後目標値として高圧合流後通路１２ａにおけるＥＧＲ率（以下、ＥＧＲ率）の目標値（以下、目標ＥＧＲ率）を設定し（図１のβ部参照）、低圧合流後目標値として低圧合流後通路１２ｂにおけるＥＧＲ率（以下、低圧ＥＧＲ率）の目標値（以下、目標低圧ＥＧＲ率）を設定する（同図のα部参照）。ここでＥＧＲ率とは、燃焼室２２に供給される吸気量（充填吸気量）に対する高圧ＥＧＲ量及び低圧ＥＧＲ量の加算値（総ＥＧＲ量）の割合（百分率）である。詳しくは、低圧ＥＧＲ量をＭｅｇｒｌｐとし、高圧ＥＧＲ量をＭｅｇｒｈｐとし、新気量をＭａｉｒとすると、ＥＧＲ率は下式（ｃ１）で定義される。
ＥＧＲ率＝（Ｍｅｇｒｌｐ＋Ｍｅｇｒｈｐ）
／（Ｍａｉｒ＋Ｍｅｇｒｌｐ＋Ｍｅｇｒｈｐ）×１００  …（ｃ１）
また、低圧ＥＧＲ率とは、新気量及び低圧ＥＧＲ量の加算値に対する低圧ＥＧＲ量の割合（百分率）であり、詳しくは、下式（ｃ２）で定義される。
低圧ＥＧＲ率＝Ｍｅｇｒｌｐ／（Ｍａｉｒ＋Ｍｅｇｒｌｐ）×１００  …（ｃ２）
そして、高圧合流後制御値としてのＥＧＲ率の都度の値（実ＥＧＲ率）を目標ＥＧＲ率にフィードバック制御すべく高圧ＥＧＲアクチュエータ４８ａを通電操作するとともに、低圧合流後制御値としての低圧ＥＧＲ率の都度の値（実低圧ＥＧＲ率）を目標低圧ＥＧＲ率にフィードバック制御すべく低圧ＥＧＲアクチュエータ５２ａを通電操作する。高低圧協調ＥＧＲ制御として、こうした制御手法を採用するのは、低圧ＥＧＲの応答遅れに起因した外部ＥＧＲ量の調節精度の低下を回避するためである。
【００５３】
ここで上記低圧ＥＧＲの応答遅れとは、低圧ＥＧＲ通路４６が高圧ＥＧＲ通路４４よりも長いこと、及び吸気通路１２と低圧ＥＧＲ通路４６との接続点から燃焼室２２までの距離が、吸気通路１２と高圧ＥＧＲ通路４４との接続点から燃焼室２２までの距離よりも長いこと等に起因して、高圧ＥＧＲ開度が変更されてからその影響が燃焼室２２に供給される吸気に現れるまでの時間よりも、低圧ＥＧＲ開度が変更されてから、その影響が燃焼室２２に供給される吸気に現れるまでの時間のほうが長くなる現象のことをいう。
【００５４】
なお、続いて高低圧協調ＥＧＲ制御処理の手順を説明する前に、この処理の演算で必要となる各種パラメータの値の算出処理（流量濃度算出処理）を説明する。本実施形態では、上記パラメータの値として、図１に表記されるように、高圧ＥＧＲ量Ｍｅｇｒｈｐ、低圧ＥＧＲ量Ｍｅｇｒｌｐ、低圧合流後通路１２ｂを流れる吸気量（低圧合流後吸気量Ｍｄｔｈ）、充填吸気量Ｍｃｌｄ、高圧ＥＧＲ中の酸素濃度（高圧出口Ｏ２濃度Ｃｅｇｒｈｐ）、低圧ＥＧＲ中の酸素濃度（低圧出口Ｏ２濃度Ｃｅｇｒｌｐ）、低圧合流後通路１２ｂを流れる吸気中の酸素濃度（低圧合流後Ｏ２濃度）、燃焼室２２に供給される吸気中の酸素濃度（吸気Ｏ２濃度）及び燃焼室２２から排出される排気中の酸素濃度（排気Ｏ２濃度）を想定している。
【００５５】
これらの値のうち流量の算出手法について説明すると、具体的には例えば、高圧ＥＧＲ量Ｍｅｇｒｈｐを、高圧ＥＧＲ通路４４の出入口差圧及び高圧ＥＧＲ開度（高圧ＥＧＲ通路４４の流路面積）に基づき算出すればよい。ここで上記出入口差圧は、排気圧センサ５１の出力値から算出される排気圧と、過給圧との差分として算出すればよい。また、低圧ＥＧＲ量Ｍｅｇｒｌｐを、差圧センサ５３の出力値から算出される低圧ＥＧＲバルブ５２の前後差圧と、低圧ＥＧＲ開度（低圧ＥＧＲ通路４６の流路面積）とに基づき算出すればよい。そして、充填吸気量Ｍｃｌｄを、過給圧及び吸気温センサ２６の出力値から算出される吸気温に基づき算出すればよい。
【００５６】
なおここでは、低圧合流後吸気量Ｍｄｔｈが、新気量Ｍａｉｒ及び低圧ＥＧＲ量Ｍｅｇｒｌｐの加算値と等しくなり、低圧合流後吸気量Ｍｄｔｈ及び高圧ＥＧＲ量Ｍｅｇｒｈｐの加算値が充填吸気量Ｍｃｌｄと等しくなるとしている。ここで新気量Ｍａｉｒは、エアフローメータ１４の出力値に基づき算出すればよい。
【００５７】
続いてＯ２濃度の算出手法について説明すると、高圧出口Ｏ２濃度Ｃｅｇｒｈｐ、低圧出口Ｏ２濃度Ｃｅｇｒｌｐ、低圧合流後Ｏ２濃度、吸気Ｏ２濃度及び排気Ｏ２濃度を、これら各パラメータの値を推定するための所定のモデルによって都度推定する。
【００５８】
具体的には例えば、充填吸気量Ｍｃｌｄ、燃料噴射弁２８からの燃料噴射量（又はエンジン要求トルク）及び吸気Ｏ２濃度等に基づき排気Ｏ２濃度を推定する処理と、排気Ｏ２濃度及び高圧ＥＧＲ量Ｍｅｇｒｈｐ等に基づき高圧出口Ｏ２濃度Ｃｅｇｒｈｐを推定する処理と、排気Ｏ２濃度及び低圧ＥＧＲ量Ｍｅｇｒｌｐ等に基づき低圧出口Ｏ２濃度Ｃｅｇｒｌｐを推定する処理と、高圧ＥＧＲ量Ｍｅｇｒｈｐ、高圧出口Ｏ２濃度Ｃｅｇｒｈｐ、低圧合流後吸気量Ｍｄｔｈ及び低圧合流後Ｏ２濃度等に基づき吸気Ｏ２濃度を推定する処理と、低圧ＥＧＲ量Ｍｅｇｒｌｐ、低圧出口Ｏ２濃度Ｃｅｇｒｌｐ、新気量Ｍａｉｒ及び新気中の酸素濃度Ｃａｉｒ等に基づき低圧合流後Ｏ２濃度を推定する処理とによって、上記各Ｏ２濃度を算出する。ここで、新気中の酸素濃度Ｃａｉｒは、例えば予め設定された固定値としてもよいし、酸素濃度を検出するセンサの検出値としてもよい。こうした算出手法によれば、燃焼室２２から排出された排気が高圧ＥＧＲ通路４４や低圧ＥＧＲ通路４６を介して吸気通路１２に戻される影響を取り入れつつ、上記各Ｏ２濃度を都度算出することが可能となる。
【００５９】
そして、上記流量やＯ２濃度を用いて、実ＥＧＲ率及び実低圧ＥＧＲ率を算出する。
【００６０】
図２に、本実施形態にかかる高低圧協調ＥＧＲ制御処理の手順を示す。この処理は、ＥＣＵ５８によって、例えば所定周期で実行される。
【００６１】
この一連の処理では、ステップＳ１０において、エンジン回転速度ＮＥ及び燃料噴射量Ｑ（又はエンジン要求トルクＴｒｑ）に基づき、目標ＥＧＲ率（０％≦目標ＥＧＲ率≦１００％）を可変設定する。なお、目標ＥＧＲ率は、エンジン回転速度ＮＥ及び燃料噴射量Ｑと関係付けられた目標ＥＧＲ率が規定されるマップを用いて設定すればよい。ここで上記マップの目標ＥＧＲ率は、燃焼制御のための各種アクチュエータの制御量が固定されて十分な時間が経過した状態（定常状態）において、スモークやＮＯｘの排出量を規定量以下にする等、エンジン１０の燃焼状態を良好なものとするＥＧＲ率として予め実験等により適合されるものである。
【００６２】
続くステップＳ１２では、充填吸気量Ｍｃｌｄを算出する。そしてステップＳ１４では、目標ＥＧＲ率及び充填吸気量Ｍｃｌｄに基づき、燃焼室２２に供給される総ＥＧＲ量の目標値（目標総ＥＧＲ量）を算出する。ここで目標総ＥＧＲ量は、実ＥＧＲ率（高圧合流後制御値）を目標ＥＧＲ率（高圧合流後目標値）とするために要求される総ＥＧＲ量であり、具体的には、下式（ｃ３）によって算出される。
目標総ＥＧＲ量＝（目標ＥＧＲ率／１００）×Ｍｃｌｄ  …（ｃ３）
続くステップＳ１６では、エンジン回転速度ＮＥ及び燃料噴射弁２８からの燃料噴射量Ｑに基づき、高圧ＥＧＲ量Ｍｅｇｒｈｐの目標値（目標高圧ＥＧＲ量）を可変設定する。ここで目標高圧ＥＧＲ量は、目標総ＥＧＲ量の一部が割り振られたものであり、エンジン回転速度ＮＥ及び燃料噴射量Ｑと関係づけられた目標高圧ＥＧＲ量が規定されるマップを用いて設定する。なお、目標高圧ＥＧＲ量は、例えばエンジン要求トルクＴｒｑが大きくなるほど少なく設定すればよい。
【００６３】
続くステップＳ１８では、高圧ＥＧＲ量の上限値（高圧上限値≧０）を可変設定する。この処理は、後述するステップＳ２０、Ｓ２２の処理と合わせて、エンジン１０の生成トルクの低下を回避するための処理である。つまり、高圧ＥＧＲ量を増大させると、排気タービン１６ｂに供給される排気量が減少するため、過給圧が低下するおそれがある。この場合、エンジン１０の生成トルクが低下することで、ドライバビリティが低下するおそれがある。このため、上記高圧上限値を設定することで、過給圧の低下を回避し、エンジン１０の生成トルクの低下を回避する。ここで高圧上限値は、具体的には例えば、エンジン回転速度ＮＥ及び燃料噴射量Ｑと関連付けられた高圧上限値が規定されるマップを用いて設定すればよい。
【００６４】
ここで本実施形態では、エンジン要求トルクＴｒｑが急増した（車両の加速時である）と判断された場合、高圧上限値を低く設定する要求トルク急増時設定を行う。これは、急変時におけるエンジン１０の生成トルクの低下を抑制するための設定である。つまり、高圧上限値が定常状態で定められるため、エンジン要求トルク急増時のような過渡状態においては、上記ステップＳ１８で設定された高圧上限値が適切な値でない場合が生じる。このため、要求トルク急変時設定によれば、エンジン要求トルクの急増時において、排気タービン１６ｂに供給すべき排気を適切に確保する。ここでエンジン要求トルクが急増したか否かは、例えばアクセル操作量（又は燃料噴射量Ｑの指令値）の上昇速度が規定速度（＞０）以上になるか否かで判断すればよい。
【００６５】
ステップＳ２０では、目標高圧ＥＧＲ量が高圧上限値以下であるか否かを判断する。そしてステップＳ２０において目標高圧ＥＧＲ量が高圧上限値を上回ると判断された場合には、ステップＳ２２に進み、目標高圧ＥＧＲ量を高圧上限値によって制限する。すなわち、目標高圧ＥＧＲ量を高圧上限値とする。
【００６６】
上記ステップＳ２０において肯定判断された場合や、ステップＳ２２の処理が完了した場合には、ステップＳ２４に進み、目標総ＥＧＲ量及び目標高圧ＥＧＲ量に基づき、低圧ＥＧＲ量の目標値（目標低圧ＥＧＲ量）を設定する。この処理は、目標総ＥＧＲ量のうち目標高圧ＥＧＲ量に割り振る分以外の量を、目標低圧ＥＧＲ量に割り振るための処理である。本実施形態では、目標総ＥＧＲ量から目標高圧ＥＧＲ量を差し引いた値として目標低圧ＥＧＲ量を設定する。
【００６７】
続くステップＳ２６では、吸気通路１２に供給可能な低圧ＥＧＲの上限値（低圧上限値＞０）を設定する。ここで低圧上限値は、エンジン回転速度ＮＥ及び燃料噴射量Ｑと関連付けられた低圧上限値が規定されるマップを用いて設定すればよい。
【００６８】
続くステップＳ２８では、目標低圧ＥＧＲ量が低圧上限値以下であるか否かを判断する。そしてステップＳ２８において目標低圧ＥＧＲ量が低圧上限値を上回ると判断された場合には、ステップＳ３０に進み、目標低圧ＥＧＲ量を低圧上限値によって制限する。すなわち、目標低圧ＥＧＲ量を低圧上限値とする。
【００６９】
上記ステップＳ２８において肯定判断された場合や、ステップＳ３０の処理が完了した場合には、ステップＳ３２において、上式（ｃ２）を用いて目標低圧ＥＧＲ率を設定する。これにより、目標高圧ＥＧＲ量が高圧上限値を上回る分の少なくとも一部又は全部が低圧ＥＧＲによって補償されることとなる。
【００７０】
なお、上記ステップＳ３０において目標低圧ＥＧＲ量が低圧上限値によって制限された場合、目標低圧ＥＧＲ量が当初の値から変更される。このため、目標ＥＧＲ率を、高圧ＥＧＲ量及び低圧ＥＧＲ量の和を高圧上限値及び低圧上限値の和としたときに実現可能な目標ＥＧＲ率に再設定する。具体的には、上式（ｃ１）を用いて目標ＥＧＲ率を再設定する。
【００７１】
続くステップＳ３４では、実低圧ＥＧＲ率を目標低圧ＥＧＲ率にフィードバック制御すべく低圧ＥＧＲアクチュエータ５２ａを通電操作し、実ＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率にフィードバック制御すべく高圧ＥＧＲアクチュエータ４８ａを通電操作する。具体的には例えば、これら制御量に基づく比例積分制御によってこれらアクチュエータのフィードバック操作量を算出し、算出されたフィードバック操作量に基づきアクチュエータを通電操作する。これにより、実ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率よりも高い場合、高圧ＥＧＲ開度が小さくされて高圧ＥＧＲ量が減少し、実低圧ＥＧＲ率が目標低圧ＥＧＲ率よりも高い場合、低圧ＥＧＲ開度が小さくされて低圧ＥＧＲ量が減少する。
【００７２】
なお、ステップＳ３４の処理が完了する場合には、この一連の処理を一旦終了する。
【００７３】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
【００７４】
（１）総目標ＥＧＲ量から目標高圧ＥＧＲ量を差し引いた値を目標低圧ＥＧＲ量として設定した。このため、実ＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率とするために要求される上記目標総ＥＧＲ量を、目標高圧ＥＧＲ量及び目標低圧ＥＧＲ量のそれぞれに適切に割り振ることができる。
【００７５】
（２）高圧ＥＧＲ及び低圧ＥＧＲの併用領域において、実ＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率にフィードバック制御すべく、高圧ＥＧＲアクチュエータ４８ａを通電操作するとともに、実低圧ＥＧＲ率を目標低圧ＥＧＲ率にフィードバック制御すべく、低圧ＥＧＲアクチュエータ５２ａを通電操作する高低圧協調ＥＧＲ制御を行った。これにより、エンジン１０に供給される外部ＥＧＲの調節精度の低下を好適に回避することができる。
【００７６】
（３）目標高圧ＥＧＲ量が高圧上限値を上回ると判断された場合、目標高圧ＥＧＲ量を高圧上限値とした。これにより、外部ＥＧＲ量を吸気通路１２に還流させつつ、エンジン１０の生成トルクの低下を好適に抑制することができる。
【００７７】
しかも、高圧上限値を、高圧ＥＧＲ開度の上限値よりも小さい開度に対応する値とするならば、低圧ＥＧＲ及び高圧ＥＧＲの併用領域において高圧ＥＧＲ開度がその上限値に飽和することを回避することもできる。
【００７８】
（４）エンジン要求トルクが急増したと判断された場合、高圧上限値を低く設定する要求トルク急増時設定を行った。これにより、過給圧を高くすることが要求される状況下において、排気タービン１６ｂに供給すべき排気を適切に確保することができ、エンジン１０の生成トルクの低下をより好適に回避することができる。
【００７９】
（５）目標高圧ＥＧＲ量が高圧上限値を上回ると判断されて且つ、目標低圧ＥＧＲ量が低圧上限値を上回ると判断された場合、目標ＥＧＲ率を、目標高圧ＥＧＲ量及び目標低圧ＥＧＲ量の和を高圧上限値及び低圧上限値の和としたときに実現可能な目標ＥＧＲ率に再設定した。このため、燃焼室２２に実際に供給可能な総ＥＧＲ量の変化に応じて目標ＥＧＲ率を適宜設定することができる。
【００８０】
（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００８１】
本実施形態では、高圧合流後目標値として吸気Ｏ２濃度を採用し、低圧合流後目標値として低圧合流後Ｏ２濃度を採用する（先の図１のα，β部参照）。そして、高圧合流後制御値として吸気Ｏ２濃度の都度の値（実吸気Ｏ２濃度）を採用し、低圧合流後制御値として低圧合流後Ｏ２濃度の都度の値（実低圧合流後Ｏ２濃度）を採用する。ここで、吸気Ｏ２濃度を採用するのは、この濃度がエンジン１０のＮＯｘ排出量と強い相関を示すことに鑑み、ＮＯｘ排出量を高精度に制御するためである。
【００８２】
図３に、本実施形態にかかる高低圧協調ＥＧＲ制御処理を含む外部ＥＧＲ制御処理の手順を示す。この処理は、ＥＣＵ５８によって、例えば所定周期で実行される。なお、図３において、先の図２に示した処理と同一の処理については、便宜上同一のステップ番号を付している。
【００８３】
この一連の処理では、ステップＳ１０ａにおいて、エンジン回転速度ＮＥ及び燃料噴射量Ｑ（又はエンジン要求トルクＴｒｑ）に基づき、吸気Ｏ２濃度の目標値（目標吸気Ｏ２濃度）を可変設定する処理を行う。ここで目標吸気Ｏ２濃度は、エンジン回転速度ＮＥ及び燃料噴射量Ｑと関係付けられた目標吸気Ｏ２濃度が規定されたマップを用いて設定すればよい。ここで上記マップの目標吸気Ｏ２濃度は、先の図２のステップＳ１０における手法と同様の手法によって適合すればよい。
【００８４】
ステップＳ１０ａの処理の完了後、ステップＳ１２の処理を経由して、ステップＳ１６において目標高圧ＥＧＲ量を可変設定する。本実施形態では、低圧合流後Ｏ２濃度、高圧出口Ｏ２濃度Ｃｅｇｒｈｐ、高圧ＥＧＲ量Ｍｅｇｒｈｐ及び低圧合流後吸気量Ｍｄｔｈを入力とした上記流量濃度算出処理によって算出される実吸気Ｏ２濃度を目標吸気Ｏ２濃度とするために要求される目標総ＥＧＲ量の一部として目標高圧ＥＧＲ量を設定する。すなわち、この目標高圧ＥＧＲ量は、実吸気Ｏ２濃度を目標吸気Ｏ２濃度とするために要求される総ＥＧＲ量の一部が割り振られたものである。
【００８５】
その後、ステップＳ１８を経由して、ステップＳ２０において肯定判断された場合や、ステップＳ２２の処理が完了した場合には、ステップＳ３６に進み、充填吸気量Ｍｃｌｄ及び目標高圧ＥＧＲ量に基づき、低圧合流後吸気量Ｍｄｔｈの目標値（目標低圧合流後吸気量）を算出する。具体的には、充填吸気量Ｍｃｌｄから目標高圧ＥＧＲ量を差し引いた値として目標低圧合流後吸気量を算出する。
【００８６】
続くステップＳ３８では、充填吸気量Ｍｃｌｄ、目標吸気Ｏ２濃度、目標高圧ＥＧＲ量、高圧出口Ｏ２濃度Ｃｅｇｒｈｐ及び目標低圧合流後吸気量に基づき、目標低圧合流後Ｏ２濃度を設定する。なお、目標低圧合流後Ｏ２濃度は、上記流量濃度算出処理と同様の手法によって設定される。
【００８７】
続くステップＳ２４ａでは、目標低圧ＥＧＲ量を設定する。詳しくは、低圧ＥＧＲ量Ｍｅｇｒｌｐ、低圧出口Ｏ２濃度Ｃｅｇｒｌｐ、新気量Ｍａｉｒ及び新気中の酸素濃度Ｃａｉｒに基づき、低圧合流後Ｏ２濃度を目標低圧合流後Ｏ２濃度とするために要求される低圧ＥＧＲ量を、目標低圧ＥＧＲ量として設定する。目標低圧合流後Ｏ２濃度が目標吸気Ｏ２濃度を用いて設定されることに鑑みれば、目標低圧ＥＧＲ量は、実吸気Ｏ２濃度を目標吸気Ｏ２濃度とするために要求される総ＥＧＲ量のうち目標高圧ＥＧＲ量に割り振る分以外の量となる。
【００８８】
ステップＳ２４ａの処理が完了した場合、ステップＳ２６〜Ｓ３０の処理を経由して、ステップＳ３２ａにおいて、上記ステップＳ２２やステップＳ３０において目標高圧ＥＧＲ量や目標低圧ＥＧＲ量が変更された場合、目標低圧合流後Ｏ２濃度や目標吸気Ｏ２濃度を再設定する。具体的には、目標低圧ＥＧＲ量、低圧出口Ｏ２濃度Ｃｅｇｒｌｐ、新気量Ｍａｉｒ及び新気中の酸素濃度に基づき目標低圧合流後Ｏ２濃度を再設定する。また、目標低圧合流後Ｏ２濃度、高圧出口Ｏ２濃度Ｃｅｇｒｈｐ、目標高圧ＥＧＲ量及び目標低圧合流後吸気量に基づき、目標吸気Ｏ２濃度を再設定する。
【００８９】
続くステップＳ３４ａでは、実吸気Ｏ２濃度を目標吸気Ｏ２濃度にフィードバック制御すべく高圧ＥＧＲアクチュエータ４８ａを通電操作し、実低圧合流後Ｏ２濃度を目標低圧合流後Ｏ２濃度にフィードバック制御すべく低圧ＥＧＲアクチュエータ５２ａを通電操作する。具体的には、実吸気Ｏ２濃度が目標吸気Ｏ２濃度よりも高くて且つ、高圧出口Ｏ２濃度Ｃｅｇｒｈｐが低圧合流後Ｏ２濃度よりも低い場合、高圧ＥＧＲ開度が大きくされて高圧ＥＧＲ量が増大し、実低圧合流後Ｏ２濃度が目標低圧合流後Ｏ２濃度よりも高い場合、低圧ＥＧＲ開度が大きくされて低圧ＥＧＲ量が増大する。
【００９０】
なお、ステップＳ３４ａの処理が完了する場合には、この一連の処理を一旦終了する。
【００９１】
このように、本実施形態では、吸気Ｏ２濃度及び低圧合流後Ｏ２濃度を制御量として、外部ＥＧＲ量を調節することができる。
【００９２】
（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
【００９３】
・上記第１の実施形態において、目標高圧ＥＧＲ量が高圧上限値を上回ると判断された場合、この上回る分が大きいほど低圧上限値を大きく設定する処理を行ってもよい。これにより、低圧ＥＧＲ量を増大させる余裕があるなら、高圧ＥＧＲ量の不足分を低圧ＥＧＲによって適切に補償することができる。
【００９４】
・高圧ＥＧＲバルブ４８及び低圧ＥＧＲバルブ５２の設置位置としては、上記各実施形態に例示したものに限らない。例えば、高圧ＥＧＲバルブ４８を、高圧ＥＧＲ通路４４のうち、排気通路３４付近に設けたり、高圧ＥＧＲ通路４４の中間に設けたりしてもよい。また例えば、高圧ＥＧＲ通路４４のうち、吸気通路１２付近及び排気通路３４付近の双方に設けてもよい。なお、低圧ＥＧＲバルブ５２についても、高圧ＥＧＲバルブ４８の上述した種々の設置態様と同様である。
【００９５】
・低圧ＥＧＲ量Ｍｅｇｒｌｐ及び高圧ＥＧＲ量Ｍｅｇｒｈｐの算出手法としては、上記各実施形態に例示したものに限らない。例えば、高圧ＥＧＲ通路４４において高圧ＥＧＲバルブ４８の前後差圧を検出するセンサを備え、低圧ＥＧＲ量Ｍｅｇｒｌｐの算出手法と同様の手法によって算出してもよい。また例えば、低圧ＥＧＲ量Ｍｅｇｒｌｐについて、上記各実施形態で例示した高圧ＥＧＲ量Ｍｅｇｒｈｐの算出手法と同様に、２つの圧力センサの検出値を用いて算出してもよい。
【００９６】
・上記各実施形態では、高圧出口Ｏ２濃度Ｃｅｇｒｈｐ、低圧出口Ｏ２濃度Ｃｅｇｒｌｐ、低圧合流後Ｏ２濃度、吸気Ｏ２濃度及び排気Ｏ２濃度の酸素濃度パラメータの値を流量濃度算出処理によって算出したがこれに限らない。例えば、これら各パラメータの値を検出するセンサを備え、これらセンサによって検出する処理によって算出してもよい。
【００９７】
・高圧ＥＧＲ量Ｍｅｇｒｈｐ、低圧ＥＧＲ量Ｍｅｇｒｌｐ及び低圧合流後吸気量Ｍｄｔｈを把握する手法としては、上記各実施形態に例示したものに限らない。例えば、これら流量を直接検出する流量センサを備え、流量センサの検出値に基づき把握してもよい。
【００９８】
・上記各実施形態において、高圧上限値を、低負荷領域において目標総ＥＧＲ量以上の値に設定するとともに高負荷領域において０に設定して且つ、低負荷領域から中負荷領域、及び中負荷領域から高負荷領域に移行するに伴い連続的に低減させるならば、高圧ＥＧＲ制御から高低圧協調ＥＧＲ制御への切替時や、高低圧協調ＥＧＲ制御から低圧ＥＧＲ制御への切替時における総ＥＧＲ量の変化を滑らかにすることが期待できる。
【００９９】
・上記各実施形態では、高圧ＥＧＲ量及び低圧ＥＧＲ量のそれぞれを、高圧ＥＧＲバルブ４８及び低圧ＥＧＲバルブ５２のそれぞれのみによって調節したがこれに限らない。例えば、これらＥＧＲバルブに加えて、排気絞り弁５６及び吸気絞り弁２０のうち少なくとも１つによって調節してもよい。
【０１００】
具体的には、排気側アクチュエータ５６ａの通電操作によって排気絞り弁５６の開度が小さくなるほど、排気通路３４のうち、排気絞り弁５６の上流側の圧力が上昇し、低圧ＥＧＲ通路４６や高圧ＥＧＲ通路４４を介して吸気通路１２に供給される低圧ＥＧＲ量や高圧ＥＧＲ量が多くなる。また、吸気側アクチュエータ２０ａの通電操作によって吸気絞り弁２０の開度が小さくなるほど、吸気通路１２のうち吸気絞り弁２０下流側の圧力が低下し、高圧ＥＧＲ通路４４を介して吸気通路１２に供給される高圧ＥＧＲ量が多くなる。
【０１０１】
・上記各実施形態において、フィードバック制御のみによって低圧及び高圧ＥＧＲアクチュエータを通電操作したがこれに限らない。例えば、フィードフォワード制御を加味して操作してもよい。具体的には、エンジン回転速度及び燃料噴射量に基づきフィードフォワード操作量を算出し、算出されたフィードフォワード操作量に基づき通電操作すればよい。この場合であっても、フィードフォード操作量に対するフィードバック操作量の寄与の度合いが大きいなら、実ＥＧＲ率（実吸気Ｏ２濃度）が目標ＥＧＲ率（目標吸気Ｏ２濃度）まわりで周期的に大きく変動する現象（ハンチング）の発生を回避することができるため、本願発明の適用が有効である。
【０１０２】
・上記各実施形態では、高圧合流後制御値を高圧合流後目標値にするために要求される総ＥＧＲ量を、高圧ＥＧＲ量及び低圧ＥＧＲ量のそれぞれに割り振り、その後高圧ＥＧＲ量が高圧上限値を上回ると判断された場合、高圧ＥＧＲ量のうち高圧上限値を上回る分を低圧ＥＧＲにて補償する制御ロジックを採用したがこれに限らない。例えば、上記総ＥＧＲ量を、原則、高圧ＥＧＲによって賄うこととし、その後高圧ＥＧＲ量が高圧上限値を上回ると判断された場合にのみ、高圧ＥＧＲ量のうち高圧上限値を上回る分を低圧ＥＧＲにて補償する制御ロジックを採用してもよい。
【０１０３】
・内燃機関としては、圧縮点火式内燃機関に限らず、例えば筒内直噴式ガソリンエンジン等の火花点火式内燃機関であってもよい。
【符号の説明】
【０１０４】
１０…エンジン、１２…吸気通路、１２ａ…高圧合流後通路、１２ｂ…低圧合流後通路、１６…ターボチャージャ、１６ａ…吸気コンプレッサ、１６ｂ…排気タービン、２２…燃焼室、３４…排気通路、４４…高圧ＥＧＲ通路、４６…低圧ＥＧＲ通路、４８ａ…高圧ＥＧＲアクチュエータ、５２ａ…低圧ＥＧＲアクチュエータ、５８…ＥＣＵ（内燃機関の排気還流制御装置の一実施形態）。
【図１】
0005397408.tif 000002
【図２】
0005397408.tif 000003
【図３】
0005397408.tif 000004