(57)【要約】【課題】ＨＰＬ機能とＬＰＬ機能を選択的に実施し、両機能でＥＧＲガス流量の制御性を向上させ、両機能の切替え時に制御応答性とＥＧＲガス流量の連続性を向上させること。【解決手段】ＥＧＲ装置は、第１ＥＧＲ通路22と第２ＥＧＲ通路23を含み、第１ＥＧＲ通路22の入口22aがタービン5bより下流の排気通路3に接続され、その出口22bがコンプレッサ5aより上流の吸気通路2に接続される。第２ＥＧＲ通路23の入口23aは第１ＥＧＲ通路22に接続され、その出口22bはスロットル装置6より下流の吸気通路2に接続される。第１ＥＧＲ弁24は、第１ＥＧＲ通路22の第２ＥＧＲ通路23との接続部と同通路22の出口22bとの間に設けられる。第２ＥＧＲ弁25は、第２ＥＧＲ通路23に設けられる。第１ＥＧＲ弁24の弁径が、第２ＥＧＲ弁25の弁径よりも大きく設定される。制御装置80は、ＥＧＲを制御するために、エンジン１の運転状態に基づき両ＥＧＲ弁24,25を制御する。【選択図】図１
2018062854.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの吸気通路と排気通路に設けられ、前記吸気通路における吸気を昇圧させるための過給機と、
前記過給機は、前記排気通路に配置されたタービンと、前記吸気通路に配置され、前記タービンの回転に連動して回転するコンプレッサとを含むことと、
前記コンプレッサより下流の前記吸気通路に設けられ、前記吸気通路における吸気量を調節するための吸気量調節弁と、
前記エンジンから前記排気通路へ排出される排気の一部を排気還流ガスとして前記吸気通路へ流して前記エンジンへ還流させるための排気還流通路と、
前記排気還流通路に設けられ、前記排気還流ガスの流量を調節するための排気還流弁と、
前記エンジンの運転状態を検出するための運転状態検出手段と、
前記運転状態検出手段により検出される運転状態に基づいて前記排気還流弁を制御するための制御手段と
を備えた過給機付きエンジンの排気還流装置において、
前記排気還流通路は、第１排気還流通路と第２排気還流通路を含み、
前記第１排気還流通路は、入口と出口を含み、前記入口が前記タービンより下流の前記排気通路に接続され、前記出口が前記コンプレッサより上流の前記吸気通路に接続され、
前記第２排気還流通路は、入口と出口を含み、前記入口が前記第１排気還流通路の途中に接続され、前記出口が前記吸気量調節弁より下流の前記吸気通路に接続され、
前記排気還流弁は、第１排気還流弁と第２排気還流弁を含み、
前記第１排気還流弁は、前記第１排気還流通路における前記第２排気還流通路との接続部と前記第１排気還流通路の前記出口との間に設けられ、前記第２排気還流弁は、前記第２排気還流通路に設けられ、
前記第１排気還流弁及び前記第２排気還流弁は、それぞれ弁孔を有する弁座と前記弁座に対応して前記弁孔を開閉する弁体を含み、前記第１排気還流弁の前記弁孔の内径と前記弁体の外径の方が、前記第２排気還流弁の前記弁孔の内径と前記弁体の外径よりも大きく設定され、
前記制御手段は、前記エンジンへの排気還流を制御するために、前記検出される運転状態に基づいて前記第１排気還流弁及び前記第２排気還流弁を制御する
ことを特徴とする過給機付きエンジンの排気還流装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記エンジンへの排気還流を遮断すべきと判断したときに、前記第２排気還流弁を全閉に制御すると共に、前記第１排気還流弁を所要の小開度に制御することを特徴とする請求項１に記載の過給機付きエンジンの排気還流装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記第２排気還流弁を全閉に制御する直前の前記エンジンが軽負荷であったときは、前記第１排気還流弁を所定の微小開度に制御することを特徴とする請求項２に記載の過給機付きエンジンの排気還流装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記第２排気還流弁を全閉に制御する直前の前記エンジンが高負荷であったときは、前記第１排気還流弁を前記微小開度より大きい所定の小開度に制御することを特徴とする請求項３に記載の過給機付きエンジンの排気還流装置。
【請求項５】
前記第２排気還流弁には、その開度を検出するための開度検出手段が設けられ、
前記制御手段は、前記第２排気還流弁を全閉に制御するときに、前記開度検出手段の検出結果に基づいて前記第２排気還流弁の異物噛み込みによる異常な開度を算出すると共に、前記異常な開度に応じた前記第１排気還流弁のための小開度を算出し、前記第１排気還流弁を算出された前記小開度に制御することを特徴とする請求項２に記載の過給機付きエンジンの排気還流装置。
【請求項６】
前記タービンより下流の前記排気通路には、少なくとも一つの触媒が配置され、
前記第１排気還流通路の前記入口は、最上流に配置された前記触媒より下流の前記排気通路に接続される
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の過給機付きエンジンの排気還流装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、過給機を備えたエンジンに係り、エンジンから排出される排気の一部を排気還流ガスとして吸気通路へ流してエンジンへ還流させる排気還流装置に関する。詳しくは、高圧ループタイプ機能と低圧ループタイプ機能を備え、両機能を必要に応じて切り替えて使用するようにした過給機付きエンジンの排気還流装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の技術として、例えば、下記の特許文献１に記載される内燃機関の制御装置が知られている。この制御装置は、過給機を備えたエンジンに設けられた排気還流（ＥＧＲ）装置を制御するようになっている。このＥＧＲ装置は、過給機のタービンより下流の排気通路と過給機のコンプレッサ及びスロットル弁より下流の吸気通路とを接続するＥＧＲ通路と、ＥＧＲ通路に設けられた一つのＥＧＲ弁と、ＥＧＲ弁より下流のＥＧＲ通路から分岐し、コンプレッサより上流の吸気通路に接続されるＥＧＲバイパス通路と、ＥＧＲ通路とＥＧＲバイパス通路に設けられる流路切替手段（２つの流路切替弁又は三方弁）と、ＥＧＲガスの供給先を、エンジンの運転状態に応じて、スロットル弁より下流の吸気通路とコンプレッサより上流の吸気通路との間で切り替えるためにＥＧＲ弁及び流路切替手段を制御する制御手段（ＥＣＵ）とを備える。このＥＧＲ装置によれば、ＥＧＲ弁と流路切替手段を制御することにより、エンジンからタービンより下流の排気通路へ流れた排気の一部を、ＥＧＲガスとして、ＥＧＲ通路を介して、スロットル弁より下流の吸気通路へ流してエンジンへ還流することができる（高圧ループタイプ機能）。また、エンジンからタービンより下流の排気通路へ流れた排気の一部を、ＥＧＲガスとして、ＥＧＲ通路及びＥＧＲバイパス通路を介して、コンプレッサより上流の吸気通路へ流してエンジンへ還流することができる（低圧ループタイプ機能）。
【０００３】
一般に、高圧ループタイプ機能と低圧ループタイプ機能の両方を備えたＥＧＲ装置では、非過給時である低回転低負荷域では、高圧ループタイプ機能を使用する。この場合、ＥＧＲ率の制御に関する応答性を高めることができる。一方、この種のＥＧＲ装置では、過給時である低回転中回転中負荷域ないし高回転高負荷域では、低圧ループタイプ機能を使用する。この場合、吸気通路へ流れたＥＧＲガスが、コンプレッサ及びスロットル弁などを経由する長い経路でエンジンに還流されるので、大量のＥＧＲガスを吸気へ混入させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１７８７７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、特許文献１に記載のＥＧＲ装置では、高圧ループタイプ機能において、ＥＧＲガスの流量制御性に問題があった。すなわち、高圧ループタイプ機能は、吸気負圧（ＥＧＲ弁の上流側圧力と下流側圧力との差圧：前後差圧）が比較的大きい場合に使用される。そのため、ＥＧＲガス流量の制御性（流量制御性）を高めるためには、ＥＧＲ弁の弁孔の内径及び弁体の外径（以下、単に「弁径」と総称する。）を、低圧ループタイプ機能の場合に比べて小さくすることが望まれる。一方、低圧ループタイプ機能は、過給機が作動する過給域であって、ＥＧＲ弁の前後差圧が比較的小さい場合に使用される。そのため、ＥＧＲ弁の弁径は高圧ループタイプ機能の場合に比べて大きくすることが望まれる。このＥＧＲ装置では、低圧ループタイプ機能を成立させるために、弁径を大きくする必要があり、その結果として、高圧ループタイプ機能の流量制御性が劣るおそれがあった。
【０００６】
また、このＥＧＲ装置では、高圧ループタイプ機能と低圧ループタイプ機能とを切り替えるに際して、その制御応答性に問題があった。すなわち、このＥＧＲ装置では、両タイプの機能切り替えが、ＥＧＲ弁ではなく、流路切替手段（２つの流路切替弁又は三方弁）によって行われていた。そのため、低圧ループタイプ機能から高圧ループタイプ機能へ切り替えるときには、流路切替手段で流路を切り替えてからＥＧＲ弁を全閉から全開へ制御しなければならなかった。そうでなければ、スロットル弁を流れない空気が、低圧ループタイプ機能の流路から高圧ループタイプ機能の流路を介して吸気通路へ流れ、その結果として多量の空気がエンジンに吸入され、エンジンにトルクショックが発生するおそれがあった。
【０００７】
さらに、このＥＧＲ装置では、高圧ループタイプ機能と低圧ループタイプ機能とを切り替えるに際して、その連続性の点で問題があった。すなわち、このＥＧＲ装置では、両タイプの機能に対し一つのＥＧＲ弁を共用しているので、両タイプの機能切り替えのときに、ＥＧＲガス流量がスキップ的に変化するおそれがあった。
【０００８】
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、排気還流の高圧ループタイプ機能と低圧ループタイプ機能を選択的に実施可能とし、両機能のそれぞれで排気還流ガス流量の制御性を向上させると共に、両機能の切り替えに際して制御応答性と排気還流ガス流量の連続性を向上させることを可能とした過給機付きエンジンの排気還流装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、エンジンの吸気通路と排気通路に設けられ、吸気通路における吸気を昇圧させるための過給機と、過給機は、排気通路に配置されたタービンと、吸気通路に配置され、タービンの回転に連動して回転するコンプレッサとを含むことと、コンプレッサより下流の吸気通路に設けられ、吸気通路における吸気量を調節するための吸気量調節弁と、エンジンから排気通路へ排出される排気の一部を排気還流ガスとして吸気通路へ流してエンジンへ還流させるための排気還流通路と、排気還流通路に設けられ、排気還流ガスの流量を調節するための排気還流弁と、エンジンの運転状態を検出するための運転状態検出手段と、運転状態検出手段により検出される運転状態に基づいて排気還流弁を制御するための制御手段とを備えた過給機付きエンジンの排気還流装置において、排気還流通路は、第１排気還流通路と第２排気還流通路を含み、第１排気還流通路は、入口と出口を含み、入口がタービンより下流の排気通路に接続され、出口がコンプレッサより上流の吸気通路に接続され、第２排気還流通路は、入口と出口を含み、入口が第１排気還流通路の途中に接続され、出口が吸気量調節弁より下流の吸気通路に接続され、排気還流弁は、第１排気還流弁と第２排気還流弁を含み、第１排気還流弁は、第１排気還流通路における第２排気還流通路との接続部と第１排気還流通路の出口との間に設けられ、第２排気還流弁は、第２排気還流通路に設けられ、第１排気還流弁及び第２排気還流弁は、それぞれ弁孔を有する弁座と弁座に対応して弁孔を開閉する弁体を含み、第１排気還流弁の弁孔の内径と弁体の外径の方が、第２排気還流弁の弁孔の内径と弁体の外径よりも大きく設定され、制御手段は、エンジンへの排気還流を制御するために、検出される運転状態に基づいて第１排気還流弁及び第２排気還流弁を制御することを趣旨とする。
【００１０】
上記発明の構成によれば、過給機が作動しない非過給時に、制御手段が第１排気還流弁を閉弁し、第２排気還流弁を開弁することにより、排気還流ガスの流れが高圧ループタイプの機能となる。すなわち、エンジンから排気通路へ排出される排気の一部が排気還流ガスとして、第１排気還流通路及び第２排気還流通路を介して吸気量調節弁より下流の吸気通路へ流れ、エンジンへ還流される。この場合、吸気量調節弁より下流の吸気通路で発生する負圧の作用により、排気還流ガスが、第１排気還流通路と第２排気還流通路を経由して吸気通路へ応答性良く流れ、排気還流につき、いわゆる高圧ループタイプ機能が得られる。このとき、吸気通路へ流れる排気還流ガスの流量は第２排気還流弁により調節される。一方、過給機が作動する過給時に、制御手段が第１排気還流弁を開弁し、第２排気還流弁を閉弁することにより、排気還流ガスの流れが低圧ループタイプの機能となる。すなわち、エンジンから排気通路へ排出される排気の一部が排気還流ガスとして、第１排気還流通路を介してコンプレッサより上流の吸気通路へ流れ、エンジンへ還流される。この場合、第１排気還流通路からコンプレッサより上流の吸気通路において排気還流ガスが吸気に良好に混入され、排気還流につき、いわゆる低圧ループタイプ機能が得られる。このとき、吸気通路へ流れる排気還流ガスの流量は第１排気還流弁により調節される。ここで、第１排気還流弁の弁孔の内径と弁体の外径（弁径）の方が、第２排気還流弁の弁孔の内径と弁体の外径（弁径）よりも大きく設定される。従って、高圧ループタイプ機能では、第２排気還流弁の上流側に作用する圧力と下流側に作用する圧力との差圧（前後差圧：相対的に大きい）と、その小さ目の弁径に応じて所要の排気還流ガス流量が得られる。また、低圧ループタイプ機能では、第１排気還流弁の前後差圧（相対的に小さい）と、大き目の弁径に応じて所要の排気還流ガス流量が得られる。従って、排気還流につき、高圧ループタイプ機能と低圧ループタイプ機能の両方が選択的に得られる。また、各機能では排気還流ガス流量が、それぞれ第２排気還流弁又は第１排気還流弁により個別に適正に調節される。更に、高圧ループタイプ機能と低圧ループタイプ機能は、第２排気還流弁の開弁と閉弁、第１排気還流弁の閉弁と開弁を適宜切り替えることにより、切り替えられる。
【００１１】
上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、制御手段は、エンジンへの排気還流を遮断すべきと判断したときに、第２排気還流弁を全閉に制御すると共に、第１排気還流弁を所要の小開度に制御することを趣旨とする。
【００１２】
上記発明の構成によれば、請求項１に記載の発明の作用に加え、エンジンへの排気還流を遮断すべきと判断されたときに、第２排気還流弁が全閉に制御され、第１排気還流弁が所要の小開度に制御される。ここで、全閉に制御された第２排気還流弁が異物噛み込みなどにより全閉にはなっていない場合を想定することができる。この場合、非過給域で第２排気還流弁を全閉に制御する要求があったときは、排気通路から第１排気還流通路及び第２排気還流通路を経由して、排気還流ガスが、吸気量調節弁より下流の吸気通路へ漏れ流れることがある。このとき、第１排気還流弁が所要の小開度に制御されるので、吸気通路から第１排気還流弁を経由して少量の吸気（新気）が第１排気還流通路へ流れ、第２排気還流通路へ流れる排気還流ガスが、この吸気で希釈される。また、過給域で第２排気還流弁を全閉に制御する要求があったときは、吸気量調節弁より下流の吸気通路から第２排気還流通路を経由して多少量の吸気（新気）が第１排気還流通路へ逆流することがある。このとき、第１排気還流弁が所要の小開度に制御されるので、第１排気還流通路へ逆流する吸気が、更に第１排気還流弁を経由して吸気通路へ戻される。
【００１３】
上記目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、制御手段は、第２排気還流弁を全閉に制御する直前のエンジンが軽負荷であったときは、第１排気還流弁を所定の微小開度に制御することを趣旨とする。
【００１４】
上記発明の構成によれば、請求項２に記載の発明の作用に加え、エンジンが軽負荷（非過給域）で第２排気還流弁を全閉に制御する要求があったときは、第１排気還流弁が所定の微小開度に制御される。従って、このときは、吸気通路から第１排気還流弁を経由して微少量の吸気（新気）が第１排気還流通路へ流れ、第２排気還流通路を流れる排気還流ガスが、この吸気で希釈される。
【００１５】
上記目的を達成するために、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、制御手段は、第２排気還流弁を全閉に制御する直前のエンジンが高負荷であったときは、第１排気還流弁を微小開度より大きい所定の小開度に制御することを趣旨とする。
【００１６】
上記発明の構成によれば、請求項３に記載の発明の作用に加え、エンジンが高負荷（過給域）で第２排気還流弁を全閉に制御する要求があったときは、第１排気還流弁が微小開度より大きい所定の小開度に制御される。従って、このときは、吸気量調節弁より下流の吸気通路から第２排気還流通路を経由して多少量の吸気（新気）が第１排気還流通路へ逆流するが、排気通路へ流れることなく更に第１排気還流弁を経由して吸気通路へ戻される。
【００１７】
上記目的を達成するために、請求項５に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、第２排気還流弁には、その開度を検出するための開度検出手段が設けられ、制御手段は、第２排気還流弁を全閉に制御するときに、開度検出手段の検出結果に基づいて第２排気還流弁の異物噛み込みによる異常な開度を算出すると共に、異常な開度に応じた第１排気還流弁のための小開度を算出し、第１排気還流弁を算出された小開度に制御することを趣旨とする。
【００１８】
上記発明の構成によれば、請求項２に記載の発明の作用に加え、第２排気還流弁が全閉に制御されるときに、開度検出手段の検出結果に基づいて第２排気還流弁の異物噛み込みによる異常な開度が算出される。また、その異常な開度に応じた小開度が算出され、第１排気還流弁がその小開度に制御される。従って、第１排気還流弁が、第２排気還流弁の異常な開度の大きさに応じた小開度に制御される。
【００１９】
上記目的を達成するために、請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明において、タービンより下流の排気通路には、少なくとも一つの触媒が配置され、第１排気還流通路の入口は、最上流に配置された触媒より下流の排気通路に接続されることを趣旨とする。
【００２０】
上記発明の構成によれば、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明の作用に加え、第１排気還流通路の入口が、排気通路の最上流に配置された触媒より下流の排気通路に接続される。従って、第１排気還流通路には、触媒で浄化された排気の一部が排気還流ガスとして流入する。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１に記載の発明によれば、排気還流の高圧ループタイプ機能と低圧ループタイプ機能を選択的に実施することができ、高圧ループタイプ機能と低圧ループタイプ機能のそれぞれで排気還流ガス流量の制御性を向上させることができ、高圧ループタイプ機能と低圧ループタイプ機能の切り替えに際して、その制御応答性と排気還流ガス流量の連続性を向上させることができる。
【００２２】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、非過給域で第２排気還流弁を全閉に制御する要求があったときに、第２排気還流弁が異物噛み込みなどによって全閉にならなかった場合には、吸気量調節弁より下流の吸気通路へ排気還流ガスが漏れ流れても、ＥＧＲガスが希釈されているので、エンジンでの失火の発生や排気エミッションの悪化を防止することができる。一方、過給域で第２排気還流弁を全閉に制御する要求があったときに、第２排気還流弁が異物噛み込みなどにより全閉にならなかった場合に、吸気量調節弁より下流の吸気通路から第２排気還流通路及び第１排気還流通路へ吸気が逆流しても、その吸気が排気通路へ逆流することがないので、排気通路で吸気による不具合の発生を防止することができる。
【００２３】
請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明の効果に加え、エンジンが軽負荷（非過給域）であったことに応じて、吸気通路へ漏れ流れる排気還流ガスを適度に希釈することができる。
【００２４】
請求項４に記載の発明によれば、請求項３に記載の発明の効果に加え、エンジンが高負荷（過給域）であったことに応じて、逆流した吸気を適度に吸気通路へ戻すことができる。
【００２５】
請求項５に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明の効果に加え、排気還流の遮断直前のエンジンが軽負荷（非過給時）であったときは、吸気量調節弁より下流の吸気通路へ漏れ流れる排気還流ガスを、第２排気還流弁の異常な開度、すなわち噛み込み異物の大きさに応じて希釈することができる。また、排気還流の遮断直前のエンジンが高負荷（過給時）であったときは、吸気量調節弁より下流の吸気通路から第２排気還流通路及び第１排気還流通路へ逆流する吸気を、第２排気還流弁の異常な開度、すなわち噛み込み異物の大きさに応じた流量でコンプレッサより上流の吸気通路へ戻すことができる。
【００２６】
請求項６に記載の発明によれば、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明の効果に加え、排気還流ガス中のデポジットを大幅に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】第１実施形態に係り、ガソリンエンジンシステムを示す概略構成図。
【図２】第１実施形態に係り、第１ＥＧＲ弁を示す斜視図。
【図３】第１実施形態に係り、全閉状態における弁部を一部破断して示す斜視図。
【図４】第１実施形態に係り、全開状態における弁部を一部破断して示す斜視図。
【図５】第１実施形態に係り、全閉状態の第１ＥＧＲ弁を示す平断面図。
【図６】第１実施形態に係り、全閉状態における弁座、弁体及び回転軸の関係を示す断面図。
【図７】第１実施形態に係り、弁座及び弁体等を示す図６のＡ−Ａ線断面図。
【図８】第１実施形態に係り、ガソリンエンジンシステムにおける排気、ＥＧＲガス及び吸気等の流れを示す概略構成図。
【図９】第１実施形態に係り、ガソリンエンジンシステムにおける排気、ＥＧＲガス及び吸気等の流れを示す概略構成図。
【図１０】第１実施形態に係り、エンジン回転速度、エンジントルク及びＥＧＲ領域等の関係を示すグラフ。
【図１１】第１実施形態に係り、第１ＥＧＲ弁の全閉時に弁座と弁体の間に異物が噛み込まれた状態を示す断面図。
【図１２】第１実施形態に係り、ＥＧＲ制御の内容を示すフローチャート。
【図１３】第１実施形態に係り、ガソリンエンジンシステムにおける排気、ＥＧＲガス及び吸気等の流れを示す概略構成図。
【図１４】第１実施形態に係り、ガソリンエンジンシステムにおける排気、ＥＧＲガス及び吸気等の流れを示す概略構成図。
【図１５】第２実施形態に係り、ＥＧＲ制御の内容を示すフローチャート。
【図１６】第２実施形態に係り、センサ出力変化に応じた軽負荷ＥＧＲ目標開度又は高負荷ＥＧＲ目標開度を算出するために参照される目標開度マップ。
【図１７】別の実施形態に係り、ガソリンエンジンシステムにおける排気、ＥＧＲガス及び吸気等の流れを示す概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
＜第１実施形態＞
以下、この発明における過給機付きエンジンの排気還流装置をガソリンエンジンシステムに具体化した第１実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
【００２９】
図１に、この実施形態のガソリンエンジンシステムを概略構成図により示す。自動車に搭載されたガソリンエンジンシステムは、エンジン１を備える。このエンジン１は、４気筒、４サイクルのレシプロエンジンであり、ピストン及びクランクシャフト等の周知の構成を含む。エンジン１には、各気筒へ吸気を導入するための吸気通路２と、各気筒から排気を導出するための排気通路３が設けられる。吸気通路２と排気通路３には、過給機５が設けられる。吸気通路２には、その上流側から順に吸気入口２ａ、エアクリーナ４、過給機５のコンプレッサ５ａ、スロットル装置６、インタークーラ７及び吸気マニホールド８が設けられる。スロットル装置６は、運転者のアクセル操作に応じてバタフライ式のスロットル弁６ａを開度可変に駆動する電動弁である。スロットル装置６は、吸気通路２における吸気量を調節するための装置であり、本発明の吸気量調節弁の一例に相当する。吸気マニホールド８は、サージタンク８ａと、サージタンク８ａからエンジン１の各気筒へ分岐する４つの分岐通路８ｂとを含む。排気通路３には、その上流側から順に排気マニホールド９、過給機５のタービン５ｂ及び触媒１０が設けられる。触媒１０は、排気を浄化するためのものであり、例えば、三元触媒により構成することができる。過給機５は、吸気通路２における吸気を昇圧するために設けられ、周知の構成を備える。すなわち、排気通路３に設けられたタービン５ｂは、排気の流れにより回転動作し、その回転動作に連動して吸気通路２に設けられたコンプレッサ５ａが回転動作する。これにより、吸気通路２を流れる吸気が昇圧されるようになっている。インタークーラ７は、コンプレッサ５ａで昇圧された吸気を冷却するようになっている。
【００３０】
エンジン１には、各気筒に対応して燃料を噴射するための燃料噴射装置（図示略）が設けられる。燃料噴射装置は、燃料供給装置（図示略）から供給される燃料をエンジン１の各気筒へ噴射するように構成される。各気筒では、燃料噴射装置から噴射される燃料と吸気マニホールド８から導入される吸気とにより可燃混合気が形成される。
【００３１】
また、エンジン１には、各気筒に対応して点火装置（図示略）が設けられる。点火装置は、各気筒にて可燃混合気に点火するように構成される。各気筒内の可燃混合気は、点火装置の点火動作により爆発・燃焼し、燃焼後の排気は、各気筒から排気マニホールド９、タービン５ｂ及び触媒１０を経て外部へ排出される。このとき、各気筒でピストン（図示略）が上下運動し、クランクシャフト（図示略）が回転することにより、エンジン１に動力が得られる。
【００３２】
この実施形態のガソリンエンジンシステムは、排気還流装置（ＥＧＲ装置）２１を備える。このＥＧＲ装置２１は、各気筒から排気通路３へ排出される排気の一部を排気還流ガス（ＥＧＲガス）として吸気通路２へ流して各気筒へ還流させるための排気還流通路（ＥＧＲ通路）２２，２３と、ＥＧＲ通路２２，２３に設けられ、ＥＧＲガスの流量を調節するための排気還流弁（ＥＧＲ弁）２４，２５とを備える。ＥＧＲ通路２２，２３は、第１ＥＧＲ通路２２と第２ＥＧＲ通路２３を含む。第１ＥＧＲ通路２２は、入口２２ａと出口２２ｂを含む。第１ＥＧＲ通路２２の入口２２ａは、触媒１０より下流の排気通路３に接続され、同通路２２の出口２２ｂは、コンプレッサ５ａより上流の吸気通路２に接続される。第２ＥＧＲ通路２３は、入口２３ａと出口２３ｂを含む。第２ＥＧＲ通路２３の入口２３ａは、第１ＥＧＲ通路２２の途中の通路接続部２２ｃに接続され、同通路２３の出口２３ｂは、スロットル装置６より下流の吸気通路２（吸気マニホールド８）に分配管２６を介して接続される。この第２ＥＧＲ通路２３の出口２３ｂは分配管２６に複数設けられる。それら出口２３ｂは、ＥＧＲガスを各分岐通路８ｂへ均等に分配するために、吸気マニホールド８の各分岐通路８ｂのそれぞれに接続される。ＥＧＲ弁２４，２５は、第１ＥＧＲ弁２４と第２ＥＧＲ弁２５を含む。第１ＥＧＲ弁２４は、第１ＥＧＲ通路２２における通路接続部２２ｃと同通路２２の出口２２ｂとの間に設けられる。第２ＥＧＲ弁２５は、第２ＥＧＲ通路２３に設けられる。また、第１ＥＧＲ通路２２には、ＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ２７が設けられる。
【００３３】
この実施形態で、第１ＥＧＲ弁２４及び第２ＥＧＲ弁２５は、開度可変な電動弁により構成される。これらＥＧＲ弁２４，２５として、大流量、高応答及び高分解能の特性を有することが望ましい。そこで、この実施形態では、第１ＥＧＲ弁２４及び第２ＥＧＲ弁２５の構造として、例えば、特許第５７５９６４６号公報に記載される「二重偏心弁」を採用することができる。この二重偏心弁は、大流量制御に対応して構成される。
【００３４】
ここで、第１ＥＧＲ弁２４及び第２ＥＧＲ弁２５の基本構成について以下に説明する。この実施形態では、第１ＥＧＲ弁２４と第２ＥＧＲ弁２５の基本構成が同じであることから、第１ＥＧＲ弁２４のみについて説明し、第２ＥＧＲ弁２５の説明を省略する。図２に、第１ＥＧＲ弁２４を斜視図により示す。第１ＥＧＲ弁２４は、二重偏心弁より構成される弁部３１と、モータ４２（図５参照）を内蔵したモータ部３２と、減速機構４３（図５参照）を内蔵した減速機構部３３とを備える。弁部３１は、ＥＧＲガスが流れる流路３６を有する管部３７を含み、流路３６には弁座３８、弁体３９及び回転軸４０の先端部が配置される。回転軸４０には、モータ４２（図５参照）の回転力が減速機構４３（図５参照）を介して伝達されるようになっている。
【００３５】
図３に、弁体３９が弁座３８に着座する全閉位置に配置された全閉状態における弁部３１を一部破断して斜視図により示す。図４に、弁体３９が弁座３８から最も離れた全開状態における弁部３１を一部破断して斜視図により示す。図３、図４に示すように、流路３６には段部３６ａが形成され、その段部３６ａに弁座３８が組み込まれる。弁座３８は、円環状をなし、中央に弁孔３８ａを有する。弁孔３８ａの縁部には、環状のシート面３８ｂが形成される。弁体３９は、円板状をなし、その外周には、シート面３８ｂに対応する環状のシール面３９ａが形成される。弁体３９は回転軸４０の先端に固定されて回転軸４０と一体的に回動するようになっている。図３、図４において、流路３６は、弁座３８を境として上流側流路３６Ａと下流側流路３６Ｂに分かれる。図３、図４においては、弁座３８より上の流路３６がＥＧＲガスの流れの上流側流路３６Ａを示し、弁座３８より下の流路３６がＥＧＲガスの流れの下流側流路３６Ｂを示す。そして、弁体３９は、上流側流路３６Ａに配置される。この実施形態で、上流側流路３６Ａは、第１ＥＧＲ通路２２を介して排気通路３に通じる「排気側」であり、下流側流路３６Ｂは、第１ＥＧＲ通路２２を介して吸気通路２に通じる「吸気側」である。
【００３６】
図５に、全閉状態の第１ＥＧＲ弁２４を平断面図により示す。図５に示すように、第１ＥＧＲ弁２４は、主要な構成要素として、弁座３８、弁体３９及び回転軸４０の他に、ハウジング４１、モータ４２、減速機構４３及び戻し機構４４を備える。ハウジング４１は、流路３６と管部３７を含むアルミ製の弁ハウジング４５と、同ハウジング４５の開口端を閉鎖する合成樹脂製のエンドフレーム４６とを含む。回転軸４０及び弁体３９は、弁ハウジング４５に設けられる。すなわち、回転軸４０には、その先端に弁体３９を取り付けるためのピン４０ａが設けられる。回転軸４０は、ピン４０ａを含む先端部を自由端とし、先端部が弁体３９と共に下流側流路３６Ｂに配置される。この実施形態では、下流側流路３６Ｂにて、弁体３９と回転軸４０の先端部が配置されると共に、弁体３９が弁座３８に着座可能に設けられる。また、回転軸４０は、ピン４０ａの反対側を基端部４０ｂとし、その基端部４０ｂにて弁ハウジング４５に片持ち支持される。また、回転軸４０の基端部４０ｂは、互いに離れて配置された２つの軸受、すなわち第１軸受４７と第２軸受４８を介して弁ハウジング４５に回転可能に支持される。第２軸受４８に隣接して回転軸４０と弁ハウジング４５との間には、ゴムシール６１が設けられる。第１軸受４７及び第２軸受４８は、それぞれボールベアリングにより構成される。弁体３９は、その軸線Ｌ２（図６参照）上にて上方（下流側流路３６Ｂ）へ突出する突部３９ｂを含み、突部３９ｂにピン孔３９ｃが形成される。弁体３９は、ピン孔３９ｃにピン４０ａを圧入し溶接することにより回転軸４０に固定される。この実施形態で、回転軸４０が弁ハウジング４５に対し軸受４７，４８を介して片持ち支持されることにより、弁体３９と弁座３８と間で、不可避なミクロン単位の軸受ガタが許容されるようになっている。
【００３７】
図５において、エンドフレーム４６は、弁ハウジング４５に対し複数のクリップ（図示略）により固定される。エンドフレーム４６の内側には、回転軸４０の基端に対応して配置され、弁体３９の開度（弁開度）を検出するための開度センサ４９が設けられる。開度センサ４９は、本発明の開度検出手段の一例に相当する。また、回転軸４０の基端部４０ｂには、メインギヤ５１が固定される。メインギヤ５１と弁ハウジング４５との間には、弁体３９を閉弁方向へ回動付勢するためのリターンスプリング５０が設けられる。リターンスプリング５０の付勢力として、全閉状態の弁体３９を開弁させようとする前後差圧に対向できる「１００ｋＰａ」程度を想定することができる。メインギヤ５１の裏側には、凹部５１ａが形成され、その凹部５１ａに磁石５６が収容される。磁石５６は、その上から押さえ板５７により押さえ付けられて固定される。従って、メインギヤ５１が、弁体３９及び回転軸４０と一体的に回転することにより、磁石５６の磁界が変化し、その磁界の変化を開度センサ４９が弁開度として検出するようになっている。
【００３８】
図５に示すように、モータ４２は、弁ハウジング４５に形成された収容凹部４５ａに収容される。モータ４２は、収容凹部４５ａにて、留め板５８と板ばね５９を介して弁ハウジング４５に固定される。モータ４２は、弁体３９を開閉するために減速機構４３を介して回転軸４０に駆動連結される。すなわち、モータ４２の出力軸（図示略）上に固定されたモータギヤ５３が、中間ギヤ５２を介し、メインギヤ５１に駆動連結される。中間ギヤ５２は、大径ギヤ５２ａと小径ギヤ５２ｂを含む二段ギヤにより構成される。中間ギヤ５２は、ピンシャフト５４を介して弁ハウジング４５に回転可能に支持される。大径ギヤ５２ａには、モータギヤ５３が連結され、小径ギヤ５２ｂには、メインギヤ５１が連結される。この実施形態では、各ギヤ５１〜５３により減速機構４３が構成される。メインギヤ５１と中間ギヤ５２は、軽量化のために樹脂材料により形成される。弁ハウジング４５とエンドフレーム４６との接合部分には、ゴム製のガスケット６０が設けられる。ガスケット６０により、モータ部３２と減速機構部３３の内部が大気に対して密閉される。
【００３９】
従って、図３に示す全閉状態から、モータ４２が作動し、モータギヤ５３が回転することにより、その回転が中間ギヤ５２により減速されてメインギヤ５１に伝達される。これにより、回転軸４０及び弁体３９が、リターンスプリング５０の付勢力に抗して回動され、流路３６が開かれる。すなわち、弁体３９が開弁される。弁体３９を閉弁させる場合は、モータ４２がモータギヤ５３を逆転させることになる。また、弁体３９をある開度に保持するためには、モータ４２に回転力を発生させ、その回転力を保持力としてモータギヤ５３、中間ギヤ５２及びメインギヤ５１を介して回転軸４０に伝達する。この保持力がリターンスプリング５０の付勢力に均衡することにより、弁体３９がある開度に保持される。
【００４０】
ここで、この実施形態の第１ＥＧＲ弁２４では、図３に示す全閉状態において、下流側流路３６Ｂに吸気通路２から過大な過給圧が作用することがある。この場合、弁体３９が弁座３８から浮き上がり、吸気が上流側流路３６Ａへ漏れて排気通路３へ流れるおそれがある。この結果、排気通路３では、バックファイア等が発生するおそれがある。弁体３９の浮き上りは、回転軸４０が二つの軸受４７，４８を介して弁ハウジング４５に支持され、それら軸受４７，４８に構造上、ミクロン単位のガタ（軸受ガタ）が存在することにより起こり得るものである。そこで、ＥＧＲ弁２４には、全閉時に過大な過給圧の作用による弁体３９の浮き上がりを防止するための構成が設けられる。
【００４１】
図６には、全閉状態における弁座３８、弁体３９及び回転軸４０の関係を断面図により示す。図６において、回転軸４０の軸線（主軸線）Ｌ１は、弁体３９のシール面３９ａから離れて配置されると共に、弁体３９の軸線Ｌ２から離れて配置される。ここで、回転軸４０のピン４０ａの軸線（副軸線Ｌ３）は、主軸線Ｌ１に対し平行に伸びると共に、主軸線Ｌ１から回転軸４０の半径方向へ偏って配置される。弁体３９は、主軸線Ｌ１から弁体３９の軸線Ｌ２が伸びる方向と平行に伸びる仮想面Ｖ１を境とする第１の側部３９Ａ（図６において網掛け（紗）を付して示す部分）と第２の側部３９Ｂ（図６において網掛け（紗）を付さない部分）を含む。そして、弁体３９が全閉状態から、回転軸４０の主軸線Ｌ１を中心にして、開弁方向（図６の時計方向）Ｆ１へ回動するとき、第１の側部３９Ａは下流側流路３６Ｂへ向けて回動し、第２の側部３９Ｂは上流側流路３６Ａへ向けて回動するようになっている。開弁状態から弁体３９を全閉状態へ閉弁するときは、開弁方向Ｆ１とは逆向きの閉弁方向（図６の反時計方向）へ回動するようになっている。
【００４２】
上記した弁座３８、弁体３９及び回転軸４０の配置関係を前提として、図３〜図６に示すように、弁座３８には、全閉状態の弁体３９に対し、開弁方向Ｆ１とは逆向きの閉弁方向へ向かう回動を規制するための閉弁ストッパ６５が設けられる。閉弁ストッパ６５は、弁体３９の第１の側部３９Ａの上面に係合可能に設けられる。閉弁ストッパ６５は、短辺部６５ａと長辺部６５ｂからなるＬ形状をなし、その短辺部６５ａが弁座３８の上面に固定され、長辺部６５ｂが第１の側部３９Ａの上面に係合可能に配置される。ここで、閉弁ストッパ６５は、例えば、溶接により弁座３８に固定することができる。図７に、弁座３８及び弁体３９等を図６のＡ−Ａ線断面図により示す。図６、図７に示すように、閉弁ストッパ６５の長辺部６５ｂには、半球状の凸曲面を有する凸部６５ｃが一体に形成される。この実施形態では、弁体３９が全閉状態にあるとき、リターンスプリング５０が弁体３９を閉弁方向へ回動付勢することにより、第１の側部３９Ａの上面が閉弁ストッパ６５の凸部６５ｃに係合するようになっている。
【００４３】
この実施形態では、第１ＥＧＲ弁２４と第２ＥＧＲ弁２５の開閉及び開度を、エンジン１の運転状態に応じて制御するようになっている。図８、図９に、ガソリンエンジンシステムにおける排気、ＥＧＲガス及び吸気等の流れを概略構成図により示す。ここで、過給機５が動作しない非過給域において、第１ＥＧＲ弁２４を閉弁し、第２ＥＧＲ弁２５を開弁することにより、図８に示すように、エアクリーナ４から吸気通路２に流入した吸気（白矢印）は、コンプレッサ５ａ、スロットル装置６、インタークーラ７及び吸気マニホールド８を経由してエンジン１の各気筒に導入される。また、エンジン１から排気通路３へ排出された排気（黒矢印）は、排気マニホールド９、タービン５ｂ及び触媒１０を経由して外部へ排出される。また、その排気の一部は、ＥＧＲガスとして、入口２２ａから第１ＥＧＲ通路２２に流入し、ＥＧＲクーラ２７、通路接続部２２ｃ、第２ＥＧＲ通路２３、第２ＥＧＲ弁２５及び分配管２６を経由して吸気マニホールド８へ流れ、エンジン１の各気筒へ還流される。ＥＧＲ装置２１のこのような機能を「高圧ループタイプ機能」（以下、便宜的に「ＨＰＬ機能」）という。
【００４４】
一方、過給機５が作動する過給域（吸気量が相対的に多くなる。）において、第１ＥＧＲ弁２４を開弁し、第２ＥＧＲ弁２５を閉弁することにより、図９に示すように、排気通路３を流れる排気の一部は、ＥＧＲガスとして、入口２２ａから第１ＥＧＲ通路２２に流入し、ＥＧＲクーラ２７、通路接続部２２ｃ、第１ＥＧＲ弁２４を経由して吸気通路２へ流れ、コンプレッサ５ａ、スロットル装置６、インタークーラ７及び吸気マニホールド８を経由してエンジン１の各気筒へ還流される。ＥＧＲ装置２１のこのような機能を「低圧ループタイプ機能」（以下、便宜的に「ＬＰＬ機能」）という。すなわち、このＥＧＲ装置２１は、触媒１０より下流の排気通路３からスロットル装置６より下流の吸気通路２（吸気マニホールド８）へＥＧＲガスを流すことができるＨＰＬ機能と、触媒１０より下流の排気通路３からコンプレッサ５ａより上流かつエアクリーナ４より下流の吸気通路２へＥＧＲガスを流すことができるＬＰＬ機能とを兼ね備えている。
【００４５】
ここで、第２ＥＧＲ弁２５の基本構成は、第１ＥＧＲ弁２４のそれに準ずる。しかしながら、第１ＥＧＲ弁２４は、コンプレッサ５ａより上流の吸気通路２に接続される第１ＥＧＲ通路２２にて、その出口２２ｂの直前に設けられる。また、第２ＥＧＲ弁２５は、スロットル装置６より下流の吸気マニホールド８に接続される第２ＥＧＲ通路２３にて、その出口２３ｂより上流に設けられる。従って、第１ＥＧＲ弁２４の上流側に作用する排気圧力と下流側に作用する吸気通路２の圧力との差（弁前後差圧：負圧）は、第２ＥＧＲ弁２５のそれよりも相対的に小さくなる。そこで、この実施形態では、ＨＰＬ機能とＬＰＬ機能の両方で所望の同程度のＥＧＲ率（ＥＧＲガス流量／吸気量）を得るために、第１ＥＧＲ弁２４の弁座３８の弁孔３８ａの内径及び弁体３９の外径（弁径）を、第２ＥＧＲ弁２５のそれよりも相対的に大きく設定している。その大きさの違いは、例えば、面積比で４倍程度に設定することができる。
【００４６】
図１０に、エンジン回転速度、エンジントルク及びＥＧＲ領域等の関係をグラフにより示す。図１０において、太線で囲む領域は、ＬＰＬ機能領域を示し、太い１点鎖線で囲む領域は、ＨＰＬ機能領域を示す。また、図１０において、ＬＰＬ機能領域とＨＰＬ機能領域を含む実線で囲む領域は、ＥＧＲ領域全体を示す。このＥＧＲ領域における複数の実線（斜線）は、第１ＥＧＲ弁２４の弁前後差圧を示し、その値は吸気量にほぼ比例して大きくなる。同じくＥＧＲ領域における複数の破線は、第２ＥＧＲ弁２５の弁前後差圧を示し、その値が大きいほど吸気量は少なくなる。例えば、図１０において、ＬＰＬ機能領域のＡ点[吸気量２０（ｇ／秒）；弁前後差圧２０（ｋＰａ）]と、ＨＰＬ機能領域のＢ点[吸気量５（ｇ／秒）；弁前後差圧４０（ｋＰａ）]とを同じＥＧＲ率に適合にするには、Ａ点（ＬＰＬ機能領域）においては、弁前後差圧が比較的低いが、大きなＥＧＲガス流量が求められる。一方、Ｂ点（ＨＰＬ機能領域）においては、弁前後差圧が比較的高いが、小さなＥＧＲガス流量[制御性（分解能）]が求められる。このようなＬＰＬ機能領域とＨＰＬ機能領域の違いから、第１ＥＧＲ弁２４の弁径を第２ＥＧＲ弁２５のそれよりも大きく設定する必要がある。
【００４７】
次に、ガソリンエンジンシステムの電気的構成の一例について説明する。図１において、ガソリンエンジンシステムに設けられる各種センサ７１〜７７は、エンジン１の運転状態を検出するための本発明の運転状態検出手段の一例に相当する。スロットル装置６に設けられたスロットルセンサ７１は、スロットル弁６ａの開度（スロットル開度）ＴＡを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。サージタンク８ａに設けられた吸気圧センサ７２は、スロットル装置６より下流の吸気通路２における吸気圧力ＰＭを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。エンジン１に設けられた水温センサ７３は、エンジン１の内部を流れる冷却水の温度（冷却水温度）ＴＨＷを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。エンジン１に設けられた回転速度センサ７４は、クランクシャフトの回転速度（エンジン回転速度）ＮＥを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。エアクリーナ４に設けられたエアフローメータ７５は、エアクリーナ４を流れる吸気量Ｇａを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。エアクリーナ４の入口に設けられた吸気温センサ７６は、エアクリーナ４に吸入される外気の温度（吸気温度）ＴＨＡを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。触媒１０より下流の排気通路３に設けられた酸素センサ７７は、排気中の酸素濃度Ｏｘを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。加えて、この実施形態では、第２ＥＧＲ弁２５にも、第１ＥＧＲ弁２４の開度センサ４９と同様の開度センサ７８が設けられる。
【００４８】
このガソリンエンジンシステムは、同システムの制御を司る電子制御装置（ＥＣＵ）８０を更に備える。ＥＣＵ８０には、各種センサ４９，７１〜７８がそれぞれ接続される。また、ＥＣＵ８０には、第１ＥＧＲ弁２４及び第２ＥＧＲ弁２５の他、燃料噴射装置（図示略）及び点火装置（図示略）が接続される。ＥＣＵ８０は、本発明の制御手段の一例に相当する。周知のようにＥＣＵ８０は、中央処理装置（ＣＰＵ）、各種メモリ、外部入力回路及び外部出力回路等を備える。メモリには、各種制御に関する所定の制御プログラムが格納される。ＣＰＵは、入力回路を介して入力される各種センサ４９，７１〜７８の検出信号に基づき、所定の制御プログラムに基づいて燃料噴射制御、点火時期制御及びＥＧＲ制御等を実行するようになっている。また、ＥＧＲ制御において、ＥＣＵ８０は、エンジン１の運転状態に応じて第１ＥＧＲ弁２４及び第２ＥＧＲ弁２５を制御するようになっている。
【００４９】
ここで、全閉時の第１ＥＧＲ弁２４につき、弁座３８と弁体３９との間における異物の噛み込みについて検討する。図１１には、第１ＥＧＲ弁２４の全閉時に弁座３８と弁体３９の間に異物ＦＧが噛み込まれた状態を断面図により示す。図１１において、二点鎖線は、異物噛み込みがない場合の弁体３９の状態を示す。図１１に示すように、弁座３８と弁体３９との間に異物ＦＧが噛み込まれたときは、閉弁ストッパ６５を支点にして弁体３９が時計回りに傾くことになる。そして、その傾きが弁体３９の開度変化として開度センサ４９により検出することができる。異物ＦＧが微小であっても、閉弁ストッパ６５を支点に弁体３９が閉弁ストッパ６５に押し付けられるので、軸受ガタの分の弁体３９の浮き上りが解消され、異物ＦＧの噛み込みが開度センサ４９の検出開度に現れることになる。
【００５０】
次に、この実施形態におけるＥＧＲ制御について詳しく説明する。図１２に、その制御内容をフローチャートにより示す。
【００５１】
処理がこのルーチンへ移行すると、ステップ１００で、ＥＣＵ５０は、スロットルセンサ７１、吸気圧センサ７２、水温センサ７３、回転速度センサ７４及び吸気温センサ７６の各種検出値に基づき、スロットル開度ＴＡ、吸気圧力ＰＭ、冷却水温度ＴＨＷ、回転速度ＮＥ、吸気温度ＴＨＡ及びエンジン負荷ＫＬを取り込む。ＥＣＵ５０は、スロットル開度ＴＡ及びエンジン回転速度ＮＥから、エンジン負荷ＫＬを算出することができる。
【００５２】
次に、ステップ１１０で、ＥＣＵ８０は、ＥＧＲカットか否かを判断する。すなわち、エンジン１がエンジン１へのＥＧＲを遮断すべき運転状態にあるか否かを判断する。ＥＣＵ８０は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ１２０へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ１６０へ移行する。
【００５３】
ステップ１２０では、ＥＣＵ８０は、第２ＥＧＲ弁２５を全閉に制御し、処理をステップ１３０へ移行する。
【００５４】
ステップ１３０では、ＥＣＵ８０は、軽負荷カットか否かを判断する。すなわち、ＥＣＵ８０は、第２ＥＧＲ弁２５を全閉に制御する直前のエンジン１の運転状態が軽負荷であったか否かを判断する。ＥＣＵ８０は、この判断結果が肯定となる場合は直前が軽負荷であったとして処理をステップ１４０へ移行し、この判断結果が否定となる場合は直前が高負荷であったとして処理をステップ１５０へ移行する。
【００５５】
ステップ１４０では、ＥＣＵ８０は、第１ＥＧＲ弁２４を微小開度に制御し、処理をステップ１００へ戻す。ここで、ＥＧＲカット時であるにもかかわらず、第１ＥＧＲ弁２４を微小開度に制御するのは、全閉に制御された第２ＥＧＲ弁２５に異物噛み込みによるＥＧＲガス漏れが起きることを想定したものである。「微小開度」は、第２ＥＧＲ弁２５に異物噛み込みが無く、ＥＧＲガス漏れがない場合を想定した開度である。すなわち、この「微小開度」は、エンジン１の軽負荷時（例えば、非過給時）に、第１ＥＧＲ弁２４から吸気通路２へＥＧＲガスが流れ、そのガスがエンジン１に取り込まれても、エンジン１の失火を回避できる程度のＥＧＲガス流量に抑えられる開度に相当する。
【００５６】
一方、ステップ１５０では、ＥＣＵ８０は、第１ＥＧＲ弁２４を微小開度よりやや大きい小開度に制御し、処理をステップ１００へ戻す。ここでも、ＥＧＲカット時であるにもかかわらず、第１ＥＧＲ弁２４を小開度に制御するのは、全閉に制御された第２ＥＧＲ弁２５に異物噛み込みによる吸気の逆流が起きることを想定したものである。「小開度」は、第２ＥＧＲ弁２５に異物噛み込みが無く、吸気の逆流がない場合を想定した開度である。すなわち、この「小開度」は、エンジン１の高負荷時（例えば、過給時）に、第１ＥＧＲ弁２４から第１ＥＧＲ通路２２を介して排気通路３へ吸気が流れても、排気通路３での不具合を回避できる程度の吸気量に抑えられる開度に相当する。
【００５７】
一方、ステップ１１０から移行してステップ１６０では、ＥＣＵ８０は、冷却水温度ＴＨＷ、エンジン回転速度ＮＥ、吸気温度ＴＨＡ及びエンジン負荷ＫＬに応じた高圧ＥＧＲ目標開度ＴＥＧＲＨと低圧ＥＧＲ目標開度ＴＥＧＲＬを算出する。ＥＣＵ８０は、例えば、所定の目標開度マップを参照することにより、各種パラメータＴＨＷ、ＮＥ、ＴＨＡ、ＫＬに応じた高圧ＥＧＲ目標開度ＴＥＧＲＨと低圧ＥＧＲ目標開度ＴＥＧＲＬをそれぞれ算出することができる。
【００５８】
次に、ステップ１７０で、ＥＣＵ８０は、第２ＥＧＲ弁２５を、高圧ＥＧＲ目標開度ＴＥＧＲＨに制御する。ここで、ＥＣＵ８０は、非過給域では第２ＥＧＲ弁２５を所要の開度に制御し、過給域では第２ＥＧＲ弁２５を全閉に制御することになる。
【００５９】
次に、ステップ１８０で、ＥＣＵ８０は、第１ＥＧＲ弁２４を、低圧ＥＧＲ目標開度ＴＥＧＲＬに制御し、処理をステップ１００へ戻す。ここで、ＥＣＵ８０は、過給域では第１ＥＧＲ弁２４を所要の開度に制御し、非過給域では第１ＥＧＲ弁２４を全閉に制御することになる。
【００６０】
上記制御によれば、ＥＣＵ８０は、エンジン１へのＥＧＲを制御するために、検出されるエンジン１の運転状態に基づいて第１ＥＧＲ弁２４及び第２ＥＧＲ弁２５を制御するようになっている。詳しくは、ＥＣＵ８０は、エンジン１へのＥＧＲを遮断（ＥＧＲカット）すべきと判断したときに、第２ＥＧＲ弁２５を全閉に制御すると共に、第１ＥＧＲ弁２４を所要の小開度に制御するようになっている。より詳しくは、ＥＣＵ８０は、第２ＥＧＲ弁２５を全閉に制御する直前のエンジン１が軽負荷であったときは、第１ＥＧＲ弁２４を所定の微小開度に制御するようになっている。一方、ＥＣＵ８０は、第２ＥＧＲ弁２５を全閉に制御する直前のエンジン１が高負荷であったときは、第１ＥＧＲ弁２４を微小開度より大きい所定の小開度に制御するようになっている。
【００６１】
以上説明したこの実施形態のＥＧＲ装置によれば、過給機５が作動しない非過給時に、ＥＣＵ８０が第１ＥＧＲ弁２４を閉弁し、第２ＥＧＲ弁２５を開弁することにより、ＥＧＲガスの流れがＨＰＬ機能となる。すなわち、図８に示すように、エンジン１から排気通路３へ排出される排気の一部がＥＧＲガスとして、第１ＥＧＲ通路２２及び第２ＥＧＲ通路２３を介してスロットル装置６より下流の吸気通路２（吸気マニホールド８）へ流れ、エンジン１へ還流される。この場合、スロットル装置６より下流の吸気通路２で発生する吸気負圧の作用により、ＥＧＲガスが、第１ＥＧＲ通路２２と第２ＥＧＲ通路２３を経由して吸気通路２へ応答性良く流れる。このとき、吸気通路２へ流れるＥＧＲガスの流量は、第２ＥＧＲ弁２５によって調節される。
【００６２】
一方、過給機５が作動する過給時に、ＥＣＵ８０が第１ＥＧＲ弁２４を開弁し、第２ＥＧＲ弁２５を閉弁することにより、ＥＧＲガスの流れがＬＰＬ機能となる。すなわち、図９に示すように、エンジン１から排気通路３へ排出される排気の一部がＥＧＲガスとして、第１ＥＧＲ通路２２を介してコンプレッサ５ａより上流の吸気通路２へ流れ、吸気通路２を介してエンジン１へ還流される。この場合、第１ＥＧＲ通路２２から吸気通路２へ流れた大流量のＥＧＲガスが、吸気と良好に混入される。このとき、吸気通路２へ流れるＥＧＲガスの流量は、第１ＥＧＲ弁２４によって調節される。
【００６３】
ここで、第１ＥＧＲ弁２４の弁座３８の弁孔３８ａの内径と弁体３９の外径、すなわち「弁径」の方が、第２ＥＧＲ弁２５の「弁径」よりも大きく設定される。従って、ＨＰＬ機能では、第２ＥＧＲ弁２５の上流側に作用する排気圧力と下流側に作用する吸気圧力との差圧（前後差圧：相対的に大きい）と、その小さ目の弁径に応じて所要のＥＧＲガス流量が得られる。また、ＬＰＬ機能では、第１ＥＧＲ弁２４の前後差圧（相対的に小さい）と、その大き目の弁径に応じて所要のＥＧＲガス流量が得られる。従って、ＥＧＲにつき、ＨＰＬ機能とＬＰＬ機能の両方が選択的に得られる。このため、ＥＧＲのＨＰＬ機能とＬＰＬ機能を選択的に実施することができる。また、各機能ではＥＧＲガス流量が、それぞれ第２ＥＧＲ弁２５又は第１ＥＧＲ弁２４によって個別に適正に調節される。このため、ＨＰＬ機能とＬＰＬ機能のそれぞれでＥＧＲガス流量の制御性を向上させることができる。更に、ＨＰＬ機能とＬＰＬ機能は、第２ＥＧＲ弁２５の開弁と閉弁、第１ＥＧＲ弁２４の閉弁と開弁を適宜切り替えることにより、切り替えられる。このため、ＨＰＬ機能とＬＰＬ機能の切り替えに際して、その制御応答性とＥＧＲガス流量の連続性を向上させることができる。
【００６４】
この実施形態の構成によれば、ＥＧＲカットすべきと判断されたときに、第２ＥＧＲ弁２５が全閉に制御され、第１ＥＧＲ弁２４が所要の小開度に制御される。ここで、全閉に制御された第２ＥＧＲ弁２５が異物噛み込みなどによって全閉にならない場合を想定することができる。図１３、図１４に、ガソリンエンジンシステムにおける排気、ＥＧＲガス及び吸気等の流れを概略構成図により示す。この場合、非過給域で第２ＥＧＲ弁２５を全閉に制御する要求があったときは、図１３に矢印で示すように、排気通路３から第１ＥＧＲ通路２２及び第２ＥＧＲ通路２３を経由して、ＥＧＲガスが、スロットル装置６より下流の吸気通路２（吸気マニホールド８）へ漏れ流れることがある。このとき、第１ＥＧＲ弁２４が所要の小開度に制御されるので、図１３に矢印で示すように、吸気通路２から第１ＥＧＲ弁２４を経由して少量の吸気（新気）が第１ＥＧＲ通路２２へ流れ、第２ＥＧＲ通路２３へ流れるＥＧＲガスが、この吸気で希釈されることになる。このため、非過給域で第２ＥＧＲ弁２５を全閉に制御する要求があったときに、第２ＥＧＲ弁２５が異物噛み込みなどによって全閉にならなかった場合には、吸気マニホールド８へＥＧＲガスが漏れ流れても、ＥＧＲガスが希釈されているので、エンジン１での失火の発生や排気エミッションの悪化を防止することができる。一方、過給域で第２ＥＧＲ弁２５を全閉に制御する要求があったときは、図１４に矢印で示すように、スロットル装置６より下流の吸気通路２（吸気マニホールド８）から第２ＥＧＲ通路２３を経由して多少量の吸気（新気）が第１ＥＧＲ通路２２へ逆流することがある。このとき、第１ＥＧＲ弁２４が所要の小開度に制御されるので、図１４に矢印で示すように、第１ＥＧＲ通路２２へ逆流する吸気が、更に第１ＥＧＲ弁２４を経由して吸気通路２へ戻される。このため、過給域で第２ＥＧＲ弁２５を全閉に制御する要求があったときに、第２ＥＧＲ弁２５が異物噛み込みなどによって全閉にならなかった場合には、吸気マニホールド８から第２ＥＧＲ通路２３及び第１ＥＧＲ通路２２へ吸気が逆流しても、その吸気が排気通路３へ逆流することがないので、排気通路３で吸気による不具合の発生を防止することができる。
【００６５】
この実施形態の構成によれば、エンジン１が軽負荷（非過給域）で第２ＥＧＲ弁２５を全閉に制御する要求があったときは、第１ＥＧＲ弁２４が所定の微小開度に制御される。従って、このときは、吸気通路２から第１ＥＧＲ弁２４を経由して微少量の吸気（新気）が第１ＥＧＲ通路２２へ流れ、第２ＥＧＲ通路２３を流れるＥＧＲガスが、この吸気で希釈される。このため、エンジン１が軽負荷（非過給域）であったことに応じて、吸気通路２（吸気マニホールド８）へ漏れ流れるＥＧＲガスを適度に希釈することができる。
【００６６】
この実施形態の構成によれば、エンジン１が高負荷（過給域）で第２ＥＧＲ弁２５を全閉に制御する要求があったときは、第１ＥＧＲ弁２４が微小開度より大きい所定の小開度に制御される。従って、このときは、スロットル装置６より下流の吸気通路２（吸気マニホールド８）から第２ＥＧＲ通路２３を経由して多少量の吸気（新気）が第１ＥＧＲ通路２２へ逆流するが、排気通路３へ逆流することなく更に第１ＥＧＲ弁２４を経由して吸気通路２へ戻される。このため、エンジン１が高負荷（過給域）であったことに応じて、逆流した吸気を適度に吸気通路２へ戻すことができる。
【００６７】
この実施形態の構成によれば、タービン５ｂより下流の排気通路３には、一つの触媒１０が配置され、第１ＥＧＲ通路２２の入口２２ａが、その触媒１０より下流の排気通路３に接続される。従って、第１ＥＧＲ通路２２には、触媒１０で浄化された排気の一部がＥＧＲガスとして流入する。このため、ＥＧＲガス中のデポジットを大幅に低減することができる。
【００６８】
＜第２実施形態＞
次に、この発明における過給機付きエンジンの排気還流装置をガソリンエンジンシステムに具体化した第２実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
【００６９】
なお、以下の説明で第１実施形態と同等の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略し、以下には異なった点を中心に説明する。
【００７０】
この実施形態では、ＥＧＲ制御の内容の点で第１実施形態と構成が異なる。図１５に、ＥＧＲ制御の内容をフローチャートにより示す。図１５のフローチャートは、ステップ１００〜ステップ１３０、ステップ１６０〜ステップ１８０の内容の点で図１２のフローチャートと同じである。図１５のフローチャートでは、ステップ１２０とステップ１３０との間にステップ２００〜ステップ２２０が加わり、ステップ１４０の代わりにステップ２３０が、ステップ１５０の代わりにステップ２４０が設けられている。
【００７１】
処理がこのルーチンへ移行すると、ＥＣＵ８０は、ステップ１００〜ステップ１２０の処理を実行した後、ステップ２００で、全閉に制御された第２ＥＧＲ弁２５の開度センサ７８の全閉センサ出力ＥＧＲＨｄを取り込む。ここで、全閉時の第２ＥＧＲ弁２５にて、弁座３８と弁体３９との間に異物の噛み込みがあると、開度センサ７８は、全閉時の本来の出力ではなく、異物噛み込みによって変化した開度を出力することになる。
【００７２】
次に、ステップ２１０で、ＥＣＵ８０は、今回取り込まれた全閉センサ出力ＥＧＲＨｄから、第２ＥＧＲ弁２５の基準全閉センサ出力ＥＧＲＨ０を減算することにより、センサ出力変化ΔＥＧＲＨｄを算出する。このセンサ出力変化ΔＥＧＲＨｄは、異物噛み込みにより開弁した弁体３９の開度を表している。ここで、基準全閉センサ出力ＥＧＲＨ０は、第２ＥＧＲ弁２５に異物噛み込みがない場合の全閉時における正常なセンサ出力を意味する。この基準全閉センサ出力ＥＧＲＨ０として、第２ＥＧＲ弁２５の完成時に、個々の製品について計測された正常な値を適用したり、個々の製品の使用後に随時計測され、更新された正常な値（学習値）を適用したりすることができる。
【００７３】
次に、ステップ２２０で、ＥＣＵ８０は、算出されたセンサ出力変化ΔＥＧＲＨｄに応じ、第１ＥＧＲ弁２４の軽負荷ＥＧＲ目標開度ＴＥＧＲＬＡと高負荷ＥＧＲ目標開度ＴＥＧＲＬＢを算出する。ＥＣＵ８０は、例えば、図１６に示すような目標開度マップを参照することにより、センサ出力変化ΔＥＧＲＨｄに応じた軽負荷ＥＧＲ目標開度ＴＥＧＲＬＡ又は高負荷ＥＧＲ目標開度ＴＥＧＲＬＢを算出することができる。図１６のマップでは、同じセンサ出力変化ΔＥＧＲＨｄに対して、高負荷ＥＧＲ目標開度ＴＥＧＲＬＢの方が軽負荷ＥＧＲ目標開度ＴＥＧＲＬＡに対し２倍程度大きくなるように設定される。これらＥＧＲ目標開度ＴＥＧＲＬＡ，ＴＥＧＲＬＢは、全閉時の第２ＥＧＲ弁２５の異物噛み込み開度の大きさ（異物の大きさ）に応じた値を意味する。
【００７４】
その後、ＥＣＵ８０は、ステップ１３０の判断結果が肯定となる場合は処理をステップ２３０へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ２４０へ移行する。
【００７５】
ステップ２３０では、ＥＣＵ８０は、第１ＥＧＲ弁２４を軽負荷ＥＧＲ目標開度ＴＥＧＲＬＡに制御し、処理をステップ１００へ戻す。ここで、ＥＧＲカット時であるにもかかわらず、第１ＥＧＲ弁２４を軽負荷ＥＧＲ目標開度ＴＥＧＲＬＡに制御するのは、全閉に制御された第２ＥＧＲ弁２５に異物噛み込みによるＥＧＲガス漏れが起きたときに対処するためである。第２ＥＧＲ弁２５に異物噛み込みが無い場合は、軽負荷ＥＧＲ目標開度ＴＥＧＲＬＡはゼロとなり、第１ＥＧＲ弁２４は全閉に制御される。
【００７６】
一方、ステップ２４０では、ＥＣＵ８０は、第１ＥＧＲ弁２４を高負荷ＥＧＲ目標開度ＴＥＧＲＬＢに制御し、処理をステップ１００へ戻す。ここで、ＥＧＲカット時であるにもかかわらず、第１ＥＧＲ弁２４を高負荷ＥＧＲ目標開度ＴＥＧＲＬＢに制御するのは、全閉に制御された第２ＥＧＲ弁２５に異物噛み込みによる吸気漏れが起きたときに対処するためである。第２ＥＧＲ弁２５に異物噛み込みが無い場合は、高負荷ＥＧＲ目標開度ＴＥＧＲＬＢはゼロとなり、第１ＥＧＲ弁２４は全閉に制御される。
【００７７】
上記制御によれば、第１実施形態のＥＧＲ制御内容に加え、ＥＣＵ８０は、第２ＥＧＲ弁２５を全閉に制御するときに、開度センサ７８の検出結果に基づいて第２ＥＧＲ弁２５の異物噛み込みによる異常な開度を算出すると共に、その異常な開度に応じた第１ＥＧＲ弁２４のための小開度を算出し、第１ＥＧＲ弁２４を算出された小開度に制御するようになっている。
【００７８】
以上説明したこの実施形態のＥＧＲ装置によれば、第１実施形態の作用効果に加え、次のような作用効果を得ることができる。すなわち、第２ＥＧＲ弁２５が全閉に制御されるときに、開度センサ７８の検出結果に基づいて第２ＥＧＲ弁２５の異物噛み込みによる異常な開度が算出される。また、その異常な開度に応じた小開度が算出され、第１ＥＧＲ弁２４がその小開度に制御される。従って、第１ＥＧＲ弁２４が、第２ＥＧＲ弁２５の異常な開度の大きさ、すなわち噛み込み異物の大きさに応じた小開度に制御される。このため、第２ＥＧＲ弁２５を全閉に制御する直前のエンジン１が軽負荷（非過給時）であったときは、スロットル装置６より下流の吸気通路２（吸気マニホールド８）へ漏れ流れるＥＧＲガスを、第２ＥＧＲ弁２５の異常な開度、すなわち噛み込み異物の大きさに応じて希釈することができる。また、第２ＥＧＲ弁２５を全閉に制御する直前のエンジン１が高負荷（過給時）であったときは、スロットル装置６より下流の吸気通路２（吸気マニホールド８）から第１ＥＧＲ通路２２へ逆流する吸気を、第２ＥＧＲ弁２５の異常な開度、すなわち噛み込み異物の大きさに応じた流量でコンプレッサ５ａより上流の吸気通路２へ戻すことができる。
【００７９】
なお、この発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更して実施することもできる。
【００８０】
（１）前記各実施形態では、第１ＥＧＲ通路２２の入口２２ａを、一つの触媒１０より下流の排気通路３に接続した。これに対し、図１７にガソリンエンジンシステムの概略構成図で示すように、第１ＥＧＲ通路２２の入口２２ａを、排気通路３に直列に設けられた二つの触媒１０，１１の間の排気通路３に接続することもできる。この場合、エンジン１の高負荷時（過給時）に、全閉の第２ＥＧＲ弁２５が異物噛み込みによって開弁したとしても、第１ＥＧＲ弁２４を所定の小開度で開弁することで、第２ＥＧＲ弁２５から第２ＥＧＲ通路２３へ逆流した吸気を、第１ＥＧＲ弁２４を介して吸気通路２へ戻すことができる。この結果、その逆流吸気が第１ＥＧＲ通路２２を経由して排気通路３及び後側の触媒１１へ流れることを防止することができ、後側の触媒１１を逆流吸気から保護することができる。
【００８１】
（２）前記各実施形態では、第１ＥＧＲ弁２４及び第２ＥＧＲ弁２５を、それぞれ電動式の二重偏心弁により構成したが、第１ＥＧＲ弁及び第２ＥＧＲ弁の少なくとも一方を電動式のポペット弁により構成することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
この発明は、過給機を備えたエンジンシステムに利用することができる。
【符号の説明】
【００８３】
１  エンジン
２  吸気通路
３  排気通路
５  過給機
５ａ  コンプレッサ
５ｂ  タービン
６  スロットル装置（吸気量調節弁）
８  吸気マニホールド（吸気通路）
１０  触媒
１１  触媒
２１  ＥＧＲ装置（排気還流装置）
２２  第１ＥＧＲ通路（第１排気還流通路）
２２ａ  入口
２２ｂ  出口
２２ｃ  通路接続部
２３  第２ＥＧＲ通路（第２排気還流通路）
２３ａ  入口
２３ｂ  出口
２４  第１ＥＧＲ弁（第１排気還流弁）
２５  第２ＥＧＲ弁（第２排気還流弁）
３８  弁座
３８ａ  弁孔
３９  弁体
４９  開度センサ（開度検出手段）
７１  スロットルセンサ（運転状態検出手段）
７２  吸気圧センサ（運転状態検出手段）
７３  水温センサ（運転状態検出手段）
７４  回転速度センサ（運転状態検出手段）
７５  エアフローメータ（運転状態検出手段）
７６  吸気温センサ（運転状態検出手段）
７７  酸素センサ（運転状態検出手段）
７８  開度センサ（開度検出手段）
８０  ＥＣＵ（制御手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2018062854.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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