(57)【要約】【課題】ＥＧＲガスの流通経路上に排気浄化触媒を有するＥＧＲシステムにおいて、内燃機関の運転状態が変化する過渡時における燃焼不良やエミッションの悪化を抑制する技術を提供する。【解決手段】内燃機関の排気の一部をＥＧＲガスとして内燃機関に戻すＥＧＲ手段と、ＥＧＲ手段によって内燃機関に戻されるＥＧＲガスの流通経路上に設けられ酸化能を有する排気浄化触媒と、排気浄化触媒の温度を取得する触媒温度取得手段と、触媒温度取得手段によって取得される温度が内燃機関の運転状態に応じて定められる標準的な排気浄化触媒の温度より高い触媒過渡条件が成り立ち、且つ、触媒温度取得手段によって取得される温度が排気浄化触媒の所定の活性温度より高い触媒活性条件が成り立つ場合、ＥＧＲ手段によって内燃機関に戻されるＥＧＲガスの量を内燃機関の運転状態に応じて定められる標準的なＥＧＲガスの量より少ない量に補正する補正手段と、を備える。【選択図】図５
2008298023.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路と吸気通路とを接続するＥＧＲ通路を介して排気の一部をＥＧＲガスとして内燃機関に戻すＥＧＲ手段と、
前記ＥＧＲ手段によって内燃機関に戻されるＥＧＲガスの流通経路上に設けられ酸化能を有する排気浄化触媒と、
前記排気浄化触媒の温度を取得する触媒温度取得手段と、
（イ）前記触媒温度取得手段によって取得される温度が内燃機関の運転状態に応じて定められる標準的な排気浄化触媒の温度より高い触媒過渡条件、及び、
（ロ）前記触媒温度取得手段によって取得される温度が前記排気浄化触媒の所定の活性温度より高い触媒活性条件、
が成り立つ場合、前記ＥＧＲ手段によって内燃機関に戻されるＥＧＲガスの量を、内燃機関の運転状態に応じて定められる標準的なＥＧＲガスの量より少ない量に補正する補正手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関のＥＧＲシステム。
【請求項２】
請求項１において、
前記ＥＧＲ通路に設けられ前記ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスの量を調節するＥＧＲ弁を更に備え、
前記補正手段は、前記触媒過渡条件及び前記触媒活性条件が成り立つ場合、前記ＥＧＲ弁の開度を、内燃機関の運転状態に応じて定められる標準的な開度より閉じ側の開度に補正する内燃機関のＥＧＲシステム。
【請求項３】
請求項１において、
前記補正手段は、前記触媒過渡条件及び前記触媒活性条件が成り立つ場合、内燃機関の吸気のＥＧＲ率を、内燃機関の運転状態に応じて定められる標準的なＥＧＲ率より低い値に補正する内燃機関のＥＧＲシステム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、
前記補正手段による補正量を、前記排気浄化触媒において生成されるＣＯ２の量に基づいて決定する内燃機関のＥＧＲシステム。
【請求項５】
請求項４において、
前記排気浄化触媒において生成されるＣＯ２の量を、前記内燃機関の運転状態に基づいて推定する内燃機関のＥＧＲシステム。
【請求項６】
請求項４において、
前記排気浄化触媒において生成されるＣＯ２の量を、
前記触媒温度取得手段によって取得される温度と前記内燃機関の運転状態に応じて定められる標準的な排気浄化触媒の温度との差、
前記排気浄化触媒を通過するＥＧＲガスの流量、
前記排気浄化触媒を通過するＥＧＲガス中のＰＭの量、
前記排気浄化触媒を通過するＥＧＲガス中のＨＣの量、
前記排気浄化触媒の容積、
の少なくとも一つに基づいて推定する内燃機関のＥＧＲシステム。
【請求項７】
内燃機関の排気通路に設けられたタービンと吸気通路に設けられたコンプレッサと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ＨＰＬ通路を介して排気の一部をＨＰＬガスとして内燃機関に戻すＨＰＬ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ＬＰＬ通路を介して排気の一部をＬＰＬガスとして内燃機関に戻すＬＰＬ手段と、
前記排気通路における前記ＨＰＬ通路の接続箇所より下流且つ前記ＬＰＬ通路の接続箇所より上流に設けられ酸化能を有するＬＰＬ触媒と、
前記ＬＰＬ触媒の温度を取得するＬＰＬ触媒温度取得手段と、
（イ）前記ＬＰＬ触媒温度取得手段によって取得される温度が内燃機関の運転状態に応じて定められる標準的なＬＰＬ触媒の温度より高いＬＰＬ触媒過渡条件、及び、
（ロ）前記ＬＰＬ触媒温度取得手段によって取得される温度が前記ＬＰＬ触媒の所定の活性温度より高いＬＰＬ触媒活性条件、
が成り立つ場合、前記ＨＰＬ手段及び前記ＬＰＬ手段によって内燃機関に戻される全ＥＧＲガス中のＨＰＬガスの比率を、内燃機関の運転状態に応じて定められる標準的な比率より高くする補正手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関のＥＧＲシステム。
【請求項８】
請求項７において、
前記ＨＰＬ通路の途中に設けられ酸化能を有するＨＰＬ触媒と、
前記ＨＰＬ触媒の温度を取得するＨＰＬ触媒温度取得手段と、
前記ＬＰＬ触媒において生成されるＣＯ２の量を推定するＬＰＬＣＯ２生成量推定手段と、
前記ＨＰＬ触媒において生成されるＣＯ２の量を推定するＨＰＬＣＯ２生成量推定手段と、
を更に備え、
前記補正手段は、
（イ）前記ＬＰＬ触媒過渡条件、
（ロ）前記ＬＰＬ触媒活性条件、
（ハ）前記ＨＰＬ触媒温度取得手段によって取得される温度が内燃機関の運転状態に応じて定められる標準的なＨＰＬ触媒の温度より高いＨＰＬ触媒過渡条件、及び、
（ニ）前記ＨＰＬ触媒温度取得手段によって取得される温度が前記ＨＰＬ触媒の所定の活性温度より高いＨＰＬ触媒活性条件、
が成り立つ場合、
（Ａ）前記ＬＰＬＣＯ２生成量推定手段によって推定されるＣＯ２の生成量が前記ＨＰＬＣＯ２生成量推定手段によって推定されるＣＯ２の生成量より多いときは、全ＥＧＲガス中のＨＰＬガスの比率を内燃機関の運転状態に応じて定められる標準的な比率より高くし、
（Ｂ）前記ＬＰＬＣＯ２生成量推定手段によって推定されるＣＯ２の生成量が前記ＨＰＬＣＯ２生成量推定手段によって推定されるＣＯ２の生成量以下のときは、全ＥＧＲガス中のＬＰＬガスの比率を内燃機関の運転状態に応じて定められる標準的な比率より高くする内燃機関のＥＧＲシステム。
【請求項９】
内燃機関の排気通路に設けられたタービンと吸気通路に設けられたコンプレッサと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ＨＰＬ通路を介して排気の一部をＨＰＬガスとして内燃機関に戻すＨＰＬ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ＬＰＬ通路を介して排気の一部をＬＰＬガスとして内燃機関に戻すＬＰＬ手段と、
前記排気通路における前記ＨＰＬ通路の接続箇所より下流且つ前記ＬＰＬ通路の接続箇所より上流に設けられ酸化能を有するＬＰＬ触媒と、
前記ＬＰＬ触媒の温度を取得するＬＰＬ触媒温度取得手段と、
内燃機関から排出される排気の温度を取得する排気温度取得手段と、
（イ）前記ＬＰＬ触媒温度取得手段によって取得される温度が内燃機関の運転状態に応
じて定められる標準的なＬＰＬ触媒の温度より高いＬＰＬ触媒過渡条件、
（ロ）前記ＬＰＬ触媒温度取得手段によって取得される温度が前記ＬＰＬ触媒の所定の活性温度より高いＬＰＬ触媒活性条件、及び、
（ハ）前記排気温度取得手段によって取得される温度が前記ＬＰＬ触媒温度取得手段によって取得される温度より低いＬＰＬ排気低温条件、
が成り立つ場合、前記ＬＰＬ触媒を通過する排気の量を内燃機関の運転状態に応じて定められる標準的な量より多くする内燃機関のＥＧＲシステム。
【請求項１０】
請求項９において、
（イ）前記ＬＰＬ触媒過渡条件、
（ロ）前記ＬＰＬ触媒活性条件、及び、
（ハ）前記排気温度取得手段によって取得される温度が前記ＬＰＬ触媒温度取得手段によって取得される温度より高いＬＰＬ排気高温条件、
が成り立つ場合、
（Ａ）前記ＬＰＬ触媒を通過する排気の量を内燃機関の運転状態に応じて定められる標準的な量より少なくするか、又は、
（Ｂ）吸気量を内燃機関の運転状態に応じて定められる標準的な量より多くする内燃機関のＥＧＲシステム。
【請求項１１】
内燃機関の排気通路に設けられたタービンと吸気通路に設けられたコンプレッサと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ＨＰＬ通路を介して排気の一部をＨＰＬガスとして内燃機関に戻すＨＰＬ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ＬＰＬ通路を介して排気の一部をＬＰＬガスとして内燃機関に戻すＬＰＬ手段と、
前記ＨＰＬ通路の途中に設けられ酸化能を有するＨＰＬ触媒と、
前記ＨＰＬ触媒の温度を取得するＨＰＬ触媒温度取得手段と、
内燃機関から排出される排気の温度を取得する排気温度取得手段と、
（イ）前記ＨＰＬ触媒温度取得手段によって取得される温度が内燃機関の運転状態に応じて定められる標準的なＨＰＬ触媒の温度より高いＨＰＬ触媒過渡条件、
（ロ）前記ＨＰＬ触媒温度取得手段によって取得される温度が前記ＨＰＬ触媒の所定の活性温度より高いＨＰＬ触媒活性条件、及び、
（ハ）前記排気温度取得手段によって取得される温度が前記ＨＰＬ触媒温度取得手段によって取得される温度より低いＨＰＬ排気低温条件、
が成り立つ場合、前記ＨＰＬ触媒を通過する排気の量を内燃機関の運転状態に応じて定められる標準的な量より多くする内燃機関のＥＧＲシステム。
【請求項１２】
請求項１１において、
（イ）前記ＨＰＬ触媒過渡条件、
（ロ）前記ＨＰＬ触媒活性条件、及び、
（ハ）前記排気温度取得手段によって取得される温度が前記ＨＰＬ触媒温度取得手段によって取得される温度より高いＨＰＬ排気高温条件、
が成り立つ場合、
（Ａ）前記ＨＰＬ触媒を通過する排気の量を内燃機関の運転状態に応じて定められる標準的な量より少なくするか、又は、
（Ｂ）吸気量を内燃機関の運転状態に応じて定められる標準的な量より多くする内燃機関のＥＧＲシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のＥＧＲシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関からのＮＯｘの排出量を低減する技術として、排気の一部をＥＧＲガスとして吸気系に流入させて内燃機関に戻す技術が知られている。また、ターボチャージャを備えた内燃機関において、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ＨＰＬ通路を介して排気の一部を内燃機関に戻すＨＰＬ装置と、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ＬＰＬ通路を介して排気の一部を内燃機関に戻すＬＰＬ装置と、を備え、内燃機関の運転状態に応じてＨＰＬ装置とＬＰＬ装置とを併用又は切り替えて、より広い範囲の運転領域でＥＧＲを実施可能とすることを図る技術も知られている（例えば特許文献１を参照）。
【０００３】
また、酸化能を有する排気浄化触媒を排気通路途中に配置し、排気中のＨＣやＰＭを酸化させて排気を浄化する技術が知られている。
【特許文献１】特開２００４−１５０３１９号公報
【特許文献２】特開２００４−１６２６７４号公報
【特許文献３】特開２００５−２６４８２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＥＧＲガスの流通経路上に排気浄化触媒が配置されている場合、ＥＧＲガス中のＰＭやＨＣが排気浄化触媒において酸化反応することによってＥＧＲガス中のＯ２が消費されるとともにＣＯ２が生成される。そのため、内燃機関に流入する時点でのＥＧＲガス中のＯ２濃度やＣＯ２濃度は、内燃機関から排出された時点での既燃ガス中のＯ２濃度やＣＯ２濃度とは異なる濃度になる可能性がある。従って、ＥＧＲガス量の制御目標値は、内燃機関の運転状態に応じた既燃ガス中のＣＯ２濃度と、排気浄化触媒において生成されるＣＯ２に起因する該ＣＯ２濃度の変動分とを考慮して定めることが好適である。
【０００５】
排気浄化触媒において生成されるＣＯ２の量は排気浄化触媒の温度に相関し、排気浄化触媒の温度は排気浄化触媒に流入する排気の温度に相関し、排気の温度は内燃機関の運転状態に相関する。よって、排気浄化触媒において生成されるＣＯ２によるＥＧＲガス中のＣＯ２濃度への寄与は内燃機関の運転状態に応じて定めることができる。
【０００６】
ところで、排気浄化触媒自体の熱容量のために、排気浄化触媒を構成する材料や排気浄化触媒の容量等にも依るが、内燃機関の運転状態の変化に対する触媒温度の変化に係る時定数は、内燃機関の運転状態の変化に対する排気温度の変化に係る時定数より長くなる傾向がある。そのため、排気浄化触媒の温度変化が内燃機関の運転状態の変化に対して遅れる場合がある。例えば、内燃機関の運転状態が高負荷から低負荷へ変化する時、運転状態の変化に伴って排気の温度は高温から低温に比較的速い応答で変化するのに対し、排気浄化触媒の温度は暫くの間は高温の状態で維持される。そして当該低負荷運転状態で一定期間定常運転された後、当該低負荷運転状態において標準的な触媒温度に一致するようになる。このような触媒温度変化の過渡期間中においては、現在の運転状態（この場合低負荷運転状態）に対応する標準的な触媒温度と比較して実際の触媒温度の方が高い。そのため、排気浄化触媒において想定よりも多くのＰＭやＨＣが酸化反応し、ＥＧＲガス中のＣＯ２濃度が想定よりも高くなる。従って、内燃機関の筒内ガス中のＣＯ２量が想定よりも過
剰に多くなり、失火等の燃焼不良を招いたり未燃燃料の排出量が多くなったりする虞があった。
【０００７】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであって、ＥＧＲガスの流通経路上に排気浄化触媒を有するＥＧＲシステムにおいて、内燃機関の運転状態が変化する過渡時における燃焼不良や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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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
内燃機関の排気通路と吸気通路とを接続するＥＧＲ通路を介して排気の一部をＥＧＲガスとして内燃機関に戻すＥＧＲ手段と、
前記ＥＧＲ手段によって内燃機関に戻されるＥＧＲガスの流通経路上に設けられ酸化能を有する排気浄化触媒と、
前記排気浄化触媒の温度を取得する触媒温度取得手段と、
（イ）前記触媒温度取得手段によって取得される温度（実触媒温度）が内燃機関の運転状態に応じて定められる標準的な排気浄化触媒の温度（標準触媒温度）より高い触媒過渡条件が成り立ち、且つ、
（ロ）前記触媒温度取得手段によって取得される温度（実触媒温度）が前記排気浄化触媒の所定の活性温度より高い触媒活性条件が成り立つ場合、
前記ＥＧＲ手段によって内燃機関に戻されるＥＧＲガスの量を、内燃機関の運転状態に応じて定められる標準的なＥＧＲガスの量（標準ＥＧＲガス量）より少ない量に補正する補正手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００９】
ここで、標準触媒温度は、内燃機関が定常運転している場合の排気浄化触媒の温度であって、内燃機関の運転状態毎に定まる。
【００１０】
また、触媒過渡条件が成り立つ場合としては、例えば、内燃機関の運転状態が高負荷から低負荷へ変化する場合を例示できる。この場合、上述したように、排気浄化触媒の温度と排気の温度とで内燃機関の運転状態の変化に対する温度変化の時定数が異なることに起因して、内燃機関の運転状態が高負荷から低負荷へ変化しても、排気浄化触媒の温度は即座には低下せず、しばらくの間高温状態で維持される。よって、内燃機関の運転状態が高負荷から低負荷へ変化した後の一定期間は、低負荷運転状態に対応する標準触媒温度と比較して実触媒温度の方が高い状態になる。
【００１１】
また、所定の活性温度とは、排気浄化触媒においてＰＭやＨＣの酸化反応が起こるために必要な排気浄化触媒の温度の下限値である。つまり、排気浄化触媒の温度が活性温度より低い場合は、ＰＭやＨＣが排気浄化触媒を通過しても酸化反応は起こらない。逆に、排気浄化触媒の温度が活性温度より高い場合は、ＰＭやＨＣが排気浄化触媒を通過する時に酸化反応し、ＥＧＲガス中のＯ２を消費するとともにＣＯ２が生成されるため、ＥＧＲガス中のＯ２濃度が低下するとともにＣＯ２濃度が上昇する。
【００１２】
このような触媒過渡条件及び触媒活性条件が成立する状況において、本発明によれば、内燃機関に供給されるＥＧＲガス中のＣＯ２濃度が内燃機関の運転状態に応じた標準的なＣＯ２濃度より高くなったとしても、内燃機関に戻されるＥＧＲガス量が標準ＥＧＲガス量より少なくされるため、内燃機関の筒内ガス中のＣＯ２濃度が想定よりも過剰に多くなることが抑制される。よって、失火等の燃焼不良が発生したり、未燃燃料の排出量が増加してエミッションを悪化させたりすることを抑制できる。
【００１３】
補正手段によってＥＧＲガス量を標準ＥＧＲガス量に対して減量補正する手段としては
、前記ＥＧＲ通路に設けられ前記ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスの量を調節するＥＧＲ弁を更に備えた構成において、前記触媒過渡条件及び前記触媒活性条件が成り立つ場合、前記ＥＧＲ弁の開度を、内燃機関の運転状態に応じて定められる標準的な開度（標準ＥＧＲ弁開度）より閉じ側の開度に補正する手段を採用することができる。
【００１４】
これにより、ＥＧＲ通路を流通するＥＧＲガス量が通常時より減少するので、内燃機関に戻されるＥＧＲガス量を標準ＥＧＲガス量に対して減量することができる。従って、排気浄化触媒におけるＰＭやＨＣの酸化反応に起因してＥＧＲガス中のＣＯ２濃度が想定よりも濃くなる状況においても、筒内ガス中のＣＯ２の量が過剰に多くなることが抑制され、失火等の燃焼不良を抑制することができる。
【００１５】
補正手段によってＥＧＲガス量を標準ＥＧＲガス量に対して減量補正する手段としては、前記触媒過渡条件及び前記触媒活性条件が成り立つ場合、内燃機関の吸気のＥＧＲ率を、内燃機関の運転状態に応じて定められる標準的なＥＧＲ率（標準ＥＧＲ率）より低い値に補正する手段を採用することもできる。
【００１６】
ここで、ＥＧＲ率とは、筒内に吸入される全ガス量のうちＥＧＲガス量の占める割合であり、気筒に吸入されるガス量をＧｃｙｌ、ＥＧＲガス量をＧｅｇｒとすれば、ＥＧＲ率＝Ｇｅｇｒ／Ｇｃｙｌで算出される。ここで、吸入空気量（新気量）をＧａとすれば、Ｇｃｙｌ＝Ｇａ＋Ｇｅｇｒであるから、ＥＧＲ率＝（Ｇｃｙｌ−Ｇａ）／Ｇｃｙｌで算出することもできる。ＥＧＲ制御では、内燃機関の運転状態に応じて目標となるＥＧＲ率が設定され、実際のＥＧＲ率が当該目標ＥＧＲ率になるようにＥＧＲ弁やスロットル弁、排気絞り弁、ＶＮターボにおけるノズルベーン等の各種のＥＧＲガス量の調量手段がフィードバック制御される。
【００１７】
上記構成によれば、触媒過渡条件及び触媒活性条件が成立する場合には、この目標ＥＧＲ率が標準ＥＧＲ率より低い値に補正された上で上記ＥＧＲ制御が実行されることになる。従って、排気浄化触媒におけるＰＭやＨＣの酸化反応に起因してＥＧＲガス中のＣＯ２濃度が想定よりも濃くなる状況においても、筒内ガス中のＣＯ２の量が過剰に多くなることが抑制さる。また、目標ＥＧＲ率が補正されることで、何らかの原因（例えば、機関暖機状態の変化、運転状態の変化、ＥＧＲ通路、吸気通路、又は排気通路等の内部の状態の変化等）によりＥＧＲガスや吸気の流量特性が適合時と比較して変化したような場合においても、上記のような各種ＥＧＲガス量調量手段によるＥＧＲガス量の減量補正を精度良く行うことができる。従って、触媒過渡条件及び触媒活性条件が成立する場合における失火等の燃焼不良をより確実に抑制することができる。
【００１８】
上記各構成において、補正手段による補正量を、前記排気浄化触媒において生成されるＣＯ２の量に基づいて決定するようにしても良い。
【００１９】
これにより、触媒過渡条件及び触媒活性条件が成立する場合に排気浄化触媒において生成されるＣＯ２に起因する内燃機関の筒内ガス中のＣＯ２の増量分を相殺して、筒内ガス中のＣＯ２濃度を触媒過渡条件又は触媒活性条件が成立しない通常時における濃度に近付けられるような補正量を求めることができる。従って、触媒過渡条件及び触媒活性条件が成立する場合における失火等の燃焼不良やエミッションの悪化をより確実に抑制することができる。
【００２０】
ここで、前記排気浄化触媒において生成されるＣＯ２の量を、内燃機関の運転状態に基づいて推定しても良い。
【００２１】
排気浄化触媒におけるＣＯ２の生成量は様々な要因に相関していると考えられるが、そ
れらの諸要因は基本的に内燃機関の運転状態に相関していると考えることができる。従って、内燃機関の運転状態に基づいて排気浄化触媒におけるＣＯ２の生成量を推定するようにすれば、より精度良く筒内ガス中のＣＯ２濃度を通常時のＣＯ２濃度に近付けることができる。
【００２２】
内燃機関の運転状態と排気浄化触媒におけるＣＯ２の生成量との関係は、例えば実験や適合作業によって内燃機関の運転状態を代表する一又は複数の物理量（例えば回転数及び負荷）に応じて排気浄化触媒におけるＣＯ２の生成量を決定するマップや関数として予め求めておくことができる。触媒過渡条件及び触媒活性条件が成立する場合と、触媒過渡条件又は触媒活性条件の少なくとも一方が成立しない通常時と、で２種類のマップを用意して状況に応じて使い分けるようにすれば、より簡易な構成で本発明を実現できる。
【００２３】
また、このようにして推定される排気浄化触媒におけるＣＯ２の生成量を考慮して、内燃機関の運転状態に応じたＥＧＲガス量、ＥＧＲ弁開度、ＥＧＲ率の補正量を決定するマップや関数を持つようにしても良い。
【００２４】
また、触媒過渡条件及び触媒活性条件が成立する場合に排気浄化触媒において生成されるＣＯ２の量は、排気浄化触媒におけるＰＭやＨＣの酸化反応の化学反応速度に相関する。この化学反応速度は実触媒温度と標準触媒温度との差が大きくなるほど速くなり、従って排気浄化触媒において生成されるＣＯ２の量が増加する傾向がある。また、排気浄化触媒において生成されるＣＯ２の量は、排気浄化触媒を通過するＰＭやＨＣの量に相関する。排気浄化触媒を通過するＥＧＲガスの流量や、当該ＥＧＲガス中のＰＭやＨＣの量が増加すると、排気浄化触媒における酸化反応に供されるＰＭやＨＣの量が増加するので、排気浄化触媒において生成されるＣＯ２の量が増加する傾向がある。また、排気浄化触媒において生成されるＣＯ２の量は、排気浄化触媒の容量（ボリューム）にも相関する。排気浄化触媒の容量が大きければ、排気浄化触媒においてＰＭやＨＣが酸化反応する機会が増加するため、排気浄化触媒におけるＣＯ２の生成量が増加する傾向がある。
【００２５】
このような特性を考慮して、排気浄化触媒において生成されるＣＯ２の量を、
前記触媒温度取得手段によって取得される温度（実触媒温度）と前記内燃機関の運転状態に応じて定められる標準的な排気浄化触媒の温度（標準触媒温度）との差、
前記排気浄化触媒を通過するＥＧＲガスの流量、
前記排気浄化触媒を通過するＥＧＲガス中のＰＭの量、
前記排気浄化触媒を通過するＥＧＲガス中のＨＣの量、
前記排気浄化触媒の容積、
の少なくとも一つに基づいて推定しても良い。こうすることで、触媒過渡条件及び触媒活性条件が成立する時の筒内ガス中のＣＯ２濃度を、より精度良く通常時のＣＯ２濃度に近付けることができ、燃焼不良やエミッションの悪化をより確実に抑制することができる。
【００２６】
本発明の思想を、
内燃機関の排気通路に設けられたタービンと吸気通路に設けられたコンプレッサと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ＨＰＬ通路を介して排気の一部をＨＰＬガスとして内燃機関に戻すＨＰＬ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ＬＰＬ通路を介して排気の一部をＬＰＬガスとして内燃機関に戻すＬＰＬ手段と、
前記排気通路における前記ＨＰＬ通路の接続箇所より下流且つ前記ＬＰＬ通路の接続箇所より上流に設けられ酸化能を有するＬＰＬ触媒と、
前記ＬＰＬ触媒の温度を取得するＬＰＬ触媒温度取得手段と、
を備えた内燃機関のＥＧＲシステムに適用する場合について説明する。
【００２７】
ＨＰＬ手段とＬＰＬ手段とを併設するＥＧＲシステムにおけるＥＧＲ制御では、ＥＧＲ率やＥＧＲガス量とともに、当該ＥＧＲ率やＥＧＲガス量を実現するための全ＥＧＲガス（ＨＰＬ手段及びＬＰＬ手段によって内燃機関に戻される全排気）中のＨＰＬガスとＬＰＬガスとの比率が制御される。
【００２８】
例えば、内燃機関が低負荷且つ低回転の運転状態においてはＨＰＬガスの比率を１００％とし（すなわちＨＰＬ手段のみを用いてＥＧＲを行う）、内燃機関の運転状態が高負荷側乃至高回転側に変化するに従ってＨＰＬガスの比率を低くするとともにＬＰＬガスの比率を高くし（すなわちＨＰＬ手段及びＬＰＬ手段を併用してＥＧＲを行う）、内燃機関が高負荷乃至高回転の運転状態においてはＬＰＬガスの比率を１００％とする（すなわちＬＰＬ手段のみを用いてＥＧＲを行う）ＥＧＲ制御が考えられる。
【００２９】
ところで、上述したように、触媒過渡条件及び触媒活性条件が成立する時に排気浄化触媒において生成されるＣＯ２の量は、排気浄化触媒を通過する排気の量に相関し、排気浄化触媒を通過する排気の量が多くなるほど排気浄化触媒において生成されるＣＯ２の量が増大する傾向がある。従って、上記構成のようにＬＰＬガスの流通経路上に排気浄化触媒（ＬＰＬ触媒）が配置されているＥＧＲシステムにおいて、補正手段は、
（イ）前記ＬＰＬ触媒温度取得手段によって取得される温度（実ＬＰＬ触媒温度）が内燃機関の運転状態に応じて定められる標準的なＬＰＬ触媒の温度（標準ＬＰＬ触媒温度）より高いＬＰＬ触媒過渡条件が成り立ち、且つ、
（ロ）前記ＬＰＬ触媒温度取得手段によって取得される温度（実ＬＰＬ触媒温度）が前記ＬＰＬ触媒の所定のＬＰＬ触媒活性温度より高いＬＰＬ触媒活性条件が成り立つ場合、全ＥＧＲガス中のＨＰＬガスの比率（ＨＰＬ比率）を、内燃機関の運転状態に応じて定められる標準的な比率（標準ＨＰＬ比率）より高くしても良い。
【００３０】
こうすることで、ＬＰＬ触媒過渡条件及びＬＰＬ触媒活性条件が成り立つ場合には、ＨＰＬ比率が高くされるので、逆にＬＰＬガスの比率は低くなる。よって、ＬＰＬ触媒過渡条件又はＬＰＬ触媒活性条件が成立しない通常時と比較してＬＰＬ触媒を通過するＬＰＬガスの量が少なくなる。従って、ＬＰＬ触媒において発生するＣＯ２の量が減少し、内燃機関に供給されるＥＧＲガス中のＣＯ２濃度が過剰に多くなることを抑制できる。
【００３１】
また、この時、ＬＰＬ比率が低くなったとしても、ＬＰＬガスの比率が０でない限り、ＬＰＬ触媒においてＣＯ２が発生することになる。よって、ＬＰＬガス中のＣＯ２濃度は通常時より高くなるため、前述した一般のＥＧＲシステムにおける補正をＬＰＬ−ＥＧＲ系に適用してＬＰＬガス量を補正することが好ましい。すなわち、ＬＰＬ通路に設けられるＬＰＬ弁の開度を減量する等の補正を行うことによってＬＰＬガス量を減量補正することが好ましい。これらＬＰＬ−ＥＧＲ系に対する補正を行う場合であっても、上記構成に依ればＬＰＬ比率が通常時より低減しているので、ＬＰＬ触媒において多量のＣＯ２が生成されることは抑制される。従って、これらＬＰＬ−ＥＧＲ系に対する補正に係る補正量を通常時より少なくすることができる。これにより、ＬＰＬ触媒におけるＣＯ２の生成量の推定やＬＰＬ弁開度の補正に伴うばらつきに起因して排気性能が悪化することを抑制することができる。
【００３２】
上記構成において、前記ＨＰＬ通路の途中に設けられ酸化能を有するＨＰＬ触媒を更に備えたＥＧＲシステム、すなわち、ＨＰＬ−ＥＧＲ系とＬＰＬ−ＥＧＲ系のいずれにおいてもＥＧＲガスの流通経路上に排気浄化触媒が設けられているＥＧＲシステムに本発明を適用する場合について説明する。
【００３３】
このようなＥＧＲシステムでは、ＥＧＲガス中のＣＯ２濃度が通常時より高くなりうる
場合として、上記のＬＰＬ触媒過渡条件及びＬＰＬ触媒活性条件が成り立つ場合に加えて、更に、
（ハ）前記ＨＰＬ触媒温度取得手段によって取得される温度（実ＨＰＬ触媒温度）が内燃機関の運転状態に応じて定められる標準的なＨＰＬ触媒の温度（標準ＨＰＬ触媒温度）より高いＨＰＬ触媒過渡条件が成り立ち、且つ
（ニ）前記ＨＰＬ触媒温度取得手段によって取得される温度（実ＨＰＬ触媒温度）が前記ＨＰＬ触媒の所定のＨＰＬ触媒活性温度より高いＨＰＬ触媒活性条件が成り立つ場合
が考えられる。
【００３４】
ＬＰＬ触媒過渡条件、ＬＰＬ触媒活性条件、ＨＰＬ触媒過渡条件、及びＨＰＬ触媒活性条件が成り立つ場合には、ＬＰＬ触媒及びＨＰＬ触媒の両方において通常時よりも多くのＣＯ２が発生する可能性がある。
【００３５】
このような場合において、本発明のＥＧＲシステムでは、ＬＰＬ触媒とＨＰＬ触媒とで生成されるＣＯ２の量がより多い方の排気浄化触媒が設けられているＥＧＲ経路を流れるＥＧＲガスの比率が、内燃機関の運転状態に応じて定まる標準的な比率より低くなるように、全ＥＧＲガス中の当該ＥＧＲガスの比率を補正するようにしても良い。
【００３６】
すなわち、上記構成において、
前記ＨＰＬ触媒の温度を取得するＨＰＬ触媒温度取得手段と、
前記ＬＰＬ触媒において生成されるＣＯ２の量を推定するＬＰＬＣＯ２生成量推定手段と、
前記ＨＰＬ触媒において生成されるＣＯ２の量を推定するＨＰＬＣＯ２生成量推定手段と、
を更に備え、
前記補正手段は、ＬＰＬ触媒過渡条件、ＬＰＬ触媒活性条件、ＨＰＬ触媒過渡条件、及びＨＰＬ触媒活性条件が成り立つ場合、
（Ａ）前記ＬＰＬＣＯ２生成量推定手段によって推定されるＣＯ２の量が前記ＨＰＬＣＯ２生成量推定手段によって推定されるＣＯ２の量より多いときは、全ＥＧＲガス中のＨＰＬガスの比率を内燃機関の運転状態に応じて定められる標準的な比率（標準ＨＰＬ比率）より高くし、
（Ｂ）前記ＬＰＬＣＯ２生成量推定手段によって推定されるＣＯ２の量が前記ＨＰＬＣＯ２生成量推定手段によって推定されるＣＯ２の量以下のときは、全ＥＧＲガス中のＬＰＬガスの比率を内燃機関の運転状態に応じて定められる標準的な比率（標準ＬＰＬ比率）より高くしても良い。
【００３７】
こうすることで、ＬＰＬ触媒において生成されるＣＯ２の量がＨＰＬ触媒において生成されるＣＯ２の量より多い場合には、ＬＰＬ触媒を通過するＬＰＬガスの量が通常時より低減されるので、内燃機関に供給されるＥＧＲガス中のＣＯ２の濃度が過剰に高くなることが抑制される。一方、ＨＰＬ触媒において生成されるＣＯ２の量がＬＰＬ触媒において生成されるＣＯ２の量より多い場合は、ＨＰＬ触媒を通過するＨＰＬガスの量が通常時より低減されるので、内燃機関に供給されるＥＧＲガス中のＣＯ２の濃度が過剰に高くなることが抑制される。
【００３８】
よって、上記構成に依れば、ＬＰＬ触媒過渡条件、ＬＰＬ触媒活性条件、ＨＰＬ触媒過渡条件、及びＨＰＬ触媒活性条件が成り立つ場合であっても、排気浄化触媒において生成されるＣＯ２の量を極力抑えることができ、燃焼不良やエミッションの悪化を抑制することが可能になる。
【００３９】
上述のように、排気浄化触媒におけるＣＯ２の生成量は、実触媒温度と標準触媒温度と
の差、排気浄化触媒を通過する排気の量、排気浄化触媒の容積、排気浄化触媒を通過するＰＭやＨＣの量等に依存する。従って、上記ＬＰＬＣＯ２生成量推定手段やＨＰＬＣＯ２生成量推定手段は、これらの物理量に基づいてＬＰＬ触媒やＨＰＬ触媒におけるＣＯ２の生成量を推定するようにしても良い。
【００４０】
以上説明した各構成を有するＥＧＲシステムは、触媒過渡条件及び触媒活性条件が成立している時に、排気浄化触媒を通過するＥＧＲガス中のＰＭやＨＣが酸化反応することによってＥＧＲガス中のＣＯ２濃度が通常時より高くなった場合においても、内燃機関に戻されるＥＧＲガス量を通常時より減量する補正を行うことによって、筒内ガス中のＣＯ２濃度が過剰に高くなることを抑制することを図ったものである。
【００４１】
これに対し、触媒過渡条件及び触媒活性条件が成立している時に、排気浄化触媒の温度を低下させることによって、或いは、排気浄化触媒の温度がそれ以上高くなることを抑制することによって、触媒過渡条件や触媒活性条件が成立しない状況を可及的に早期に実現するようにしても良い。そのために、本発明のＥＧＲシステムにおいては、触媒過渡条件及び触媒活性条件が成立する場合には、排気浄化触媒と排気浄化触媒を通過するＥＧＲガスとの間の熱授受を制御することによって排気浄化触媒の温度を制御するようにした。
【００４２】
すなわち、上記説明したようなＨＰＬ手段及びＬＰＬ手段を備え、更にＬＰＬ−ＥＧＲ系にＬＰＬ触媒を有する構成のＥＧＲシステムにおいて、ＬＰＬ触媒過渡条件及びＬＰＬ触媒活性条件が成立し、且つ、内燃機関からの排気温度が実ＬＰＬ触媒温度より低い場合には、ＬＰＬ触媒を通過する排気の量を増量し、高温のＬＰＬ触媒と低温の排気との間で熱授受を積極的に行わせることによってＬＰＬ触媒の温度を低下させるようにした。
【００４３】
より詳細には、
内燃機関の排気通路に設けられたタービンと吸気通路に設けられたコンプレッサと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ＨＰＬ通路を介して排気の一部をＨＰＬガスとして内燃機関に戻すＨＰＬ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ＬＰＬ通路を介して排気の一部をＬＰＬガスとして内燃機関に戻すＬＰＬ手段と、
前記排気通路における前記ＨＰＬ通路の接続箇所より下流且つ前記ＬＰＬ通路の接続箇所より上流に設けられ酸化能を有するＬＰＬ触媒と、
前記ＬＰＬ触媒の温度を取得するＬＰＬ触媒温度取得手段と、
内燃機関から排出される排気の温度を取得する排気温度取得手段と、
を備えた構成において、
（イ）前記ＬＰＬ触媒温度取得手段によって取得される温度（実ＬＰＬ触媒温度）が内燃機関の運転状態に応じて定められる標準的なＬＰＬ触媒の温度（標準ＬＰＬ触媒温度）より高いＬＰＬ触媒過渡条件、
（ロ）前記ＬＰＬ触媒温度取得手段によって取得される温度（実ＬＰＬ触媒温度）が前記ＬＰＬ触媒の所定の活性温度より高いＬＰＬ触媒活性条件、及び、
（ハ）前記排気温度取得手段によって取得される温度が前記ＬＰＬ触媒温度取得手段によって取得される温度（実ＬＰＬ触媒温度）より低いＬＰＬ排気低温条件、
が成り立つ場合、前記ＬＰＬ触媒を通過する排気の量を内燃機関の運転状態に応じて定められる標準的な量（標準ＬＰＬ触媒通過ガス量）より多くするようにしても良い。
【００４４】
こうすることによって、低温の排気が大量にＬＰＬ触媒を通過することになるため、ＬＰＬ触媒から低温の排気に熱が移動し、ＬＰＬ触媒の温度低下を促進させることができる。これにより、実ＬＰＬ触媒温度を速やかに標準ＬＰＬ触媒温度に近付けることができる。上述したように、排気浄化触媒におけるＣＯ２の生成量は実触媒温度と標準触媒温度と
の差が大きくなるほど多くなる傾向があるので、上記構成により実ＬＰＬ触媒温度と標準ＬＰＬ触媒温度との差が速やかに小さくなれば、ＬＰＬ触媒におけるＣＯ２の生成量を速やかに低減させることができる。よって、内燃機関の筒内ガス中のＣＯ２量が過剰に多くなることを抑制することができる。
【００４５】
一方、内燃機関からの排気温度が実ＬＰＬ触媒温度より高い場合には、ＬＰＬ触媒を通過する排気の量を減量し、高温の排気によってＬＰＬ触媒の温度が更に上昇してしまうことを抑制するか、或いは、吸気量を増量して排気温度を低下させ、ＬＰＬ触媒の昇温を抑制するようにした。
【００４６】
より詳細には、上記構成において、
（イ）前記ＬＰＬ触媒過渡条件、
（ロ）前記ＬＰＬ触媒活性条件、及び
（ハ）前記排気温度取得手段によって取得される温度が前記ＬＰＬ触媒温度取得手段によって取得される温度（実ＬＰＬ触媒温度）より高いＬＰＬ排気高温条件、
が成り立つ場合には、
（Ａ）前記ＬＰＬ触媒を通過する排気の量を内燃機関の運転状態に応じて定められる標準的な量（標準ＬＰＬ触媒通過ガス量）より少なくするか、又は、
（Ｂ）吸気量を内燃機関の運転状態に応じて定められる標準的な量（標準吸気量）より多くするようにしても良い。
【００４７】
ＬＰＬ触媒を通過する排気の量を標準ＬＰＬ触媒通過ガス量より少なくすることによって、高温の排気がＬＰＬ触媒を通過することによるＬＰＬ触媒の更なる昇温を抑制できる。よって、ＬＰＬ触媒におけるＣＯ２の生成量が増加することを抑制でき、内燃機関の筒内ガス中のＣＯ２濃度が過剰に高くなることを抑制できる。また、吸気量を標準吸気量より多くすることによって、投入される熱量（燃料噴射量）が一定の条件下で筒内に供給されるガス量が増大することになるので、排気の温度が低下する。従って、内燃機関の状態をＬＰＬ排気高温条件が成立しない状態に速やかに移行させることができ、ＬＰＬ触媒の温度の上昇を抑制できる。吸気量を増加させる手段としては、例えば、吸入空気量を制御するスロットル弁の開度を大きくしたり、可変容量ターボチャージャを備えた構成においてタービンの流量特性を変化させるノズルベーンを閉じ側の開度にしたりする手段を採用できる。
【００４８】
また、上記説明したようなＨＰＬ手段及びＬＰＬ手段を備え、更にＨＰＬ−ＥＧＲ系にＨＰＬ触媒を有する構成のＥＧＲシステムにおいて、ＨＰＬ触媒過渡条件及びＨＰＬ触媒活性条件が成立し、且つ、内燃機関からの排気温度が実ＨＰＬ触媒温度より低い場合には、ＨＰＬ触媒を通過する排気の量を増量し、高温のＨＰＬ触媒と低温の排気との間で熱授受を積極的に行わせることによってＨＰＬ触媒の温度を低下させるようにした。
【００４９】
より詳細には、
内燃機関の排気通路に設けられたタービンと吸気通路に設けられたコンプレッサと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ＨＰＬ通路を介して排気の一部をＨＰＬガスとして内燃機関に戻すＨＰＬ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ＬＰＬ通路を介して排気の一部をＬＰＬガスとして内燃機関に戻すＬＰＬ手段と、
前記ＨＰＬ通路の途中に設けられ酸化能を有するＨＰＬ触媒と、
前記ＨＰＬ触媒の温度を取得するＨＰＬ触媒温度取得手段と、
内燃機関から排出される排気の温度を取得する排気温度取得手段と、
を備えた構成において、
（イ）前記ＨＰＬ触媒温度取得手段によって取得される温度（実ＨＰＬ触媒温度）が内燃機関の運転状態に応じて定められる標準的なＨＰＬ触媒の温度（標準ＨＰＬ触媒温度）より高いＨＰＬ触媒過渡条件、
（ロ）前記ＨＰＬ触媒温度取得手段によって取得される温度（実ＨＰＬ触媒温度）が前記ＨＰＬ触媒の所定の活性温度より高いＨＰＬ触媒活性条件、及び、
（ハ）前記排気温度取得手段によって取得される温度が前記ＨＰＬ触媒温度取得手段によって取得される温度（実ＨＰＬ触媒温度）より低いＨＰＬ排気低温条件、
が成り立つ場合、前記ＨＰＬ触媒を通過する排気の量を内燃機関の運転状態に応じて定められる標準的な量（標準ＨＰＬ触媒通過ガス量）より多くするようにしても良い。
【００５０】
こうすることによって、低温の排気が大量にＨＰＬ触媒を通過することになるため、ＨＰＬ触媒から低温の排気に熱が移動し、ＨＰＬ触媒の温度低下を促進させることができる。これにより、実ＨＰＬ触媒温度を速やかに標準ＨＰＬ触媒温度に近付けることができる。上述したように、排気浄化触媒におけるＣＯ２の生成量は実触媒温度と標準触媒温度との差が大きくなるほど多くなる傾向があるので、上記構成により実ＨＰＬ触媒温度と標準ＨＰＬ触媒温度との差が速やかに小さくなれば、ＨＰＬ触媒におけるＣＯ２の生成量を速やかに低減させることができる。よって、内燃機関の筒内ガス中のＣＯ２量が過剰に多くなることを抑制することができる。
【００５１】
一方、内燃機関からの排気温度が実ＨＰＬ触媒温度より高い場合には、ＨＰＬ触媒を通過する排気の量を減量し、高温の排気によってＨＰＬ触媒の温度が更に上昇してしまうことを抑制するか、或いは、吸気量を増量して排気温度を低下させ、ＨＰＬ触媒の昇温を抑制する要にした。
【００５２】
より詳細には、上記構成において、
（イ）前記ＨＰＬ触媒過渡条件、
（ロ）前記ＨＰＬ触媒活性条件、
（ハ）前記排気温度取得手段によって取得される温度が前記ＨＰＬ触媒温度取得手段によって取得される温度（実ＨＰＬ触媒温度）より高いＨＰＬ排気高温条件、
が成り立つ場合には、
（Ａ）前記ＨＰＬ触媒を通過する排気の量を内燃機関の運転状態に応じて定められる標準的な量（標準ＨＰＬ触媒通過ガス量）より少なくするか、又は、
（Ｂ）吸気量を内燃機関の運転状態に応じて定められる標準的な量（標準吸気量）より多くするようにしても良い。
【００５３】
ＨＰＬ触媒を通過する排気の量を標準ＨＰＬ触媒通過ガス量より少なくすることによって、高温の排気がＨＰＬ触媒を通過することによるＨＰＬ触媒の更なる昇温を抑制できる。よって、ＨＰＬ触媒におけるＣＯ２の生成量が増加することを抑制でき、内燃機関の筒内ガス中のＣＯ２濃度が過剰に高くなることを抑制できる。また、吸気量を標準吸気量より多くすることによって、投入される熱量（燃料噴射量）が一定の条件下で筒内に供給されるガス量が増大することになるので、排気の温度が低下する。従って、内燃機関の状態をＨＰＬ排気高温条件が成立しない状態に速やかに移行させることができ、ＨＰＬ触媒の温度の上昇を抑制できる。吸気量を増加させる手段としては、例えば、吸入空気量を制御するスロットル弁の開度を大きくしたり、可変容量ターボチャージャを備えた構成においてタービンの流量特性を変化させるノズルベーンを閉じ側の開度にしたりする手段を採用できる。
【発明の効果】
【００５４】
本発明により、ＥＧＲガスの流通経路上に排気浄化触媒を有するＥＧＲシステムにおいて、内燃機関の運転状態が変化する過渡時における燃焼不良やエミッションの悪化を抑制
することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５５】
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。
【実施例１】
【００５６】
図１は、本実施例に係る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模式的に示す図である。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。
【００５７】
各気筒２の吸気ポート（不図示）は吸気マニホールド１７において集合し、吸気通路３と連通している。吸気通路３には後述するＥＧＲ通路６３が接続されている。ＥＧＲ通路６３の接続箇所より上流の吸気通路３には、吸気通路３に流入する新気の量を調節するスロットル弁６２が配置されている。スロットル弁６２より上流の吸気通路３には、吸入空気量を測定するエアフローメータ７が設けられている。以下、吸気通路３及び吸気マニホールド１７を総称して吸気系と称することもある。
【００５８】
各気筒２の排気ポート（不図示）は排気マニホールド１８において集合し、排気通路４と連通している。排気マニホールド１８には内燃機関１から排出される排気の温度を測定する排気温度センサ２１が設けられている。排気通路４には排気浄化触媒６５が配置されている。排気浄化触媒６５は、酸化能を有し、触媒温度が所定の活性温度より高い時に、流入する排気中のＨＣやＰＭと酸素との間の酸化還元反応を促進させる。なお、排気浄化触媒６５は、その他の排気浄化装置、例えば排気中のＰＭを捕集するフィルタや吸蔵還元型ＮＯｘ触媒等を含んで構成されても良い。排気浄化触媒６５には触媒温度を測定する触媒温度センサ６４が設けられている。本実施例においては、触媒温度センサ６４が本発明における触媒温度取得手段に相当する。排気浄化触媒６５より下流の排気通路４にはＥＧＲ通路６３が接続されている。以下、排気通路４及び排気マニホールド１８を総称して排気系と称することもある。
【００５９】
内燃機関１には、排気通路４を流れる排気の一部をＥＧＲガスとして吸気通路３に導き、内燃機関１に戻すＥＧＲ装置６１が備えられている。ＥＧＲ装置６１は、排気浄化触媒６５より下流の排気通路４とスロットル弁６２より下流の吸気通路３とを接続するＥＧＲ通路６３を有し、該ＥＧＲ通路６３を介して排気の一部を吸気通路３に流入させる。ＥＧＲ通路６３にはＥＧＲ通路６３の流路面積を変更しＥＧＲ通路６３を流通するＥＧＲガスの量を調節可能なＥＧＲ弁６０が配置されている。ＥＧＲ弁６０の開度を調節することによってＥＧＲガス量を調節することができる。
【００６０】
内燃機関１には、内燃機関１を制御する電子制御装置（ＥＣＵ）２０が併設されている。ＥＣＵ２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート等を備えたマイクロコンピュータである。ＥＣＵ２０には、上述したエアフローメータ７、排気温度センサ２１、触媒温度センサ６４の他、内燃機関１のウォータージャケットを循環する冷却水の温度に対応した電気信号を出力する水温センサ１４、アクセルペダルの操作量に対応した電気信号を出力するアクセル開度センサ１５、内燃機関１のクランクシャフトが所定角度（例えば１０°）回転する度にパルス信号を出力するクランクポジションセンサ１６等のセンサが電気的に接続され、各センサからの出力信号がＥＣＵ２０に入力される。また、ＥＣＵ２０には、スロットル弁６２、ＥＧＲ弁６０等の機器が電気的に接続され、ＥＣＵ２０から出力される制御信号によってこれらの機器が制御される。
【００６１】
ＥＣＵ２０は、上記各センサから入力される信号に基づいて内燃機関１の運転状態や運転者の要求を取得する。例えば、ＥＣＵ２０は、クランクポジションセンサ１６から入力される信号に基づいて機関回転数を算出し、アクセル開度センサ１５から入力される信号に基づいて要求されている機関負荷を算出する。そして、算出した機関負荷や機関回転数に応じて上記各機器を制御することで、燃料噴射やＥＧＲの制御を行う。
【００６２】
ＥＧＲガス量、ＥＧＲ弁開度、又はＥＧＲ率等の目標値は、内燃機関１のＮＯｘ、スモーク、ＨＣ等のエミッションや燃費性能が所定の規制値や所望の目標値を達成するように適合作業によって定められ、ＥＣＵ２０のＲＯＭに記憶される。ＥＣＵ２０は内燃機関１の運転状態を取得し、取得した運転状態に対応するこれらの目標値を読み込み、ＥＧＲ弁６０の開度を目標開度に制御したり、或いは、実際のＥＧＲ率やＥＧＲガス量が目標値に一致するようにＥＧＲ弁６０やスロットル弁６２をフィードバック制御したりすることによってＥＧＲ制御を行う。
【００６３】
ところで、上述のように、排気浄化触媒６５の温度が活性温度より高くなると、排気浄化触媒６５に流入する排気中のＰＭやＨＣの酸化反応が起こる。これにより、排気浄化触媒６５に流入する排気中のＯ２が消費されるとともにＣＯ２が生成される。そのため、排気中のＯ２濃度が低下するとともに、ＣＯ２濃度が上昇する。本実施例の場合、ＥＧＲガスの流通経路上に排気浄化触媒６５が配置されているので、内燃機関１に流入する時点でのＥＧＲガス中のＯ２濃度やＣＯ２濃度は、内燃機関１から排出された時点での既燃ガス中のＯ２濃度やＣＯ２濃度とは異なる濃度になる可能性がある。従って、上記のＥＧＲガス量の目標値は、内燃機関１の運転状態に応じた既燃ガス中のＣＯ２濃度と、排気浄化触媒６５において生成されるＣＯ２に起因する該ＣＯ２濃度の変動分とを考慮して定められる。
【００６４】
排気浄化触媒６５において生成されるＣＯ２の量は排気浄化触媒６５の温度に相関し、排気浄化触媒６５の温度は排気浄化触媒６５に流入する排気の温度に相関し、排気の温度は内燃機関１の運転状態に相関する。よって、排気浄化触媒６５において生成されるＣＯ２によるＥＧＲガス中のＣＯ２濃度への寄与は内燃機関１の運転状態に応じて定めることができる。
【００６５】
ところで、排気浄化触媒６５の熱容量のために、排気浄化触媒６５を構成する材料や排気浄化触媒６５の容量にも依るが、内燃機関１の運転状態の変化に伴う触媒温度の変化に係る時定数は、内燃機関１の運転状態の変化に伴う排気温度の変化に係る時定数より長くなる傾向がある。そのため、排気浄化触媒６５の温度変化が内燃機関１の運転状態の変化に対して遅れる場合がある。例えば、内燃機関１の運転状態が高負荷から低負荷へ変化する時、運転状態の変化に伴って排気の温度は高温から低温へ比較的速い応答で変化するのに対し、排気浄化触媒６５の温度は暫くの間は高温の状態で維持される。そして、当該低負荷運転状態で一定期間定常運転された後、当該低負荷運転状態において標準的な触媒温度に一致するようになる。このような排気浄化触媒６５の温度変化の過渡期間中においては、現在の運転状態（この場合低負荷運転状態）において想定される標準的な触媒温度と比較して実際の触媒温度の方が高い。従って、排気浄化触媒６５において生成されるＣＯ２の量は内燃機関１の運転状態に応じて想定される標準的なＣＯ２の生成量より多いと考えられる。そのため、内燃機関１の運転状態の変化に応じてＥＧＲガス量の目標値が即座に変更されると、想定よりもＣＯ２濃度の濃いＥＧＲガスが内燃機関１に供給されることになり、筒内ガス中のＣＯ２濃度が想定よりも過剰に高くなり、失火等の燃焼不良やエミッションの悪化を招く虞がある。
【００６６】
そこで、本実施例に係るＥＧＲシステムでは、
（イ）触媒温度センサ６４によって取得される温度（実触媒温度）Ｔｃａｔが、内燃機関１の運転状態に応じて定められる標準的な触媒温度（標準触媒温度）Ｔｓｔより高い触媒過渡条件と、
（ロ）実触媒温度Ｔｃａｔが排気浄化触媒６５の所定の活性温度Ｔｃｒより高い触媒活性条件と、
の両方の条件が成り立つ場合に、ＥＧＲ装置６１によって内燃機関１に戻されるＥＧＲガス量を、内燃機関１の運転状態に応じて定められる標準的なＥＧＲガス量（標準ＥＧＲガス量）より少ない量に補正するようにした。
【００６７】
ここで、標準触媒温度Ｔｓｔは、内燃機関１が定常運転している場合の排気浄化触媒６５の温度であって、内燃機関１の運転状態に応じた温度として予め実験や適合作業等によって定められる。触媒過渡条件が成立する場合、すなわち実触媒温度Ｔｃａｔ＞標準触媒温度Ｔｓｔが成り立つ場合としては、上述のように内燃機関１の運転状態が高負荷から低負荷へ変化する過渡状態を例示できる。また、活性温度Ｔｃｒは、排気浄化触媒６５においてＰＭやＨＣの酸化反応が起こるために必要な触媒温度の下限値であり、予め実験等により求められる。実触媒温度Ｔｃａｔが活性温度Ｔｃｒより低い場合、すなわち触媒活性条件が成立しない場合は、ＰＭやＨＣが排気浄化触媒６５を通過しても酸化反応は起こらない。従って、ＥＧＲガス中のＣＯ２濃度が内燃機関１の運転状態から想定される標準的なＣＯ２濃度より過剰に高くなることはない。逆に、実触媒温度Ｔｃａｔが活性温度Ｔｃｒより高い場合、すなわち、触媒活性条件が成立する場合は、ＰＭやＨＣが排気浄化触媒６５を通過する時に酸化反応し、ＥＧＲガス中のＯ２を消費するとともにＣＯ２が生成されるため、ＥＧＲガス中のＣＯ２濃度が上昇し、内燃機関１の運転状態から想定される標準的なＣＯ２濃度より高くなる可能性がある。
【００６８】
上記構成を有する本実施例のＥＧＲシステムによれば、このような触媒過渡条件及び触媒活性条件が成立する時（以下、触媒過渡時という）に、内燃機関１に供給されるＥＧＲガス中のＣＯ２濃度が内燃機関１の運転状態に応じた標準的なＣＯ２濃度より高くなった場合においても、内燃機関に戻されるＥＧＲガス量が標準ＥＧＲガス量より少なくされるため、内燃機関１の筒内ガス中のＣＯ２濃度が想定よりも高くなることが抑制される。よって、触媒過渡条件及び触媒活性条件が成立する可能性のある高負荷から低負荷への過渡時等において燃焼不良やエミッションの悪化を抑制することができる。
【００６９】
本実施例では、ＥＧＲガス量を標準ＥＧＲガス量より減少させるために、ＥＧＲ弁６０の開度を内燃機関１の運転状態に応じて定められる標準的な開度（標準ＥＧＲ弁開度）より閉じ側の開度に補正する手段を採用した。具体的には、内燃機関１の運転状態に応じて予め適合作業によって定められる標準ＥＧＲ弁開度Ｐｅｇｂｓｅ、最終的にＥＣＵ２０がＥＧＲ弁６０を制御する際の目標ＥＧＲ弁開度Ｐｅｇｆｉｎとした場合、触媒過渡条件及び触媒活性条件が成立する触媒過渡時においては、目標ＥＧＲ弁開度をＰｅｇｆｉｎ←Ｐｅｇｂｓｅ＋Ｐｅｇｃａｔに設定するようにした。ここで、ＰｅｇｃａｔはＥＧＲ弁開度の補正量であり、本実施例の場合閉じ側の開度に補正されるのでＰｅｇｃａｔ＜０である。これにより、ＥＧＲ通路６１を流通するＥＧＲガス量が通常時より減少し、内燃機関１に戻されるＥＧＲガス量が標準ＥＧＲガス量より減少する。従って、触媒過渡条件及び触媒活性条件が成立する触媒過渡時において、ＥＧＲガス中のＣＯ２濃度が通常時よりも濃くなっている場合においても、内燃機関１の筒内ガス中のＣＯ２濃度が過剰に高くなることが抑制される。
【００７０】
ここで、通常時のＥＧＲ弁開度である標準ＥＧＲ弁開度Ｐｅｇｂｓｅは、上述のように、適合作業によって内燃機関１の運転状態（回転数及び負荷）毎に定まるマップとして定められ、ＥＣＵ２０のＲＯＭに記憶されている。本実施例では、触媒過渡時のＥＧＲ弁開度の補正量Ｐｅｇｃａｔも、触媒過渡時における筒内ガス中のＣＯ２濃度を適正な範囲の
濃度に保つことが可能な補正量が予め実験や適合作業により求められ、内燃機関１の運転状態に応じたマップ又は関数としてＥＣＵ２０のＲＯＭに記憶される。
【００７１】
図２（Ａ）は、内燃機関１の回転数と標準ＥＧＲ弁開度Ｐｅｇｂｓｅ、補正量Ｐｅｇｃａｔ、補正後のＥＧＲ弁開度Ｐｅｇｂｓｅ＋Ｐｅｇｃａｔとの関係を示す図である。横軸が内燃機関１の回転数を表し、縦軸がＥＧＲ弁開度を表す。実線が標準ＥＧＲ弁開度Ｐｅｇｂｓｅを表し、破線が補正後のＥＧＲ弁開度Ｐｅｇｂｓｅ＋Ｐｅｇｃａｔを表す。また、図２（Ｂ）は、内燃機関１の負荷と標準ＥＧＲ弁開度Ｐｅｇｂｓｅ、補正量Ｐｅｇｃａｔ、補正後のＥＧＲ弁開度Ｐｅｇｂｓｅ＋Ｐｅｇｃａｔとの関係を示す図である。横軸が内燃機関１の負荷を表し、縦軸がＥＧＲ弁開度を表す。実線が標準ＥＧＲ弁開度Ｐｅｇｂｓｅを表し、破線が補正後のＥＧＲ弁開度Ｐｅｇｂｓｅ＋Ｐｅｇｃａｔを表す。最終的な目標ＥＧＲ弁開度Ｐｅｇｆｉｎは、図２（Ａ）のマップに示される回転数に相関する寄与分と、図２（Ｂ）のマップに示される負荷に相関する寄与分と、から算出される。
【００７２】
図２のように、内燃機関１の回転数及び負荷と補正量Ｐｅｇｃａｔとの関係をマップとして持ち、触媒過渡条件及び触媒活性条件が成立するか否かに応じて、通常時のマップ（実線）と触媒過渡時のマップ（破線）とを切り替えてＥＧＲ制御を実行することによって、内燃機関１の運転状態を考慮して本実施例に係る触媒過渡時のＥＧＲ減量制御を実行することができ、内燃機関１の筒内ガス中のＣＯ２濃度が通常時の濃度より過剰に高くなることをより確実に抑制することが可能になる。
【００７３】
以下、本実施例に係る触媒過渡時のＥＧＲ減量制御について、図３に基づいて説明する。図３は、本実施例に係る触媒過渡時のＥＧＲ減量制御のルーチンを示すフローチャートである。このルーチンはＥＣＵ２０によって内燃機関１の稼働中所定時間毎に繰り返し実行される。
【００７４】
まず、ステップＳ１００において、ＥＣＵ２０は内燃機関１の運転状態を取得する。具体的には、上述した各センサによる出力値等に基づいて内燃機関１の回転数、負荷、冷却水温等を取得する。
【００７５】
次に、ステップＳ１０１において、ＥＣＵ２０は触媒過渡条件が成立しているか否かを判定する。具体的には、触媒温度センサ６４による測定値に基づいて実触媒温度Ｔｃａｔを取得するとともに、ステップＳ１００で取得した内燃機関１の運転状態に応じた標準触媒温度Ｔｓｔを読み込み、Ｔｃａｔ＞Ｔｓｔが成立しているか否かを判定する。ステップＳ１０１において肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ１０２に進む。一方、ステップＳ１０１において否定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ１０４に進む。
【００７６】
ステップＳ１０２において、ＥＣＵ２０は触媒活性条件が成立しているか否かを判定する。具体的には、ステップＳ１０１で取得した実触媒温度Ｔｃａｔと排気浄化触媒６５の活性温度Ｔｃｒとを比較し、Ｔｃａｔ＞Ｔｃｒが成立しているか否かを判定する。ステップＳ１０２において肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ１０３に進む。一方、ステップＳ１０２において否定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ１０４に進む。
【００７７】
ステップＳ１０３において、ＥＣＵ２０はＥＧＲ弁６０の目標開度Ｐｅｇｆｉｎとして、ステップＳ１００で取得した内燃機関１の運転状態に応じた標準ＥＧＲ弁開度Ｐｅｇｂｓｅを補正量Ｐｅｇｃａｔによって補正したＰｅｇｂｓｅ＋Ｐｅｇｃａｔに設定する。
【００７８】
ステップＳ１０４において、ＥＣＵ２０はＥＧＲ弁６０の目標開度Ｐｅｇｆｉｎとして、ステップＳ１００で取得した内燃機関１の運転状態に応じた標準ＥＧＲ弁開度Ｐｅｇｂｓｅに設定する。
【００７９】
本実施例においては、上記ルーチンを実行するＥＣＵ２０が本発明における補正手段に相当する。
【実施例２】
【００８０】
次に、本発明の実施例２について説明する。実施例２に係る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は実施例１のものと同様である。以下では、実施例１と同一又は同等の構成要素については説明を省略し、実施例１で用いた名称及び符号を用いる。
【００８１】
実施例２では、触媒過渡条件及び触媒活性条件が成立する場合にＥＧＲ装置６１によって内燃機関１に戻されるＥＧＲガス量を減少させるために、ＥＧＲ率の目標値を内燃機関１の運転状態に応じて定められる標準的なＥＧＲ率（標準ＥＧＲ率）より低い値に補正する手段を採用した。
【００８２】
具体的には、内燃機関１の運転状態に応じて予め適合作業によって定められる標準ＥＧＲ率Ｅｇｒｂｓｅ、最終的にＥＣＵ２０によるＥＧＲ制御の用いられる目標ＥＧＲ率Ｅｇｒｔｒｇとした場合、触媒過渡条件及び触媒活性条件が成立する触媒過渡時においては、目標ＥＧＲ率をＥｇｒｔｒｇ←Ｅｇｒｂｓｅ＋Ｅｇｒｃａｔに設定するようにした。ここで、ＥｇｒｃａｔはＥＧＲ率の補正量であり、本実施例の場合ＥＧＲ率は低い値に補正されるので、Ｅｇｒｃａｔ＜０である。これにより、触媒過渡条件及び触媒活性条件が成立する触媒過渡時においては、ＥＧＲ率が通常時のＥＧＲ率より低くなるように、ＥＧＲ弁６０の開度、スロットル弁６２の開度、ＶＮターボを備えた構成の場合にはノズルベーンの開度等がフィードバック制御される。従って、ＥＧＲガス中のＣＯ２濃度が通常時よりも濃くなっている場合においても、内燃機関１の筒内ガス中のＣＯ２濃度が過剰に高くなることが抑制される。
【００８３】
また、本実施例に依れば、目標ＥＧＲ率が補正されるので、何らかの原因（例えば、機関暖機状態の変化、運転状態の変化、ＥＧＲ通路６３、吸気通路３、排気通路４の状態の変化等）によりＥＧＲガスや吸気の流量特性が適合時から変化したような場合においても、ＥＧＲ弁６０やスロットル弁６２等のＥＧＲガス量の調量手段によるＥＧＲガス量の減量補正を精度良く行うことができる。
【００８４】
本実施例では、触媒過渡時のＥＧＲ率の補正量Ｅｇｒｃａｔは、触媒過渡条件及び触媒活性条件が成立する場合に排気浄化触媒６５において生成されるＣＯ２の量に基づいて決定される。具体的には、触媒過渡条件及び触媒活性条件が成立する触媒過渡時に排気浄化触媒６５において生成されるＣＯ２に起因する内燃機関１の筒内ガス中のＣＯ２の増量分を相殺して、筒内ガス中のＣＯ２濃度を通常時における濃度に一致させるように、ＥＧＲ率の補正量Ｅｇｒｃａｔが求められる。
【００８５】
ここで、触媒過渡時に排気浄化触媒６５において生成されるＣＯ２の量は、様々な要因に相関している。例えば、排気浄化触媒６５におけるＰＭやＨＣの酸化反応の化学反応速度に相関する。この化学反応速度は実触媒温度Ｔｃａｔと標準触媒温度Ｔｓｔとの温度差ΔＴ＝Ｔｃａｔ−Ｔｓｔが大きくなるほど速くなる。従って、温度差ΔＴが大きくなるほど排気浄化触媒６５において生成されるＣＯ２の量が増加する傾向がある。また、排気浄化触媒６５において生成されるＣＯ２の量は、排気浄化触媒６５を通過するＰＭやＨＣの量に相関する。排気浄化触媒６５を通過するＥＧＲガスの流量や、当該ＥＧＲガス中のＰＭやＨＣの量が増加すると、排気浄化触媒６５における酸化反応に供されるＰＭやＨＣの量が増加するので、排気浄化触媒６５において生成されるＣＯ２の量が増加する傾向がある。また、排気浄化触媒において生成されるＣＯ２の量は、排気浄化触媒６５の容量にも
相関する。排気浄化触媒６５の容量が大きければ、排気浄化触媒６５においてＰＭはＨＣが酸化反応する機会が増加するため、排気浄化触媒６５におけるＣＯ２の生成量が増加する傾向がある。
【００８６】
本実施例では、このような排気浄化触媒６５において生成されるＣＯ２の量と諸物理量との相関関係を考慮して、ＥＧＲ率の補正量Ｅｇｒｃａｔを定める。図４は、実触媒温度Ｔｃａｔと標準触媒温度Ｔｓｔとの温度差ΔＴと、ＥＧＲ率の補正量Ｅｇｒｃａｔと、の関係を示す図である。図４の横軸は温度差ΔＴを表し、縦軸はＥＧＲ率の補正量Ｅｇｒｃａｔの大きさ（絶対値）を表す。Ｅｇｒｃａｔは負の値なので、図４において縦軸方向に値が大きくなるほど、ＥＧＲ率はより小さい値に補正されることになる。また、図４の実線Ａは、排気浄化触媒６５を通過するＥＧＲガスの流量が比較的多い場合、排気浄化触媒６５を通過するＰＭやＨＣの量が比較的多い場合、又は、排気浄化触媒６５の容量（サイズ）が比較的大きい場合における、温度差ΔＴと補正量Ｅｇｒｃａｔの大きさとの関係を表している。また、図４の一点鎖線Ｂは、排気浄化触媒６５を通過するＥＧＲガスの流量が比較的少ない場合、排気浄化触媒６５を通過するＰＭやＨＣの量が比較的少ない場合、又は、排気浄化触媒６５の容量（サイズ）が比較的小さい場合における、温度差ΔＴと補正量Ｅｇｒｃａｔの大きさとの関係を表している。
【００８７】
図４に示すように、本実施例では、温度差ΔＴが大きくなるほどＥＧＲ率の補正量Ｅｇｒｃａｔの大きさは大きくされ、排気浄化触媒６５を通過するＥＧＲガスの流量が多くなるほど補正量Ｅｇｒｃａｔの大きさは大きくされ、排気浄化触媒６５を通過するＰＭやＨＣの量が多くなるほど補正量Ｅｇｒｃａｔの大きさは大きくされ、排気浄化触媒６５の容量が大きくなるほど補正量Ｅｇｒｃａｔの大きさはおおきくされる。これにより、排気浄化触媒６５の状態に応じたＣＯ２発生量の変動分を考慮したＥＧＲ率の補正量を決定することができるので、触媒過渡時においてＥＧＲガス中のＣＯ２濃度が通常時より高くなっている状況においても、内燃機関１の筒内ガス中のＣＯ２濃度が通常時より過剰に高くなることをより確実に抑制することができる。
【００８８】
なお、図４に示すように、温度差ΔＴがある程度以上大きい場合には、ＥＧＲ率の補正量Ｅｇｒｃａｔの大きさが一定値に設定される。これは、温度差ΔＴがある程度以上大きくなると、ＥＧＲガス中のＰＭやＨＣの量が非常に少なくなり、排気浄化触媒６５におけるＰＭやＨＣの酸化反応自体が起こらなくなることを考慮したものである。
【００８９】
以下、本実施例に係る触媒過渡時のＥＧＲ減量制御について、図５に基づいて説明する。図５は、本実施例に係る触媒過渡時のＥＧＲ減量制御のルーチンを示すフローチャートである。このルーチンはＥＣＵ２０によって内燃機関１の稼働中所定時間毎に繰り返し実行される。
【００９０】
まず、ステップＳ２００において、ＥＣＵ２０は内燃機関１の運転状態を取得する。具体的には、上述した各センサによる出力値等に基づいて内燃機関１の回転数、負荷、冷却水温等を取得する。
【００９１】
次に、ステップＳ２０１において、ＥＣＵ２０は触媒過渡条件が成立しているか否かを判定する。具体的には、触媒温度センサ６４による測定値に基づいて実触媒温度Ｔｃａｔを取得するとともに、ステップＳ２００で取得した内燃機関１の運転状態に応じた標準触媒温度Ｔｓｔを読み込み、Ｔｃａｔ＞Ｔｓｔが成立しているか否かを判定する。ステップＳ２０１において肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ２０２に進む。一方、ステップＳ２０１において否定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ２０４に進む。
【００９２】
ステップＳ２０２において、ＥＣＵ２０は触媒活性条件が成立しているか否かを判定す
る。具体的には、ステップＳ２０１で取得した実触媒温度Ｔｃａｔと排気浄化触媒６５の活性温度Ｔｃｒとを比較し、Ｔｃａｔ＞Ｔｃｒが成立しているか否かを判定する。ステップＳ２０２において肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ２０３に進む。一方、ステップＳ２０２において否定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ２０４に進む。
【００９３】
ステップＳ２０３において、ＥＣＵ２０は目標ＥＧＲ率Ｅｇｒｔｒｇとして、ステップＳ２００で取得した内燃機関１の運転状態に応じた標準ＥＧＲ率Ｅｇｒｂｓｅを補正量Ｅｇｒｃａｔによって補正したＥｇｒｂｓｅ＋Ｅｇｒｃａｔに設定する。
【００９４】
ステップＳ２０４において、ＥＣＵ２０は目標ＥＧＲ率Ｅｇｒｔｒｇとして、ステップＳ２００で取得した内燃機関１の運転状態に応じた標準ＥＧＲ率Ｅｇｒｂｓｅに設定する。
【００９５】
本実施例においては、上記ルーチンを実行するＥＣＵ２０が本発明における補正手段に相当する。なお、実施例１におけるＥＧＲ弁開度の補正量を本実施例のように排気浄化触媒６５の状態（実触媒温度と標準触媒温度との差等）に応じて設定するようにしても良い。
【実施例３】
【００９６】
次に、本発明の実施例３について説明する。図６は、本実施例に係る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。なお、実施例１と共通する構成要素については詳しい説明を省略し、実施例１で用いた名称及び符号を用いる。
【００９７】
各気筒２の吸気ポート（不図示）は吸気マニホールド１７において集合し、吸気通路３と連通している。吸気マニホールド１７と吸気通路３との接続部近傍には、後述するＨＰＬ通路４１が接続されている。ＨＰＬ通路４１の接続箇所より上流の吸気通路３には、吸気通路３を流通する吸気の量を調節する第２スロットル弁９が配置されている。第２スロットル弁９より上流の吸気通路３には、吸気を冷却するインタークーラ８が配置されている。インタークーラ８より上流の吸気通路３には、ターボチャージャ１３のコンプレッサ１１が配置されている。コンプレッサ１１より上流の吸気通路３には、後述するＬＰＬ通路３１が接続されている。ＬＰＬ通路３１の接続箇所より上流の吸気管３には、吸気通路３に流入する新気の量を調節する第１スロットル弁６が配置されている。第１スロットル弁６より上流の吸気通路３には、吸気通路３に流入する新気の量を測定するエアフローメータ７が設けられている。吸気通路３には、さらに上流においてエアクリーナ（図示略）が接続されている。以下、吸気通路３、吸気マニホールド１７、及びこれらに配置されたインタークーラ８やコンプレッサ１１等を総称して「吸気系」と呼ぶことがある。
【００９８】
このように構成された吸気系では、エアクリーナを通過して塵や埃等が除去された空気が吸気通路３に流入する。吸気通路３に流入した空気は、コンプレッサ１１を通過して加圧された後インタークーラ８を通過して冷却されるとともに、後述するＬＰＬ装置３０及びＨＰＬ装置４０によって吸気通路３に導かれたＥＧＲガスと混合しつつ吸気マニホールド１７に流入し、吸気マニホールド１７の各枝管を介して各気筒２の吸気ポートへ分配される。吸気ポートへ分配された吸気は、吸気バルブ（不図示）が開弁した際に各気筒２の燃焼室内へ吸入される。
【００９９】
各気筒２の排気ポート（不図示）は排気マニホールド１８において集合し、排気通路４と連通している。排気マニホールド１８には内燃機関１から排出される排気の温度を測定する排気温度センサ２１が設けられている。排気マニホールド１８と排気通路４との接続部近傍には、ＨＰＬ通路４１が接続されている。ＨＰＬ通路４１の接続箇所より下流の排
気通路４には、ターボチャージャ１３のタービン１２が配置されている。ターボチャージャ１３はタービン１２を通過する排気の流路面積を可変にするノズルベーン５を備えた可変容量型のターボチャージャである。タービン１２より下流の排気通路４には、ＬＰＬ触媒３４が配置されている。ＬＰＬ触媒３４は酸化能を有し、触媒温度が所定のＬＰＬ触媒活性温度より高い時に、流入する排気中のＨＣやＰＭと酸素との間の酸化還元反応を促進させる。なお、ＬＰＬ触媒３４は、その他の排気浄化装置、例えば排気中のＰＭを捕集するフィルタや吸蔵還元型ＮＯｘ触媒等を含んで構成されても良い。ＬＰＬ触媒３４には、ＬＰＬ触媒３４の温度を測定するＬＰＬ触媒温度センサ３５が設けられている。ＬＰＬ触媒３４より下流の排気通路４には、排気通路４を流通する排気の量を調節する排気絞り弁１９が配置されている。排気絞り弁１９より下流の排気通路４には、ＬＰＬ通路３１が接続されている。以下、排気通路４、排気マニホールド１８、及びこれらに配置されたタービン１２やＬＰＬ触媒３４等を総称して「排気系」と呼ぶことがある。
【０１００】
このように構成された排気系では、内燃機関１の各気筒２で燃焼した既燃ガスが排気ポートを介して排気マニホールド１８に排出され、排気通路４に流入する。排気通路４に流入した排気はタービン１３を回転駆動した後ＬＰＬ触媒３４において含有するＰＭ等の有害物質が浄化され、大気中に放出される。排気の一部は後述するＬＰＬ装置３０及び／又はＨＰＬ装置４０によってＥＧＲガスとして吸気通路３に導かれる。
【０１０１】
内燃機関１には、タービン１２より上流の排気通路４を流れる排気の一部をコンプレッサ１１より下流の吸気通路３に導き、該排気を内燃機関１に戻すＨＰＬ装置４０が備えられている。ＨＰＬ装置４０は、タービン１２より上流の排気通路４と第２スロットル弁９より下流の吸気通路３とを接続するＨＰＬ通路４１を有し、該ＨＰＬ通路４１を介して前記排気の一部を吸気通路３に流入させる。ＨＰＬ装置４０によって内燃機関１に戻される排気を以下「ＨＰＬガス」という。ＨＰＬ通路４１には、ＨＰＬ通路４１の流路面積を変更するＨＰＬ弁４２が配置されている。ＨＰＬ弁４２の開度を調節することによってＨＰＬ通路４１を流れるＨＰＬガスの量が調節される。
【０１０２】
内燃機関１には、タービン１２より下流の排気通路４を流れる排気の一部をコンプレッサ１１より上流の吸気通路３に導き、該排気を内燃機関１に戻すＬＰＬ装置３０が備えられている。ＬＰＬ装置３０は、排気絞り弁１９より下流の排気通路４とコンプレッサ１１より上流の吸気通路３とを接続するＬＰＬ通路３１を有し、該ＬＰＬ通路３１を介して前記排気の一部を吸気通路３に流入させる。ＬＰＬ装置３０によって内燃機関１に戻される排気を以下「ＬＰＬガス」という。ＬＰＬ通路３１の途中にはＬＰＬガスを冷却するＬＰＬクーラ３３が配置されている。ＬＰＬクーラ３３より下流側（吸気通路３側）のＬＰＬ通路３１には、ＬＰＬ通路３１の流路面積を変更するＬＰＬ弁３２が配置されている。ＬＰＬ弁３２の開度を調節することによってＬＰＬ通路３１を流れるＬＰＬガスの量が調節される。
【０１０３】
このように構成されたＨＰＬ装置４０及び／又はＬＰＬ装置３０によってＥＧＲが行われると、水や二酸化炭素等の不燃性且つ吸熱性を有する不活性ガス成分が吸気中に混入されるので、燃焼室における燃料の燃焼温度が低下し、ＮＯｘの発生量が減少する。
【０１０４】
内燃機関１には、内燃機関１を制御する電子制御装置（ＥＣＵ）２０が併設されている。ＥＣＵ２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート等を備えたマイクロコンピュータである。ＥＣＵ２０には、上述したエアフローメータ７の他、内燃機関１のウォータージャケットを循環する冷却水の温度に対応した電気信号を出力する水温センサ１４、アクセルペダルの操作量に対応した電気信号を出力するアクセル開度センサ１５、内燃機関１のクランクシャフトが所定角度（例えば１０°）回転する度にパルス信号を出力するクランクポジションセンサ１６等のセンサが電気的に接続され、各センサからの出力信号がＥ
ＣＵ２０に入力される。また、ＥＣＵ２０には、第１スロットル弁６、第２スロットル弁９、ノズルベーン５、排気絞り弁１９、ＬＰＬ弁３２、ＨＰＬ弁４２等の機器が電気的に接続され、ＥＣＵ２０から出力される制御信号によってこれらの機器が制御される。
【０１０５】
ＥＣＵ２０は、上記各センサから入力される信号に基づいて内燃機関１の運転状態や運転者の要求を取得する。例えば、ＥＣＵ２０は、クランクポジションセンサ１６から入力される信号に基づいて機関回転数を算出し、アクセル開度センサ１５から入力される信号に基づいて要求されている機関負荷を算出する。そして、算出した機関負荷や機関回転数に応じて上記各機器を制御することで、燃料噴射やＥＧＲの制御を行う。
【０１０６】
ここで、本実施例のＥＧＲシステムにおいて行われる基本的なＥＧＲ制御について説明する。
【０１０７】
図７に示すように、本実施例のＥＧＲシステムでは、内燃機関１の運転状態に応じてＨＰＬ装置４０及びＬＰＬ装置３０を併用又は切り替えてＥＧＲを行う。図７において、横軸は内燃機関１の回転数を表し、縦軸は内燃機関１の負荷を表す。図７に示すように、本実施例のＥＧＲ制御では、内燃機関１の運転状態が低負荷且つ低回転の時には主にＨＰＬ装置４０によってＥＧＲを行い、機関負荷又は機関回転数が高くなるほどＨＰＬ装置４０によって行われるＥＧＲ量（ＨＰＬガス量）を減少させるとともにＬＰＬ装置３０によって行われるＥＧＲ量（ＬＰＬガス量）を増加させ、内燃機関１の運転状態が高負荷乃至高回転側の時には主にＬＰＬ装置３０によってＥＧＲを行う。
【０１０８】
図７において、「ＨＰＬ」で示された領域が、主にＨＰＬ装置４０によってＥＧＲが行われる運転状態の領域を表す。この領域を以下ＨＰＬ領域と呼ぶ。また、「ＬＰＬ」で示された領域が、主にＬＰＬ装置３０によってＥＧＲが行われる運転状態の領域を表す。この領域を以下ＬＰＬ領域と呼ぶ。ＨＰＬ領域とＬＰＬ領域との間の「ＭＩＸ」で表された中負荷乃至中回転の領域が、ＨＰＬ装置４０及びＬＰＬ装置３０が併用されてＥＧＲが行われる領域を表す。この領域を以下ＭＩＸ領域と呼ぶ。上述のように、ＭＩＸ領域では高負荷乃至高回転側の運転状態になるほどＨＰＬガス量を減少させるとともにＬＰＬガス量を増加させる制御が行われる。換言すれば、高負荷乃至高回転側になるほど全ＥＧＲガス中のＨＰＬガスの比率（ＨＰＬ比率）を低くするとともに、全ＥＧＲガス中のＬＰＬガスの比率（ＬＰＬ比率）を高くする。
【０１０９】
各運転状態に対応するＨＰＬガス量やＬＰＬガス量の制御目標値は、内燃機関１が当該運転状態で定常運転している時のＮＯｘ発生量、スモーク発生量、ＨＣ発生量、燃料消費率等の機関性能や排気性能に関する諸特性が所定の規制値や所望の目標値を達成するように適合作業によって予め定められ、ＥＣＵ２０のＲＯＭに記憶される。ＥＣＵ２０は取得した機関運転状態に基づいて、当該運転状態に対応するＨＰＬガス量やＬＰＬガス量の制御目標値をＲＯＭから読み込み、ＨＰＬ装置４０やＬＰＬ装置３０によって燃焼室に戻される排気の量がそれぞれ当該制御目標値になるように、ＨＰＬ弁４２、ＬＰＬ弁３２、第１スロットル弁６、第２スロットル弁９、排気絞り弁１９、ノズルベーン５等の開度を制御する。
【０１１０】
本実施例のＥＧＲシステムでは、ＬＰＬガスの流通経路上にＬＰＬ触媒３４が配置されているため、実施例１で説明したのと同様の問題が内燃機関１の運転状態が変化する過渡時において発生する可能性がある。すなわち、ＬＰＬ触媒３４の熱容量のために内燃機関１の運転状態の変化に伴うＬＰＬ触媒３４の温度変化に係る時定数は、内燃機関１の運転状態の変化に伴う排気温度の変化に係る時定数より長くなる傾向がある。そのため、ＬＰＬ触媒３４の温度変化が内燃機関１の運転状態の変化に対して遅れる場合がある。例えば、内燃機関１の運転状態が高負荷から低負荷へ変化する過渡時において、実際のＬＰＬ触
媒３４の温度が、現在の内燃機関１の運転状態において想定される標準的なＬＰＬ触媒３４の温度より高くなる過渡期間が存在する場合がある。この場合、ＬＰＬ触媒３４において生成されるＣＯ２の量は、現在の内燃機関１の運転状態において想定される標準的なＣＯ２の生成量より多いと考えられる。そのため、内燃機関１の運転状態に応じてＬＰＬガス量の目標値が即座に変更されると、想定よりもＣＯ２濃度の濃いＬＰＬガスが内燃機関１に供給されることになり、筒内ガス中のＣＯ２濃度が想定よりも過剰に高くなり、燃焼不良やエミッションの悪化を招く虞がある。
【０１１１】
ここで、上述したように、排気浄化触媒において生成されるＣＯ２の量は、排気浄化触媒を通過する排気の流量に相関しており、排気浄化触媒を通過する排気の量が多くなるほど排気浄化触媒において生成されるＣＯ２の量が増大する傾向がある。この特性に鑑み、本実施例に係るＥＧＲシステムでは、
（イ）ＬＰＬ触媒温度センサ３５によって取得される温度（実ＬＰＬ触媒温度）ＴｃａｔＬが、内燃機関１の運転状態に応じて定められる標準的なＬＰＬ触媒３４の温度（標準ＬＰＬ触媒温度）ＴｓｔＬより高いＬＰＬ触媒過渡条件と、
（ロ）実ＬＰＬ触媒温度ＴｃａｔＬがＬＰＬ触媒３４の活性温度ＴｃｒＬより高いＬＰＬ触媒活性条件と、
の両方が成り立つ場合、全ＥＧＲガス中のＨＰＬガスの比率をを、内燃機関１の運転状態に応じて定められる標準的な比率（標準ＨＰＬ比率）より高い値に補正するようにした。
【０１１２】
ここで、標準ＬＰＬ触媒温度ＴｓｔＬは、内燃機関１が定常運転している場合のＬＰＬ触媒３４の温度であって、内燃機関１の運転状態に応じた温度として予め実験や適合作業によって定められる。ＬＰＬ触媒過渡条件が成立する場合、すなわち実ＬＰＬ触媒温度ＴｃａｔＬ＞標準ＬＰＬ触媒温度ＴｓｔＬが成り立つ場合としては、実施例１で説明したように、内燃機関１の運転状態が高負荷から低負荷へ変化する過渡状態を例示できる。また、活性温度ＴｃｒＬは、ＬＰＬ触媒３４においてＰＭやＨＣの酸化反応が起こるために必要なＬＰＬ触媒３４の温度の下限値であり、予め実験等により求められる。実ＬＰＬ触媒温度ＴｃａｔＬが活性温度ＴｃｒＬより低い場合、すなわちＬＰＬ触媒活性条件が成立しない場合は、ＰＭやＨＣがＬＰＬ触媒３４を通過しても酸化反応は起こらない。従って、ＬＰＬガス中のＣＯ２濃度が内燃機関１の運転状態から想定される標準的なＣＯ２濃度より過剰に高くなることはない。逆に、実ＬＰＬ触媒温度ＴｃａｔＬが活性温度ＴｃｒＬより高い場合、すなわち、ＬＰＬ触媒活性条件が成立する場合は、ＰＭやＨＣがＬＰＬ触媒３４を通過する時に酸化反応し、ＬＰＬガス中のＯ２を消費するとともにＣＯ２が生成されるため、ＬＰＬガス中のＣＯ２濃度が上昇し、内燃機関１の運転状態から想定される標準的なＣＯ２濃度より高くなる可能性がある。
【０１１３】
上記構成を有する本実施例のＥＧＲシステムによれば、このようなＬＰＬ触媒過渡条件及びＬＰＬ触媒活性条件が成立するＬＰＬ触媒過渡時には、全ＥＧＲガス中のＨＰＬガスの比率が高くされるので、逆にＬＰＬガスの比率は低くなる。よって、ＬＰＬ触媒過渡条件又はＬＰＬ触媒活性条件が成立しない通常時と比較して、ＬＰＬ触媒３４を通過するＬＰＬガスの量が少なくなる。従って、ＬＰＬ触媒３４において発生するＣＯ２の量が減少し、内燃機関１に供給されるＥＧＲガス中のＣＯ２濃度が過剰に高くなることを抑制できる。
【０１１４】
ここで、ＬＰＬ触媒過渡時におけるＨＰＬ比率の増加補正（又はＬＰＬ比率の低減補正）の補正量は、実施例１に係るＥＧＲ減量制御における補正量のように、内燃機関１の運転状態に応じたマップを適合作業や実験により求めておいても良いし、ＬＰＬ触媒３４の状態（実ＬＰＬ触媒温度と標準ＬＰＬ触媒温度との温度差、ＬＰＬ触媒３４を通過するＬＰＬガスの流量、ＬＰＬ触媒３４を通過するＰＭやＨＣの量、ＬＰＬ触媒３４の容量等）に基づいてＬＰＬ触媒３４において生成されるＣＯ２の量を推定し、このＣＯ２生成量を
考慮して算出するようにしても良い。
【０１１５】
本実施例によれば、排気が通過することで排気中のＣＯ２濃度を変動させてしまう可能性のあるＬＰＬ−ＥＧＲ経路のＥＧＲガス量（ＬＰＬガス量）が減量されるので、排気浄化触媒におけるＣＯ２の発生量自体を低減することができる。よって、実施例１と同様に、ＬＰＬ触媒３４において発生するＣＯ２の量を考慮した全ＥＧＲガス量、ＨＰＬガス量、又はＬＰＬガス量の減量補正が必要ではあるものの、その補正量の大きさを小さくすることができる。これにより、全ＥＧＲガス量、ＨＰＬガス量、又はＬＰＬガス量の減量補正に伴うＣＯ２発生量の推定演算やＨＰＬ弁４２、ＬＰＬ弁３２、第１スロットル弁６、第２スロットル弁９、ノズルベーン５、排気絞り弁１９等の開度制御において発生する誤差やばらつきに起因するエミッションの悪化を抑制することができる。
【０１１６】
以下、本実施例に係る触媒過渡時のＥＧＲ減量制御について、図８に基づいて説明する。図８は、本実施例に係る触媒過渡時のＥＧＲ減量制御のルーチンを示すフローチャートである。このルーチンはＥＣＵ２０によって内燃機関１の稼働中所定時間毎に繰り返し実行される。
【０１１７】
まず、ステップＳ３００において、ＥＣＵ２０は内燃機関１の運転状態を取得する。具体的には、上述した各センサによる出力値等に基づいて内燃機関１の回転数、負荷、冷却水温等を取得する。
【０１１８】
次に、ステップＳ３０１において、ＥＣＵ２０はＬＰＬ触媒過渡条件が成立しているか否かを判定する。具体的には、ＬＰＬ触媒温度センサ３５による測定値に基づいて実ＬＰＬ触媒温度ＴｃａｔＬを取得するとともに、ステップＳ３００で取得した内燃機関１の運転状態に応じた標準ＬＰＬ触媒温度ＴｓｔＬを読み込み、ＴｃａｔＬ＞ＴｓｔＬが成立しているか否かを判定する。ステップＳ３０１において肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ３０２に進む。一方、ステップＳ３０１において否定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ３０４に進む。
【０１１９】
ステップＳ３０２において、ＥＣＵ２０はＬＰＬ触媒活性条件が成立しているか否かを判定する。具体的には、ステップＳ３０１で取得した実ＬＰＬ触媒温度ＴｃａｔＬとＬＰＬ触媒３４の活性温度ＴｃｒＬとを比較し、ＴｃａｔＬ＞ＴｃｒＬが成立しているか否かを判定する。ステップＳ３０２において肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ３０３に進む。一方、ステップＳ３０２において否定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ３０４に進む。
【０１２０】
ステップＳ３０３において、ＥＣＵ２０はＨＰＬ比率をステップＳ３００で取得した内燃機関１の運転状態に応じた標準ＨＰＬ比率より高い値に補正するとともに、ＬＰＬ比率をステップＳ３００で取得した内燃機関１の運転状態に応じた標準ＬＰＬ比率より低い値に補正する。
【０１２１】
ステップＳ３０４において、ＥＣＵ２０は通常制御を行う。すなわち、ＨＰＬ比率を標準ＨＰＬ比率に設定し、ＬＰＬ比率を標準ＬＰＬ比率に設定する。
【実施例４】
【０１２２】
次に、本発明の実施例４について説明する。図９は、本実施例に係る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。本実施例の構成と実施例３の構成との相違点は、本実施例では、実施例３の構成に加えて更にＨＰＬ通路４１の途中にＨＰＬ触媒４４が配置されている点である。ＨＰＬ触媒４４は酸化能を有し、触媒温度が所定のＨＰＬ触媒活性温度より高い時に、流入する排気中のＨＣやＰＭと酸素
との間の酸化還元反応を促進させる。なお、ＨＰＬ触媒４４は、その他の排気浄化装置、例えば排気中のＰＭを捕集するフィルタや吸蔵還元型ＮＯｘ触媒等を含んで構成されても良い。ＨＰＬ触媒４４には、ＨＰＬ触媒４４の温度を測定するＨＰＬ触媒温度センサ４５が設けられている。
【０１２３】
本実施例のＥＧＲシステムでは、実施例３の構成に加えて更にＨＰＬガスの流通経路上にＨＰＬ触媒４４が配置されているため、実施例３においてＬＰＬ触媒３４について説明したのと同様の問題がＨＰＬ触媒４４において発生する可能性がある。すなわち、ＨＰＬ触媒４４の熱容量のために内燃機関１の運転状態の変化に伴うＨＰＬ触媒４４の温度変化に係る時定数は、内燃機関１の運転状態の変化に伴う排気温度の変化に係る時定数より長くなる傾向がある。そのため、ＨＰＬ触媒４４の温度変化が内燃機関１の運転状態の変化に対して遅れる場合がある。例えば、内燃機関１の運転状態が高負荷から低負荷へ変化する過渡時において、実際のＨＰＬ触媒４４の温度が、現在の内燃機関１の運転状態において想定される標準的なＨＰＬ触媒４４の温度より高くなる過渡期間が存在する場合がある。この場合、ＨＰＬ触媒４４において生成されるＣＯ２の量は、現在の内燃機関１の運転状態において想定される標準的なＣＯ２の生成量より多いと考えられる。そのため、内燃機関１の運転状態に応じてＨＰＬガス量の目標値が即座に変更されると、想定よりもＣＯ２濃度の濃いＬＰＬガスが内燃機関１に供給されることになり、筒内ガス中のＣＯ２濃度が想定よりも過剰に高くなり、燃焼不良やエミッションの悪化を招く虞がある。
【０１２４】
上述したように、排気浄化触媒において生成されるＣＯ２の量は、排気浄化触媒を通過する排気の流量に相関しており、排気浄化触媒を通過する排気の量が多くなるほど排気浄化触媒において生成されるＣＯ２の量が増大する傾向はＬＰＬ触媒３４と同様にＨＰＬ触媒４４いついても見られる傾向である。よって、実施例３の場合と同様に、
（ハ）ＨＰＬ触媒温度センサ４５によって取得される温度（実ＨＰＬ触媒温度）ＴｃａｔＨが、内燃機関１の運転状態に応じて定められる標準的なＨＰＬ触媒４４の温度（標準ＨＰＬ触媒温度）ＴｓｔＨより高いＨＰＬ触媒過渡条件と、
（ニ）実ＨＰＬ触媒温度ＴｃａｔＨがＨＰＬ触媒４４の活性温度ＴｃｒＨより高いＨＰＬ触媒活性条件と、
の両方が成り立つ場合、全ＥＧＲガス中のＬＰＬガスの比率を、内燃機関１の運転状態に応じて定められる標準的な比率（標準ＬＰＬ比率）より高い値に補正することが好ましい。
【０１２５】
ここで、標準ＨＰＬ触媒温度ＴｓｔＨは、内燃機関１が定常運転している場合のＨＰＬ触媒４４の温度であって、内燃機関１の運転状態に応じた温度として予め実験や適合作業によって定められる。ＨＰＬ触媒過渡条件が成立する場合、すなわち実ＨＰＬ触媒温度ＴｃａｔＨ＞標準ＨＰＬ触媒温度ＴｓｔＨが成り立つ場合としては、実施例１で説明したように、内燃機関１の運転状態が高負荷から低負荷へ変化する過渡状態を例示できる。また、活性温度ＴｃｒＨは、ＨＰＬ触媒４４においてＰＭやＨＣの酸化反応が起こるために必要なＨＰＬ触媒４４の温度の還元値であり、予め実験等により求められる。実ＨＰＬ触媒温度ＴｃａｔＨが活性温度ＴｃｒＨより低い場合、すなわちＨＰＬ触媒活性条件が成立しない場合は、ＰＭやＨＣがＨＰＬ触媒４４を通過しても酸化反応は起こらない。従って、ＨＰＬガス中のＣＯ２濃度が内燃機関１の運転状態から想定される標準的なＣＯ２濃度より過剰に高くなることはない。逆に、実ＨＰＬ触媒温度ＴｃａｔＨが活性温度ＴｃｒＨより高い場合、すなわち、ＨＰＬ触媒活性条件が成立する場合は、ＰＭやＨＣがＨＰＬ触媒４４を通過する時に酸化反応し、ＨＰＬガス中のＯ２を消費するとともにＣＯ２が生成されるため、ＨＰＬガス中のＣＯ２濃度が上昇し、内燃機関１の運転状態から想定される標準的なＣＯ２濃度より高くなる可能性がある。
【０１２６】
さらに、本実施例の構成のようにＨＰＬガスの流通経路とＬＰＬガスの流通経路との両
方に排気浄化触媒が配置されている場合には、実施例３で説明した（イ）ＬＰＬ触媒過渡条件及び（ロ）ＬＰＬ触媒活性条件と、上記の（ハ）ＨＰＬ触媒過渡条件及び（ニ）ＨＰＬ触媒活性条件とが、全て成立する場合が考えられる。そのような場合には、ＨＰＬガス中のＣＯ２濃度及びＬＰＬガス中のＣＯ２濃度の両方が、内燃機関１の運転状態から想定される標準的なＣＯ２濃度より高くなる可能性がある。
【０１２７】
このような場合、本実施例に係るＥＧＲシステムでは、ＬＰＬ触媒３４とＨＰＬ触媒４４とで、生成されるＣＯ２の量が少ない方の触媒を通過するＥＧＲガスの比率を、内燃機関１の運転状態に応じて定められる標準的な比率より高くするようにした。すなわち、ＬＰＬ触媒過渡条件、ＬＰＬ触媒活性条件、ＨＰＬ触媒過渡条件、及びＨＰＬ触媒活性条件が成立する場合、
（Ａ）ＬＰＬ触媒３４において生成されるＣＯ２の量（ＤＣＯ２Ｌ）がＨＰＬ触媒４４において生成されるＣＯ２の量（ＤＣＯ２Ｈ）より多いときは、全ＥＧＲガス中のＨＰＬガスの比率を内燃機関１の運転状態に応じて定められる標準的な比率（標準ＨＰＬ比率）より高くし、
（Ｂ）ＬＰＬ触媒３４において生成されるＣＯ２の量（ＤＣＯ２Ｌ）がＨＰＬ触媒４４において生成されるＣＯ２の量（ＤＣＯ２Ｈ）以下のときは、全ＥＧＲガス中のＬＰＬガスの比率を内燃機関１の運転状態に応じて定められる標準的な比率（標準ＬＰＬ比率）より高くするようにした。
【０１２８】
こうすることで、排気が通過することでより多くのＣＯ２を発生させる可能性のあるＥＧＲ経路のＥＧＲガス量が減量されるので、ＬＰＬ触媒３４及びＨＰＬ触媒４４におけるトータルのＣＯ２の発生量を低減することができる。よって、実施例１と同様に、ＬＰＬ触媒３４及びＨＰＬ触媒４４において発生するＣＯ２の量を考慮した全ＥＧＲガス量、ＬＰＬガス量、またはＨＰＬガス量の減量補正が必要ではあるものの、その補正量の大きさを小さくすることができる。これにより、全ＥＧＲガス量、ＬＰＬガス量、またはＨＰＬガス量の減量補正に伴うＣＯ２発生量の推定演算やＨＰＬ弁４２、ＬＰＬ弁３２、第１スロットル弁６、第２スロットル弁９、ノズルベーン５、排気絞り弁１９等の開度制御において発生する誤差やばらつきに起因するエミッションの悪化を抑制することができる。
【０１２９】
ここで、ＬＰＬ触媒３４において発生するＣＯ２の量や、ＨＰＬ触媒４４において発生するＣＯ２の量は、実施例２で説明したような排気浄化触媒において発生するＣＯ２の量と相関関係を有する諸物理量に基づいて推定することができる。例えば、実ＨＰＬ触媒温度ＴｃａｔＨと標準ＨＰＬ触媒温度ＴｓｔＨとの温度差ΔＴＨ、ＨＰＬ触媒４４を通過するＨＰＬガスの流量、ＨＰＬ触媒４４を通過するＰＭやＨＣの量、ＨＰＬ触媒４４の容量や材質等と、ＨＰＬ触媒４４において発生するＣＯ２の量と、の相関関係を予め実験等により求めてマップや関数の形でＥＣＵ２０のＲＯＭに記憶しておき、これに基づいてＨＰＬ触媒４４において発生するＣＯ２の量を推定する事ができる。ＬＰＬ触媒３４についても同様である。
【０１３０】
以下、本実施例に係る触媒過渡時のＥＧＲ減量制御について、図１０に基づいて説明する。図１０は、本実施例に係る触媒過渡時のＥＧＲ減量制御のルーチンを示すフローチャートである。このルーチンはＥＣＵ２０によって内燃機関１の稼働中所定時間毎に繰り返し実行される。
【０１３１】
まず、ステップＳ４００において、ＥＣＵ２０は内燃機関１の運転状態を取得する。具体的には、上述した各センサによる出力値等に基づいて内燃機関１の回転数、負荷、冷却水温等を取得する。
【０１３２】
次に、ステップＳ４０１において、ＥＣＵ２０はＬＰＬ触媒過渡条件が成立しているか
否かを判定する。具体的には、ＬＰＬ触媒温度センサ３５による測定値に基づいて実ＬＰＬ触媒温度ＴｃａｔＬを取得するとともに、ステップＳ４００で取得した内燃機関１の運転状態に応じた標準ＬＰＬ触媒温度ＴｓｔＬを読み込み、ＴｃａｔＬ＞ＴｓｔＬが成立しているか否かを判定する。ステップＳ４０１において肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ４０２に進む。一方、ステップＳ４０１において否定判定された場合、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０１３３】
ステップＳ４０２において、ＥＣＵ２０はＬＰＬ触媒活性条件が成立しているか否かを判定する。具体的には、ステップＳ４０１で取得した実ＬＰＬ触媒温度ＴｃａｔＬとＬＰＬ触媒３４の活性温度ＴｃｒＬとを比較し、ＴｃａｔＬ＞ＴｃｒＬが成立しているか否かを判定する。ステップＳ４０２において肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ４０３に進む。一方、ステップＳ４０２において否定判定された場合、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０１３４】
ステップＳ４０３において、ＥＣＵ２０はＨＰＬ触媒過渡条件が成立しているか否かを判定する。具体的には、ＨＰＬ触媒温度センサ４５による測定値に基づいて実ＨＰＬ触媒温度ＴｃａｔＨを取得するとともに、ステップＳ４００で取得した内燃機関１の運転状態に応じた標準ＨＰＬ触媒温度ＴｓｔＨを読み込み、ＴｃａｔＨ＞ＴｓｔＨが成立しているか否かを判定する。ステップＳ４０３において肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ４０４に進む。一方、ステップＳ４０３において否定判定された場合、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０１３５】
ステップＳ４０４において、ＥＣＵ２０はＨＰＬ触媒活性条件が成立しているか否かを判定する。具体的には、ステップＳ４０３で取得した実ＨＰＬ触媒温度ＴｃａｔＨとＨＰＬ触媒４４の活性温度ＴｃｒＨとを比較し、ＴｃａｔＨ＞ＴｃｒＨが成立しているか否かを判定する。ステップＳ４０４において肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ４０５に進む。一方、ステップＳ４０４において否定判定された場合、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０１３６】
ステップＳ４０５において、ＥＣＵ２０はＨＰＬ触媒４４でのＣＯ２発生量ＤＣＯ２Ｈと、ＬＰＬ触媒３４でのＣＯ２発生量ＤＣＯ２Ｌとを推定する。
【０１３７】
ステップＳ４０６において、ＥＣＵ２０はステップＳ４０５において推定したＬＰＬ触媒３４でのＣＯ２発生量ＤＣＯ２ＬがＨＰＬ触媒４４でのＣＯ２発生量ＤＣＯ２Ｈより大きいか否かを判定する。ステップＳ４０６において肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ４０７に進む。一方、ステップＳ４０６において否定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ４０８に進む。
【０１３８】
ステップＳ４０７において、ＥＣＵ２０は全ＥＧＲガス中のＨＰＬガスの比率を標準ＨＰＬ比率より高くするとともに、ＬＰＬガスの比率を標準ＬＰＬ比率より低くする。
【０１３９】
ステップＳ４０８において、ＥＣＵ２０は全ＥＧＲガス中のＨＰＬガスの比率を標準ＨＰＬ比率より低くするとともに、ＬＰＬガスの比率を標準ＬＰＬ比率より高くする。
【０１４０】
本実施例においては、ステップＳ４０５を実行するＥＣＵ２０が本発明におけるＬＰＬＣＯ２生成量推定手段及びＨＰＬＣＯ２生成量推定手段に相当する。
【実施例５】
【０１４１】
次に、本発明の実施例５について説明する。本実施例に係る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は実施例３と同等であるので詳しい説明を省
略し、実施例３で用いた名称及び符号を用いる。
【０１４２】
本実施例に係るＥＧＲシステムでは、ＬＰＬ触媒３４についてＬＰＬ触媒過渡条件及びＬＰＬ触媒活性条件が成立する時に、ＬＰＬ触媒３４の温度を低下させることによって、或いは、ＬＰＬ触媒３４の温度がそれ以上上昇することを抑制することによって、ＬＰＬ触媒過渡条件又はＬＰＬ触媒活性条件が成立しない状況を可及的に早期に実現するようにした。具体的には、ＬＰＬ触媒過渡条件及びＬＰＬ触媒活性条件が成立し、且つ、排気温度センサ２１による出力値に基づいて取得される排気温度Ｔｅｘが実ＬＰＬ触媒温度ＴｃａｔＬより低いＬＰＬ排気低温条件が成立する場合には、ＬＰＬ触媒３４を通過する排気の量を内燃機関１の運転状態に応じて定められる標準的な量（標準ＬＰＬ触媒通過ガス量）より増加させるようにした。これにより、低温の排気と高温のＬＰＬ触媒３４との間で積極的に熱授受が行われるようになり、ＬＰＬ触媒３４の温度を速やかに標準ＬＰＬ触媒温度に近づけることが可能になる。上述したように、ＬＰＬ触媒３４におけるＣＯ２の生成量は実ＬＰＬ触媒温度と標準ＬＰＬ触媒温度との温度差が大きくなるほど多くなる傾向があるので、本実施例のように実ＬＰＬ触媒温度と標準ＬＰＬ触媒温度との差が速やかに小さくなれば、ＬＰＬ触媒３４におけるＣＯ２の生成量を速やかに低減させることができる。よって、内燃機関１の筒内ガス中のＣＯ２量が過剰に多くなることを抑制できる。
【０１４３】
一方、ＬＰＬ触媒過渡条件及びＬＰＬ触媒活性条件が成立し、且つ、排気温度センサ２１による出力値に基づいて取得される排気温度Ｔｅｘが実ＬＰＬ触媒温度ＴｃａｔＬより高いＬＰＬ排気高温条件が成立する場合には、ＬＰＬ触媒３４を通過する排気の量を標準ＬＰＬ通過ガス量より減少させるようにした。これにより、高温の排気によってＬＰＬ触媒３４が更に昇温されてしまうことを抑制できる。よって、ＬＰＬ触媒３４におけるＣＯ２の生成量が増加することを抑制でき、内燃機関１の筒内ガス中のＣＯ２濃度が過剰に高くなることを抑制できる。
【０１４４】
このように、本実施例によれば、ＬＰＬ触媒３４についてＬＰＬ触媒過渡条件及びＬＰＬ触媒活性条件が成立する期間を短縮又は当該期間が過剰に長くなることを抑制することができるので、触媒過渡期間における燃焼不良やエミッションの悪化を抑制することができる。
【０１４５】
なお、ＬＰＬ触媒過渡条件及びＬＰＬ触媒活性条件が成立し、且つ、排気温度センサ２１による出力値に基づいて取得される排気温度Ｔｅｘが実ＬＰＬ触媒温度ＴｃａｔＬより高いＬＰＬ排気高温条件が成立する場合には、吸気量を内燃機関１の運転状態に応じて定められる標準的な吸気量（標準吸気量）より多くしても良い。この場合、投入される熱量（燃料噴射量）が一定の条件下で筒内に供給されるガス量が増大することになるので、排気の温度が低下する。従って、内燃機関１の状態をＬＰＬ排気高温条件が成立しない状態に速やかに移行させることができ、ＬＰＬ触媒３４の温度の上昇を抑制できる。吸気量を増加させる手段としては、例えば、第１スロットル弁６の開度を開き側の開度に補正したり、ノズルベーン５の開度を閉じ側の開度に補正したりする手段を採用できる。
【０１４６】
また、本実施例ではＬＰＬ触媒３４とＬＰＬ触媒３４を通過する排気との熱授受を制御することによってＬＰＬ触媒過渡条件及びＬＰＬ触媒活性条件が成立する期間を短縮又は当該期間が長くなることを抑制するようにしたが、このＥＧＲ制御はＨＰＬ触媒４４についても同様に適用することができる。すなわち、ＨＰＬ触媒過渡条件及びＨＰＬ触媒活性条件が成立し、且つ、排気温度センサ２１によって取得される排気温度Ｔｅｘが実ＨＰＬ触媒温度ＴｃａｔＨより低いＨＰＬ排気低温条件が成立する場合には、ＨＰＬ触媒４４を通過する排気の量を内燃機関１の運転状態に応じて定められる標準的な量（標準ＨＰＬ触媒通過ガス量）より多くする事によって、ＨＰＬ触媒４４の温度低下を促進することができる。これにより、実ＨＰＬ触媒温度を速やかに標準ＨＰＬ触媒温度に近づけることがで
きる。また、ＨＰＬ触媒過渡条件及びＨＰＬ触媒活性条件が成立し、且つ、排気温度Ｔｅｘが実ＨＰＬ触媒温度ＴｃａｔＨより高いＨＰＬ排気高温条件が成立する場合には、ＨＰＬ触媒４４を通過する排気の量を標準ＨＰＬ触媒通過ガス量より少なくするか、又は、吸気量を標準吸気量より多くすることによって、ＨＰＬ触媒４４の温度上昇をよくせいすることができる。これにより、ＨＰＬ触媒過渡条件及びＨＰＬ触媒活性条件が成立する期間が長くなることを抑制できる。
【０１４７】
以下、本実施例に係るＥＧＲ制御について、図１１に基づいて説明する。図１１は、本実施例に係るＥＧＲ制御ルーチンを示すフローチャートである。このルーチンはＥＣＵ２０によって内燃機関１の稼働中所定時間毎に繰り返し実行される。
【０１４８】
まず、ステップＳ５００において、ＥＣＵ２０は内燃機関１の運転状態を取得する。具体的には、上述した各センサによる出力値等に基づいて内燃機関１の回転数、負荷、冷却水温等を取得する。
【０１４９】
次に、ステップＳ５０１において、ＥＣＵ２０は排気温度Ｔｅｘを取得する。具体的には、排気温度センサ２１によって排気マニホールド１８における排気の温度を測定する。
【０１５０】
ステップＳ５０２において、ＥＣＵ２０はＬＰＬ触媒過渡条件が成立しているか否かを判定する。具体的には、ＬＰＬ触媒温度センサ３５による測定値に基づいて実ＬＰＬ触媒温度ＴｃａｔＬを取得するとともに、ステップＳ５００で取得した内燃機関１の運転状態に応じた標準ＬＰＬ触媒温度ＴｓｔＬを読み込み、ＴｃａｔＬ＞ＴｓｔＬが成立しているか否かを判定する。ステップＳ５０２において肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ５０３に進む。一方、ステップＳ５０２において否定判定された場合、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０１５１】
ステップＳ５０３において、ＥＣＵ２０はＬＰＬ触媒活性条件が成立しているか否かを判定する。具体的には、ステップＳ５０２で取得した実ＬＰＬ触媒温度ＴｃａｔＬとＬＰＬ触媒３４の活性温度ＴｃｒＬとを比較し、ＴｃａｔＬ＞ＴｃｒＬが成立しているか否かを判定する。ステップＳ５０３において肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ５０４に進む。一方、ステップＳ５０３において否定判定された場合、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０１５２】
ステップＳ５０４において、ＥＣＵ２０はＬＰＬ排気低温条件が成立しているか否かを判定する。具体的には、ステップＳ５０２で取得した実ＬＰＬ触媒温度ＴｃａｔＬとステップＳ５０１において取得した排気温度Ｔｅｘとを比較し、ＴｃａｔＬ＞Ｔｅｘが成立しているか否かを判定する。ステップＳ５０４において肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ５０５に進む。一方、ステップＳ５０４において否定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ５０６に進む。
【０１５３】
ステップＳ５０５において、ＥＣＵ２０はＬＰＬ触媒通過ガス量を標準ＬＰＬ触媒通過ガス量より増加させる補正を行う。
【０１５４】
ステップＳ５０６において、ＥＣＵ２０はＬＰＬ触媒通過ガス量を標準ＬＰＬ触媒通過ガス量より減少させる補正を行う。
【０１５５】
上記ルーチンにおいて、ステップＳ５０６において吸気量を標準吸気量より増加させる補正を行っても良い。また、上述したように上記ＥＧＲ制御はＨＰＬ触媒についても同様に適用することができる。本実施例において、ステップＳ５０１を実行するＥＣＵ２０が本発明における排気温度取得手段に相当する。
【０１５６】
なお、以上述べた各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。また、上記各実施例は組み合わせて本発明を実施することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１５７】
【図１】実施例１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２】図２（Ａ）は実施例１のＥＧＲ減量制御における内燃機関１の回転数と、標準ＥＧＲ弁開度、補正量、及び補正後のＥＧＲ弁開度との関係を示す図である。図２（Ｂ）は実施例１のＥＧＲ減量制御における内燃機関１の負荷と、標準ＥＧＲ弁開度、補正量、及び補正後のＥＧＲ弁開度との関係を示す図である。
【図３】実施例１のＥＧＲ減量制御のルーチンを示すフローチャートである。
【図４】実施例２のＥＧＲ減量制御における実触媒温度と標準触媒温度との温度差と、ＥＧＲ率の補正量との関係を示す図である。
【図５】実施例２のＥＧＲ減量制御のルーチンを示すフローチャートである。
【図６】実施例３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７】実施例３のＥＧＲシステムにおける基本的なＥＧＲ制御マップを示す図である。
【図８】実施例３のＥＧＲ減量制御のルーチンを示すフローチャートである。
【図９】実施例４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１０】実施例４のＥＧＲ減量制御のルーチンを示すフローチャートである。
【図１１】実施例５のＥＧＲ制御のルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１５８】
１     内燃機関
２     気筒
３     吸気通路
４     排気通路
５     ノズルベーン
６     第１スロットル弁
７     エアフローメータ
８     インタークーラ
９     第２スロットル弁
１０   ＬＰＬ触媒
１１   コンプレッサ
１２   タービン
１３   ターボチャージャ
１４   水温センサ
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
２１   排気温度センサ
３０   ＬＰＬ装置
３１   ＬＰＬ通路
３２   ＬＰＬ弁
３３   ＬＰＬクーラ
３５   ＬＰＬ触媒温度センサ
４０   ＨＰＬ装置
４１   ＨＰＬ通路
４２   ＨＰＬ弁
４４   ＨＰＬ触媒
４５   ＨＰＬ触媒温度センサ
６０   ＥＧＲ弁
６１   ＥＧＲ装置
６２   スロットル弁
６３   ＥＧＲ通路
６４   触媒温度センサ
６５   排気浄化触媒
【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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