(57)【要約】      （修正有）【課題】内燃機関の運転状態が変化する場合においてもＥＧＲガス量を適切に制御することができる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】第１排ガス還流手段と第２排ガス還流手段とを備え、第１還流ガス量の目標量に対する第１還流ガス量の偏差の絶対値が所定の閾値偏差よりも大きいことが判明した時点において該偏差を第２還流ガス量によって補償することを開始し、第２還流ガス量による補償が行われている期間中に上記偏差の絶対値が閾値偏差以下であることが判明した時点において第２還流ガス量による補償を終了する。還流ガス量制御手段は、第１還流ガス量の応答時間長さに関連する第１応答時間長さ関連パラメータに基づき、第２還流ガス量による補償を終了する時点である補償終了時点以降における第２還流ガス量の推移を表す推移パターンを決定するとともに、該推移パターンに従って補償終了時点以降において第２還流ガス量を変更する。【選択図】図２
2012132406.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼室から排気通路に排出される排ガスを前記排気通路から吸気通路へ第１通路を介して還流させる第１排ガス還流手段と、
前記燃焼室から排気通路に排出される排ガスを前記排気通路から前記吸気通路へ前記第１通路とは異なる第２通路を介して還流させる第２排ガス還流手段と、
を備えた内燃機関に適用され、
前記第１排ガス還流手段によって還流されて前記燃焼室に導入される排ガスの量である第１還流ガス量を変更するとともに前記第２排ガス還流手段によって還流されて前記燃焼室に導入される排ガスの量である第２還流ガス量を変更することにより、前記燃焼室に導入される排ガスの総量を制御する還流ガス量制御手段であって、
前記第１還流ガス量の目標量に対する前記第１還流ガス量の偏差の絶対値が所定の閾値偏差よりも大きいことが判明した時点において該偏差を前記第２還流ガス量によって補償することを開始し、該偏差を前記第２還流ガス量によって補償することが行われている期間中に前記第１還流ガス量の目標量に対する前記第１還流ガス量の偏差の絶対値が前記閾値偏差以下であることが判明した時点において該偏差を前記第２還流ガス量によって補償することを終了する還流ガス量制御手段、
を備えた内燃機関の制御装置において、
前記還流ガス量制御手段は、
前記第１還流ガス量が変更され始める時点から該変更された第１還流ガス量の排ガスが前記燃焼室に導入される時点までに要する時間長さである第１応答時間長さに関連する第１応答時間長さ関連パラメータに基づき、前記偏差を前記第２還流ガス量によって補償することを終了する時点である補償終了時点以降における前記第２還流ガス量の推移を表す推移パターンを決定するとともに、該推移パターンに従って該補償終了時点以降において前記第２還流ガス量を変更する、内燃機関の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の制御装置において、
前記第１応答時間長さよりも、前記第２還流ガス量が変更され始める時点から該変更された第２還流ガス量の排ガスが前記燃焼室に導入される時点までに要する時間長さである第２応答時間長さが短い、内燃機関の制御装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の制御装置において、
前記還流ガス量制御手段は、前記第１還流ガス量の目標量に対する前記第１還流ガス量の偏差が前記閾値偏差よりも大きい場合に前記第１還流ガス量を変更させない、内燃機関の制御装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の制御装置において、
前記第１応答時間長さ関連パラメータとして、前記第１還流ガス量が変更されるときの該第１還流ガス量の応答時定数が採用される、内燃機関の制御装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４に記載の制御装置において、
前記第１還流ガス量の目標量は、前記第１排ガス還流手段によって還流される排ガスの酸素濃度に関連する第１酸素濃度関連パラメータ、および、前記総量の目標量である目標総量に対する前記総量の偏差、の少なくとも一方に基づいて決定される、内燃機関の制御装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の制御装置において、
前記第１酸素濃度関連パラメータとして、前記第１通路と前記吸気通路との接続部よりも下流側であって該接続部の近傍における前記吸気通路内のガスの酸素濃度が採用される、内燃機関の制御装置。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の制御装置において、
前記第１排ガス還流手段は前記第１通路を通過する排ガスの量を変化させる第１制御弁を有し、前記第２排ガス還流手段は前記第２通路を通過する排ガスの量を変化させる第２制御弁を有する、内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排ガスの一部を排気通路から吸気通路へ還流させる排気再循環（いわゆる、外部ＥＧＲ。以下、単に「ＥＧＲ」とも称呼する。）を行う内燃機関に適用される制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
火花点火式内燃機関およびディーゼル機関などの内燃機関の排ガスには、窒素酸化物（ＮＯｘ）および微粒子状物質（ＰＭ）などの有害物質（以下、「エミッション」とも称呼する。）が含まれる。エミッションの排出量は、出来る限り低減されることが望ましい。エミッションの排出量を低減する方法として、例えば、排気通路から吸気通路に還流された排ガス（ＥＧＲガス）を新気とともに燃焼室に導入させることによってＮＯｘ量を低減する方法などが提案されている。
【０００３】
一方、周知のように、排ガスに含まれるＮＯｘ量とＰＭ量との間には二律背反の関係がある。すなわち、ＮＯｘ量を減少させるように内燃機関が制御されると（例えば、上記の例におけるＥＧＲガス量が増大されると）ＰＭ量が増大し、ＰＭ量を減少させるように内燃機関が制御されると（例えば、上記の例におけるＥＧＲガス量が減少されると）ＮＯｘ量が増大する。そのため、エミッションの排出量を総合的に低減する観点において、ＮＯｘ量およびＰＭ量の双方を考慮して内燃機関が制御されることが望ましい。例えば、上記の例において、ＮＯｘ量が排ガス浄化用触媒の性能などに応じた所定の目標量に一致するようにＥＧＲガス量が制御されることが望ましい。
【０００４】
そこで、従来の制御装置の一つ（以下、「従来装置」とも称呼する。）は、コンプレッサおよびタービンを有する過給器と、排ガスをタービンの上流からコンプレッサの下流側へ還流させる通路（高圧ＥＧＲ通路）と、その高圧ＥＧＲ通路に設けられた制御弁と、排ガスをタービンの下流側からコンプレッサの上流側へ還流させる通路（低圧ＥＧＲ通路）と、その低圧ＥＧＲ通路に設けられた制御弁と、を備えた内燃機関に適用される。この従来装置は、内燃機関の運転状態に応じて各制御弁の開度を調整することにより、高圧ＥＧＲ通路を通過する排ガス（高圧ＥＧＲガス）の量および低圧ＥＧＲ通路を通過する排ガス（低圧ＥＧＲガス）の量を変更する。これにより、従来装置は、還流される排ガスの総量（すなわち、上記ＥＧＲガス量）を制御するようになっている（例えば、特許文献１を参照。）。このように、従来から、内燃機関の運転状態に応じた適切な量に一致するようにＥＧＲガス量を制御することが望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１１５７８０号公報
【発明の概要】
【０００６】
上述したように、排気再循環（外部ＥＧＲ）が行われるとき、一般に、排ガス（ＥＧＲガス）は所定の流路を経由して排気通路から吸気通路へと移動する。そのため、ＥＧＲガス量が所定の目標量に向かって変更され始めてからＥＧＲガス量が同目標量に到達するまでには、一般に、ＥＧＲガスが移動する流路の長さなどに応じた時間長さを要する。その結果、ＥＧＲガス量が変更されるとき、ＥＧＲガス量（実際量）と目標量とが一致しない期間が生じ得る。
【０００７】
上記期間の長さは、ＥＧＲガス量とその目標量との差が十分に小さければ（例えば、内燃機関の負荷の変化率が十分に小さい定常状態が継続されていれば）、エミッションの排出量を低減する観点において無視することができる程度に短いと考えられる。しかし、ＥＧＲガス量とその目標量との差が大きいと（例えば、内燃機関の負荷が増大または減少する過渡状態においては）、上記期間の長さは、エミッションの排出量に実質的な影響を与える程度に長くなる場合があると考えられる。
【０００８】
このように、排気再循環が行われているときに内燃機関の運転状態が変化すると（例えば、上記過渡状態において）、ＥＧＲガス量が適切に制御されない場合がある。この場合、エミッションの排出量が十分に低減されない可能性がある。
【０００９】
本発明の目的は、上記課題に鑑み、内燃機関の運転状態が変化する場合においてもＥＧＲガス量を適切に制御することができる内燃機関の制御装置を提供することにある。
【００１０】
上記課題を達成するための本発明による制御装置は、排ガスを排気通路から吸気通路へ還流させる複数の手段を備えた内燃機関に適用される。
【００１１】
具体的に述べると、上記内燃機関は、
内燃機関の燃焼室から排気通路に排出される排ガスを前記排気通路から吸気通路へ第１通路を介して還流させる「第１排ガス還流手段」と、
前記燃焼室から前記排気通路に排出される排ガスを前記排気通路から前記吸気通路へ前記第１通路とは「異なる」第２通路を介して還流させる「第２排ガス還流手段」と、
を備える。
【００１２】
このように、本発明の制御装置が適用される内燃機関においては、第１排ガス還流手段および第２排ガス還流手段の双方が排気通路から吸気通路へ排ガスを還流させることができる。
【００１３】
なお、本発明の制御装置は、３以上の排ガス環流手段を備えてもよい。制御装置が３以上の排ガス環流手段を備える場合、上記第１排ガス環流手段および上記第２排ガス環流手段は、同３以上の排ガス環流手段のうちのいずれか２つであればよい。
【００１４】
さらに、本発明において「排ガスを排気通路から吸気通路へ還流させる」とは、内燃機関の燃焼室から排出される排ガスの少なくとも一部を排気通路から吸気通路へ還流させることを意味し、必ずしも同排ガスの全てを排気通路から吸気通路へ還流させることを意味しない。
【００１５】
上記構成を備えた内燃機関に適用される本発明の制御装置は、
前記第１排ガス還流手段によって還流されて前記燃焼室に導入される排ガスの量である「第１還流ガス量」を変更するとともに、前記第２排ガス還流手段によって還流されて前記燃焼室に導入される排ガスの量である「第２還流ガス量」を変更することにより、燃焼室に導入される排ガスの総量を制御する、還流ガス量制御手段を備える。
【００１６】
上記「第１還流ガス量」および上記「第２還流ガス量」として、例えば、燃焼室に導入される単位時間当たりの排ガスの量（質量または体積など）が採用され得る。さらに、上記「第１還流ガス量」および上記「第２還流ガス量」として、例えば、燃焼室に導入されるガスの全体の量（新気と排ガスとの混合ガスの量）に対する同燃焼室に導入されるガスに含まれる排ガスの量の割合（すなわち、ＥＧＲ率）が採用され得る。このように、本発明の制御装置において、上記「第１還流ガス量」は上記第１排ガス還流手段によって還流されて上記燃焼室に導入される排ガスの量の程度を表す量であればよく、上記「第２還流ガス量」は上記第２排ガス還流手段によって還流されて上記燃焼室に導入される排ガスの量の程度を表す量であればよい。
【００１７】
以下、上記還流ガス量制御手段によって行われる第１還流ガス量および第２還流ガス量の制御について、下記１〜４の順に説明する。
１．還流ガス量の制御の基本的な考え方
２．還流ガス量の補償が終了する際の第２還流ガス量の推移
３．還流ガスの応答時間長さ
４．その他
以下、説明を続ける。
【００１８】
１．還流ガス量の制御の基本的な考え方
本発明の還流ガス量制御手段は、第１還流ガス量（実際量）とその目標量との差の大きさを考慮するとともに、その差を第２還流ガス量によって補償するように第２還流ガス量を制御する。
【００１９】
具体的に述べると、
上記還流ガス量制御手段は、「前記第１還流ガス量の目標量に対する前記第１還流ガス量の偏差の絶対値」が所定の閾値偏差よりも大きいことが判明した時点において該偏差を前記第２還流ガス量によって補償することを「開始」する。
さらに、上記還流ガス量制御手段は、該偏差を前記第２還流ガス量によって補償することが行われている期間中に前記第１還流ガス量の目標量に対する前記第１還流ガス量の偏差の絶対値が前記閾値偏差以下であることが判明した時点において該偏差を前記第２還流ガス量によって補償することを「終了」する。
【００２０】
上記第１還流ガス量の「目標量」は、内燃機関の運転状態などに応じた適値に設定されればよく、特に制限されない。例えば、第１還流ガス量の目標量として、エミッションの排出量を出来る限り低減させるための（例えば、排ガス中のＮＯｘ量を所定の目標量に一致させるための）量が採用され得る。さらに、第１還流ガス量の目標量として、例えば、第１還流ガス量および第２還流ガス量の総量を所定の目標総量とするための量が採用され得る。加えて、例えば、エミッションの排出量を出来る限り低減させるための量としての目標総量が定められたとき、その目標総量を達成し得る量が第１還流ガス量の目標量として採用され得る。
【００２１】
以下、便宜上、第１排ガス還流手段によって還流される排ガスを「第１還流ガス」とも称呼し、第２排ガス還流手段によって還流される排ガスを「第２還流ガス」とも称呼する。
【００２２】
第１還流ガスは所定の組成、密度および粘度などを有しており、その第１還流ガスが第１通路を介して還流される。そのため、第１還流ガスが移動する（排気通路から吸気通路へ還流される）には所定の時間長さを要する。よって、第１還流ガス量が変更されるとき、第１還流ガス量が変更され始める時点から同変更された第１還流ガス量の排ガスが燃焼室に導入されるまでには、所定の時間長さを要する。したがって、第１還流ガス量が変更されるとき、第１還流ガス量（実際量）と目標量とが一致しない期間（すなわち、第１還流ガス量が変更され始めてから上記所定の時間長さが経過するまでの期間）が生じ得る。なかでも、第１還流ガス量と目標量との差が大きい場合（例えば、上記過渡状態において）、この「第１還流ガス量と目標量とが一致しない期間」の長さは、エミッションの排出量に実質的な影響を与える程度に長くなる場合がある。
【００２３】
そこで、本発明の還流ガス量制御手段は、第１還流ガス量と目標量との差（すなわち、上記偏差の絶対値）が上記閾値偏差よりも大きい場合、同偏差を第２還流ガス量によって補償する。
【００２４】
具体的に述べると、所定の時点（以下、便宜上、「第１時点」とも称呼する。）において上記偏差の絶対値が閾値偏差よりも大きい場合（例えば、内燃機関の状態が過渡状態である場合）、第２還流ガス量による補償が「開始」される。例えば、第１時点において、第１還流ガス量が目標量よりも少なければ（すなわち、第１還流ガス量が不足していれば）第２還流ガス量が増量され、第１還流ガス量が目標量よりも多ければ（すなわち、第１還流ガス量が過剰であれば）第２還流ガス量が減量される。そして、第２還流ガス量による補償が所定の時間長さだけ継続された後の時点（以下、便宜上、「第２時点」とも称呼する。）において上記偏差の絶対値が閾値偏差以下となった場合（例えば、内燃機関の状態が過渡状態を経て定常状態に近づいた場合）、第２還流ガス量による補償が「終了」される。なお、第２還流ガス量による補償が行われている期間において、第１還流ガス量は目標量に向かって変更されていてもよく、変更されていなくてもよい。
【００２５】
上述したような第２還流ガス量による補償を行う観点から、上記「閾値偏差」が設定される。すなわち、上記第１還流ガス量の「閾値偏差」は、第１還流ガス量の偏差がその閾値偏差以下であれば「第１還流ガス量と目標量とが一致しない期間の長さ」が第１還流ガス量を適切に制御する観点において無視することができる程度に短いと判断し得る適値に設定されればよく、特に制限されない。閾値偏差として、例えば、制御装置が適用される内燃機関の構成、排ガスの特性（組成、密度および粘度など）、第１還流ガス量が変更され始める時点から同変更された第１還流ガス量の排ガスが燃焼室に導入される時点までに要する時間長さ、制御装置に要求されるＥＧＲガス量の制御の精度、および、許容され得るエミッションの排出量などを考慮した適値が採用され得る。なお、閾値偏差は、ゼロよりも大きい値であってもよく、ゼロであってもよい。
【００２６】
上記第２還流ガス量による補償の程度（例えば、第２還流ガス量の増量分または減量分の大きさ）は、第１還流ガス量の偏差を適切に補償することができる量（例えば、不足分を補う量、または、過剰分を相殺する量）であればよく、特に制限されない。
【００２７】
上述したように、上記内燃機関においては、第１排ガス還流手段および第２排ガス還流手段の双方が排気通路から吸気通路へ排ガスを還流させることができる。よって、第１還流ガス量の偏差の絶対値が閾値偏差よりも大きい場合に同偏差を第２還流ガス量によって補償することにより、第１環流ガス量および第２環流ガス量の総量を、第２還流ガス量が増量または減量されない場合における同総量よりも、第１還流ガス量が目標量に一致しているときの同総量に近づけることができる。
【００２８】
したがって、本発明の制御装置は、第１還流ガス量が変更されている期間中であっても、第１還流ガス量および第２還流ガス量の総量（すなわち、ＥＧＲガス量）を適切に制御することができる。これにより、本発明の制御装置は、内燃機関の運転状態が変化する場合においても（例えば、上述した過渡状態においても）ＥＧＲガス量を適切に制御することができる。
以上が本発明における還流ガス量の制御の基本的な考え方である。
【００２９】
２．還流ガス量の補償が終了する際の第２還流ガス量の推移
上述したように、還流ガス量制御手段は、第１還流ガス量の偏差の絶対値が閾値偏差よりも大きければ（すなわち、上記第１時点において）第２還流ガス量による補償を開始し、第１還流ガスの偏差の絶対値が閾値偏差以下となれば（すなわち、上記第２時点において）同補償を終了する。換言すると、第２還流ガス量による補償が行われている期間においては「第２還流ガス量（または、第２還流ガス量および第１還流ガス量の双方）」が変更されることによってＥＧＲガス量（総量）が制御され、同補償が終了された後においては「第１還流ガス量」が変更されることによってＥＧＲガス量（総量）が制御される。以下、このようなＥＧＲガス量を制御するための還流ガスの種類（第１還流ガスおよび／または第２還流ガス）の変更を、「還流ガスの切り替え」とも称呼する。
【００３０】
第２還流ガス量による補償が「終了」するとき、上記「還流ガスの切り替え」が円滑になされなければ、ＥＧＲガス量が適切に制御されない場合がある。例えば、第２還流ガス量による補償が終了するときに第１還流ガス量の変更が開始される場合、第１還流ガス量が変更され始める時点から同変更された第１還流ガス量の排ガスが燃焼室に導入されるまでの時点において、第１還流ガス量は目標量に一致しない。その結果、還流ガスの切り替えがなされる直前の時点におけるＥＧＲガス量と、同切り替えがなされた直後の時点におおけるＥＧＲガス量と、がエミッションの排出量に実質的な影響を与える程度に相違してしまう可能性がある。すなわち、還流ガスの切り替えがなされるとき、ＥＧＲガス量が相当程度に変動してしまう可能性がある。
【００３１】
そこで、本発明の制御装置において、第２還流ガス量による補償が終了するとき（すなわち、上記第２時点以降において）、第２還流ガス量は所定の「推移パターン」に従って変更される。具体的に述べると、還流ガス量制御手段は、
前記第１還流ガス量が変更され始める時点から該変更された第１還流ガス量の排ガスが前記燃焼室に導入される時点までに要する時間長さである第１応答時間長さに関連する「第１応答時間長さ関連パラメータ」に基づき、前記偏差を前記第２還流ガス量によって補償することを終了する時点である補償終了時点以降における前記第２還流ガス量の推移を表す「推移パターン」を決定するとともに、該推移パターンに従って該補償終了時点以降において前記第２還流ガス量を変更する、ようになっている。
【００３２】
上記「第１応答時間長さ関連パラメータ」として、例えば、第１還流ガス量が変更されるときの同第１還流ガス量の応答時定数、第２時点における第１還流ガス量の偏差の大きさ、第１還流ガスが移動する流路の長さ、第１還流ガスの流路上に存在する内燃機関の部材、第１還流ガスの流路において生じる圧力損失、排ガスの特性（組成、密度および粘度など）、および、排気通路内に存在するガスの圧力と吸気通路内に存在するガスの圧力との差などのパラメータのうちの一つまたは複数が採用され得る。
【００３３】
上記「推移パターン」は、「第２時点以降における（すなわち、還流ガスの切り替えがなされるときの）上記総量の変動を抑制することができる第２還流ガス量の増量または減量のパターン」であればよく、特に制限されない。例えば、上記推移パターンとして、上記第１応答時間長さ関連パラメータを考慮してあらかじめ定められたモデル（マップ）などに基づいて決定される「第２還流ガス量の増量分または減量分と、時間経過と、の関係」が採用され得る。さらに、その「第２還流ガス量の増量分または減量分と、時間経過と、の関係」として、例えば、「第２時点からの時間経過に対する第２還流ガス量の増量分または減量分を表すプロファイル」、「第２時点からの経過時間長さが入力値であって、第２還流ガス量の増量分または減量分が出力値である、関数」、ならびに、「第２還流ガス量の増量分または減量分の目標値と、第２還流ガス量の増量分または減量分をその目標値に一致させておく時間長さと、の組み合わせ」などが挙げられる。なお、上記「第２還流ガス量の増分または減量分と、時間経過と、の関係」は、「第２時点において第２還流ガス量をゼロにする」ことを含み得る。
【００３４】
第２時点以降において第２還流ガス量が上記推移パターンに従って変更されれば、そのような変更がなされた場合のＥＧＲガス量の変動は、そのような変更がなされない場合の同変動に比べてより小さくなる。このように、本発明の制御装置においては、第２還流ガス量による補償が終了されるとき（還流ガスの切り替えがなされるとき）に第２還流ガス量が推移パターンに従って変更されることにより、さらに適切にＥＧＲガス量が制御され得る。
以上が本発明における還流ガス量の補償が終了する際の第２還流ガス量の推移である。
【００３５】
３．還流ガスの応答時間長さ
ところで、上述したように、変更された第１還流ガス量の排ガスが燃焼室に導入されるには上記「第１応答時間長さ」を要する。同様に、第２還流ガス量が変更され始める時点から該変更された第２還流ガス量の排ガスが燃焼室に導入される時点までには、「第２応答時間長さ」を要する。
【００３６】
ここで、前記第２応答時間長さは、前記第１応答時間長さよりも短いことが好適である。これにより、環流ガス量制御手段は、第１環流ガス量の偏差をより迅速に補償することができる。
【００３７】
上記「第２応答時間長さ」は、例えば、第２還流ガス量が変更されるときの同第２還流ガス量の応答時定数、第２還流ガスが移動する流路の長さ、第２還流ガスの流路上に存在する内燃機関の部材、第２還流ガスの流路において生じる圧力損失、排ガスの特性（組成、密度および粘度など）、および、排気通路内に存在するガスの圧力と吸気通路内に存在するガスの圧力との差のうちの一つまたは複数に応じて定まる。
【００３８】
なお、第２応答時間長さが第１応答時間長さよりも短くない場合であっても、第１環流ガス量の偏差は少なくとも部分的に補償される。すなわち、この場合であっても、環流ガス量制御手段は、第１環流ガス量の偏差を「第２環流ガス量による補償が行われない場合の同偏差」よりも小さくすることができる。
【００３９】
４．その他
以下、本発明の制御装置のいくつかの態様について列挙する。
【００４０】
まず、第２還流ガス量による補償が行われている期間において、上述したように、第１還流ガス量は目標量に向かって変更されていてもよく、変更されていなくてもよい。そこで、例えば、本発明の制御装置の一の態様として、
前記還流ガス量制御手段は、前記第１還流ガス量の目標量に対する前記第１還流ガス量の偏差が前記閾値偏差よりも大きい場合に（すなわち、第２還流ガス量による補償が行われている場合に）前記第１還流ガス量を変更させない、ように構成され得る。
【００４１】
さらに、本発明の制御装置においては、上述したように、第１応答時間長さ関連パラメータに基づいて第２還流ガス量の推移パターンが決定される。本発明の他の態様において、
第１応答時間長さ関連パラメータとして、前記第１還流ガス量が変化するときの該第１還流ガス量の応答時定数が採用され得る。
【００４２】
第１還流ガス量の目標量は、上述したように、内燃機関の運転状態などに応じた適値に設定されればよい。そこで、例えば、本発明の制御装置の他の態様において、
前記第１還流ガス量の目標量は、前記第１排ガス還流手段によって還流される排ガス（第１還流ガス）の酸素濃度に関連する第１酸素濃度関連パラメータ、および、前記総量の目標量である目標総量に対する前記総量の偏差、の少なくとも一方に基づいて決定される、ように構成され得る。
【００４３】
なお、当然ながら、第１還流ガス量の目標量は、上記第１酸素濃度関連パラメータおよび上記総量の偏差の少なくとも一方だけではなく、それらの少なくとも一方および他の所定のパラメータを含む複数のパラメータに基づいて決定されてもよい。
【００４４】
さらに、上記第１酸素濃度関連パラメータは、第１還流ガスの酸素濃度そのものであってもよく、第１還流ガスと吸気通路内の新気との混合ガスの酸素濃度であってもよい。そこで、例えば、本発明の制御装置の他の態様において、
前記第１酸素濃度関連パラメータとして、前記第１通路と前記吸気通路との接続部よりも下流側であって該接続部の近傍における前記吸気通路内のガス（すなわち、第１還流ガスと新気との混合ガス）の酸素濃度が採用され得る。
【００４５】
加えて、本発明の制御装置において、第１還流ガス量および第２還流ガス量を変更する具体的な方法は、特に制限されない。例えば、前記第１排ガス還流手段は、前記第１通路を通過する排ガスの量を変化させる第１制御弁を有するように構成され得る。さらに、前記第２排ガス還流手段は、前記第２通路を通過する排ガスの量を変化させる第２制御弁を有するように構成され得る。
【００４６】
上記構成において、例えば、第１制御弁にその開度を変更する指示が与えられることにより、第１環流ガス量が変更される（例えば、目標量に向かって変更される。）。また、例えば、第２制御弁にその開度を変更する指示が与えられることにより、第２環流ガス量が変更される（例えば、第１還流ガス量の偏差を補償するように増量または減量される。）。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施形態に係る制御装置が適用される内燃機関の概略図である。
【図２】本発明の実施形態に係る制御装置の作動の概要を示す概略フローチャートである。
【図３】本発明の実施形態に係る制御装置が採用する、機関回転速度と、燃料噴射量の目標量と、ＥＧＲモードと、の関係を示す概略図である。
【図４】代表機関における、低圧ＥＧＲ弁開度と、エキゾーストマニホールド内のガスの酸素濃度と、の関係を示すタイムチャートである。
【図５】参考例における、ＥＧＲガス量と、低圧ＥＧＲガス量の偏差と、高圧ＥＧＲ弁開度と、低圧ＥＧＲ弁開度と、推移パターンと、の推移を示すタイムチャートである。
【図６】本発明の実施形態における、ＥＧＲガス量と、低圧ＥＧＲガス量の偏差と、高圧ＥＧＲ弁開度と、低圧ＥＧＲ弁開度と、推移パターンと、の推移を示すタイムチャートである。
【図７】参考例における、ＥＧＲガス量と、低圧ＥＧＲガス量の偏差と、高圧ＥＧＲ弁開度と、低圧ＥＧＲ弁開度と、推移パターンと、の推移を示すタイムチャートである。
【図８】本発明の実施形態における、ＥＧＲガス量と、低圧ＥＧＲガス量の偏差と、高圧ＥＧＲ弁開度と、低圧ＥＧＲ弁開度と、推移パターンと、の推移を示すタイムチャートである。
【図９】本発明の実施形態に係る制御装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。
【図１０】本発明の実施形態に係る制御装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
＜装置の概要＞
図１は、本発明の実施形態に係る制御装置（以下、「実施装置」とも称呼する。）を内燃機関１０に適用したシステムの概略構成を示す。内燃機関１０は、第１気筒〜第４気筒の４つの気筒を有する４気筒ディーゼル機関である。以下、便宜上、「内燃機関１０」を単に「機関１０」とも称呼する。
【００４９】
この機関１０は、図１に示すように、燃料噴射系統を含むエンジン本体２０、エンジン本体２０に空気を導入するための吸気系統３０、エンジン本体２０から排出されるガスを機関１０の外部に放出するための排気系統４０、排ガスのエネルギによって駆動されてエンジン本体２０に導入される空気を圧縮する過給装置５０、および、排ガスを排気系統４０から吸気系統３０に還流させるためのＥＧＲ装置６０、を備えている。
【００５０】
エンジン本体２０は、吸気系統３０および排気系統４０が連結されたシリンダヘッド２１を有している。このシリンダヘッド２１は、各気筒に対応するように各気筒の上部に設けられた複数の燃料噴射装置（例えば、ソレノイド式インジェクタ）２２を有している。燃料噴射装置２２のそれぞれは、図示しない燃料タンクと接続されており、電気制御装置９０からの指示信号に応じて各気筒の燃焼室内に燃料を供給するようになっている。
【００５１】
吸気系統３０は、シリンダヘッド２１に形成された図示しない吸気ポート、吸気ポートを介して各気筒に連通されたインテークマニホールド３１、インテークマニホールド３１の上流側の集合部に接続された吸気管３２、吸気管３２に設けられるとともに吸気管３２内の開口面積を変更することができる第１スロットル弁３３、電気制御装置９０からの指示信号に応じて第１スロットル弁３３を回転駆動するスロットル弁アクチュエータ３３ａ、第１スロットル弁３３の上流側において吸気管３２に設けられたインタークーラ３４、インタークーラ３４の上流側に設けられた過給装置５０（本装置の詳細については後述される。）、過給装置５０よりも上流側において吸気管３２に設けられるとともに吸気管３２内の開口面積を変更することができる第２スロットル弁３５、電気制御装置９０からの指示信号に応じて第２スロットル弁３５を回転駆動するスロットル弁アクチュエータ３５ａ、および、第２スロットル弁３５の上流側において吸気管３２に設けられたエアクリーナ３６、を有している。インテークマニホールド３１および吸気管３２は、吸気通路を構成する。
【００５２】
排気系統４０は、シリンダヘッド２１に形成された図示しない排気ポート、排気ポートを介して各気筒に連通されたエキゾーストマニホールド４１、エキゾーストマニホールド４１の下流側の集合部に接続された排気管４２、排気管４２に設けられた過給装置５０（本装置の詳細については後述される。）、および、過給装置５０よりも下流側の排気管４２に設けられた排ガス浄化用触媒（例えば、ＤＰＮＲ）４３、を有している。エキゾーストマニホールド４１および排気管４２は、排気通路を構成する。
【００５３】
過給装置５０は、吸気通路（吸気管３２）に設けられたコンプレッサ５１、および、排気通路（排気管４２）に設けられたタービン５２を有している。コンプレッサ５１とタービン５２とは、図示しないローターシャフトによって同軸回転可能に連結されている。そのため、タービン５２が排ガスのエネルギによって回転せしめられたとき、コンプレッサ５１も回転する。これにより、排ガスのエネルギを利用してコンプレッサ５１に導入される空気が圧縮される（すなわち、過給が行われる）ようになっている。
【００５４】
ＥＧＲ装置６０は、排ガスを排気系統４０（排気通路）から吸気系統３０（吸気通路）へ還流させる「第１の手段」である低圧ＥＧＲ機構６２、および、排ガスを同様に還流させる「第２の手段」である高圧ＥＧＲ機構６１を有している。なお、「高圧ＥＧＲ機構」および「低圧ＥＧＲ機構」との称呼は、「高圧」ＥＧＲ機構によって還流される排ガスの圧力が「低圧」ＥＧＲ機構によって還流される排ガスの圧力に比べて高いことに由来する。
【００５５】
高圧ＥＧＲ機構６１は、一端がタービン５２よりも上流側の排気管４２（図中のＡ点）に接続されるとともに他端がコンプレッサ５１よりも下流側の吸気管３２（図中のＢ点）に接続される高圧ＥＧＲ通路６１ａ、高圧ＥＧＲ通路６１ａに設けられる高圧ＥＧＲガス冷却装置６１ｂ、および、高圧ＥＧＲ通路６１ａに設けられるとともに高圧ＥＧＲ通路６１ａの開口面積を変更することができる高圧ＥＧＲ制御弁６１ｃ、を有している。高圧ＥＧＲ制御弁６１ｃは、高圧ＥＧＲ通路６１ａを通過して排気通路から吸気通路へ環流される排ガスの量（高圧ＥＧＲガス量）を電気制御装置９０からの指示信号に応じて変更するようになっている。なお、この指示信号は、高圧ＥＧＲ制御弁６１ｃの開度（高圧ＥＧＲ弁開度）Ohplvを指示するための信号である。
【００５６】
低圧ＥＧＲ機構６２は、一端がタービン５２よりも下流側の排気管４２（図中のＣ点）に接続されるとともに他端がコンプレッサ５１よりも上流側の吸気管３２（図中のＤ点）に接続される低圧ＥＧＲ通路６２ａ、低圧ＥＧＲ通路６２ａに設けられる低圧ＥＧＲガス冷却装置６２ｂ、および、低圧ＥＧＲ通路６２ａに設けられるとともに低圧ＥＧＲ通路６２ａの開口面積を変更することができる低圧ＥＧＲ制御弁６２ｃ、を有している。低圧ＥＧＲ制御弁６２ｃは、低圧ＥＧＲ通路６２ａを通過して排気通路から吸気通路へ環流される排ガスの量（低圧ＥＧＲガス量）を電気制御装置９０からの指示信号に応じて変更するようになっている。なお、この指示信号は、低圧ＥＧＲ制御弁６２ｃの開度（低圧ＥＧＲ弁開度）Olplvを指示するための信号である。
【００５７】
このように、高圧ＥＧＲ機構６１は、低圧ＥＧＲ機構６２における排ガスの通路（低圧ＥＧＲ通路６２ａ）とは異なる排ガスの経路（高圧ＥＧＲ通路６１ａ）を介して、排ガスを還流させるようになっている。別の言い方をすると、機関１０においては、高圧ＥＧＲ機構６１および低圧ＥＧＲ機構６２の「双方」が排気通路から吸気通路へ排ガスを環流させることができるようになっている。なお、当然ながら、高圧ＥＧＲ機構６１および低圧ＥＧＲ機構６２の「双方」が常に排気通路から吸気通路へ排ガスを還流させる必要はなく、電気制御装置９０からの指示信号に応じて高圧ＥＧＲ機構６１および低圧ＥＧＲ機構６２の「一方のみ」が排気通路から吸気通路へ排ガスを還流させてもよい。
【００５８】
以下、便宜上、高圧ＥＧＲガス量および低圧ＥＧＲガス量の総量を、単に「ＥＧＲガス量」とも称呼する。
【００５９】
さらに、機関１０の外部には、機関１０に加速要求および要求トルクなどを入力するためのアクセルペダル７１が設けられている。アクセルペダル７１は、機関１０の操作者によって操作される。
【００６０】
加えて、実施装置は、複数のセンサを備えている。具体的に述べると、実施装置は、吸入空気量センサ８１、第１酸素濃度センサ８２、吸気温度センサ８３、過給圧センサ８４、クランクポジションセンサ８５、第２酸素濃度センサ８６、および、アクセル開度センサ８７を備えている。
【００６１】
吸入空気量センサ８１は、第２スロットル弁３５よりも上流側の吸気管３２に設けられている。吸入空気量センサ８１は、吸気管３２内を流れる空気の質量流量である吸入空気量（すなわち、機関１０に吸入される空気の質量）に応じた信号を出力するようになっている。この信号に基づき、吸入空気量が取得される。
【００６２】
第１酸素濃度センサ８２は、低圧ＥＧＲ通路６２ａと吸気管３２とが接続する位置（図中のＤ点）よりも下流側であって同位置の近傍に設けられている。第１酸素濃度センサ８２は、公知の限界電流式の酸素濃度センサである。第１酸素濃度センサ８２は、低圧ＥＧＲガスと新気との混合ガスの酸素濃度に応じた信号を出力するようになっている。この信号に基づき、その混合ガスの酸素濃度が取得される。
【００６３】
吸気温度センサ８３は、インタークーラ３４よりも下流側の吸気管３２に設けられている。吸気温度センサ８３は、吸気管３２内を流れる空気の温度である吸気温度に応じた信号を出力するようになっている。この信号に基づき、吸気温度が取得される。
【００６４】
過給圧センサ８４は、コンプレッサ５１よりも下流側であり且つ第１スロットル弁３３よりも下流側の吸気管３２に設けられている。過給圧センサ８４は、吸気管３２内のガスの圧力（すなわち、過給装置５０によって圧縮されたガスの圧力）を表す信号を出力するようになっている。この信号に基づき、過給圧が取得される。
【００６５】
クランクポジションセンサ８５は、図示しないクランクシャフトの近傍に設けられている。クランクポジションセンサ８５は、クランクシャフトの回転に応じたパルスを有する信号を出力するようになっている。この信号に基づき、クランクシャフトの単位時間あたりの回転数（以下、単に「機関回転速度NE」とも称呼される。）が取得される。
【００６６】
第２酸素濃度センサ８６は、触媒４３よりも上流側の排気管４２に設けられている。第２酸素濃度センサ８６は、公知の限界電流式の酸素濃度センサである。第２酸素濃度センサ８６は、触媒４３に導入される排ガスの酸素濃度に応じた信号を出力するようになっている。この信号に基づき、排ガスの酸素濃度（別の言い方をすると、空燃比）が取得される。
【００６７】
アクセル開度センサ８７は、アクセルペダル７１の近傍に設けられている。アクセル開度センサ８７は、アクセルペダル７１の開度に応じた信号を出力するようになっている。この信号に基づき、アクセルペダル開度Accpが取得される。
【００６８】
さらに、実施装置は、電気制御装置９０を備えている。電気制御装置９０は、ＣＰＵ９１、ＣＰＵ９１が実行するプログラム、テーブル（マップ）および定数などをあらかじめ記憶したＲＯＭ９２、ＣＰＵ９１が必要に応じて一時的にデータを格納するＲＡＭ９３、電源が投入された状態でデータを格納するとともに格納したデータを電源が遮断されている間も保持するバックアップＲＡＭ９４、ならびに、ＡＤコンバータを含むインターフェース９５を有する。ＣＰＵ９１、ＲＯＭ９２、ＲＡＭ９３、バックアップＲＡＭ９４およびインターフェース９５は、互いにバスで接続されている。
【００６９】
インターフェース９５は、上述した複数のセンサと接続され、ＣＰＵ９１にそれらセンサから出力される信号を伝えるようになっている。さらに、インターフェース９５は、燃料噴射装置２２、各アクチュエータ３３ａ，３５ａ、高圧ＥＧＲ制御弁６１ｃおよび低圧ＥＧＲ制御弁６２ｃなどと接続され、ＣＰＵ９１の指示に応じてそれらに指示信号を送るようになっている。
【００７０】
＜装置の作動の概要＞
以下、機関１０に適用される実施装置の作動の概要について、図２を参照しながら説明する。図２は、実施装置の作動の概要を示す「概略フローチャート」である。
【００７１】
実施装置は、低圧ＥＧＲガス量が変更されるとき、ＥＧＲガス量（すなわち、低圧ＥＧＲガス量および高圧ＥＧＲガス量の総量）を出来る限り迅速にその目標量（目標総量）に一致させるために、必要に応じて「高圧ＥＧＲガス量による補償」を行う。さらに、実施装置は、高圧ＥＧＲガス量による補償が「終了」されるとき、ＥＧＲガス量が変動することを出来る限り抑制するために、所定の「推移パターン」に従って高圧ＥＧＲガス量を変更する。
【００７２】
具体的に述べると、実施装置は、図２のステップ２１０にて、低圧ＥＧＲガス量の目標量を決定する。この目標量は、例えば、機関１０の運転状態などに基づいて決定される。次いで、実施装置は、ステップ２２０にて、低圧ＥＧＲガス量の目標量に対する低圧ＥＧＲガス量の実際量の偏差（以下、単に「低圧ＥＧＲガス量の偏差」とも称呼する。）の絶対値が所定の閾値偏差以下であるか否かを判定する。この偏差の絶対値が閾値偏差以下である場合（例えば、機関１０の状態が定常状態である場合、または、過渡状態であるが定常状態に近い状態である場合）、実施装置は、ステップ２３０に進んで、低圧ＥＧＲガス量を目標量に向かって変更させる。この場合、上述した「高圧ＥＧＲガス量による補償」は行われない。
【００７３】
これに対し、低圧ＥＧＲガス量の偏差の絶対値が閾値偏差よりも大きいことが判明した場合（例えば、機関１０の状態が過渡状態である場合）、実施装置は、ステップ２４０に進んで、その偏差を高圧ＥＧＲガス量によって補償する。この補償は、例えば、低圧ＥＧＲガス量の偏差に応じて高圧ＥＧＲガス量を増量または減量することによって行われる。この場合、ステップ２３０の処理は実行されないので、低圧ＥＧＲガス量は変更されない。
【００７４】
そして、高圧ＥＧＲガス量による補償が行われている期間中に第１還流ガス量の偏差の絶対値が閾値偏差以下となったことが判明した場合（例えば、機関１０の状態が過渡状態を経て定常状態に近づいた場合）、実施装置は、ステップ２００〜ステップ２２０を経由してステップ２３０に進み、低圧ＥＧＲガス量を目標量に向かって変更させ始める。この場合、ステップ２４０の処理は実行されないので、高圧ＥＧＲガス量による補償は終了される。このように、この場合、高圧ＥＧＲガス量による補償が終了されるとともに低圧ＥＧＲガス量が変更され始める。以下、このようなＥＧＲガス量を制御するための還流ガスの種類の変更を、「還流ガスの切り替え」とも称呼する。
【００７５】
次いで、現時点は高圧ＥＧＲガス量による補償が終了した直後であるので、実施装置は、ステップ２５０を経由してステップ２６０に進み、高圧ＥＧＲガス量の「推移パターン」を決定する。この推移パターンは、例えば、低圧ＥＧＲガス量が変更され始める時点から変更された低圧ＥＧＲガス量の排ガスが燃焼室に導入される時点までに要する時間長さ（以下、「低圧ＥＧＲガス量の応答時間長さ」とも称呼する。）に関連するパラメータを考慮して定められる。そして、実施装置は、ステップ２７０にて、高圧ＥＧＲガス量をその推移パターンに従って変更させる。
以上が実施装置の作動の概要である。
【００７６】
＜ＥＧＲモードの決定方法＞
次いで、実施装置におけるＥＧＲ装置６０の作動モード（以下、「ＥＧＲモード」とも称呼する。）およびその決定方法について、図３を参照しながら説明する。図３は、ＥＧＲモードを決定するためのマップを示す概略図である。
【００７７】
実施装置は、機関１０の運転状態に基づき、高圧ＥＧＲ機構６１および低圧ＥＧＲ機構６２を使い分けるようになっている。具体的に述べると、実施装置は、機関１０の負荷が小さい場合、高圧ＥＧＲ機構６１を優先的に使用する。これにより、例えば、エネルギの大きい排ガス（タービン５２を通過する前の排ガス）が還流されることによる燃料の着火性の向上などを図り得る。一方、実施装置は、機関１０の負荷が大きい場合、低圧ＥＧＲ機構６２を優先的に使用する。これにより、例えば、過給圧（コンプレッサ５１よりも下流側のガスの圧力）の増大に起因して高圧ＥＧＲ機構６１によっては十分な量のＥＧＲガスを還流させることができない場合であっても、低圧ＥＧＲ機構６２によって十分な量のＥＧＲガスを還流させ得る。なお、実施装置は、機関１０の負荷が中程度である場合、高圧ＥＧＲ機構６１および低圧ＥＧＲ機構６２の双方を使用する。
【００７８】
より具体的に述べると、実施装置は、機関１０の運転状態に基づいて第１スロットル弁３３の開度および高圧ＥＧＲ制御弁６１ｃの開度を調整することにより、高圧ＥＧＲガス量を調整する。また、実施装置は、機関１０の運転状態に基づいて第２スロットル弁３５の開度および低圧ＥＧＲ制御弁６２ｃの開度を調整することにより、低圧ＥＧＲガス量を調整する。すなわち、実施装置は、適切な量の排ガスが排気通路から吸気通路へ環流されるように、高圧ＥＧＲ制御弁６１ｃ、低圧ＥＧＲ制御弁６２ｃ、第１スロットル弁３３および第２スロットル弁３５（以下、「各制御弁」とも総称する。）を作動させる。
【００７９】
上述した制御を実行するために、実施装置は、機関１０の運転状態を３つの領域に分け、それら３つの領域のそれぞれに適した各制御弁の作動状態を決定する。この各制御弁の作動状態が、ＥＧＲモードに基づいて決定される。
【００８０】
具体的に述べると、実施装置は、図３に示す「機関回転速度NEと、燃料噴射量の目標値Qtgtと、ＥＧＲモードEMと、の関係をあらかじめ定めたＥＧＲモードテーブルMapEM（NE，Qtgt）」をＲＯＭ９２に格納している。図３の図中に示される「HPL」は高圧ＥＧＲ機構６１を優先的に作動させること（ＨＰＬモード）を表し、「HPL＋LPL」は高圧ＥＧＲ機構６１および低圧ＥＧＲ機構６２の双方を作動させること（ＭＰＬモード）を表し、「LPL」は低圧ＥＧＲ機構６２を優先的に作動させること（ＬＰＬモード）を表す。
【００８１】
実施装置は、上記ＥＧＲモードテーブルMapEM（NE，Qtgt）に実際の機関回転速度NEおよび燃料噴射量の目標値Qtgtを適用することにより、ＥＧＲモードを決定する。そして、実施装置は、決定されたＥＧＲモードに応じて各制御弁を作動させる。すなわち、実施装置は、各制御弁の開度を制御する。
以上が、実施装置におけるＥＧＲモードおよびその決定方法である。
【００８２】
＜低圧ＥＧＲガス量の応答時間長さ＞
実施装置は、上記「低圧ＥＧＲガス量の応答時間長さ」に関連するパラメータの一つとして、低圧ＥＧＲガス量が変更されるときの応答時定数を採用する。この応答時定数は、機関１０と同一の構成を有する代表的な内燃機関（以下、「代表機関」とも称呼する。）を用いて行われた実験の結果などに基づき、取得される。以下、この応答時定数の取得方法の一例について、図４に示すタイムチャートを参照しながら説明する。
【００８３】
図４は、低圧ＥＧＲ制御弁６２ｃの開度（低圧ＥＧＲ弁開度）と、エキゾーストマニホールド４１内のガスの酸素濃度と、の関係を示すタイムチャートである。図４においては、理解を容易にするために、各値の波形が模式化されたものが記載されている。このタイムチャートにおける時刻t0においては、低圧ＥＧＲガス量の応答時定数の取得に適した標準的な運転が行われている。図４に示す例においては、時刻t0における低圧ＥＧＲ弁開度は最小値（全閉）から最大値（全開）までの間の所定の開度であり、時刻t0における酸素濃度はその所定の開度に応じた所定の値である、と仮定する。
【００８４】
時刻t1にて、応答時定数の取得のための制御が開始される。具体的に述べると、実施装置は、時刻t1にて、低圧ＥＧＲ弁開度が最大値（全開）となるように低圧ＥＧＲ制御弁６２ｃを制御する。このとき、低圧ＥＧＲ弁開度が最大値（全開）になってから代表機関の構成および排ガスの特性などに関連した所定の時間長さが経過した後に、酸素濃度が減少し始める。すなわち、酸素濃度は、時刻t1から所定の時間長さが経過した後の時刻t2において、減少し始める。さらに、酸素濃度が減少し始めてから同酸素濃度が上記開度（全開）に対応した値（最小値Ox1）に達するまでには、所定の時間長さを要する。そのため、酸素濃度は、時刻t2から所定の時間長さが経過した後に最小値Ox1となる。
【００８５】
酸素濃度が最小値Ox1に達した時点から所定の時間長さが経過した後の時刻t3において、実施装置は、低圧ＥＧＲ弁開度が最小値（全閉）となるように低圧ＥＧＲ制御弁６２ｃを制御する。これにより、酸素濃度は、時刻t3から所定の時間長さが経過した後の時刻t4において、増大し始める。さらに、酸素濃度が増大し始めてから同酸素濃度が最大値Ox2に達するまで（最小値Ox1から最大値Ox2までの変化量Aだけ増大するため）には、所定の時間長さを要する。そのため、酸素濃度は、時刻t4から所定の時間長さが経過した後に最大値Ox2となる。ここで、実施装置は、「酸素濃度が変化量Aのうちの所定割合γ（例えば、γ＝０．６３２）に相当する値（Ox1＋γ・A）に達するまでの時間長さ（すなわち、図４における時刻t4から時刻t5までの時間長さ）」を、増大側の応答時定数TCupとして取得する。
【００８６】
次いで、酸素濃度が最大値Ox2に達した時点から所定の時間長さが経過した後の時刻t6において、実施装置は、低圧ＥＧＲ弁開度が最大値（全開）となるように低圧ＥＧＲ制御弁６２ｃを制御する。これにより、酸素濃度は、時刻t6から所定の時間長さが経過した後の時刻t7において、減少し始める。さらに、酸素濃度が減少し始めてから同酸素濃度が最小値Ox1に達するまで（変化量Aだけ減少するため）には、所定の時間長さを要する。そのため、酸素濃度は、時刻t7から所定の時間長さが経過した後に最小値Ox1となる。ここで、実施装置は、「酸素濃度が変化量Aのうちの所定割合γ（例えば、上記同様、γ＝０．６３２）に相当する値（Ox2−γ・A）に達するまでの時間長さ（すなわち、図４における時刻t7から時刻t8までの時間長さ）」を、減少側の応答時定数TCdownとして取得する。
【００８７】
実施装置は、上述したように取得された増大側の応答時定数TCupおよび減少側の応答時定数TCdownの平均値を低圧ＥＧＲガス量の応答時定数TCとして取得する。この応答時定数TCは、ＲＯＭ９２に格納されている。
以上が本発明における低圧ＥＧＲガス量の応答時定数の取得方法である。
【００８８】
＜ＥＧＲガス量の制御方法＞
上述したように、実施装置は、機関１０の運転状態に応じて低圧ＥＧＲガス量を制御するとともに、低圧ＥＧＲガス量の偏差および低圧ＥＧＲガス量の応答時間長さなどを考慮して高圧ＥＧＲガス量を制御する。以下、このような低圧ＥＧＲガス量および高圧ＥＧＲガス量の制御方法について、低圧ＥＧＲガス量が「増大」する場合と、低圧ＥＧＲガス量が「減少」する場合と、に場合を分けて説明する。
【００８９】
１．低圧ＥＧＲガス量が増大する場合
以下、低圧ＥＧＲガス量が所定の目標量に向かって「増大」する場合におけるＥＧＲガス量（すなわち、総量）の制御方法につき、図５および図６に示すタイムチャートを参照しながら説明する。図５は還流ガスの切り替えがなされるときに「推移パターンに従って高圧ＥＧＲガス量が変更されない」場合の例を示すタイムチャートであり、図６は還流ガスの切り替えがなされるときに「推移パターンに従って高圧ＥＧＲガス量が変更される」場合の例を示すタイムチャートである。すなわち、図５は実施装置との比較のための参考例が行う制御を示すタイムチャートであり、図６は実施装置が行う制御を示すタイムチャートである。図５および図６においては、理解が容易になるように、実際の各値の波形が模式化されたものが示されている。
【００９０】
図５は、ＥＧＲガス量（高圧ＥＧＲガス量HPL、低圧ＥＧＲガス量LPL、および、それらの総量HPL+LPL）と、低圧ＥＧＲガス量の目標量に対する低圧ＥＧＲガス量の実際量の偏差ΔLPLと、高圧ＥＧＲ制御弁６１ｃの開度（高圧ＥＧＲ弁開度）と、低圧ＥＧＲ制御弁６２ｃの開度（低圧ＥＧＲ弁開度）と、高圧ＥＧＲガス量HPLを増量または減量させるための推移パターンと、の関係を表すタイムチャートである。
【００９１】
図５に示す例においては、時刻t1にて機関１０の運転状態が変化し、低圧ＥＧＲガス量LPLを増量するように低圧ＥＧＲガス量LPLの目標量LPLtgtが決定される。一方、本例においては、理解が容易になるように、機関１０の運転状態が変化しても高圧ＥＧＲガス量HPLの目標量HPLtgtは変化しない（すなわち、高圧ＥＧＲガス量HPLの目標量HPLtgtは、運転状態が変更される前の目標量に維持される。）と仮定する。
【００９２】
本例において、時刻t1における目標量LPLtgtに対する低圧ＥＧＲガス量LPLの偏差ΔLPL（＝LPL−LPLtgt）の絶対値は、所定の閾値偏差ΔLPLthよりも大きい。そこで、実施装置は、時刻t1において、低圧ＥＧＲガス量LPLを変更させず（すなわち、時刻t1よりも前の量に維持するとともに）、高圧ＥＧＲガス量HPLによる偏差ΔLPLの補償を開始する。
【００９３】
具体的に述べると、時刻t1における目標量LPLtgtはその時刻t1における低圧ＥＧＲガス量LPLよりも多いので、時刻t1における偏差ΔLPLは負の値である。換言すると、時刻t1において、低圧ＥＧＲガス量LPLは不足している。そこで、実施装置は、時刻t1において「高圧ＥＧＲガス量HPLを、偏差ΔLPLを補償し得る量だけ増量する」指示を高圧ＥＧＲ制御弁６１ｃに与える。この指示に応じて、時刻t1において、高圧ＥＧＲ弁開度Ohplvは所定の開度差だけ増大する。
【００９４】
以下、便宜上、偏差ΔLPLを補償し得る高圧ＥＧＲガス量HPLの変更量を「補償量」とも称呼し、高圧ＥＧＲガス量HPLをその補償量だけ変更させるための高圧ＥＧＲ弁開度Ohplvの変更量を「補償開度差」とも称呼する。
【００９５】
ここで、図１に示すように、高圧ＥＧＲ制御弁６１ｃを通過した排ガス（高圧ＥＧＲガス）は、図中のＢ点およびインテークマニホールド３１をこの順に経由して燃焼室に到達する。そのため、高圧ＥＧＲ弁開度Ohplvが補償開度差だけ増大してから、その増大された開度に対応する量の高圧ＥＧＲガス量HPLが燃焼室に到達するまで、には、それほど長い時間（すなわち、応答時間長さ）を要しない。よって、時刻t1の直後の時点にて、高圧ＥＧＲガス量HPLは補償量だけ増量される。
【００９６】
高圧ＥＧＲガス量HPLによる補償が開始された後に時間が経過するにつれて、偏差ΔLPLの絶対値は徐々に減少する（換言すると、ゼロに近づく）。これは、例えば、機関１０の運転状態が変化した時点（時刻t1）においては燃料噴射量および機関回転速度などが所定の定常値から大幅に変動すること（すなわち、過渡状態であること）などに関連して目標量LPLtgtが大きな値に設定されるものの、同時点（時刻t1）から時間が経過するにつれて燃料噴射量および機関回転速度などが上記定常値に徐々に近づくこと（すなわち、定常状態に近づくこと）などに関連して目標量LPLtgtが小さな値に設定されることなどに起因する。また、これは、例えば、高圧ＥＧＲガス量HPLによる補償が行われることによって排ガス中の不活性ガスの割合が増大することなどに関連して目標量LPLtgtが徐々に小さな値に設定されることなどに起因する。
【００９７】
ところで、実際には、高圧ＥＧＲガス量HPLによる補償が開始された後、低圧ＥＧＲガス量LPLの目標量LPLtgtが減少することに関連して、総量HPL＋LPL、高圧ＥＧＲガス量HPLの補償量、および、高圧ＥＧＲ弁開度Ohplvの補償開度差も減少する場合があると考えられる。しかし、本例においては、理解が容易になるように、時刻t1以降においても総量HPL＋LPL、高圧ＥＧＲガス量HPLの補償量、および、高圧ＥＧＲ弁開度Ohplvの補償開度差は変化しないと仮定する。
【００９８】
再び図５を参照すると、時刻t1から所定の時間長さが経過した後の時刻t2において、偏差ΔLPLは閾値偏差ΔLPLthに一致する。そこで、実施装置は、時刻t2において、高圧ＥＧＲガス量HPLによる補償を終了するとともに、低圧ＥＧＲガス量LPLを目標量LPLtgtに向かって変更させ始める。具体的に述べると、実施装置は、時刻t2において、「高圧ＥＧＲガスの補償量をゼロにする」指示を高圧ＥＧＲ制御弁６１ｃに与えるとともに、「低圧ＥＧＲガス量LPLを目標量LPLtgtへと増量する」指示を低圧ＥＧＲ制御弁６２ｃに与える。これら指示に応じて、時刻t2において、高圧ＥＧＲ弁開度Ohplvが上記補償が行われる前の開度に戻るとともに、低圧ＥＧＲ弁開度が所定の開度差だけ増大する（目標開度Olplvtgtに一致する。）。
【００９９】
これにより、高圧ＥＧＲガス量HPLは、時刻t2の直後の時点において上記補償が開始される前の量にまで減少する。なお、上述したように、本例においては、還流ガスの切り替えがなされるときに高圧ＥＧＲガス量HPLは推移パターンに従って変更されない。そこで、便宜上、図５において、推移パターンは、増量も減量もされない状態（すなわち、上記補償が開始される前の高圧ＥＧＲガス量HPLに対する増量分および減量分がゼロである状態）に維持されている。
【０１００】
一方、図１に示すように、低圧ＥＧＲ制御弁６２ｃを通過した排ガス（低圧ＥＧＲガス）は、図中のＤ点、コンプレッサ５１、インタークーラ３４、第１スロットル弁３３、図中のＢ点、および、インテークマニホールド３１をこの順に経由して燃焼室に到達する。そのため、低圧ＥＧＲ弁開度Olplvが上記開度差だけ増大してから、その増大された開度に対応する量の低圧ＥＧＲガス量LPLが燃焼室に到達するまで、には相当程度の時間長さ（応答時間長さ）を要する。本例において、高圧ＥＧＲガス量HPLの応答時間長さよりも、低圧ＥＧＲガス量LPLの応答時間長さは長い。したがって、低圧ＥＧＲガス量LPLは、時刻t2においては目標量LPLtgtに一致せず、時刻t2から所定の時間長さが経過した後の時刻t3において目標量LPLtgtに向かって増大し始め、時刻t3よりも後の時刻t4において目標量LPLtgtに一致する。以下、時刻t2から時刻t4までの期間における低圧ＥＧＲガス量LPLとその目標量LPLtgtとの差を、「応答遅れ起因ずれ」とも称呼する。
【０１０１】
その結果、図５に示すように、時刻t2から時刻t4までの期間において、総量HPL＋LPLは目標総量SUMtgtに一致しない。すなわち、この期間において、ＥＧＲガス量が変動してしまう。
【０１０２】
このようなＥＧＲガス量の変動を出来る限り抑制するために、実施装置は、高圧ＥＧＲガス量HPLによる補償が終了するとき（すなわち、還流ガスの切り替えがなされるとき）、所定の推移パターンに従って高圧ＥＧＲガス量HPLを変更する。
【０１０３】
高圧ＥＧＲガス量HPLが推移パターンに従って変更される場合について、図６を参照しながら説明する。図６は、図５と同様、ＥＧＲガス量と、偏差ΔLPLと、高圧ＥＧＲ弁開度と、低圧ＥＧＲ弁開度と、推移パターンと、の関係を表すタイムチャートである。
【０１０４】
図６に示す例においては、上記同様、時刻t1において、高圧ＥＧＲガス量HPLによる偏差ΔLPLの補償が開始される。さらに、時刻t2において、高圧ＥＧＲガス量HPLによる補償が終了されるとともに、低圧ＥＧＲガス量LPLが目標量LPLtgtに向かって増量され始める。
【０１０５】
この時刻t2において、実施装置は、高圧ＥＧＲガス量HPLの「推移パターン」を決定する。本例においては、推移パターンは、図６に示すように、「時刻t2から時刻t4までの期間において、高圧ＥＧＲガス量HPLを低圧ＥＧＲガス量LPLの応答遅れ起因ずれに相当する量だけ増量させる」ように定められる。そして、実施装置は、時刻t2以降において、その推移パターンに従って高圧ＥＧＲガス量HPLを変更する。
【０１０６】
上記推移パターンは、例えば、上記低圧ＥＧＲガス量の応答時定数などを考慮して設計されたモデルに、所定のパラメータ（例えば、時刻t2における低圧ＥＧＲガス量LPLと目標量LPLtgtとの差など）を適用することにより、決定され得る。
【０１０７】
時刻t2以降において高圧ＥＧＲガス量HPLが上記推移パターンに従って変更されると、時刻t2から時刻t4までにおいて高圧ＥＧＲガス量HPLが増量されるので、低圧ＥＧＲガス量LPLの応答遅れ起因ずれ（不足分）が補われる。その結果、総量HPL＋LPLは、時刻t2から時刻t4までの期間においても目標総量SUMtgtに一致する。すなわち、この期間において、ＥＧＲガス量が変動することが抑制される。
【０１０８】
２．低圧ＥＧＲガス量が減少する場合
次いで、低圧ＥＧＲガス量が目標量に向かって「減少」する場合におけるＥＧＲガス量の制御方法につき、図７および図８に示すタイムチャートを参照しながら説明する。図７は還流ガスの切り替えがなされるときに「推移パターンに従って高圧ＥＧＲガス量が変更されない」場合の例を示すタイムチャートであり、図８は還流ガスの切り替えがなされるときに「推移パターンに従って高圧ＥＧＲガス量が変更される」場合の例を示すタイムチャートである。すなわち、図７は参考例が行う制御を示すタイムチャートであり、図８は実施装置が行う制御を示すタイムチャートである。図７および図８においては、理解が容易になるように、実際の各値の波形が模式化されたものが示されている。
【０１０９】
図７は、図５および図６と同様、ＥＧＲガス量と、偏差ΔLPLと、高圧ＥＧＲ弁開度と、低圧ＥＧＲ弁開度と、推移パターンと、の関係を表すタイムチャートである。
【０１１０】
図７に示す例においては、時刻t1にて機関１０の運転状態が変化し、低圧ＥＧＲガス量LPLを減量するように低圧ＥＧＲガス量LPLの目標量LPLtgtが決定される。一方、本例においても、理解が容易になるように、機関１０の運転条件が変化しても高圧ＥＧＲガス量HPLの目標量HPLtgtは変化しないと仮定する。
【０１１１】
本例において、時刻t1における目標量LPLtgtに対する低圧ＥＧＲガス量LPLの偏差ΔLPL（＝LPL−LPLtgt）の絶対値は、所定の閾値偏差ΔLPLthよりも大きい。そこで、実施装置は、時刻t1において、低圧ＥＧＲガス量LPLを変更させず、高圧ＥＧＲガス量HPLによる偏差ΔLPLの補償を開始する。
【０１１２】
具体的に述べると、時刻t1における目標量LPLtgtはその時刻t1における低圧ＥＧＲガス量LPLよりも少ないので、時刻t1における偏差ΔLPLは正の値である。換言すると、時刻t1において、低圧ＥＧＲガス量LPLは過剰である。そこで、実施装置は、時刻t1において「高圧ＥＧＲガス量HPLを、偏差ΔLPLを補償し得る量（すなわち、補正量）だけ減量する」指示を高圧ＥＧＲ制御弁６１ｃに与える。この指示に応じて、時刻t1において、高圧ＥＧＲ弁開度Ohplvは所定の開度差（すなわち、補償開度差）だけ減少する。そして、上記「低圧ＥＧＲガス量LPLが増大する」場合と同様、時刻t1の直後の時点にて、高圧ＥＧＲガス量HPLは補正量だけ減量される。
【０１１３】
高圧ＥＧＲガス量HPLによる補償が開始された後に時間が経過するにつれて、上記同様の理由により、偏差ΔLPLの絶対値は徐々に減少する。そして、時刻t1から所定の時間長さが経過した後の時刻t2において、低圧ＥＧＲガス量LPLの偏差ΔLPLは閾値偏差ΔLPLthに一致する。そこで、実施装置は、時刻t2において、高圧ＥＧＲガス量HPLによる補償を終了するとともに、低圧ＥＧＲガス量LPLを目標量LPLtgtに向かって変更させ始める。具体的に述べると、実施装置は、時刻t2において、「高圧ＥＧＲガスの補償量をゼロにする」指示を高圧ＥＧＲ制御弁６１ｃに与えるとともに、「低圧ＥＧＲガス量LPLを目標量LPLtgtへと減量する」指示を低圧ＥＧＲ制御弁６２ｃに与える。これら指示に応じて、時刻t2において、高圧ＥＧＲ弁開度Ohplvが上記補償が行われる前の開度に戻るとともに、低圧ＥＧＲ弁開度Olplvが所定の開度差だけ減少する。
【０１１４】
これにより、高圧ＥＧＲガス量HPLは、時刻t2の直後の時点において上記補償が開始される前の量に一致する。一方、低圧ＥＧＲガス量LPLは、時刻t2においては目標量LPLtgtに一致せず、時刻t2から所定の時間長さが経過した後の時刻t3において目標量LPLtgtに向かって減少し始め、時刻t3よりも後の時刻t4において目標量LPLtgtに一致する。すなわち、応答遅れ起因ずれが生じる。
【０１１５】
その結果、時刻t2から時刻t4までの期間において、総量HPL＋LPLは目標総量SUMtgtに一致しない。すなわち、この期間において、ＥＧＲガス量が変動してしまう。
【０１１６】
そこで、実施装置は、高圧ＥＧＲガス量HPLによる補償が終了するとき、所定の推移パターンに従って高圧ＥＧＲガス量HPLを変更する。高圧ＥＧＲガス量HPLが推移パターンに従って変更される場合について、図８を参照しながら説明する。図８は、図７と同様、ＥＧＲガス量と、偏差ΔLPLと、高圧ＥＧＲ弁開度と、低圧ＥＧＲ弁開度と、推移パターンと、の関係を表すタイムチャートである。
【０１１７】
図８に示す例においては、上記同様、時刻t1において、高圧ＥＧＲガス量HPLによる偏差ΔLPLの補償が開始される。さらに、時刻t2において、高圧ＥＧＲガス量HPLによる補償が終了されるとともに、低圧ＥＧＲガス量LPLが目標量LPLtgtに向かって減量され始める。
【０１１８】
この時刻t2において、実施装置は、高圧ＥＧＲガス量HPLの「推移パターン」を決定する。本例においては、推移パターンは、図８に示すように、「時刻t2から時刻t4までの期間において、高圧ＥＧＲガス量HPLを低圧ＥＧＲガス量LPLの応答遅れ起因ずれに相当する量だけ減量させる」ように定められる。そして、実施装置は、時刻t2以降において、その推移パターンに従って高圧ＥＧＲガス量HPLを変更する。推移パターンは、上記「低圧ＥＧＲガス量LPLが増大される場合」と同様、所定のモデルなどに基づいて決定され得る。
【０１１９】
時刻t2以降において高圧ＥＧＲガス量HPLが上記推移パターンに従って変更されると、時刻t2から時刻t4までにおいて高圧ＥＧＲガス量HPLが減量されるので、低圧ＥＧＲガス量LPLの応答遅れ起因ずれ（過剰分）が相殺される。その結果、総量HPL＋LPLは、時刻t2から時刻t4までの期間においても目標総量SUMtgtに一致する。すなわち、この期間において、ＥＧＲガス量が変動することが抑制される。
【０１２０】
図５〜図８を参照した上記説明においては、上述したように、機関１０の運転状態が変化したとき、低圧ＥＧＲガス量LPLの目標量LPLtgtのみが変化し、高圧ＥＧＲガス量HPLの目標量HPLtgtは変化しないと仮定されている。一方、実際には、機関１０の運転状態が変化したとき、低圧ＥＧＲガス量LPLの目標量LPLtgtおよび高圧ＥＧＲガス量HPLの目標量HPLtgtの双方が変化する場合がある。しかし、上記説明から理解されるように、たとえ高圧ＥＧＲガス量HPLの目標量HPLtgtが変化する場合であっても、その目標量HPLtgtの変化を考慮して推移パターンを定めれば、低圧ＥＧＲガス量LPLの偏差ΔLPLおよび低圧ＥＧＲガス量LPLの応答遅れ起因ずれを適切に補償することができる（例えば、後述する図１０のルーチンを参照。）。
以上が実施装置におけるＥＧＲガス量の制御方法である。
【０１２１】
＜実際の作動＞
以下、実施装置の実際の作動について説明する。
実施装置において、ＣＰＵ９１は、図９および図１０にフローチャートによって示した各ルーチンを所定のタイミング毎に繰り返し実行するようになっている。
【０１２２】
ＣＰＵ９１は、これらルーチンにおいて、補償実行フラグXHPLを用いる。補償実行フラグXHPLは、その値が「１」であるとき、高圧ＥＧＲガス量HPLによる補償が行われていること（または、行われた直後であること）を表す。一方、補償実行フラグXHPL、その値が「０」であるとき、高圧ＥＧＲガス量HPLによる補償が行われていない（または、行われた直後ではない）ことを表す。
【０１２３】
以下、各ルーチンについて詳細に説明する。
まず、現時点における補償実行フラグXHPLの値は「０」に設定されていると仮定する。以下、便宜上、この仮定を「初期設定仮定」とも称呼する。
【０１２４】
ＣＰＵ９１は、任意の気筒のクランク角度が吸気行程前の所定のクランク角度（例えば、排気上死点前９０度クランク角）θｆに一致する毎に、図９にフローチャートによって示した「燃料噴射制御ルーチン」を繰り返し実行するようになっている。ＣＰＵ９１は、このルーチンにより、燃料噴射量の目標量Qtgtを決定するとともに、その目標量Qtgtだけの燃料を燃料噴射装置２２によって気筒内に噴射させる。以下、クランク角が上記クランク角θｆに一致する吸気行程前の気筒を「燃料噴射気筒」とも称呼する。
【０１２５】
具体的に述べると、ＣＰＵ９１は、所定のタイミングにて図９のステップ９００から処理を開始してステップ９１０に進む。ＣＰＵ９１は、ステップ９１０にて、「機関回転速度NEと、アクセルペダル開度Accpと、燃料噴射量の目標量Qtgtと、の関係」をあらかじめ定めた燃料噴射量テーブルMapQtgt（NE，Accp）に、現時点における機関回転速度NEおよびアクセルペダル開度Accpを適用することにより、燃料噴射量の目標量Qtgtを決定する。
【０１２６】
燃料噴射量テーブルMapQtgt（NE，Accp）において、燃料噴射量の目標量Qtgtは、機関１０に要求される出力、燃費およびエミッションの排出量などを考慮した適値となるように、決定される。
【０１２７】
次いで、ＣＰＵ９１は、ステップ９２０に進む。ＣＰＵ９１は、ステップ９２０にて、燃料噴射気筒に設けられている燃料噴射装置２２に、目標量Qtgtの燃料を噴射するように指示を与える。これにより、目標量Qtgtの燃料が燃料噴射気筒に噴射される。その後、ＣＰＵ９１は、ステップ９９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０１２８】
さらに、ＣＰＵ９１は、所定時間が経過する毎に、図１０にフローチャートによって示した「ＥＧＲ量制御ルーチン」を繰り返し実行するようになっている。ＣＰＵ９１は、このルーチンにより、機関１０の運転状態、低圧ＥＧＲガス量LPLの偏差ΔLPL、および、低圧ＥＧＲガス量LPLの応答遅れ起因ずれなどを考慮しながら、低圧ＥＧＲガス量LPLおよび高圧ＥＧＲガス量HPLを制御する。
【０１２９】
具体的に述べると、ＣＰＵ９１は、所定のタイミングにて図１０のステップ１０００から処理を開始してステップ１００５に進む。ＣＰＵ９１は、ステップ１００５にて、上述したＥＧＲモードテーブルMapEM（NE，Qtgt）に、現時点における機関回転速度NEおよび燃料噴射量の目標値Qtgtを適用することにより、ＥＧＲモードEM（図３を参照。）を決定する。
【０１３０】
次いで、ＣＰＵ９１は、ステップ１０１０に進む。ＣＰＵ９１は、ステップ１０１０にて、「ＥＧＲモードEMと、機関回転速度NEと、アクセル開度Accpと、低圧ＥＧＲ制御弁６２ｃの目標開度Olplvtgtと、の関係」をあらかじめ定めた低圧ＥＧＲ弁目標開度テーブルMapOlplvtgt（EM，NE，Accp）に、現時点におけるＥＧＲモードEM、機関回転速度NEおよびアクセル開度Accpを適用することにより、低圧ＥＧＲ制御弁６２ｃの目標開度Olplvtgtを決定する。
【０１３１】
上記低圧ＥＧＲ弁目標開度テーブルMapOlplvtgt（EM，NE，Accp）において、目標開度Olplvtgtは、エミッションの排出量および機関１０に要求される出力などを考慮した適値となるように、決定される。
【０１３２】
次いで、ＣＰＵ９１は、ステップ１０１５に進む。ＣＰＵ９１は、ステップ１０１５にて、「ＥＧＲモードEMと、機関回転速度NEと、アクセル開度Accpと、高圧ＥＧＲ制御弁６１ｃの目標開度Ohplvtgtと、の関係」をあらかじめ定めた高圧ＥＧＲ弁目標開度テーブルMapOhplvtgt（EM，NE，Accp）に、現時点におけるＥＧＲモードEM、機関回転速度NEおよびアクセル開度Accpを適用することにより、高圧ＥＧＲ制御弁６１ｃの目標開度Ohplvtgtを決定する。
【０１３３】
高圧ＥＧＲ弁目標開度テーブルMapOhplvtgt（EM，NE，Accp）において、目標開度Ohplvtgtは、エミッションの排出量および機関１０に要求される出力などを考慮した適値となるように、決定される。
【０１３４】
次いで、ＣＰＵ９１は、ステップ１０２０に進む。ＣＰＵ９１は、ステップ１０２０にて、低圧ＥＧＲ制御弁６２ｃの現在の開度Olplvから目標開度Olplvtgtを減算することにより、低圧ＥＧＲ弁開度の偏差ΔLPLvを算出する。
【０１３５】
次いで、ＣＰＵ９１は、ステップ１０２５に進む。ＣＰＵ９１は、ステップ１０２５にて、偏差ΔLPLvの絶対値が所定の閾値偏差ΔLPLvth以下であるか否かを判定する。
【０１３６】
閾値偏差ΔLPLvthは、低圧ＥＧＲ弁開度の偏差ΔLPLvがその閾値偏差ΔLPLvth以下であれば（例えば、定常状態が維持されていれば）、「低圧ＥＧＲ弁開度Olplvと目標開度Olplvtgtとが一致しない期間の長さ」がＥＧＲガス量を適切に制御する観点において無視することができる程度に短いと判断し得る適値となるように、決定される。なお、このような閾値偏差ΔLPLvthは、機関１０の構成および排ガスの特性などを考慮することによって決定され得る。
【０１３７】
現時点における偏差ΔLPLvの絶対値が閾値偏差ΔLPLvth以下であれば、ＣＰＵ９１は、ステップ１０２５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１０３０に進む。ＣＰＵ９１は、ステップ１０３０にて、低圧ＥＧＲ制御弁６２ｃの開度を目標開度Olplvtgtに一致させるように、低圧ＥＧＲ制御弁６２ｃに指示を与える。
【０１３８】
次いで、ＣＰＵ９１は、ステップ１０３５に進む。ＣＰＵ９１は、ステップ１０３５にて、補償実行フラグXHPLの値が「１」であるか否かを判定する。上記初期設定仮定に従えば、現時点における補償実行フラグXHPLの値は「０」であるので、ＣＰＵ９１は、ステップ１０３５にて「Ｎｏ」と判定する。その後、ＣＰＵ９１は、ステップ１０９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０１３９】
このように、現時点における低圧ＥＧＲ弁開度の偏差ΔLPLvの絶対値が閾値偏差ΔLPLvth以下である場合、低圧ＥＧＲ弁開度Olplvを目標開度Olplvtgtに一致させる指示が現時点においてなされる。一方、この場合、高圧ＥＧＲガス量HPLによる補償は行われない。
【０１４０】
これに対し、現時点における偏差ΔLPLvの絶対値が閾値偏差ΔLPLvthよりも大きい場合（例えば、ＥＧＲモードがＨＰＬモードからＬＰＬモードへ変更されることにより、機関１０が過渡状態にある場合）、ＣＰＵ９１は、ステップ１０２５にて「Ｎｏ」と判定してステップ１０４０に進む。ＣＰＵ９１は、ステップ１０４０にて、高圧ＥＧＲ制御弁６１ｃの目標開度Ohplvtgtに偏差ΔLPLvを減算することにより、目標開度Ohplvtgtを取得（更新）する。すなわち、偏差ΔLPLvが正の値（低圧ＥＧＲガス量が過剰）であれば高圧ＥＧＲ制御弁６１ｃの目標開度Ohplvtgtは減少され、偏差ΔLPLvが負の値（低圧ＥＧＲガス量が不足）であれば高圧ＥＧＲ制御弁６１ｃの目標開度Ohplvtgtは増大される。高圧ＥＧＲ制御弁６１ｃの目標開度Ohplvtgtがこのように更新されることにより、更新された目標開度Ohplvtgtに対応する高圧ＥＧＲガス量HPLは、偏差ΔLPLvを補償し得る量となる。
【０１４１】
次いで、ＣＰＵ９１は、ステップ１０４５に進む。ＣＰＵ９１は、ステップ１０４５にて、高圧ＥＧＲ制御弁６１ｃの開度を更新された目標開度Ohplvtgtに一致させるように、高圧ＥＧＲ制御弁６１ｃに指示を与える。なお、ステップ１０４５の処理が実行される時点は、図５〜図８における「時刻t1」に相当する。
【０１４２】
これにより、図５〜図８に示すように、時刻t1から時刻t2までの期間における低圧ＥＧＲガス量LPLの偏差が高圧ＥＧＲガス量HPLによって補償される。
【０１４３】
次いで、ＣＰＵ９１は、ステップ１０５０に進む。ＣＰＵ９１は、ステップ１０５０にて、補償実行フラグXHPLの値に「１」を格納する。その後、ＣＰＵ９１は、ステップ１０９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０１４４】
このように、現時点における低圧ＥＧＲ弁開度の偏差ΔLPLvの絶対値が閾値偏差ΔLPLvthよりも大きい場合、高圧ＥＧＲ弁開度を「偏差ΔLPLvを補償するための（更新された）目標開度Ohplvtgt」に一致させる指示がなされる。すなわち、高圧ＥＧＲガス量HPLによる補償が行われる。なお、この場合、ステップ１０３０の処理は実行されないので、低圧ＥＧＲ弁開度は変更されない。
【０１４５】
その後、高圧ＥＧＲガス量HPLによる補償が行われている期間において、低圧ＥＧＲ弁開度の偏差ΔLPLvが閾値偏差ΔLPLvth以下となったことが判明した仮定する。このとき、ＣＰＵ９１は、ステップ１０００から処理を開始すると、ステップ１００５〜ステップ１０２０を経由してステップ１０２５に進む。上記仮定に従うと、ＣＰＵ９１は、ステップ１０２５にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ１０３０に進んで低圧ＥＧＲ制御弁６２ｃの開度を目標開度Olplvtgtに一致させるように、低圧ＥＧＲ制御弁６２ｃに指示を与える。なお、ステップ１０３０の処理が実行される時点は、図５〜図８における「時刻t2」に相当する。
【０１４６】
その後、ＣＰＵ９１は、ステップ１０３５に進む。現時点における補償実行フラグXHPLの値は「１」であるので、ＣＰＵ９１は、ステップ１０３５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１０５５に進む。
【０１４７】
ＣＰＵ９１は、ステップ１０５５にて、「低圧ＥＧＲ制御弁６２ｃの目標開度Olplvtgtと、低圧ＥＧＲ制御弁６２ｃの現時点における開度Olplvと、高圧ＥＧＲ制御弁６１ｃの目標開度Ohplvtgtと、高圧ＥＧＲ制御弁６１ｃの現時点における開度Ohplvと、低圧ＥＧＲガス量の応答時定数TCと、推移パターンTP（t）と、の関係」をあらかじめ定めた推移パターンテーブルMapTP（Olplvtgt，Olplv，Ohplvtgt，Ohplv，TC）に、低圧ＥＧＲ制御弁６２ｃの目標開度Olplvtgt、現時点における低圧ＥＧＲ制御弁６２ｃの開度Olplv、高圧ＥＧＲ制御弁６１ｃの目標開度Ohplvtgt、現時点における高圧ＥＧＲ制御弁６１ｃの開度Ohplv、および、ＲＯＭ９２に格納されている応答時定数TCを適用することにより、推移パターンTP（t）を決定する。
【０１４８】
推移パターンテーブルMapTP（Olplvtgt，Olplv，Ohplvtgt，Ohplv，TC）において、推移パターンTP（t）は、低圧ＥＧＲガス量LPLの応答遅れ起因ずれを適切に補償することができる適値となるように、決定される。実施装置において、推移パターンTP（t）は、「時間経過に対する高圧ＥＧＲガス量HPLの増量分または減量分を表すプロファイル」として、決定される。
【０１４９】
次いで、ＣＰＵ９１は、ステップ１０６０に進む。ＣＰＵ９１は、ステップ１０６０にて、高圧ＥＧＲ制御弁６１ｃの目標開度Ohplvtgtに推移パターンTP（t）を加算することにより、高圧ＥＧＲ制御弁６１ｃの開度の実際の推移を表す目標推移Ohplvtgt（t）を決定する。
【０１５０】
次いで、ＣＰＵ９１は、ステップ１０６５に進む。ＣＰＵ９１は、ステップ１０６５にて、高圧ＥＧＲ制御弁６１ｃの開度を目標推移Ohplvtgt（t）に従って変化させるように、高圧ＥＧＲ制御弁６１ｃに指示を与える。なお、ステップ１０６５の処理が実行される時点は、図５〜図８における「時刻t2」に相当する。すなわち、ステップ１０３０の処理とステップ１０６５の処理とは、実質的に同じタイミングにて実行される。
【０１５１】
次いで、ＣＰＵ９１は、ステップ１０７０に進む。ＣＰＵ９１は、ステップ１０７０にて、補償実行フラグXHPLの値に「０」を格納する。その後、ＣＰＵ９１は、ステップ１０９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０１５２】
以上に説明したように、ＣＰＵ９１は、低圧ＥＧＲ弁開度が変更されるとき、低圧ＥＧＲ弁開度の偏差ΔLPLvに基づいて高圧ＥＧＲ弁開度を増大または減少することにより偏差ΔLPLvを補償する（ステップ１０４５）。さらに、ＣＰＵ９１は、偏差ΔLPLvの補償が終了するとき、高圧ＥＧＲ弁開度を推移パターンTP（t）に従って変更することにより、低圧ＥＧＲガス量LPLの応答遅れ起因ずれを補う（ステップ１０６５）。
【０１５３】
これにより、実施装置は、低圧ＥＧＲガス量LPLが変更されている期間中であっても、ＥＧＲガス量（総量HPL＋LPL）を適切に制御することができる。さらに、実施装置は、高圧ＥＧＲガス量HPLによる補償が終了されるとき（還流ガスの切り替えがなされるとき）であっても、ＥＧＲガス量を適切に制御することができる。その結果、実施装置は、機関１０の運転状態が変化する場合においても（例えば、過渡状態を経て定常状態に至る期間においても）ＥＧＲガス量を適切に制御することができる。
【０１５４】
＜実施形態の総括＞
図１〜図１０を参照しながら説明したように、本発明の実施形態に係る制御装置（実施装置）は、
機関１０の燃焼室から排気通路４２に排出される排ガスを前記排気通路４２から吸気通路３２へ第１通路（低圧ＥＧＲ通路）６２ａを介して還流させる第１排ガス還流手段（低圧ＥＧＲ機構）６２と、前記燃焼室から排気通路４２に排出される排ガスを前記排気通路４２から前記吸気通路３２へ前記第１通路６２ａとは異なる第２通路（高圧ＥＧＲ通路）６１ａを介して還流させる第２排ガス還流手段（高圧ＥＧＲ機構）６１と、を備えた機関１０に適用される。
【０１５５】
この実施装置は、
前記第１排ガス還流手段６２によって還流されて前記燃焼室に導入される排ガスの量である第１還流ガス量（低圧ＥＧＲガス量）LPLを変更するとともに、前記第２排ガス還流手段６１によって還流されて前記燃焼室に導入される排ガスの量である第２還流ガス量（高圧ＥＧＲガス量）HPLを変更することにより、前記燃焼室に導入される排ガスの総量HPL+LPLを制御する還流ガス量制御手段、を備える。
【０１５６】
具体的に述べると、
前記第１排ガス還流手段６２は前記第１通路６２ａを通過する排ガスの量を変化させる第１制御弁（低圧ＥＧＲ制御弁）６２ｃを有し、前記第２排ガス還流手段６１は前記第２通路６１ａを通過する排ガスの量を変化させる第２制御弁（高圧ＥＧＲ制御弁）６１ｃを有する。しかし、第１排ガス還流手段６２および第２排ガス還流手段６１は、必ずしも制御弁を有する必要はなく、第１還流ガス量LPLおよび第２還流ガス量HPLを制御することができる何らかの手段を有していればよい。
【０１５７】
上記還流ガス量制御手段は、
前記第１還流ガス量LPLの目標量（例えば、図６の時刻t1における目標量）に対する前記第１還流ガス量LPLの偏差ΔLPLvの絶対値が所定の閾値偏差ΔLPLvthよりも大きいことが判明した時点（例えば、図６の時刻t1）において、該偏差ΔLPLvを前記第２還流ガス量HPLによって補償することを開始する、ようになっている。
【０１５８】
さらに、上記還流ガス量制御手段は、
前記偏差ΔLPLvを前記第２還流ガス量HPLによって補償することが行われている期間中に（例えば、図６の時刻t1以降において）前記第１還流ガス量LPLの目標量に対する前記第１還流ガス量LPLの偏差ΔLPLvの絶対値が前記閾値偏差ΔLPLvth以下であることが判明した時点（例えば、図６の時刻t2）において、該偏差ΔLPLvを前記第２還流ガス量HPLによって補償することを終了する、ようになっている。
【０１５９】
実施装置において、
前記第１還流ガス量LPLの目標量は、機関１０の運転状態に関連するいくつかのパラメータに基づいて定められている（図１０のステップ１０１０を参照。）。しかし、第１還流ガス量LPLの目標量は、必ずしも実施装置において例示されたパラメータに基づいて定められる必要はない。例えば、この目標量は、前記第１排ガス還流手段６２によって還流される排ガスの酸素濃度に関連する第１酸素濃度関連パラメータ、および、前記総量HPL+LPLの目標量である目標総量HPL+LPLに対する前記総量HPL+LPLの偏差ΔLPLv、の少なくとも一方に基づいて決定され得る。すなわち、第１還流ガス量LPLの目標量は、内燃機関の運転状態などに応じた適値に設定されればよい。
【０１６０】
実施装置においては、上述した第２還流ガス量HPLによる補償が終了されるとき、第１還流ガス量LPLの応答遅れ起因ずれを考慮しながら第２還流ガス量が変更される。
【０１６１】
具体的に述べると、前記還流ガス量制御手段は、
前記第１還流ガス量LPLが変更され始める時点（例えば、図６の時刻t2）から該変更された第１還流ガス量LPLの排ガスが前記燃焼室に導入される時点（例えば、図６の時刻t4）までに要する時間長さである第１応答時間長さに関連する第１応答時間長さ関連パラメータ（下記も参照。）に基づき、前記偏差ΔLPLvを前記第２還流ガス量HPLによって補償することを終了する時点である補償終了時点（例えば、図６の時刻t2）以降における前記第２還流ガス量HPLの推移を表す推移パターンTP（t）を決定するとともに、該推移パターンTP（t）に従って該補償終了時点（同上）以降において前記第２還流ガス量HPLを変更する、ようになっている。
【０１６２】
実施装置においては、
前記第１応答時間長さ関連パラメータとして、前記第１還流ガス量LPLが変更されるときの該第１還流ガス量LPLの応答時定数TCを含むいくつかのパラメータが採用されている（図１０のステップ１０５５を参照。）。
【０１６３】
しかし、第１応答時間長さ関連パラメータは、必ずしも第１還流ガス量LPLの応答時定数TCを含む必要はない。例えば、第１応答時間長さ関連パラメータとして、第１応答時間長さ関連パラメータは、第１還流ガス量LPLの偏差ΔLPLvの大きさ、第１還流ガスが移動する流路の長さ、第１還流ガスの流路上に存在する内燃機関の部材、第１還流ガスの流路において生じる圧力損失、排ガスの特性（組成、密度および粘度など）、排気通路内に存在するガスの圧力と吸気通路内に存在するガスの圧力との差などのパラメータのうちの一つまたは複数が採用され得る。さらに、例えば、第１応答時間長さ関連パラメータとして、前記第１通路６２ａと前記吸気通路３２との接続部よりも下流側であって該接続部の近傍における前記吸気通路３２内のガスの酸素濃度（例えば、図１の第１酸素濃度センサ８２の出力値など）が採用され得る。
【０１６４】
すなわち、第１応答時間長さ関連パラメータは、第１還流ガス量LPLが変更され始める時点から該変更された第１還流ガス量LPLの排ガスが燃焼室に導入される時点までに要する時間長さに関連するパラメータであればよい。
【０１６５】
ところで、実施装置においては、
前記第１応答時間長さよりも、前記第２還流ガス量HPLが変更され始める時点から該変更された第２還流ガス量HPLの排ガスが前記燃焼室に導入される時点までに要する時間長さである第２応答時間長さが短い。しかし、本発明の制御装置は、第１応答時間長さよりも第２応答時間長さが短くない内燃機関に対しても適用され得る。
【０１６６】
さらに、実施装置においては、
前記第１還流ガス量LPLの目標量に対する前記第１還流ガス量LPLの偏差ΔLPLvが前記閾値偏差ΔLPLvthよりも大きい場合、前記第１還流ガス量LPLは変更されない（図１０のステップ１０２５およびステップ１０３０を参照。）。しかし、本発明の制御装置においては、この場合に必ずしも第１還流ガス量LPLの変更が禁止される必要はなく、第２還流ガス量HPLによる補償が行われている期間において第１還流ガス量LPLは目標量に向かって変更されていてもよい。
【０１６７】
＜その他の態様＞
本発明は上記各実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。
【０１６８】
例えば、上記実施装置においては、偏差ΔLPLvが閾値偏差ΔLPLvthよりも大きい場合に高圧ＥＧＲガス量による補償を行うようになっている（図１０のステップ１０２５を参照。）。しかし、本発明の制御装置は、偏差の大きさにかかわらず（すなわち、閾値偏差をゼロに設定して）高圧ＥＧＲガス量による補償を行うように構成され得る。
【０１６９】
さらに、例えば、実施装置は、ディーゼル機関１０に適用されている。しかし、本発明の制御装置は、火花点火式機関にも適用され得る。
【符号の説明】
【０１７０】
１０…内燃機関、３２…吸気管、４２…排気管、６１…高圧ＥＧＲ機構、６１ａ…高圧ＥＧＲ通路、６１ｃ…高圧ＥＧＲ制御弁、６２…低圧ＥＧＲ機構、６２ａ…低圧ＥＧＲ通路、６２ｃ…低圧ＥＧＲ制御弁、９０…電子制御装置
【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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