(57)【要約】【課題】凝縮水の発生の抑制とＮＯｘ低減効果の確保とを両立させることができる内燃機関の排気再循環システムを提供する。【解決手段】高圧ＥＧＲ装置１６と、低圧ＥＧＲ装置１７と、異物捕集フィルタ７４と、低圧排気還流管部７１の排気還流方向における前後の差圧を検出するＬＰ差圧センサ１０７と、その検出情報に基づいて両ＥＧＲ装置１６、１７を制御するＥＣＵ５０とを備えた内燃機関の排気再循環システムであって、ＥＣＵ５０は、低圧ＥＧＲ装置１６によって形成される低圧側排気再循環経路Ｌ２中の凝縮水の量を推定する凝縮水量推定部５１と、推定された凝縮水量が閾値水量を超え、かつ、差圧センサ１０７の検出差圧が所定の通路閉塞判定条件を満たすよう増加したとき、高圧側排気ガス還流量に対する低圧側排気ガス還流量の比率を低下させるよう高圧側排気ガス還流量を増加させる還流比率制御部５２とを有している。【選択図】図１
2012163060.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
過給用のコンプレッサが装着された吸気管および排気抵抗となる抵抗要素が設けられた排気管を有する内燃機関の前記コンプレッサより下流側の吸気管に前記抵抗要素より上流側の排気管から高圧側の排気ガスを還流させる高圧排気還流管部を有する高圧ＥＧＲ装置と、前記内燃機関の前記抵抗要素より下流側の排気管から前記コンプレッサより上流側の吸気管に前記抵抗要素を通過した後の低圧側の排気ガスを還流させる低圧排気還流管部を有する低圧ＥＧＲ装置と、前記抵抗要素より下流側の排気管から還流する排気ガスを通すとともに該排気ガスに混入する異物を捕集するよう前記低圧排気還流管部の排気還流方向上流側に配置されたフィルタと、前記低圧排気還流管部の排気還流方向における前後の差圧を検出する差圧センサと、前記差圧センサの検出情報に基づいて前記高圧ＥＧＲ装置および低圧ＥＧＲ装置を制御する制御装置と、を備えた内燃機関の排気再循環システムであって、
前記制御装置は、
前記低圧ＥＧＲ装置によって形成される低圧側排気再循環経路中の凝縮水の量を推定する凝縮水量推定手段と、
前記凝縮水量推定手段により推定された前記凝縮水の量が予め設定された閾値水量を超え、かつ、前記差圧センサの検出差圧が所定の通路閉塞判定条件を満たすよう増加したとき、前記高圧側の排気ガスの還流量に対する前記低圧側の排気ガスの還流量の比率を低下させるよう前記高圧側の排気ガスの還流量を増加させる還流比率制御手段と、を有していることを特徴とする内燃機関の排気再循環システム。
【請求項２】
前記還流比率制御手段は、前記凝縮水量推定手段により推定された前記凝縮水の量が予め設定された閾値水量を超え、かつ、前記差圧センサの検出差圧が所定の通路閉塞判定条件を満たすよう増加したとき、前記凝縮水の量に応じて前記低圧側の排気ガスの還流量を減少させるとともに、該排気ガスの還流量の減少分を補うように前記高圧側の排気ガスの還流量を増加させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気再循環システム。
【請求項３】
前記還流比率制御手段は、前記差圧センサの検出差圧が予め設定された単位時間当りの閾値増加率より大きい増加率で急速に増加したときに前記所定の通路閉塞判定条件を満たすよう増加したと判定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の排気再循環システム。
【請求項４】
前記還流比率制御手段は、前記差圧センサの検出差圧が予め設定された通常差圧に対し所定倍率以上となる増加差圧にしたときに前記所定の通路閉塞判定条件を満たすよう増加したと判定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の排気再循環システム。
【請求項５】
前記制御装置は、
前記高圧側の排気ガスの還流量が増加するのに伴って増加する前記内燃機関の排気ガス中の特定排出成分の濃度が許容範囲内に入るよう、前記特定排出成分の濃度に基づいて前記高圧側の排気ガスの還流量を選択的に制限する制約条件判定手段をさらに有していることを特徴とする請求項１ないし請求項４のうちいずれか１の請求項に記載の内燃機関の排気再循環システム。
【請求項６】
前記内燃機関に吸入空気コンプレッサおよび排気タービンを有するターボ過給機が装着されており、
前記コンプレッサが、前記ターボ過給機の前記吸入空気コンプレッサで構成され、
前記抵抗要素が、前記ターボ過給機の前記排気タービンで構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のうちいずれか１の請求項に記載の内燃機関の排気再循環システム。
【請求項７】
前記抵抗要素が、前記排気管内を通る排気ガスを浄化する排気浄化ユニットで構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のうちいずれか１の請求項に記載の内燃機関の排気再循環システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低圧側および高圧側の排気再循環回路を併有する内燃機関の排気再循環システムに関し、特に排気再循環経路中における凝縮水の発生を抑制するようにした内燃機関の排気再循環システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用のエンジン（内燃機関）においては、ＮＯｘ（窒素酸化物）の低減に効果的で、エンジンのポンピングロス（吸気負荷）をも低減させることができる排気再循環システム（ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）システム）を装着したものが多くなっており、希薄燃焼が可能でＥＧＲ流量が多くなるエンジンにおいては、排気再循環される排気ガス、すなわちＥＧＲガスの温度を下げるためにＥＧＲクーラ（排気冷却器）が多用されている。また、高温の排気ガスの一部を吸気側に還流させるＨＰＬ（High Pressure Loop）−ＥＧＲ回路とは別に、排気後処理装置を通過した後の排気ガスをターボ過給機のコンプレッサより上流側に還流させることで大量の排気再循環を可能にしたＬＰＬ（Low Pressure Loop）−ＥＧＲ回路を装備するものも普及し始めている。
【０００３】
このような内燃機関の排気再循環システムでは、排気ガスを吸気側に再循環させることでエンジンのポンピングロス（吸気負荷）を低減させることもできるが、多量の排気再循環を行うと、排気ガス中の水分が冷やされることで硝酸や硫酸等を含む酸性の凝縮水が多量に発生し易く、その凝縮水が溜まる冷却器や凝縮水が付着し易い吸気系の金属部品、ターボ過給機のコンプレッサ等が腐食し易くなる。したがって、凝縮水の発生を抑制しつつＮＯｘ低減効果を高めることが重要である。
【０００４】
従来のこのような排気再循環システムとしては、例えばＬＰＬ−ＥＧＲ回路における低圧側排気還流通路の前後差圧が所定値を超えるほど大量の排気再循環を行うと、エンジンのトータルのポンピングロスが増加してしまい、燃費の悪化を招いてしまうという観点で、その前後差圧を検出する差圧センサの検出値が所定差圧より大きいときには、低圧側排気還流通路の流量を所定差圧相当の流量に抑えつつ、残りの要求流量分をＨＰＬ−ＥＧＲ回路の高圧排気還流通路を通した排気還流量で補うようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、ＥＧＲガスの流れ方向に対して傾斜する複数の傾斜面およびこれらを接続する略水平面を有するようにジグザグに折られた異物捕集フィルタを、ＬＰＬ−ＥＧＲ回路の低圧側排気還流通路中に配置し、還流排気ガスを通す異物捕集フィルタの傾斜面に凝縮水が付着し易くても、その傾斜面上から凝縮水が容易に流下し得るようにしたものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
さらに、ＬＰＬ−ＥＧＲ回路を通る還流排気ガスの流量（以下、低圧ＥＧＲ流量という）とＨＰＬ−ＥＧＲ回路を通る還流排気ガスの流量（以下、高圧ＥＧＲ流量という）との比であるＥＧＲ比が目標値から外れたとき、これを排気還流通路の両端の差圧の変化として検出し、そのＥＧＲ比を目標値に近付けるよう低圧ＥＧＲ流量と高圧ＥＧＲ流量のうち多量となる方を減少させ、小量となる方を増加させるようにしたものが知られている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−２１１７６７号公報
【特許文献２】特開２０１０−１５１０９１号公報
【特許文献３】特開２００８−０３８６２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述のような従来の内燃機関の排気再循環システムにあっては、排気還流通路の上流側に特許文献２に記載されるような異物捕集フィルタが配置される場合に、特許文献１、３に記載のように差圧センサを用いたＥＧＲ流量の制御を行うと、次のような問題が発生する可能性があった。
【０００９】
すなわち、ＬＰＬ−ＥＧＲ回路のＥＧＲクーラの経時劣化等によってその排気還流通路の前後差圧が増加しているような状態であれば、ＬＰＬ−ＥＧＲ回路による排気還流量を補うようにＨＰＬ−ＥＧＲ回路による排気管流量を増加させることで、エンジンのポンピングロスを抑えつつ所要のＥＧＲ流量を得ることはできる。
【００１０】
しかし、異物捕集フィルタに凝縮水が付着して水膜が形成され、その異物捕集フィルタによって排気還流通路が閉塞されたり圧力損失が大きくなったりするような状態においては、差圧センサの検出値が大きくなるため、ＬＰＬ−ＥＧＲ回路による排気還流量（低圧ＥＧＲ流量）が低下しているにもかかわらず大量の排気還流状態であると誤検知されてしまう。そのため、異物捕集フィルタに水膜が形成されると、低圧ＥＧＲ流量が大きく減少することになってシステム全体のＥＧＲ流量が不足してしまい、ＮＯｘ低減効果が十分に得られなくなってしまう可能性がある。
【００１１】
したがって、特許文献１〜３に記載のような従来技術を単に寄せ集めた程度では、凝縮水の発生の抑制とＮＯｘ低減効果の確保とを両立させることが困難であった。
【００１２】
そこで、本発明は、凝縮水の発生の抑制とＮＯｘ低減効果の確保とを両立させることができる内燃機関の排気再循環システムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る内燃機関の排気再循環システムは、上記課題解決のため、（１）過給用のコンプレッサが装着された吸気管および排気抵抗となる抵抗要素が設けられた排気管を有する内燃機関の前記コンプレッサより下流側の吸気管に前記抵抗要素より上流側の排気管から高圧側の排気ガスを還流させる高圧排気還流管部を有する高圧ＥＧＲ装置と、前記内燃機関の前記抵抗要素より下流側の排気管から前記コンプレッサより上流側の吸気管に前記抵抗要素を通過した後の低圧側の排気ガスを還流させる低圧排気還流管部を有する低圧ＥＧＲ装置と、前記抵抗要素より下流側の排気管から還流する排気ガスを通すとともに該排気ガスに混入する異物を捕集するよう前記低圧排気還流管部の排気還流方向上流側に配置されたフィルタと、前記低圧排気還流管部の排気還流方向における前後の差圧を検出する差圧センサと、前記差圧センサの検出情報に基づいて前記高圧ＥＧＲ装置および低圧ＥＧＲ装置を制御する制御装置と、を備えた内燃機関の排気再循環システムであって、前記制御装置は、前記低圧ＥＧＲ装置によって形成される低圧側排気再循環経路中の凝縮水の量を推定する凝縮水量推定手段と、前記凝縮水量推定手段により推定された前記凝縮水の量が予め設定された閾値水量を超え、かつ、前記差圧センサの検出差圧が所定の通路閉塞判定条件を満たすよう増加したとき、前記高圧側の排気ガスの還流量に対する前記低圧側の排気ガスの還流量の比率を低下させるよう前記高圧側の排気ガスの還流量を増加させる還流比率制御手段と、を有していることを特徴とする。
【００１４】
この発明では、低圧側排気再循環経路中の凝縮水の量が閾値水量を超え、かつ、差圧センサの検出差圧が所定の通路閉塞判定条件を満たすよう増加したときには、高圧側の排気ガスの還流量が増加されて、高圧側の排気ガスの還流量に対する低圧側の排気ガスの還流量の比率が低下することになる。したがって、フィルタに付着した凝縮水が水膜を形成して排気還流管部が上流側で閉塞されるような状態が精度良く検出可能になるとともに、要求量に対し高圧側の排気ガスの還流量が増加されるほど低圧側の排気ガスの還流量が少なくて済むことから、例えば内燃機関の暖機完了あるいは冷却水温の上昇まで所要の排気還流量を確保しながら凝縮水の増加を抑えることが可能となり、凝縮水の発生の抑制とＮＯｘ低減効果の確保とを両立させることができる。
【００１５】
本発明の内燃機関の排気再循環システムにおいては、好ましくは、（２）前記還流比率制御手段は、前記凝縮水量推定手段により推定された前記凝縮水の量が予め設定された閾値水量を超え、かつ、前記差圧センサの検出差圧が所定の通路閉塞判定条件を満たすよう増加したとき、前記凝縮水の量に応じて前記低圧側の排気ガスの還流量を減少させるとともに、該排気ガスの還流量の減少分を補うように前記高圧側の排気ガスの還流量を増加させるものである。これにより、低圧側の排気ガスの還流量を必要以上に減少させることなく、凝縮水の発生量を的確に減量させることができ、凝縮水の発生の抑制とＮＯｘ低減効果の確保とを両立させることができる。
【００１６】
本発明の内燃機関の排気再循環システムにおいては、（３）前記還流比率制御手段は、前記差圧センサの検出差圧が予め設定された単位時間当りの閾値増加率より大きい増加率で急速に増加したときに前記所定の通路閉塞判定条件を満たすよう増加したと判定するものであるのが好ましい。この場合、フィルタに凝縮水が付着し水膜となって排気還流通路を閉塞すると、差圧センサの検出差圧が急速に増加することから、その閉塞状態の発生が判定可能となる。そして、発生凝縮水量を抑えるよう低圧側の排気ガス還流量の比率を低下させると、低圧側の排気還流通路を水膜による閉塞状態から通常の開通状態に復活させることができる。
【００１７】
本発明の内燃機関の排気再循環システムにおいては、（４）前記還流比率制御手段は、前記差圧センサの検出差圧が予め設定された通常差圧に対し所定倍率以上となる増加差圧にしたときに前記所定の通路閉塞判定条件を満たすよう増加したと判定するものであっても好ましい。この場合にも、フィルタに凝縮水が付着し水膜となって排気還流通路を閉塞すると、差圧センサの検出差圧が通常差圧に対し所定倍率以上となり、その閉塞状態の発生が判定可能となる。そして、発生凝縮水量を抑えるよう低圧側の排気ガス還流量の比率を低下させると、低圧側の排気還流通路を水膜による閉塞状態から通常の開通状態に復活させることができる。
【００１８】
本発明の内燃機関の排気再循環システムにおいては、（５）前記制御装置は、前記高圧側の排気ガスの還流量が増加するのに伴って増加する前記内燃機関の排気ガス中の特定排出成分の濃度が許容範囲内に入るよう、前記特定排出成分の濃度に基づいて前記高圧側の排気ガスの還流量を選択的に制限する制約条件判定手段をさらに有しているのがよい。この構成により、高圧側の排気ガスの還流量が増加しても、それに伴う特定排出成分の排出量が許容範囲内に抑えられ、ＮＯｘ低減効果の確保のために他の排気エミッションが悪化することが防止される。
【００１９】
本発明の内燃機関の排気再循環システムにおいては、（６）前記内燃機関に吸入空気コンプレッサおよび排気タービンを有するターボ過給機が装着されており、前記コンプレッサが、前記ターボ過給機の前記吸入空気コンプレッサで構成され、前記抵抗要素が、前記ターボ過給機の前記排気タービンで構成されていることが好ましい。この構成により、厳しいＮＯｘ低減要求に対し大量の排気再循環を実行する場合であっても、低圧側排気再循環経路を通る排気ガスのエネルギによって排気タービンの回転数が十分に確保され、車両走行時の良好な加速応答性が得られる。
【００２０】
本発明の内燃機関の排気再循環システムにおいては、（７）前記抵抗要素が、前記排気管内を通る排気ガスを浄化する排気浄化ユニットで構成されていてもよい。この構成により、ターボ過給機以外の過給機を用いる場合であっても、凝縮水の発生の抑制とＮＯｘ低減効果の確保とを両立させることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、低圧側排気再循環経路中の凝縮水の量が閾値水量を超え、かつ、差圧センサの検出差圧が所定の通路閉塞判定条件を満たすよう増加したときには、高圧側の排気ガスの還流量が増加されて高圧側の排気ガスの還流量に対する低圧側の排気ガスの還流量の比率が低下するようにしているので、フィルタに付着した凝縮水が水膜を形成して排気還流管部が上流側で閉塞されるような状態が精度良く検出可能になるとともに、要求量に対し高圧側の排気ガスの還流量が増加されるほど低圧側の排気ガスの還流量が少なくて済むことから、内燃機関が凝縮水の発生し難い運転状態になるまで所要の排気還流量を確保しながら凝縮水の増加を抑えることが可能となり、凝縮水の発生の抑制とＮＯｘ低減効果の確保とを両立させることができる内燃機関の排気再循環システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る内燃機関の排気再循環システムの概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る内燃機関の制御系のブロック構成図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る内燃機関の排気再循環システムにおける制御装置で実行される持ち去られ凝縮水量の算出に使用されるマップの説明図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る内燃機関の排気再循環システムでのＬＰ詰まり発生時における低圧ＥＧＲ流量の低減操作の説明図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る内燃機関の排気再循環システムにおける制御装置で実行されるＬＰ流量比率制御中のＨＰ流量（高圧側排気還流量）の増量に制約を加える条件の説明図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る内燃機関の排気再循環システムにおける制御装置で実行されるＬＰ流量比率制御のための制御プログラムのフローチャートである。
【図７】本発明の第１実施形態に係る内燃機関の排気再循環システムにおける制御装置で実行されるＬＰ流量比率制御中のシステムの状態変化の説明図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る内燃機関の排気再循環システムにおける制御装置で実行されるＬＰ流量比率制御のための制御プログラムのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２４】
（第１実施形態）
図１〜図６は、本発明に係る内燃機関の排気再循環システムの第１実施形態を示しており、この実施形態は、本発明を多気筒内燃機関である直列４気筒のディーゼルエンジン１０（以下、単にエンジン１０という）に適用したものである。
【００２５】
図１に示すように、本実施形態のエンジン１０は、その本体ブロック１０Ｍに複数の気筒１１を有しており、このエンジン１０には、各気筒１１内の燃焼室（詳細を図示していない）に燃料を噴射するコモンレール型の燃料噴射装置１２と、燃焼室に空気を吸入させる吸気装置１３と、燃焼室からの排気ガスを排気させる排気装置１４と、排気装置１４内の排気エネルギを利用して吸気装置１３内で吸入空気を圧縮し燃焼室に空気を過給するターボ過給機１５と、このターボ過給機１５より上流側の高圧側の排気ガスの一部を吸気側に還流させ再循環させるＨＰＬ−ＥＧＲ装置１６（高圧ＥＧＲ装置）と、このターボ過給機１５より下流側の低圧側の排気ガスの一部を吸気側に還流させ再循環させるＬＰＬ−ＥＧＲ装置１７（低圧ＥＧＲ装置）とが装備されている。
【００２６】
燃料噴射装置１２は、図外の燃料タンクから燃料を汲み上げて高圧の燃圧（燃料圧力）に加圧し吐出するサプライポンプ２１と、そのサプライポンプ２１からの燃料が導入されるコモンレール２２と、このコモンレール２２を通して供給される燃料を後述するＥＣＵ（電子制御ユニット）５０からの噴射指令信号に対応するタイミングおよび開度（デューティー比）で燃焼室内に噴射する燃料噴射弁２３とを含んで構成されている。なお、サプライポンプ２１は、例えばエンジン１０の回転動力を利用して駆動され、コモンレール２２はサプライポンプ２１から供給された高圧燃料を均等な圧力に保ちながら複数の燃料噴射弁２３に分配・供給する。燃料噴射弁２３は、電磁駆動される公知のニードル弁で構成され、噴射指令信号に応じてその開弁時間を制御されることにより噴射指令信号に応じた噴射量の燃料（例えば軽油）を燃焼室内に噴射・供給することができる。
【００２７】
吸気装置１３には、吸気マニホールド３１と、それより上流側の吸気管３２と、吸気管３２の最上流部でフィルタにより吸入空気を清浄化するエアクリーナ３３と、ターボ過給機１５より下流側の吸気管部３２ｂ内で吸入空気コンプレッサ１５ａによる圧縮により昇温した過給空気を冷却するインタークーラ３４（中間冷却器）と、新気の吸入流量を検出するエアフローメータ３５と、エンジン１０内への吸気量を調整するスロットルバルブ３６と、吸気マニホールド３１より上流側で吸気温度を検出する吸気温度センサ３７（図２参照）とが、それぞれ装着されている。
【００２８】
排気装置１４は、排気マニホールド４１と、それより下流側の排気管４２と、アイドル時に排気温度を上げることができるとともにＬＰＬ−ＥＧＲ装置１７の背圧を制御することができる排気絞り弁４３と、ターボ過給機１５より下流側の排気管４２に装着された公知の酸化触媒コンバータおよびディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）からなる排気浄化ユニット４４と、排気浄化ユニット４４を通過した排気ガスの温度を検出する排気温度センサ４７と、を含んで構成されている。
【００２９】
ターボ過給機１５は、互いに回転方向一体に結合された吸入空気コンプレッサ１５ａおよび排気タービン１５ｂを有し、排気エネルギにより排気タービン１５ｂを回転させるとともに吸入空気コンプレッサ１５ａを回転させることで、この吸入空気コンプレッサ１５ａにより吸入空気を圧縮してエンジン１０内に正圧の空気を供給することができる。
【００３０】
ＨＰＬ−ＥＧＲ装置１６は、排気マニホールド４１および吸気管３２の間に介装されたＨＰＬ−ＥＧＲパイプ６１と、このＨＰＬ−ＥＧＲパイプ６１の途中に装着されて排気ガスの還流量を調整することができるＨＰＬ−ＥＧＲ弁６２と、を有している。
【００３１】
ＨＰＬ−ＥＧＲパイプ６１は、排気管４２内の排気通路のうち排気タービン１５ｂより上流側の上流側排気管部４２ａまたは排気マニホールド４１の内部と、吸気管３２のうち吸入空気コンプレッサ１５ａより下流側の下流側吸気管部３２ｂまたは吸気マニホールド３１の内部とを連通させ、排気タービン１５ｂを抵抗要素としてそれより上流側で高圧となる高圧側の排気ガスをエンジン１０の吸気マニホールド３１の直前または内部に還流させることができるようになっており、還流させた排気ガスを吸入空気コンプレッサ１５ａ側から過給される空気と共にエンジン１０に吸入させることができるようになっている。このＨＰＬ−ＥＧＲパイプ６１は、吸気マニホールド３１および排気マニホールド４１と共にエンジン１０に高圧側の排気ガスを再循環させる高圧側排気再循環経路Ｌ１を形成するとともに、その内部に高圧側排気再循環経路Ｌ１の主要部をなす高圧側排気還流通路６１ｗを形成している。また、ＨＰＬ−ＥＧＲ弁６２は、ＨＰＬ−ＥＧＲパイプ６１内の高圧側排気還流通路６１ｗを開通させる開弁状態と、この高圧側排気還流通路６１ｗの開通を制限（例えば遮断）する閉弁状態とに切替え可能になっている。
【００３２】
ＬＰＬ−ＥＧＲ装置１７は、排気管４２および吸気管３２の間に介装されたＬＰＬ−ＥＧＲパイプ７１（低圧側の排気還流管部）と、このＬＰＬ−ＥＧＲパイプ７１の途中に装着されて排気ガスの還流量を調整することができるＬＰＬ−ＥＧＲ弁７２と、ＬＰＬ−ＥＧＲパイプ７１内を通る排気ガスをその途中で冷却することができる排気冷却器としてのＬＰＬ−ＥＧＲクーラ７３と、ＬＰＬ−ＥＧＲクーラ７３より排気還流方向の上流側に位置する異物捕集フィルタ７４と、下流側の排気管４２内の排気通路４２ｗのうち排気浄化ユニット４４より下流側の排気通路部分でその通路断面積を絞るように開度を縮小させることができる前述の排気絞り弁４３と、を有している。
【００３３】
ＬＰＬ−ＥＧＲパイプ７１は、排気管４２のうち排気タービン１５ｂより下流側の下流側排気管部４２ｂと吸気管３２のうち吸入空気コンプレッサ１５ａより上流側の上流側吸気管部３２ａとを連通させ、排気タービン１５ｂを抵抗要素としてそれより下流側で低圧となる低圧側の排気ガスを上流側吸気管部３２ａ内に還流させることができるようになっており、還流させた排気ガスを上流側吸気管部３２ａ内に導入された吸入空気と共に吸入空気コンプレッサ１５ａにより圧縮させた後にエンジン１０に再度吸入させることができるようになっている。
【００３４】
また、ＬＰＬ−ＥＧＲパイプ７１は、ＬＰＬ−ＥＧＲパイプ７１が吸気管３２に接続される位置Ｊ１より下流側の吸気管３２およびＬＰＬ−ＥＧＲパイプ７１が排気管４２に接続される位置Ｊ２より上流側の排気管４２と共に、エンジン１０に低圧側の排気ガスを再循環させる低圧側排気再循環経路Ｌ２を形成するとともに、その内部に低圧側排気再循環経路Ｌ２の主要部をなす低圧側排気還流通路７１ｗを形成している。
【００３５】
ＬＰＬ−ＥＧＲ弁７２は、ＬＰＬ−ＥＧＲクーラ７３と吸気管３２の上流側吸気管部３２ａとの間に配置されて低圧側の排気ガスの還流量を制御する、開閉および開度制御可能な弁であり、低圧側排気還流通路７１ｗを開通させる開弁状態と、この低圧側排気還流通路７１ｗの開通を制限（例えば遮断）する閉弁状態とに切替え可能になっている。
【００３６】
ＬＰＬ−ＥＧＲクーラ７３は、詳細を図示しないが、低圧側排気還流通路７１ｗの一部を形成するガス管部と、そのガス管部の周囲に冷却用流体通路を形成するハウジング部とを有しており、ハウジング部に導入される冷却用流体（例えば、エンジン冷却水）とガス管部内の低圧側排気還流通路７１ｗの一部を通る還流排気ガスとの間における熱交換によって、低圧側の還流排気ガスを冷却できるようになっている。
【００３７】
異物捕集フィルタ７４は、ＦＯＤ（Foreign Object Damage）フィルタと呼ばれる網目の細かいメッシュ状のもので、排気浄化ユニット４４を通過した還流排気ガス中の混入異物、例えばスパッタ（溶接時の飛散物）や排気浄化ユニット４４からの脱落片等の異物がターボ過給機１５の吸入空気コンプレッサ１５ａに入ってダメージを与えたりすることがないよう、そのような異物をＬＰＬ−ＥＧＲクーラ７３より排気還流方向の上流側で捕集して還流排気ガス中から除去するようになっている。
【００３８】
インタークーラ３４は、ＬＰＬ−ＥＧＲ装置１７によって形成される低圧側排気再循環経路Ｌ２のうち吸入空気コンプレッサ１５ａより下流側の第３区間内において、吸入空気コンプレッサ１５ａからの過給空気（圧縮により昇温した空気）を冷却するようになっている。このインタークーラ３４は、詳細を図示しないが、低圧側排気還流通路Ｌ２の一部となる吸気通路３２ｗの第３区間の一部を形成するガス管部と、そのガス管部の周囲に冷却用流体通路を形成するハウジング部とを有しており、ハウジング部に導入される冷却用流体（例えば、エンジン冷却水）とガス管部内を通る低圧側の還流排気ガスとの間における熱交換によって、低圧側の還流排気ガスを冷却できるようになっている。
【００３９】
ＨＰＬ−ＥＧＲ装置１６およびＬＰＬ−ＥＧＲ装置１７は、電子制御ユニットであるＥＣＵ５０（制御装置）によってＨＰＬ−ＥＧＲ弁６２およびＬＰＬ−ＥＧＲ弁７２の開閉動作および開度を制御され、吸気管３２の下流側吸気管部３２ｂへの高圧側排気ガスの還流量（以下、ＨＰ流量ともいう）と、吸気管３２の上流側吸気管部３２ａへの低圧側排気ガスの還流量（以下、ＬＰ流量ともいう）とをそれぞれに制御されるようになっている。
【００４０】
ＥＣＵ５０は、詳細なハードウェア構成を図示しないが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory）等の不揮発性メモリ、Ａ／Ｄ変換器やバッファ等を有する入力インターフェース回路、および、駆動回路等を有する出力インターフェース回路を含んで構成されている。そして、このＥＣＵ５０が、エンジン１０の運転制御、例えばサプライポンプ２１の吐出制御（例えば、その電磁スピル弁の制御）、燃料噴射弁２３による燃料噴射量制御、スロットルバルブ３６の開度制御、ＨＰＬ−ＥＧＲ弁６２やＬＰＬ−ＥＧＲ弁７２の開度（ＥＧＲ率）制御、排気絞り弁４３の開度制御等を実行するようになっている。
【００４１】
図２に示すように、ＥＣＵ５０には、エアフローメータ３５、吸気温度センサ３７および排気温度センサ４７の他に、図外のアクセルペダルの踏み込みを検出するアクセル開度センサ１０１、スロットルバルブ３６の開度を検出するスロットル開度センサ１０２、所定角度単位のクランク軸回転信号を出力するクランク角センサ１０３、エンジン１０の冷却水温を検出する水温センサ１０４、吸気マニホールド３１の入口付近でエンジン１０の過給圧を検出する吸気管内圧力センサ１０５、外気温度を検出する外気温度センサ１０６、低圧側排気還流通路７１ｗの両端（図１中の位置ｊ１，ｊ２）の間の差圧を検出する差圧センサ１０７、エンジン１０が搭載された車両の走行速度または車輪回転速度を検出する車速センサ１０８等がそれぞれ接続されており、これらのセンサ群３５，３７，４７および１０１〜１０８からのセンサ情報がＥＣＵ５０に取り込まれるようになっている。一方、ＥＣＵ５０には、図示しないそれぞれの駆動回路を介してサプライポンプ２１（例えば、その電磁スピル弁）、複数の燃料噴射弁２３、スロットルバルブ３６、ＨＰＬ−ＥＧＲ弁６２、ＬＰＬ−ＥＧＲ弁７２（具体的には、これらの電磁駆動部（符号無し））がそれぞれ接続されている。また、ＥＣＵ５０のＲＯＭには、入力インターフェース回路に取り込まれるアクセル開度センサ１０１からの加速要求やクランク角センサ１０３からのエンジン回転数等を所定時間毎に取り込んでエンジン１０の燃焼室内への燃料噴射量等を算出するための演算処理プログラムやマップ等が格納されている。
【００４２】
ところで、本実施形態のエンジン１０においては、ＨＰＬ−ＥＧＲ装置１６およびＬＰＬ−ＥＧＲ装置１７により排気管４２側から吸気管３２側に排気ガスを還流させてエンジン１０に再度吸入させる高圧側排気再循環経路Ｌ１および低圧側排気再循環経路Ｌ２を形成し、かつ、低圧側排気再循環経路Ｌ２中の排気ガスをＬＰＬ−ＥＧＲクーラ７３により冷却するとともに、吸気管３２内の吸気通路のうち吸入空気コンプレッサ１５ａより下流側の過給空気をインタークーラ３４により冷却するようにしている。したがって、特に、ＬＰＬ−ＥＧＲクーラ７３やインタークーラ３４により還流排気ガスやそれが混じった吸入空気（以下、双方を指してＥＧＲガスという）が冷却され、ＥＧＲガス中の水分が冷やされることで、酸性の凝縮水が発生し易くなる。
【００４３】
そこで、ＨＰＬ−ＥＧＲ装置１６およびＬＰＬ−ＥＧＲ装置１７を制御するＥＣＵ５０は、次に述べる凝縮水量推定部５１（凝縮水量推定手段）および還流比率制御部５２（還流比率制御手段）の機能を発揮するように、ＲＯＭ内にこれらの機能部に対応する制御プログラムを内蔵している。
【００４４】
凝縮水量推定部５１は、ＬＰＬ−ＥＧＲ装置１７によって形成される低圧側排気再循環経路Ｌ２中の凝縮水の量を推定するものであり、具体的には、低圧側排気再循環経路Ｌ２のうち少なくとも異物捕集フィルタ７４の近傍であって還流排気ガスを冷却するＬＰＬ−ＥＧＲクーラ７３のガス出口の近傍における凝縮水の量を推定するようになっている。
【００４５】
この凝縮水量推定部５１は、低圧側排気再循環経路Ｌ２中に生じる凝縮水量の概略値を公知の方法により推定するもの、例えば排気管温度が所定値より低い時間が継続した低温継続時間に応じて推定するもの（例えば、特開２００７−２０５３０３号公報参照）や、管壁温度等を考慮して凝縮水量を算出・推定するもの（例えば、特開２００９−２２８５６４号公報参照）であってもよいが、ＥＣＵ５０の処理負荷や装置コストを抑えつつ凝縮水量を精度良くかつ安定して推定できるものであるのが好ましい。
【００４６】
具体的には、凝縮水量推定部５１は、例えば発生する凝縮水量を予めＲＯＭ内に格納された算出モデルによって算出・推定するとともに、第１〜第３区間のうち対象区間内で単位時間毎に発生する凝縮水量Ｑｗ１（図３参照）のうち下流側に持ち去られる持ち去られ凝縮水量Ｑｗ２を予めの実験結果を基に作成したマップＭ１とその引数となるセンサ情報とにより推定し、凝縮水の発生量Ｑｗ１の推定値から持ち去られ量Ｑｗ２の推定値を差し引いて実際に発生したことになる凝縮水量（以下、凝縮水量Ｑｗａという）を算出・推定するようになっている。
【００４７】
より具体的には、マップＭ１は、図３に示すように、例えば専ら対象区間内を単位時間毎に通る低圧側排気ガスの還流量の増加に対応して増加する傾向となる持ち去られ凝縮水量Ｑｗ２を、第１〜第３区間の各区間について予めの実験によって求めたものであるか、さらに低圧ＥＧＲガス温度を引数に含めて凝縮水量をより精度良く推定可能にしたマップで構成され、あるいは、特定区間についての実験結果から作成したマップとそれを基に他の区間での持ち去られ凝縮水量を算出するための計算式の組合せで構成される。ここで、単位時間毎の低圧側排気ガス還流量（ＬＰ流量）は、例えば差圧センサ１０７の検出値から算出可能である。
【００４８】
また、凝縮水量推定部５１での算出モデルによる凝縮水の発生量Ｑｗ１の算出においては、まず、外気温度や大気圧、吸気マニホールド３１の入口付近の吸入空気の温度および圧力等を基に、吸入空気中の水分量（蒸気／空気（ｍｏｌ％）＝水蒸気圧／大気圧）および露点温度を算出するとともに、吸入空気の組成(各気体分子(Ｎ２ ，Ｏ２ ，Ａｒ）および水（Ｈ２Ｏ）のモル比）を求め、さらに、既知の燃料および吸入空気組成成分の質量と、センサ情報として得られる吸入空気量および制御値として把握している燃料噴射量から求まる空燃比とに基づき、燃焼前後のガスの分子量をガス中の各成分のモル比と質量（次に述べる式中では括弧付の値と記号で示す）の積の和で表したモデル、例えば燃焼前のガスの分子量＝（１）・ＣＨｘ＋（１＋ｘ／４＋ａ）・Ｏ２＋（ｂ）・Ｎ２＋（ｃ）・Ａｒ＋（ｄ）・Ｈ２Ｏ に対して、既燃ガスすなわち燃焼後のガスの分子量＝（１）・ＣＯ２＋（ｘ／２＋ｄ）・Ｈ２Ｏ＋（ａ）・Ｏ２＋（ｂ）・Ｎ２＋（ｃ）・Ａｒによって算出し、その算出結果と既燃ガスの温度および圧力の検出値とから求まる既燃ガスの蒸気圧、分子量および密度等に基づいて、既燃ガス中の水分量（既燃ガスの絶対湿度）を算出する。そして、凝縮水量推定部５１は、その既燃ガス中の水分量と、ＬＰＬ−ＥＧＲクーラ７３での冷却条件下における相対湿度１００％の既燃ガス中の水分量との差として、異物捕集フィルタ７４のガス出口の近傍における凝縮水の発生量Ｑｗ１を算出する。
【００４９】
還流比率制御部５２は、凝縮水量推定部５１によって予め設定され計算周期で単位期間毎に凝縮水の発生量算出値Ｑｗ１から持ち去られ凝縮水量Ｑｗ２を差し引いた今回の実発生の凝縮水量Ｑｗａ［ｇ／ｓ］が算出されるとき、その凝縮水量Ｑｗａを、予めの実験結果に基づいて設定された閾値水量αと比較するようになっており、その凝縮水量Ｑｗａが閾値水量αを超えるか否かにより、低圧側排気還流通路７１ｗが異物捕集フィルタ７４に付着した凝縮水の水膜によって閉塞される詰まり状態が発生し得る凝縮水の発生量か否かを判定するようになっている。
【００５０】
なお、ここでの閾値水量αは、低圧側排気還流通路７１ｗに異物捕集フィルタ７４を通して還流排気ガスが流入するときに凝縮水が付着し、その表面張力により異物捕集フィルタ７４の異物捕集面上に一定面積以上の水膜が形成されるときの凝縮水量として設定されている。この閾値水量αは、予めの実験結果に基づく固定値であってもよいし、エンジン１０の回転負荷に応じたマップ値であってもよい。また、凝縮水量Ｑｗａが閾値水量αを超えるとき、エンジン１０のＬＰＬ−ＥＧＲ装置１７は専らＬＰＬ−ＥＧＲ弁７２の開度が大きいか排気絞り弁４３の開度が小さい状態である。
【００５１】
還流比率制御部５２は、また、凝縮水量推定部５１により算出・推定された今回の凝縮水量Ｑｗａが閾値水量αを超えるとき、ＬＰ差圧センサ１０７の検出差圧が所定の通路閉塞判定条件を満たすよう増加したか否かを判定するようになっている。
【００５２】
ここにいう所定の通路閉塞判定条件とは、例えばＬＰ差圧センサ１０７の検出差圧が予め設定された単位時間当りの閾値増加率β(例えば、０．４ｋＰａ／６０ｓｅｃ)より大きい増加率で急速に増加する時間が一定時間（例えば、６０秒）以上継続したときに、低圧側排気還流通路７１ｗが異物捕集フィルタ７４上に形成された水膜等によって閉塞され圧力損失が大きくなった詰まり状態（以下、ＬＰ詰まり状態ともいう）であると判定するための判定条件である。
【００５３】
なお、凝縮水の付着や水膜形成によって低圧側排気還流通路７１ｗにおける圧力損失を増大させるものは、異物捕集フィルタ７４に限定されるものではなく、目が細かく低圧側排気還流通路７１ｗ中に配される他の部材であってもよい。また、この還流比率制御部５２は、ＬＰ差圧センサ１０７の検出差圧でなく、異物捕集フィルタ７４の前後差圧を直接検出可能な差圧センサの検出差圧を基に、その検出差圧が所定の通路閉塞判定条件を満たすよう増加したか否かを判定するようになっていてもよい。
【００５４】
還流比率制御部５２は、さらに、今回の凝縮水量Ｑｗａが閾値水量αを超え、かつ、ＬＰＬ−ＥＧＲ弁７２の開弁状態でＬＰ差圧センサ１０７の検出差圧が所定の通路閉塞判定条件を満たすよう増加したと判定されたとき、高圧側排気還流通路６１ｗ内の高圧側の排気ガスの還流量（以下、ＨＰ流量ともいう）に対する低圧側排気還流通路７１ｗ内の低圧側の排気ガスの還流量（以下、ＬＰ流量ともいう）の比率であるＬＰ流量比率を低下させるように、その凝縮水量Ｑｗａに応じてＬＰ流量を減少させるとともに（図４参照）、そのＬＰ流量の減少分を補うようにＨＰ流量を増加させるようになっている。
【００５５】
すなわち、還流比率制御部５２は、凝縮水量Ｑｗａが閾値水量αを上回るＬＰ詰まり状態になったときには、凝縮水量Ｑｗａを閾値水量αまでに抑えるべく、その閾値水量αに対応する閾値ＬＰ流量Ｘ（図４参照）を算出するとともに、その閾値ＬＰ流量ＸまでのＬＰ流量の低下によってＬＰＬ−ＥＧＲ装置１７およびＨＰＬ−ＥＧＲ装置１６におけるＮＯｘ低減効果が低下するのを抑えるよう、閾値ＬＰ流量ＸまでのＬＰ流量の減少量に応じてＨＰ流量の増加量を変化させ、ＬＰ流量のＨＰ流量に対する比率であるＬＰ流量比率を好適な減少比率に可変制御するようになっている。なお、ＬＰ流量を閾値ＬＰ流量Ｘまで減少させるときには、ＬＰＬ−ＥＧＲ弁７２の開度を縮小させるか、排気絞り弁４３を開く、あるいは、その双方を実行することになる。また、閾値ＬＰ流量Ｘは、例えば定常走行時の適合値であるＬＰＬ−ＥＧＲ弁７２のベース開度に固定されるか、全閉位置に固定される。ここにいうベース開度は、例えば、過給圧センサである吸気管内圧力センサ１０５の検出圧および推定吸気温度から算出されるシリンダ吸入ガス量と、エアフローメータ３５の検出値から得られる吸入空気量（新気量）とを用いて、両者の差であるＬＰ流量値を算出することで推定できるし、凝縮水量Ｑｗａに対応するＬＰ流量の減少値として予めマップ化されたデータによって推定されてもよい。
【００５６】
ＥＣＵ５０は、さらに、次の制約条件判定部５３（制約条件判定手段）の機能を発揮するように、ＲＯＭ内にこの機能部に対応する制御プログラムを内蔵している。
【００５７】
制約条件判定部５３は、例えば高圧側の排気ガスの還流量が増加するのに伴って増加傾向を示すエンジン１０の排気ガス中の特定排出成分の濃度値が許容範囲内に入るようにするという制約条件に従って、その特定排出成分の濃度が予め設定した制約値に達するときのエンジン１０の運転条件に基づいて、高圧側の排気ガスの還流量を選択的に減少させることができるようになっている。
【００５８】
より具体的には、制約条件判定部５３は、例えば図５に示すように、エンジン回転数、燃料噴射量および吸気中の酸素濃度が一定となる運転条件下において吸気マニホールド３１内の吸気温度が高くなるほど増加する傾向を示すスモーク成分の濃度値（ＦＳＮ：Filter Smoke Number）が許容範囲内に入るように、図２に示すマップＭ２（公知の簡易Ｓｏｏｔモデルでもよい）によりスモーク成分の濃度値を所定時間毎に算出し、その算出値が制約値（例えば、スモークＦＳＮ＝１）に達するときの吸気温度を超えないようにするという制約条件の下で、吸気マニホールド３１内の吸気温度を高圧側の排気ガスの還流量を適宜制限するようになっている。
【００５９】
勿論、ここにいう特定排出成分は、スモークでなくＨＣ（炭化水素）であってもよいしこれらの双方を含むもの（複数種類の排出成分）であってもよい。なお、以下の説明においては、制約条件判定部５３は、特定排出成分としてスモークおよびＨＣの双方の濃度値がそれぞれ許容範囲内に入るようにするという制約条件を設定し、その制約条件に従って高圧側の排気ガスの還流量を選択的に減少させるものとする。
【００６０】
次に、作用について説明する。
【００６１】
図６は、ＥＣＵ５０でＬＰ流量比率制御のために所定時間毎に実行される制御プログラムの概略の処理手順を示すフローチャートである。この制御プログラムは、ＥＣＵ５０により上述した燃料噴射量の制御等を実行させるための制御プログラムと並行して、ＥＣＵ５０に凝縮水量推定部５１、還流比率制御部５２および制約条件判定部５３の機能を発揮させるべく、所定時間毎にあるいはエンジン１０の冷却水温度が所定温度以下となっている期間中の所定時間毎に繰り返し実行される。
【００６２】
図６に示すように、この制御においては、まず、各種センサ群３５，３７，４７および１０１〜１０８からのセンサ情報がＥＣＵ５０に取り込まれて、エンジン１０の運転状態が取得される（ステップＳ１１）。
【００６３】
次いで、凝縮水量推定部５１によって予め設定され計算周期で単位期間毎の凝縮水発生量Ｑｗ１から持ち去られ凝縮水量Ｑｗ２を差し引いた今回の実発生の凝縮水量Ｑｗａが算出される（ステップＳ１２）。
【００６４】
次いで、この凝縮水量Ｑｗａが予めの実験結果に基づいて設定された閾値水量αと比較され、その結果に応じて、異物捕集フィルタ７４に凝縮水の水膜が形成される詰まり状態が発生し得るか否かが判定される（ステップＳ１３）。
【００６５】
このとき、凝縮水量Ｑｗａが閾値水量αを超えていなければ（ステップＳ１３でＮＯの場合）、最初のステップに戻って、上述の処理を再度開始する。
【００６６】
一方、凝縮水量Ｑｗａが閾値水量αを超えていれば（ステップＳ１３でＹＥＳの場合）、次いで、ＬＰ差圧センサ１０７の検出差圧が単位時間当りの閾値増加率βより大きい増加率で急速に増加しているか否かが判定され、異物捕集フィルタ７４上に形成された水膜等によって低圧側排気還流通路７１ｗにおける圧力損失が急に上昇している状態か否かが判定される（ステップＳ１４）。
【００６７】
このとき、ＬＰ差圧センサ１０７の検出差圧の単位時間当りの増加率が閾値増加率βを超えていなければ（ステップＳ１４でＮＯの場合）、最初のステップに戻って、上述の処理を再度開始する。
【００６８】
一方、ＬＰ差圧センサ１０７の検出差圧の単位時間当りの増加率が閾値増加率βを超えていれば（ステップＳ１４でＹＥＳの場合）、異物捕集フィルタ７４上に形成された水膜等によって低圧側排気還流通路７１ｗにＬＰ詰まり状態が発生したと判定され（ステップＳ１５）、以下の各ステップを伴うＬＰ流量比率の制御が開始される。
【００６９】
ここで、ＬＰ詰まり状態が発生するときのシステムの作動状態の一例について、図７を用いて説明する。
【００７０】
まず、図７（ｂ）に実線で示すように、ＬＰＬ−ＥＧＲ弁７２がある開度まで所定時間ｔ（例えば、２０秒程度）毎に段階的に開かれ、ＬＰ流量が大きくなる。すると、低圧側のＥＧＲ量が増大し、低圧側排気還流通路７１ｗ中に発生する凝縮水量Ｑｗａが増加する。そして、異物捕集フィルタ７４に付着する凝縮水量が増加し、ＬＰＬ−ＥＧＲ弁７２の開放によるＬＰ流量の増大から比較的短時間（例えば１〜２分程度）のうちに、凝縮水の表面張力によって異物捕集フィルタ７４に水膜が張り始める。このとき、図７（ｃ）に実線で示すように、低圧側排気還流通路７１ｗ内の排気ガスの温度は、ＨＰ流量の低下によってあるいはエンジン１０の暖機の進行に伴って上昇していたガス温度Ｔ１（排気浄化ユニット４４を通過した後のガス温度）から水膜の張った異物捕集フィルタ７４を通過した後のガス温度Ｔ２に急落する。
【００７１】
このような状態においては、異物捕集フィルタ７４の異物捕集面に徐々に水膜が張ることで、図７（ｄ）中に矢印Ａ１で示すように異物捕集フィルタ７４の前後差圧（図中ではＦＯＤ差圧）が増加し始め、異物捕集フィルタ７４の異物捕集面のほぼ全域に水膜が形成される段階で、同図中に矢印Ａ２，Ａ３で示すように、異物捕集フィルタ７４の前後差圧が急上昇することになる。
【００７２】
そして、矢印Ａ１またはＡ２で示すように異物捕集フィルタ７４の前後差圧が急上昇するとき、ＬＰ差圧センサ１０７の検知差圧が同様な上昇傾向を示すことで、ＬＰ差圧センサ１０７の検出差圧の単位時間当りの増加率が閾値増加率βを超え、低圧側排気還流通路７１ｗにＬＰ詰まり状態が発生したと判定される（ステップＳ１５）。
【００７３】
本実施形態では、このようなＬＰ詰まり状態の発生判定（ステップＳ１５）に次いで、以下の各ステップを伴うＬＰ流量比率の制御が実行される。
【００７４】
まず、閾値水量αを超える凝縮水量Ｑｗａを生じさせる操作がなされてきたＬＰＬ−ＥＧＲ弁７２の開度が固定される（ステップＳ１６）。なお、ＬＰＬ−ＥＧＲ弁７２の開度が固定された状態で、排気絞り弁４３の開度の縮小操作がなされていたとすれば、その排気絞り弁４３の開度が固定される。
【００７５】
次いで、凝縮水量Ｑｗａを閾値水量αまでの値に抑えるべく、閾値水量αに対応する閾値ＬＰ流量Ｘが算出されるとともに、現在のＬＰ流量からのＬＰ流量の減少量が算出され（ステップＳ１７）、閾値ＬＰ流量ＸまでのＬＰ流量の低下によってＬＰＬ−ＥＧＲ装置１７およびＨＰＬ−ＥＧＲ装置１６におけるＮＯｘ低減効果が低下するのを抑えるよう、ＬＰ流量の減少量（低下量）に応じてこれを補うＨＰ流量の増加量が算出される（ステップＳ１８）。そして、ＥＣＵ５０は、これらの算出値に応じて、ＨＰＬ−ＥＧＲ弁６２およびＬＰＬ−ＥＧＲ弁７２の開度を、図７（ａ）および図７（ｂ）中に太い点線で示す開度Ｖｂ，Ｖａに変更する。
【００７６】
この状態においては、異物捕集フィルタ７４は熱容量の大きい排気浄化ユニット４４のケースからの受熱等によって加熱され、異物捕集フィルタ７４の近傍のガス温度は、図７（ｃ）に示すように、それまでのガス温度Ｔ２から徐々に上昇するガス温度Ｔ３のような上昇傾向を示す。
【００７７】
そして、このような排気ガス温度の上昇、異物捕集フィルタ７４の温度上昇、低圧側排気還流通路７１ｗ内における発生凝縮水量の減少等によって、図７（ｄ）に太い点線で示すように、異物捕集フィルタ７４の前後差圧が低下し始め、低圧側排気還流通路７１ｗの詰まり状態が解消され始める。
【００７８】
次いで、制約条件判定部５３により排気ガス中のスモーク成分やＨＣの濃度値が制約値を超えないか判定される（ステップＳ１９）。そして、排気ガス中のスモーク成分やＨＣの濃度値がその制約値を超えなければ（ステップＳ１９のＹＥＳの場合）、今回の処理を終了する。
【００７９】
一方、排気ガス中のスモーク成分やＨＣの濃度値がその制約値を超えると判定されたときには（ステップＳ１９のＮＯの場合）、次いで、排気ガス中のスモーク成分やＨＣの濃度値がその制約値以下になるように、ＨＰ流量の増加量が小さい値に補正される。このとき、低圧側排気ガス還流量および高圧側排気ガス還流量の和である全ＥＧＲ流量が減少し、ＮＯｘ低減効果は多少低下するが、排気ガス中のスモーク成分やＨＣの増加によって排気浄化性能が損なわれることが回避できることになる。
【００８０】
このように、本実施形態の排気再循環システムにおいては、低圧側排気再循環経路Ｌ２中の凝縮水量Ｑｗａが閾値水量αを超え、かつ、ＬＰ差圧センサ１０７の検出差圧が所定の通路閉塞判定条件を満たすよう増加したときには、ＨＰ流量が増加されてＬＰ流量比率が低下する。したがって、異物捕集フィルタ７４等に付着した凝縮水が水膜を形成してＬＰＬ−ＥＧＲパイプ７１内の低圧側排気還流通路７１ｗにＬＰ詰まり状態が発生するとき、そのＬＰ詰まり状態が精度良く検出可能になる。しかも、エンジン１０の運転状態に応じた排気還流量の要求量に対して、ＨＰ流量が増加されるほどＬＰ流量が少なくて済むことから、エンジン１０の暖機完了あるいは凝縮水量が少なくなる冷却水温に達するまで所要の排気還流量を確保しながら、ＬＰ詰まり状態を継続させるような凝縮水の増加を抑えることができ、凝縮水の発生の抑制とＮＯｘ低減効果の確保とを両立させることができる。
【００８１】
また、本実施形態では、ＬＰ流量（低圧側の排気ガスの還流量）を必要以上に減少させることなく、凝縮水の発生量をＬＰ詰まり状態を回避できる程度に的確に減量させることができる。
【００８２】
さらに、還流比率制御部５２が差圧センサ１０７の単位時間当りの検出差圧増加率が閾値増加率βを超えるときに所定の通路閉塞判定条件を満たすと判定することから、異物捕集フィルタ７４に凝縮水が付着し水膜となって排気還流通路を閉塞すると、差圧センサ１０７の検出差圧が急速に増加することでその閉塞状態の発生が精度良く判定される。そして、凝縮水量Ｑｗａを抑えるようＬＰ流量比率が低下されることで、ＬＰ詰まり状態の発生が未然に防止されるか、ＬＰ詰まり状態が発生し始めたとしても、低圧側排気還流通路７１ｗがその水膜による部分的な閉塞状態から通常の開通状態に迅速に復活可能となる。
【００８３】
加えて、本実施形態では、制約条件判定部５３の作動によって、ＨＰ流量（高圧側の排気ガスの還流量）が増加しても、それに伴う特定排出成分の排出量が許容範囲内に抑えられ、ＮＯｘ低減効果の確保のために他の排気エミッションが悪化してしまうようなことが未然に防止される。
【００８４】
また、本実施形態においては、厳しいＮＯｘ低減要求に対し大量の排気再循環を実行する場合であっても、低圧側排気再循環経路Ｌ２を通る排気ガスのエネルギによって排気タービン１５ｂの回転数［ｒｐｍ］が十分に確保されるので、車両走行時の良好な加速応答性が得られることになる。
【００８５】
このように、本実施形態の排気再循環システムにおいては、低圧側排気再循環経路Ｌ２中に発生する凝縮水量Ｑｗａが閾値水量αを超え、かつ、差圧センサ１０７の検出差圧が所定の通路閉塞判定条件を満たすよう増加したときに、ＨＰ流量が増加されてＬＰ流量比率が低下するようになっているので、異物捕集フィルタ７４等に付着した凝縮水が水膜を形成して低圧側排気還流通路７１ｗにＬＰ詰まり状態が発生する状態が精度良く検出可能になるとともに、要求量に対し高圧側の排気ガスの還流量が増加されるほど低圧側の排気ガスの還流量が少なくて済むことから、エンジン１０が凝縮水の発生し難い運転状態になるまで所要の排気還流量を確保しながら凝縮水の増加を抑えることが可能となる。その結果、凝縮水の発生の抑制とＮＯｘ低減効果の確保とを両立させることができる内燃機関の排気再循環システムを提供することができる。
（第２実施形態）
図８は、本発明に係る内燃機関の排気再循環システムの第２実施形態を示す図であり、その制御装置で実行されるＬＰ流量比率制御のための制御プログラムの概略処理手順を示している。
【００８６】
なお、この第２実施形態の排気再循環システムは、制御装置であるＥＣＵ５０のうち還流比率制御部５２の処理の一部が第１実施形態と相違する以外は、第１実施形態と同様なものであるので、図１〜図７に示した第１実施形態の構成要素や処理ステップの符号を用いつつ、相違点である還流比率制御部５２の処理の一部についてのみ、以下に説明する。
【００８７】
本実施形態においては、ＥＣＵ５０の還流比率制御部５２は、凝縮水量推定部５１により算出・推定された凝縮水量Ｑｗａが閾値水量αを超えるとき、ＬＰ差圧センサ１０７の検出差圧が車両の定常走行中のエンジン１０の運転状態における適合値として予め設定された通常差圧に対して所定倍率γ（検出差圧／適合差圧＞１）以上となる増加差圧に達したときに、ＬＰ差圧センサ１０７の検出差圧が所定の通路閉塞判定条件を満たすよう増加したと判定するようになっている。
【００８８】
具体的には、図８に示すように、本実施形態では、まず、エンジン１０の運転状態が取得され（ステップＳ１１）、凝縮水量推定部５１によって予め設定され計算周期で単位期間毎の凝縮水発生量Ｑｗ１から持ち去られ凝縮水量Ｑｗ２を差し引いた今回の実発生の凝縮水量Ｑｗａが算出された後（ステップＳ１２）、この凝縮水量Ｑｗａが予めの実験結果に基づいて設定された閾値水量αと比較されることで、異物捕集フィルタ７４に凝縮水の水膜が形成される詰まり状態が発生し得るか否かが判定される（ステップＳ１３）。
【００８９】
そして、凝縮水量Ｑｗａが閾値水量αを超えると（ステップＳ１３でＹＥＳの場合）、次いで、ＬＰ差圧センサ１０７の検出差圧と通常差圧の適合値である適合差圧との比（検出差圧／適合差圧）に対し所定倍率γを超える増加差圧に達しているか否かが判定され、異物捕集フィルタ７４上に形成された水膜等によって低圧側排気還流通路７１ｗにおける圧力損失が急に上昇している状態か否かが判定される（ステップＳ３４）。
【００９０】
このとき、ＬＰ差圧センサ１０７の検出差圧の適合差圧に対する倍率が所定倍率γを超えていなければ（ステップＳ３４でＮＯの場合）、最初のステップに戻って、上述の処理を再度開始する。
【００９１】
一方、ＬＰ差圧センサ１０７の検出差圧の適合差圧に対する倍率が所定倍率γを超えていれば（ステップＳ３４でＹＥＳの場合）、異物捕集フィルタ７４上に形成された水膜等によって低圧側排気還流通路７１ｗにＬＰ詰まり状態が発生したと判定され（ステップＳ１５）、上述のようなＬＰ流量比率の制御（ステップＳ１６〜Ｓ２０）が実行される。
【００９２】
本実施形態の排気再循環システムにおいても、低圧側排気再循環経路Ｌ２中の凝縮水量Ｑｗａが閾値水量αを超え、かつ、ＬＰ差圧センサ１０７の検出差圧が所定の通路閉塞判定条件を満たすよう増加したときには、ＨＰ流量が増加されてＬＰ流量比率が低下するので、上述の第１実施形態と同様な効果が期待できる。
【００９３】
なお、上述の各実施形態においては、凝縮水量推定部５１によって一定時間毎の実凝縮水量Ｑｗａを算出していたが、低圧側排気再循環経路Ｌ２中に生じた実際の凝縮水の部分的な蓄積量や貯留液面レベルをセンサで検知して対象区間内の凝縮水量を算出・推定するようなものであってもよい。
【００９４】
また、上述の各実施形態においては、エンジン１０にターボ過給機１５が装着されるとともに、排気管４２内の排気通路を高圧側と低圧側に区画する抵抗要素がターボ過給機１５の排気タービン１５ｂで構成されていたが、本発明は、ターボ過給機を有しない内燃機関についても適用可能である。例えば、排気管４２内を通る排気ガスを浄化する排気浄化ユニット４４によって本発明にいう抵抗要素が構成され、エンジン１０が排気タービン１５ｂを有しないような場合にも本発明は適用可能である。そして、そのような構成を採用する場合においても、凝縮水量が多くなったときに的確にＬＰ流量比率が低減され、凝縮水の発生量が抑えられるので、凝縮水の発生の抑制とＮＯｘ低減効果の確保とを両立させることができる。
【００９５】
以上説明したように、本発明に係る内燃機関の排気再循環システムは、低圧側排気再循環経路中の凝縮水の量が閾値水量を超え、かつ、差圧センサの検出差圧が所定の通路閉塞判定条件を満たすよう増加したときに、高圧側の排気ガスの還流量が増加されて高圧側の排気ガスの還流量に対する低圧側の排気ガスの還流量の比率を低下させるようにしているので、フィルタに付着した凝縮水が水膜を形成して排気還流管部が上流側で閉塞されるような状態が精度良く検出可能になるとともに、要求量に対し高圧側の排気ガスの還流量が増加されるほど低圧側の排気ガスの還流量が少なくて済み、内燃機関が凝縮水の発生し難い運転状態になるまで所要の排気還流量を確保しながら凝縮水の増加を抑えることが可能となり、凝縮水の発生の抑制とＮＯｘ低減効果の確保とを両立させることができる内燃機関の排気再循環システムを提供することができるという効果を奏するものであり、排気再循環経路中における凝縮水の発生を抑制するようにした内燃機関の排気再循環システム全般に有用である。
【符号の説明】
【００９６】
１０  エンジン(内燃機関、ディーゼルエンジン）
１１  気筒
１５  ターボ過給機
１５ａ  吸入空気コンプレッサ
１５ｂ  排気タービン（抵抗要素）
１６  ＨＰＬ−ＥＧＲ装置（高圧ＥＧＲ装置）
１７  ＬＰＬ−ＥＧＲ装置（低圧ＥＧＲ装置）
３２  吸気管
３５  エアフローメータ
３７  吸気温度センサ
４２  排気管
４３  排気絞り弁
４４  排気浄化ユニット（抵抗要素）
４７  排気温度センサ
５０  ＥＣＵ（電子制御ユニット、制御装置）
５１  凝縮水量推定部（凝縮水量推定手段）
５２  還流比率制御部
５３  制約条件判定部
６１  ＨＰＬ−ＥＧＲパイプ（高圧側の排気還流管部）
６１ｗ  高圧側排気還流通路
６２  ＨＰＬ−ＥＧＲ弁
７１  ＬＰＬ−ＥＧＲパイプ（低圧側の排気還流管部）
７１ｗ  低圧側排気還流通路
７２  ＬＰＬ−ＥＧＲ弁（低圧ＥＧＲ弁）
７３  ＬＰＬ−ＥＧＲクーラ（排気冷却器、低圧ＥＧＲクーラ）
７４  異物捕集フィルタ（フィルタ）
１０４  水温センサ
１０５  吸気管内圧力センサ
１０７  ＬＰ差圧センサ（差圧センサ）
Ｌ１  高圧側排気再循環経路
Ｌ２  低圧側排気再循環経路
Ｑｗａ  実発生凝縮水量（凝縮水量）
α  閾値水量
β  閾値増加率
γ  所定倍率
【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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