(57)【要約】【課題】リフトセンサを用いることなく、ＥＧＲ装置のバルブの開度を推定することにより、ＥＧＲ装置を精度よく制御すると共に、コストを低減する。【解決手段】ＥＧＲシステム１０では、ＥＧＲ装置２０の非作動状態において、各センサ１００〜１０８、１３０〜１３４を用いて吸気装置１４の吸気状態と吸入空気量、吸入空気の負圧及び／又はエンジン回転数とをそれぞれ検出する。ＥＣＵ１１０は、検出された吸気状態と吸入空気量、吸入空気の負圧及び／又はエンジン回転数とに基づいて、ＥＧＲ装置２０のバルブ２４の開度をマップ１３８、１４０、１４４を用いて推定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気系と排気系とを接続する排気還流手段と、該排気還流手段に設けられ、前記吸気系と前記排気系とを連通させることにより、前記内燃機関から排出された排気ガスの一部を前記排気系から前記排気還流手段を介して前記吸気系に還流させる排気ガス再循環装置（以下、ＥＧＲ装置という。）とを有するＥＧＲシステムにおいて、
前記ＥＧＲ装置は、前記排気ガスの流量を制御するバルブを有し、
前記ＥＧＲシステムは、
前記吸気系の吸気状態を検出可能な吸気状態検出手段と、
前記吸気系から前記内燃機関に吸入される吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段、前記吸気系から前記内燃機関に吸入される吸入空気の負圧を検出する負圧検出手段、及び／又は、前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、
前記吸入空気量検出手段によって検出された吸入空気量、前記負圧検出手段によって検出された吸入空気の負圧、及び／又は、前記回転数検出手段によって検出された回転数と、前記吸気状態検出手段によって検出された吸気状態とに基づき、前記バルブの開度を推定するバルブ開度推定手段と、
をさらに有する
ことを特徴とするＥＧＲシステム。
【請求項２】
請求項１記載のＥＧＲシステムにおいて、
推定された前記バルブの開度が所定の閾値より大きい場合には、前記ＥＧＲ装置が故障していることを警告する警告手段をさらに有する
ことを特徴とするＥＧＲシステム。
【請求項３】
請求項１記載のＥＧＲシステムにおいて、
前記バルブを全開及び全閉にさせるための信号を前記ＥＧＲ装置に出力する信号出力手段をさらに有し、
前記信号出力手段は、推定された前記バルブの開度が所定の第１閾値より大きい場合には、該推定された前記バルブの開度に応じて、前記信号の出力回数を変化させる
ことを特徴とするＥＧＲシステム。
【請求項４】
請求項３記載のＥＧＲシステムにおいて、
前記信号出力手段によって前記信号が所定回数出力された後に、推定された前記バルブの開度が所定の第２閾値より大きくなった場合に、前記ＥＧＲ装置が故障していることを警告する警告手段をさらに有する
ことを特徴とするＥＧＲシステム。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のＥＧＲシステムにおいて、
前記吸気状態検出手段は、前記内燃機関内の冷却水の温度を検出する水温センサである
ことを特徴とするＥＧＲシステム。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のＥＧＲシステムにおいて、
前記吸気系には、前記吸入空気に対する二次ガスを該吸気系に供給するための二次ガス供給用バルブが設けられ、
前記吸気状態検出手段は、前記二次ガス供給用バルブの開度を検出する二次ガス用開度センサである
ことを特徴とするＥＧＲシステム。
【請求項７】
請求項６記載のＥＧＲシステムにおいて、
前記二次ガス供給用バルブは、前記内燃機関内に発生した前記二次ガスとしてのブローバイガスを前記吸気系に導くブローバイガス還元装置を構成する逆止弁である
ことを特徴とするＥＧＲシステム。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載のＥＧＲシステムにおいて、
前記吸気系には、該吸気系から前記内燃機関に吸入される吸入空気量を調整するためのスロットルバルブと、該スロットルバルブをバイパスするバイパス通路とが設けられ、
前記吸気状態検出手段は、前記バイパス通路に設けられ、アイドル状態の前記内燃機関に吸入される吸入空気量を調整するための調整用バルブの開度を検出する二次空気用開度センサである
ことを特徴とするＥＧＲシステム。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載のＥＧＲシステムにおいて、
前記ＥＧＲ装置を制御することにより、前記排気ガスの一部を前記吸気系に還流させる制御手段と、
前記排気系に設けられ、空燃比を検出する空燃比検出手段と、
をさらに有し、
前記制御手段は、前記ＥＧＲ装置を制御して前記排気ガスの一部を前記吸気系に還流させる場合に、前記空燃比検出手段で検出された前記空燃比が所定範囲内にあれば、前記バルブ開度推定手段が推定した前記ＥＧＲ装置のバルブの開度を所定値に補正する
ことを特徴とするＥＧＲシステム。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載のＥＧＲシステムにおいて、
前記排気系に設けられ、空燃比を検出する空燃比検出手段と、
前記吸気系における前記内燃機関の有する燃料噴射手段より噴射される燃料の噴射時間を設定する燃料噴射時間設定手段と、
をさらに有し、
前記燃料噴射時間設定手段は、前記空燃比検出手段で検出された前記空燃比が所定範囲内から外れている場合には、前記噴射時間を所定値に補正する
ことを特徴とするＥＧＲシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸気系と排気系とを接続する排気還流手段に排気ガス再循環装置（以下、ＥＧＲ装置ともいう。）を設けることにより、該内燃機関から排出された排気ガスの一部を排気系から吸気系に還流させるＥＧＲシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、内燃機関から排出される排気ガス中の有害成分を除去するために、ＥＧＲ装置を含むＥＧＲシステムが用いられている。ＥＧＲシステムでは、内燃機関の吸気系と排気系とを接続する排気還流手段の途中にＥＧＲ装置を設け、該ＥＧＲ装置によって吸気系と排気系とを連通させることにより、該内燃機関から排出された排気ガスの一部を吸気系に再循環させ、排気ガス中に含まれるＮＯｘ等の有害成分を減少させる。
【０００３】
ところで、ＥＧＲ装置を含めたＥＧＲシステムの故障の有無を診断するための技術が特許文献１及び２に開示されている。
【０００４】
特許文献１には、ＥＧＲ装置において、排気ガスの流量を制御するバルブの位置（リフト量、開度）をリフトセンサ（開度センサ）で検出し、検出したバルブのリフト量に基づいて、ＥＧＲ装置を含むＥＧＲシステムの故障の有無を診断することが開示されている。
【０００５】
特許文献２には、インテークマニホールド（吸気系）から内燃機関に吸入される吸入空気の負圧を測定し、測定した負圧に基づいて、ＥＧＲ装置の異常を検知することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特公平２−４６７８７号公報
【特許文献２】特開２００９−２８７３９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したＥＧＲシステムにおいて、ＥＧＲ装置のバルブ又は排気還流手段に、内燃機関の燃焼に起因した燃焼生成物の付着等があれば、排気系から吸気系に再循環される排気ガスの還流量が減少する。この結果、ＥＧＲ装置を制御して所望の還流量の排気ガスを吸気系へ還流させようとしても、該所望の還流量と実際の還流量とが異なることになる。
【０００８】
従って、特許文献１の技術を用いて、リフトセンサで検出したバルブのリフト量に基づいて排気ガスの還流量を制御しても、該排気ガスの還流量を適正に制御することやＥＧＲ装置の故障を検知することが困難となる。
【０００９】
また、リフトセンサは、比較的高価であるため、ＥＧＲ装置のバルブの位置検出や該ＥＧＲ装置の故障の有無の診断にかかるコストが増大する。
【００１０】
一方、特許文献２の技術は、吸入空気の負圧のみに基づきＥＧＲ装置の故障の有無を診断する。吸入空気の負圧は、ＥＧＲ装置の故障以外の他の要因の影響も受けやすいため、該吸入空気の負圧が他の要因の影響を受けた場合には、ＥＧＲ装置の故障を誤検知する可能性が高くなる。
【００１１】
また、特許文献２の技術は、動作中の内燃機関（エンジン）が意図せずに停止した状態（エンジンストップ状態）に至らないと、ＥＧＲ装置の故障を検知することができない。
【００１２】
本発明は、前記の種々の課題を考慮してなされたものであり、リフトセンサを用いることなくＥＧＲ装置のバルブの開度を推定することにより、ＥＧＲ装置を精度よく制御すると共に、コストを低減することができるＥＧＲシステムを提供することを目的とする。また、本発明は、ＥＧＲ装置の故障の検知精度を高めることができるＥＧＲシステム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】
【００１３】
本発明は、内燃機関の吸気系と排気系とを接続する排気還流手段と、該排気還流手段に設けられたＥＧＲ装置とを有し、該ＥＧＲ装置を介して前記吸気系と前記排気系とを連通させることにより、前記内燃機関から排出された排気ガスの一部を前記排気系から前記排気還流手段を介して前記吸気系に還流させるようにしたＥＧＲシステムに関する。
【００１４】
そして、本発明に係るＥＧＲシステムは、前記の目的を達成するために、
前記ＥＧＲ装置は、前記排気ガスの流量を制御するバルブを有し、
前記ＥＧＲシステムは、
前記吸気系の吸気状態を検出可能な吸気状態検出手段と、
前記吸気系から前記内燃機関に吸入される吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段、前記吸気系から前記内燃機関に吸入される吸入空気の負圧を検出する負圧検出手段、及び／又は、前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、
前記吸入空気量検出手段によって検出された吸入空気量、前記負圧検出手段によって検出された吸入空気の負圧、及び／又は、前記回転数検出手段によって検出された回転数と、前記吸気状態検出手段によって検出された吸気状態とに基づき、前記バルブの開度を推定するバルブ開度推定手段と、
をさらに有することを特徴としている。
【００１５】
このように、本発明によれば、リフトセンサ（開度センサ）を用いることなく、既存のセンサである前記吸入空気量検出手段、前記負圧検出手段及び／又は前記回転数検出手段と前記吸気状態検出手段とを用いて検出した前記吸入空気量、前記吸入空気の負圧及び／又は前記回転数と前記吸気状態とに基づいて前記ＥＧＲ装置のバルブの開度を推定するので、前記内燃機関の燃焼に起因した燃焼生成物の前記バルブや前記排気還流手段への付着等によって前記排気ガスの還流量が減少する可能性があっても、前記ＥＧＲ装置を精度よく制御することが可能になると共に、コストを低減することができる。また、前記ＥＧＲ装置の故障の検知精度も高めることが可能となる。
【００１６】
ここで、前記ＥＧＲシステムは、前記バルブ開度推定手段で推定した前記バルブの開度が所定の閾値を超えるか否か（所定範囲内であるか否か）を判定し、前記バルブの開度が前記閾値よりも大きい場合（前記所定範囲を超える場合）には前記ＥＧＲ装置の故障を示す警告信号を出力する判定手段と、前記警告信号に基づいて前記ＥＧＲ装置が故障していることを外部に警告（報知）する警告手段とをさらに有することが好ましい。これにより、実際のバルブの開度に応じて警告信号が出力され、前記警告手段から外部に前記ＥＧＲ装置の故障を報知することができる。この結果、信頼度の高い前記ＥＧＲ装置の故障検知が可能になる。また、ユーザ（ドライバー）は、前記警告手段からの報知内容に基づいて、前記ＥＧＲ装置が故障したことを直ちに把握することができ、該ＥＧＲ装置の交換等の必要な故障対応を速やかに行うことが可能となる。
【００１７】
また、前記バルブへの燃焼生成物の付着等によって前記ＥＧＲ装置が故障するおそれがある場合には、前記バルブを全開及び全閉させて、前記燃焼生成物の付着等を解消する故障解消モードを実施することが望ましい。このような故障解消モードを実施するため、前記ＥＧＲシステムは、前記バルブを全開及び全閉にさせるための信号を前記ＥＧＲ装置に出力する信号出力手段をさらに有し、前記信号出力手段は、推定された前記バルブの開度が所定の第１閾値より大きい場合には、該推定された前記バルブの開度に応じて、前記信号の出力回数を変化させることが好ましい。
【００１８】
この場合、前記バルブの開度が前記ＥＧＲ装置の故障発生の判断基準となる前記第１閾値よりも大きければ、前記バルブの開度に応じて前記信号の出力回数を変化させることで、前記故障解消モードを実施することができる。これにより、前記バルブの開度に関わりなく一律に前記バルブの全開及び全閉を一定回数行う場合と比較して、前記バルブの全開及び全閉に要する通電時間を短くすることができる。このようにして前記通電時間の無駄を省くことで、前記ＥＧＲシステムの省電力化を実現することができる。特に、前記内燃機関の動作停止時に前記故障解消モードを実行すれば、前記燃焼生成物を含む前記排気ガスの前記内燃機関への混入に起因したエミッションの悪化を回避することができるので、前記燃焼生成物の付着等を効果的に解消することができる。
【００１９】
また、前記ＥＧＲシステムは、前記信号出力手段によって前記信号が所定回数出力された後に、推定された前記バルブの開度が所定の第２閾値より大きくなった場合に、前記ＥＧＲ装置が故障していることを警告する警告手段をさらに有することが好ましい。この場合、前記第２閾値は、前記故障解消モードを実施しても前記燃焼生成物の付着等を解消できない程度の開度に応じた閾値である。従って、前記故障解消モードを実施しても、前記バルブの開度が前記第２閾値よりも大きければ、前記警告手段による警告が必ず行われるので、前記ＥＧＲ装置の故障や故障原因を容易に特定することができる。
【００２０】
この場合、前記吸入空気量検出手段、前記負圧検出手段及び／又は前記回転数検出手段は、前記内燃機関の始動直後に前記吸入空気量、前記吸入空気の負圧及び／又は前記回転数を検出することが好ましい。これにより、前記ＥＧＲ装置の故障を精度よく検知することができる。
【００２１】
なお、前記吸気状態検出手段とは、前記内燃機関の吸気状態を検出するためのセンサであり、下記のような構成要素であることが好ましい。
【００２２】
すなわち、上述した本発明に係るＥＧＲシステムは、下記（１）〜（５）の構成を有する。
【００２３】
（１）  前記吸気状態検出手段は、前記内燃機関内の冷却水の温度を検出する水温センサであり、前記バルブ開度推定手段は、前記吸入空気量の最大値（最大吸入空気量）、前記吸入空気の最低負圧（前記吸気系（例えば、インテークマニホールド）内の圧力の最小値）及び／又は前記回転数の最大値（最大回転数）と、前記水温センサが検出した前記冷却水の温度とを用いて、前記バルブの開度を推定する。
【００２４】
（２）  前記吸気系には、該吸気系から前記内燃機関に吸入される吸入空気量を調整するためのスロットルバルブが設けられ、前記吸気状態検出手段は、前記スロットルバルブの開度を検出するスロットル開度センサであり、前記バルブ開度推定手段は、前記最大吸入空気量、前記最低負圧及び／又は前記最大回転数と前記スロットル開度センサが検出した前記スロットルバルブの開度とを用いて、前記ＥＧＲ装置のバルブの開度を推定する。
【００２５】
（３）  前記吸気系には、前記吸入空気に対する二次ガスを該吸気系に供給するための二次ガス供給用バルブも設けられ、前記吸気状態検出手段は、前記二次ガス供給用バルブの開度を検出する二次ガス用開度センサであり、前記バルブ開度推定手段は、前記最大吸入空気量、前記最低負圧及び／又は前記最大回転数と前記二次ガス用開度センサが検出した前記二次ガス供給用バルブの開度とを用いて、前記ＥＧＲ装置のバルブの開度を推定する。
【００２６】
（４）  上記（３）の場合において、前記二次ガス供給用バルブは、前記内燃機関内に発生した前記二次ガスとしてのブローバイガスを前記吸気系に導くブローバイガス還元装置を構成する逆止弁である。
【００２７】
（５）  前記吸気系には、該吸気系から前記内燃機関に吸入される吸入空気量を調整するためのスロットルバルブと、該スロットルバルブをバイパスするバイパス通路とが設けられ、前記吸気状態検出手段は、前記バイパス通路に設けられ、アイドル状態の前記内燃機関に吸入される吸入空気量を調整するための調整用バルブの開度を検出する二次空気用開度センサである。なお、前記二次空気は、前記調整用バルブ及び前記バイパス通路を経由して、前記吸気系における前記スロットルバルブの下流側に供給される吸入空気の一部である。
【００２８】
上述した（１）〜（５）のいずれの構成においても、前記吸入空気量、前記最低負圧及び／又は前記最大回転数と前記吸気系の吸気状態とを検出することが可能であるため、前記バルブ開度推定手段は、検出された前記吸入空気量、前記最低負圧及び／又は前記最大回転数と前記吸気状態とに基づいて前記ＥＧＲ装置のバルブの開度を精度よく推定することができる。
【００２９】
そして、上述した本発明に係るＥＧＲシステムは、前記ＥＧＲ装置を制御することにより、前記排気ガスの一部を前記吸気系に還流させる制御手段と、前記排気系に設けられ、空燃比を検出する空燃比検出手段とをさらに有し、前記制御手段は、前記ＥＧＲ装置を制御して前記排気ガスの一部を前記吸気系に還流させる場合に、前記空燃比検出手段で検出された前記空燃比が所定範囲内にあれば、前記バルブ開度推定手段が推定した前記ＥＧＲ装置のバルブの開度を所定値に補正することが好ましい。このように、前記空燃比も考慮して、前記ＥＧＲ装置のバルブの開度を補正することにより、前記排気ガスの還流量を一層精度よく制御することができる。
【００３０】
また、本発明に係るＥＧＲシステムは、前記排気系に設けられ、空燃比を検出する空燃比検出手段と、前記吸気系における前記内燃機関の有する燃料噴射手段より噴射される燃料の噴射時間を設定する燃料噴射時間設定手段とをさらに有し、前記燃料噴射時間設定手段は、前記空燃比検出手段で検出された前記空燃比が所定範囲内から外れている場合には、前記噴射時間を所定値に補正することが好ましい。前記空燃比を考慮して、前記噴射時間を補正することにより、前記燃料噴射手段からの前記燃料の噴射量を精度よく制御することができるので、前記内燃機関の燃費が向上する。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００３２】
すなわち、リフトセンサ（開度センサ）を用いることなく、既存のセンサである吸入空気量検出手段、負圧検出手段及び／又は回転数検出手段と吸気状態検出手段とを用いて検出した吸入空気量、吸入空気の負圧及び／又は内燃機関の回転数と吸気状態とに基づいてＥＧＲ装置のバルブの開度を推定するので、前記内燃機関の燃焼に起因した燃焼生成物の前記バルブや排気還流手段への付着によって排気ガスの還流量が減少する可能性があっても、前記ＥＧＲ装置を精度よく制御することが可能になると共に、コストを低減することができる。また、前記ＥＧＲ装置の故障の検知精度も高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本実施形態に係るＥＧＲシステムの概略構成説明図である。
【図２】図２Ａ及び図２Ｂは、ＥＧＲ装置のバルブの開度の推定動作及びＥＧＲ装置の故障検知動作、並びに、空燃比に対するフィードバック制御処理をそれぞれ説明するためのフローチャートである。
【図３】図３Ａ〜図３Ｃは、図２Ａのフローチャートにおいて用いられるＥＧＲ装置のバルブの開度（リフト量）を推定するためのマップである。
【図４】図４Ａは、ＥＧＲ装置に供給されるＥＧＲ制御信号のデューティを算出するためのマップであり、図４Ｂは、インジェクタに供給されるインジェクタ制御信号の通電時間を算出するためのマップであり、図４Ｃは、図４Ａのデューティを補正するためのマップであり、図４Ｄは、図４Ｂの通電時間を補正するためのマップである。
【図５】図５Ａは、ＥＧＲ装置のバルブに対する故障解消モードの実施を説明するためのフローチャートであり、図５Ｂは、図５Ａのフローチャートで用いられるリフト量からバルブの全開及び全閉の実行回数を決定するためのマップである。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
本発明に係るＥＧＲシステムについて好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００３５】
［本実施形態の構成］
図１において、本実施形態に係るＥＧＲシステム１０は、エンジン（内燃機関）１２に吸気装置（吸気系）１４と排気装置（排気系）１６とを設け、吸気装置１４と排気装置１６とをＥＧＲ通路（排気還流手段）１８で接続し、該ＥＧＲ通路１８の途中にＥＧＲ装置２０を設けた構成において、ＥＧＲ装置２０を制御することで吸気装置１４と排気装置１６とを連通させて、エンジン１２から排出される排気ガスの一部を吸気装置１４に再循環させると共に、該ＥＧＲ装置２０の故障の有無を診断するための装置である。なお、図１では、複数のシリンダを有する多気筒のエンジン１２と、該エンジン１２に接続された吸気装置１４及び排気装置１６とを模式的に図示している。また、ＥＧＲ装置２０は、シャフト２２の先端に装着されたバルブ２４を備え、シャフト２２を変位させてバルブ２４を弁開状態にすることで、吸気装置１４と排気装置１６とを連通可能である。
【００３６】
ここで、ＥＧＲシステム１０が適用されるエンジン１２、吸気装置１４及び排気装置１６について説明する。
【００３７】
エンジン１２は、例えば、自動車や自動二輪車等の車両に搭載され、エンジン本体３０の内部には複数のシリンダ室３２が形成されている。各シリンダ室３２には、ピストン３４が軸線方向に沿って変位自在に設けられている。すなわち、ピストン３４のストローク変位により、エンジン１２における吸気、圧縮、燃焼及び排気の各行程が行われる。そして、ピストン３４からコネクティングロッド３６及びクランクシャフト３８を介してエンジン１２の駆動力が出力される。なお、図１では、１つのシリンダ室３２のみ図示している。
【００３８】
また、シリンダ室３２の上方に形成される燃焼室３９には、吸気ポート４０及び排気ポート４２がそれぞれ開口している。吸気ポート４０には吸気バルブ４４が設けられる一方で、排気ポート４２には排気バルブ４６が設けられている。吸気ポート４０と排気ポート４２との間の燃焼室３９の上方には、各燃焼室３９毎に点火プラグ４８が設けられている。
【００３９】
さらに、エンジン本体３０にはウォータジャケット５０が形成され、図示しないラジエータとウォータジャケット５０との間で冷却水を循環させることにより、エンジン１２のピストン３４等を冷却することができる。
【００４０】
さらにまた、エンジン１２には、シリンダ室３２内に発生したブローバイガス（二次ガス）を吸気装置１４に導くためのブローバイガス還元装置（ＰＣＶ）５２が設けられている。
【００４１】
ＰＣＶ５２は、シリンダ室３２に連通し、ブローバイガスが通過するガス通路５４と、ガス通路５４の下流側の吸気ポート４０及び排気ポート４２近傍に形成されたチャンバ５６と、チャンバ５６からブローバイガスをエンジン１２外に排出させるための逆止弁（二次ガス供給用バルブ）５８と、チャンバ５６を逆止弁５８を介して吸気装置１４のタンク部６４に連結させるガス通路５９とから構成される。従って、ブローバイガスは、シリンダ室３２からガス通路５４、チャンバ５６、逆止弁５８及びガス通路５９を通過して吸気装置１４に導かれ、エアクリーナ７２を通じて外部から吸気装置１４に取り込まれた吸入空気と共に、吸気ポート４０に吸入される。
【００４２】
各吸気ポート４０には、吸気装置１４を構成するインテークマニホールド６０の吸気分岐管６２がそれぞれ接続されている。インテークマニホールド６０は、下流側としてのエンジン１２側で複数本に分岐するように枝状に形成された各吸気分岐管６２と、各吸気分岐管６２と接続するように形成され、所定容量を有するタンク部６４と、タンク部６４の上流側に形成され、各吸気分岐管６２を纏める吸気集合管６６とから構成される。なお、前述のように、図１では、１つのシリンダ室３２のみ図示しているため、インテークマニホールド６０についても、１つの吸気分岐管６２のみ図示している。
【００４３】
吸気集合管６６には、図示しないアクセルペダルの操作に連動して開閉するスロットルバルブ６８を含むスロットルボディ７０が設けられている。スロットルボディ７０の上流側にはエアクリーナ７２が設けられ、該エアクリーナ７２を通じて外部からインテークマニホールド６０に吸入空気が取り込まれる。この場合、エアクリーナ７２によって吸入空気に含有される塵埃等が好適に除去される。
【００４４】
また、各吸気分岐管６２には、燃料を噴射するインジェクタ（燃料噴射手段）７４が吸気ポート４０と対向するようにそれぞれ配設されている。なお、インジェクタ７４が燃焼室３９内に直接向けて配設される直噴エンジンにも適用可能である。
【００４５】
さらに、吸気集合管６６には、スロットルボディ７０をバイパスするようにアイドル回転数制御装置７６が並設されている。アイドル回転数制御装置７６は、スロットルバルブ６８をバイパスするバイパス通路７８と、バイパス通路７８に設けられ、アイドル状態のエンジン１２に吸入される吸入空気量を調整するための調整用バルブ（ＩＡＣＶ、二次空気供給用バルブ）７９とから構成される。従って、スロットルバルブ６８が閉じている場合には、吸入空気（二次空気）がバイパス通路７８及び調整用バルブ７９を経由して、吸気集合管６６におけるスロットルバルブ６８の下流側に流入する。
【００４６】
一方、各排気ポート４２には、排気装置１６を構成するエキゾーストマニホールド８０の排気分岐管８２がそれぞれ接続されている。エキゾーストマニホールド８０は、上流側としてのエンジン１２側で複数本に分岐するように枝状に形成された各排気分岐管８２と、各排気分岐管８２を纏める排気集合管８４とから構成される。排気集合管８４には、エンジン１２の排気行程によって各排気ポート４２から排気された排気ガス中のＣＯ、ＨＣ及びＮＯｘ等を浄化する三元触媒等の触媒８６が設けられている。なお、図１では、エキゾーストマニホールド８０についても、１つの排気分岐管８２のみ図示している。
【００４７】
排気集合管８４の上流側と吸気分岐管６２の下流側とは、ＥＧＲ通路１８で接続されている。ＥＧＲ通路１８は、排気集合管８４の上流側から延びる排気側排気還流管９０をＥＧＲ装置２０の入力ポート９２に接続すると共に、吸気分岐管６２の下流側から延びる吸気側排気還流管９４をＥＧＲ装置２０の出力ポート９６に接続することにより構成される。
【００４８】
そして、ＥＧＲ装置２０においては、シャフト２２が軸線方向に変位して、バルブ２４が入力ポート９２から離間すれば、弁開状態となり、排気ガスの一部を排気集合管８４から排気側排気還流管９０、ＥＧＲ装置２０及び吸気側排気還流管９４を介して、吸気分岐管６２に還流させることができる。この結果、吸気装置１４に還流された排気ガスと、該吸気装置１４の上流側からの吸入空気及びブローバイガスとに対して、インジェクタ７４から燃料を噴射すると、吸気ポート４０近傍で燃料と吸入空気、還流された排気ガス及びブローバイガスとが混合した混合気が形成され、エンジン１２の吸気行程において、該混合気を燃焼室３９に吸入することができる。なお、シャフト２２の軸線方向への変位によって、バルブ２４が入力ポート９２を閉塞すれば、ＥＧＲ装置２０は弁閉状態となり、排気集合管８４と吸気分岐管６２との連通状態が遮断される（排気ガスの還流動作が停止に至る）。
【００４９】
また、図１において、エンジン１２、吸気装置１４及び排気装置１６には、吸気系統に関わる各種の状態、すなわち、吸気装置１４の吸気状態と、吸入空気の負圧ＰＢ、吸入空気量ＡＦＭＱＡＩＲ及び／又はエンジン回転数（内燃機関の回転数）ＮＥとを検出するために、下記の検出手段が配設されている。
【００５０】
吸気装置１４の吸気集合管６６には、外部からエアクリーナ７２を通じて吸気集合管６６に取り込まれた吸入空気の量（吸入空気量ＡＦＭＱＡＩＲ）を検出するセンサとしてのエアフローメータ（吸入空気量検出手段）１００が設けられている。また、タンク部６４には、エンジン１２の吸気行程において、吸気装置１４からエンジン１２の燃焼室３９に吸入される吸入空気の負圧ＰＢを検出する負圧センサ（負圧検出手段）１０２が設けられている。さらに、スロットルボディ７０には、スロットルバルブ６８の開度を検出するスロットル開度センサ１３０が設けられている。さらにまた、アイドル回転数制御装置７６には、ＩＡＣＶ７９の開度を検出するＩＡＣＶ開度センサ（二次空気用開度センサ）１３２が設けられている。なお、以下の説明において、エアフローメータ１００は、センサ１００ともいう。
【００５１】
エンジン１２には、クランクシャフト３８のクランク角に基づいて、エンジン回転数ＮＥを検出するエンジン回転数センサ（回転数検出手段）１０４（例えば、クランクポジションセンサ）が設けられている。また、エンジン本体３０には、ウォータジャケット５０内の冷却水の温度（水温ＴＷ）を検出する水温センサ１０６が設けられている。さらに、エンジン本体３０には、逆止弁５８の開度を検出する逆止弁開度センサ（二次ガス用開度センサ）１３４も設けられている。
【００５２】
排気装置１６の排気集合管８４には、排気ガスに対してリーンからリッチにかけての広範囲にわたる空燃比ＬＡＦをリニアに検出可能な空燃比検出手段としての広域空燃比センサ（ＬＡＦセンサ）１０８が設けられている。なお、ＬＡＦセンサ１０８は、排気ガス中の酸素濃度に基づき空燃比ＬＡＦを検出するので、排気ガスの一部が流入する排気側排気還流管９０にＬＡＦセンサ１０８を設けてもよい。
【００５３】
これらのセンサ１００〜１０８、１３０〜１３４の検出結果（を示す検出信号）は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１１０に出力される。
【００５４】
ＥＣＵ（バルブ開度推定手段、判定手段、信号出力手段）１１０は、上述の各センサ１００〜１０８、１３０〜１３４の検出結果に基づいて、エンジン１２、ＥＧＲ装置２０、点火プラグ４８、逆止弁５８、スロットルバルブ６８、インジェクタ７４及びＩＡＣＶ７９等を制御する。また、ＥＣＵ１１０は、各種の情報を記憶するメモリ１１２と、バルブ２４の開度（シャフト２２の軸線方向への移動に起因した入力ポート９２に対するバルブ２４のリフト量）を推定するための推定処理、及び、ＥＧＲ装置２０の故障診断処理に用いられる各種のマップ１３８〜１４４と、空燃比ＬＡＦに対するフィードバック制御に用いられる各種のマップ１４６〜１５２と、エンジン１２の燃焼に起因した燃焼生成物のバルブ２４への付着等によってＥＧＲ装置２０が故障するおそれがある場合に、燃焼生成物の付着等を解消するための故障解消モードを実施する際に用いられるマップ１５４とを有する。
【００５５】
この場合、ＥＣＵ１１０は、各センサ１００〜１０６の検出結果と、マップ１３８、１４０、１４４とを用いて、ＥＧＲ装置２０が作動していない状態でのバルブ２４のリフト量を推定すると共に、推定したリフト量に基づいてＥＧＲ装置２０の故障の有無を診断する。また、ＥＣＵ１１０は、推定したリフト量が０でない場合（弁閉状態でない場合）には、該リフト量とマップ１４２とを用いて、ＥＧＲ装置２０に供給されるＥＧＲ制御信号のデューティの補正量Ｏｐｅｎ＿Ｄｕｔｙを決定する。さらに、ＥＧＲ装置２０に対する故障診断処理を行った結果、該ＥＧＲ装置２０に何らかの故障が発生したと判断した場合には、該故障の発生を示す警告信号を警告手段としての故障警告灯（ＭＩＬ）１２２に出力する。ＭＩＬ１２２は、警告信号に基づいて、ＥＧＲ装置２０の故障の発生を外部（ドライバー）に報知する。
【００５６】
また、空燃比ＬＡＦに対するフィードバック制御を行う場合、ＥＣＵ１１０は、各センサ１０２〜１０８の検出結果と、マップ１４６〜１５２と、デューティの補正量Ｏｐｅｎ＿Ｄｕｔｙとを用いて、ＥＧＲ制御信号のデューティを補正すると共に、インジェクタ７４から噴射する燃料の噴射時間（インジェクタ７４に供給される該インジェクタ７４への通電時間）を補正する。
【００５７】
従って、本実施形態に係るＥＧＲシステム１０は、上述したＥＧＲ通路１８及びＥＧＲ装置２０と、各センサ１００〜１０８、１３０〜１３４と、ＥＣＵ１１０（及び該ＥＣＵ１１０内の各構成要素）と、ＭＩＬ１２２とにより構成される。
【００５８】
なお、前述した故障解消モードの実施が必要とされるＥＧＲ装置２０の主たる故障原因には、下記（１）〜（３）がある。すなわち、（１）バルブ２４と図示しないバルブシートとの間に異物が挟まった状態となる異物噛込、（２）バルブ２４及びバルブシートのシート面の少なくとも一方に燃焼生成物が局所的に堆積した状態となるデポジット、（３）シャフト２２と図示しない軸受との間に燃焼生成物が固着して該シャフト２２が動かない状態となるスティック、がある。
【００５９】
そこで、ＥＧＲシステム１０では、このような異物噛込、デポジット、スティック等のＥＧＲ装置２０の故障原因を解消するために、エンジン１２の動作停止時（イグニッションスイッチのオフ時）に、バルブ２４の全開と全閉とを繰り返し実行することにより、異物噛込、デポジット、スティックを除去する故障解消モードを実施する。
【００６０】
具体的に、ＥＣＵ１１０は、バルブ２４のリフト量とバルブ２４の全開及び全閉の実行回数との関係を示すマップ１５４を有している。そこで、ＥＣＵ１１０は、推定したバルブ２４のリフト量がＥＧＲ装置２０の故障発生の判断基準となる所定の第１閾値より大きければ、マップ１５４を参照して、推定したバルブ２４の開度から故障解消モードの実施時におけるバルブ２４の全開及び全閉の実行回数を決定し、決定した実行回数に応じたＥＧＲ制御信号をＥＧＲ装置２０に供給する。
【００６１】
この場合、ＥＧＲ制御信号は、バルブ２４の全開動作に対して１００％のフルデューティとなり、全閉動作に対して０％のデューティとなるパルス信号である。すなわち、ＥＧＲ制御信号は、バルブ２４の全開及び全閉の実行回数分だけのパルスから構成される信号である。従って、ＥＧＲ装置２０では、該ＥＧＲ制御信号のパルスに従って、バルブ２４の全開及び全閉を実行回数分だけ行わせることができる。
【００６２】
また、ＥＣＵ１１０は、上述した故障解消モードの実施後に推定したバルブ２４のリフト量が、デポジット等の故障原因を解消できなかったときのリフト量を示す所定の第２閾値より大きければ、故障解消モードを実施しても故障原因を解消できなかったと判断し、その判断結果を示す警告信号をＭＩＬ１２２に出力する。ＭＩＬ１２２は、この警告信号に基づいて、ＥＧＲ装置２０の故障と、故障原因を解消できなかったこととをドライバーに報知する。
【００６３】
なお、上記の第１閾値と第２閾値とは、同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。
【００６４】
［本実施形態の動作］
本実施形態に係るＥＧＲシステム１０は、以上のように構成されるものであり、次に、該ＥＧＲシステム１０の動作について、図２Ａ〜図５Ｂを参照しながら説明する。なお、この説明では、必要に応じて、図１も参照しながら説明する。
【００６５】
図２Ａは、ＥＧＲシステム１０によるＥＧＲ装置２０のバルブ２４のリフト量の推定処理、及び、ＥＧＲ装置２０の故障診断処理のフローチャートである。図２Ｂは、空燃比ＬＡＦに対するフィードバック制御処理のフローチャートである。
【００６６】
先ず、ＥＧＲシステム１０によるＥＧＲ装置２０のバルブ２４のリフト量の推定処理、及び、ＥＧＲ装置２０の故障診断処理について、図２Ａ及び図３Ａ〜図３Ｃを参照しながら説明する。
【００６７】
図２ＡのステップＳ１において、ドライバーが図示しないイグニッションスイッチをオンにすると、水温センサ１０６は、ウォータジャケット５０内の冷却水の水温ＴＷを検出し、該水温ＴＷを示す検出信号をＥＣＵ１１０に出力する（ステップＳ２）。
【００６８】
ステップＳ３でエンジン１２が始動を開始すると、エアフローメータ１００は、吸入空気量ＡＦＭＱＡＩＲを逐次検出して、該吸入空気量ＡＦＭＱＡＩＲを示す検出信号をＥＣＵ１１０に出力し、負圧センサ１０２は、吸入空気の負圧ＰＢを逐次検出して、負圧ＰＢを示す検出信号をＥＣＵ１１０に出力し、エンジン回転数センサ１０４は、エンジン回転数ＮＥを逐次検出して、該エンジン回転数ＮＥを示す検出信号をＥＣＵ１１０に出力する。なお、ＥＣＵ１１０は、エンジン１２の始動開始に伴い、エンジン１２の動作停止を示すエンジン停止フラグを立てないようにする（エンジン停止フラグ＝０）。エンジン停止フラグは、メモリ１１２に記憶される。
【００６９】
ところで、エンジン１２が始動を開始すると、吸入空気量ＡＦＭＱＡＩＲは、短時間で急激に増大した後に、最大吸入空気量ＭＡＸ＿ＡＦＭＱＡＩＲに至り、その後、急速に低下して略一定値に落ち着く。また、負圧ＰＢについても、エンジン１２の始動開始後、短時間で急激に低下した後に、最低負圧ＭＩＮ＿ＰＢ（吸気装置１４（例えば、インテークマニホールド６０）内の圧力の最小値）に至り、その後、急速に上昇して略一定値に落ち着く。さらに、エンジン回転数ＮＥについても、エンジン１２の始動開始後、短時間で急激に増大した後に、最大エンジン回転数ＭＡＸ＿ＮＥ（エンジン回転数ＮＥの最大値）に至り、その後、徐々に低下して略一定値に落ち着く。
【００７０】
一方、エンジン１２の燃焼に起因した燃焼生成物のＥＧＲ通路１８内やバルブ２４への付着等によって、排気装置１６から吸気装置１４に再循環される排気ガスの還流量が減少する。この結果、ＥＣＵ１１０がＥＧＲ装置２０を制御して所望の還流量の排気ガスを吸気装置１４へ還流させようとしても、該所望の還流量と実際の還流量とが異なることになる。
【００７１】
さらに、バルブ２４への燃焼生成物の付着等に起因して、弁閉状態であるはずのＥＧＲ装置２０のバルブ２４が開いていれば、吸気装置１４が外部から吸入空気を取り込んでも、該吸入空気がＥＧＲ通路１８及びＥＧＲ装置２０にリークする可能性がある。従って、ＥＧＲ装置２０の非作動領域において、このようなリークが発生すると、ＥＧＲ装置２０の弁閉状態（正常時）と比較して、最低負圧ＭＩＮ＿ＰＢが上昇したり（最低負圧ＭＩＮ＿ＰＢの絶対値が低下したり）、最大吸入空気量ＭＡＸ＿ＡＦＭＱＡＩＲが低下したり、最大エンジン回転数ＭＡＸ＿ＮＥが低下することがある。
【００７２】
そこで、ステップＳ４において、ＥＣＵ１１０は、エアフローメータ１００から最大吸入空気量ＭＡＸ＿ＡＦＭＱＡＩＲを示す検出信号、負圧センサ１０２から最低負圧ＭＩＮ＿ＰＢを示す検出信号、及び／又は、エンジン回転数センサ１０４から最大エンジン回転数ＭＡＸ＿ＮＥを示す検出信号が入力された場合には、最大吸入空気量ＭＡＸ＿ＡＦＭＱＡＩＲ、最低負圧ＭＩＮ＿ＰＢ及び／又は最大エンジン回転数ＭＡＸ＿ＮＥをメモリ１１２に記憶する。
【００７３】
次のステップＳ５において、ＥＣＵ１１０は、マップ１４０を参照して、最低負圧ＭＩＮ＿ＰＢ及び水温ＴＷに応じたバルブ２４のリフト量を決定するか、マップ１４４を参照して、最大吸入空気量ＭＡＸ＿ＡＦＭＱＡＩＲ及び水温ＴＷに応じたバルブ２４のリフト量を決定するか、あるいは、マップ１３８を参照して、最大エンジン回転数ＭＡＸ＿ＮＥ及び水温ＴＷに応じたバルブ２４のリフト量を決定する。
【００７４】
図３Ａは、マップ１４０に示す水温ＴＷと最低負圧ＭＩＮ＿ＰＢとリフト量との関係を示すグラフである。このグラフにおいて、複数の実線（曲線）は、異なるバルブ２４のリフト量毎の水温ＴＷと最低負圧ＭＩＮ＿ＰＢとの関係を示す曲線であり、水温ＴＷは、上記の各種のバルブ２４の制御において支配的なパラメータであるため、同じ水温ＴＷであれば、略同一の吸気状態と考えられ、特に、バルブ２４のリフト量が大きくなる程、最低負圧ＭＩＮ＿ＰＢは上昇する（最低負圧ＭＩＮ＿ＰＢの絶対値は小さくなる）。
【００７５】
また、図３Ｂは、マップ１４４に示す水温ＴＷと最大吸入空気量ＭＡＸ＿ＡＦＭＱＡＩＲとリフト量との関係を示すグラフである。このグラフにおいても同様に、複数の実線（曲線）は、異なるリフト量毎の水温ＴＷと最大吸入空気量ＭＡＸ＿ＡＦＭＱＡＩＲとの関係を示す曲線であり、同じ水温ＴＷであれば、リフト量が大きくなる程、最大吸入空気量ＭＡＸ＿ＡＦＭＱＡＩＲは低下する。
【００７６】
さらに、図３Ｃは、マップ１３８に示す水温ＴＷと最大エンジン回転数ＭＡＸ＿ＮＥとリフト量との関係を示すグラフである。このグラフにおいても同様に、複数の実線（直線）は、異なるリフト量毎の水温ＴＷと最大エンジン回転数ＭＡＸ＿ＮＥとの関係を示す直線であり、同じ水温ＴＷであれば、リフト量が大きくなる程、最大エンジン回転数ＭＡＸ＿ＮＥは低下する。
【００７７】
従って、ステップＳ５において、ＥＣＵ１１０は、検出した水温ＴＷ及び最低負圧ＭＩＮ＿ＰＢ、検出した水温ＴＷ及び最大吸入空気量ＭＡＸ＿ＡＦＭＱＡＩＲ、あるいは、検出した水温ＴＷ及び最大エンジン回転数ＭＡＸ＿ＮＥに対応する曲線又は直線を特定し、該曲線又は直線の示すリフト量を、エンジン１２の始動開始直後における非作動状態のＥＧＲ装置２０でのバルブ２４のリフト量Ｏｐｅｎ＿Ｌｉｆｔとして特定する。特定されたリフト量Ｏｐｅｎ＿Ｌｉｆｔは、メモリ１１２に記憶される。
【００７８】
ステップＳ６において、ＥＣＵ１１０は、リフト量Ｏｐｅｎ＿Ｌｉｆｔが０であるか否か（バルブ２４が弁閉状態であるか否か）を判定する。
【００７９】
Ｏｐｅｎ＿Ｌｉｆｔ＝０である場合、ＥＣＵ１１０は、バルブ２４が弁閉状態にあるので、ＥＧＲ装置２０が故障していないと診断し、今回の故障診断結果を示す今回故障フラグを立てず（今回故障フラグ＝０）、該今回故障フラグをメモリ１１２に記憶する（ステップＳ７）。
【００８０】
一方、ステップＳ６において、Ｏｐｅｎ＿Ｌｉｆｔが０ではなく所定の範囲内にある場合（ステップＳ６：ＮＯ、ステップＳ８：ＹＥＳ）、例えば、「０＜Ｏｐｅｎ＿Ｌｉｆｔ＜所定の閾値」である場合、ステップＳ９において、ＥＣＵ１１０は、バルブ２４が僅かに開いているが、故障と判断する程度のリフト量ではないと診断し、今回故障フラグを立てず（今回故障フラグ＝０）、該今回故障フラグをメモリ１１２に記憶する。
【００８１】
この結果、次のステップＳ１０において、ＥＣＵ１１０は、マップ１４２を参照して、リフト量Ｏｐｅｎ＿Ｌｉｆｔに応じたＥＧＲ制御信号のデューティの補正量Ｏｐｅｎ＿Ｄｕｔｙ（以下、デューティＯｐｅｎ＿Ｄｕｔｙともいう。）を決定する。決定したデューティＯｐｅｎ＿Ｄｕｔｙもメモリ１１２に記憶される。なお、このデューティＯｐｅｎ＿Ｄｕｔｙは、弁閉状態のＥＧＲ装置２０に所定のデューティのＥＧＲ制御信号を供給してバルブ２４を弁開状態に移行させる場合に、当該所定のデューティに対するオフセット量を示すデューティである。
【００８２】
また、ステップＳ８において、リフト量Ｏｐｅｎ＿Ｌｉｆｔが所定の範囲（第１閾値、第２閾値）から外れている場合（ステップＳ８：ＮＯ）、すなわち、「Ｏｐｅｎ＿Ｌｉｆｔ≧所定の閾値」である場合、ステップＳ１１において、ＥＣＵ１１０は、故障と判断できる程度のリフト量であると診断し、今回故障フラグを立て（今回故障フラグ＝１）、該今回故障フラグをメモリ１１２に記憶する。
【００８３】
ところで、ステップＳ７、Ｓ９、Ｓ１１によりメモリ１１２に記憶された今回故障フラグは、いずれも、今回の故障診断結果を示すものである。そのため、図２Ａの処理を実行した際に、メモリ１１２に既に記憶されている今回故障フラグは、前回の処理において故障診断され、メモリ１１２に記憶された前回の処理での今回故障フラグ（以下、「前回故障フラグ」ともいう。）である。
【００８４】
図５Ａ及び図５Ｂにおいて詳述するが、前回故障フラグ＝０であって、且つ、今回故障フラグ＝１の場合、ＥＧＲシステム１０では、エンジン１２の動作停止直後から次回の図２Ａの処理開始前（次回のエンジン１２の動作開始前）までの間のエンジン１２の動作停止時に、デポジット等の解消を目的とする故障解消モードが実施される。
【００８５】
そのため、前回の図２Ａの処理において、前回故障フラグ＝１であれば、前回のエンジン１２の動作停止直後から今回の図２Ａの処理開始前までの間のエンジン１２の動作停止時に、故障解消モードが既に実施されていたことになる。
【００８６】
そこで、次のステップＳ１２において、ＥＣＵ１１０は、前回故障フラグ＝０であるか否かを判定する。前回故障フラグ＝０であれば（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１１０は、前回の図２Ａの処理の段階ではＥＧＲ装置２０の故障が発生していないが、今回故障フラグ＝１（ステップＳ１１）であるので、エンジン１２の動作停止後に、図５Ａ及び図５Ｂの故障解消モードを実施することを決定する。すなわち、前回故障フラグ＝０である場合における今回の図２Ａの処理でのステップＳ８の故障診断処理は、リフト量Ｏｐｅｎ＿Ｌｉｆｔが故障解消モードの実施の判断基準となる閾値（第１閾値）よりも大きいか否かを判断する処理となる。
【００８７】
一方、ステップＳ１２において、前回故障フラグ＝１であれば（ステップＳ１２：ＮＯ）、ＥＣＵ１１０は、今回故障フラグ＝１（ステップＳ１１）でもあるので、今回の図２Ａの処理に先立ち実施された故障解消モードによっても、デポジット等が解消しなかったと判断する。すなわち、前回故障フラグ＝１である場合における今回の図２Ａの処理でのステップＳ８の故障診断処理は、前回の故障解消モードの実施によってもデポジット等を解消することができなかったことから、リフト量Ｏｐｅｎ＿ＬｉｆｔがＥＧＲ装置２０の故障の判断基準となる閾値（第２閾値）よりも大きくなっているか否かを判断する処理となる。
【００８８】
そして、ＥＣＵ１１０は、前回故障フラグ＝１、且つ、今回故障フラグ＝１であれば、次に、ＥＧＲ装置２０の故障を示す警告信号をＭＩＬ１２２に出力する。ＭＩＬ１２２は、警告信号に基づいて、ＥＧＲ装置２０に故障が発生したことを外部に報知する。これにより、ドライバーは、故障解消モードを実施してもデポジット等が解消されなかった（ＥＧＲ装置２０の故障が解消されなかった）と判断し、イグニッションスイッチをオフにして、ＥＧＲ装置２０の交換等の故障対応を速やかに取ることができる。
【００８９】
なお、前回故障フラグ＝１であっても、今回故障フラグ＝０である場合には、故障解消モードの実施によってデポジット等が解消されたことになるので、ＭＩＬ１２２による報知は行われないことは勿論である。
【００９０】
また、リフト量Ｏｐｅｎ＿Ｌｉｆｔと最低負圧ＭＩＮ＿ＰＢ、最大吸入空気量ＭＡＸ＿ＡＦＭＱＡＩＲ、及び、最大エンジン回転数ＭＡＸ＿ＮＥとの間には、図３Ａ〜図３Ｃに示す関係がある。従って、リフト量Ｏｐｅｎ＿Ｌｉｆｔが所定の閾値を超える場合（閾値を超えるようなリークがＥＧＲ装置２０に発生している場合）には、検出された最低負圧ＭＩＮ＿ＰＢが前記閾値に応じた負圧ＰＢの値よりも上昇し、検出された最大吸入空気量ＭＡＸ＿ＡＦＭＱＡＩＲが前記閾値に応じた吸入空気量ＡＦＭＱＡＩＲの値よりも小さくなり、あるいは、検出された最大エンジン回転数ＭＡＸ＿ＮＥが前記閾値に応じたエンジン回転数ＮＥの値よりも低くなった、と判断することもできる。
【００９１】
また、図３Ａ〜図３Ｃに示すように、水温ＴＷによって最低負圧ＭＩＮ＿ＰＢ、最大吸入空気量ＭＡＸ＿ＡＦＭＱＡＩＲ、及び、最大エンジン回転数ＭＡＸ＿ＮＥの値が変化するため、ＥＣＵ１１０は、該水温ＴＷに応じて閾値を変更してもよい。
【００９２】
さらに、図２Ａの処理後、ドライバーがイグニッションスイッチをオフにしてエンジン１２が動作停止に至った場合、ＥＣＵ１１０は、エンジン停止フラグを立てる（エンジン停止フラグ＝１）。エンジン停止フラグは、メモリ１１２に記憶される。
【００９３】
次に、空燃比ＬＡＦに対するフィードバック制御処理について、図２Ｂ及び図４Ａ〜図４Ｄを参照しながら説明する。なお、このフィードバック制御処理は、図２Ａのリフト量Ｏｐｅｎ＿Ｌｉｆｔの推定処理及び故障診断処理から所定時間経過した後に行われる処理である。
【００９４】
図２ＢのステップＳ２０において、ＥＣＵ１１０は、水温ＴＷがＥＧＲ装置２０を動作可能な温度であれば（ステップＳ２０：ＹＥＳ）、次のステップＳ２１において、エンジン回転数センサ１０４が検出したエンジン回転数ＮＥ及び負圧センサ１０２が検出した吸入空気の負圧ＰＢをメモリ１１２に記憶する。なお、前記温度は、ＥＧＲ装置２０が安定的に動作すると共に、ＬＡＦセンサ１０８が活性化するような水温である。
【００９５】
次のステップＳ２２において、ＥＣＵ１１０は、マップ１５０を参照して、メモリ１１２に記憶された現在のエンジン回転数ＮＥ及び負圧ＰＢがＥＧＲ装置２０を安定的に動作することができる領域のデータであるか否かを判定する。
【００９６】
図４Ａは、マップ１５０の詳細を図示したものであり、マップ１５０中、Ｄ１〜Ｄ６の欄は、ＥＧＲ装置２０を安定的に動作することができる領域であり、それ以外の「０」の欄は、ＥＧＲ装置２０の安定動作が図れない領域である。従って、ＥＣＵ１１０は、マップ１５０中、現在のエンジン回転数ＮＥ及び負圧ＰＢに該当する欄がＤ１〜Ｄ６のいずれかの欄であれば（ステップＳ２２：ＹＥＳ）、ステップＳ２３において、該当する欄に格納されているデューティＤｉ（ｉ＝１〜６）を、ＥＧＲ装置２０に供給されるＥＧＲ制御信号のデューティＩｎｉ＿Ｄｕｔｙ（の初期値）として設定する。
【００９７】
次のステップＳ２４において、ＥＣＵ１１０は、前述したリフト量Ｏｐｅｎ＿Ｌｉｆｔの推定処理において、オフセット量としてのデューティＯｐｅｎ＿Ｄｕｔｙを算出した場合には、デューティＩｎｉ＿ＤｕｔｙからデューティＯｐｅｎ＿Ｄｕｔｙを減算し、減算後のデューティ（Ｉｎｉ＿Ｄｕｔｙ−Ｏｐｅｎ＿Ｄｕｔｙ）を有するＥＧＲ制御信号をＥＧＲ装置２０に供給する。従って、ＥＧＲ装置２０では、（Ｉｎｉ＿Ｄｕｔｙ−Ｏｐｅｎ＿Ｄｕｔｙ）のデューティのＥＧＲ制御信号が供給されると、図示しないソレノイドが励磁されて、シャフト２２が軸線方向に変位し、バルブ２４は、弁閉状態から弁開状態に変化する。
【００９８】
それ故、エンジン１２の燃焼に起因した燃焼生成物がＥＧＲ通路１８内やバルブ２４に付着していたとしても、バルブ２４のリフト量を、デューティ（Ｉｎｉ＿Ｄｕｔｙ−Ｏｐｅｎ＿Ｄｕｔｙ）に応じたリフト量に精度よく制御することが可能となるため、エンジン１２から排出された排気ガスの一部を排気装置１６からＥＧＲ通路１８及びＥＧＲ装置２０を介して吸気装置１４に確実に再循環させることができる。
【００９９】
一方、ステップＳ２５において、ＥＣＵ１１０は、マップ１５２を参照して、メモリ１１２に記憶された現在のエンジン回転数ＮＥ及び負圧ＰＢに応じたインジェクタ７４からの燃料の噴射時間、より詳細には、ＥＣＵ１１０からインジェクタ７４に供給される、前記噴射時間に応じたインジェクタ制御信号の通電時間を示すデューティＩｎｉ＿Ｔｉを特定する。
【０１００】
図４Ｂは、マップ１５２の詳細を図示したものであり、マップ１５２中、Ｔｉ１〜Ｔｉ６の欄は、前述した図４ＡのＤ１〜Ｄ６の欄に対応している。また、それ以外の「１」の欄は、図４Ａの「０」の欄に対応している。従って、ＥＣＵ１１０は、マップ１５２中、該当する欄に格納されているデューティＴｉｊ（ｊ＝１〜６）を、インジェクタ７４に供給されるインジェクタ制御信号の通電時間を示すデューティＩｎｉ＿Ｔｉ（の初期値）として設定する。この結果、ＥＣＵ１１０からインジェクタ７４にＩｎｉ＿Ｔｉのデューティのインジェクタ制御信号が供給されると、インジェクタ７４は、デューティＩｎｉ＿Ｔｉ（の通電時間）に応じた噴射時間だけ燃料を噴射することができる。
【０１０１】
一方、ＬＡＦセンサ１０８は、既に活性化しており、空燃比ＬＡＦを逐次検出して、その検出信号をＥＣＵ１１０に出力している。そこで、ステップＳ２６において、ＥＣＵ１１０は、ＬＡＦセンサ１０８からの検出信号の示す空燃比ＬＡＦをメモリ１１２に記憶し、次のステップＳ２７において、メモリ１１２に記憶された実際の空燃比ＬＡＦと理論空燃比（例えば、１４．７）との偏差ΔＡＦ（ΔＡＦ＝ＬＡＦ−１４．７）を算出する。
【０１０２】
次のステップＳ２８において、ＥＣＵ１１０は、偏差ΔＡＦが所定の範囲内（例えば、図４Ｃに示す両矢印の範囲内）にあるか否かを判定する。
【０１０３】
ステップＳ２８において、偏差ΔＡＦが所定の範囲内にあれば、ＥＣＵ１１０は、マップ１４６を参照して、この偏差ΔＡＦが０になるような、ＥＧＲ装置２０に供給されるＥＧＲ制御信号のデューティの補正量ＡＦ＿Ｄｕｔｙを算出する（ステップＳ２９）。
【０１０４】
図４Ｃは、マップ１４６に示す偏差ΔＡＦと補正量ＡＦ＿Ｄｕｔｙとの関係を示すグラフである。ＥＣＵ１１０は、両矢印の範囲内に偏差ΔＡＦがあれば、該偏差ΔＡＦに応じた補正量ＡＦ＿Ｄｕｔｙを特定する。
【０１０５】
そして、ＥＣＵ１１０は、現在のＥＧＲ装置２０に供給されているＥＧＲ制御信号のデューティ（例えば、前述した（Ｉｎｉ＿Ｄｕｔｙ−Ｏｐｅｎ＿Ｄｕｔｙ））に補正量ＡＦ＿Ｄｕｔｙを加算して該デューティを補正し、補正後のデューティを有する新たなＥＧＲ制御信号をＥＧＲ装置２０に供給する（ステップＳ３０）。これにより、ＥＧＲ装置２０は、補正後のデューティに従ってバルブ２４を開閉するため、バルブ２４のリフト量は、（補正前のデューティ＋ＡＦ＿Ｄｕｔｙ）に応じたリフト量に変化する。この結果、ＬＡＦセンサ１０８で検出される空燃比ＬＡＦは、理論空燃比に近づくようにフィードバック制御される。
【０１０６】
一方、ステップＳ２８において、偏差ΔＡＦが所定の範囲から外れていれば（ステップＳ２８：ＮＯ）、ＥＣＵ１１０は、マップ１４８を参照して、この偏差ΔＡＦが０になるような、インジェクタ７４に供給されるインジェクタ制御信号のデューティの補正量ＡＦ＿Ｔｉを算出する。
【０１０７】
図４Ｄは、マップ１４８に示す偏差ΔＡＦと補正量ＡＦ＿Ｔｉとの関係を示すグラフである。ＥＣＵ１１０は、矢印の範囲に偏差ΔＡＦがあれば、該偏差ΔＡＦに応じた補正量ＡＦ＿Ｔｉを特定する。
【０１０８】
そして、ＥＣＵ１１０は、インジェクタ７４に供給されている現在のインジェクタ制御信号の通電時間を示すデューティ（例えば、前述したＩｎｉ＿Ｔｉ）に補正量ＡＦ＿Ｔｉを加算して該デューティを補正し、補正後のデューティを有する新たなインジェクタ制御信号をインジェクタ７４に供給する（ステップＳ３１）。これにより、インジェクタ７４は、補正後のデューティに応じた噴射時間に燃料を噴射するため、この場合でも、ＬＡＦセンサ１０８で検出される空燃比ＬＡＦは、理論空燃比に近づくようにフィードバック制御される。
【０１０９】
なお、前述したステップＳ２０において、水温ＴＷがＥＧＲ装置２０を動作可能な程度の温度に上昇していない場合には（ステップＳ２０：ＮＯ）、上記のステップＳ２１〜Ｓ３１の処理は実行されない。
【０１１０】
そして、ステップＳ３２において、ＥＣＵ１１０は、図２Ａで説明した故障診断処理の結果、フラグ＝１であれば（ステップＳ３２：ＮＯ）、ＥＧＲ装置２０の故障対応を行う（ステップＳ３３）。
【０１１１】
なお、前述のように、スロットル開度センサ１３０は、スロットルバルブ６８の開度を検出し、ＩＡＣＶ開度センサ１３２は、ＩＡＣＶ７９の開度を検出し、逆止弁開度センサ１３４は、逆止弁５８の開度を検出している。スロットルバルブ６８の開度、及び、ＩＡＣＶ７９の開度により吸入空気量ＡＦＭＱＡＩＲが調整され、吸入空気の負圧ＰＢによって逆止弁５８からブローバイガスが排出される。
【０１１２】
従って、本実施形態では、水温ＴＷに代替して、スロットル開度センサ１３０が検出したスロットルバルブ６８の開度、ＩＡＣＶ開度センサ１３２が検出したＩＡＣＶ７９の開度、又は、逆止弁開度センサ１３４が検出した逆止弁５８の開度を用いて、バルブ２４のリフト量を推定してもよい。この場合には、図３Ａ〜図３Ｃと同様に、異なるリフト量毎のスロットルバルブ６８の開度、ＩＡＣＶ７９の開度、又は、逆止弁５８の開度と水温ＴＷとの関係を示すマップをＥＣＵ１１０に予め格納し、バルブ２４のリフト量の推定処理の際に、このマップを参照してバルブ２４のリフト量を推定すればよい。
【０１１３】
図５Ａは、図２Ａの処理後、エンジン１２の動作停止時に実施される故障解消モードのフローチャートである。また、図５Ｂは、故障解消モードの実施時に使用されるマップ１５４を示す説明図である。
【０１１４】
図５ＡのステップＳ４０において、ＥＣＵ１１０は、メモリ１１２に記憶されたエンジン停止フラグが１であるか否かを判定する。エンジン停止フラグ＝０である場合（ステップＳ４０：ＮＯ）、ＥＣＵ１１０は、エンジン１２が動作中であると判断し、故障解消モードを実施しない。
【０１１５】
エンジン停止フラグ＝１である場合（ステップＳ４０：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１１０は、エンジン１２が動作停止中であると判断し、次のステップＳ４１において、今回故障フラグ＝１であるか否かを判断する。今回故障フラグ＝０である場合（ステップＳ４１：ＮＯ）、ＥＣＵ１１０は、ＥＧＲ装置２０の故障が発生していないと判断し、故障解消モードを実施しない。
【０１１６】
今回故障フラグ＝１である場合（ステップＳ４１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１１０は、図２Ａの処理（故障診断処理）によって、ＥＧＲ装置２０が故障と診断されたと判断し、ステップＳ４２以降の故障解消モードを実施することを決定する。
【０１１７】
具体的に、ステップＳ４２において、ＥＣＵ１１０は、図２Ａのリフト量の推定処理によって推定されたリフト量Ｏｐｅｎ＿Ｌｉｆｔをメモリ１１２から読み出す。
【０１１８】
次のステップＳ４３において、ＥＣＵ１１０は、図５Ｂに示すマップ１５４を用いて、推定されたリフト量Ｏｐｅｎ＿Ｌｉｆｔから、バルブ２４を全開（オン）及び全閉（オフ）を繰り返し行う実行回数を決定する。
【０１１９】
次のステップＳ４４において、ＥＣＵ１１０は、決定した実行回数を示すＥＧＲ制御信号をＥＧＲ装置２０に供給する。これにより、ＥＧＲ装置２０は、ＥＧＲ制御信号を構成する実行回数分のパルス信号に従って、バルブ２４の全開及び全閉を実行回数分だけ繰り返し行う。この結果、バルブ２４及びバルブシートでのデポジット等を解消するための故障解消モードが実行される。
【０１２０】
なお、ステップＳ４４では、ＥＣＵ１１０からＥＧＲ装置２０へのＥＧＲ制御信号の供給により、１００％のフルデューティでバルブ２４が全開される一方で、０％のデューティでバルブ２４が全閉される。これにより、ＥＧＲ装置２０における異物噛込、デポジット、スティックを解消することが可能となる。
【０１２１】
また、図５Ｂでは、リフト量Ｏｐｅｎ＿Ｌｉｆｔに応じてオン及びオフの実行回数が多くなっている。これは、例えば、デポジットによりバルブ２４が閉まらない場合、リフト量Ｏｐｅｎ＿Ｌｉｆｔが大きいほどデポジット量が多いので、実行回数を増やしてデポジットを取り除く必要があるためである。
【０１２２】
なお、図５ＡのステップＳ４１では、今回故障フラグを用いて故障解消モードを実施すべきか否かを決定しているが、本実施形態では、必要に応じて、前回故障フラグを用いて故障解消モードを実施すべきか否かを決定することも可能である。
【０１２３】
［本実施形態の効果］
以上説明したように、本実施形態に係るＥＧＲシステム１０によれば、リフトセンサ（開度センサ）を用いることなく、既存のセンサ１００〜１０８、１３０〜１３４を用いて、吸気装置１４の吸気状態と、最大吸入空気量ＭＡＸ＿ＡＦＭＱＡＩＲ、最低負圧ＭＩＮ＿ＰＢ及び／又は最大エンジン回転数ＭＡＸ＿ＮＥとを検出し、検出した吸気状態と最大吸入空気量ＭＡＸ＿ＡＦＭＱＡＩＲ、最低負圧ＭＩＮ＿ＰＢ及び／又は最大エンジン回転数ＭＡＸ＿ＮＥとに基づいてＥＧＲ装置２０のバルブ２４の開度を推定するので、エンジン１２の燃焼に起因した燃焼生成物のバルブ２４やＥＧＲ通路１８への付着等によって排気ガスの還流量が減少する可能性があっても、ＥＧＲ装置２０を精度よく制御することが可能になると共に、コストを低減することができる。また、ＥＧＲ装置２０の故障の検知精度も高めることが可能となる。
【０１２４】
さらに、ＥＣＵ１１０は、実際のバルブ２４のリフト量（開度）が所定範囲を超える場合には、ＥＧＲ装置２０の故障を示す警告信号をＭＩＬ１２２に供給するので、ＭＩＬ１２２から外部にＥＧＲ装置２０の故障を確実に報知することができる。この結果、信頼度の高いＥＧＲ装置２０の故障検知が可能になる。また、ドライバーは、ＭＩＬ１２２からの報知内容に基づいて、ＥＧＲ装置２０が故障したことを直ちに把握することができ、該ＥＧＲ装置２０の交換等の必要な故障対応を速やかに行うことが可能となる。
【０１２５】
また、異物噛込、デポジット、スティックに起因してＥＧＲ装置２０が故障するおそれがある場合には、バルブ２４を全開及び全閉させて、これらの故障原因を解消する故障解消モードが実施される。すなわち、ＥＣＵ１１０は、リフト量Ｏｐｅｎ＿Ｌｉｆｔが第１閾値よりも大きい場合には、リフト量Ｏｐｅｎ＿Ｌｉｆｔからバルブ２４を全開及び全閉させる実行回数を図５Ｂのマップ１５４を用いて決定し、決定した実行回数に応じたＥＧＲ制御信号をＥＧＲ装置２０に出力する。つまり、ＥＣＵ１１０は、リフト量Ｏｐｅｎ＿Ｌｉｆｔに応じて全開及び全閉の実行回数を変化させる。
【０１２６】
このように、本実施形態では、リフト量Ｏｐｅｎ＿Ｌｉｆｔに関わりなく一律にバルブ２４の全開及び全閉を一定回数行う場合と比較して、バルブ２４の全開及び全閉に要する通電時間を短くすることができる。通電時間の無駄を省くことで、ＥＧＲシステム１０の省電力化を実現することができる。
【０１２７】
しかも、故障解消モードは、エンジン１２の動作停止時に実行されるので、燃焼生成物を含む排気ガスがエンジン１２に混入してエミッションが悪化することを回避することができる。この結果、異物噛込、デポジット、スティックを効果的に解消することができる。
【０１２８】
また、故障解消モードの実施後に、エンジン１２の動作を開始させて、図２Ａの処理を行った結果、リフト量Ｏｐｅｎ＿Ｌｉｆｔが第２閾値より大きくなった場合には、故障解消モードを実施しても、異物噛込、デポジット、スティックを解消することができなかったことになる。このような場合には、ＭＩＬ１２２によってＥＧＲ装置２０の故障がドライバーに報知されるので、ドライバーは、ＥＧＲ装置２０の故障原因を容易に特定することができる。
【０１２９】
また、ＥＧＲシステム１０では、エンジン１２の始動直後に各センサ１００〜１０８、１３０〜１３４を用いて吸気装置１４の吸気状態と最大吸入空気量ＭＡＸ＿ＡＦＭＱＡＩＲ、最低負圧ＭＩＮ＿ＰＢ及び／又は最大エンジン回転数ＭＡＸ＿ＮＥとを検出するので、ＥＧＲ装置２０の故障を速やかに検知することができる。
【０１３０】
また、ＥＧＲシステム１０では、ＥＣＵ１１０がＥＧＲ装置２０を制御して排気ガスの一部を吸気装置１４に還流させる場合に、ＬＡＦセンサ１０８で検出された空燃比ＬＡＦが所定範囲内にあれば、推定したバルブ２４のリフト量に応じたＥＧＲ制御信号のデューティをＡＦ＿Ｄｕｔｙを用いて補正する。このように、空燃比ＬＡＦを考慮して前記デューティが補正されるので、補正後のデューティを有するＥＧＲ制御信号をＥＧＲ装置２０に供給すれば、バルブ２４のリフト量を容易に補正することができ、排気ガスの還流量を一層精度よく制御することができる。この結果、空燃比ＬＡＦを理論空燃比に近づけることも可能となる。
【０１３１】
また、ＬＡＦセンサ１０８で検出された空燃比ＬＡＦが所定範囲から外れている場合には、インジェクタ７４の噴射時間に応じた通電時間を示すデューティをＡＦ＿Ｔｉで補正する。このように、空燃比ＬＡＦを考慮して前記デューティを補正することにより、補正後のデューティを有するインジェクタ制御信号をインジェクタ７４に供給すれば、インジェクタ７４からの燃料の噴射時間を補正することができる。この結果、インジェクタ７４からの燃料の噴射量を精度よく制御することができて、エンジン１２の燃費が向上すると共に、空燃比ＬＡＦを理論空燃比に近づけることが可能となる。
【０１３２】
なお、本発明は、上述の実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることは勿論である。
【符号の説明】
【０１３３】
１０…ＥＧＲシステム                １２…エンジン
１４…吸気装置                      １６…排気装置
１８…ＥＧＲ通路                    ２０…ＥＧＲ装置
２４…バルブ                        ３９…燃焼室
５０…ウォータジャケット            ５２…ＰＣＶ
５８…逆止弁                        ６０…インテークマニホールド
７４…インジェクタ                  ７６…アイドル回転数制御装置
７８…バイパス通路                  ７９…ＩＡＣＶ
８０…エキゾーストマニホールド      １００…エアフローメータ
１０２…負圧センサ                  １０４…エンジン回転数センサ
１０６…水温センサ                  １０８…ＬＡＦセンサ
１１０…ＥＣＵ                      １２２…ＭＩＬ
１３０…スロットル開度センサ        １３２…ＩＡＣＶ開度センサ
１３４…逆止弁開度センサ            １３８〜１５４…マップ
【図１】
2013083249.tif 000003
【図２】
2013083249.tif 000004
【図３】
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【図４】
2013083249.tif 000006
【図５】
2013083249.tif 000007