(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気系から吸気系へ排気の一部を還流させるＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガス量を調節するＥＧＲ弁と、
前記ＥＧＲ通路に設けられ、該ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラと、
前記ＥＧＲ通路において前記ＥＧＲクーラを迂回するバイパス通路と、
前記ＥＧＲクーラと前記バイパス通路とへ流入するＥＧＲガスの流量比を調整するバイパス制御弁と、
前記内燃機関の吸気系に設けられ、該吸気系を流れる空気量を調整する吸気絞り弁と、
前記内燃機関の吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、
前記ＥＧＲ弁が全開であり且つ前記吸気絞り弁が全開であることを条件に、前記バイパス通路を全開及び全閉するよう前記バイパス制御弁を制御し、全開制御時及び全閉制御時に前記吸入空気量検出手段が検出した吸入空気量をパラメータとして前記バイパス制御弁の固着を検出する固着検出手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関のＥＧＲ機構。
【請求項２】
前記固着検出手段は、前記バイパス制御弁が全開制御されている時の吸入空気量と前記バイパス制御弁が全閉制御されている時の吸入空気量とが略等しい場合に、前記バイパス制御弁が固着していると判定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のＥＧＲ機構。
【請求項３】
前記バイパス通路による排気の圧力損失が前記ＥＧＲクーラによる排気の圧力損失に比して大きい場合は、前記固着検出手段は、全開制御時の吸入空気量と全閉制御時の吸入空気量とが略等しく、全開制御時の吸入空気量が正常時の吸入空気量と略等しく、更に全閉制御時の吸入空気量が正常時の吸入空気量より多いことを条件に、前記バイパス制御弁が全開位置で固着していると判定することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関のＥＧＲ機構。
【請求項４】
前記バイパス通路による排気の圧力損失が前記ＥＧＲクーラによる排気の圧力損失に比して小さい場合は、前記固着検出手段は、全開制御時の吸入空気量と全閉制御時の吸入空気量とが略等しく、全開制御時の吸入空気量が正常時の吸入空気量と略等しく、更に全閉制御時の吸入空気量が正常時の吸入空気量より少ないことを条件に、前記バイパス制御弁が全開位置で固着していると判定することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関のＥＧＲ機構。
【請求項５】
前記バイパス通路による排気の圧力損失が前記ＥＧＲクーラによる排気の圧力損失に比して大きい場合は、前記固着検出手段は、全開制御時の吸入空気量と全閉制御時の吸入空気量とが略等しく、全開制御時の吸入空気量が正常時の吸入空気量より少なく、更に全閉制御時の吸入空気量が正常時の吸入空気量と略等しいことを条件に、前記バイパス制御弁が全閉位置で固着していると判定することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関のＥＧＲ機構。
【請求項６】
前記バイパス通路による排気の圧力損失が前記ＥＧＲクーラによる排気の圧力損失に比して小さい場合は、前記固着検出手段は、全開制御時の吸入空気量と全閉制御時の吸入空気量とが略等しく、全開制御時の吸入空気量が正常時の吸入空気量より多く、更に全閉制御時の吸入空気量が正常時の吸入空気量と略等しいことを条件に、前記バイパス制御弁が全閉位置で固着していると判定することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関のＥＧＲ機構。
【請求項７】
前記固着検出手段は、全開制御時の吸入空気量と全閉制御時の吸入空気量とが略等しく、全開制御時の吸入空気量が正常時の吸入空気量と等しくなく、更に全閉制御時の吸入空気量が正常時の吸入空気量と等しくないことを条件に、前記バイパス制御弁が中開位置で固着していると判定することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関のＥＧＲ機構。
【請求項８】
前記内燃機関は、低温燃焼運転と通常燃焼運転とを切換可能であり、
前記固着検出手段により前記バイパス制御弁が全開位置で固着していると判定された場合に、前記内燃機関を通常燃焼運転させるとともに前記ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガス量を減少させるＥＧＲガス減量手段を更に備えることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の内燃機関のＥＧＲ機構。
【請求項９】
前記内燃機関は、低温燃焼運転と通常燃焼運転とを切換可能であり、
前記固着検出手段により前記バイパス制御弁が全閉位置で固着していると判定された場合に、前記内燃機関が低温燃焼運転されるときは前記ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガス量を減少させるＥＧＲガス減量手段を更に備えることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の内燃機関のＥＧＲ機構。
【請求項１０】
前記固着検出手段により前記バイパス制御弁が中開位置で固着していると判定された場合に、前記ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガス量を減量させるＥＧＲガス減量手段を更に備えることを特徴とする請求項７に記載の内燃機関のＥＧＲ機構。
【請求項１１】
前記内燃機関の排気系に設けられ、排気中の微粒子を捕集するパティキュレートフィルタと、
前記パティキュレートフィルタに捕集された微粒子を除去して該パティキュレートフィルタの微粒子捕集能力を再生させるフィルタ再生手段とを更に備え、
前記固着検出手段は、前記フィルタ再生手段により前記パティキュレートフィルタの微粒子捕集能力が再生された後の所定期間内に前記バイパス制御弁の固着検出を行うことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のＥＧＲ機構。
【請求項１２】
前記内燃機関の排気系に設けられ、排気中の微粒子を捕集するパティキュレートフィルタと、
前記内燃機関の排気が前記パティキュレートフィルタを迂回して流れるよう排気の流れを制御する排気流れ制御手段とを更に備え、
前記固着検出手段は、前記バイパス制御弁の固着検出を行う際に、前記内燃機関の排気が前記パティキュレートフィルタを迂回して流れるよう前記排気流れ制御手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のＥＧＲ機構。
【請求項１３】
前記パティキュレートフィルタは、該パティキュレートフィルタに流入する排気の流れ方向を逆転させ、或いは排気が該パティキュレートフィルタを迂回するよう排気の流れを切り換える排気流れ切換手段を具備し、
前記固着検出手段は、前記バイパス制御弁の固着検出を行う際に、前記内燃機関の排気が前記パティキュレートフィルタを迂回して流れるよう前記排気流れ切換手段を制御することを特徴とする請求項１２に記載の内燃機関のＥＧＲ機構。
【請求項１４】
前記内燃機関の排気系に設けられ、該排気系を流れる排気の流量を絞る排気絞り弁を更に備え、
前記固着検出手段は、前記バイパス制御弁の固着検出を行う際に、前記排気絞り弁を全開に制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のＥＧＲ機構。
【請求項１５】
前記固着検出手段は、前記内燃機関の減速運転時に前記吸気絞り弁及び前記ＥＧＲ弁を全開に制御して前記バイパス制御弁の固着検出を行うことを特徴とする請求項１〜請求項１４の何れか一に記載の内燃機関のＥＧＲ機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関のＥＧＲ機構に関し、特に、ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラと、ＥＧＲクーラを迂回するバイパス通路と、ＥＧＲクーラとバイパス通路とへ流入するＥＧＲガスの流量比を制御するバイパス制御弁とを備えた内燃機関のＥＧＲ機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関から排出されるＮＯx量を減少させる技術として、内燃機関の排気系から吸気系へ排気の一部を還流させて混合気の燃焼温度を低下させるＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）機構が提案されている。このようなＥＧＲ機構としては、内燃機関の排気系と吸気系とを連通させるＥＧＲ通路の途中にＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラが設けられたＥＧＲ機構が知られている。
【０００３】
ＥＧＲクーラを備えたＥＧＲ機構は、混合気中に混入されるＥＧＲガスの温度を低くすることができるとともにＥＧＲガスの体積を縮小させることができるため、内燃機関に吸入される新気の量を過剰に減少させることなく燃焼温度を低下させることが可能となる。
【０００４】
しかしながら、ＥＧＲガスが常にＥＧＲクーラを経由すると、内燃機関が低回転・低負荷運転されている時のように排気温度が低く且つ排気の流量が少ない時に、ＥＧＲガスがＥＧＲクーラにおいて過冷却されるため、混合気の温度が過剰に低下して不完全燃焼や失火を招くとともに、ＥＧＲクーラに付着するデポジットが増加してＥＧＲクーラの目詰まりを誘発する虞がある。
【０００５】
これに対し、特開２００１−２８０１２３号公報等に記載されているように、排気還流通路に設けられたＥＧＲクーラと、このＥＧＲクーラを迂回するバイパス通路と、ＥＧＲクーラを流通するＥＧＲガス量とバイパス通路を流通するＥＧＲガス量との比率を制御するバイパス制御弁とを備え、ＥＧＲクーラを流通するＥＧＲガス量とバイパス通路を流通するＥＧＲガス量とを調節することにより、ＥＧＲクーラによるＥＧＲガスの過冷却を防止しようとするＥＧＲ機構が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述した従来の技術では、バイパス制御弁が特定の開度で固着すると、ＥＧＲクーラを流通するＥＧＲガス量とバイパス通路を流通するＥＧＲガス量とを調節することが不可能となるため、内燃機関に流入するＥＧＲガスの温度や量を所望の温度や量とすることができず、内燃機関の燃焼状態の悪化やＥＧＲクーラの目詰まりなどが誘発される虞がある。
【０００７】
本発明は上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラと、ＥＧＲクーラを迂回するバイパス通路と、ＥＧＲクーラとバイパス通路とへ流入するＥＧＲガスの流量比を調整するバイパス制御弁とを備えた内燃機関のＥＧＲ機構において、バイパス制御弁の固着を検出可能な技術を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために以下のような手段を採用した。
すなわち、本発明に係る内燃機関のＥＧＲ機構は、
内燃機関の排気系から吸気系へ排気の一部を還流させるＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガス量を調節するＥＧＲ弁と、
前記ＥＧＲ通路に設けられ、該ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラと、
前記ＥＧＲ通路において前記ＥＧＲクーラを迂回するバイパス通路と、
前記ＥＧＲクーラと前記バイパス通路とへ流入するＥＧＲガスの流量比を調整するバイパス制御弁と、
前記内燃機関の吸気系に設けられ、該吸気系を流れる空気量を調整する吸気絞り弁と、
前記内燃機関の吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、
前記ＥＧＲ弁が全開であり且つ前記吸気絞り弁が全開であることを条件に前記バイパス通路を全開及び全閉するよう前記バイパス制御弁を制御し、全開制御時及び全閉制御時に前記吸入空気量検出手段が検出した吸入空気量をパラメータとしてバイパス制御弁の固着を検出する固着検出手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００９】
この発明は、内燃機関の吸気系を流れる空気量を調節する吸気絞り弁と、ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガス量を調節するＥＧＲ弁と、ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラと、ＥＧＲクーラを迂回するバイパス通路と、ＥＧＲクーラとバイパス通路とへ流入するＥＧＲガスの流量比を調整するバイパス制御弁とを備えた内燃機関のＥＧＲ機構において、吸気絞り弁及びＥＧＲ弁が全開であるときにバイパス通路を全開及び全閉させるようバイパス制御弁を制御し、全開制御時の吸入空気量と全閉制御時の吸入空気量とをパラメータとしてバイパス制御弁の固着を検出することを最大の特徴としている。
【００１０】
かかる内燃機関のＥＧＲ機構では、固着検出手段は、ＥＧＲ弁及び吸気絞り弁が全開であるときに、バイパス制御弁を全開及び全閉に制御し、全開制御時に吸入空気量検出手段が検出した吸入空気量と全閉制御時に吸入空気量検出手段が検出した吸入空気量とをパラメータとしてバイパス制御弁の固着を検出する。
【００１１】
ここで、内燃機関の吸入空気量は、ＥＧＲガスの還流量が多くなるほど少なくなり、逆にＥＧＲガス量の還流量が少なくなるほど多くなる。更に、バイパス通路とＥＧＲクーラとでは排気抵抗が異なるため、言い換えればバイパス通路とＥＧＲクーラとでは排気の圧力損失が異なるため、バイパス制御弁が正常である場合（バイパス制御弁が固着していない場合）は、バイパス制御弁が全開制御された時に内燃機関に吸入されるＥＧＲガス量とバイパス制御弁が全閉制御された時に内燃機関に吸入されるＥＧＲガス量とが異なる。
【００１２】
従って、バイパス制御弁が正常である場合は、バイパス制御弁が全開制御された時の吸入空気量とバイパス制御弁が全閉制御された時の吸入空気量とは異なる量となる。
【００１３】
これに対し、バイパス制御弁が固着している場合には、バイパス制御手段が全開制御された時と全閉制御された時の双方においてバイパス制御弁の実際の開度が同一となるため、全開制御時の吸入空気量と全閉制御時の吸入空気量とが略同一の量となる。
【００１４】
このように、吸気絞り弁及びＥＧＲ弁が全開状態にある状況下でバイパス制御弁が全開制御された時の吸入空気量と全閉制御された時の吸入空気量との相対関係は、バイパス制御弁が正常である場合と固着している場合とで異なる関係となる。
【００１５】
この結果、吸気絞り弁及びＥＧＲ弁が全開状態にある状況下でバイパス制御弁が全開制御された時の吸入空気量と全閉制御された時の吸入空気量とをパラメータとすることにより、バイパス制御弁が固着しているか否かを判別することが可能となる。
【００１６】
例えば、固着検出手段は、バイパス制御弁が全開制御されている時の吸入空気量と全閉制御されている時の吸入空気量とが異なっている場合にはバイパス制御弁が固着していないと判定し、バイパス制御弁が全開制御されている時の吸入空気量と全閉制御されている時の吸入空気量とが略等しい場合にはバイパス制御弁が固着していると判定することができる。
【００１７】
ここで、バイパス制御弁が固着する態様としては、全開位置で固着している態様と、全閉位置で固着している態様と、中開位置で固着している態様とが考えられる。
【００１８】
バイパス制御弁が全開位置で固着している状況下では、全開制御時及び全閉制御時の双方においてバイパス制御弁の実際の開度が全開となるため、全開制御時の吸入空気量と全閉制御時の吸入空気量とが略等しくなり、全開制御時の吸入空気量が正常時の吸入空気量と略等しくなり、更に全閉制御時の吸入空気量が正常時の吸入空気量と異なる量となる。
【００１９】
その際、バイパス通路による排気の圧力損失がＥＧＲクーラによる排気の圧力損失に比して大きくなるようバイパス通路及びＥＧＲクーラが構成されていると、バイパス制御弁が正常である状況下において全開制御時のＥＧＲガス量が全閉制御時のＥＧＲガス量より少なくなり、それに応じて全開制御時の吸入空気量が全閉制御時の吸入空気量より多くなるため、バイパス制御弁が全開位置で固着している状況下では全閉制御時の吸入空気量が正常時の吸入空気量より多くなる。
【００２０】
従って、本発明に係る内燃機関のＥＧＲ機構において、バイパス通路による排気の圧力損失がＥＧＲクーラによる排気の圧力損失に比して大きくなるようバイパス通路及びＥＧＲクーラが構成されている場合には、固着検出手段は、全開制御時の吸入空気量と全閉制御時の吸入空気量とが略等しく、全開制御時の吸入空気量が正常時の吸入空気量と略等しく、更に全閉制御時の吸入空気量が正常時の吸入空気量より多いことを条件に、バイパス制御弁が全開位置で固着していると判定することができる。
【００２１】
一方、バイパス通路による排気の圧力損失がＥＧＲクーラによる排気の圧力損失に比して小さくなるようバイパス通路及びＥＧＲクーラが構成されていると、バイパス制御弁が正常である状況下において全開制御時のＥＧＲガス量が全閉制御時のＥＧＲガス量より多くなり、それに応じて全開制御時の吸入空気量が全閉制御時の吸入空気量より少なくなるため、バイパス制御弁が全開位置で固着している状況下では全閉制御時の吸入空気量が正常時の吸入空気量より少なくなる。
【００２２】
従って、本発明に係る内燃機関のＥＧＲ機構において、バイパス通路による排気の圧力損失がＥＧＲクーラによる排気の圧力損失に比して小さくなるようバイパス通路及びＥＧＲクーラが構成されている場合には、固着検出手段は、全開制御時の吸入空気量と全閉制御時の吸入空気量とが略等しく、全開制御時の吸入空気量が正常時の吸入空気量と略等しく、更に全閉制御時の吸入空気量が正常時の吸入空気量より少ないことを条件に、バイパス制御弁が全開位置で固着していると判定することができる。
【００２３】
次に、バイパス制御弁が全閉位置で固着している状況下では、全開制御時及び全閉制御時の双方においてバイパス制御弁の実際の開度が全閉となるため、全開制御時の吸入空気量と全閉制御時の吸入空気量とが略等しくなり、全閉制御時の吸入空気量が正常時の吸入空気量と略等しくなり、更に全開制御時の吸入空気量が正常時の吸入空気量と異なる量となる。
【００２４】
その際、バイパス通路による排気の圧力損失がＥＧＲクーラによる排気の圧力損失に比して大きくなるようバイパス通路及びＥＧＲクーラが構成されていると、バイパス制御弁が正常である状況下において全開制御時のＥＧＲガス量が全閉制御時のＥＧＲガス量より少なくなり、それに応じて全開制御時の吸入空気量が全閉制御時の吸入空気量より多くなるため、バイパス制御弁が全閉位置で固着している状況下では全開制御時の吸入空気量が正常時の吸入空気量より少なくなる。
【００２５】
従って、本発明に係る内燃機関のＥＧＲ機構において、バイパス通路による排気の圧力損失がＥＧＲクーラによる排気の圧力損失に比して大きくなるようバイパス通路及びＥＧＲクーラが構成されている場合には、固着検出手段は、全開制御時の吸入空気量と全閉制御時の吸入空気量とが略等しく、全閉制御時の吸入空気量が正常時の吸入空気量と略等しく、更に全開制御時の吸入空気量が正常時の吸入空気量より少ないことを条件に、バイパス制御弁が全閉位置で固着していると判定することができる。
【００２６】
一方、バイパス通路による排気の圧力損失がＥＧＲクーラによる排気の圧力損失に比して小さくなるようバイパス通路及びＥＧＲクーラが構成されていると、バイパス制御弁が正常である状況下において全開制御時のＥＧＲガス量が全閉制御時のＥＧＲガス量より多くなり、それに応じて全開制御時の吸入空気量が全閉制御時の吸入空気量より少なくなるため、バイパス制御弁が全閉位置で固着している状況下では全開制御時の吸入空気量が正常時の吸入空気量より多くなる。
【００２７】
従って、本発明に係る内燃機関のＥＧＲ機構において、バイパス通路による排気の圧力損失がＥＧＲクーラによる排気の圧力損失に比して小さくなるようバイパス通路及びＥＧＲクーラが構成されている場合には、固着検出手段は、全開制御時の吸入空気量と全閉制御時の吸入空気量とが略等しく、全閉制御時の吸入空気量が正常時の吸入空気量と略等しく、更に全開制御時の吸入空気量が正常時の吸入空気量より多いことを条件に、バイパス制御弁が全閉位置で固着していると判定することができる。
【００２８】
バイパス制御弁が中開位置で固着している状況下では、全開制御時及び全閉制御時の双方においてバイパス制御弁の実際の開度が中開位置で固定となり、ＥＧＲガスがバイパス通路とＥＧＲクーラとの双方を流れることになるため、全開制御時の吸入空気量と全閉制御時の吸入空気量とが略等しくなり、全開制御時の吸入空気量が正常時の吸入空気量と異なる量となり、更に全閉制御時の吸入空気量が正常時の吸入空気量と異なる量となる。
【００２９】
従って、本発明に係る内燃機関のＥＧＲ機構において、固着検出手段は、全開制御時の吸入空気量と全閉制御時の吸入空気量とが略等しく、全開制御時の吸入空気量が正常時の吸入空気量と異なり、更に全閉制御時の吸入空気量が正常時の吸入空気量と異なることを条件に、バイパス制御弁が中開位置で固着していると判定することができる。
【００３０】
また、本発明に係る内燃機関のＥＧＲ機構は、内燃機関が低温燃焼運転と通常燃焼運転とを切換可能な内燃機関である場合に固着検出手段によってバイパス制御弁が全開位置で固着していると判定されると、内燃機関を通常燃焼運転させるとともにＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガス量を減少させるＥＧＲガス減量手段を更に備えるようにしてもよい。
【００３１】
これは、バイパス制御弁が全開位置で固着している場合は、全てのＥＧＲガスがＥＧＲクーラを迂回して流れるため、比較的温度が高く且つ体積が大きなＥＧＲガスが内燃機関へ流入することとなり、圧縮端温度の上昇や吸入空気量の減少による煤の発生などが誘発される虞があるからである。
【００３２】
また、本発明に係る内燃機関のＥＧＲ機構は、内燃機関が低温燃焼運転と通常燃焼運転とを切換可能である場合に固着検出手段によってバイパス制御弁が全閉位置で固着していると判定されると、内燃機関の低温燃焼運転時においてＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガス量を減少させるＥＧＲガス減量手段を更に備えるようにしてもよい。
【００３３】
これは、バイパス制御弁が全閉位置で固着した場合は、全てのＥＧＲガスがＥＧＲクーラを流れることにより内燃機関の圧縮端温度が低下し易いため、その際に内燃機関が低温燃焼運転されていると、圧縮端温度の過剰な低下により内燃機関の不完全燃焼や失火が誘発される虞があるからである。特に、内燃機関の温度と負荷と圧縮比との少なくとも一つが低い状態で低温燃焼運転が行われている場合に、ＥＧＲクーラで冷却されたＥＧＲガスが内燃機関へ導入されると、圧縮端温度の低下が顕著となり、内燃機関が失火し易くなるため、ＥＧＲガス量を減少させることが好ましい。
【００３４】
また、本発明に係る内燃機関のＥＧＲ機構は、固着検出手段によってバイパス制御弁が中開位置で固着していると判定された場合に、ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガス量を減量させるＥＧＲガス減量手段を更に備えるようにしてもよい。
【００３５】
これは、バイパス制御弁が中開位置で固着すると、ＥＧＲガスがＥＧＲクーラとバイパス通路との双方を流通可能となり、内燃機関へ導入されるＥＧＲガス量が不要に多くなり易いからである。
【００３６】
また、本発明に係る内燃機関のＥＧＲ機構において、内燃機関の排気系に設けられて排気中の微粒子を捕集するパティキュレートフィルタと、パティキュレートフィルタに捕集された微粒子を除去して該パティキュレートフィルタの微粒子捕集能力を再生するフィルタ再生手段とが更に備えられている場合には、フィルタ再生手段によりパティキュレートフィルタの微粒子捕集能力が再生された後の所定期間内にバイパス制御弁の固着検出が行われるようにすることが好ましい。
【００３７】
これは、内燃機関の排気系にパティキュレートフィルタが配置されている場合には、パティキュレートフィルタに捕集されている微粒子量によってパティキュレートフィルタの圧力損失が変化し、それに応じて内燃機関に作用する背圧が変化するとともに内燃機関の吸入空気量が変化するため、パティキュレートフィルタに微粒子が捕集されている状況下でバイパス制御弁の固着検出が行われると、吸入空気量の変化がバイパス制御弁の固着に起因したものであるか、或いは、パティキュレートフィルタの微粒子捕集量に起因したものであるかを判別することが困難となるからである。
【００３８】
また、本発明に係る内燃機関のＥＧＲ機構において、排気中の微粒子を捕集するパティキュレートフィルタが内燃機関の排気系に設けられている場合は、バイパス制御弁の固着検出が行われる際に、内燃機関の排気がパティキュレートフィルタを迂回して流れるようにすることが好ましい。
【００３９】
これは、内燃機関の排気系にパティキュレートフィルタが配置されている場合には、パティキュレートフィルタに捕集されている微粒子量によってパティキュレートフィルタの圧力損失が変化し、それに応じて内燃機関に作用する背圧が変化するとともに内燃機関の吸入空気量が変化するため、内燃機関の排気がパティキュレートフィルタを通過している状況下でバイパス制御弁の固着検出が行われると、吸入空気量の変化がバイパス制御弁の固着に起因したものであるか、或いは、パティキュレートフィルタの微粒子捕集量に起因したものであるかを判別することが困難となるからである。
【００４０】
上記したパティキュレートフィルタとしては、内燃機関の排気がパティキュレートフィルタを迂回して流れるよう排気の流れを制御する排気流れ切換手段を具備するパティキュレートフィルタを例示することができる。この場合、固着検出手段は、バイパス制御弁の固着検出を行う際に、内燃機関の排気がパティキュレートフィルタを迂回して流れるよう排気流れ切換手段を制御することが好適である。
【００４１】
また、本発明に係る内燃機関のＥＧＲ機構において、排気の流量を絞るための排気絞り弁が内燃機関の排気系に設けられている場合は、バイパス制御弁の固着検出が行われる際に、前記排気絞り弁が全開とされることが好ましい。
【００４２】
これは、内燃機関の排気系に排気絞り弁が配置されている場合には、排気絞り弁の開度によって内燃機関に作用する背圧が変化し、それに応じて内燃機関の吸入空気量が変化してしまうからである。
【００４３】
また、本発明に係る内燃機関のＥＧＲ機構において、バイパス制御弁の固着検出を行う時期としては、内燃機関の減速運転時、言い換えれば内燃機関のフューエルカット制御が実行されている時を例示することができる。
【００４４】
これは、内燃機関で混合気の燃焼が行われている時に、バイパス制御弁が全開制御及び全閉制御されると、内燃機関に吸入されるＥＧＲガス量及び吸入空気量が変化するとともに、内燃機関に吸入されるＥＧＲガスの温度が変化するため、内燃機関の運転状態が変化してしまうことが想定されるからである。
【００４５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る内燃機関のＥＧＲ機構の具体的な実施態様について図面を参照しつつ説明する。
【００４６】
＜実施の形態１＞
先ず、本発明に係る内燃機関のＥＧＲ機構の第１の実施の形態について図１〜図５に基づいて説明する。
【００４７】
図１は、本発明に係るＥＧＲ機構を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、４つの気筒２を有する水冷式の４ストローク・サイクルの圧縮着火式内燃機関（ディーゼル・エンジン）である。
【００４８】
内燃機関１は、各気筒２の燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁３を備えている。各燃料噴射弁３は、燃料を所定圧まで蓄圧する蓄圧室（コモンレール）４と接続されている。コモンレール４には、該コモンレール４内の燃料の圧力に対応した電気信号を出力するコモンレール圧センサ４ａが取り付けられている。
【００４９】
前記コモンレール４は、燃料供給管５を介して燃料ポンプ６と連通している。燃料ポンプ６は、内燃機関１の出力軸（クランクシャフト）の回転トルクを駆動源として作動するポンプであり、該燃料ポンプ６の入力軸に取り付けられたポンププーリ６ａが内燃機関１の出力軸（クランクシャフト）に取り付けられたクランクプーリ１ａとベルト７を介して連結されている。
【００５０】
このように構成された燃料噴射系では、クランクシャフトの回転トルクが燃料ポンプ６の入力軸へ伝達されると、燃料ポンプ６は、クランクシャフトから該燃料ポンプ６の入力軸へ伝達されたトルクを駆動源として作動し、図示しない吸入流量調整弁によって調量された所定量の燃料を吐出する。
【００５１】
前記燃料ポンプ６から吐出された燃料は、燃料供給管５を介してコモンレール４へ供給され、コモンレール４にて所定圧まで蓄圧されて各気筒２の燃料噴射弁３へ分配される。そして、燃料噴射弁３に駆動電流が印加されると、燃料噴射弁３が開弁し、その結果、燃料噴射弁３から各気筒２の燃焼室へ燃料が噴射される。
【００５２】
次に、内燃機関１には、吸気枝管８が接続されており、吸気枝管８の各枝管は、各気筒２の燃焼室と図示しない吸気ポートを介して連通している。
【００５３】
前記吸気枝管８は、吸気管９に接続され、この吸気管９は、エアクリーナボックス１０に接続されている。前記エアクリーナボックス１０より下流の吸気管９には、該吸気管９内を流れる吸気の質量に対応した電気信号を出力するエアフローメータ１１と、該吸気管９内を流れる吸気の温度に対応した電気信号を出力する吸気温度センサ１２とが取り付けられている。前記したエアフローメータ１１は、本発明に係る吸入空気量検出手段の一実施態様である。
【００５４】
前記吸気管９における吸気枝管８の直上流に位置する部位には、該吸気管９内を流れる吸気の流量を調節する吸気絞り弁１３が設けられている。吸気絞り弁１３には、ステッパモータ等で構成され、該吸気絞り弁１３を開閉駆動する吸気絞り用アクチュエータ１４が取り付けられている。
【００５５】
前記エアフローメータ１１と前記吸気絞り弁１３との間に位置する吸気管９には、排気の熱エネルギを駆動源として作動する遠心過給器（ターボチャージャ）１５のコンプレッサハウジング１５ａが設けられ、コンプレッサハウジング１５ａより下流の吸気管９には、前記コンプレッサハウジング１５ａ内で圧縮されて高温となった吸気を冷却するためのインタークーラ１６が設けられている。
【００５６】
このように構成された吸気系では、エアクリーナボックス１０に流入した吸気は、該エアクリーナボックス１０内の図示しないエアフィルタによって吸気中の塵や埃等が除去された後、吸気管９を介してコンプレッサハウジング１５ａに流入する。
【００５７】
コンプレッサハウジング１５ａに流入した吸気は、該コンプレッサハウジング１５ａに内装されたコンプレッサホイールの回転によって圧縮される。前記コンプレッサハウジング１５ａ内で圧縮されて高温となった吸気は、インタークーラ１６にて冷却された後、必要に応じて吸気絞り弁１３によって流量を調節されて吸気枝管８に流入する。吸気枝管８に流入した吸気は、各枝管を介して各気筒２の燃焼室へ分配され、各気筒２の燃料噴射弁３から噴射された燃料を着火源として燃焼される。
【００５８】
一方、内燃機関１には、排気枝管１７が接続され、排気枝管１７の各枝管が図示しない排気ポートを介して各気筒２の燃焼室と連通している。
【００５９】
前記排気枝管１７は、前記遠心過給器１５のタービンハウジング１５ｂと接続されている。前記タービンハウジング１５ｂは、上流側排気管１８と接続され、この上流側排気管１８は、排気中の有害ガス成分を除去およびまたは浄化する排気浄化機構２０に接続されている。前記排気浄化機構２０は下流側排気管１９に接続され、下流側排気管１９はその下流にて図示しないマフラーに接続されている。
【００６０】
前記排気浄化機構２０は、図２に示すように、排気中に含まれる煤やＳＯＦ（Soluble Organic Fraction）等の微粒子（ＰＭ：Particulate Matter）を捕集するパティキュレートフィルタ２００（以下、単にフィルタ２００と記す）と、このパティキュレートフィルタ２００を収容するケーシング２０１とを備えている。
【００６１】
前記ケーシング２０１は、筒状体で形成され、一方の開口端が上流側排気管１８と接続されるとともに他方の開口端が下流側排気管１９と接続されている。
【００６２】
前記したフィルタ２００は、例えば、一端が閉塞され且つ他端が開放された排気通路と一端が開放され且つ他端が閉塞された排気通路とが隔壁を介して交互に且つハニカム状に配置された、コージェライト等のような多孔質の基材からなるウォールフロー型のフィルタである。
【００６３】
前記した基材の隔壁の表面上及び隔壁の細孔の内壁面には、アルミナ等からなる担体の層が形成されており、この担体上に白金（Ｐｔ）に代表される酸化触媒とカリウム（Ｋ）やセシウム（Ｃｓ）などに代表されるＮＯx吸蔵剤とが担持されている。
【００６４】
ここで図１に戻り、前記下流側排気管１９には、該下流側排気管１９内を流れる排気の流量を調節する排気絞り弁２１が設けられている。排気絞り弁２１には、ステッパモータ等で構成されて該排気絞り弁２１を開閉駆動する排気絞り用アクチュエータ２２が取り付けられている。
【００６５】
前記下流側排気管１９において前記排気浄化機構２０と排気絞り弁２１との間の部位には、該下流側排気管１９内を流れる排気中の酸素濃度に対応した電気信号を出力する酸素濃度センサ２３が取り付けられるとともに、該下流側排気管１９内を流れる排気の温度に対応した電気信号を出力する排気温度センサ２４が取り付けられている。
【００６６】
このように構成された排気系では、内燃機関１の各気筒２で燃焼された混合気（既燃ガス）が排気ポートを介して排気枝管１７へ排出され、次いで排気枝管１７から遠心過給器１５のタービンハウジング１５ｂへ流入する。タービンハウジング１５ｂに流入した排気は、タービンハウジング１５ｂ内に回転自在に支持されたタービンホイールを回転させる。その際、タービンホイールの回転トルクは、前述したコンプレッサハウジング１５ａのコンプレッサホイールへ伝達されることになる。
【００６７】
前記タービンハウジング１５ｂから排出された排気は、上流側排気管１８を介してフィルタ２００へ流入し、排気中の有害ガス成分が除去又は浄化される。フィルタ２００にて有害ガス成分を除去又は浄化された排気は、下流側排気管１９へ流入し、必要に応じて排気絞り弁２１により流量を調節された後に大気中へ放出される。
【００６８】
また、前記した排気枝管１７と吸気枝管８とは、排気枝管１７内を流れる排気の一部を吸気枝管８へ還流させるＥＧＲ通路２５を介して連通されている。ＥＧＲ通路２５の途中には、電磁弁などで構成され、印加電力の大きさに応じて前記ＥＧＲ通路２５内を流れる排気（以下、ＥＧＲガスと称する）の流量を変更する流量調整弁（ＥＧＲ弁）２６が設けられている。
【００６９】
前記ＥＧＲ通路２５においてＥＧＲ弁２６より上流の部位には、該ＥＧＲ通路２５内を流れるＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ２７が設けられている。更に、前記ＥＧＲ通路２５には、前記ＥＧＲクーラ２７を迂回するバイパス通路２８が設けられている。前記バイパス通路２８と前記ＥＧＲ通路２５との接続部には、バイパス通路２８を流通するＥＧＲガス量とＥＧＲクーラ２７を流通するＥＧＲガス量との流量比を調節するバイパス制御弁２９が設けられている。
【００７０】
このように構成された排気再循環機構では、ＥＧＲ弁２６が開弁されると、ＥＧＲ通路２５が導通状態となり、排気枝管１７内を流れる排気の一部がＥＧＲガスとして前記ＥＧＲ通路２５へ流入する。ＥＧＲ通路２５へ流入したＥＧＲガスは、ＥＧＲクーラ２７およびまたはバイパス通路２８を経由して吸気枝管８へ還流される。
【００７１】
ＥＧＲ通路２５を介して排気枝管１７から吸気枝管８へ還流されたＥＧＲガスは、吸気枝管８の上流から流れてきた新気と混ざり合いつつ各気筒２の燃焼室へ導かれ、燃料噴射弁３から噴射される燃料を着火源として燃焼される。
【００７２】
ここで、ＥＧＲガスには、水（Ｈ2Ｏ）や二酸化炭素（ＣＯ2）などの不活性ガス成分が含まれているため、ＥＧＲガスが混合気中に含有されると、混合気の燃焼温度が低められ、以て窒素酸化物（ＮＯx）の発生量が抑制される。
【００７３】
その際、ＥＧＲクーラ２７においてＥＧＲガスが冷却されていると、ＥＧＲガス自体の温度が低下するとともにＥＧＲガスの体積が縮小されるため、ＥＧＲガスが燃焼室内に供給されたときに該燃焼室内の雰囲気温度が不要に上昇することがなくなるとともに、燃焼室内に供給される新気の量（新気の体積）が不要に減少することもなくなる。
【００７４】
上記したように構成された内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）３０が併設されている。ＥＣＵ３０は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態を制御する算術論理演算回路である。
【００７５】
ＥＣＵ３０には、コモンレール圧センサ４ａ、エアフローメータ１１、吸気温度センサ１２、酸素濃度センサ２３、排気温度センサ２４に加え、車室内に設けられた図示しないアクセルペダルの操作量に対応した電気信号を出力するアクセル開度センサ３１や、内燃機関１に取り付けられたクランクポジションセンサ３３及び水温センサ３４等が電気的に接続され、上記した各種センサの出力信号がＥＣＵ３０に入力されるようになっている。
【００７６】
一方、ＥＣＵ３０には、燃料噴射弁３、吸気絞り用アクチュエータ１４、排気絞り用アクチュエータ２２、ＥＧＲ弁２６、バイパス制御弁２９等が電気的に接続され、ＥＣＵ３０が上記した各部を制御することが可能となっている。
【００７７】
ここで、ＥＣＵ３０は、図３に示すように、双方向性バス３００によって相互に接続された、ＣＰＵ３０１と、ＲＯＭ３０２と、ＲＡＭ３０３と、バックアップＲＡＭ３０４と、入力ポート３０６と、出力ポート３０７とを備えるとともに、前記入力ポート３０６に接続されたＡ／Ｄコンバータ（Ａ／Ｄ）３０５を備えている。
【００７８】
前記入力ポート３０６は、クランクポジションセンサ３３のようにデジタル信号形式の信号を出力するセンサの出力信号を入力し、それらの出力信号をＣＰＵ３０１やＲＡＭ３０３へ送信する。
【００７９】
前記入力ポート３０６は、コモンレール圧センサ４ａ、エアフローメータ１１、吸気温度センサ１２、酸素濃度センサ２３、排気温度センサ２４、アクセル開度センサ３１、水温センサ３４等のように、アナログ信号形式の信号を出力するセンサの出力信号をＡ／Ｄ３０５を介して入力し、それらの出力信号をＣＰＵ３０１やＲＡＭ３０３へ送信する。
【００８０】
前記出力ポート３０７は、燃料噴射弁３、吸気絞り用アクチュエータ１４、排気絞り用アクチュエータ２２、ＥＧＲ弁２６、バイパス制御弁２９等と電気配線を介して接続され、ＣＰＵ３０１から出力される制御信号を、前記した燃料噴射弁３、吸気絞り用アクチュエータ１４、排気絞り用アクチュエータ２２、ＥＧＲ弁２６、或いはバイパス制御弁２９へ送信する。
【００８１】
前記ＲＯＭ３０２は、燃料噴射弁３を制御するための燃料噴射制御ルーチン、吸気絞り弁１３を制御するための吸気絞り制御ルーチン、排気絞り弁２１を制御するための排気絞り制御ルーチン、ＥＧＲ弁２６及びバイパス制御弁２９を制御するためのＥＧＲ制御ルーチン等のアプリケーションプログラムに加え、各種の制御マップを記憶している。
【００８２】
前記ＲＡＭ３０３は、各センサからの出力信号やＣＰＵ３０１の演算結果等を格納する。前記演算結果は、例えば、クランクポジションセンサ３３がパルス信号を出力する時間的な間隔に基づいて算出される機関回転数である。これらのデータは、クランクポジションセンサ３３がパルス信号を出力する都度、最新のデータに書き換えられる。
【００８３】
前記バックアップＲＡＭ３０４は、内燃機関１の運転停止後もデータを記憶可能な不揮発性のメモリである。
【００８４】
前記ＣＰＵ３０１は、前記ＲＯＭ３０２に記憶されたアプリケーションプログラムに従って動作し、燃料噴射弁制御、吸気絞り制御、排気絞り制御、及びＥＧＲ制御などの既知の制御に加え、本発明の要旨となる固着検出制御を実行する。
【００８５】
以下、本実施の形態における固着検出制御について説明する。
固着検出制御では、ＣＰＵ３０１は、バイパス制御弁２９を全開に制御するとともに全閉に制御し、全開制御時と全閉制御時との各々においてエアフローメータ１１が出力した信号値をパラメータとしてバイパス制御弁２９が固着しているか否かを判別するとともに、バイパス制御弁２９の固着が検出された場合には固着の態様に応じて内燃機関１の運転状態やＥＧＲガスの還流量を制御する。
【００８６】
尚、バイパス制御弁２９の全開とは、ＥＧＲクーラ２７が遮断され且つバイパス通路２８が導通した時のバイパス制御弁２９の開度を示し、バイパス制御弁２９の全閉とは、ＥＧＲクーラ２７が導通し且つバイパス通路２８が遮断された時のバイパス制御弁２９の開度を示すものとする。
【００８７】
バイパス制御弁２９が固着しているか否かを判別する具体的な方法としては、バイパス制御弁２９の全開制御時におけるエアフローメータ１１の出力信号値（以下、全開時実吸入空気量と称する）と、バイパス制御弁２９の全閉制御時におけるエアフローメータ１１の出力信号値（以下、全閉時実吸入空気量と称する）とを比較し、それら全開時実吸入空気量と全閉時実吸入空気量とが略同量である場合にはバイパス制御弁２９が固着していると判定し、全開時実吸入空気量と全閉時実吸入空気量とが異なる量である場合にはバイパス制御弁２９が固着していないと判定する方法を例示することができる。
【００８８】
バイパス制御弁２９が正常に動作可能な状態にあると、バイパス制御弁２９の全開制御時には全てのＥＧＲガスがバイパス通路２８を流れる一方、バイパス制御弁２９の全閉制御時には全てのＥＧＲガスがＥＧＲクーラ２７を流れることになる。
【００８９】
その際、ＥＧＲクーラ２７による排気の圧力損失とバイパス通路２８による排気の圧力損失とが異なるため、全開制御時において単位時間当たりに流れるＥＧＲガス量と、全閉制御時において単位時間当たりに流れるＥＧＲガス量とが異なる量となり、それに対応して全開時実吸入空気量と全閉時実吸入空気量とが異なる量となる。
例えば、ＥＧＲクーラ２７による排気の圧力損失がバイパス通路２８による排気の圧力損失に比して少ない場合には、全開制御時において単位時間当たりに流れるＥＧＲガス量は、全閉制御時において単位時間当たりに流れるＥＧＲガス量より少なくなり、それに対応して全開時実吸入空気量が全閉時実吸入空気量より多くなる。
【００９０】
ＥＧＲクーラ２７による排気の圧力損失がバイパス通路２８による排気の圧力損失に比して多い場合には、全開制御時において単位時間当たりに流れるＥＧＲガス量は、全閉制御時において単位時間当たりに流れるＥＧＲガス量より多くなり、それに対応して全開時実吸入空気量が全閉時実吸入空気量より少なくなる。
【００９１】
一方、バイパス制御弁２９が固着して動作不能な状態にあると、全開制御時にＥＧＲガスが流れる経路と全閉制御時にＥＧＲガスが流れる経路とが同一の経路となるため、それに対応して全開時実吸入空気量と全閉時実吸入空気量とが略同一の量となる。
【００９２】
従って、全開時実吸入空気量と全閉時実吸入空気量とが異なる場合にはバイパス制御弁２９が固着していないと判定し、全開時実吸入空気量と全閉時実吸入空気量とが略同量である場合にはバイパス制御弁２９が固着していると判定することができる。
【００９３】
次に、バイパス制御弁２９が固着していると判定された場合に、その固着の態様を判別する方法について述べる。
【００９４】
バイパス制御弁２９が固着する態様としては、全開位置で固着している態様と、全閉位置で固着している態様と、中開位置で固着している態様とが考えられる。
【００９５】
そこで、上記した三つの固着態様を判別する方法について、ＥＧＲクーラ２７による排気の圧力損失がバイパス通路２８による排気の圧力損失に比して少ない場合と、ＥＧＲクーラ２７による排気の圧力損失がバイパス通路２８による排気の圧力損失に比して多い場合との各々の場合について説明する。
【００９６】
（１）ＥＧＲクーラ２７の圧力損失がバイパス通路２８の圧力損失に比して少ない場合
この場合は、バイパス制御弁２９が全開であるときに単位時間当たりに流れるＥＧＲガス量は、バイパス制御弁２９の全閉であるときに単位時間当たりに流れるＥＧＲガス量に比して少なくなるため、バイパス制御弁２９が正常に動作可能であれば全開時実吸入空気量が全閉時実吸入空気量に比して多くなる（全開時実吸入空気量＞全閉時実吸入空気量）。
【００９７】
これに対し、バイパス制御弁２９が全開位置で固着している場合は、全開制御時と全閉制御時との双方においてバイパス制御弁２９が全開となるため、全開時実吸入空気量はバイパス制御弁２９が正常に全開とされた時の吸入空気量（以下、正常全開時吸入空気量と称する）と略同一の量となるが、全閉時実吸入空気量はバイパス制御弁２９が正常に全閉とされた時の吸入空気量（以下、正常全閉時吸入空気量と称する）より多くなる。
【００９８】
バイパス制御弁２９が全閉位置で固着している場合は、全開制御時と全閉制御時との双方においてバイパス制御弁２９が全閉となるため、全閉時実吸入空気量は正常全閉時吸入空気量と略同一の量となるが、全開時実吸入空気量は正常全開時吸入空気量より少なくなる。
【００９９】
バイパス制御弁２９が中開位置で固着している場合は、全開制御時と全閉制御時との双方においてＥＧＲクーラ２７及びバイパス通路２８が導通状態となるため、全開時実吸入空気量が正常全開時実吸入空気量と異なる量になるとともに、全閉時実吸入空気量が正常全閉時実吸入量と異なる量になる。
【０１００】
従って、ＣＰＵ３０１は、全開時実吸入空気量が正常全開時吸入空気量と略同量であり且つ全閉時実吸入空気量が正常全閉時吸入空気量より多い場合はバイパス制御弁２９が全開固着していると判定し、全開時実吸入空気量が正常全開時吸入空気量より少なく且つ全閉時実吸入空気量が正常全閉時吸入空気量と略同量である場合はバイパス制御弁２９が全閉固着していると判定し、全開時実吸入空気量が正常全開時吸入空気量と異なり且つ全閉時実吸入空気量が正常全閉時吸入空気量と異なる場合はバイパス制御弁２９が中開固着していると判定することができる。
【０１０１】
（２）ＥＧＲクーラ２７の圧力損失がバイパス通路２８の圧力損失に比して多い場合
この場合は、バイパス制御弁２９が全開であるときに単位時間当たりに流れるＥＧＲガス量は、バイパス制御弁２９の全閉であるときに単位時間当たりに流れるＥＧＲガス量に比して多くなるため、バイパス制御弁２９が正常に動作可能であれば全開時実吸入空気量が全閉時実吸入空気量に比して少なくなる（全開時実吸入空気量＜全閉時実吸入空気量）。
【０１０２】
これに対し、バイパス制御弁２９が全開位置で固着している場合は、全開制御時と全閉制御時との双方においてバイパス制御弁２９が全開となるため、全開時実吸入空気量は正常全開時吸入空気量と略同一の量となるが、全閉時実吸入空気量は正常全閉時吸入空気量より少なくなる。
【０１０３】
バイパス制御弁２９が全閉位置で固着している場合は、全開制御時と全閉制御時との双方においてバイパス制御弁２９が全閉となるため、全閉時実吸入空気量は正常全閉時吸入空気量と略同一の量となるが、全開時実吸入空気量は正常全開時吸入空気量より多くなる。
【０１０４】
バイパス制御弁２９が中開位置で固着している場合は、全開制御時と全閉制御時との双方においてＥＧＲクーラ２７及びバイパス通路２８が導通状態となるため、全開時実吸入空気量が正常全開時実吸入空気量と異なる量になるとともに、全閉時実吸入空気量が正常全閉時実吸入量と異なる量になる。
【０１０５】
従って、ＣＰＵ３０１は、全開時実吸入空気量が正常全開時吸入空気量と略同量であり且つ全閉時実吸入空気量が正常全閉時吸入空気量より少ない場合はバイパス制御弁２９が全開固着していると判定し、全開時実吸入空気量が正常全開時吸入空気量より多く且つ全閉時実吸入空気量が正常全閉時吸入空気量と略同量である場合はバイパス制御弁２９が全閉固着していると判定し、全開時実吸入空気量が正常全開時吸入空気量と異なり且つ全閉時実吸入空気量が正常全閉時吸入空気量と異なる場合はバイパス制御弁２９が中開固着していると判定することができる。
【０１０６】
上記したような（１）或いは（２）の判別方法によれば、全開時実吸入空気量と全閉時実吸入空気量とをパラメータとして、バイパス制御弁２９の固着の態様を判別することが可能となる。
【０１０７】
ところで、内燃機関１の吸入空気量は、バイパス制御弁２９の開度以外の条件によっても変化する可能性があるため、それらの条件に起因した誤判定を防止するためには、全開制御時実吸入空気量、全閉制御時実吸入空気量、正常全開時吸入空気量、及び正常全閉時吸入空気量が検出される際の条件を同一にする必要がある。
【０１０８】
内燃機関１の吸入空気量を変化させる主な条件としては、吸気絞り弁１３の開度及びＥＧＲ弁２６の開度を例示することができる。更に、本実施の形態における内燃機関１のように排気絞り弁２１やフィルタ２００を備えた内燃機関では、排気絞り弁の開度やフィルタ２００の詰まり度合いによっても内燃機関の吸入空気量が変化する。
【０１０９】
そこで、本実施の形態では、ＣＰＵ３０１は、フィルタ２００にＰＭが捕集されていない時期に、吸気絞り弁１３、ＥＧＲ弁２６、及び排気絞り弁２１を全開に制御した上でバイパス制御弁２９の固着検出制御を実行するようにした。
【０１１０】
フィルタ２００にＰＭが捕集されていない時期としては、ＰＭが燃焼し得る温度域（例えば、５００℃〜７００℃）までフィルタ２００内の温度が高められるＰＭ再生処理やＳＯx被毒解消処理が実行された直後の所定期間内を例示することができる。
【０１１１】
但し、ＰＭ再生処理又はＳＯx被毒解消処理が実行された直後の所定期間であっても、内燃機関１において燃料の燃焼が行われている場合（例えば、内燃機関１がアイドル運転状態、加速運転状態、或いは定常運転状態にある場合）に、不用意に吸気絞り弁１３、ＥＧＲ弁２６、及び排気絞り弁２１が全開に制御されると、内燃機関１の燃焼状態に影響を及ぼすことが想定されるため、ＰＭ再生処理又はＳＯx被毒解消処理が実行された直後の所定期間内であり、且つ、内燃機関１が減速運転状態にある時のように内燃機関１に対する燃料噴射が停止されている時に固着検出制御を実行することが好ましい。
【０１１２】
このように、ＰＭ再生処理又はＳＯx被毒解消処理が実行された直後の所定期間であり且つ内燃機関１が減速運転状態にある時に、吸気絞り弁１３、ＥＧＲ弁２６、及び排気絞り弁２１を全開に制御してバイパス制御弁２９の固着検出制御が実行されるようにすれば、内燃機関１の燃焼状態に影響を及ぼすことなく正確な固着検出を行うことが可能となる。
【０１１３】
また、内燃機関１の吸入空気量は機関回転数と相関があるため、バイパス制御弁２９の固着を精度良く検出する上では、全開時実吸入空気量及び全閉時実吸入空気量が検出された際の機関回転数に対応した正常時全開吸入空気量と正常時全閉吸入空気量とを求める必要がある。
【０１１４】
これに対し、吸気絞り弁１３、ＥＧＲ弁２６、及び排気絞り弁２１の開度が全開位置にあるときの正常全開時吸入空気量と機関回転数との関係、及び正常全閉時吸入空気量と機関回転数との関係を予め実験的に求めておき、それらの関係をマップ化してＲＯＭ３０２に記憶しておくものとする。以下では、正常全開時吸入空気量と機関回転数との関係を示すマップを正常全開時基準マップと称し、正常全閉時吸入空気量と機関回転数との関係を示すマップを正常全閉時基準マップと称する。
【０１１５】
次に、バイパス制御弁２９の固着及び固着の態様が検出された後の制御について述べる。
【０１１６】
先ず、バイパス制御弁２９が全開位置で固着している場合は、ＥＧＲガスがＥＧＲクーラ２７を流れずにバイパス通路２８のみを流れることになるため、ＥＧＲガスが冷却されなり、それに応じてＥＧＲガスの体積が縮小されなくなる。
【０１１７】
このようにＥＧＲガスが冷却されなくなるとともにＥＧＲガスの体積が縮小されなくなると、内燃機関１の各気筒２が圧縮行程上死点にあるときの筒内温度（圧縮端温度）が上昇するとともに各気筒２に吸入される空気量が減少するため、各気筒２の燃焼過程において煤が発生し易くなる。
【０１１８】
特に、ＥＧＲガス量を煤の発生量が最大となる量より更に増加させることにより、燃焼室内の燃焼時における燃料及びその周囲のガス温度を煤の発生温度より低くし、以て煤を殆ど発生させないようにする条件下で内燃機関１が運転（低温燃焼運転）されている場合には、圧縮端温度の上昇による燃焼温度の不要な上昇、及びＥＧＲガスの体積増加による吸入空気量の過剰な減少が誘発されるため、混合気の燃焼過程において煤が発生し易くなる。
【０１１９】
そこで、本実施の形態では、バイパス制御弁２９の全開位置での固着が検出された場合には、ＣＰＵ３０１は、内燃機関１を通常燃焼運転させるとともに、ＥＧＲガス量を減少させるべくＥＧＲ弁２６およびまたは吸気絞り弁１３の開度を制御するようにした。
【０１２０】
また、バイパス制御弁２９が全閉位置で固着している場合は、ＥＧＲガスがバイパス通路２８を流れずにＥＧＲクーラ２７のみを流れることになるため、冷却されたＥＧＲガスが常に冷却されることになる。
【０１２１】
このように冷却されたＥＧＲガスが内燃機関１の各気筒２に供給されると、各気筒２の圧縮端温度が低下し易くなる。このため、内燃機関１が低温燃焼運転されていると、圧縮端温度の低下により内燃機関の不完全燃焼や失火が誘発される可能性がある。特に、内燃機関１の温度と負荷と圧縮比との少なくとも一つが低い状態で低温燃焼運転が行われている場合は、圧縮端温度の低下が過剰に低下し、内燃機関１の不完全燃焼や失火が誘発され易い。
【０１２２】
そこで、本実施の形態では、バイパス制御弁２９の全閉位置での固着が検出された場合には、ＣＰＵ３０１は、内燃機関１の温度と負荷と圧縮比との少なくとも一つが低い状態で低温燃焼運転が行われる時に、ＥＧＲガス量を減少させるべくＥＧＲ弁２６およびまたは吸気絞り弁１３を制御するようにした。具体的には、ＣＰＵ３０１は、水温が低い状態で内燃機関１が低温燃焼運転される時、水温及び圧縮比が低い状態で内燃機関１が低温燃焼運転される時、及び、負荷及び圧縮比が低い状態で内燃機関１が低温燃焼運転される時に、ＥＧＲガス量を減少させるべくＥＧＲ弁２６およびまたは吸気絞り弁１３を制御する。
【０１２３】
また、バイパス制御弁２９が中開位置で固着した場合には、ＥＧＲガスがバイパス通路２８とＥＧＲクーラ２７の双方を流れることになるため、内燃機関１に吸入されるＥＧＲガス量が多くなり易い。
【０１２４】
このため、本実施の形態では、バイパス制御弁２９の中開位置での固着が検出された場合には、ＣＰＵ３０１は、内燃機関１の運転状態に関わらずＥＧＲガス量を減少させるべくＥＧＲ弁２６およびまたは吸気絞り弁１３を制御するようにした。
【０１２５】
前述したように、バイパス制御弁２９の固着が検出された場合にその固着の態様に応じて内燃機関１の運転状態やＥＧＲガスの量を制御することにより、内燃機関１の運転状態の悪化や排気エミッションの悪化を抑制することができる。
【０１２６】
尚、バイパス制御弁２９の固着が検出された場合には、バイパス制御弁２９の固着を車両の運転者へ通知してバイパス制御弁２９の修理を促すことも重要である。これに対し、例えば、車両の室内に予め警告灯、メッセージ表示装置、或いは警告ブザーなどを設けておき、バイパス制御弁２９の固着が検出された際にＣＰＵ３０１が警告灯、メッセージ表示装置、或いは警告ブザーを作動させるようにするとよい。
【０１２７】
以下、本実施の形態に係る固着検出制御について図４に沿って説明する。
図４は、本実施の形態における固着検出制御ルーチンを示すフローチャート図である。固着検出制御ルーチンは、予めＲＯＭ３０２に記憶されているルーチンであり、ＣＰＵ３０１によって所定時間毎（例えば、クランクポジションセンサ３３がパルス信号を出力する度）に繰り返し実行されるルーチンである。
【０１２８】
固着検出制御ルーチンでは、ＣＰＵ３０１は、先ずＳ４０１においてＰＭ再生処理又はＳＯx被毒解消処理の実行終了時であるか否かを判別する。
【０１２９】
前記Ｓ４０１においてＰＭ再生処理又はＳＯx被毒解消処理の実行終了時ではないと判定された場合は、ＣＰＵ３０１は、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０１３０】
前記Ｓ４０１においてＰＭ再生処理又はＳＯx被毒解消処理の実行終了時であると判定された場合は、ＣＰＵ３０１は、Ｓ４０２へ進み、カウンタ：Ｃを起動させる。このカウンタ：Ｃは、ＰＭ再生処理又はＳＯx被毒解消処理の実行終了時からの経過時間を計測するカウンタである。
【０１３１】
Ｓ４０３では、ＣＰＵ３０１は、ＲＡＭ３０３から最新の機関回転数：Ne、燃料噴射量：Qinj、及びアクセル開度センサ３１の出力信号値（アクセル開度）：Accpを読み込む。
【０１３２】
Ｓ４０４では、ＣＰＵ３０１は、前記Ｓ４０３で読み込まれた機関回転数：Ne、燃料噴射量：Qinj、及びアクセル開度：Accpをパラメータとして内燃機関１が減速運転状態にあるか否かを判別する。具体的には、ＣＰＵ３０１は、機関回転数：Neが所定回転数以上であり、燃料噴射量：Qinjが“０”であり、更にアクセル開度：Accpが“０”であるという３つの条件が成立しているときは内燃機関１が減速運転状態にあると判定し、前記した３つの条件のうち少なくとも一つの条件が不成立であるときは内燃機関１が減速運転状態にないと判定する。
【０１３３】
前記Ｓ４０４において内燃機関１が減速運転状態にないと判定された場合は、ＣＰＵ３０１は、前述したＳ４０３以降の処理を再度実行する。
【０１３４】
一方、前記Ｓ４０４において内燃機関１が減速運転状態にあると判定された場合は、ＣＰＵ３０１は、Ｓ４０５へ進み、カウンタ：Ｃの計測時間：Ｃが所定時間以下であるか否かを判別する。
【０１３５】
前記Ｓ４０５においてカウンタ：Ｃの計測時間：Ｃが所定時間より長いと判定された場合、すなわちＰＭ再生処理又はＳＯx被毒解消処理の実行終了時からの経過時間が所定時間を超えている場合は、ＣＰＵ３０１は、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０１３６】
前記Ｓ４０５においてカウンタ：Ｃの計測時間：Ｃが所定時間以下であると判定された場合、すなわちＰＭ再生処理又はＳＯx被毒解消処理の実行終了時からの経過時間が所定時間以内である場合は、ＣＰＵ３０１は、Ｓ４０６へ進む。
【０１３７】
Ｓ４０６では、ＣＰＵ３０１は、吸気絞り弁１３、ＥＧＲ弁２６、及び排気絞り弁２１を全開とすべく、吸気絞り用アクチュエータ１４、排気絞り用アクチュエータ２２、及びＥＧＲ弁２６を制御する。
【０１３８】
ＣＰＵ３０１は、Ｓ４０７においてバイパス制御弁２９を全開に制御し、次いでＳ４０８においてバイパス制御弁２９が全開制御されているときのエアフローメータ１１の出力信号値（全開時実吸入空気量）：Gaopを入力する。
【０１３９】
ＣＰＵ３０１は、Ｓ４０９においてバイパス制御弁２９を全閉に制御し、次いでＳ４１０においてバイパス制御弁２９が全閉制御されているときのエアフローメータ１１の出力信号値（全閉時実吸入空気量）：Gaclを入力する。
【０１４０】
尚、全開時実吸入空気量：Gaopの検出時期と全閉時実吸入空気量：Gaclの検出時期とは順序が逆であってもよい。
【０１４１】
Ｓ４１１では、ＣＰＵ３０１は、前記Ｓ４０３で読み込まれた機関回転数：NeをパラメータとしてＲＯＭ３０２の正常全開時基準マップと正常全閉時基準マップとへアクセスし、機関回転数：Neに対応した正常時全開吸入空気量：Baseop及び正常時全閉吸入空気量：Baseclを算出する。
【０１４２】
Ｓ４１２では、前記Ｓ４０８で入力された全開時実吸入空気量：Gaopと、前記Ｓ４０１０で入力された全閉時実吸入空気量：Gaclと、前記Ｓ４１１で算出された正常時全開吸入空気量：Baseopと、前記Ｓ４１１で算出された正常時全閉吸入空気量：Baseclとを比較する。
【０１４３】
Ｓ４１３では、前記Ｓ４１２において正常判定条件が成立している否かを判別する。正常判定条件としては、例えば、全開時実吸入空気量：Gaopと全閉時実吸入空気量：Gaclとが異なり、全開時実吸入空気量：Gaopが正常時全開吸入空気量：Baseopと略等しく、全閉時実吸入空気量：Gaclが正常時全閉吸入空気量：Baseclと略等しいという３つの条件を例示することができる。
【０１４４】
前記Ｓ４１３において正常判定条件が成立していると判定された場合は、ＣＰＵ３０１は、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０１４５】
一方、前記Ｓ４１３において正常判定条件が不成立であると判定された場合は、ＣＰＵ３０１は、Ｓ４１４へ進み、全開固着判定条件が成立しているか否かを判別する。
【０１４６】
ここで、全開固着判定条件としては、以下の条件を例示することができる。
先ずバイパス通路２８の圧力損失がＥＧＲクーラ２７の圧力損失に比して多い場合の全開固着判定条件としては、全開時実吸入空気量：Gaopと全閉時実吸入空気量：Gaclとが略等しく、全開時実吸入空気量：Gaopと正常時全開吸入空気量：Baseopとが略等しく、全閉時実吸入空気量：Gaclが正常時全閉吸入空気量：Baseclより多くなるという３つ条件を例示することができる。
【０１４７】
また、バイパス通路２８の圧力損失がＥＧＲクーラ２７の圧力損失に比して小さい場合の全開固着判定条件としては、全開時実吸入空気量：Gaopと全閉時実吸入空気量：Gaclとが略等しく、全開時実吸入空気量：Gaopと正常時全開吸入空気量：Baseopとが略等しく、全閉時実吸入空気量：Gaclが正常時全閉吸入空気量：Baseclより少なくなるという３つの条件を例示することができる。
【０１４８】
前記したＳ４１４において全開固着判定条件が成立していると判定された場合は、ＣＰＵ３０１は、Ｓ４１５へ進み、予め車室内に設けられている警告灯を点灯させる。
【０１４９】
Ｓ４１６では、ＣＰＵ３０１は、内燃機関１の運転状態を通常燃焼運転に固定する。すなわち、ＣＰＵ３０１は、内燃機関１の低温燃焼運転を禁止する。
【０１５０】
Ｓ４１７では、ＣＰＵ３０１は、ＥＧＲガス量を減少させるべくＥＧＲ弁２６およびまたは吸気絞り弁１３を制御する。
【０１５１】
このようなＳ４１５〜Ｓ４１７の処理が実行されると、バイパス制御弁２９が全開固着した状態で内燃機関１が低温燃焼運転されることがなくなるとともに、内燃機関１が通常燃焼運転されているときのＥＧＲガス量が減少されるため、圧縮端温度の上昇及び吸入空気量の減少による煤の発生を抑制することが可能となる。更に、車室内に設けられた警告灯が点灯されることにより、車両の運転者がバイパス制御弁２９の固着を認識することが可能となる。
【０１５２】
また、前述したＳ４１４において全開固着判定条件が不成立であると判定された場合は、ＣＰＵ３０１は、Ｓ４１８へ進み、全閉固着判定条件が成立しているか否かを判別する。
【０１５３】
ここで、全閉固着判定条件としては、以下の条件を例示することができる。
先ずバイパス通路２８の圧力損失がＥＧＲクーラ２７の圧力損失に比して多い場合の全閉固着判定条件としては、全開時実吸入空気量：Gaopと全閉時実吸入空気量：Gaclとが略等しく、全閉時実吸入空気量：Gaclと正常時全閉吸入空気量：Baseclとが略等しく、全開時実吸入空気量：Gaopが正常時全開吸入空気量：Baseopより少なくなるという３つ条件を例示することができる。
【０１５４】
また、バイパス通路２８の圧力損失がＥＧＲクーラ２７の圧力損失に比して小さい場合の全開固着判定条件としては、全開時実吸入空気量：Gaopと全閉時実吸入空気量：Gaclとが略等しく、全閉時実吸入空気量：Gaclと正常時全閉吸入空気量：Baseclとが略等しく、全開時実吸入空気量：Gaopが正常時全開吸入空気量：Baseopより多くなるという３つ条件を例示することができる。
【０１５５】
前記Ｓ４１８において全閉固着判定条件が成立していると判定された場合は、ＣＰＵ３０１は、Ｓ４１９へ進み、車室内の警告灯を点灯させる。
【０１５６】
Ｓ４２０では、ＣＰＵ３０１は、全閉固着対応処理を実行する。全閉固着対応処理では、ＣＰＵ３０１は、図５に示すような全閉固着対応処理ルーチンを実行することになる。この全閉固着対応処理ルーチンは、前述した固着検出制御ルーチンのサブルーチンであり、予めＲＯＭ３０２に記憶されているものとする。
【０１５７】
全閉固着対応処理ルーチンでは、ＣＰＵ３０１は、先ずＳ５０１において内燃機関１が低温燃焼運転されているか否かを判別する。
【０１５８】
前記Ｓ５０１において内燃機関１が低温燃焼運転されていないと判定された場合は、バイパス制御弁２９の全閉固着に対して特別な処理を実行する必要がないとみなし、本サブルーチンの実行を終了して前述した図４の固着検出制御ルーチンへ戻る。
【０１５９】
一方、前記Ｓ５０１において内燃機関１が低温燃焼運転されていると判定された場合は、ＣＰＵ３０１は、Ｓ５０２へ進み、内燃機関１の圧縮比が通常より低いか否かを判別する。
【０１６０】
前記Ｓ５０２において内燃機関１の圧縮比が通常より低いと判定された場合は、ＣＰＵ３０１は、Ｓ５０３へ進み、内燃機関１の負荷が低いか否か、又は水温センサ３４の出力信号値（水温）が所定温度：Ｔ未満であるか否かを判別する。
【０１６１】
前記Ｓ５０３において内燃機関１の負荷が低い、又は水温センサ３４の出力信号値（水温）が所定温度：Ｔ未満であると判定された場合は、ＣＰＵ３０１は、Ｓ５０５へ進み、ＥＧＲガス量を減少させるべく吸気絞り弁１３およびまたはＥＧＲ弁２６を制御する。ＣＰＵ３０１は、このＳ５０５の処理を実行し終えると、本サブルーチンを終了して前述した図４の固着検出制御ルーチンへ戻る。
【０１６２】
前記Ｓ５０３において内燃機関１の負荷が低くなく、且つ水温センサ３４の出力信号値（水温）が所定温度：Ｔ以上であると判定された場合は、ＣＰＵ３０１は、バイパス制御弁２９の全閉固着に対して特別な処理を実行する必要がないとみなし、本サブルーチンの実行を終了して前述した図４の固着検出制御ルーチンへ戻る。
【０１６３】
前記Ｓ５０２において内燃機関１の圧縮比が通常より低くないと判定された場合は、ＣＰＵ３０１は、Ｓ５０４へ進み、水温センサ３４の出力信号値（水温）が所定温度：Ｔ未満であるか否かを判別する。
【０１６４】
前記Ｓ５０４において水温センサ３４の出力信号値（水温）が所定温度：Ｔ以上であると判定された場合は、ＣＰＵ３０１は、バイパス制御弁２９の全閉固着に対して特別な処理を実行する必要がないとみなし、本サブルーチンの実行を終了して前述した図４の固着検出制御ルーチンへ戻る。
【０１６５】
前記Ｓ５０４において水温センサ３４の出力信号値（水温）が所定温度：Ｔ以下であると判定された場合は、ＣＰＵ３０１は、Ｓ５０５へ進み、ＥＧＲガス量を減少させるべく吸気絞り弁１３およびまたはＥＧＲ弁２６を制御する。ＣＰＵ３０１は、このＳ５０５の処理を実行し終えると、本サブルーチンを終了して前述した図４の固着検出制御ルーチンへ戻る。
【０１６６】
このように全閉固着対応処理ルーチンが実行されると、水温が低い状態で内燃機関１が低温燃焼運転される場合、水温及び圧縮比が低い状態で内燃機関１が低温燃焼運転される場合、及び、負荷及び圧縮比が低い状態で内燃機関１が低温燃焼運転される場合に、ＥＧＲクーラ２７によって冷却されたＥＧＲガスが内燃機関１へ過剰に流入することがなくなるため、圧縮端温度が過剰に低下することがなくなり、以て内燃機関１の運転状態の悪化を抑制することができる。
【０１６７】
ここで図４の固着検出制御ルーチンに戻り、前述したＳ４１８において全閉固着判定条件が不成立であると判定された場合は、ＣＰＵ３０１は、Ｓ４２１へ進み、中開固着判定条件が成立しているか否かを判別する。中開固着判定条件としては、全開時実吸入空気量：Gaopと全閉時実吸入空気量：Gaclとが略等しく、全開時実吸入空気量：Gaopと正常時全開吸入空気量：Baseopとが異なり、全閉時実吸入空気量：Gaclと正常時全閉吸入空気量：Baseclとが異なるという３つの条件を例示することができる。
【０１６８】
前記Ｓ４２１において中開固着判定条件が不成立であると判定された場合は、ＣＰＵ３０１は、固着判定制御の実行を中断し、本ルーチンの実行を終了する。
【０１６９】
前記Ｓ４２１において中開固着判定条件が成立していると判定された場合は、ＣＰＵ３０１は、Ｓ４２２へ進み、車室内の警告灯を点灯させる。
【０１７０】
Ｓ４２３では、ＣＰＵ３０１は、ＥＧＲガス量を減量させるべくＥＧＲ弁２６およびまたは吸気絞り弁１３を制御する。ＣＰＵ３０１は、このＳ４２３の処理を実行し終えると、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０１７１】
このようにＣＰＵ３０１が固着検出制御ルーチンを実行することにより、本発明に係る固着検出手段が実現されることになる。
【０１７２】
従って、本実施の形態によれば、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ２７と、ＥＧＲクーラ２７を迂回するバイパス通路２８と、ＥＧＲクーラ２７とバイパス通路２８へ流入するＥＧＲガスの流量比を調整するバイパス制御弁２９と、を備えたＥＧＲ機構において、バイパス制御弁２９の固着及び固着の態様を検出することが可能となる。
【０１７３】
更に、本実施の形態では、バイパス制御弁２９の固着が検出された場合に、バイパス制御弁２９の固着の態様に応じて内燃機関１の運転状態やＥＧＲガス量が制御されることになるため、バイパス制御弁２９の固着に起因した機関運転状態の悪化や排気エミッションの悪化を抑制することも可能となる。
【０１７４】
＜実施の形態２＞
次に、本発明に係る内燃機関のＥＧＲ機構の第２の実施の形態について図６〜図１０に基づいて説明する。ここでは、前述した第１の実施の形態と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
【０１７５】
本実施の形態と前述した第１の実施の形態との差異は、前述した第１の実施の形態ではフィルタ２００のＰＭ再生処理又はＳＯx被毒解消処理が実行された直後の減速運転時にバイパス制御弁２９の固着検出制御を実行するのに対し、本実施の形態では内燃機関１の減速運転時に排気がフィルタ２００を迂回して流れるよう制御してバイパス制御弁２９の固着検出制御を行う点にある。
【０１７６】
本実施の形態に係る排気浄化機構２０は、図６〜図８に示すように、フィルタ２００が装填されたケーシング２０２を備えている。このケーシング２０２には、上流側排気管１８から分岐してフィルタ２００の一側の面に臨む第１の排気通路２０３と、上流側排気管１８から分岐してフィルタ２００の他側の面に臨む第２の排気通路２０４とが形成されるとともに、前記フィルタ２００の温度に対応した電気信号を出力するフィルタ温度センサ２０５が取り付けられている。
【０１７７】
続いて、排気浄化機構２０は、上流側排気管１８から第１及び第２の排気通路２０３、２０４へ分岐する部位から前記フィルタ２００を経由せずに下流側排気管１９へ排気を導くフィルタバイパス通路２０６を備えている。
【０１７８】
第１の排気通路２０３と第２の排気通路２０４とフィルタバイパス通路２０６との分岐点には、排気流れ切換弁２０７が設けられている。この排気流れ切換弁２０７は、負圧式アクチュエータやステッパモータ等からなる排気切換用アクチュエータ２０８によって駆動される弁体２０７ａを備え、第１の排気通路２０３を選択してフィルタ２００の一側から他側へ向かう排気の流れ（以下、順流と記す）と、第２の排気通路２０４を選択してフィルタ２００の他側から一側へ向かう排気の流れ（以下、逆流と記す）と、フィルタバイパス通路２０６を選択してフィルタ２００を迂回する排気の流れ（以下、バイパス流と記す）とを切り換え可能になっている。
【０１７９】
尚、フィルタ２００を収容するケーシング２０２は、図７に示すように、フィルタバイパス通路２０６の真上に位置するよう配置され、ケーシング２０２の両側に上流側排気管１８から分岐した第１の排気通路２０３と第２の排気通路２０４が接続される形となっている。ケーシング２０２内のフィルタ２００は、排気の流れ方向を長さ方向と仮定した場合に、長さ方向に直交する幅方向の長さが長さ方向の長さより長くなるよう形成されている。このような構成によれば、排気浄化機構２０を車両へ搭載する際に必要となるスペースを小さくすることができる。
【０１８０】
前記したフィルタ２００は、例えば、一端が閉塞され且つ他端が開放された排気通路と、一端が開放され且つ他端が閉塞された排気通路とが隔壁を介して交互に且つハニカム状に配置された、コージェライト等のような多孔質の基材からなるウォールフロー型のフィルタである。
【０１８１】
前記した基材の隔壁の表面上及び隔壁の細孔の内壁面には、アルミナ等からなる担体の層が形成されており、この担体上に貴金属触媒と活性酸素放出剤とが担持されている。
【０１８２】
前記した貴金属触媒は、微粒子を酸化する能力を有する物質であり、白金（Ｐｔ）等を例示することができる。
【０１８３】
前記した活性酸素放出剤は、活性酸素を放出して貴金属触媒による微粒子の酸化を促進するものであり、好ましくは、該活性酸素放出剤の周囲が酸素過剰雰囲気のときは酸素を取り込んで保持するとともに、該活性酸素放出剤の周囲の酸素濃度が低下したときは保持していた酸素を活性酸素の形で放出するものである。このような活性酸素放出剤としては、例えば、カリウム（Ｋ）、ナトリウム（Ｎａ）、リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）、ルビジウム（Ｒｂ）のようなアルカリ金属、バリウム（Ｂａ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）のようなアルカリ土類金属、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）のような希土類、および遷移金属から選ばれた少なくとも一つから構成されるものを例示することができる。
【０１８４】
このように構成された排気浄化機構２０では、排気流れ切換弁２０７の弁体２０７ａが図６の破線で示す位置（以下、順流位置と記す）にあるときは、上流側排気管１８と第１の排気通路２０３とが導通するとともに、第２の排気通路２０４とフィルタバイパス通路２０６とが導通することになるため、排気は上流側排気管１８→第１の排気通路２０３→フィルタ２００→第２の排気通路２０４→フィルタバイパス通路２０６→下流側排気管１９の順に流れる。
【０１８５】
排気浄化機構２０では、排気流れ切換弁２０７の弁体２０７ａが図６の実線で示す位置（以下、逆流位置と記す）にあるときは、上流側排気管１８と第２の排気通路２０４とが導通するとともに、第１の排気通路２０３とフィルタバイパス通路２０６とが導通することになるため、排気は、上流側排気管１８→第２の排気通路２０４→フィルタ２００→第１の排気通路２０３→フィルタバイパス通路２０６→下流側排気管１９の順に流れる。
【０１８６】
排気浄化機構２０では、排気流れ切換弁２０７の弁体２０７ａが図８に示すように上流側排気管１８の軸線と平行となる中立位置にあるときは、上流側排気管１８が直接フィルタバイパス通路２０６と導通するため、排気が上流側排気管１８からフィルタ２００を迂回してフィルタバイパス通路２０６へ流れることになる。以下、弁体２０７ａの中立位置をバイパス流位置と称する。
【０１８７】
排気流れ切換弁２０７の弁体２０７ａの位置が順流位置と逆流位置とに交互に切り換えられた場合は、排気浄化機構２０における排気の流れが順流と逆流とに交互に切り換えられることになり、煤などの微粒子がフィルタ２００の基材内を活発に動き回ることになるため、微粒子の酸化が促進され、以て微粒子の浄化が効率よく行われることになる。
【０１８８】
すなわち、フィルタ２００に対し双方向から排気が流れた場合には、微粒子は、フィルタ２００の両面で順流方向と逆流方向に撹乱されるので、フィルタ２００の両面で、あるいは、フィルタ２００の基材内部で動き回ることになる。その結果、フィルタ２００の略全域の活性点で微粒子が酸化されるようになるため、微粒子の蓄積が抑制され、排気の圧損上昇を避けることができる。
【０１８９】
次に、本実施の形態におけるＥＣＵ３０の入力ポート３０６には、図９に示すように、クランクポジションセンサ３３が直接接続されるとともに、コモンレール圧センサ４ａ、エアフローメータ１１、吸気温度センサ１２、酸素濃度センサ２３、排気温度センサ２４、アクセル開度センサ３１、水温センサ３４、フィルタ温度センサ２０５等のようにアナログ信号形式の信号を出力するセンサの出力信号がＡ／Ｄ３０５を介して接続されている。
【０１９０】
出力ポート３０７には、燃料噴射弁３、吸気絞り用アクチュエータ１４、排気絞り用アクチュエータ２２、ＥＧＲ弁２６、及びバイパス制御弁２９に加え、排気切換用アクチュエータ２０８が接続されている。
【０１９１】
ＲＯＭ３０２は、燃料噴射弁３を制御するための燃料噴射制御ルーチン、吸気絞り弁１３を制御するための吸気絞り制御ルーチン、排気絞り弁２１を制御するための排気絞り制御ルーチン、ＥＧＲ弁２６及びバイパス制御弁２９を制御するためのＥＧＲ制御ルーチン、排気浄化機構２０の排気切換用アクチュエータ２０８を制御するための排気浄化制御ルーチン等のアプリケーションプログラムに加え、各種の制御マップを記憶している。
【０１９２】
前記ＣＰＵ３０１は、前記ＲＯＭ３０２に記憶されたアプリケーションプログラムに従って動作し、燃料噴射弁制御、吸気絞り制御、排気絞り制御、ＥＧＲ制御、及び排気浄化制御などの既知の制御に加え、本発明の要旨となる固着検出制御を実行する。
【０１９３】
以下、本実施の形態における固着検出制御について図１０に沿って説明する。図１０は、本実施の形態における固着検出制御ルーチンを示すフローチャート図である。固着検出制御ルーチンは、予めＲＯＭ３０２に記憶されているルーチンであり、ＣＰＵ３０１によって所定時間毎（例えば、クランクポジションセンサ３３がパルス信号を出力する度）に繰り返し実行されるルーチンである。
【０１９４】
固着検出制御ルーチンでは、ＣＰＵ３０１は、先ずＳ１００１において、ＲＡＭ３０３から最新の機関回転数：Ne、燃料噴射量：Qinj、及びアクセル開度センサ３１の出力信号値（アクセル開度）：Accpを読み込む。
【０１９５】
Ｓ１００２では、ＣＰＵ３０１は、前記Ｓ１００１で読み込まれた機関回転数：Ne、燃料噴射量：Qinj、及びアクセル開度：Accpをパラメータとして内燃機関１が減速運転状態にあるか否かを判別する。具体的には、ＣＰＵ３０１は、機関回転数：Neが所定回転数以上であり、燃料噴射量：Qinjが“０”であり、更にアクセル開度：Accpが“０”であるという３つの条件が成立しているときは内燃機関１が減速運転状態にあると判定し、前記した３つの条件のうち少なくとも一つの条件が不成立であるときは内燃機関１が減速運転状態にないと判定する。
【０１９６】
前記Ｓ１００２において内燃機関１が減速運転状態にないと判定された場合は、ＣＰＵ３０１は、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０１９７】
一方、前記Ｓ１００２において内燃機関１が減速運転状態にあると判定された場合は、ＣＰＵ３０１は、Ｓ１００３へ進み、吸気絞り弁１３、ＥＧＲ弁２６、及び排気絞り弁２１を全開に制御すると同時に、内燃機関１の排気がフィルタ２００を迂回して流れるように排気流れ切換弁２０７の開度をバイパス流位置に制御する。
【０１９８】
ＣＰＵ３０１は、Ｓ１００４においてバイパス制御弁２９を全開に制御し、次いでＳ１００５においてバイパス制御弁２９が全開制御されているときのエアフローメータ１１の出力信号値（全開時実吸入空気量）：Gaopを入力する。
【０１９９】
ＣＰＵ３０１は、Ｓ１００６においてバイパス制御弁２９を全閉に制御し、次いでＳ１００７においてバイパス制御弁２９が全閉制御されているときのエアフローメータ１１の出力信号値（全閉時実吸入空気量）：Gaclを入力する。
【０２００】
尚、全開時実吸入空気量：Gaopの検出時期と全閉時実吸入空気量：Gaclの検出時期とは順序が逆であってもよい。
【０２０１】
Ｓ１００８では、ＣＰＵ３０１は、前記Ｓ１００１で読み込まれた機関回転数：NeをパラメータとしてＲＯＭ３０２の正常全開時基準マップと正常全閉時基準マップとへアクセスし、機関回転数：Neに対応した正常時全開吸入空気量：Baseop及び正常時全閉吸入空気量：Baseclを算出する。
【０２０２】
Ｓ１００９では、前記Ｓ１００５で入力された全開時実吸入空気量：Gaopと、前記Ｓ１００７で入力された全閉時実吸入空気量：Gaclと、前記Ｓ１００８で算出された正常時全開吸入空気量：Baseopと、前記Ｓ１００８で算出された正常時全閉吸入空気量：Baseclとを比較する。
【０２０３】
Ｓ１０１０では、前記Ｓ１００９において正常判定条件が成立している否かを判別する。正常判定条件としては、例えば、全開時実吸入空気量：Gaopと全閉時実吸入空気量：Gaclとが異なり、全開時実吸入空気量：Gaopが正常時全開吸入空気量：Baseopと略等しく、全閉時実吸入空気量：Gaclが正常時全閉吸入空気量：Baseclと略等しいという３つの条件を例示することができる。
【０２０４】
前記Ｓ１０１０において正常判定条件が成立していると判定された場合は、ＣＰＵ３０１は、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０２０５】
一方、前記Ｓ１０１０において正常判定条件が不成立であると判定された場合は、ＣＰＵ３０１は、Ｓ１０１１へ進み、全開固着判定条件が成立しているか否かを判別する。
【０２０６】
前記Ｓ１０１１において全開固着判定条件が成立していると判定された場合は、ＣＰＵ３０１は、Ｓ１０１２へ進み、予め車室内に設けられている警告灯を点灯させる。
【０２０７】
Ｓ１０１３では、ＣＰＵ３０１は、内燃機関１の運転状態を通常燃焼運転に固定する。すなわち、ＣＰＵ３０１は、内燃機関１の低温燃焼運転を禁止する。
【０２０８】
Ｓ１０１４では、ＣＰＵ３０１は、ＥＧＲガス量を減少させるべくＥＧＲ弁２６およびまたは吸気絞り弁１３を制御する。
【０２０９】
このようなＳ１０１２〜Ｓ１０１４の処理が実行されると、バイパス制御弁２９が全開固着した状態で内燃機関１が低温燃焼運転されることがなくなるとともに、内燃機関１が通常燃焼運転されているときのＥＧＲガス量が減少されるため、圧縮端温度の上昇及び吸入空気量の減少による煤の発生を抑制することが可能となる。更に、車室内に設けられた警告灯が点灯されることにより、車両の運転者がバイパス制御弁２９の固着を認識することが可能となる。
【０２１０】
前述したＳ１０１１において全開固着判定条件が不成立であると判定された場合は、ＣＰＵ３０１は、Ｓ１０１５へ進み、全閉固着判定条件が成立しているか否かを判別する。
【０２１１】
前記Ｓ１０１５において全閉固着判定条件が成立していると判定された場合は、ＣＰＵ３０１は、Ｓ１０１６へ進み、車室内の警告灯を点灯させる。
【０２１２】
Ｓ１０１７では、ＣＰＵ３０１は、全閉固着対応処理を実行する。全閉固着対応処理では、ＣＰＵ３０１は、前述した第１の実施の形態と同様の全閉固着対応処理ルーチンを実行する。
【０２１３】
前述したＳ１０１５において全閉固着判定条件が不成立であると判定された場合は、ＣＰＵ３０１は、Ｓ１０１８へ進み、中開固着判定条件が成立しているか否かを判別する。
【０２１４】
前記Ｓ１０１８において中開固着判定条件が不成立であると判定された場合は、ＣＰＵ３０１は、固着判定制御の実行を中断し、本ルーチンの実行を終了する。
【０２１５】
また、前記Ｓ１０１８において中開固着判定条件が成立していると判定された場合は、ＣＰＵ３０１は、Ｓ１０１９へ進み、車室内の警告灯を点灯させる。
【０２１６】
Ｓ１０２０では、ＣＰＵ３０１は、ＥＧＲガス量を減量させるべくＥＧＲ弁２６およびまたは吸気絞り弁１３を制御する。ＣＰＵ３０１は、このＳ１０２０の処理を実行し終えると、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０２１７】
このようにＣＰＵ３０１が固着検出制御ルーチンを実行することにより、固着検出制御が実行される際に内燃機関１の排気がフィルタ２００を迂回して流れることになるため、フィルタ２００の詰まり度合いに起因した誤判定を防止しつつ、バイパス制御弁２９の固着及び固着の態様を検出することが可能となる。
【０２１８】
【発明の効果】
本発明によれば、ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラと、ＥＧＲクーラを迂回するバイパス通路と、ＥＧＲクーラとバイパス通路とへ流入するＥＧＲガスの流量比を調整するバイパス制御弁とを備えた内燃機関のＥＧＲ機構において、バイパス制御弁の固着を検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明を適用する内燃機関の概略構成を示す図
【図２】  第１の実施の形態における排気浄化機構の構成を示す図
【図３】  第１の実施の形態におけるＥＣＵの内部構成を示すブロック図
【図４】  第１の実施の形態における固着検出制御ルーチンを示すフローチャート図
【図５】  全閉固着対応処理ルーチンを示すフローチャート図
【図６】  第２の実施の形態における排気浄化機構の構成を示す図（１）
【図７】  第２の実施の形態における排気浄化機構の構成を示す図（２）
【図８】  排気浄化機構の動作を説明する図
【図９】  第２の実施の形態におけるＥＣＵの内部構成を示すブロック図
【図１０】  第２の実施の形態における固着検出制御ルーチンを示すフローチャート図
【符号の説明】
１・・・・内燃機関
１１・・・エアフローメータ
１３・・・吸気絞り弁
２０・・・排気浄化機構
２１・・・排気絞り弁
２５・・・ＥＧＲ通路
２６・・・ＥＧＲ弁
２７・・・ＥＧＲクーラ
２８・・・バイパス通路
２９・・・バイパス制御弁
３０・・・ＥＣＵ
２００・・フィルタ
【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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