(57)【要約】【課題】エンジンのエネルギー損失などを考慮に入れて、高圧ＥＧＲガスと低圧ＥＧＲガスとの分配を適切に調整する。【解決手段】内燃機関の制御装置は、ターボチャージャと、低圧ＥＧＲ装置と、高圧ＥＧＲ装置とを有するシステムに対して制御を行うために好適に利用される。具体的には、ＥＧＲ分配調整手段は、高圧ＥＧＲ装置を用いた場合における第１のエネルギー損失、及び低圧ＥＧＲ装置を用いた場合における第２のエネルギー損失を求め、第１のエネルギー損失及び第２のエネルギー損失に基づいて、高圧ＥＧＲ装置によって還流させるＥＧＲガスと低圧ＥＧＲ装置によって還流させるＥＧＲガスとの分配を調整する。これにより、内燃機関のエネルギー損失の悪化を抑制でき、燃費の悪化を抑制することが可能となる。【選択図】図６
2009299579.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気通路にコンプレッサが配置され、排気通路にタービンが配置されたターボチャージャと、前記タービンより上流側の排気通路から前記コンプレッサより下流側の吸気通路へ排気ガスを還流させる高圧ＥＧＲ装置と、前記タービンより下流側の排気通路から前記コンプレッサより上流側の吸気通路へ排気ガスを還流させる低圧ＥＧＲ装置と、を有する内燃機関の制御装置であって、
前記高圧ＥＧＲ装置を用いた場合における前記内燃機関の第１のエネルギー損失、及び前記低圧ＥＧＲ装置を用いた場合における前記内燃機関の第２のエネルギー損失を求め、前記第１のエネルギー損失及び前記第２のエネルギー損失に基づいて、前記高圧ＥＧＲ装置によって還流させるＥＧＲガスと前記低圧ＥＧＲ装置によって還流させるＥＧＲガスとの分配を調整するＥＧＲ分配調整手段を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記ＥＧＲ分配調整手段は、
前記第１のエネルギー損失が前記第２のエネルギー損失よりも小さい場合には、前記低圧ＥＧＲ装置によるＥＧＲガス量に対する前記高圧ＥＧＲ装置によるＥＧＲガス量の比率が大きくなるように前記分配の調整を行い、
前記第２のエネルギー損失が前記第１のエネルギー損失よりも小さい場合には、前記高圧ＥＧＲ装置によるＥＧＲガス量に対する前記低圧ＥＧＲ装置によるＥＧＲガス量の比率が大きくなるように前記分配の調整を行う請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記ＥＧＲ分配調整手段は、前記高圧ＥＧＲ装置を用いた場合及び前記低圧ＥＧＲ装置を用いた場合のそれぞれについて、前記タービンの入力エネルギーと前記コンプレッサの出力エネルギーとの差分を求め、当該差分を前記第１及び第２のエネルギー損失として用いる請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記ＥＧＲ分配調整手段は、前記コンプレッサにおける流入ガス量、入口温度、入口圧力、及び出口圧力と、前記タービンにおける流入ガス量、入口温度、入口圧力、及び出口圧力とに基づいて、前記第１及び第２のエネルギー損失を求める請求項１乃至３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記内燃機関の運転状態が中負荷にある場合に、前記分配の調整を行う請求項１乃至４のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記中負荷は、前記高圧ＥＧＲ装置を用いたＥＧＲガスの還流、及び前記低圧ＥＧＲ装置を用いたＥＧＲガスの還流のいずれによっても、要求インマニ温度を満たすことが可能な負荷領域に相当する請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記ＥＧＲ分配調整手段は、前記第１のエネルギー損失及び前記第２のエネルギー損失に基づいて、前記高圧ＥＧＲ装置を用いたＥＧＲガスの還流と前記低圧ＥＧＲ装置を用いたＥＧＲガスの還流との切り替えを行うことで、前記分配の調整を行う請求項１乃至６のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記ＥＧＲ分配調整手段は、
前記第１のエネルギー損失が前記第２のエネルギー損失よりも小さい場合には、前記高圧ＥＧＲ装置を用いたＥＧＲガスの還流へ切り替え、
前記第２のエネルギー損失が前記第１のエネルギー損失よりも小さい場合には、前記低圧ＥＧＲ装置を用いたＥＧＲガスの還流へ切り替える請求項７に記載の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、高圧ＥＧＲ装置及び低圧ＥＧＲ装置を有するシステムに対して制御を行う内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の技術が、例えば特許文献１及び２に記載されている。特許文献１には、エンジン回転数及びエンジン負荷に基づき、高圧ＥＧＲ装置を用いたＥＧＲガスの還流と低圧ＥＧＲ装置を用いたＥＧＲガスの還流とを切り替える技術が記載されている。具体的には、高負荷から中負荷までの運転状態では低圧ＥＧＲ装置を用い、低負荷から零負荷までの運転状態では高圧ＥＧＲ装置を用いている。また、特許文献２には、エンジン負荷及び圧力差（スロットル下流圧とタービン上流圧との差圧）に基づいて、高圧ＥＧＲ装置と低圧ＥＧＲ装置とを使い分ける技術が記載されている。その他にも、本発明に関連する技術が、特許文献３及び４に記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２１６２５号公報
【特許文献２】特開２０００−１３０２６５号公報
【特許文献３】特開２００７−２５５３２３号公報
【特許文献４】特開２００８−１９７２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したように、基本的には、エンジン負荷に応じて、高圧ＥＧＲ装置と低圧ＥＧＲ装置との切り替えが行われている。例えば、負荷に対応する要求インマニ温度に応じて、このような切り替えが行われる。このように要求インマニ温度に応じて切り替えを行った場合、例えば運転状態が中負荷にある場合には、高圧ＥＧＲ装置及び低圧ＥＧＲ装置のいずれによっても、要求インマニ温度を満たすことができるものと考えられる。ここで、中負荷において、いずれのＥＧＲ装置を用いるべきかを決める方法の１つとして、ターボ効率に基づいて決定することが考えられるが、こうする場合には、ターボ効率が比較的高い低圧ＥＧＲ装置が用いられる傾向にあると言える。しかしながら、このようにターボ効率のみに基づいて低圧ＥＧＲ装置を使用した場合には、エンジンのエネルギー損失（エンジン損失仕事）が悪化して、燃費が悪化してしまう場合がある。
【０００５】
なお、上記した特許文献１乃至４には、エンジンのエネルギー損失などを考慮に入れて、高圧ＥＧＲ装置によって還流させるＥＧＲガス（以下、「高圧ＥＧＲガス」とも呼ぶ。）と低圧ＥＧＲ装置によって還流させるＥＧＲガス（以下、「低圧ＥＧＲガス」とも呼ぶ。）との分配を適切に調整することについて記載されていない。
【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、エンジンのエネルギー損失などを考慮に入れて、高圧ＥＧＲガスと低圧ＥＧＲガスとの分配を適切に調整することが可能な内燃機関の制御装置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】
【０００７】
本発明の１つの観点では、吸気通路にコンプレッサが配置され、排気通路にタービンが配置されたターボチャージャと、前記タービンより上流側の排気通路から前記コンプレッサより下流側の吸気通路へ排気ガスを還流させる高圧ＥＧＲ装置と、前記タービンより下流側の排気通路から前記コンプレッサより上流側の吸気通路へ排気ガスを還流させる低圧ＥＧＲ装置と、を有する内燃機関の制御装置は、前記高圧ＥＧＲ装置を用いた場合における前記内燃機関の第１のエネルギー損失、及び前記低圧ＥＧＲ装置を用いた場合における前記内燃機関の第２のエネルギー損失を求め、前記第１のエネルギー損失及び前記第２のエネルギー損失に基づいて、前記高圧ＥＧＲ装置によって還流させるＥＧＲガスと前記低圧ＥＧＲ装置によって還流させるＥＧＲガスとの分配を調整するＥＧＲ分配調整手段を備える。
【０００８】
上記の内燃機関の制御装置は、ターボチャージャと、低圧ＥＧＲ装置と、高圧ＥＧＲ装置とを有するシステムに対して制御を行うために好適に利用される。具体的には、ＥＧＲ分配調整手段は、高圧ＥＧＲ装置を用いた場合における第１のエネルギー損失、及び低圧ＥＧＲ装置を用いた場合における第２のエネルギー損失を求め、第１のエネルギー損失及び第２のエネルギー損失に基づいて、高圧ＥＧＲ装置によって還流させるＥＧＲガスと低圧ＥＧＲ装置によって還流させるＥＧＲガスとの分配を調整する。これにより、内燃機関のエネルギー損失が小さい（つまり燃費が良い）ＥＧＲ分配にて、ＥＧＲガスの還流を行うことができる。したがって、内燃機関のエネルギー損失の悪化を抑制でき、燃費の悪化を抑制することが可能となる。
【０００９】
上記の内燃機関の制御装置の一態様では、前記ＥＧＲ分配調整手段は、前記第１のエネルギー損失が前記第２のエネルギー損失よりも小さい場合には、前記低圧ＥＧＲ装置によるＥＧＲガス量に対する前記高圧ＥＧＲ装置によるＥＧＲガス量の比率が大きくなるように前記分配の調整を行い、前記第２のエネルギー損失が前記第１のエネルギー損失よりも小さい場合には、前記高圧ＥＧＲ装置によるＥＧＲガス量に対する前記低圧ＥＧＲ装置によるＥＧＲガス量の比率が大きくなるように前記分配の調整を行う。
【００１０】
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様では、前記ＥＧＲ分配調整手段は、前記高圧ＥＧＲ装置を用いた場合及び前記低圧ＥＧＲ装置を用いた場合のそれぞれについて、前記タービンの入力エネルギーと前記コンプレッサの出力エネルギーとの差分を求め、当該差分を前記第１及び第２のエネルギー損失として用いる。
【００１１】
好適には、前記ＥＧＲ分配調整手段は、前記コンプレッサにおける流入ガス量、入口温度、入口圧力、及び出口圧力と、前記タービンにおける流入ガス量、入口温度、入口圧力、及び出口圧力とに基づいて、前記第１及び第２のエネルギー損失を求める。
【００１２】
上記の内燃機関の制御装置において好適には、前記内燃機関の運転状態が中負荷にある場合に、前記分配の調整を行う。また、前記中負荷は、前記高圧ＥＧＲ装置を用いたＥＧＲガスの還流、及び前記低圧ＥＧＲ装置を用いたＥＧＲガスの還流のいずれによっても、要求インマニ温度を満たすことが可能な領域に相当する。これにより、中負荷にある場合に、内燃機関のエネルギー損失の悪化を適切に抑制でき、燃費の悪化を抑制することが可能となる。
【００１３】
好適な実施例では、前記ＥＧＲ分配調整手段は、前記第１のエネルギー損失及び前記第２のエネルギー損失に基づいて、前記高圧ＥＧＲ装置を用いたＥＧＲガスの還流と前記低圧ＥＧＲ装置を用いたＥＧＲガスの還流との切り替えを行うことで、前記分配の調整を行う。この場合、好適には、前記ＥＧＲ分配調整手段は、前記第１のエネルギー損失が前記第２のエネルギー損失よりも小さい場合には、前記高圧ＥＧＲ装置を用いたＥＧＲガスの還流へ切り替え、前記第２のエネルギー損失が前記第１のエネルギー損失よりも小さい場合には、前記低圧ＥＧＲ装置を用いたＥＧＲガスの還流へ切り替える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
［装置構成］
図１は、本実施形態に係る内燃機関の制御装置が適用された車両１００の概略構成を示すブロック図である。なお、図１において、実線の矢印は吸気及び排気の流れを示し、破線の矢印は信号の入出力を示す。
【００１５】
車両１００は、主に、エンジン（内燃機関）１０と、燃料噴射弁１５と、温度センサ１６と、Ａ／Ｆセンサ１７と、吸気通路２０と、エアフロメータ２１と、スロットルバルブ２２ａ、２２ｂと、ターボチャージャ２３と、インタークーラ（ＩＣ）２４と、排気通路２５と、触媒３０と、高圧ＥＧＲ装置５０と、低圧ＥＧＲ装置５１と、ＥＣＵ（Engine Control Unit）７と、を備える。
【００１６】
エンジン１０は、例えば直列４気筒のディーゼルエンジンとして構成され、車両１００における走行用動力源を出力する。エンジン１０の各気筒は、インテークマニホールド１１及びエキゾーストマニホールド１２に接続されている。以下、インテークマニホールドのことを単に「インマニ」と表記し、エキゾーストマニホールドのことを単に「エキマニ」と表記する。エンジン１０は、各気筒に設けられた燃料噴射弁１５と、各燃料噴射弁１５に対して高圧の燃料を供給するコモンレール１４とを備え、コモンレール１４には不図示の燃料ポンプにより燃料が高圧状態で供給される。
【００１７】
インマニ１１に接続された吸気通路２０には、エンジン１０への吸入空気量を検出するエアフロメータ２１と、空気量を調整するスロットルバルブ２２ａ、２２ｂと、通過するガスの温度を検出する温度センサ１６と、吸気を過給するターボチャージャ２３のコンプレッサ２３ａと、吸気を冷却するインタークーラ２４と、が設けられている。エアフロメータ２１は、検出した吸入空気量に対応する検出信号Ｓ２１をＥＣＵ７に供給する。また、温度センサ１６は、コンプレッサ２３ａに流入するガスの温度（以下、「コンプレッサ入口温度」と呼ぶ。）を検出し、コンプレッサ入口温度に対応する検出信号Ｓ１６をＥＣＵ７に供給する。更に、吸気通路２０には、インタークーラ２４をバイパスして吸気を流すことが可能に構成されたバイパス通路２４ａが設けられており、バイパス通路２４ａには、バイパス通路２４ａへの吸気の供給／遮断を調整可能なバイパスバルブ２４ｂが設けられている。このようなバイパス通路２４ａ及びバイパスバルブ２４ｂを用いることで、吸気に対する冷却効率を変えることができる。
【００１８】
エキマニ１２に接続された排気通路２５には、排気ガスのエネルギーによって回転されるターボチャージャ２３のタービン２３ｂと、排気ガスのＡ／Ｆ（空燃比）を検出するＡ／Ｆセンサ１７と、排気ガスを浄化可能な触媒３０と、が設けられている。ターボチャージャ２３には、ターボチャージャ２３による過給圧を調整可能な可変ノズル（ＶＮ（Variable Nozzle））４４が設けられている。Ａ／Ｆセンサ１７は、検出したＡ／Ｆに対応する検出信号Ｓ１７をＥＣＵ７に供給する。触媒３０としては、例えばＤＰＮＲ(Diesel Particulate-NOx Reduction System)などが用いられる。
【００１９】
また、車両１００は、タービン２３ｂの上流側からコンプレッサ２３ａの下流側に排気ガスを還流させる高圧ＥＧＲ装置５０（ＨＰＬ（High Pressure Loop）ＥＧＲ装置）、及び、タービン２３ｂ及び触媒３０の下流側からコンプレッサ２３ａの上流側に排気ガスを還流させる低圧ＥＧＲ装置（ＬＰＬ（Low Pressure Loop）ＥＧＲ装置）５１を備える。高圧ＥＧＲ装置５０は、高圧ＥＧＲ通路３１と、高圧ＥＧＲクーラ３２と、高圧ＥＧＲ弁３３とを有する。高圧ＥＧＲ通路３１は、排気通路２５のタービン２３ｂの上流位置と、吸気通路２０のインタークーラ２４より下流位置とを接続する通路である。また、高圧ＥＧＲ通路３１には、還流される排気ガスを冷却する高圧ＥＧＲクーラ３２、及び還流させる排気ガス量を制御するための高圧ＥＧＲ弁３３が設けられている。高圧ＥＧＲ弁３３は、ＥＣＵ７から供給される制御信号Ｓ３３によって開閉などが制御される。以下では、高圧ＥＧＲ装置５０及び低圧ＥＧＲ装置５１を区別しないで用いる場合には、単に「ＥＧＲ装置」と表記する。
【００２０】
一方、低圧ＥＧＲ装置５１は、低圧ＥＧＲ通路３５と、低圧ＥＧＲクーラ３６と、低圧ＥＧＲ弁３７とを有する。低圧ＥＧＲ通路３５は、排気通路２５上の触媒３０における下流位置と、吸気通路２０のコンプレッサ２３ａにおける上流位置とを接続する通路である。また、低圧ＥＧＲ通路３５上には、還流される排気ガスを冷却する低圧ＥＧＲクーラ３６、及び還流させる排気ガス量を制御するための低圧ＥＧＲ弁３７が設けられている。低圧ＥＧＲ弁３７は、ＥＣＵ７から供給される制御信号Ｓ３７によって開閉などが制御される。
【００２１】
なお、低圧ＥＧＲ装置５１を用いた場合には、ＥＧＲガスがインタークーラ２４を通過するため、高圧ＥＧＲ装置５０を用いた場合よりも、インマニ温度を低下させることができると言える。また、低圧ＥＧＲ装置５１を用いた場合には、排気ガスの全量（ＥＧＲ還流分を含む）がタービン２３ｂを通過するため、高圧ＥＧＲ装置５０を用いた場合よりも、ターボ効率が高くなる傾向にある。したがって、低圧ＥＧＲ装置５１を用いた場合には、ＮＯｘ低減及び燃費向上に対する効果が大きいと考えられる。特に、燃焼温度が高くなる高負荷において、そのような効果が大きいと言える。しかしながら、ＨＣ制約となる軽負荷では、比較的高温の燃焼温度（インマニ温度）が要求されるため、このような低圧ＥＧＲ装置５１を用いるよりも、高圧ＥＧＲ装置５０を用いたほうが望ましいと言える。以上より、運転状態（負荷）に応じて、高圧ＥＧＲ装置５０によって還流させるＥＧＲガスと低圧ＥＧＲ装置５１によって還流させるＥＧＲガスとの分配を調整することが望ましいと言える。
【００２２】
ＥＣＵ７は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えて構成される。ＥＣＵ７は、車両１００に設けられた各種センサの出力を取得し、これに基づいて車両１００の各構成要素に対する制御を行う。本実施形態では、ＥＣＵ７は、高圧ＥＧＲ装置５０によって還流させるＥＧＲガス（高圧ＥＧＲガス）と低圧ＥＧＲ装置５１によって還流させるＥＧＲガス（低圧ＥＧＲガス）との分配を調整する制御を行う。具体的には、ＥＣＵ７は、高圧ＥＧＲ弁３３、低圧ＥＧＲ弁３７のそれぞれに制御信号Ｓ３３、Ｓ３７を供給することで、高圧ＥＧＲ弁３３及び低圧ＥＧＲ弁３７のそれぞれの開度を制御することによって、高圧ＥＧＲガスと低圧ＥＧＲガスとの分配の調整を行う。一例としては、ＥＣＵ７は、高圧ＥＧＲ装置５０を用いたＥＧＲガスの還流と低圧ＥＧＲ装置５１を用いたＥＧＲガスの還流とを切り替える制御を行うことで、当該分配の調整を行う。この場合には、ＥＣＵ７は、高圧ＥＧＲ弁３３及び低圧ＥＧＲ弁３７の開閉を制御する。このように、ＥＣＵ７は、本発明における内燃機関の制御装置に相当し、ＥＧＲ分配調整手段として機能する。なお、ＥＣＵ７は車両１００における他の構成要素の制御も行うが、本実施形態と特に関係の無い部分については説明を省略する。
【００２３】
ここで、図２を参照して、高圧ＥＧＲ装置５０と低圧ＥＧＲ装置５１とを切り替えて使用する場合におけるＥＧＲ装置の使用域について説明する。図２は、横軸に負荷を示し、縦軸に要求インマニ温度を示している。この要求インマニ温度は、ＮＯｘ低減やＨＣ制約などの観点から、エンジン１０の負荷に応じて設定されている。具体的には、要求インマニ温度は、負荷が低いほど温度が高く設定されており、負荷が高いほど温度が低く設定されている。つまり、軽負荷ではＨＣ制約より要求インマニ温度は高く設定されており、中負荷〜高負荷ではＮＯｘ低減及び失火制約より要求インマニ温度は低く設定されている。
【００２４】
高圧ＥＧＲ装置５０及び低圧ＥＧＲ装置５１の使用域は、このような要求インマニ温度に基づいて設定されている。言い換えると、負荷に応じて、高圧ＥＧＲ装置５０及び低圧ＥＧＲ装置５１の使用域が設定されている。具体的には、要求インマニ温度が高い軽負荷は、高圧ＥＧＲ装置５０の使用域として設定されている。つまり、軽負荷では、ＨＣ制約の観点から比較的高いインマニ温度が要求されているため、低圧ＥＧＲ装置５１を用いた場合には前述したようにインマニ温度が低下する傾向にあるので、低圧ＥＧＲ装置５１の使用域とせずに、高圧ＥＧＲ装置５０の使用域として設定されている。これに対して、要求インマニ温度が低い高負荷は、低圧ＥＧＲ装置５１の使用域として設定されている。つまり、高負荷では、ＮＯｘ低減及び失火制約の観点から比較的低いインマニ温度が要求されているため、インマニ温度を効果的に低下させることが可能な低圧ＥＧＲ装置５１の使用域として設定されている。一方、中負荷は、高圧ＥＧＲ装置５０及び低圧ＥＧＲ装置５１のいずれを使用しても良い領域として設定されている。こうしているのは、高圧ＥＧＲ装置５０及び低圧ＥＧＲ装置５１のいずれを使用しても、中負荷における要求インマニ温度を満たすことができるからである。
【００２５】
［ＥＧＲ装置の切り替え方法］
以下では、エンジン１０の負荷が中負荷である場合において、高圧ＥＧＲ装置５０と低圧ＥＧＲ装置５１とを切り替えて使用する場合に実行される制御方法について説明する。
【００２６】
本実施形態では、ＥＣＵ７は、前述したように負荷が中負荷である場合に（つまり、高圧ＥＧＲ装置５０及び低圧ＥＧＲ装置５１のいずれを使用しても要求インマニ温度を満たすことが可能な負荷領域である場合に）、高圧ＥＧＲ装置５０と低圧ＥＧＲ装置５１とのいずれを用いるべきかを判断して、高圧ＥＧＲ装置５０と低圧ＥＧＲ装置５１との切り替えを行う。具体的には、ＥＣＵ７は、運転状態が中負荷である場合に、エンジン１０のエネルギー損失（エンジン１０が損失する仕事）が小さいほうのＥＧＲ装置へ切り替える、つまり燃費が良いほうのＥＧＲ装置へ切り替える。より具体的には、ＥＣＵ７は、高圧ＥＧＲ装置５０を用いた場合におけるエンジン１０の第１のエネルギー損失、及び低圧ＥＧＲ装置５１を用いた場合におけるエンジン１０の第２のエネルギー損失をそれぞれ求め、第１のエネルギー損失が第２のエネルギー損失よりも小さい場合には高圧ＥＧＲ装置５０へ切り替え、第２のエネルギー損失が第１のエネルギー損失以下である場合には低圧ＥＧＲ装置５１へ切り替える。
【００２７】
このような切り替えを行う理由は、以下の通りである。前述したように、中負荷では、高圧ＥＧＲ装置５０及び低圧ＥＧＲ装置５１のいずれを使用しても要求インマニ温度を満たすことができる。このような中負荷においていずれのＥＧＲ装置を用いるべきかを決める方法の１つとして、ターボ効率に基づいて決定することが考えられる。こうする場合には、前述したように低圧ＥＧＲ装置５１を用いたほうが高圧ＥＧＲ装置５０を用いるよりもターボ効率が高くなる傾向にあるので、低圧ＥＧＲ装置５１が優先的に用いられるものと考えられる。ここで、ターボ効率（言い換えると、ターボ総合効率）は、「コンプレッサ出力／タービン入力」にて得られる。
【００２８】
しかしながら、ターボ効率の観点からは低圧ＥＧＲ装置５１を用いたほうが高圧ＥＧＲ装置５０を用いるよりも良いと言えるが、エンジン１０のエネルギー損失の観点からは、必ずしも、低圧ＥＧＲ装置５１を用いた場合のほうが高圧ＥＧＲ装置５０を用いた場合よりも良いとは言えないと考えられる。つまり、低圧ＥＧＲ装置５１を用いたほうが高圧ＥＧＲ装置５０を用いるよりも燃費が良いとは限らないと考えられる。このように、エンジン１０のエネルギー損失を考慮に入れずにターボ効率のみに基づいて、中負荷において低圧ＥＧＲ装置５１を一律に使用した場合には、燃費が悪化してしまう可能性があると言える。
【００２９】
したがって、本実施形態では、運転状態が中負荷である場合に、高圧ＥＧＲ装置５０を用いた場合における第１のエネルギー損失、及び低圧ＥＧＲ装置５１を用いた場合における第２のエネルギー損失をそれぞれ求め、エネルギー損失が小さいほうのＥＧＲ装置に切り替える（つまり燃費が良いほうのＥＧＲ装置に切り替える）。このように中負荷においてＥＧＲ装置を切り替えることにより、エンジン１０のエネルギー損失の悪化を抑制でき、燃費の悪化を抑制することが可能となる。
【００３０】
図３を参照して、上記のようなＥＧ装置の切り替えを行う理由について、より具体的に説明する。図３は、横軸にターボチャージャ流量を示し、縦軸にターボチャージャ２３の仕事量を示すと共に、低圧ＥＧＲ装置５１を等ターボ総合効率にて使用した場合における、タービン入力（太実線で示す）とコンプレッサ出力（破線で示す）との関係を表示している。図示のように、仕事量が増加すると、矢印Ａ１、Ａ２で示すように、タービン入力とコンプレッサ出力との差分が増加していることがわかる。このタービン入力とコンプレッサ出力との差分はエンジン１０のエネルギー損失に相当するため（具体的には、エンジン１０のエネルギー損失は「タービン入力−コンプレッサ出力」で表される）、仕事量が増加すると、エンジン１０のエネルギー損失が増加すると言える。
【００３１】
そのため、仕事量が増加した場合には、低圧ＥＧＲ装置５１を用いた場合のエネルギー損失が、高圧ＥＧＲ装置５０を用いた場合を用いた場合のエネルギー損失よりも大きくなる場合があると言える。つまり、低圧ＥＧＲ装置５１を用いたほうが高圧ＥＧＲ装置５０を用いるよりもターボ効率が高くなる傾向にあるが、必ずしも、低圧ＥＧＲ装置５１を用いたほうが高圧ＥＧＲ装置５０を用いるよりも燃費が良いとは限らないと言える。即ち、中負荷においては、ターボ効率のみの観点から低圧ＥＧＲ装置５１を用いることを決定すべきではなく、ターボ効率による損失低減と、仕事量増加による損失増加とを考慮に入れて、使用するＥＧＲ装置を決定すべきであると言える。
【００３２】
次に、ＥＧＲ装置を用いた場合のエンジン１０のエネルギー損失（第１及び第２のエネルギー損失）の求め方について、より具体的に説明する。本実施形態では、ＥＣＵ７は、運転状態が中負荷である場合に、高圧ＥＧＲ装置５０を用いた場合及び低圧ＥＧＲ装置５１を用いた場合のそれぞれにおいて、タービン入力（言い換えるとタービン入力エネルギー）とコンプレッサ出力（言い換えるとコンプレッサ出力エネルギー）との差分を求め、当該差分を第１及び第２のエネルギー損失として用いる。具体的には、ＥＣＵ７は、コンプレッサ２３ａにおける流入ガス量（コンプレッサ流入ガス量）、入口温度（コンプレッサ入口温度）、入口圧力（コンプレッサ入口圧力）、及び出口圧力（コンプレッサ出口圧力）と、タービン２３ｂにおける流入ガス量（タービン流入ガス量）、入口温度（タービン入口温度）、入口圧力（タービン入口圧力）、及び出口圧力（タービン出口圧力）と、に基づいて、高圧ＥＧＲ装置５０を用いた場合及び低圧ＥＧＲ装置５１を用いた場合のそれぞれのタービン入力及びコンプレッサ出力を求める。なお、以下では、コンプレッサ流入ガス量を「Ｇ１」、コンプレッサ入口温度を「Ｔ１」、コンプレッサ入口圧力を「Ｐ１」、コンプレッサ出口圧力を「Ｐ３」、タービン流入ガス量を「Ｇ４」、タービン入口温度を「Ｔ４」、タービン入口圧力を「Ｐ４」、タービン出口圧力を「Ｐ６」と表記する。
【００３３】
具体的には、ＥＣＵ７は、以下の式（１）よりコンプレッサ出力を算出すると共に、以下の式（２）よりタービン入力を算出する。なお、式（１）及び式（２）中において、「ＣＰａ」は空気の定圧比熱を示しており、「ＣＰｇ」は排気ガスの定圧比熱を示している。また、「κ」は空気の比熱比を示し、「κ’」は排気ガスの比熱比を示している。
【００３４】
【数１】
2009299579.tif 000003
【００３５】
【数２】
2009299579.tif 000004
この場合、コンプレッサ流入ガス量Ｇ１はエアフロメータ２１の検出値より得られ、コンプレッサ入口温度Ｔ１は温度センサ１６の検出値より得られ、タービン流入ガス量Ｇ４はＡ／Ｆセンサ１７の検出値から得られるＥＧＲガス量より求められ、タービン入口温度Ｔ４は燃焼モデルより算出される。また、式（１）中の「Ｐ３／Ｐ１」はコンプレッサ２３ａにおける圧力比（以下、「コンプレッサ圧力比」と呼ぶ。）に相当し、例えばコンプレッサ効率やコンプレッサ流入ガス量Ｇ１などから求められる。更に、式（２）中の「Ｐ４／Ｐ６」はタービン２３ｂにおける膨張比（以下、「タービン膨張比」と呼ぶ。）に相当し、例えば可変ノズル４４の開度やタービン流入ガス量Ｇ４などから求められる。
【００３６】
ここで、図４及び図５を参照して、コンプレッサ圧力比（Ｐ３／Ｐ１）及びタービン膨張比（Ｐ４／Ｐ６）の求め方の具体例について説明する。ここでは、マップに基づいてコンプレッサ圧力比及びタービン膨張比を求める例を説明する。
【００３７】
図４は、コンプレッサ圧力比（Ｐ３／Ｐ１）を求めるためのマップの一例を示している。図４は、横軸にコンプレッサ流入ガス量Ｇ１を示し、縦軸にコンプレッサ圧力比を示している。具体的には、当該マップにおいては、コンプレッサ効率ごとに、コンプレッサ流入ガス量Ｇ１とコンプレッサ圧力比との関係が規定されている。このようなマップを参照することで、コンプレッサ流入ガス量Ｇ１及びコンプレッサ効率に対応するコンプレッサ圧力比が得られる。なお、このようなマップは、予め測定又は解析することで得られる。
【００３８】
図５は、タービン膨張比（Ｐ４／Ｐ６）を求めるためのマップの一例を示している。図５は、横軸にタービン膨張比を示し、縦軸にタービン流入ガス量Ｇ４を示している。具体的には、当該マップにおいては、可変ノズル４４の開度ごとに、タービン膨張比とタービン流入ガス量Ｇ４との関係が規定されている。このようなマップを参照することで、タービン流入ガス量Ｇ４及び可変ノズル４４の開度に対応するタービン膨張比が得られる。なお、このようなマップは、予め測定又は解析することで得られる。
【００３９】
なお、上記では、エンジン１０のエネルギー損失（第１及び第２のエネルギー損失）を求めるためのパラメータを、検出したり、算出したり、マップなどを参照したりすることで得る例を示したが、これに限定はされない。他の例では、コンプレッサ入口圧力Ｐ１を大気圧（計測値）から推定し、コンプレッサ出口圧力Ｐ３をインマニ圧（計測値）から推定し、これらよりコンプレッサ圧力比（Ｐ３／Ｐ１）を求めることができる。更に他の例では、求めるべきパラメータの全てセンサによって検出することで得ることができる。
【００４０】
（ＥＧＲ装置の切り替え処理）
次に、図６を参照して、前述したようなＥＧＲ装置の切り替えを行う際に実行される処理について説明する。図６は、ＥＧＲ装置の切り替え処理を示すフローチャートである。当該処理は、ＥＣＵ７によって繰り返し実行される。
【００４１】
まず、ステップＳ１０１では、ＥＣＵ７は、高圧ＥＧＲ装置５０及び低圧ＥＧＲ装置５１のいずれを使用しても要求インマニ温度を満たすことが可能な状態であるか否かを判定する。言い換えると、運転状態が中負荷であるか否かを判定する。いずれのＥＧＲ装置を使用しても要求インマニ温度を満たすことが可能な状態である場合（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０２に進む。これに対して、いずれか一方のＥＧＲ装置でしか要求インマニ温度を満たすことができないような状態である場合（ステップＳ１０１；Ｎｏ）、処理は当該フローを抜ける。この場合には、後述する処理を行わずに、要求インマニ温度を満たすことができるＥＧＲ装置が使用される。
【００４２】
ステップＳ１０２では、ＥＣＵ７は、コンプレッサ流入ガス量Ｇ１、コンプレッサ入口温度Ｔ１、コンプレッサ圧力比（Ｐ３／Ｐ１）、タービン流入ガス量Ｇ４、タービン入口温度Ｔ４、タービン膨張比（Ｐ４／Ｐ６）を取得する。具体的には、ＥＣＵ７は、エアフロメータ２１の検出値よりコンプレッサ流入ガス量Ｇ１を取得し、温度センサ１６の検出値よりコンプレッサ入口温度Ｔ１を取得し、Ａ／Ｆセンサ１７の検出値から得られるＥＧＲガス量よりタービン流入ガス量Ｇ４を求め、燃焼モデルよりタービン入口温度Ｔ４を算出する。また、ＥＣＵ７は、例えば図４に示したようなマップを参照して、コンプレッサ流入ガス量Ｇ１及びコンプレッサ効率に対応するコンプレッサ圧力比（Ｐ３／Ｐ１）を得る。更に、ＥＣＵ７は、例えば図５に示したようなマップを参照して、タービン流入ガス量Ｇ４及び可変ノズル４４の開度に対応するタービン膨張比（Ｐ４／Ｐ６）を得る。以上の処理が終了すると、処理はステップＳ１０３に進む。
【００４３】
ステップＳ１０３では、ＥＣＵ７は、ステップＳ１０２で取得された値を用いて、高圧ＥＧＲ装置５０を用いた場合及び低圧ＥＧＲ装置５１を用いた場合のそれぞれについて、タービン入力とコンプレッサ出力との差分（前述した第１及び第２のエネルギー損失に対応し、以下では単に「エネルギー差」と呼ぶ。）を求める。具体的には、ＥＣＵ７は、高圧ＥＧＲ装置５０を用いた場合及び低圧ＥＧＲ装置５１を用いた場合のそれぞれについて、上記した式（１）よりコンプレッサ出力を算出すると共に、式（２）よりタービン入力を算出して、当該タービン入力及び当該コンプレッサ出力からエネルギー差を求める。そして、処理はステップＳ１０４に進む。
【００４４】
ステップＳ１０４では、ＥＣＵ７は、低圧ＥＧＲ装置５１を用いた場合のエネルギー差が高圧ＥＧＲ装置５０を用いた場合のエネルギー差以下であるか否かを判定する。つまり、低圧ＥＧＲ装置５１を用いた場合のエンジン１０のエネルギー損失（第２のエネルギー損失）が、高圧ＥＧＲ装置５０を用いた場合のエンジン１０のエネルギー損失（第１のエネルギー損失）以下であるか否かを判定する。
【００４５】
低圧ＥＧＲ装置５１におけるエネルギー差が高圧ＥＧＲ装置５０におけるエネルギー差以下である場合（ステップＳ１０４；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０５に進む。この場合には、ＥＣＵ７は、低圧ＥＧＲ装置５１を使用する（ステップＳ１０５）。具体的には、高圧ＥＧＲ装置５０を使用している場合には、高圧ＥＧＲ装置５０を用いたＥＧＲガスの還流から低圧ＥＧＲ装置５１を用いたＥＧＲガスの還流へ切り替え、低圧ＥＧＲ装置５１を使用している場合には、継続して低圧ＥＧＲ装置５１を使用する。そして、処理は当該フローを抜ける。
【００４６】
これに対して、低圧ＥＧＲ装置５１におけるエネルギー差が高圧ＥＧＲ装置５０におけるエネルギー差よりも大きい場合（ステップＳ１０４；Ｎｏ）、つまり高圧ＥＧＲ装置５０におけるエネルギー差が低圧ＥＧＲ装置５１におけるエネルギー差よりも小さい場合、処理はステップＳ１０６に進む。この場合には、ＥＣＵ７は、高圧ＥＧＲ装置５０を使用する（ステップＳ１０６）。具体的には、低圧ＥＧＲ装置５１を使用している場合には、低圧ＥＧＲ装置５１を用いたＥＧＲガスの還流から高圧ＥＧＲ装置５０を用いたＥＧＲガスの還流へ切り替え、高圧ＥＧＲ装置５０を使用している場合には、継続して高圧ＥＧＲ装置５０を使用する。そして、処理は当該フローを抜ける。
【００４７】
以上のＥＧＲ装置の切り替え処理によれば、運転状態が中負荷である場合に、エンジン１０のエネルギー損失が小さい（つまり燃費が良い）ＥＧＲ装置に適切に切り替えることが可能となる。したがって、中負荷において、エンジン１０のエネルギー損失の悪化を抑制でき、燃費の悪化を抑制することが可能となる。
【００４８】
［他の実施形態］
上記では、エンジン１０の負荷が中負荷である場合に、エンジン１０のエネルギー損失に基づいて、高圧ＥＧＲ装置５０と低圧ＥＧＲ装置５１との切り替えを行う実施形態を示したが、これに限定はされない。本発明は、エンジン１０の負荷が中負荷でない場合にも、同様に適用することができる。具体的には、他の実施形態では、負荷が軽負荷や高負荷である場合にも、第１及び第２のエネルギー損失を求め、これに基づいて高圧ＥＧＲ装置５０と低圧ＥＧＲ装置５１との切り替えを行うことができる。即ち、エネルギー損失が小さいほうのＥＧＲ装置に切り替える。このように、本発明は、エンジン１０の負荷に関係なく、エンジン１０のエネルギー損失に基づいてＥＧＲ制御を行うことができる。
【００４９】
更に、上記では、高圧ＥＧＲ装置５０を用いたＥＧＲガスの還流と低圧ＥＧＲ装置５１を用いたＥＧＲガスの還流とを切り替える制御を行う実施形態を示したが、本発明の適用は、これに限定されない。他の実施形態では、このような切り替えを行う代わりに、第１及び第２のエネルギー損失に基づいて、高圧ＥＧＲ装置５０によって還流させるＥＧＲガス（高圧ＥＧＲガス）と低圧ＥＧＲ装置５１によって還流させるＥＧＲガス（低圧ＥＧＲガス）との分配を調整することができる。言い換えると、高圧ＥＧＲガス量と低圧ＥＧＲガス量との比率の調整を行うことができる。この場合、ＥＣＵ７は、高圧ＥＧＲ弁３３及び低圧ＥＧＲ弁３７のそれぞれの開度を制御することによって、高圧ＥＧＲガスと低圧ＥＧＲガスとの分配の調整を行う。
【００５０】
具体的には、他の実施形態では、ＥＣＵ７は、第１のエネルギー損失が第２のエネルギー損失よりも小さい場合には、低圧ＥＧＲガス量に対する高圧ＥＧＲガス量の比率が大きくなるように当該分配の調整を行う。これに対して、ＥＣＵ７は、第２のエネルギー損失が第１のエネルギー損失よりも小さい場合には、高圧ＥＧＲガス量に対する低圧ＥＧＲガス量の比率が大きくなるように当該分配の調整を行う。一例としては、ＥＣＵ７は、第１のエネルギー損失と第２のエネルギー損失との差分に基づいて、このような比率の調整を行うことができる。この場合、ＥＣＵ７は、第１のエネルギー損失が第２のエネルギー損失よりも小さい場合において、第１のエネルギー損失と第２のエネルギー損失との差分が大きい場合には、低圧ＥＧＲガス量に対する高圧ＥＧＲガス量の比率がより大きくなるように分配の調整を行う。一方、ＥＣＵ７は、第２のエネルギー損失が第１のエネルギー損失よりも小さい場合において、第２のエネルギー損失と第１のエネルギー損失との差分が大きい場合には、高圧ＥＧＲガス量に対する低圧ＥＧＲガス量の比率がより大きくなるように分配の調整を行う。
【００５１】
このように高圧ＥＧＲガスと低圧ＥＧＲガスとの分配を調整することによっても、エンジン１０のエネルギー損失の悪化を抑制でき、燃費の悪化を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本実施形態に係る内燃機関の制御装置が適用された車両の概略構成図を示す。
【図２】高圧ＥＧＲ装置及び低圧ＥＧＲ装置の使用域を説明するための図である。
【図３】低圧ＥＧＲ装置を用いた場合の、仕事量とエネルギー損失との関係を説明するための図である。
【図４】コンプレッサ圧力比を求めるためのマップの一例を示す図である。
【図５】タービン膨張比を求めるためのマップの一例を示す図である。
【図６】ＥＧＲ装置の切り替え処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５３】
７  ＥＣＵ
１０  エンジン（内燃機関）
１６  温度センサ
１７  Ａ／Ｆセンサ
２０  吸気通路
２１  エアフロメータ
２３  ターボチャージャ
２３ａ  コンプレッサ
２３ｂ  タービン
２４  インタークーラ
２５  排気通路
３０  触媒
５０  高圧ＧＲ装置
５１  低圧ＥＧＲ装置
１００  車両
【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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