(57)【要約】【課題】燃費を悪化することなく高効率で排気浄化フィルタを再生できる内燃機関の排気浄化装置を提供すること。【解決手段】エンジン１の排気浄化装置は、過給機８と、ＤＰＦ３２と、酸化触媒３１と、タービン８１の上流の排気の一部を吸気管２内に還流する高圧ＥＧＲ通路６と、高圧ＥＧＲ通路６を介して還流される排気の流量を制御する高圧ＥＧＲ弁１１及び高圧ＥＧＲ制御部４３と、ＤＰＦ３２の下流の排気の一部を吸気管２内に還流する低圧ＥＧＲ通路１０と、低圧ＥＧＲ通路１０を介して還流される排気の流量を制御する低圧ＥＧＲ弁１２及び低圧ＥＧＲ制御部４４と、排気の温度を検出する排気温度センサ２２と、ＤＰＦに捕集されたＰＭを燃焼させる時期であると判定された場合には、排気温度センサの検出値に応じて高圧ＥＧＲ制御部４３による排気の還流制御と低圧ＥＧＲ制御部４４による排気の還流制御とを切り替えるＥＧＲ切替部４５と、を備える。【選択図】図１
2010180804.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気系に設けられたタービンの回転によりコンプレッサを駆動する過給機と、
前記排気系のうち前記タービンよりも下流側に設けられ、排気中の粒子状物質を捕集する排気浄化フィルタと、を備える内燃機関の排気浄化装置であって、
前記タービンの上流の排気の一部を前記内燃機関の吸気通路内に還流する第１ＥＧＲ通路と、
当該第１ＥＧＲ通路を介して還流される排気の流量を制御する第１ＥＧＲ制御手段と、
前記排気浄化フィルタの下流の排気の一部を前記吸気通路内に還流する第２ＥＧＲ通路と、
当該第２ＥＧＲ通路を介して還流される排気の流量を制御する第２ＥＧＲ制御手段と、
前記排気系の温度を検出する排気系温度検出手段と、
前記排気浄化フィルタに捕集された粒子状物質を燃焼させる時期であるか否かを判定する再生時期判定手段と、
前記粒子状物質を燃焼させる時期であると判定された場合には、前記排気系温度検出手段により検出された排気系温度に応じて前記第１ＥＧＲ制御手段による排気の還流制御と前記第２ＥＧＲ制御手段による排気の還流制御とを切り替えるＥＧＲ切替手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記排気系のうち前記排気浄化フィルタよりも上流側に設けられた酸化触媒と、
前記排気系温度検出手段により検出された排気系温度に基づいて、前記酸化触媒の温度がその活性温度に達したか否かを判定する触媒活性判定手段と、をさらに備え、
前記ＥＧＲ切替手段は、前記酸化触媒の温度が前記活性温度に達していないと判定された場合には、前記第１ＥＧＲ制御手段による排気の還流制御を選択することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記粒子状物質を燃焼させる時期であると判定され、かつ、前記酸化触媒の温度が前記活性温度に達したと判定された場合には、ポスト噴射を行うことで前記排気浄化フィルタに流入する排気の温度を上昇させる再生実行手段と、
前記排気系温度検出手段により検出された排気系温度に基づいて、前記排気浄化フィルタに流入する排気の温度が粒子状物質の燃焼温度に達したか否かを判定する燃焼判定手段と、をさらに備え、
前記ＥＧＲ切替手段は、前記排気の温度が前記燃焼温度に達していないと判定された場合には、前記第１ＥＧＲ制御手段による排気の還流制御を選択することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記ＥＧＲ切替手段は、前記排気の温度が前記燃焼温度に達したと判定された場合には、前記第２ＥＧＲ制御手段による排気の還流制御を選択することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記第２ＥＧＲ制御手段により排気の還流制御が行われている間は、前記第１ＥＧＲ制御手段により排気の還流制御が行われている間よりも、ポスト噴射量が減量されることを特徴とする請求項３又は４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。詳しくは、内燃機関から排出される排気中に含まれる粒子状物質を捕集する排気浄化フィルタを備える排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンやリーンバーンエンジンなどは、シリンダ内における空燃比が不均質となり、局所的にリッチとなった部分において酸素が不足した状態で燃焼することにより、炭素を主成分とした粒子状物質が排出される。そこで、このような粒子状物質の排出量を低減するため、排気系に、排気中の粒子状物質を捕集する排気浄化フィルタを設ける技術は広く用いられている。この排気浄化フィルタが捕集できる粒子状物質の量には限界があるため、排気浄化フィルタに堆積した粒子状物質を燃焼させるフィルタ再生処理が適宜実行される。
【０００３】
このフィルタ再生処理では、具体的には、ポスト噴射を実行し、排気中の未燃燃料を増加させる。これにより、排気浄化フィルタに担持された酸化触媒、又は、排気浄化フィルタの上流に設けられた酸化触媒での酸化反応を促進し、排気浄化フィルタに流入する排気の温度を粒子状物質の燃焼温度まで上昇させ、堆積した粒子状物質を燃焼する。
【０００４】
一方、内燃機関の排気の一部を吸気に還流し、新気と排気を混合させることによりシリンダでの燃焼温度を低下させ、内燃機関から排出されるＮＯｘを低減する技術（以下、ＥＧＲ技術という）が知られている。
【０００５】
例えば特許文献１には、上述のようなＥＧＲ技術をフィルタ再生処理に適用した内燃機関の排気浄化装置が提案されている。この排気浄化装置では、排気系のうち過給機のタービンの下流側に設けられた排気浄化フィルタに対し、フィルタ再生処理を行っている間は、内燃機関の負荷の大きさに応じて排気の還流先を変更する。
【０００６】
より具体的には、フィルタ再生処理を行っている間において、内燃機関が高負荷である場合には、排気浄化フィルタの下流側から取り出した排気を過給機のインタークーラの上流側に還流し、内燃機関が低負荷である場合には、排気浄化フィルタの下流側から取り出した排気をインタークーラの下流側に還流する。このように、内燃機関の低負荷時には、インタークーラをバイパスするようにしてインタークーラの下流側に還流することにより、燃焼温度が過剰に低下してしまい、燃焼が不安定になるのを防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２２７７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、特許文献１に記載された排気浄化装置では、フィルタ再生処理を行っている間は、常に排気浄化フィルタの下流側から排気が取り出される。排気浄化フィルタの下流側の排気は、タービン及び排気浄化フィルタを通過したものであるため、例えばタービンの上流側の排気よりも冷たい。したがって、このような排気浄化フィルタの下流側の排気を、フィルタ再生処理を行っている間、常に還流し続けると、その燃焼による排気の温度も低くなってしまい、排気の温度が粒子状物質の燃焼温度に達するまでに時間がかかってしまう。結果として、フィルタの再生に余分な時間がかかり、この余分な時間の分だけ燃費が悪化するおそれがある。
【０００９】
本発明は上述した点を考慮してなされたものであり、燃費を悪化することなく高効率で排気浄化フィルタを再生できる内燃機関の排気浄化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】
【００１０】
上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、内燃機関（１）の排気系に設けられたタービン（８１）の回転によりコンプレッサ（８２）を駆動する過給機（８）と、前記排気系のうち前記タービンよりも下流側に設けられ、排気中の粒子状物質を捕集する排気浄化フィルタ（３２）と、を備える内燃機関の排気浄化装置を提供する。前記排気浄化装置は、前記タービンの上流の排気の一部を前記内燃機関の吸気通路（２，３）内に還流する第１ＥＧＲ通路（６）と、当該第１ＥＧＲ通路を介して還流される排気の流量を制御する第１ＥＧＲ制御手段（１１，４０，４３）と、前記排気浄化フィルタの下流の排気の一部を前記吸気通路内に還流する第２ＥＧＲ通路（１０）と、当該第２ＥＧＲ通路を介して還流される排気の流量を制御する第２ＥＧＲ制御手段（１２，４０，４４）と、前記排気系の温度を検出する排気系温度検出手段（２２）と、前記排気浄化フィルタに捕集された粒子状物質を燃焼させる時期であるか否かを判定する再生時期判定手段（４０）と、前記粒子状物質を燃焼させる時期であると判定された場合には、前記排気系温度検出手段により検出された排気系温度に応じて前記第１ＥＧＲ制御手段による排気の還流制御と前記第２ＥＧＲ制御手段による排気の還流制御とを切り替えるＥＧＲ切替手段（４０，４５）と、を備える。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記排気系のうち前記排気浄化フィルタよりも上流側に設けられた酸化触媒（３１）と、前記排気系温度検出手段により検出された排気系温度に基づいて、前記酸化触媒の温度がその活性温度に達したか否かを判定する触媒活性判定手段（４０）をさらに備える。前記ＥＧＲ切替手段は、前記酸化触媒の温度が前記活性温度に達していないと判定された場合には、前記第１ＥＧＲ制御手段による排気の還流制御を選択する。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記粒子状物質を燃焼させる時期であると判定され、かつ、前記酸化触媒の温度が前記活性温度に達したと判定された場合には、ポスト噴射を行うことで前記排気浄化フィルタに流入する排気の温度を上昇させる再生実行手段（４０，４１）と、前記排気系温度検出手段により検出された排気系温度に基づいて、前記排気浄化フィルタに流入する排気の温度が粒子状物質の燃焼温度に達したか否かを判定する燃焼判定手段と、をさらに備える。前記ＥＧＲ切替手段は、前記排気の温度が前記燃焼温度に達していないと判定された場合には、前記第１ＥＧＲ制御手段による排気の還流制御を選択する。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記ＥＧＲ切替手段は、前記排気の温度が前記燃焼温度に達したと判定された場合には、前記第２ＥＧＲ制御手段による排気の還流制御を選択する。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項３又は４に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記第２ＥＧＲ制御手段により排気の還流制御が行われている間は、前記第１ＥＧＲ制御手段により排気の還流制御が行われている間よりも、ポスト噴射量が減量される。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に記載の発明によれば、タービンの上流の排気の一部を吸気通路内に還流する第１ＥＧＲ通路と、この第１ＥＧＲ通路を介して還流される排気の流量を制御する第１ＥＧＲ制御手段と、排気浄化フィルタの下流の排気の一部を吸気通路内に還流する第２ＥＧＲ通路と、この第２ＥＧＲ通路を介して還流される排気の流量を制御する第２ＥＧＲ制御手段と、を設けた。
【００１６】
ここで、第１ＥＧＲ制御手段により排気の還流制御を行った場合と、第２ＥＧＲ制御手段により排気の還流制御を行った場合とを比較する。
第１ＥＧＲ制御手段により排気の還流制御を行った場合、排気はタービンの上流から取り出されるため、第２ＥＧＲ制御手段により排気の還流制御を行った場合と比較すると、排気の温度を速やかに上昇させることができる。
これに対し、排気浄化フィルタに捕集された粒子状物質を燃焼させるためにポスト噴射を行っている間では、第１ＥＧＲ制御手段により排気の還流制御を行った場合、ポスト噴射で供給した燃料の多くが酸化触媒まで到達せず還流されてしまうため、第２ＥＧＲ制御手段により排気の還流制御を行った場合と比較すると、余分な燃料が必要となる。
【００１７】
請求項１に記載の発明によれば、排気浄化フィルタに粒子状物質が堆積し、この粒子状物質を燃焼させる時期であると判定された場合には、上述のような第１ＥＧＲ制御手段による排気の還流制御と第２ＥＧＲ制御手段による排気の還流制御とを、排気系温度に応じて切り替える。
これにより、例えば、排気系温度が低い場合には、第１ＥＧＲ制御手段により排気の還流制御を行うことで速やかに排気の温度を上昇させたり、排気系温度が高い場合には、第２ＥＧＲ制御手段により排気の還流制御を行うことで、余分な燃料を消費することなく粒子状物質を燃焼させたりすることができる。結果として、燃費を悪化することなく高効率で排気浄化フィルタを再生することができる。また、このようにして、第１ＥＧＲ制御手段及び第２ＥＧＲ制御手段の何れかで排気の還流制御を行い続けることにより、ＮＯｘ排出量も低減することができる。
【００１８】
請求項２に記載の発明によれば、酸化触媒が活性温度に達していないと判定された場合には、第１ＥＧＲ制御手段による排気の還流制御が選択される。これにより、酸化触媒を速やかに活性化させることができるので、余分な燃料の消費を抑制することができる。
【００１９】
請求項３に記載の発明によれば、粒子状物質を燃焼させる時期であると判定され、かつ、酸化触媒の温度が活性温度に達したと判定された場合には、ポスト噴射が行われ、排気の温度が上昇する。その後、排気の温度が上昇する過程において、排気の温度が粒子状物質の燃焼温度に達していないと判定された場合には、第１ＥＧＲ制御手段による排気の還流制御が選択される。これにより、排気の温度を、粒子状物質の燃焼温度に速やかに到達させることができるので、排気浄化フィルタの再生にかかる燃費を抑制することができる。
【００２０】
請求項４に記載の発明によれば、排気の温度が粒子状物質の燃焼温度に達したと判定された場合には、第２ＥＧＲ制御手段による排気の還流制御が選択される。これにより、ポスト噴射を実行することで排気通路に供給した未燃燃料を効率よく酸化触媒に到達させて、排気浄化フィルタに捕集された粒子状物質の燃焼に供することができる。したがって、排気浄化フィルタの再生にかかる燃費を抑制することができる。また、第２ＥＧＲ制御手段による排気の還流制御を選択することにより、未燃燃料を酸化触媒で燃焼させることができるので、排気を還流する際に、第２ＥＧＲ通路に未燃燃料が付着するのを抑制することができる。
【００２１】
請求項５に記載の発明によれば、第２ＥＧＲ制御手段により排気の還流制御が行われている間は、第１ＥＧＲ制御手段により排気の還流制御が行われている間よりも、ポスト噴射量が減量される。
上述のように、第２ＥＧＲ制御手段により排気の還流制御を行った場合、第１ＥＧＲ制御手段により排気の還流制御を行った場合と比較すると、ポスト噴射で供給した燃料の多くを酸化触媒まで到達させることができる。したがって、請求項５に記載の発明によれば、第１ＥＧＲ制御手段により排気の還流制御を行っている場合よりも少ない燃料で、同等の効率で酸化触媒における酸化反応を実現することができる。結果として、余分な燃料の消費を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係る内燃機関及びその排気浄化装置の構成を示す図である。
【図２】上記実施形態に係るＥＣＵによるＤＰＦ再生処理の手順を示すフローチャートである。
【図３】上記実施形態に係るＥＣＵによるＥＧＲ切替処理の手順を示すフローチャートである。
【図４】ＥＧＲ領域判定マップを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２４】
図１は、本発明の一実施形態に係る内燃機関及びその排気浄化装置の構成を示す図である。内燃機関（以下、「エンジン」という）１は、各気筒７の燃焼室内に燃料を直接噴射するディーゼルエンジンであり、各気筒７には図示しない燃料噴射弁が設けられている。これら燃料噴射弁は、電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）４０により電気的に接続されており、燃料噴射弁の開弁時間及び閉弁時間は、ＥＣＵ４０により制御される。
【００２５】
エンジン１には、吸気が流通する吸気管２と、排気が流通する排気管４と、排気の一部を吸気に還流する高圧ＥＧＲ通路６及び低圧ＥＧＲ通路１０と、吸気管２に吸気を圧送する過給機８と、が設けられている。
【００２６】
吸気管２は、吸気マニホールド３の複数の分岐部を介してエンジン１の各気筒７の吸気ポートに接続されている。排気管４は、排気マニホールド５の複数の分岐部を介してエンジン１の各気筒７の排気ポートに接続されている。
【００２７】
過給機８は、排気管４に設けられたタービン８１と、吸気管２に設けられたコンプレッサ８２と、を備える。タービン８１は、排気管４を流通する排気の運動エネルギにより駆動される。コンプレッサ８２は、タービン８１の回転により駆動され、吸気を加圧し吸気管２内へ圧送する。また、タービン８１は、図示しない複数の可変ベーンを備えており、可変ベーンの開度を変化させることにより、タービンの回転速度を変更できるように構成されている。ベーン開度は、ＥＣＵ４０により電磁的に制御される。
【００２８】
吸気管２のうち過給機８の上流側には、エンジン１の吸入空気量を制御するスロットル弁９が設けられている。このスロットル弁９は、アクチュエータを介してＥＣＵ４０に接続されており、その開度はＥＣＵ４０により電磁的に制御される。スロットル弁９により制御された吸入空気量は、エアフローメータ２１により検出される。
【００２９】
高圧ＥＧＲ通路６は、排気マニホールド５と吸気マニホールド３とを接続し、タービン８１の上流の排気の一部を、吸気管２のうちコンプレッサ８２の下流に還流する。高圧ＥＧＲ通路６には、還流する排気の流量を制御する高圧ＥＧＲ弁１１が設けられている。高圧ＥＧＲ弁１１は、図示しないアクチュエータを介してＥＣＵ４０に接続されており、その弁開度はＥＣＵ４０により電磁的に制御される。
【００３０】
低圧ＥＧＲ通路１０は、排気管４のうち後述のＤＰＦ３２の下流側と吸気管２のうちコンプレッサ８２の上流側とを接続し、ＤＰＦ３２の下流の排気の一部を、吸気管２のうちコンプレッサ８２の上流に還流する。低圧ＥＧＲ通路１０には、還流する排気の流量を制御する低圧ＥＧＲ弁１２が設けられている。低圧ＥＧＲ弁１２は、図示しないアクチュエータを介してＥＣＵ４０に接続されており、その弁開度はＥＣＵ４０により電磁的に制御される。
【００３１】
この他、排気管４のうちタービン８１の下流には、酸化触媒３１とＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｆｉｌｔｅｒ）３２と、が上流側からこの順で設けられている。
【００３２】
酸化触媒３１は、排気との反応により発生する熱で排気を昇温する。この酸化触媒３１には、例えば、触媒として作用する白金（Ｐｔ）を、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）担体に担持させたものに、ＨＣの吸着作用に優れたゼオライトと、ＨＣの水蒸気改質作用に優れたロジウム（Ｒｈ）を加えて構成されたものが用いられる。
【００３３】
ＤＰＦ３２は、排気がフィルタ壁の微細な孔を通過する際、排気中の炭素を主成分とする粒子状物質（以下、「ＰＭ（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ）」という）を、フィルタ壁の表面及びフィルタ壁中の孔に堆積させることによって捕集する。フィルタ壁の構成材料としては、例えば、炭化珪素（ＳｉＣ）などのセラミックスの多孔体が使用される。ＤＰＦ３２の捕集能力の限界、すなわち堆積限界までＰＭを捕集すると、排気管４の圧損が大きくなるので、捕集したＰＭを燃焼させる後述のＤＰＦ再生処理が行われる。
【００３４】
ＥＣＵ４０には、エンジン１のクランク軸の回転角度を検出するクランク角度位置センサ（図示せず）、エンジン１により駆動される車両のアクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルセンサ（図示せず）、エンジン１の冷却水温を検出する冷却水温センサ（図示せず）、エンジン１の各気筒７の燃焼室内における圧力を検出する筒内圧センサ（図示せず）、エンジン１の吸入空気量（単位時間当りにエンジン１に新規に吸入される空気量）を検出するエアフローメータ２１、排気管４のうち酸化触媒３１とＤＰＦ３２との間を流通する排気の温度を検出する排気温度センサ２２が接続されており、これらセンサの検出信号は、ＥＣＵ４０に供給される。
ここで、エンジン１の回転数は、クランク角度位置センサの出力に基づいてＥＣＵ４０により算出される。エンジン１の発生トルク、すなわちエンジン１の負荷は、エンジン１の燃料噴射量に基づいてＥＣＵ４０により算出される。また、この燃料噴射量はアクセルセンサの出力に基づいてＥＣＵ４０により算出される。
【００３５】
ＥＣＵ４０は、各種センサからの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定のレベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換するなどの機能を有する入力回路と、中央演算処理ユニット（以下「ＣＰＵ」という）とを備える。この他、ＥＣＵ４０は、ＣＰＵで実行される各種演算プログラム及び演算結果などを記憶する記憶回路と、スロットル弁９、高圧ＥＧＲ弁１１、低圧ＥＧＲ弁１２、過給機８、及びエンジン１の燃料噴射弁などに制御信号を出力する出力回路と、を備える。
【００３６】
以上のようなハードウェア構成により、ＥＣＵ４０には、ＤＰＦ再生制御部４１と、ＥＧＲ制御部４２とのモジュールが構成される。以下では、各モジュールの機能について説明する。
【００３７】
ＤＰＦ再生制御部４１は、後に図２を参照して説明するＤＰＦ再生処理を実行することにより、ＤＰＦ３２に堆積したＰＭを燃焼し、このＤＰＦ３２を再生する。
【００３８】
ＥＧＲ制御部４２は、高圧ＥＧＲ通路６を介して還流される排気の流量を制御する高圧ＥＧＲ制御部４３と、低圧ＥＧＲ通路１０を介して還流される排気の流量を制御する低圧ＥＧＲ制御部４４とを含んで構成され、エンジン１の排気の還流制御を行う。
【００３９】
高圧ＥＧＲ制御部４３は、高圧ＥＧＲ弁１１の開度を制御し、高圧ＥＧＲ通路６を介して還流される排気の流量を制御する。また、この高圧ＥＧＲ制御部４３により排気の還流制御を行っている間は、基本的には低圧ＥＧＲ弁１２を閉じておく。
【００４０】
低圧ＥＧＲ制御部４４は、低圧ＥＧＲ弁１２の開度を制御し、低圧ＥＧＲ通路１０を介して還流される排気の流量を制御する。また、この低圧ＥＧＲ制御部４４により排気の還流制御を行っている間は、基本的には高圧ＥＧＲ弁１１を閉じておく。
【００４１】
この他、ＥＧＲ制御部４２は、これら高圧ＥＧＲ制御部４３による排気の還流制御と低圧ＥＧＲ制御部４４による排気の還流制御とを選択的に切り替えるＥＧＲ切替処理を実行するＥＧＲ切替部４５を備える。このＥＧＲ切替処理の詳細な手順については、後に図３を参照して説明する。
【００４２】
図２は、ＤＰＦ再生処理の手順を示すフローチャートである。このＤＰＦ再生処理は、上述のＥＣＵのＤＰＦ再生制御部により所定の周期で繰り返し実行される。
【００４３】
ステップＳ１では、再生時期判定フラグが「１」であるか否かを判別する。この判別がＹＥＳの場合にはステップＳ２に移り、ＮＯの場合にはＤＰＦ再生処理を終了する。
【００４４】
この再生時期判定フラグは、ＤＰＦに捕集されたＰＭを燃焼させる時期、すなわちＤＰＦを再生させる時期であることを示すフラグであり、ＤＰＦに捕集されたＰＭの堆積量が所定値を超えた場合には「０」から「１」にされる。このＰＭ堆積量は、例えば、エンジン回転数及び燃料噴射量の履歴や、走行距離などから推定される。この他、ＰＭ堆積量は、ＤＰＦの上流側と下流側の差圧により推定することもできる。また、この再生時期判定フラグは、後述のポスト噴射制御（ステップＳ３参照）を実行することにより、ＤＰＦに捕集されたＰＭの燃焼が完了した場合には「１」から「０」に戻される。
【００４５】
ステップＳ２では、触媒活性判定フラグが「１」であるか否かを判別する。この判別がＹＥＳの場合にはステップＳ３に移り、ＮＯの場合にはＤＰＦ再生処理を終了する。
【００４６】
この触媒活性判定フラグは、酸化触媒が活性化した状態であること、すなわち、酸化触媒の温度がその活性温度より高い状態であることを示すフラグである。この触媒活性判定フラグは、排気温度センサの検出値が酸化触媒の活性温度を上回った場合に「０」から「１」にされ、排気温度センサの検出値が活性温度を下回った場合に「１」から「０」に戻される。
【００４７】
ステップＳ３では、ポスト噴射制御を実行し、ＤＰＦ再生処理を終了する。より具体的には、このステップＳ３では、トルクに寄与しない燃料噴射、すなわちポスト噴射を行い、未燃の燃料を酸化触媒で燃焼させる。これにより、ＤＰＦに流入する排気の温度を上昇させ、ＤＰＦに捕集されたＰＭを燃焼させる。ここで、ポスト噴射量は、予め設定された所定の指示値が用いられる。なお、このポスト噴射量の指示値は、後述の図３のステップＳ１５、Ｓ１６において適宜変更される。
【００４８】
図３は、ＥＧＲ切替処理の手順を示すフローチャートである。このＥＧＲ切替処理は、上述のＥＣＵのＥＧＲ切替部により所定の周期で繰り返し実行される。
【００４９】
ステップＳ１１では、再生時期判定フラグが「１」であるか否かを判別する。この判別がＹＥＳの場合にはステップＳ１３に移る。この判別がＮＯの場合にはステップＳ１２に移る。
【００５０】
ステップＳ１２では、現在の運転状態が高圧ＥＧＲ領域であるか否かを判別する。より具体的には、この運転状態が高圧ＥＧＲ領域であるか否かは、図４に示すような制御マップに基づいて判別される。この判別がＹＥＳの場合にはステップＳ１７に移り、高圧ＥＧＲ制御、すなわち高圧ＥＧＲ通路を介した排気の還流制御を選択する。また、この判別がＮＯの場合にはステップＳ１８に移り、低圧ＥＧＲ制御、すなわち低圧ＥＧＲ通路を介した排気の還流制御を選択する。
【００５１】
図４は、ＥＧＲ領域判定マップを示す図であり、上述のステップＳ１２において参照される制御マップの一例を示す図である。このＥＧＲ領域判定マップは、所定の実験に基づいて設定され、ＥＣＵに格納される。
図４に示すように、エンジン回転数及び負荷を、運転状態を表すパラメータとして、運転状態は、低圧ＥＧＲ制御が適した低圧ＥＧＲ領域と、高圧ＥＧＲ制御が適した高圧ＥＧＲ領域とに分けられる。この制御マップによれば、基本的には、負荷が小さい場合には高圧ＥＧＲ制御が選択され、負荷が大きい場合には低圧ＥＧＲ制御が選択される。また、高圧ＥＧＲ領域と低圧ＥＧＲ領域とを分ける判定ラインは、エンジン回転数が大きくなるに従い小さくなる。すなわち、エンジン回転数が大きくなると、小さな負荷でも低圧ＥＧＲ制御が選択される。
【００５２】
図３に戻って、ステップＳ１３では、触媒活性判定フラグが「１」であるか否かを判別する。この判別がＹＥＳの場合、すなわち酸化触媒が活性化した状態である場合にはステップＳ１４に移る。また、この判別がＮＯの場合、すなわち、酸化触媒の温度が活性温度に達していない場合には、ステップＳ１７に移り、高圧ＥＧＲ制御を選択する。
【００５３】
ステップＳ１４では、燃焼判定フラグが「１」であるか否かを判別する。この判別がＹＥＳの場合にはステップＳ１６に移り、ＮＯの場合にはステップＳ１５に移る。
【００５４】
燃焼判定フラグは、ＤＰＦに流入する排気の温度がＰＭの燃焼温度よりも高いことを示すフラグである。この燃焼判定フラグは、排気温度センサの検出値がＰＭの燃焼温度を上回った場合に「０」から「１」にされ、排気温度センサの検出値がＰＭの燃焼温度を下回った場合に「１」から「０」に戻される。なお、一般的には、ＰＭの燃焼温度は酸化触媒の活性温度よりも高い。
【００５５】
したがって、触媒活性判定フラグが「１」でありかつ燃焼判定フラグが「０」である場合とは、酸化触媒が活性化した状態でありかつＤＰＦに流入する排気の温度がＰＭの燃焼温度以下である状態、すなわち、排気の温度がＰＭの燃焼温度に達しておらず、ＤＰＦに捕集されたＰＭが未だ燃焼していない状態であるといえる。
また、触媒活性判定フラグが「１」でありかつ燃焼判定フラグが「１」である場合とは、酸化触媒が活性化した状態でありかつＤＰＦに流入する排気の温度がＰＭの燃焼温度より高い状態、すなわち、排気の温度がＰＭの燃焼温度に達し、ＤＰＦに捕集されたＰＭが燃焼している状態であるといえる。
【００５６】
ステップＳ１５では、ポスト噴射量の指示値を高圧ＥＧＲ用指示値に変更した後、高圧ＥＧＲ制御を選択する（ステップＳ１７）。
【００５７】
ステップＳ１６では、ポスト噴射量の指示値を、上述の高圧ＥＧＲ指示値よりも小さな低圧ＥＧＲ用指示値に変更した後、低圧ＥＧＲ制御を選択する（ステップＳ１８）。これにより、低圧ＥＧＲ制御が行われている間は、高圧ＥＧＲ制御が行われている間よりもポスト噴射量が減量される。
【００５８】
以上詳述したように、本実施形態によれば、ＤＰＦ３２にＰＭが堆積し、このＰＭを燃焼させる時期であると判定された場合には、高圧ＥＧＲ制御と低圧ＥＧＲ制御とを、排気温度センサにより検出された排気の温度に応じて切り替える。
これにより、例えば、排気の温度が低い場合には、高圧ＥＧＲ制御を行うことで速やかに排気の温度を上昇させたり、排気の温度が高い場合には、低圧ＥＧＲ制御を行うことで、余分な燃料を消費することなくＰＭを燃焼させたりすることができる。結果として、燃費を悪化することなく高効率でＤＰＦ３２を再生することができる。また、このようにして、高圧ＥＧＲ制御及び低圧ＥＧＲ制御の何れかで排気の還流制御を行い続けることにより、ＮＯｘ排出量も低減することができる。
【００５９】
また本実施形態によれば、酸化触媒３１が活性温度に達していないと判定された場合には、高圧ＥＧＲ制御が選択される。これにより、酸化触媒３１を速やかに活性化させることができるので、余分な燃料の消費を抑制することができる。
【００６０】
また本実施形態によれば、ＰＭを燃焼させる時期であると判定され、かつ、酸化触媒３１の温度が活性温度に達したと判定された場合には、ポスト噴射が行われ、排気の温度が上昇する。その後、排気の温度が上昇する過程において、排気の温度がＰＭの燃焼温度に達していないと判定された場合には、高圧ＥＧＲ制御が選択される。これにより、排気の温度を、ＰＭの燃焼温度に速やかに到達させることができるので、ＤＰＦ３２の再生にかかる燃費を抑制することができる。
【００６１】
また本実施形態によれば、排気の温度がＰＭの燃焼温度に達したと判定された場合には、低圧ＥＧＲ制御が選択される。これにより、ポスト噴射を実行することで排気管４に供給した未燃燃料を効率よく酸化触媒３１に到達させて、ＤＰＦ３２に捕集されたＰＭの燃焼に供することができる。したがって、ＤＰＦ３２の再生にかかる燃費を抑制することができる。また、低圧ＥＧＲ制御による排気の還流制御を選択することにより、未燃燃料を酸化触媒３１で燃焼させることができるので、排気を還流する際に、低圧ＥＧＲ通路１０に未燃燃料が付着するのを抑制することができる。
【００６２】
また本実施形態によれば、低圧ＥＧＲ制御が行われている間は、高圧ＥＧＲ制御が行われている間よりも、ポスト噴射量が減量される。
上述のように、低圧ＥＧＲ制御を行った場合、高圧ＥＧＲ制御を行った場合と比較すると、ポスト噴射で供給した燃料の多くを酸化触媒３１まで到達させることができる。したがって、本実施形態によれば、高圧ＥＧＲ制御を行っている場合よりも少ない燃料で、同等の効率で酸化触媒３１における酸化反応を実現することができる。結果として、余分な燃料の消費を抑制することができる。
【００６３】
本実施形態では、ＥＣＵ４０が、第１ＥＧＲ制御手段の一部、第２ＥＧＲ制御手段の一部、再生時期判定手段、ＥＧＲ切替手段、触媒活性判定手段、再生実行手段、及び燃焼判定手段を構成する。具体的には、ＥＣＵ４０の高圧ＥＧＲ制御部４３及び高圧ＥＧＲ弁１１が第１ＥＧＲ制御手段に相当し、ＥＣＵ４０の低圧ＥＧＲ制御部４４及び低圧ＥＧＲ弁１２が第２ＥＧＲ制御手段に相当し、ＥＣＵ４０のＥＧＲ切替部４５がＥＧＲ切替手段に相当し、ＥＣＵ４０のＤＰＦ再生制御部４１が再生実行手段に相当する。また、図２のステップＳ１及び図３のステップＳ１１の実行に係る手段が再生時期判定手段に相当し、図２のステップＳ２及び図３のステップＳ１３の実行に係る手段が触媒活性判定手段に相当し、図３のステップＳ１４が燃焼判定手段に相当する。
【００６４】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良などは本発明に含まれる。
【００６５】
上記実施形態では、エンジン１の排気系の温度を検出する排気系温度検出手段として、酸化触媒３１とＤＰＦ３２との間の排気の温度を検出する排気温度センサ２２を用いたがこれに限らない。本発明において排気系の温度とは、酸化触媒とＤＰＦとの間の排気の温度だけでなく、酸化触媒又はＤＰＦ自体の温度も含む。したがって、排気系温度検出手段としては、酸化触媒やＤＰＦの温度を直接検出するものを用いてもよい。
【００６６】
また、上記実施形態では、酸化触媒３１とＤＰＦ３２とを別体で設けたが、これに限らない。例えば、ＤＰＦのフィルタ壁に酸化触媒が担持されたものを用いてもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１…エンジン（内燃機関）
２…吸気管（吸気通路）
３…吸気マニホールド（吸気通路）
４…排気管
５…排気マニホールド
６…高圧ＥＧＲ通路（第１ＥＧＲ通路）
１１…高圧ＥＧＲ弁（第１ＥＧＲ制御手段）
１０…低圧ＥＧＲ通路（第２ＥＧＲ通路）
１２…低圧ＥＧＲ弁（第２ＥＧＲ制御手段）
８…過給機
２２…排気温度センサ（排気系温度検出手段）
３１…酸化触媒
３２…ＤＰＦ（排気浄化フィルタ）
４０…ＥＣＵ（第１ＥＧＲ制御手段、第２ＥＧＲ制御手段、再生時期判定手段、ＥＧＲ切替手段、触媒活性判定手段、再生実行手段、燃焼判定手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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