(57)【要約】【課題】本発明は、低圧ＥＧＲ装置が設けられた場合において、吸気通路への異物の流入をより好適に抑制することを課題とする。【解決手段】排気通路６におけるパティキュレートフィルタ１０より下流側に一端が接続され、吸気通路４におけるターボチャージャ８のコンプレッサ８ａよりも上流側に他端が接続された低圧ＥＧＲ通路１６を備えた低圧ＥＧＲ装置１５において、排気通路６におけるパティキュレートフィルタ１０から低圧ＥＧＲ通路１６におけるＥＧＲクーラ１８までの経路中に異物を捕集するためのメッシュ状フィルタ２８を設ける。【選択図】図１
2010209687.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路におけるパティキュレートフィルタより下流側に一端が接続され、内燃機関の吸気通路におけるターボチャージャのコンプレッサよりも上流側に他端が接続されたＥＧＲ通路と、
該ＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲクーラと、
前記パティキュレートフィルタを昇温させて前記パティキュレートフィルタに堆積した粒子状物質を酸化・除去するフィルタ再生処理を実行するフィルタ再生実行手段と、
前記パティキュレートフィルタから前記ＥＧＲクーラまでの経路中に設けられたメッシュ状フィルタと、
を備えたことを特徴とする内燃機関のＥＧＲ装置。
【請求項２】
前記メッシュ状フィルタがバタフライバルブ型構造を有しており、
前記パティキュレートフィルタの温度が破損又は溶損が生じる可能性がある所定温度まで上昇したときに前記メッシュ状フィルタを閉弁状態とし、それ以外のときは前記メッシュ状フィルタを開弁状態とすることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のＥＧＲ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のＥＧＲ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気通路におけるパティキュレートフィルタより下流側に一端が接続され、内燃機関の吸気通路におけるターボチャージャのタービンよりも上流側に他端が接続されたＥＧＲ通路（以下、低圧ＥＧＲ通路と称する）を備えたＥＧＲ装置（以下、低圧ＥＧＲ装置と称する）が提案されている。
【０００３】
また、引用文献１には、ＥＧＲ通路に酸化触媒及びパティキュレートフィルタが設けられており、且つ、吸気通路におけるＥＧＲ通路との接続部分よりも下流側に網が設けられた構成が開示されている。該引用文献１においては、網のメッシュが１〜１０００／インチに規定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−８８７２７号公報
【特許文献２】特開平６−２２１２２８号公報
【特許文献３】特開２００８−１５０９５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
低圧ＥＧＲ装置が設けられた場合、パティキュレートフィルタが破損又は溶損することによって生じた破片等の異物が低圧ＥＧＲ通路を通ってＥＧＲガスと共に吸気通路に流入する可能性がある。このような異物が吸気通路に流入すると、タービンのインペラの損傷等の不具合を生じさせたり、内燃機関の故障を招いたりする虞がある。
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、低圧ＥＧＲ装置が設けられた場合において、吸気通路への異物の流入をより好適に抑制することが出来る技術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】
本発明係る内燃機関のＥＧＲ装置は、
内燃機関の排気通路におけるパティキュレートフィルタより下流側に一端が接続され、内燃機関の吸気通路におけるターボチャージャのコンプレッサよりも上流側に他端が接続されたＥＧＲ通路と、
該ＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲクーラと、
前記パティキュレートフィルタを昇温させて前記パティキュレートフィルタに堆積した粒子状物質を酸化・除去するフィルタ再生処理を実行するフィルタ再生実行手段と、
前記パティキュレートフィルタから前記ＥＧＲクーラまでの経路中に設けられたメッシュ状フィルタと、
を備えたことを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、排気中の異物がパティキュレートフィルタより下流側の排気通路又はＥＧＲ通路においてメッシュ状フィルタによって捕集される。そのため、吸気通路への異物の流入を抑制することが出来る。
【０００９】
また、本発明によれば、フィルタ再生処理が実行された際にメッシュ状フィルタの温度も上昇することになる。これにより、メッシュ状フィルタに付着した粒子状物質（以下、ＰＭと称する）も酸化・除去することが出来る。従って、メッシュ状フィルタがＰＭにより目詰まりすることを抑制することが出来、以って、圧力損失の上昇を抑制することが出来る。
【００１０】
本発明においては、メッシュ状フィルタがバタフライバルブ型構造を有していてもよい。この場合、パティキュレートフィルタの温度が破損又は溶損が生じる可能性がある所定温度まで上昇したときにメッシュ状フィルタを閉弁状態とし、それ以外のときはメッシュ状フィルタを開弁状態としてもよい。
【００１１】
これによれば、メッシュ状フィルタが設けられることによる圧力損失の上昇をより抑制しつつ、吸気通路への異物の流入を抑制することが出来る。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、圧力損失の上昇を抑制しつつ、吸気通路への異物の流入を抑制することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例に係る内燃機関およびその吸排気系の概略構成を示す図である。
【図２】実施例に係るメッシュ状フィルタの開閉制御及び異常判定のフローを示すフローチャートである。
【図３】実施例の変形例に係るメッシュ状フィルタの開閉制御及び異常判定のフローを示すフローチャートの一部である。
【図４】実施例の変形例に係るメッシュ状フィルタの開閉制御及び異常判定のフローを示すフローチャートの一部である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１５】
本発明の実施例について図１及び２に基づいて説明する。
【００１６】
（内燃機関およびその吸排気系の概略構成）
図１は、本実施例に係る内燃機関およびその吸排気系の概略構成を示す図である。内燃機関１は４つの気筒２を有する車両駆動用のディーゼルエンジンである。各気筒２には該気筒２内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁３が設けられている。
【００１７】
内燃機関１には、インテークマニホールド５およびエキゾーストマニホールド７が接続されている。インテークマニホールド５には吸気通路４が接続されている。エキゾーストマニホールド７には排気通路６が接続されている。吸気通路４にはターボチャージャ８のコンプレッサ８ａが設置されている。排気通路６にはターボチャージャ８のタービン８ｂが設置されている。
【００１８】
吸気通路４におけるコンプレッサ８ａより下流側には第一スロットル弁９が設けられている。吸気通路４におけるコンプレッサ８ａより上流側には第二スロットル弁１９が設けられている。
【００１９】
排気通路６におけるタービン８ｂよりも下流側にはパティキュレートフィルタ１０が設
けられている。該パティキュレートフィルタ１０には酸化触媒２４が担持されている。また、排気通路６におけるタービン８ｂよりも下流側且つパティキュレートフィルタ１０より上流側には排気中に燃料を添加する燃料添加弁２５が設けられている。さらに、排気通路６には、パティキュレートフィルタ１０の前後差圧を検出する第一差圧センサ２６が設けられている。
【００２０】
内燃機関１の吸排気系には高圧ＥＧＲ装置１１及び低圧ＥＧＲ装置１５が設けられている。高圧ＥＧＲ装置１１は、高圧ＥＧＲ通路１２、高圧ＥＧＲ弁１３及び高圧ＥＧＲクーラ１４を備えている。高圧ＥＧＲ通路１２は、その一端がエキゾーストマニホールド７に接続されており、その他端が吸気通路４における第一スロットル弁９よりも下流側に接続されている。
【００２１】
高圧ＥＧＲ弁１３及び高圧ＥＧＲクーラ１４は、高圧ＥＧＲ通路１２に設けられている。高圧ＥＧＲ弁１３によって、高圧ＥＧＲ通路１２を通ってエキゾーストマニホールド７から吸気通路４に導入されるＥＧＲガスの流量が制御される。
【００２２】
低圧ＥＧＲ装置１５は、低圧ＥＧＲ通路１６、低圧ＥＧＲ弁１７及び低圧ＥＧＲクーラ１８を備えている。低圧ＥＧＲ通路１６は、その一端が排気通路６におけるパティキュレートフィルタ１０より下流側に接続されており、その他端が吸気通路４における第二スロットル弁１９より下流側且つコンプレッサ８ａより上流側に接続されている。
【００２３】
低圧ＥＧＲ弁１７及び低圧ＥＧＲクーラ１８は、低圧ＥＧＲ通路１６に設けられている。低圧ＥＧＲ弁１７によって、低圧ＥＧＲ通路１６を通って排気通路６から吸気通路４に導入されるＥＧＲガスの流量が制御される。
【００２４】
以下、高圧ＥＧＲ装置１１によってＥＧＲガスを吸気通路４に導入する制御を高圧ＥＧＲ制御と称し、低圧ＥＧＲ装置１５によってＥＧＲガスを吸気通路４に導入する制御を低圧ＥＧＲ制御と称する。
【００２５】
尚、本実施例においては、低圧ＥＧＲ装置１５、低圧ＥＧＲ通路１６及び低圧ＥＧＲクーラ１８が、本発明に係るＥＧＲ装置、ＥＧＲ通路及びＥＧＲクーラに相当する。
【００２６】
排気通路６におけるパティキュレートフィルタ１０より下流側且つ低圧ＥＧＲ通路１６との接続部分より上流側には、メッシュ状フィルタ２８が設けられている。該メッシュ状フィルタ２８は、排気通路６の内径と略同一径のメッシュ状の弁体がその直径を通る回転軸を中心に回転可能なように支持されたバタフライバルブ型構造を有している。該メッシュ状フィルタ２８が閉弁状態となると排気中の異物が該メッシュ状フィルタ２８に捕集される。
【００２７】
また、排気通路６には、該メッシュ状フィルタ２８の前後差圧を検出する第二差圧センサ２７が設けられている。
【００２８】
以上述べたように構成された内燃機関１には電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０が併設されている。ＥＣＵ２０には、第一差圧センサ２６、第二差圧センサ２７、クランクポジションセンサ２１及びアクセル開度センサ２２が電気的に接続されている。これらの出力信号がＥＣＵ２０に入力される。クランクポジションセンサ２１は、内燃機関１のクランク角を検出するセンサである。また、アクセル開度センサ２２は、内燃機関１を搭載した車両のアクセル開度を検出するセンサである。
【００２９】
また、ＥＣＵ２０には、燃料噴射弁３、第一スロットル弁９、第二スロットル弁１９、
燃料添加弁２５、高圧ＥＧＲ弁１３、低圧ＥＧＲ弁１７及びメッシュ状フィルタ２８が電気的に接続されている。ＥＣＵ２０によってこれらが制御される。
【００３０】
本実施例では、燃料添加弁２５から燃料を添加することで、パティキュレートフィルタ１０に捕集されたＰＭを酸化・除去するフィルタ再生処理が行われる。燃料添加弁２５から添加された燃料が酸化触媒２４において酸化されることによりパティキュレートフィルタ１０の温度が上昇する。その結果、パティキュレートフィルタ１０に捕集されたＰＭが酸化され除去される。尚、本実施例においては、燃料添加弁２５及びそれを制御してフィルタ再生処理を実現するＥＣＵ２０が、本発明に係るフィルタ再生実行手段に相当する。フィルタ再生処理の実現方法は上記に限られるものではない。
【００３１】
ここで、本実施例では、メッシュ状フィルタ２８がパティキュレートフィルタ１０より下流側且つ低圧ＥＧＲ通路１６との接続部分よりも上流側に設けられている。これにより、パティキュレートフィルタ１０が過昇温することで破損又は溶損しその破片が生じた場合、該破片をメッシュ状フィルタ２８によって捕集することが出来る。そのため、該破片が低圧ＥＧＲ通路１６に流入することを抑制することが出来る。その結果、該破片が吸気通路４に流入することを抑制することが出来る。また、メッシュ状フィルタ２８によって該破片以外の排気中の異物（例えば、溶接スパッタ等）も捕集することが出来るため、これらの異物が吸気通路４に流入することも抑制することが出来る。
【００３２】
さらに、メッシュ状フィルタ２８が上記の位置に配置されることで、フィルタ再生処理が実行された際にパティキュレートフィルタ１０から排出される高温の排気によって該メッシュ状フィルタ２８の温度も上昇する。その結果、メッシュ状フィルタ２８に付着したＰＭも酸化させ除去することが出来る。これにより、メッシュ状フィルタ２８のＰＭによる目詰まりを抑制することが出来、以って、メッシュ状フィルタ２８を閉弁状態としたときの圧力損失の上昇を抑制することが可能となる。
【００３３】
尚、メッシュ状フィルタ２８は低圧ＥＧＲ通路１６における低圧ＥＧＲクーラ１８より上流側に設けられてもよい。低圧ＥＧＲクーラ１８より上流側であれば、上記の場合と同様、フィルタ再生処理が実行された際に高温の排気（ＥＧＲガス）によって、メッシュ状フィルタ２８に付着したＰＭを酸化させ除去することが出来る。
【００３４】
（メッシュ状フィルタの開閉制御及び異常判定）
以下、本実施例に係るメッシュ状フィルタ２８の開閉制御及び異常判定のフローについて図２に示すフローチャートに基づいて説明する。本フローは、ＥＣＵ２０に予め記憶されており、ＥＣＵ２０によって所定の間隔で繰り返し実行される。
【００３５】
本フローでは、先ずステップＳ１０１において、フィルタ再生処理が実行中であるか否かが判別される。ステップＳ１０１において肯定判定された場合、次にステップＳ１０２の処理が実行される。
【００３６】
一方、ステップＳ１０１において否定判定された場合、次にステップＳ１０９の処理が実行される。ステップＳ１０９においては、メッシュ状フィルタ２８が開弁状態（全開）に制御される。
【００３７】
ステップＳ１０２においては、内燃機関１の運転状態、燃料添加弁２５からの燃料添加量等に基づいてパティキュレートフィルタ１０の温度Ｔｐｆが推定される。尚、温度センサを設けてパティキュレートフィルタ１０の温度Ｔｐｆを検出してもよい。
【００３８】
次に、ステップＳ１０３において、パティキュレートフィルタ１０の温度Ｔｐｆが所定
温度Ｔｏ以上であるか否かを判別する。ここで、所定温度Ｔｏは、パティキュレートフィルタ１０の破損又は溶損が生じる可能性があると判断できる閾値である。ステップＳ１０３において、肯定判定された場合、次にステップＳ１０４の処理が実行され、否定判定された場合、次にステップＳ１０９の処理が実行される。
【００３９】
ステップＳ１０４においては、メッシュ状フィルタ２８が閉弁状態（全閉）に制御される。
【００４０】
次に、ステップＳ１０５において、フィルタ再生処理の実行が終了したか否かが判別される。ステップＳ１０５において、肯定判定された場合、次にステップＳ１０６の処理が実行され、否定判定された場合、ステップＳ１０５の処理が繰り返される。
【００４１】
ステップＳ１０６においては、メッシュ状フィルタ２８の前後差圧ΔＰｍ（第二差圧センサ２７の検出値）が読み込まれる。
【００４２】
次に、ステップＳ１０７において、メッシュ状フィルタ２８の前後差圧ΔＰｍが第一所定差圧Ｐｍ０以上であるか否かが判別される。ここで、第一所定差圧ΔＰｍ０は、パティキュレートフィルタ１０の破損又は溶損が生じていると判断できる閾値である。
【００４３】
つまり、フィルタ再生処理が実行されればメッシュ状フィルタ２８に付着したＰＭが除去されるため、通常であればメッシュ状フィルタ２８の前後差圧ΔＰｍは低くなる。しかしながら、パティキュレートフィルタ１０の破損又は溶損が生じている場合、パティキュレートフィルタ１０の破片がメッシュ状フィルタ２８に捕集されているため、その前後差圧ΔＰｍが高くなる。従って、メッシュ状フィルタ２８の前後差圧ΔＰｍが第一所定差圧Ｐｍ０以上であるか否かを判別することにより、パティキュレートフィルタ１０の破損又は溶損が生じているか否かを判別することが出来る。
【００４４】
ステップＳ１０７において肯定判定された場合、次にステップＳ１０８において、パティキュレートフィルタ１０が異常であると判定される。この場合、パティキュレートフィルタ１０が異常であることを、内燃機関１が搭載された車両の運転者に通知してもよい。一方、ステップＳ１０７において否定判定された場合、次にステップＳ１０９の処理が実行される。
【００４５】
上記フローによれば、パティキュレートフィルタ１０の破損又は溶損が生じる可能性があるとき、即ち、異物が生じる可能性が高いときにのみメッシュ状フィルタ２８が閉弁状態に制御される。そのため、メッシュ状フィルタ２８が設けられることによる圧力損失の上昇をより抑制しつつ、吸気通路４への異物の流入を抑制することが出来る。
【００４６】
また、上記フローによれば、パティキュレートフィルタ１０の異常判定を行うことが出来る。該異常判定は、メッシュ状フィルタ２８に付着したＰＭが除去された後のメッシュ状フィルタ２８の前後差圧ΔＰｍに基づいて行われる。そのため、より高い精度でパティキュレートフィルタ１０の異常を判定することが出来る。
【００４７】
尚、本実施例では、メッシュ状フィルタ２８をバタフライバルブ型構造を有するものとしたが、メッシュ状フィルタ２８を排気（又はＥＧＲガス）の流れに略直行するように固定して設けてもよい。この場合でも、排気通路６又は低圧ＥＧＲ通路１６における上記位置に設けられていれば、フィルタ再生処理の実行時にメッシュ状フィルタ２８に付着したＰＭは除去されるため、圧力損失の上昇は抑制される。しかしながら、圧力損失をより抑制するためには、上記のようにメッシュ状フィルタ２８をバタフライバルブ型構造を有するものとし開閉制御を行うのが好ましい。
【００４８】
＜変形例＞
本発明の実施例について図３及び４に基づいて説明する。図３及び４は、本変形例に係るメッシュ状フィルタ２８の開閉制御及び異常判定のフローを示すフローチャートである。本フローは、ＥＣＵ２０に予め記憶されており、ＥＣＵ２０によって所定の間隔で繰り返し実行される。尚、本フローは、図２に示すフローのステップＳ１０８をステップＳ２０８〜Ｓ２１７に置き換えたものである。そのため、ステップＳ２０８〜Ｓ２１７についてのみ説明する。
【００４９】
本フローでは、ステップＳ２０８において、パティキュレートフィルタ１０の前後差圧ΔＰｐｆ（第一差圧センサ２６の検出値）が読み込まれる。
【００５０】
次に、ステップＳ２０９において、パティキュレートフィルタ１０の前後差圧ΔＰｐｆが第二所定差圧ΔＰｐｆ０より小さいか否かが判別される。ここで、第二所定差圧ΔＰｐｆ０は、パティキュレートフィルタ１０が正常であると判断できる閾値である。
【００５１】
メッシュ状フィルタ２８にはパティキュレートフィルタ１０破片以外の異物も捕集される。そのため、メッシュ状フィルタ２８の前後差圧ΔＰｍが第一所定差圧以上であっても、パティキュレートフィルタ１０が正常である場合、パティキュレートフィルタ１０の破片以外の異物が捕集されることでその前後差圧ΔＰｍが上昇していると判定出来る。
【００５２】
そこで、ステップＳ２０９において否定判定された場合は、次にステップＳ２１１において、メッシュ状フィルタ２８にパティキュレートフィルタ１０の破片以外の異物が捕集されていると判定する。
【００５３】
次に、ステップＳ２１２において、低圧ＥＧＲ弁１７が閉弁され、低圧ＥＧＲ制御が禁止される。これにより、異物が低圧ＥＧＲ通路１６を通って吸気通路４に流入することを抑制する。
【００５４】
次に、ステップＳ２１３において、メッシュ状フィルタ２８が開弁状態に制御される。これにより、排気中の異物が外部に放出される。
【００５５】
一方、パティキュレートフィルタ１０に溶損・破損が生じている場合、パティキュレートフィルタ１０の前後差圧ΔＰｐｆが低下する。そこで、ステップＳ２０９において肯定判定された場合、次にステップＳ２１０においてパティキュレートフィルタ１０が異常であると判定する。
【００５６】
次に、ステップＳ２１４において、低圧ＥＧＲ弁１７が閉弁され、低圧ＥＧＲ制御が禁止される。これにより、パティキュレートフィルタ１０の破片が低圧ＥＧＲ通路１６を通って吸気通路４に流入することを抑制する。
【００５７】
次に、ステップＳ２１５において、高圧ＥＧＲ弁１３の開度が増加される。つまり、低圧ＥＧＲ制御が停止されることで減少する分のＥＧＲガス量を、高圧ＥＧＲ制御によって導入されるＥＧＲガス量を増加させることで確保する。
【００５８】
次に、ステップＳ２１６において、フィルタ再生処理の実行が禁止される。これにより、パティキュレートフィルタ１０に異常が生じている状態で燃料添加弁２５から燃料が添加されることによるエミッションの悪化を抑制する。
【００５９】
次に、ステップＳ２１７において、パティキュレートフィルタ１０に異常が生じている
ことが、内燃機関１が搭載された車両の運転者に通知される。
【符号の説明】
【００６０】
１・・・内燃機関
４・・・吸気通路
５・・・インテークマニホールド
６・・・排気通路
７・・・エキゾーストマニホールド
８・・・ターボチャージャ
８ａ・・コンプレッサ
８ｂ・・タービン
１０・・パティキュレートフィルタ
１１・・高圧ＥＧＲ装置
１２・・高圧ＥＧＲ通路
１３・・高圧ＥＧＲ弁
１４・・高圧ＥＧＲクーラ
１５・・低圧ＥＧＲ装置
１６・・低圧ＥＧＲ通路
１７・・低圧ＥＧＲ弁
１８・・低圧ＥＧＲクーラ
２０・・ＥＣＵ２０
２４・・酸化触媒
２５・・燃料添加弁
２８・・メッシュ状フィルタ
【図１】
2010209687.tif 000003
【図２】
2010209687.tif 000004
【図３】
2010209687.tif 000005
【図４】
2010209687.tif 000006