(57)【要約】【課題】ＥＧＲ通路の途中にＥＧＲガス中の異物を捕集する捕集装置を備えたＥＧＲシステムにおいて、燃費の悪化を抑制しつつ捕集装置の詰まりを確実に除去することを可能にする技術を提供する。【解決手段】ＥＧＲ通路と、ＥＧＲ通路に設けられＥＧＲガス中に含まれる異物を捕集する捕集装置と、捕集装置に流入する排気の温度を取得する排気温度取得手段と、捕集装置における煤の堆積量を取得する煤堆積量取得手段と、捕集装置における圧力損失を取得する圧力損失取得手段と、圧力損失取得手段により取得される圧力損失が所定の基準値を超えたことが検知された場合に、捕集装置を昇温することにより捕集装置に堆積した排気成分を除去する除去手段と、除去手段が捕集装置を昇温する際の目標温度を、排気温度取得手段により取得される温度と、煤堆積量取得手段により取得される堆積量と、に応じて設定する設定手段と、を備える。【選択図】図３
2010151111.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路と吸気通路とを連通し、前記内燃機関からの排気の一部を前記吸気通路に流入させるＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路に設けられ、前記ＥＧＲガス中に含まれる異物を捕集する捕集装置と、
前記捕集装置に流入する排気の温度を取得する排気温度取得手段と、
前記捕集装置における煤の堆積量を取得する煤堆積量取得手段と、
前記捕集装置の上流側と下流側における圧力損失を取得する圧力損失取得手段と、
前記圧力損失取得手段により取得される圧力損失が所定の基準値を超えたことが検知された場合に、前記捕集装置を昇温することにより前記捕集装置に堆積した排気成分を除去する除去手段と、
前記除去手段が前記捕集装置を昇温する際の目標温度を、前記排気温度取得手段により取得される温度と、前記煤堆積量取得手段により取得される堆積量と、に応じて設定する設定手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関のＥＧＲシステム。
【請求項２】
請求項１において、
前記ＥＧＲ通路における前記捕集装置より下流側に設けられ、該ＥＧＲ通路から前記吸気通路へ流入するＥＧＲガスの量を調節するＥＧＲ弁と、
前記ＥＧＲ弁の開度を制御する制御手段と、
を更に備え、
前記制御手段は、前記除去手段による前記捕集装置の昇温が行われる場合には、前記除去手段による前記捕集装置の昇温が行われない場合と比較して、前記ＥＧＲ弁をより閉じ側の開度で開弁することを特徴とする内燃機関のＥＧＲシステム。
【請求項３】
請求項１において、
前記ＥＧＲ通路における前記捕集装置より下流側と前記排気通路とを連通する連通路と、
前記ＥＧＲ通路における前記連通路の接続箇所より下流側に設けられ、該ＥＧＲ通路から前記吸気通路へ流入するＥＧＲガスの量を調節するＥＧＲ弁と、
前記ＥＧＲ弁の開度を制御する制御手段と、
を更に備え、
前記制御手段は、前記除去手段による前記捕集装置の昇温が行われる場合には、前記ＥＧＲ弁を閉弁することを特徴とする内燃機関のＥＧＲシステム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項において、
前記除去手段により前記捕集装置の昇温が行われた直後において、前記圧力損失取得手段により取得される圧力損失が所定の第２基準値を超えていることが検知された場合に、前記内燃機関に異常が生じていると判定する機関異常判定手段を更に備えることを特徴とする内燃機関のＥＧＲシステム。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項において、
前記圧力損失取得手段により取得される圧力損失が所定の第３基準値より小さいことが検知された場合に、前記捕集装置に異常が生じていると判定する捕集装置異常判定手段を更に備えることを特徴とする内燃機関の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ＥＧＲシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関から排出された排気の一部を吸気通路に流入させるＥＧＲ装置が公知である。ところで、排気通路に設けられた触媒やタービン等の部品が破損してその破片が排気中に流出したり、排気管の配管の溶接の際に生じたスパッタ等の異物が排気中に混入したりした場合、ＥＧＲ装置を備えた内燃機関では、それら異物の混入した排気が内燃機関に吸入され、内燃機関の動作に異常を来す虞がある。また、高負荷時などの大量のＥＧＲガスが要求される場合においてＥＧＲガスを導入するために比較的圧力の低いコンプレッサより上流側の吸気通路にＥＧＲガスを流入させる低圧ＥＧＲ装置を備えた内燃機関では、異物の混入した排気がコンプレッサに流入し、コンプレッサのインペラを損傷させる虞がある。
【０００３】
このような問題に対して、ＥＧＲガス中の異物を捕集する捕集装置をＥＧＲ通路の途中に備え、吸気系への異物の流入を防止する技術が提案されている。捕集装置としては、メッシュ状のフィルタや、ＥＧＲガスを所定のボリューム内で旋回させて遠心力と重力の作用により異物を分離する装置等を採用できる。
【０００４】
特許文献１には、低圧ＥＧＲ通路の途中に、重力方向下方へ曲げられた形状の捕集部を設け、低圧ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガス中の異物を捕集部において捕集することにより、異物の吸気系への流入を抑制することを図った技術が記載されている。
【０００５】
特許文献２には、排気通路の途中にＰＭを捕集するフィルタを設けた内燃機関において、フィルタの上流側と下流側との前後差圧が所定値以上となった場合に、フィルタに捕集されたＰＭを酸化除去するフィルタ再生処理を行う技術が記載されている。
【０００６】
特許文献３には、排気通路の途中にＰＭを捕集するフィルタを設けた内燃機関において、低排気温運転条件で所定以上連続してＰＭを捕集した場合には、排気凝縮水や低沸点ＨＣが蒸発する温度であって且つＰＭの燃焼温度よりも低い温度までフィルタを昇温することにより、フィルタに堆積した凝縮水やＨＣを除去する技術が記載されている。
【０００７】
特許文献４には、フィルタやＮＯｘ触媒下流から内燃機関の吸気系に排気を流入させるＥＧＲ配管が設けられた構成において、ＥＧＲ配管の最下部近傍と排気通路とを連通する連通路を設け、ＥＧＲ配管中の凝縮水が連通路を介して排気通路に排出されるようにして、ＥＧＲ配管中に凝縮水が溜まること抑制することを図った技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００８−１５０９５５号公報
【特許文献２】特開２００８−２２３６８７号公報
【特許文献３】特開平１１−０８１９７９号公報
【特許文献４】特開２００８−２０８７２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ＥＧＲガス中の異物を捕集する捕集装置をＥＧＲ通路の途中に備えたＥＧＲ装置においては、捕集装置に排気中の煤、ＨＣ、凝縮水等の異物以外の物質が堆積し、捕集装置に詰まりが生じる場合がある。捕集装置に詰まりが生じた場合、捕集装置の上流側と下流側とにおける圧力損失が大きくなり、ＥＧＲ装置によって吸気系に排気を流入させることが困
難となる。
【０００９】
これに対して、捕集装置に詰まりが生じた場合に、捕集装置を昇温することによって、捕集装置に堆積したこれらの物質を除去する処理を行うことが考えられる。しかしながら、このような処理によって捕集装置の詰まりを確実に解消するためには、最も除去しにくい堆積物（例えば、煤）を確実に除去可能なほどの高温まで捕集装置を昇温する必要がある。そのため、捕集装置の詰まりの原因が、より低温で除去可能な物質（例えば、凝縮水やＨＣ）の堆積であった場合には、本来なら不必要な高温にまで無駄に捕集装置が昇温されることになり、昇温処理の実施に伴う燃費の悪化や捕集装置の劣化の問題があった。
【００１０】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、ＥＧＲ通路の途中にＥＧＲガス中の異物を捕集する捕集装置を備えたＥＧＲシステムにおいて、燃費の悪化を抑制しつつ捕集装置の詰まりを確実に除去することを可能にす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】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明の内燃機関のＥＧＲシステムは
内燃機関の排気通路と吸気通路とを連通し、前記内燃機関からの排気の一部を前記吸気通路に流入させるＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路に設けられ、前記ＥＧＲガス中に含まれる異物を捕集する捕集装置と、
前記捕集装置に流入する排気の温度を取得する排気温度取得手段と、
前記捕集装置における煤の堆積量を取得する煤堆積量取得手段と、
前記捕集装置の上流側と下流側における圧力損失を取得する圧力損失取得手段と、
前記圧力損失取得手段により取得される圧力損失が所定の基準値を超えたことが検知された場合に、前記捕集装置を昇温することにより前記捕集装置に堆積した排気成分を除去する除去手段と、
前記除去手段が前記捕集装置を昇温する際の目標温度を、前記排気温度取得手段により取得される温度と、前記煤堆積量取得手段により取得される堆積量と、に応じて設定する設定手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１２】
上記本発明の構成において、捕集装置は、内燃機関の燃焼室より下流側の排気系に設けられる触媒やターボチャージャ等の部品が破損してその破片が排気中に流出したり、排気通路の配管溶接の際に生じたスパッタ等の異物が排気中に混入したりした場合に、それらの異物を排気から分離させて捕集することが可能な装置である。
【００１３】
捕集装置には、その本来の目的である異物が捕集される他、排気中の凝縮水、ＨＣ、煤（微粒子物質、ＰＭ）等の排気成分が付着堆積し、捕集装置に詰まりを生じさせる場合がある。その場合、捕集装置の上流側と下流側との間における圧力損失が大きくなり、ＥＧＲガスを適切に吸気通路へ流入させることが困難になる。
【００１４】
本発明のＥＧＲシステムでは、捕集装置の上流側と下流側との間における圧力損失が基準値を超えたことを検知した場合に、捕集装置に詰まりが生じていると判定し、捕集装置を昇温することによって捕集装置に堆積した排気成分を除去する処理を行う。この圧力損失の基準値は、燃費への影響が許容範囲内となるような圧力損失の上限値や、ＥＧＲガス量を適切に制御可能な圧力損失の上限値等に基づいて定めることができる。
【００１５】
ところで、捕集装置に堆積した排気成分を捕集装置の昇温によって除去するために必要な昇温の温度は、排気成分の種類によって異なる。例えば、凝縮水は１００℃以上、ＨＣは２００℃以上、煤は５００℃以上に昇温すると好適に捕集装置から除去することができる。
【００１６】
ここで、捕集装置に詰まりが生じていると判定される場合（捕集装置の上流側と下流側との間における圧力損失が基準値を超えたことが検知される場合）に捕集装置に堆積している排気成分の種類は、捕集装置に流入する排気の温度と、捕集装置における煤の堆積量と、に関連性がある。
【００１７】
例えば、捕集装置に流入する排気の温度が、排気中の凝縮水が蒸発する温度（例えば１００℃前後）よりも低い場合、捕集装置には主に凝縮水が付着して堆積していると考えられる。すなわち、このような低温の排気温度条件では、捕集装置１０の詰まりの原因は主に凝縮水であると判定することができる。
【００１８】
捕集装置に流入する排気の温度が、排気中の凝縮水が蒸発する温度より高いがＨＣが蒸発する温度（例えば２００℃前後）よりも低い場合は、捕集装置には主にＨＣが付着して堆積していると考えられる。すなわち、このような中程度の排気温度条件では、捕集装置の詰まりの原因は主にＨＣであると判定することができる。
【００１９】
捕集装置に流入する排気の温度が、排気中のＨＣが蒸発する温度より高いが煤の酸化反応が進行し易い温度（例えば５００℃前後）よりも低い場合は、捕集装置には主に煤が堆積していると考えられる。すなわち、このような中高温の排気温度条件では、捕集装置の詰まりの原因は主に煤であると判定することができる。
【００２０】
但し、このような中高温の排気温度条件であっても、ある程度以上の温度（例えば４００℃前後）の排気が継続的に捕集装置に流入するような場合には、捕集装置における煤の堆積量が単調に増加していくことはないと考えられる。すなわち、煤の酸化反応が進行し易い温度（例えば５００℃前後）よりは低いが、ある程度以上の温度（例えば４００℃前後）の排気温度条件が一定期間以上継続した、という機関運転履歴に基づいて、捕集装置の詰まりの原因は煤ではないと判定することもできる。
【００２１】
また、前回捕集装置の昇温を行って排気成分の除去を行ってからの走行時間、燃料噴射量の積算値、煤の排出量が多い加速過渡のような運転条件での運転履歴、ＥＧＲガス量の制御履歴等に基づいて、捕集装置に堆積している煤の量を推定し、推定した煤堆積量に基づいて、捕集装置に詰まりを生じさせる主要な原因となっている排気成分の種類を特定することができる。煤の堆積量が、捕集装置に詰まりを生じさせるほど多い場合には、上述した排気温度条件にかかわらず、捕集装置に堆積している排気成分は主に煤であると判定することができる。
【００２２】
また、捕集装置に流入する排気の温度が、煤の酸化反応が進行し易い温度（例えば５００℃前後）より高い場合は、捕集装置の詰まりの原因は凝縮水やＨＣ、煤等の排気成分以外にあると考えられる。すなわち、このような高温の排気温度条件では、捕集装置の詰まりの原因は、例えば、ＥＧＲ通路の接続箇所より上流側の排気通路に設けられる排気浄化触媒の破損による破片や、排気通路の配管溶接のスパッタ等の異物の堆積であると判定することができる。
【００２３】
このような関連性に着目して、本発明に係る内燃機関のＥＧＲシステムでは、捕集装置に流入する排気の温度と、捕集装置における煤の堆積量と、に応じて、捕集装置を昇温する際の目標温度を設定するようにした。
【００２４】
すなわち、本発明のＥＧＲシステムにおいては、捕集装置に堆積している排気成分の種類に応じて、当該排気成分を捕集装置から除去可能な温度を昇温の目標温度として設定することができる。
【００２５】
例えば、捕集装置に堆積している排気成分は主に凝縮水であると判定される場合には、凝縮水を捕集装置から除去するために必要最低限の昇温温度（例えば１００℃）を目標温度として設定することができる。このようにして設定される目標温度に従って捕集装置の昇温を行うようにすれば、実際に捕集装置に堆積している排気成分を除去するために必要最低限の温度に、昇温温度を制限することができるので、捕集装置の詰まりを除去する処理において不必要なエネルギー消費による燃費の悪化や捕集装置の過昇温による熱劣化を抑制しつつ、捕集装置に堆積している排気成分を好適に除去し、捕集装置の詰まりを解消することが可能となる。
【００２６】
本発明における捕集装置は、メッシュ状のフィルタや、遠心力や重力の作用により排気から異物を分離し捕集する装置等を用いることができる。
【００２７】
本発明における排気温度取得手段は、ＥＧＲ通路における捕集装置の上流側における排気の温度、排気通路における排気の温度、排気マニホールドにおける排気の温度、内燃機関の冷却水温、吸気温度等の計測又はそれらに基づく演算、内燃機関の運転条件に基づく演算等により、捕集装置に流入する排気の温度を取得することができる。
【００２８】
本発明における煤堆積量取得手段は、内燃機関の運転履歴、内燃機関の運転条件、排気温度履歴、前回除去手段による詰まりの除去が行われてからの経過時間等に基づいて、捕集装置における煤の堆積量を取得することができる。
【００２９】
本発明における圧力損失取得手段は、捕集装置の上流側と下流側との間の圧力差、ガス流量差、温度差等に基づいて、捕集装置の上流側と下流側との間における圧力損失を取得することができる。
【００３０】
本発明における除去手段が捕集装置を昇温させる方法としては、例えば、燃料噴射量の増量、アフター噴射やポスト噴射の実行、排気開弁時期の進角、排気への燃料添加、排気絞り弁開度の閉弁側への変更、ＶＮ開度の開弁側への変更等の種々の機関制御の他、捕集装置に電気ヒータ等の直接加熱装置を備える方法も採用できる。いずれの昇温方法で捕集装置を昇温する場合であっても、本発明のＥＧＲシステムによれば、捕集装置の詰まりを生じさせている排気成分の堆積物を捕集装置から除去するために必要最低限の昇温温度を目標温度として捕集装置の昇温を行うようにすることができるので、捕集装置の詰まりの解消に係るエネルギー消費量を低減することができるという効果を奏する。
【００３１】
本発明において、捕集装置に詰まりが生じていると判定された場合に、捕集装置の昇温が行われて捕集装置に堆積している排気成分が除去されると、捕集装置から除去された排気成分がＥＧＲ通路を流通する排気の流れによって搬送され、吸気通路に流入する可能性がある。その場合、高濃度の排気成分がコンプレッサや内燃機関に流入し、ターボチャージャの動作不良や内燃機関の燃焼変動が生じる虞がある。
【００３２】
そこで、本発明において、
前記ＥＧＲ通路における前記捕集装置より下流側に設けられ、該ＥＧＲ通路から前記吸気通路へ流入するＥＧＲガスの量を調節するＥＧＲ弁と、
前記ＥＧＲ弁の開度を制御する制御手段と、
を更に備え、
前記制御手段は、前記除去手段による前記捕集装置の昇温が行われる場合には、前記除去手段による前記捕集装置の昇温が行われない場合と比較して、前記ＥＧＲ弁をより閉じ側の開度で開弁するようにしても良い。
【００３３】
これにより、除去手段により捕集装置の昇温が行われた場合においても、捕集装置から流出した高濃度の排気成分を含むＥＧＲガスが一挙に吸気通路に流入することを抑制できる。従って、ＥＧＲ通路がコンプレッサより上流側の吸気通路に接続された構成において、コンプレッサの動作異常を招くことを好適に抑制することができる。また、内燃機関に高濃度の排気成分が吸入されることが抑制され、燃焼変動を好適に抑制することができる。
【００３４】
本発明において、
前記ＥＧＲ通路における前記捕集装置より下流側と前記排気通路とを連通する連通路と、
前記ＥＧＲ通路における前記連通路の接続箇所より下流側に設けられ、該ＥＧＲ通路から前記吸気通路へ流入するＥＧＲガスの量を調節するＥＧＲ弁と、
前記ＥＧＲ弁の開度を制御する制御手段と、
を更に備え、
前記制御手段は、前記除去手段による前記捕集装置の昇温が行われる場合には、前記ＥＧＲ弁を閉弁するようにしても良い。
【００３５】
これにより、除去手段により捕集装置の昇温が行われた場合においても、捕集装置から流出した高濃度の排気成分を含むＥＧＲガスは、連通路を経由して排気通路に流入し、吸気通路へは流入しなくなる。従って、ＥＧＲ通路がコンプレッサより上流側の吸気通路に接続された構成において、コンプレッサの動作異常を招くことをより確実に抑制することができる。また、内燃機関に高濃度の排気成分が吸入されることが抑制され、燃焼変動をより確実に抑制することができる。
【００３６】
また、捕集装置の下流側と排気通路とが連通路によって常に連通された状態となるので、ＥＧＲ弁が閉弁されている状態においても捕集装置における圧力損失を計測することができるという副次的な効果もある。従って、ＥＧＲ弁が閉弁されてＥＧＲ通路を介したＥＧＲガスの還流が停止される運転条件下においても、捕集装置に詰まりが生じているか否かの判定を行うことが可能となる。
【００３７】
除去手段が捕集装置を昇温することによって捕集装置から除去することができる堆積物は、上述した凝縮水、ＨＣ、煤等の排気成分である。もし、捕集装置に生じた詰まりの原因がこれら排気成分の堆積ではなく、破損した排気系部品の破片等の異物の堆積であった場合には、除去手段が捕集装置を昇温することによっては、捕集装置に生じた詰まりを解消することは困難である。従って、このような場合には、除去手段による捕集装置の昇温が行われた直後においても、捕集装置の上流側と下流側との間における圧力損失が十分に低下しないことが考えられる。
【００３８】
そこで、本発明において、前記除去手段により前記捕集装置の昇温が行われた直後において、前記圧力損失取得手段により取得される圧力損失が所定の第２基準値を超えていることが検知された場合に、前記内燃機関に異常が生じていると判定する機関異常判定手段を更に備えても良い。
【００３９】
ここで、「内燃機関に異常が生じている」とは、内燃機関の燃焼室より下流側に配置されるタービンや排気浄化触媒、排気マニホールド、各種配管等の排気系の構成要素に異常が生じていることを包括的に意味するものとする。特に、ＥＧＲ通路が排気浄化触媒より下流側の排気通路から排気を取り出すように構成されている場合には、捕集装置に堆積している異物は、排気浄化触媒が過昇温によって破損して生じた破片である可能性が考えられる。
【００４０】
第２基準値は、捕集装置における堆積物が排気成分であった場合に除去手段による捕集装置の昇温制御を実行すれば実現されると推測される捕集装置の圧力損失に基づいて定めることができる。捕集装置に異物が堆積している場合であっても、同時に多少の排気成分も堆積していると考えられるので、除去手段による捕集装置の昇温を行うことによって、当該排気成分の堆積量に相当する分は圧力損失が低減する。従って、第２基準値は第１基準値より小さい値に設定することができる。
【００４１】
捕集装置の上流側と下流側との間には、異物や排気成分が何も堆積していない状態であっても、ある程度の圧力損失がある。ところが、捕集装置が破損した場合には、正常な捕集装置と比較して圧力損失が小さくなることがある。例えば、メッシュ状のフィルタの捕集装置において、フィルタが破損してメッシュの一部に穴が空いた状態となった場合、正常な場合のフィルタよりも排気が通過し易くなるため、圧力損失は小さくなる。
【００４２】
そこで、本発明において、前記圧力損失取得手段により取得される圧力損失が所定の第３基準値より小さいことが検知された場合、前記捕集装置に異常が生じていると判定する捕集装置異常判定手段を更に備えても良い。
【００４３】
ここで、第３基準値とは、捕集装置に異物や排気成分が何も堆積していない状態における捕集装置の上流側と下流側との間の圧力損失に基づいて定めることができる。
【００４４】
捕集装置が破損している場合には、排気中の異物が捕集装置において捕集されず、ＥＧＲ通路を経由して吸気通路に流入する虞がある。そこで、上記構成の捕集装置異常判定手段により捕集装置が破損していると判定された場合には、ＥＧＲ弁を閉弁してＥＧＲ通路を介した排気の還流を停止するようにしても良い。こうすることにより、排気中の異物がコンプレッサや内燃機関に流入して不具合を生じさせることを抑制できる。
【発明の効果】
【００４５】
本発明により、低圧ＥＧＲ通路の途中に異物を捕集する捕集装置を有する低圧ＥＧＲシステムにおいて、燃料消費量の増大を抑制しつつ捕集装置の詰まりを好適に除去することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。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。
【実施例１】
【００４７】
図１は、本実施例に係る内燃機関のＥＧＲシステムを適用する内燃機関とその吸気系及び排気系の概略構成を模式的に示す概念図である。
【００４８】
図１のエンジン１は４つの気筒３０を有するディーゼルエンジンである。各気筒３０の燃焼室（図示略）は吸気バルブ（図示略）によって開閉される吸気ポート（図示略）を介して吸気マニホールド１７に連通している。また、各気筒３０の燃焼室は排気バルブ（図示略）によって開閉される排気ポート（図示略）を介して排気マニホールド１８に連通している。
【００４９】
吸気マニホールド１７には吸気通路１９が接続されている。吸気通路１９には吸気マニホールド１７から吸気の流れに関して下流側から上流側に向かって、後述する高圧ＥＧＲ通路１５の接続部、ディーゼルスロットル弁９、インタークーラ２、ターボチャージャ１３のコンプレッサ１１、後述する低圧ＥＧＲ通路２４の接続部、吸気絞り弁２２、エアフ
ローメータ７、エアクリーナ３が備えられている。
【００５０】
排気マニホールド１８には排気通路２０が接続されている。排気通路２０には排気マニホールド１８から排気の流れに関して上流側から下流側に向かって、高圧ＥＧＲ通路１５の接続部、ターボチャージャ１３のタービン１２、ＰＭフィルタ２１、低圧ＥＧＲ通路２４の接続部、排気絞り弁６、後述する連通路８の接続部、排気浄化装置５が備えられている。ＰＭフィルタ２１は、排気中の微粒子物質を捕集するフィルタとフィルタ上に担持された酸化触媒を有する。排気浄化装置５は、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を有する。
【００５１】
本実施例のエンジン１には、エンジン１からの排気の一部を吸気通路１９に流入させるＥＧＲシステムが備えられている。本実施例のＥＧＲシステムは、エンジン１から排出される排気の一部を比較的高温高圧の状態で吸気通路１９に流入させる高圧ＥＧＲ装置３２と、エンジン１から排出される排気の一部を比較的低温低圧の状態で吸気通路１９に流入させる低圧ＥＧＲ装置３３と、の２系統のＥＧＲ装置を有している。
【００５２】
高圧ＥＧＲ装置３２は、タービン１３より上流側の排気通路２０とコンプレッサ１１より下流側の吸気通路１９とを連通する高圧ＥＧＲ通路１５を有する。高圧ＥＧＲ通路１５の途中には高圧ＥＧＲ通路１５を経由して排気通路２０から吸気通路１９に流入する排気の量を調節する高圧ＥＧＲ弁１４が備えられている。高圧ＥＧＲ弁１４の開度は後述するＥＣＵ２６によって制御される。
【００５３】
低圧ＥＧＲ装置３３は、タービン１３より下流側の排気通路２０とコンプレッサ１１より上流側の吸気通路１９とを連通する低圧ＥＧＲ通路２４を有する。低圧ＥＧＲ通路２４の途中には低圧ＥＧＲ通路２４を経由して排気通路２０から吸気通路１９に流入する排気の量を調節する低圧ＥＧＲ弁２３が備えられている。低圧ＥＧＲ弁２３の開度はＥＣＵ２６によって制御される。本実施例では、低圧ＥＧＲ通路２４が、本発明の「ＥＧＲ通路」に相当する。また、低圧ＥＧＲ弁２３が、本発明の「ＥＧＲ弁」に相当する。
【００５４】
高圧ＥＧＲ装置３２によって吸気通路１９に再循環する排気（以下高圧ＥＧＲガスという）の量と、低圧ＥＧＲ装置３３によって吸気通路１９に再循環する排気（以下低圧ＥＧＲガスという）の量とは、それぞれエンジン１の運転条件に応じてその目標値が予め定められている。図２は、エンジン１の運転領域（回転数及び負荷）に応じて定められた、高圧ＥＧＲ装置３２及び低圧ＥＧＲ装置３３の切り替え制御マップを概略的に示した図である。
【００５５】
図２に示すように、本実施例に係るＥＧＲシステムでは、エンジン１の運転条件が低負荷・低回転の運転領域に属する場合には、主に高圧ＥＧＲ装置３２によって排気の再循環を行い、中負荷・中回転の運転領域に属する場合には、高圧ＥＧＲ装置３２及び低圧ＥＧＲ装置３３を併用して排気の再循環を行い、高負荷・高回転の運転領域に属する場合には、主に低圧ＥＧＲ装置３３によって排気の再循環を行う。各ＥＧＲ制御領域において、高圧ＥＧＲ通路１５経由で再循環する排気の量及び低圧ＥＧＲ通路２４経由で再循環する排気の量のそれぞれが目標値になるように、高圧ＥＧＲ弁１４の開度及び低圧ＥＧＲ弁２３の開度がＥＣＵ２６によって制御される。
【００５６】
本実施例の低圧ＥＧＲ装置３３は、上記説明した構成に加えて、低圧ＥＧＲ通路２４の低圧ＥＧＲ弁２３から上流側（排気通路２０側）に向かって、低圧ＥＧＲ通路２４を流れる排気を冷却する低圧ＥＧＲクーラ４と、低圧ＥＧＲ通路２４を流れる低圧ＥＧＲガス中に含まれる異物を捕集する捕集装置１０が備えられている。
【００５７】
捕集装置１０は、タービン１２、ＰＭフィルタ２１、排気通路２０等の排気系部品に何
らかの故障が起きてそれらの部品から生じた破片等の異物が排気中に流出した場合や、排気通路２０の配管溶接のスパッタが排気中に混入した場合に、これらの異物を排気から分離して捕集する可能なメッシュ状のフィルタである。捕集装置１０が低圧ＥＧＲ通路２４に設けられることにより、当該異物が低圧ＥＧＲ通路２４を経由して吸気通路１９に流入することを抑制することができる。なお、捕集装置１０としては、本実施例で採用したメッシュ状のフィルタに限らず、重力や遠心力等の作用で排気中から異物を分離して捕集する捕集装置を用いることもできる。本実施例においては、捕集装置１０が、本発明における「捕集装置」に相当する。
【００５８】
低圧ＥＧＲ通路２４における捕集装置１０の下流側（吸気通路１９側）且つ低圧ＥＧＲクーラ４の上流側の位置には、低圧ＥＧＲ通路２４と排気通路２０とを連通する連通路８が接続されている。また、低圧ＥＧＲ装置３３には、捕集装置１０の上流側と下流側との間の差圧を測定する差圧センサ２５と、低圧ＥＧＲ通路２４における捕集装置１０の上流側（排気通路２０側）に設けられ、捕集装置１０に流入する排気の温度を測定する排気温度センサ１６が備えられている。
【００５９】
捕集装置１０の上流側（排気通路２０側）には、捕集装置１０に流入する排気の温度を測定する排気温度センサ１６が備えられている。また、捕集装置１０の上流側の圧力と下流側の圧力との差圧を測定する差圧センサ２５が備えられている。本実施例においては、排気温度センサ１６が、本発明における「排気温度取得手段」に相当する。また、差圧センサ２５が、本発明における「圧力損失取得手段」に相当する。
【００６０】
ＥＣＵ２６はエンジン１の運転状態を制御するコンピュータユニットである。ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏポート、通信バス、ＤＡＣ、ＡＤＣ等の既知のコンポーネントを含み構成されている。ＥＣＵ２６には、上述した吸気絞り弁２２、低圧ＥＧＲ弁２３、ディーゼルスロットル弁９、高圧ＥＧＲ弁１４、燃料噴射弁２９、排気絞り弁６の他各種の機器が接続され、ＥＣＵ２６から出力される制御信号によってこれらの機器の動作が制御される。また、ＥＣＵ２６には、上述した排気温度センサ１６及び差圧センサ２５の他、アクセルペダル３１の踏み込み量を測定するアクセル開度センサ２７、クランクシャフトの回転角度を測定するクランク角度センサ２８等の各種センサが接続され、これらのセンサによる測定値がＥＣＵ２６に入力される。ＥＣＵ２６はこれら各種センサから入力されるデータに基づいて取得されるエンジン１の運転状態や運転者の要求に基づいて、各種機器の動作を制御する制御信号を出力する。
【００６１】
捕集装置１０は上述のように排気中の異物を捕集することを目的として設置されているが、そのような異物だけでなく排気中の凝縮水、ＨＣ、煤（微粒子物質、ＰＭを含む）等の排気成分も付着堆積し、捕集装置１０に詰まりを生じさせる場合がある。その場合、捕集装置１０の上流側と下流側との間における圧力損失が大きくなり、低圧ＥＧＲ装置３３によって低圧ＥＧＲガスを適切に吸気通路１９に再循環させることが困難になる可能性がある。
【００６２】
そこで、本実施例のＥＧＲシステムでは、捕集装置１０の上流側と下流側との間における圧力損失が所定の基準値を超えたことを検知した場合に、捕集装置１０に詰まりが生じていると判定し、捕集装置１０を昇温することによって捕集装置１０に堆積した排気成分を除去する処理を行う。この圧力損失の基準値は、燃費への影響が許容範囲内となるような圧力損失の上限値に基づいて定める。或いは、低圧ＥＧＲガス量の制御が適切に実行可能な圧力損失の上限値に基づいて定めるようにしても良い。
【００６３】
本実施例では、捕集装置１０の上流側と下流側との間における圧力損失が基準値を超えているか否かの判定を、差圧センサ２５によって測定される捕集装置１０の前後差圧ΔＰ
に基づいて判定するようにした。具体的には、差圧センサ２５によって測定される捕集装置１０の前後差圧ΔＰが所定の第１基準差圧ΔＰ１を超えた場合に、捕集装置１０の上流側と下流側との間における圧力損失が基準値を超えたと判定し、捕集装置１０に詰まりが生じていると判定する。第１基準差圧ΔＰ１は、捕集装置１０の上流側と下流側との間における圧力損失が基準値である場合の捕集装置１０の前後差圧に基づいて定める。
【００６４】
なお、捕集装置１０の上流側と下流側との間における圧力損失が基準値を超えているか否かの判定は、捕集装置１０の下流側における低圧ＥＧＲガス流量と、エアフローメータ７によって測定される吸入空気量と、に基づいて算出した捕集装置１０の上流側と下流側との間における圧力損失に基づいて行うこともできる。或いは、捕集装置１０の下流側における排気の温度と、捕集装置１０の上流側における排気の温度と、に基づいて圧力損失の判定を行うようにしても良い。この場合、捕集装置１０のすぐ下流の低圧ＥＧＲ通路２４と、捕集装置１０からある程度離れた、例えばＰＭフィルタ２１のすぐ下流の排気通路２０と、にそれぞれ温度センサを設けて、両者の温度差に基づいて圧力損失を算出すると良い。その他既知の圧力損失推定方法を用いて算出される圧力損失に基づいて判定を行うことができる。
【００６５】
本実施例では、捕集装置１０の昇温を、エンジン１からの排気の温度を上昇させることにより行う。排気温度の上昇は、燃料噴射弁２９による燃料噴射量の増量、燃料噴射量２９による副噴射（アフター噴射又はポスト噴射）の実施により行う。その他、排気バルブの開閉特性を可変とするＶＶＴを備えた構成において、排気バルブの開弁時期を進角させることや、排気通路２０におけるＰＭフィルタ２１より上流側に燃料添加弁を備えた構成において、当該燃料添加弁から排気中に燃料を添加することや、タービン１２に可変ノズルベーンを備えた構成において、可変ノズルベーンの開度を開弁側に変化させること等の種々の既知の排気昇温手段を用いることができる。また、捕集装置１０を直接加熱する電気ヒータを捕集装置１０に備えた構成として、当該電気ヒータに通電することによって捕集装置１０を昇温するようにしても良い。要するに、捕集装置１０を昇温させることが可能な手段であればどのような手段でも用いることができる。
【００６６】
ところで、捕集装置１０を昇温することによって捕集装置１０に堆積している排気成分を除去する場合に必要な昇温の温度は、堆積している排気成分の種類によって異なる。例えば、凝縮水を除去するためには１００℃以上まで昇温すれば十分だが、未燃ＨＣを除去するためには２００℃以上、煤を除去するためには５００℃以上の温度に捕集装置１０を昇温する必要がある。
【００６７】
従来、捕集装置１０の昇温によって捕集装置１０に堆積した排気成分を除去する場合には、除去するために要求される温度が最も高温の排気成分を確実に捕集装置１０から除去することができるように、昇温の目標温度を設定する必要があった。具体的には、捕集装置１０の詰まりの原因が煤である場合を想定して、捕集装置１０の詰まりを確実に解消することができるように、昇温の目標温度を、煤を除去可能な５００℃以上に設定する必要があった。
【００６８】
そうすると、捕集装置１０の詰まりが検知された場合には常に５００℃以上の温度まで捕集装置１０を昇温して捕集装置１０の詰まりを解消することになるので、捕集装置１０の詰まりの原因が実際には凝縮水やＨＣの堆積であった場合には、本来なら不必要な高温にまで捕集装置１０を昇温したことになる。従って、捕集装置１０の詰まりの解消のために消費されるエネルギーに無駄が有り、また捕集装置１０の熱劣化を早めるという問題があった。
【００６９】
ここで、捕集装置１０に詰まりが生じていると判定される場合に捕集装置１０に堆積し
ている排気成分の種類は、捕集装置１０に流入する排気の温度と、捕集装置１０における煤の堆積量と、に関連性がある。
【００７０】
例えば、捕集装置１０に流入する排気の温度が、排気中の凝縮水が蒸発する温度（例えば１００℃前後）よりも低い場合、捕集装置１０には主に凝縮水が付着して堆積していると考えられる。すなわち、このような低温の排気温度条件では、捕集装置１０の詰まりの原因は主に凝縮水であると判定することができる。
【００７１】
捕集装置１０に流入する排気の温度が、排気中の凝縮水が蒸発する温度より高いがＨＣが蒸発する温度（例えば２００℃前後）よりも低い場合は、捕集装置１０には主にＨＣが付着して堆積していると考えられる。すなわち、このような中程度の排気温度条件では、捕集装置１０の詰まりの原因は主にＨＣであると判定することができる。
【００７２】
捕集装置１０に流入する排気の温度が、排気中のＨＣが蒸発する温度より高いが煤の酸化反応が進行し易い温度（例えば５００℃前後）よりも低い場合は、捕集装置１０には主に煤が堆積していると考えられる。すなわち、このような中高温の排気温度条件では、捕集装置１０の詰まりの原因は主に煤であると判定することができる。
【００７３】
但し、このような中高温の排気温度条件であっても、ある程度以上の温度（例えば４００℃前後）の排気が継続的に捕集装置１０に流入するような場合には、捕集装置１０における煤の堆積量が単調に増加していくことはないと考えられる。すなわち、煤の酸化反応が進行し易い温度よりは低い中高温の排気温度条件が一定期間以上継続した、という機関運転履歴に基づいて、捕集装置１０の詰まりの原因は煤ではないと判定することもできる。また、前回捕集装置１０の昇温を行って排気成分の除去を行ってからの走行時間、燃料噴射量の積算値、煤の排出量が多い加速過渡のような運転条件での運転履歴、低圧ＥＧＲガス量の制御履歴等に基づいて、捕集装置１０に堆積している煤の量を推定し、推定した煤堆積量に基づいて、捕集装置１０に詰まりを生じさせる主要な原因となっている排気成分の種類を特定することができる。
【００７４】
また、捕集装置１０に流入する排気の温度が、煤の酸化反応が進行し易い温度より高い場合において、捕集装置１０に詰まりが生じていると判定される場合は、捕集装置１０の詰まりの原因は凝縮水やＨＣ、煤等の排気成分以外にあると考えられる。すなわち、このような高温の排気温度条件では、例えば、捕集装置１０の詰まりの原因はＰＭフィルタ２１の触媒の破片や、排気通路２０の配管溶接のスパッタ等の異物の堆積であると判定することができる。
【００７５】
本実施例のＥＧＲシステムでは、このような関連性に基づいて、捕集装置１０に流入する排気の温度と、捕集装置１０における煤の堆積量と、に応じて、捕集装置１０に堆積した排気成分を除去すべく捕集装置１０を昇温する際の目標温度を設定するようにした。すなわち、本実施例のＥＧＲシステムでは、捕集装置１０に詰まりが生じていると判定された場合に、捕集装置１０に流入する排気の温度と、捕集装置１０における煤の堆積量と、に応じて、捕集装置１０に堆積している排気成分の種類を特定し、当該排気成分を捕集装置１０の昇温によって除去するために最低限必要な温度を目標温度として、捕集装置１０の昇温を行うようにした。
【００７６】
具体的には、排気温度センサ１６によって捕集装置１０に流入する排気の温度を取得し、エンジン１の運転履歴から捕集装置１０における煤の堆積量を推定により取得し、
（１）排気の温度が、凝縮水の蒸発が進行し易い温度Ｔ１（例えば１００℃）より低く、煤の堆積量が所定量以下の場合、捕集装置１０の詰まりの原因となっている排気成分は主として凝縮水であると判定し、捕集装置１０の昇温によって凝縮水を除去するために必要
十分な温度として、昇温の目標温度を凝縮水を蒸発させることが可能な必要最低限の温度（例えば１００℃）に設定する。
（２）排気の温度が、凝縮水の蒸発が進行し易い温度Ｔ１以上で、ＨＣの蒸発が進行し易い温度Ｔ２（例えば２００℃）より低く、煤の堆積量が所定量以下の場合、捕集装置１０の詰まりの原因となっている排気成分は主としてＨＣであると判定し、捕集装置１０の昇温によってＨＣを除去するために必要十分な温度として、昇温の目標温度をＨＣを蒸発させることが可能な必要最低限の温度（例えば２００℃）に設定する。
（３）排気の温度が、ＨＣの蒸発が進行し易い温度Ｔ２以上で、一定期間以上その温度が継続した場合に煤の堆積が抑制される温度Ｔ３（例えば４００℃）より低い場合や、排気温度がＴ３以上であるもののＴ３以上のとなる運転状態が一定期間以上継続した運転履歴が無い場合には、捕集装置１０の詰まりの原因となっている排気成分は主として煤であると判定し、捕集装置１０の昇温によって煤を除去するために必要十分な温度として、昇温の目標温度を煤を酸化させることが可能な必要最低限の温度（例えば５００℃）に設定する。
（４）排気の温度がＴ３以上で、当該排気温度条件での運転状態が一定期間以上継続した運転履歴が有る場合や、排気の温度が煤の酸化反応が進行し易い温度Ｔ４（例えば６００℃）以上である場合には、捕集装置１０の詰まりの原因は排気成分以外の異物の堆積によるものであると判定し、捕集装置１０の昇温を行わない。
【００７７】
このように、本実施例のＥＧＲシステムでは、捕集装置１０の詰まりを検知した場合に、詰まりの原因となっている排気成分の種類に応じて、当該排気成分を捕集装置１０の昇温によって除去するために必要最低限の温度を目標温度として設定して、捕集装置１０の昇温を行うようにしたので、不必要に高温まで捕集装置１０を昇温することを抑制でき、捕集装置１０の詰まりの解消に係るエネルギー消費を抑制することが可能となる。
【００７８】
以上説明したように、本実施例のＥＧＲシステムにおいて、捕集装置１０に詰まりが生じていると判定された場合に、捕集装置１０の昇温が行われて捕集装置１０に堆積している排気成分が捕集装置１０から除去されると、捕集装置１０から除去された排気成分が捕集装置１０より下流側の低圧ＥＧＲ通路２４に流出する。この高濃度の排気成分を含む低圧ＥＧＲガスが低圧ＥＧＲ通路２４を流れて吸気通路１９に流入し、コンプレッサ１１やエンジン１に吸入された場合、コンプレッサ１１の作動不良や、エンジン１の燃焼変動を招く虞がある。
【００７９】
そこで、本実施例のＥＧＲシステムでは、捕集装置１０の詰まりを解消すべく捕集装置１０の昇温を行う場合には、図２に示した制御マップに関わらず低圧ＥＧＲ弁２３を閉弁し、低圧ＥＧＲ装置３３による排気の再循環を停止するようにした。これにより、捕集装置１０から流出した高濃度の排気成分を含む低圧ＥＧＲガスは、連通路８を経由して排気通路２０に流入し、吸気通路１９には流入しなくなる。従って、コンプレッサ１１の動作不良や、エンジン１の燃焼変動といった問題の発生を回避することができる。
【００８０】
なお、この場合、低圧ＥＧＲ装置３３による排気の再循環を停止することによってＥＧＲ率が目標値からずれることを回避するために、高圧ＥＧＲ装置３２による排気の再循環量を増加補正するようにしても良い。また、図２のＥＧＲ制御マップにおいて低圧ＥＧＲ装置３３を用いて排気の再循環を行うように定められた運転領域においては、捕集装置１０の昇温を行う場合に低圧ＥＧＲ装置３３による排気の再循環を完全に停止するのではなく、当該運転領域における通常運転時（すなわち捕集装置１０の昇温が行われていない時）の低圧ＥＧＲ弁２３の開度よりも閉じ側の開度に低圧ＥＧＲ弁２３を開弁し、通常運転時よりも低圧ＥＧＲガスの流量を低減しつつ、低圧ＥＧＲ装置３３による排気の再循環を行うようにしても良い。この場合、昇温中の捕集装置１０から流出する排気成分が低圧ＥＧＲガスとともに吸気通路１９に流入することになるが、低圧ＥＧＲガスの流量が絞られ
ているので、コンプレッサ１１の動作不良やエンジン１における燃焼変動を抑制することができる。
【００８１】
以上説明した本実施例のＥＧＲシステムにおける捕集装置１０の詰まり除去処理の具体的な実行手順について、図３に基づいて説明する。図３は、捕集装置１０の詰まり除去処理を行うためのルーチンを表すフローチャートである。このルーチンはエンジン１の稼働中ＥＣＵ２６によって所定期間毎に定期的に実行される。
【００８２】
ステップＳ１０１において、ＥＣＵ２６は、エンジン１の運転状態を取得する。このステップで取得したデータは、上述した捕集装置１０における煤の堆積量の推定を行う際の運転履歴データとして用いられる他、例えば排気温度センサ１６のような捕集装置１０に流入する排気の温度を測定する装置を備えない構成において捕集装置１０に流入する排気の温度を推定するために用いることもできる。
【００８３】
ステップＳ１０２において、ＥＣＵ２６は、差圧センサ２５による測定値に基づいて捕集装置１０の上流側と下流側との間の差圧ΔＰを取得する。
【００８４】
ステップＳ１０３において、ＥＣＵ２６は、ステップＳ１０２で取得した差圧ΔＰが第１基準差圧ΔＰ１を超えているか否かを判定する。差圧ΔＰが第１基準差圧ΔＰ１を超えている場合（ΔＰ＞ΔＰ１、ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２６はステップＳ１０４に進む。差圧ΔＰが第１基準差圧ΔＰ１以下である場合（ΔＰ≦ΔＰ１、ステップＳ１０３：Ｎｏ）、ＥＣＵ２６はステップＳ１１１に進み、通常制御を行う。通常制御とは、捕集装置１０の昇温を行わず、図２に示した制御マップに従って高圧ＥＧＲ装置３２及び低圧ＥＧＲ装置３３による排気の再循環の制御を行うことを意味する。
【００８５】
ステップＳ１０４において、ＥＣＵ２６は、低圧ＥＧＲ弁２３を閉弁し、低圧ＥＧＲ装置３３による排気の再循環を停止する。これにより、以降の処理で捕集装置１０の昇温が行われた場合に捕集装置１０から流出する排気成分が吸気通路１９に流入することが防止される。
【００８６】
ステップＳ１０５において、ＥＣＵ２６は、排気温度センサ１６による測定値に基づいて捕集装置１０に流入する排気の温度を取得すると共に、捕集装置１０における煤の堆積量を算出する。
【００８７】
ステップＳ１０６において、ＥＣＵ２６は、ステップＳ１０５において取得した排気温度及び煤堆積量に基づいて、上述した判定基準により、捕集装置１０に詰まりを生じさせている排気成分の種類を判定する。
【００８８】
ステップＳ１０６において、捕集装置１０に堆積している排気成分が主に凝縮水であると判定された場合、ＥＣＵ２６はステップＳ１０７に進み、凝縮水を除去可能な必要最低限の温度（ここでは１００℃とする）に目標温度を設定して捕集装置１０の昇温を行う。
【００８９】
ステップＳ１０６において、捕集装置１０に堆積している排気成分が主にＨＣであると判定された場合、ＥＣＵ２６はステップＳ１０８に進み、ＨＣを除去可能な必要最低限の温度（ここでは２００℃とする）に目標温度を設定して捕集装置１０の昇温を行う。
【００９０】
ステップＳ１０６において、捕集装置１０に堆積している排気成分が主に煤であると判定された場合、ＥＣＵ２６はステップＳ１０９に進み、煤を除去可能な必要最低限の温度（ここでは５００℃とする）に目標温度を設定して捕集装置１０の昇温を行う。
【００９１】
ステップＳ１０６において、捕集装置１０に詰まりを生じさせている原因は排気成分の堆積ではなく異物の堆積であると判定された場合、ＥＣＵ２６はステップＳ１１０に進み、エンジン異常を警告するＭＩＬ点灯を行う。
【００９２】
以上のルーチンに従って捕集装置１０の詰まり除去処理を行うことにより、燃費の増大や捕集装置の熱劣化を抑制しつつ、捕集装置１０の詰まりを好適に除去することが可能となる。本実施例においては、ステップＳ１０５において捕集装置１０における煤の堆積量を算出するＥＣＵ２６が、本発明における「煤堆積量取得手段」に相当する。また、ステップＳ１０３で肯定判定された場合に、ステップＳ１０７〜ステップＳ１０９のいずれかのステップにおいて捕集装置１０の昇温を行うＥＣＵ２６が、本発明における「除去手段」に相当する。また、ステップＳ１０６の判定結果に応じてステップＳ１０７〜ステップＳ１０９のいずれの昇温処理を選択するＥＣＵ２６が、本発明における「設定手段」に相当する。また、捕集装置１０の昇温処理が行われない場合にはステップＳ１１１において図２の制御マップに従ったＥＧＲ制御を行い、捕集装置１０の昇温処理が行われる場合にはステップＳ１０４において低圧ＥＧＲ弁２３を閉弁する処理を行うＥＣＵ２６が、本発明における「制御手段」に相当する。
【００９３】
捕集装置１０を昇温することによって捕集装置１０から除去することができる堆積物は、上述した凝縮水、ＨＣ、煤等の排気成分である。もし、捕集装置１０に生じた詰まりの原因がこれら排気成分の堆積ではなく、破損した排気系部品の破片等の異物の堆積であった場合には、捕集装置１０を昇温することによっては、捕集装置１０に生じた詰まりを解消することは困難である。従って、このような場合には、捕集装置１０の昇温が行われた直後においても、捕集装置１０の上流側と下流側との間における圧力損失が十分に低下しない場合がある。
【００９４】
そこで、本実施例のＥＧＲシステムでは、上記説明したような捕集装置１０の目詰まりの除去処理を行った直後に、再び捕集装置１０の上流側と下流側との差圧を取得し、取得された差圧が所定の第２基準差圧ΔＰ２を超えている場合には、捕集装置１０の目詰まりの原因は異物の堆積であると判定するようにした。ここで、第２基準差圧ΔＰ２は、捕集装置１０における堆積物が排気成分であった場合に、捕集装置１０の昇温処理を行った直後に捕集装置１０の前後に生じると推測される差圧に基づいて定める。捕集装置１０の目詰まりの原因が主に異物の堆積である場合であっても、捕集装置１０には多少の排気成分も堆積していると考えられるので、捕集装置１０の昇温を行うことによって、当該排気成分の堆積量に相当する分は圧力損失が低減する。従って、本実施例では、第２基準差圧ΔＰ２は、第１基準差圧ΔＰ１より小さい値に設定する。より簡易には、第２基準差圧ΔＰ２と第１基準差圧ΔＰ１とを等しくしても良い。
【００９５】
このような判定がなされた場合には排気系部品に生じた何らかの故障に起因して生じた異物が捕集装置１０に到達して堆積したものと推測される。特に、本実施例のＥＧＲシステムの場合、ＰＭフィルタ２１より下流側の排気通路２０に低圧ＥＧＲ通路２４が接続されているので、この異物はＰＭフィルタ２１の破損により生じた触媒やフィルタの破片である可能性が高い。
【００９６】
そこで、本実施例のＥＧＲシステムでは、捕集装置１０に生じている詰まりの原因が異物の堆積であると判定された場合には、触媒破損又はエンジン異常をドライバーに通知するＭＩＬの点灯を行うとともに、エンジン１の運転制御に関して、アクセル開度制限Ａを実施することとした。アクセル開度制限Ａとは、退避走行を目的とした運転制限である。これにより、ドライバーは触媒破損又はエンジン異常に対して早急な対処を行うことが可能となる。
【００９７】
本実施例の捕集装置１０は上述したようにメッシュ状のフィルタである。従って、捕集装置１０に異物や排気成分が何も堆積していない新品状態であっても、ある程度の圧力損失がある。しかしながら、捕集装置１０が破損した場合には、正常な状態の捕集装置１０と比較して、圧力損失が小さくなることがある。例えば、フィルタが破損してメッシュの一部に穴が空いた状態となった場合、正常な状態のフィルタよりも排気が通過し易くなるため、圧力損失は小さくなる。
【００９８】
そこで、本実施例のＥＧＲシステムでは、差圧センサ２５によって取得される捕集装置１０の上流側と下流側との差圧が、この新品状態の捕集装置１０の上流側と下流側とに生じる差圧に基づいて定められる第３基準差圧ΔＰ３よりも小さい場合には、捕集装置１０に破損が生じていると判定するようにした。
【００９９】
このような判定がなされた場合には、捕集装置１０において排気中の異物を好適に捕集することができなくなるので、低圧ＥＧＲ装置３３によって排気の再循環を行うと、異物が低圧ＥＧＲガスとともに低圧ＥＧＲ通路２４を経由して吸気通路に導かれ、コンプレッサ１１に流入する虞がある。
【０１００】
そこで、本実施例のＥＧＲシステムでは、捕集装置１０に破損が生じていると判定された場合には、捕集装置異常をドライバーに通知するＭＩＬの点灯を行うとともに、全ての運転領域において低圧ＥＧＲ装置３３による排気の再循環を停止し、高圧ＥＧＲ装置３２のみによってフィードバック制御によって排気の再循環を行うようにした。更に、エンジン１の運転制御に関して、アクセル開度制限Ｂを実施することとした。アクセル開度制限Ｂとは、運転制御をＥＧＲ制御を高圧ＥＧＲ装置３２のみで行う条件下で可能な制御に制限した運転制限である。触媒破損やエンジン異常時に実行されるアクセル開度制限Ａより軽度の運転制限に設定しても良い。
【０１０１】
本実施例のＥＧＲシステムの捕集装置の詰まり除去処理において、以上説明した触媒異常判定及び捕集装置異常判定を行う場合の具体的な実行手順について、図４及び図５に基づいて説明する。図４及び図５は、捕集装置１０の詰まり除去処理において、触媒異常判定及び捕集装置異常判定を行うためのルーチンを表すフローチャートである。このルーチンはエンジン１の稼働中ＥＣＵ２６によって所定期間毎に定期的に実行される。
【０１０２】
ステップＳ２０１において、ＥＣＵ２６は、エンジン１の運転状態を取得する。このステップで取得したデータは、上述した捕集装置１０における煤の堆積量の推定を行う際の運転履歴データとして用いられる他、例えば排気温度センサ１６のような捕集装置１０に流入する排気の温度を測定する装置を備えない構成において捕集装置１０に流入する排気の温度を推定するために用いることもできる。
【０１０３】
ステップＳ２０２において、ＥＣＵ２６は、差圧センサ２５による測定値に基づいて捕集装置１０の上流側と下流側との差圧ΔＰを取得する。
【０１０４】
ステップＳ２０３において、ＥＣＵ２６は、ステップＳ２０２で取得した差圧ΔＰが第１基準差圧ΔＰ１を超えているか否かを判定する。差圧ΔＰが第１基準差圧ΔＰ１を超えている場合（ΔＰ＞ΔＰ１、ステップＳ２０３：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２６はステップＳ２０４に進む。差圧ΔＰが第１基準差圧ΔＰ１以下である場合（ΔＰ≦ΔＰ１、ステップＳ２０３：Ｎｏ）、ＥＣＵ２６は図５のステップＳ２１１に進む。
【０１０５】
ステップＳ２０４において、ＥＣＵ２６は、低圧ＥＧＲ弁２３を閉弁し、低圧ＥＧＲ装置３３による排気の再循環を停止する。これにより、以降の処理で捕集装置１０の昇温が行われた場合に捕集装置１０から流出する排気成分が吸気通路１９に流入することが防止
される。
【０１０６】
ステップＳ２０５において、ＥＣＵ２６は、捕集装置１０の詰まり除去処理を行う。具体的には、図３のステップＳ１０５〜ステップＳ１１０までの処理を実行する。
【０１０７】
ステップＳ２０６において、ＥＣＵ２６は、差圧センサ２５による測定値に基づいて捕集装置１０の上流側と下流側との差圧ΔＰを取得する。この処理により、捕集装置１０の詰まりを除去すべく昇温を行った直後の捕集装置１０の差圧が取得される。
【０１０８】
ステップＳ２０７において、ＥＣＵ２６は、ステップＳ２０６で取得した差圧ΔＰが第２基準差圧ΔＰ２を超えているか否かを判定する。差圧ΔＰが第２基準差圧ΔＰ２を超えている場合（ΔＰ＞ΔＰ２、ステップＳ２０７：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２６はステップＳ２０８に進み、触媒異常又はエンジン異常を警告するＭＩＬ点灯を行い、続くステップＳ２０９においてエンジン１の運転制御についてアクセル開度制限Ａを課す。一方、差圧ΔＰが第２基準差圧ΔＰ２以下である場合（ΔＰ≦ΔＰ２、ステップＳ２０７：Ｎｏ）、ステップＳ２１０に進み、通常制御を行う。通常制御とは、エンジン１の運転制御について制御制限を課さず、また、図２に従って高圧ＥＧＲ装置３２及び低圧ＥＧＲ装置３３による排気の再循環の制御を行うことを意味する。
【０１０９】
ステップＳ２１１において、ＥＣＵ２６は、ステップＳ２０２で取得した差圧ΔＰが第３基準差圧ΔＰ３より小さいか否かを判定する。差圧ΔＰが第３基準差圧ΔＰ３より小さい場合（ΔＰ＜ΔＰ３、ステップＳ２１１：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２６はステップＳ２１２に進み、捕集装置異常を警告するＭＩＬ点灯を行い、続くステップＳ２１３において低圧ＥＧＲ弁２３を全閉して低圧ＥＧＲ装置３３よる排気の再循環を停止する。更に、ステップＳ２１４において、エンジン１の排気再循環の制御を高圧ＥＧＲ装置３２のみで行うべく、高圧ＥＧＲ装置３２の制御を図２のＥＧＲ制御マップに従った制御から、目標ＥＧＲ率を高圧ＥＧＲ装置３２のみで実現するためのフィードバック制御に切り替える。そして、ステップＳ２１５において、エンジン１の運転制御についてアクセル開度制限Ｂを課す。
【０１１０】
一方、差圧ΔＰが第３基準差圧ΔＰ３以上である場合（ΔＰ≧ΔＰ３、ステップＳ２１１：Ｎｏ）、ステップＳ２１６に進み、通常制御を行う。通常制御とは、エンジン１の運転制御について制御制限を課さず、また、図２に従って高圧ＥＧＲ装置３２及び低圧ＥＧＲ装置３３による排気の再循環の制御を行うことを意味する。
【０１１１】
尚、ステップＳ２０５の詰まり除去処理において、捕集装置１０に目詰まりを生じさせている原因は異物の堆積にあるという判定がなされた場合（図３のステップＳ１０６の判定の結果、ステップＳ１１０に進んだ場合）、ステップＳ２０６及びステップＳ２０７の処理をスキップしてステップＳ２０８に進むようにしても良い。
【０１１２】
以上のルーチンに従って捕集装置１０の詰まり除去処理とともに触媒異常判定及び捕集装置異常判定を行うことにより、触媒異常及び捕集装置異常を早期に検知することが可能となる。
【０１１３】
本実施例においては、ステップＳ２０７で肯定判定された場合に、触媒異常又はエンジン異常と判定するＥＣＵ２６が、本発明における「機関異常判定手段」に相当する。また、ステップＳ２１１で肯定判定された場合に、捕集装置異常と判定するＥＣＵ２６が、本発明における「捕集装置異常判定手段」に相当する。
【０１１４】
なお、以上述べた実施例は本発明を説明するための一例であって、本発明の本旨を逸脱しない範囲内において上記の実施例には種々の変更を加え得る。例えば、上記実施例では
低圧ＥＧＲ装置３３及び高圧ＥＧＲ装置３２の２系統のＥＧＲ装置を備えたＥＧＲシステムに本発明を適用した例について説明したが、低圧ＥＧＲ装置３３のみを備えたＥＧＲシステムに本発明を適用することもできる。但し、その場合、捕集装置異常検知時に低圧ＥＧＲ装置３３による排気の再循環を停止した場合、エンジン１の運転制御には、排気の再循環を一切行わない条件での制御制限を課す必要がある。
【０１１５】
また、上記実施例における連通路８は本発明のために必須の構成要素ではない。連通路８を備えない構成において、捕集装置１０の詰まりを除去すべく捕集装置１０の昇温を行う場合には、低圧ＥＧＲ弁２３を全閉するのではなく、通常運転時よりも閉じ側の開度に開弁するようにしても良い。これにより、捕集装置１０から流出する高濃度の排気成分を含んだ低圧ＥＧＲガスが吸気通路１９に流入することになるが、低圧ＥＧＲ弁２３の開度が通常運転時よりも絞られるので、コンプレッサ１１やエンジン１に一気に高濃度の排気成分を含んだ低圧ＥＧＲガスが流入することを抑制でき、コンプレッサ１１の動作不良やエンジン１の燃焼変動を抑制できる。
【０１１６】
上記実施例においては、捕集装置１０に流入する排気の温度を排気温度センサ２５によって取得する例について説明したが、排気温度センサ２５を設けず、エンジン１の運転条件に基づく推定によって捕集装置１０に流入する排気の温度を取得するようにしても良い。また、エンジン１の冷却水温や吸気温度に基づく推定により捕集装置１０に流入する排気の温度を取得するようにしても良い。
【０１１７】
また、上記実施例においては、捕集装置１０に詰まりを生じさせている排気成分として凝縮水、ＨＣ、煤を判別して、それぞれの排気成分を除去可能な必要最低限の温度をそれぞれ１００℃、２００℃、５００℃として昇温の目標温度を設定する例について説明したが、これら以外の排気成分についても考慮して堆積物質の判別を行っても良いし、堆積物質の判別において凝縮水とＨＣとを判別しない、ＨＣと煤とを判別しない、といいうように簡略化しても良いし、凝縮水、ＨＣ、煤を除去可能な温度であれば、本実施例において用いた温度（１００℃、２００℃、５００℃）以外の温度を目標温度に設定しても良い。また、捕集装置１０において例えば凝縮水とＨＣとが混合して堆積していることが推測される場合には、混合して堆積している排気成分のうち、除去するために必要な温度がより高い方の排気成分に応じて目標温度を設定するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】実施例におけるエンジンとその吸気系及び排気系の概略構成を示す図である。
【図２】実施例における高圧ＥＧＲ装置及び低圧ＥＧＲ装置の制御を行うためのＥＧＲ制御マップの一例を示す図である。
【図３】実施例における捕集装置の詰まり除去処理ルーチンを表すフローチャートである。
【図４】実施例における捕集装置の詰まり除去処理ルーチンと触媒異常判定ルーチンを表すフローチャートである。
【図５】実施例における捕集装置異常判定ルーチンを表すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１１９】
１     エンジン
２     インタークーラ
３     エアクリーナ
４     低圧ＥＧＲクーラ
６     排気絞り弁
７     エアフローメータ
８     連通路
９     ディーゼルスロットル弁
１０   捕集装置
１１   コンプレッサ
１２   タービン
１３   ターボチャージャ
１４   高圧ＥＧＲ弁
１５   高圧ＥＧＲ通路
１６   排気温度センサ
１７   吸気マニホールド
１８   排気マニホールド
１９   吸気通路
２０   排気通路
２１   ＤＰＦ
２２   吸気絞り弁
２３   低圧ＥＧＲ弁
２４   低圧ＥＧＲ通路
２５   差圧センサ
２６   ＥＣＵ
２７   アクセル開度センサ
２８   回転速度センサ
２９   燃料噴射弁
３０   シリンダ
３１   アクセルペダル
３２   高圧ＥＧＲ装置
３３   低圧ＥＧＲ装置
【図１】
2010151111.tif 000003
【図２】
2010151111.tif 000004
【図３】
2010151111.tif 000005
【図４】
2010151111.tif 000006
【図５】
2010151111.tif 000007