(57)【要約】【課題】この発明は、ＥＧＲ通路内に排気ガス中の粒子状物質が堆積することを防止することを目的とする。【解決手段】この発明は、内燃機関の排気ガス中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタと、内燃機関の排気ガスの一部を排気通路から吸気通路へ還流させるＥＧＲ通路と、ＥＧＲ通路から吸気通路に環流される排気ガス流量を調整可能なＥＧＲ流量制御弁と、パティキュレートフィルタのガス流路下流に位置するＥＧＲ通路導入口に設けられたＥＧＲ導入弁と、ＥＧＲ通路に排気ガス中の粒子状物質が堆積しやすい運転状態であるかどうかを判定するパティキュレートフィルタの運転状態判定手段とを備え、パティキュレートフィルタの運転状態判定手段によりＥＧＲ通路に排気ガス中の粒子状物質が堆積しやすい運転状態であると判定された場合には、ＥＧＲ導入弁を閉じることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気ガス中の粒子状物質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ガスの一部を排気通路から吸気通路へ還流させるＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路から前記吸気通路に環流される排気ガス流量を調整可能なＥＧＲ流量制御弁と、
前記パティキュレートフィルタのガス流路下流に位置するＥＧＲ通路導入口に設けられたＥＧＲ導入弁と、
前記ＥＧＲ通路に排気ガス中の粒子状物質が堆積しやすい運転状態であるかどうかを判定するパティキュレートフィルタの運転状態判定手段とを備え、
前記パティキュレートフィルタの運転状態判定手段によりＥＧＲ通路に排気ガス中の粒子状物質が堆積しやすい運転状態であると判定された場合には、前記ＥＧＲ導入弁を閉じることを特徴とする内燃機関の排気還流装置。
【請求項２】
前記ＥＧＲ通路に排気ガス中の粒子状物質が堆積しやすいパティキュレートフィルタの運転状態は、前記パティキュレートフィルタに捕集された粒子状物質を強制的に燃焼して前記パティキュレートフィルタを再生するための強制再生運転時であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気還流装置。
【請求項３】
内燃機関の排気ガス中の粒子状物質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ガスの一部を排気通路から吸気通路へ還流させるＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路から前記吸気通路に環流される排気ガス流量を調整可能なＥＧＲ流量制御弁と、
前記パティキュレートフィルタのガス流路上流に位置するＥＧＲ通路導入口に設けられたＥＧＲ導入弁と、
前記ＥＧＲ通路に排気ガス中の粒子状物質が堆積しやすい運転状態であるかどうかを判定する内燃機関の運定状態判定手段とを備え、
前記内燃機関の運転状態判定手段によりＥＧＲ通路に排気ガス中の粒子状物質が堆積しやすい運転状態であると判定された場合には、前記ＥＧＲ導入弁を閉じることを特徴とする内燃機関の排気還流装置。
【請求項４】
前記ＥＧＲ通路に排気ガス中の粒子状物質が堆積しやすい内燃機関の運転状態は、前記内燃機関がリーンバーン運転時または高負荷運転時であることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の排気還流装置。
【請求項５】
内燃機関の燃焼室に燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、
前記内燃機関の排気ガスの一部を排気通路から吸気通路へ還流させるＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路から前記吸気通路に環流される排気ガス流量を調整可能なＥＧＲ流量制御弁と、
前記内燃機関のガス流路下流に位置するＥＧＲ通路導入口に設けられたＥＧＲ導入弁と、
前記ＥＧＲ通路に排気ガス中の粒子状物質が堆積しやすい運転状態であるかどうかを判定する内燃機関の運定状態判定手段とを備え、
前記内燃機関の運転状態判定手段によりＥＧＲ通路に排気ガス中の粒子状物質が堆積しやすい運転状態であると判定された場合には、前記ＥＧＲ導入弁を閉じることを特徴とする内燃機関の排気還流装置。
【請求項６】
前記ＥＧＲ通路に排気ガス中の粒子状物質が堆積しやすい内燃機関の運転状態は、リーンバーン運転中または高負荷運転中であることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の排気還流装置。
【請求項７】
内燃機関の排気ガスの一部を排気通路から吸気通路へ還流させるＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路から前記吸気通路に環流される排気ガス流量を調整可能なＥＧＲ流量制御弁と、
前記ＥＧＲ流量制御弁より上流側のＥＧＲ通路に設けられ還流する排気ガス中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタと、
前記ＥＧＲ流量制御弁とパティキュレートフィルタとの間のＥＧＲ通路に空気を吐出するエアポンプと、
前記パティキュレートフィルタの状態を検出するフィルタ状態検出手段とを備え、
前記フィルタ状態検出手段により検出されたパティキュレートフィルタの状態が目詰まりしていると判定された場合には、前記エアポンプによりＥＧＲ通路に空気を吐出することを特徴とする内燃機関の排気還流装置。
【請求項８】
内燃機関の排気ガス中の粒子状物質を捕集する第１のパティキュレートフィルタと、
前記内燃機関の排気ガスの一部を排気通路から吸気通路へ還流させるＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路から前記吸気通路に環流される排気ガス流量を調整可能なＥＧＲ流量制御弁と、
前記第１のパティキュレートフィルタのガス流路下流に位置するＥＧＲ通路導入口に設けられたＥＧＲ導入弁と、
前記ＥＧＲ流量制御弁より上流側のＥＧＲ通路に設けられ還流する排気ガス中の粒子状物質を採集する第２のパティキュレートフィルタと、
ＥＧＲ流量制御弁と第２のパティキュレートフィルタとの間のＥＧＲ通路に空気を吐出するエアポンプと、
前記ＥＧＲ導入弁と第２のパティキュレートフィルタとの間のＥＧＲ通路から前記第１のパティキュレートフィルタの上流側に連通するバイパス通路と、
前記バイパス通路の下流側に設けられたパージ弁と、
前記前記第２のパティキュレートフィルタの状態を検出するフィルタ状態検出手段とを備え、
前記フィルタ状態検出手段により検出された第２のパティキュレートフィルタの状態が目詰まりしていると判定された場合には、前記ＥＧＲ導入弁を閉じる一方で前記パージ弁を開けて前記エアポンプによりＥＧＲ通路に空気を吐出することを特徴とする内燃機関の排気還流装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は内燃機関の排気還流装置に係り、特に、ＥＧＲ通路内に排気ガス中の粒子状物質が堆積することを防止した内燃機関の排気還流装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関においては、排気ガスの一部を排気通路から吸気通路へＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）通路で還流させる排気還流装置により、排気ガス中のＮＯｘを低減することが行われている。排気還流装置を備えた内燃機関であって、ディーゼル式の内燃機関やガソリン直噴式の内燃機関などにおいては、排気ガス中に多くの粒子状物質（ＰＭ：Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ）が含まれているため、粒子状物質がＥＧＲ通路などに堆積することにより、ＥＧＲ率が低下してＮＯｘなどの有害大気汚染物質排出量の増加や、燃料消費量が増加するなどの不具合が発生する。
このため、内燃機関には、排気ガス中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ：Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｆｉｌｔｅｒ）を備えているものがある。パティキュレートフィルタには、上流側に設けた酸化触媒を利用して、捕集した排気ガス中の粒子状物質を酸化して除去することにより捕集機能を再生するものや、排気ガス温度が設定温度以上になると捕集した粒子状物質を強制的に燃焼することにより捕集機能を再生するものがある。
【０００３】
従来の内燃機関の排気還流装置には、ＥＧＲ通路に還流される排気ガスを冷却するＥＧＲクーラを設け、ＥＧＲクーラの目詰まりを検出すると警報手段を作動させ、運転者に必要な処理を施すことを促すものがある。
従来の内燃機関の排気還流装置には、ＥＧＲ通路に上流から下流に向かって粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタと電気ヒータとＥＧＲクーラとＥＧＲ流量制御弁とを設けたものがある。
従来の内燃機関の排気還流装置には、ＥＧＲ通路に上流から下流に向かってＥＧＲ流量制御弁と粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタとを設けたものがある。
従来の内燃機関の排気還流装置には、ＥＧＲ通路導入口よりも下流の排気通路に粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタを設けたものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２８９１２５号公報
【特許文献２】特開２００５−１６３９０号公報
【特許文献３】特開平８−３３８３２０号公報
【特許文献４】特開２００５−２８２４７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来の内燃機関の排気還流装置においては、特許文献２及び特許文献３のようにＥＧＲ通路内にパティキュレートフィルタを備えたものや、特許文献４にようにＥＧＲ通路導入口よりも下流の排気通路にパティキュレートフィルタを備えたものが提案されている。
【０００６】
しかし、いずれの排気還流装置においても、ＥＧＲ通路内へ粒子状物質が容易に流入する構造となっており、ＥＧＲ通路への粒子状物質の堆積防止対策として不十分であるため、ＮＯｘの排出量増加や、燃料消費量の増加などの不具合が発生する問題があった。
【０００７】
この発明は、ＥＧＲ通路内に排気ガス中の粒子状物質が堆積することを防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、内燃機関の排気ガス中の粒子状物質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ガスの一部を排気通路から吸気通路へ還流させるＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路から前記吸気通路に環流される排気ガス流量を調整可能なＥＧＲ流量制御弁と、前記パティキュレートフィルタのガス流路下流に位置するＥＧＲ通路導入口に設けられたＥＧＲ導入弁と、前記ＥＧＲ通路に排気ガス中の粒子状物質が堆積しやすい運転状態であるかどうかを判定するパティキュレートフィルタの運転状態判定手段とを備え、前記パティキュレートフィルタの運転状態判定手段によりＥＧＲ通路に排気ガス中の粒子状物質が堆積しやすい運転状態であると判定された場合には、前記ＥＧＲ導入弁を閉じることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明の内燃機関の排気還流装置は、パティキュレートフィルタの運転状態がＥＧＲ通路に排気ガス中の粒子状物質が堆積しやすい運転状態であっても、ＥＧＲ通路内へ排気ガスが導入されることがないので、ＥＧＲ通路内へ排気ガス中の粒子状物質が堆積することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】排気還流装置の概略構成図である。（実施例１）
【図２】排気還流装置のフローチャートである。（実施例１）
【図３】排気還流装置の概略構成図である。（実施例２）
【図４】排気還流装置のフローチャートである。（実施例２）
【図５】排気還流装置の概略構成図である。（実施例３）
【図６】排気還流装置のフローチャートである。（実施例３）
【図７】排気還流装置の概略構成図である。（実施例４）
【図８】排気還流装置のフローチャートである。（実施例４）
【図９】排気還流装置の概略構成図である。（実施例５）
【図１０】排気還流装置のフローチャートである。（実施例５）
【発明を実施するための形態】
【００１１】
この発明の内燃機関の排気還流装置は、ＥＧＲ通路に排気ガス中の粒子状物質が堆積しやすいパティキュレートフィルタの運転状態では、ＥＧＲ通路内への排気ガスの導入を阻止することで、ＥＧＲ通路内へ粒子状物質が堆積することを防止するものである。
以下、図面に基づいて、この発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１〜図２は、この発明の実施例を示すものである。図１において、１は内燃機関、２は吸気管、３は吸気マニホルド、４は吸気通路、５は排気マニホルド、６は排気管、７は排気通路、８は燃料噴射弁である。内燃機関１は、燃焼室に対応する燃料噴射弁８を吸気マニホルド３に備え、吸気管２と吸気マニホルド３とから構成する吸気通路４により空気と燃料との混合気を燃焼室に供給して燃焼させ、燃焼後の排気ガスを排気マニホルド５と排気管６とから構成する排気通路７により大気に排出する。
この内燃機関１の排気還流装置９は、内燃機関１の排気ガス中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタ１０を排気通路７に備えている。パティキュレートフィルタ１０は、排気ガス温度が設定温度未満の場合に排気ガス中の粒子状物質を捕集し、排気ガス温度が設定温度以上になると捕集した粒子状物質を強制的に燃焼して酸化分解し、捕集機能を再生する。パティキュレートフィルタ１０の上流には、酸化触媒１１を備えている。酸化触媒１１は、排気ガス中のＮＯをＮＯ２に酸化してパティキュレートフィルタ１０に導入し、このＮＯ２でパティキュレートフィルタ１０に捕集された粒子状物質をＣＯ２に酸化分解させ、捕集機能の再生に寄与する。
前記排気還流装置９は、内燃機関１の排気ガスの一部を排気通路７から吸気通路４へ還流させるＥＧＲ通路１２を備えている。ＥＧＲ通路１２は、パティキュレートフィルタ１０のガス流路下流に位置する排気通路７のＥＧＲ通路導入口１３に上流端を連通し、下流端を吸気マニホルド３のガス流路上流に位置する吸気通路４のＥＧＲ通路導出口１４に連通している。ＥＧＲ通路１２の途中には、ＥＧＲ通路１２から吸気通路４に環流される排気ガス流量を調整可能なＥＧＲ流量制御弁１５を備えている。パティキュレートフィルタ１０のガス流路下流に位置する排気通路７のＥＧＲ通路導入口１３には、ＥＧＲ導入弁１６を備えている。
前記燃料噴射弁８とＥＧＲ流量制御弁１５とＥＧＲ導入弁１６とは、排気還流装置９の制御手段１７に接続している。制御手段１７には、内燃機関１の機関負荷や機関回転速度などの運転状態を示す信号を出力する運転状態信号出力手段１８と、パティキュレートフィルタ１０の入口の排気ガス温度を検出する第１の排気ガス温度センサ１９と、パティキュレートフィルタ１０の内部の排気ガス温度を検出する第２の排気ガス温度センサ２０と、を接続している。
前記制御手段１７は、パティキュレートフィルタ１０の運転状態が、ＥＧＲ通路１２に排気ガス中の粒子状物質が堆積しやすい運転状態であるかどうかを判定するパティキュレートフィルタ１０の運転状態判定手段２１を備えている。制御手段１７は、パティキュレートフィルタ１０の運転状態判定手段２１によりＥＧＲ通路１２に排気ガス中の粒子状物質が堆積しやすい運転状態であると判定された場合には、ＥＧＲ導入弁１６を閉じるように制御する。
前記ＥＧＲ通路１２に排気ガス中の粒子状物質が堆積しやすいパティキュレートフィルタ１０の運転状態は、パティキュレートフィルタ１０に捕集された粒子状物質を強制的に燃焼して、パティキュレートフィルタ１０による粒子状物質の捕集機能を再生するための強制再生運転時である。
【００１３】
次に作用を説明する。
内燃機関１の排気還流装置９は、図２に示すように、制御手段１７によって、プログラムがスタートすると（Ａ０１）、機関運転状態や排気ガス温度などの各種信号を取り込み（Ａ０２）、内燃機関１が高負荷・高回転運転時であるかを判断する（Ａ０３）。
この判断（Ａ０３）がＮＯの場合は、パティキュレートフィルタ９が強制再生運転時であるかを判断する（Ａ０４）。この判断（Ａ０４）がＮＯの場合は、ＥＧＲ導入弁１６を開き（Ａ０５）、プログラムをエンドにする（Ａ０６）。
一方、前記判断（Ａ０３）がＹＥＳの場合、また、前記判断（Ａ０４）がＹＥＳの場合は、ＥＧＲ導入弁１５を閉じ（Ａ０７）、プログラムをエンドにする（Ａ０６）。
このように、内燃機関１の排気還流装置９は、制御手段１７によって、パティキュレートフィルタ１０の運転状態判定手段２１によりＥＧＲ通路１２に排気ガス中の粒子状物質が堆積しやすい運転状態であると判定された場合には、ＥＧＲ導入弁１６を閉じることにより、パティキュレートフィルタ９の運転状態がＥＧＲ通路１２に排気ガス中の粒子状物質が堆積しやすい運転状態であっても、ＥＧＲ通路１２内へ排気ガスが導入されることがないので、ＥＧＲ通路１２内へ排気ガス中の粒子状物質が堆積することを防止することができる。
また、内燃機関１の排気還流装置９は、制御手段１７によって、ＥＧＲ通路１２に排気ガス中の粒子状物質が堆積しやすいパティキュレートフィルタ１０の運転状態を、パティキュレートフィルタ１０に捕集された粒子状物質を強制的に燃焼してパティキュレートフィルタ１０による粒子状物質の捕集機能を再生するための強制再生運転時として判定しているので、ＥＧＲ通路１２に排気ガス中の粒子状物質が堆積しやすいパティキュレートフィルタ１０の運転状態を的確に検出することができる。
【実施例２】
【００１４】
図３〜図４は、この発明の実施例を示すものである。図３において、１０１は内燃機関、１０２は吸気管、１０３は吸気マニホルド、１０４は吸気通路、１０５は排気マニホルド、１０６は排気管、１０７は排気通路、１０８は燃料噴射弁である。内燃機関１０１は、燃焼室に対応する燃料噴射弁１０８を吸気マニホルド１０３に備え、吸気管１０２と吸気マニホルド１０３とから構成する吸気通路１０４により空気と燃料との混合気を燃焼室に供給して燃焼させ、燃焼後の排気ガスを排気マニホルド１０５と排気管１０６とから構成する排気通路１０７により大気に排出する。
この内燃機関１０１の排気還流装置１０９は、内燃機関１０１の排気ガス中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタ１１０を排気通路１０７に備えている。パティキュレートフィルタ１１０は、排気ガス温度が設定温度未満の場合に排気ガス中の粒子状物質を捕集し、排気ガス温度が設定温度以上になると捕集した粒子状物質を強制的に燃焼して酸化分解し、捕集機能を再生する。パティキュレートフィルタ１１０の上流には、酸化触媒１１１を備えている。酸化触媒１１１は、排気ガス中のＮＯをＮＯ２に酸化してパティキュレートフィルタ１１０に導入し、このＮＯ２でパティキュレートフィルタ１１０に捕集された粒子状物質をＣＯ２に酸化分解させ、捕集機能の再生に寄与する。
前記排気還流装置１０９は、内燃機関１０１の排気ガスの一部を排気通路１０７から吸気通路１０４へ還流させるＥＧＲ通路１１２を備えている。ＥＧＲ通路１１２は、パティキュレートフィルタ１１０のガス流路上流に位置する排気通路１０７のＥＧＲ通路導入口１１３に上流端を連通し、下流端を吸気マニホルド１０３のガス流路上流に位置する吸気通路１０４のＥＧＲ通路導出口１１４に連通している。ＥＧＲ通路１１２の途中には、ＥＧＲ通路１１２から吸気通路１０４に環流される排気ガス流量を調整可能なＥＧＲ流量制御弁１１５を備えている。パティキュレートフィルタ１１０のガス流路上流に位置する排気通路１０７のＥＧＲ通路導入口１１３には、ＥＧＲ導入弁１１６を備えている。
前記燃料噴射弁１０８とＥＧＲ流量制御弁１１５とＥＧＲ導入弁１１６とは、排気還流装置１０９の制御手段１１７に接続している。制御手段１１７には、内燃機関１０１の機関負荷や機関回転速度などの運転状態を示す信号を出力する運転状態信号出力手段１１８と、パティキュレートフィルタ１１０の入口の排気ガス温度を検出する第１の排気ガス温度センサ１１９と、パティキュレートフィルタ１１０の内部の排気ガス温度を検出する第２の排気ガス温度センサ１２０と、を接続している。
前記制御手段１１７は、内燃機関１０１の運転状態が、ＥＧＲ通路１１２に排気ガス中の粒子状物質が堆積しやすい運転状態であるかどうかを判定する内燃機関１０１の運転状態判定手段１２１を備えている。制御手段１１７は、内燃機関１０１の運転状態判定手段１２１によりＥＧＲ通路１１２に排気ガス中の粒子状物質が堆積しやすい運転状態であると判定された場合には、ＥＧＲ導入弁１１６を閉じるように制御する。
前記ＥＧＲ通路１１２に排気ガス中の粒子状物質が堆積しやすい内燃機関１０１の運転状態は、内燃機関１０１がリーンバーン運転時または高負荷運転時である。
【００１５】
次に作用を説明する。
内燃機関１０１の排気還流装置１０９は、図４に示すように、制御手段１１７によって、プログラムがスタートすると（Ｂ０１）、機関運転状態や排気ガス温度などの各種信号を取り込み（Ｂ０２）、内燃機関１０１が高負荷・高回転運転時であるかを判断する（Ａ０３）。
この判断（Ｂ０３）がＮＯの場合は、内燃機関１０１がリーンバーン運転時であるかを判断する（Ｂ０４）。この判断（Ｂ０４）がＮＯの場合は、ＥＧＲ導入弁１１６を開き（Ｂ０５）、プログラムをエンドにする（Ｂ０６）。
一方、前記判断（Ｂ０３）がＹＥＳの場合、また、前記判断（Ｂ０４）がＹＥＳの場合は、ＥＧＲ導入弁１１６を閉じ（Ｂ０７）、プログラムをエンドにする（Ｂ０６）。
このように、内燃機関１０１の排気還流装置１０９は、制御手段１１７によって、内燃機関１０１の運転状態判定手段１２１によりＥＧＲ通路１１２に排気ガス中の粒子状物質が堆積しやすい運転状態であると判定された場合には、ＥＧＲ導入弁１１６を閉じることにより、内燃機関１０１の運転状態がＥＧＲ通路１１２に排気ガス中の粒子状物質が堆積しやすい運転状態であっても、ＥＧＲ通路１１２内へ排気ガスが導入されることがないので、ＥＧＲ通路１１２内へ排気ガス中の粒子状物質が堆積することを防止することができる。
また、内燃機関１０１の排気還流装置１０９は、制御手段１１７によって、ＥＧＲ通路１１２に排気ガス中の粒子状物質が堆積しやすい内燃機関１０１の運転状態を、内燃機関１０１がリーンバーン運転時または高負荷運転時として判定しているので、ＥＧＲ通路１１２に排気ガス中の粒子状物質が堆積しやすい内燃機関１０１の運転状態を的確に検出することができる。
【実施例３】
【００１６】
図５〜図６は、この発明の実施例を示すものである。図５において、２０１は内燃機関、２０２は吸気管、２０３は吸気マニホルド、２０４は吸気通路、２０５は排気マニホルド、２０６は排気管、２０７は排気通路、２０８は燃料噴射弁である。内燃機関２０１は、燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁２０８を備えた直噴型であり、吸気管２０２と吸気マニホルド２０３とから構成する吸気通路２０４により燃焼室に供給された空気と燃料噴射弁２０８により燃焼室に直接噴射された燃料との混合気を燃焼させ、燃焼後の排気ガスを排気マニホルド２０５と排気管２０６とから構成する排気通路２０７により大気に排出する。
この内燃機関２０１の排気還流装置２０９は、内燃機関２０１の排気ガスの一部を排気通路２０７から吸気通路２０４へ還流させるＥＧＲ通路２１０を備えている。ＥＧＲ通路２１０は、内燃機関２０１のガス流路下流に位置する排気通路２０７のＥＧＲ通路導入口２１１に上流端を連通し、下流端を吸気マニホルド２０３のガス流路上流に位置する吸気通路２０４のＥＧＲ通路導出口２１２に連通している。ＥＧＲ通路２１０の途中には、ＥＧＲ通路２１０から吸気通路２０４に環流される排気ガス流量を調整可能なＥＧＲ流量制御弁２１３を備えている。内燃機関２０１のガス流路下流に位置する排気通路２０７のＥＧＲ通路導入口２１１には、ＥＧＲ導入弁２１４を備えている。
前記燃料噴射弁２０８とＥＧＲ流量制御弁２１３とＥＧＲ導入弁２１４とは、排気還流装置２０８の制御手段２１５に接続している。制御手段２１５には、内燃機関２０１の機関負荷や機関回転速度などの運転状態を示す信号を出力する運転状態信号出力手段２１６を接続している。
前記制御手段２１５は、内燃機関２０１の運転状態が、ＥＧＲ通路２１０に排気ガス中の粒子状物質が堆積しやすい運転状態であるかどうかを判定する内燃機関２０１の運転状態判定手段２１７を備えている。制御手段２１５は、内燃機関２０１の運転状態判定手段２１７によりＥＧＲ通路２１０に排気ガス中の粒子状物質が堆積しやすい運転状態であると判定された場合には、ＥＧＲ導入弁２１４を閉じるように制御する。
前記ＥＧＲ通路２１０に排気ガス中の粒子状物質が堆積しやすい内燃機関２０１の運転状態は、内燃機関２０１がリーンバーン運転時または高負荷運転時である。
【００１７】
次に作用を説明する。
内燃機関２０１の排気還流装置２０９は、図６に示すように、制御手段２１５によって、プログラムがスタートすると（Ｃ０１）、機関運転状態の各種信号を取り込み（Ｃ０２）、内燃機関２０１が高負荷・高回転運転時であるかを判断する（Ｃ０３）。
この判断（Ｃ０３）がＮＯの場合は、内燃機関２０１がリーンバーン運転時であるかを判断する（Ｃ０４）。この判断（Ｃ０４）がＮＯの場合は、ＥＧＲ導入弁２１４を開き（Ｃ０５）、プログラムをエンドにする（Ｃ０６）。
一方、前記判断（Ｃ０３）がＹＥＳの場合、また、前記判断（Ｃ０４）がＹＥＳの場合は、ＥＧＲ導入弁２１４を閉じ（Ｃ０７）、プログラムをエンドにする（Ｃ０６）。
このように、内燃機関２０１の排気還流装置２０９は、制御手段２１５によって、燃焼室に燃料を直接噴射する燃料噴射弁２０８を備えた内燃機関２０１の運転状態判定手段２１７によりＥＧＲ通路２１０に排気ガス中の粒子状物質が堆積しやすい内燃機関２０１の運転状態であると判定された場合には、ＥＧＲ導入弁２１４を閉じることにより、内燃機関２０１の運転状態がＥＧＲ通路２１０に排気ガス中の粒子状物質が堆積しやすい運転状態であっても、ＥＧＲ通路２１０内へ排気ガスが導入されることがないので、ＥＧＲ通路２１０内へ排気ガス中の粒子状物質が堆積することを防止することができる。
また、内燃機関２０１の排気還流装置２０９は、制御手段２１５によって、ＥＧＲ通路２１０に排気ガス中の粒子状物質が堆積しやすい内燃機関２０１の運転状態を、内燃機関２０１がリーンバーン運転時または高負荷運転時として判定しているので、ＥＧＲ通路２１０に排気ガス中の粒子状物質が堆積しやすい直噴型の内燃機関２０１の運転状態を的確に検出することができる。
【実施例４】
【００１８】
図７〜図８は、この発明の実施例を示すものである。図７において、３０１は内燃機関、３０２は吸気管、３０３は吸気マニホルド、３０４は吸気通路、３０５は排気マニホルド、３０６は排気管、３０７は排気通路、３０８は燃料噴射弁である。内燃機関３０１は、燃焼室に対応する燃料噴射弁３０８を吸気マニホルド３０３に備え、吸気管３０２と吸気マニホルド３０３とから構成する吸気通路３０４により空気と燃料との混合気を燃焼室に供給して燃焼させ、燃焼後の排気ガスを排気マニホルド３０５と排気管３０６とから構成する排気通路３０７により大気に排出する。
この内燃機関３０１の排気還流装置３０９は、内燃機関３０１の排気ガス中の粒子状物質を捕集する第１のパティキュレートフィルタ３１０を排気通路３０７に備えている。このパティキュレートフィルタ３１０は、排気ガス温度が設定温度未満の場合に排気ガス中の粒子状物質を捕集し、排気ガス温度が設定温度以上になると捕集した粒子状物質を強制的に燃焼して酸化分解し、捕集機能を再生する。パティキュレートフィルタ３１０の上流には、酸化触媒３１１を備えている。酸化触媒３１１は、排気ガス中のＮＯをＮＯ２に酸化してパティキュレートフィルタ３１０に導入し、このＮＯ２でパティキュレートフィルタ３１０に捕集された粒子状物質をＣＯ２に酸化分解させ、捕集機能の再生に寄与する。
前記排気還流装置３０９は、内燃機関３０１の排気ガスの一部を排気通路３０７から吸気通路３０４へ還流させるＥＧＲ通路３１２を備えている。ＥＧＲ通路３１２は、パティキュレートフィルタ３１０のガス流路下流に位置する排気通路３０７のＥＧＲ通路導入口３１３に上流端を連通し、下流端を吸気マニホルド３０３のガス流路上流に位置する吸気通路３０４のＥＧＲ通路導出口３１４に連通している。ＥＧＲ通路３１２の途中には、ＥＧＲ通路３１２から吸気通路３０４に環流される排気ガス流量を調整可能なＥＧＲ流量制御弁３１５を備えている。内燃機関３０１のガス流路下流に位置する排気通路３０７のＥＧＲ通路導入口３１３には、ＥＧＲ導入弁３１６を備えている。
前記ＥＧＲ流量制御弁３１５よりも上流側のＥＧＲ通路３１２には、吸気通路３０４に還流する排気ガス中の粒子状物質を捕集する第２のパティキュレートフィルタ３１７を備えている。前記ＥＧＲ流量制御弁３１５とパティキュレートフィルタ３１７との間のＥＧＲ通路３１２には、高圧の空気を吐出するエアポンプ３１８を接続している。
前記燃料噴射弁３０８とＥＧＲ流量制御弁３１５とＥＧＲ導入弁３１６とエアポンプ３１８とは、排気還流装置３０９の制御手段３１９に接続している。制御手段３１９には、内燃機関３０１の機関負荷や機関回転速度などの運転状態を示す信号を出力する運転状態信号出力手段３２０と、第１のパティキュレートフィルタ３１０の入口の排気ガス温度を検出する第１の排気ガス温度センサ３２１と、第１のパティキュレートフィルタ３１０の内部の排気ガス温度を検出する第２の排気ガス温度センサ３２２と、第２のパティキュレートフィルタ３１７のガス流路上流のＥＧＲ通路３１２の排気ガス圧力を検出する第１の排気ガス圧力センサ３２３と、第２のパティキュレートフィルタ３１７のガス流路下流のＥＧＲ通路３１２の排気ガス圧力を検出する第２の排気ガス圧力センサ３２４と、を接続している。
前記制御手段３１９は、第２のパティキュレートフィルタ３１７の状態を検出するフィルタ状態検出手段３２５を備えている。フィルタ状態検出手段３２５は、第１の排気ガス圧力センサ３２３が検出する排気ガス圧力と第２の排気ガス圧力センサ３２４が検出する排気ガス圧力との差圧により、パティキュレートフィルタ３１７が目詰まりしているかを判定する。制御手段３１９は、フィルタ状態検出手段３２５により検出されたパティキュレートフィルタ３１７の状態が目詰まりしていると判定された場合には、エアポンプ３１８によりＥＧＲ通路３１２に空気を吐出するように制御する。
【００１９】
次に作用を説明する。
内燃機関３０１の排気還流装置３０９は、図８に示すように、制御手段３１９によって、プログラムがスタートすると（Ｄ０１）、機関運転状態や排気ガス温度、排気ガス圧力などの各種信号を取り込み（Ｄ０２）、内燃機関１がＥＧＲ実施運転域であるかを判断する（Ｄ０３）。
この判断（Ｄ０３）がＮＯの場合は、第２のパティキュレートフィルタ３１７が目詰まりで閉塞しているかを判断する（Ｄ０４）。この判断（Ｄ０４）がＹＥＳの場合は、ＥＧＲ導入弁３１６を開き、ＥＧＲ流量制御弁３１５を閉じ、エアポンプ３１８をＯＮしてＥＧＲ通路３１２に空気を吐出し（Ｄ０５）、プログラムをエンドにする（Ｄ０６）。
一方、前記判断（Ｄ０３）がＹＥＳの場合、また、前記判断（Ｄ０４）がＮＯの場合は、エアポンプ３１８をＯＦＦして空気の吐出を停止し（Ｄ０７）、プログラムをエンドにする（Ｄ０６）。
このように、内燃機関３０１の排気還流装置３０９は、制御手段３１９によって、フィルタ状態検出手段３２５により検出されたＥＧＲ通路３１２のパティキュレートフィルタ３１７の状態が目詰まりしていると判定された場合には、ＥＧＲ導入弁３１６を開き、ＥＧＲ流量制御弁３１５を閉じた状態で、エアポンプ３１８によりＥＧＲ通路３１２に空気を吐出することにより、ＥＧＲ通路３１２内に設けられたパティキュレートフィルタ３１７に堆積した排気ガス中の粒子状物質を除去することができ、良好に排気ガスを排気通路３０７から吸気通路３０４へ還流することができる。
【実施例５】
【００２０】
図９〜図１０は、この発明の実施例を示すものである。図９において、４０１は内燃機関、４０２は吸気管、４０３は吸気マニホルド、４０４は吸気通路、４０５は排気マニホルド、４０６は排気管、４０７は排気通路、４０８は燃料噴射弁である。内燃機関４０１は、燃焼室に対応する燃料噴射弁４０８を吸気マニホルド４０３に備え、吸気管４０２と吸気マニホルド４０３とから構成する吸気通路４０４により空気と燃料との混合気を燃焼室に供給して燃焼させ、燃焼後の排気ガスを排気マニホルド４０５と排気管４０６とから構成する排気通路４０７により大気に排出する。
この内燃機関４０１の排気還流装置４０９は、内燃機関４０１の排気ガス中の粒子状物質を捕集する第１のパティキュレートフィルタ４１０を排気通路４０７に備えている。このパティキュレートフィルタ４１０は、排気ガス温度が設定温度未満の場合に排気ガス中の粒子状物質を捕集し、排気ガス温度が設定温度以上になると捕集した粒子状物質を強制的に燃焼して酸化分解し、捕集機能を再生する。パティキュレートフィルタ４１０の上流には、酸化触媒４１１を備えている。酸化触媒４１１は、排気ガス中のＮＯをＮＯ２に酸化してパティキュレートフィルタ４１０に導入し、このＮＯ２でパティキュレートフィルタ４１０に捕集された粒子状物質をＣＯ２に酸化分解させ、捕集機能の再生に寄与する。
前記排気還流装置４０９は、内燃機関４０１の排気ガスの一部を排気通路４０７から吸気通路４０４へ還流させるＥＧＲ通路４１２を備えている。ＥＧＲ通路４１２は、パティキュレートフィルタ４１０のガス流路下流に位置する排気通路４０７のＥＧＲ通路導入口４１３に上流端を連通し、下流端を吸気マニホルド４０３のガス流路上流に位置する吸気通路４０４のＥＧＲ通路導出口４１４に連通している。ＥＧＲ通路４１２の途中には、ＥＧＲ通路４１２から吸気通路４０４に環流される排気ガス流量を調整可能なＥＧＲ流量制御弁４１５を備えている。内燃機関４０１のガス流路下流に位置する排気通路４０７のＥＧＲ通路導入口４１３には、ＥＧＲ導入弁４１６を備えている。
前記ＥＧＲ流量制御弁４１５よりも上流側のＥＧＲ通路４１２には、吸気通路４０４に還流する排気ガス中の粒子状物質を捕集する第２のパティキュレートフィルタ４１７を備えている。前記ＥＧＲ流量制御弁４１５とパティキュレートフィルタ４１７との間のＥＧＲ通路４１２には、高圧の空気を吐出するエアポンプ４１８を接続している。
前記ＥＧＲ導入弁４１６と第２のパティキュレートフィルタ４１７との間のＥＧＲ通路４１２には、バイパス通路４１９の一端側を連通している。バイパス通路４１９は、他端側を第１のパティキュレートフィルタ４１０の上流側の排気通路４０７に連通している。バイパス通路４１９の下流側の排気通路４０７との合流部には、パージ弁４２０が設けられている。
前記燃料噴射弁４０８とＥＧＲ流量制御弁４１５とＥＧＲ導入弁４１６とエアポンプ４１８とパージ弁４２０とは、排気還流装置４０９の制御手段４２１に接続している。制御手段４２１には、内燃機関４０１の機関負荷や機関回転速度などの運転状態を示す信号を出力する運転状態信号出力手段４２２と、第１のパティキュレートフィルタ４１０の入口の排気ガス温度を検出する第１の排気ガス温度センサ４２３と、第１のパティキュレートフィルタ４１０の内部の排気ガス温度を検出する第２の排気ガス温度センサ４２４と、第２のパティキュレートフィルタ４１７のガス流路上流のＥＧＲ通路４１２の排気ガス圧力を検出する第１の排気ガス圧力センサ４２５と、第２のパティキュレートフィルタ４１７のガス流路下流のＥＧＲ通路４１２の排気ガス圧力を検出する第２の排気ガス圧力センサ４２６と、を接続している。
前記制御手段４２１は、第２のパティキュレートフィルタ４１７の状態を検出するフィルタ状態検出手段４２７を備えている。フィルタ状態検出手段４２７は、第１の排気ガス圧力センサ４２５が検出する排気ガス圧力と第２の排気ガス圧力センサ４２６が検出する排気ガス圧力との差圧により、パティキュレートフィルタ４１７が目詰まりしているかを判定する。制御手段４２１は、フィルタ状態検出手段４２７により検出されたパティキュレートフィルタ４１７の状態が目詰まりしていると判定された場合には、ＥＧＲ導入弁４１６を閉じる一方でパージ弁４２０を開けてエアポンプ４１８によりＥＧＲ通路４１２に空気を吐出するように制御する。
【００２１】
次に作用を説明する。
内燃機関４０１の排気還流装置４０９は、図１０に示すように、制御手段４２１によって、プログラムがスタートすると（Ｅ０１）、機関運転状態や排気ガス温度、排気ガス圧力などの各種信号を取り込み（Ｅ０２）、内燃機関１がＥＧＲ実施運転域であるかを判断する（Ｅ０３）。
この判断（Ｅ０３）がＮＯの場合は、第２のパティキュレートフィルタ４１７が目詰まりで閉塞しているかを判断する（Ｅ０４）。この判断（Ｅ０４）がＹＥＳの場合は、ＥＧＲ導入弁４１６を閉じ、パージ弁４２０を開き、ＥＧＲ流量制御弁４１５を閉じ、エアポンプ４１８をＯＮしてＥＧＲ通路４１２に空気を吐出し（Ｅ０５）、プログラムをエンドにする（Ｅ０６）。
一方、前記判断（Ｅ０３）がＹＥＳの場合、また、前記判断（Ｅ０４）がＮＯの場合は、エアポンプ４１８をＯＦＦして空気の吐出を停止し、パージ弁４２０を閉じ（Ｅ０７）、プログラムをエンドにする（Ｅ０６）。
このように、内燃機関４０１の排気還流装置４０９は、制御手段４２１によって、フィルタ状態検出手段４２７により検出された第２のパティキュレートフィルタ４１７の状態が目詰まりしていると判定された場合には、ＥＧＲ導入弁４１６を閉じ、ＥＧＲ流量制御弁４１５を閉じ、パージ弁４２０を開いた状態で、エアポンプ４１８によりＥＧＲ通路４１２に空気を吐出することにより、ＥＧＲ通路４１２内に設けられたパティキュレートフィルタ４１７に堆積した排気ガス中の粒子状物質を除去することができ、良好に排気ガスを排気通路４０７から吸気通路４０４へ還流することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
この発明は、パティキュレートフィルタの備えた内燃機関のＥＧＲ通路内へ排気ガス中の粒子状物質が堆積することを防止することができるものであり、ガソリンを燃料とする内燃機関や船舶用の内燃機関にも応用することができる。
【符号の説明】
【００２３】
１  内燃機関
４  吸気通路
７  排気通路
８  燃料噴射弁
９  排気還流装置
１０  パティキュレートフィルタ
１１  酸化触媒
１２  ＥＧＲ通路
１３  ＥＧＲ通路導入口
１５  ＥＧＲ流量制御弁
１６  ＥＧＲ導入弁
１７  制御手段
１８  運転状態信号出力手段
１９  第１の排気ガス温度センサ
２０  第２の排気ガス温度センサ
２１  運転状態判定手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【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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