(57)【要約】【課題】本発明は、パティキュレートフィルタより下流の排気通路から吸気通路へ低圧ＥＧＲガスを導入する構成において、パティキュレートフィルタから流出する排気の温度が高いときに、パティキュレートフィルタの温度を速やかに低下させることを課題とする。【解決手段】本発明は、上記した課題を解決するために、内燃機関の排気通路に配置されるパティキュレートフィルタと、パティキュレートフィルタより下流の排気通路から吸気通路へ排気の一部を低圧ＥＧＲガスとして導入する低圧ＥＧＲ装置とを備えた内燃機関の制御システムにおいて、パティキュレートフィルタから流出する排気の温度が上限値より高いときに、パティキュレートフィルタを通過する排気の量を増加させることにより、該パティキュレートフィルタを冷却するようにした。【選択図】図３
2014066235.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に配置されるタービン及び内燃機関の吸気通路に配置されるコンプレッサを含む遠心過給機と、
前記タービンより下流の排気通路に配置されるパティキュレートフィルタと、
前記パティキュレートフィルタより下流の排気通路から前記コンプレッサより上流の吸気通路へ排気の一部である低圧ＥＧＲガスを導入する低圧ＥＧＲ装置と、
前記パティキュレートフィルタから流出する排気の温度が上限値より高いときに、前記パティキュレートフィルタを通過するガス量を増加させる冷却手段と、
を備える内燃機関の制御システム。
【請求項２】
請求項１において、前記タービンより上流の排気通路から前記コンプレッサより下流の吸気通路へ排気の一部である高圧ＥＧＲガスを導入する高圧ＥＧＲ装置をさらに備え、
前記冷却手段は、前記高圧ＥＧＲ装置により導入される高圧ＥＧＲガス量を減少させるとともに、前記低圧ＥＧＲ装置により導入される低圧ＥＧＲガス量を増加させることにより、前記パティキュレートフィルタを通過するガス量を増加させる内燃機関の制御システム。
【請求項３】
請求項２において、前記冷却手段は、内燃機関の運転状態から定まる目標低圧ＥＧＲガス量が前記パティキュレートフィルタから流出する排気の温度に応じて定まる閾値より少ないときに、前記高圧ＥＧＲ装置により導入される高圧ＥＧＲガス量を減少させるとともに、前記低圧ＥＧＲ装置により導入される低圧ＥＧＲガス量を増加させる内燃機関の制御システム。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか一項において、前記上限値は、内燃機関から排出されるＮＯＸ量が目標ＮＯＸ量以下となるために必要な低圧ＥＧＲガス量が前記低圧ＥＧＲ装置により導入されたと仮定した場合に、前記低圧ＥＧＲガスを流通させる通路である低圧ＥＧＲ通路に配置される機器の受熱量が許容限界量に達しない最大の排気温度である内燃機関の制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パティキュレートフィルタとＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置を備えた内燃機関の制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気通路に配置されたパティキュレートフィルタと、パティキュレートフィルタより下流の排気通路から排気の一部（ＥＧＲガス）を吸気通路へ導くＥＧＲ装置と、を備えたシステムにおいて、パティキュレートフィルタに捕集された粒子状物質（ＰＭ）を除去するための再生処理が実行された直後のように、パティキュレートフィルタから流出する排気の温度が高くなるときは、ＥＧＲガスの導入を停止、又はＥＧＲガス量を少なく抑える技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−００１８９３号公報
【特許文献２】特開２００８−０３８８０３号公報
【特許文献３】特開２００６−２６６２２１号公報
【特許文献４】特開２００７−２９７９９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ＥＧＲガス量が制限された場合は、内燃機関の気筒内で燃料が燃焼する際の温度が高くなるため、窒素酸化物（ＮＯＸ）の発生量が増加する可能性がある。これに対し、燃料噴射時期を遅角させる等の対策が考えられるが、燃料消費量が増加する可能性がある。
【０００５】
本発明は、上記したような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関の排気通路に配置されるパティキュレートフィルタと、パティキュレートフィルタより下流の排気通路から吸気通路へ排気の一部を低圧ＥＧＲガスとして導入する低圧ＥＧＲ装置と、を備える内燃機関の制御システムにおいて、パティキュレートフィルタから流出する排気の温度が高いときに、パティキュレートフィルタの温度を速やかに低下させることができる技術の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記した課題を解決するために、内燃機関の排気通路に配置されるパティキュレートフィルタと、パティキュレートフィルタより下流の排気通路から吸気通路へ排気の一部を低圧ＥＧＲガスとして導入する低圧ＥＧＲ装置と、を備え、パティキュレートフィルタから流出する排気の温度が上限値より高いときに、パティキュレートフィルタを通過する排気の量を増加させるようにした。
【０００７】
詳細には、本発明の内燃機関の制御システムは、
内燃機関の排気通路に配置されるタービン及び内燃機関の吸気通路に配置されるコンプレッサを含む遠心過給機と、
前記タービンより下流の排気通路に配置されるパティキュレートフィルタと、
前記パティキュレートフィルタより下流の排気通路から前記コンプレッサより上流の吸気通路へ排気の一部である低圧ＥＧＲガスを導入する低圧ＥＧＲ装置と、
前記パティキュレートフィルタから流出する排気の温度が上限値より高く、且つ前記低
圧ＥＧＲ装置による低圧ＥＧＲガスの導入条件が成立しているときに、前記パティキュレートフィルタを通過するガス量を増加させる冷却手段と、
を備えるようにした。
【０００８】
本発明の内燃機関の制御システムによれば、パティキュレートフィルタから流出する排気の温度が高く、且つ低圧ＥＧＲガスの導入条件が成立しているとき、言い換えると、低圧ＥＧＲ装置により導入される低圧ＥＧＲガスの温度が高いときに、パティキュレートフィルタを通過する排気の量（流量）が増加される。ここでいう「増加」とは、内燃機関の運転状態に応じて定まる排気の量より多くすることをいう。
【０００９】
パティキュレートフィルタを通過する排気の量が増加した場合は増加しない場合に比べ、パティキュレートフィルタから排気へ伝達される熱量、言い換えると、排気によってパティキュレートフィルタから奪われる熱量が多くなる。
【００１０】
よって、パティキュレートフィルタから流出する排気の温度が上限より高い温度域から上限値以下の温度域へ低下するのに要する時間が短縮される。その結果、パティキュレートフィルタから流出する排気の温度が上限値より高いことを条件として低圧ＥＧＲガスの導入が停止、又は低圧ＥＧＲガスの導入量が制限される構成においては、低圧ＥＧＲガスの導入が停止される期間、又は低圧ＥＧＲガスの導入量が制限される期間を短縮することができる。その場合、低圧ＥＧＲガスの導入が停止、又は低圧ＥＧＲガスの導入量が制限されることに因るＮＯＸ発生量の増加を少なく抑えることができる。
【００１１】
パティキュレートフィルタを通過する排気の量を増加させる方法としては、内燃機関の吸気通路に配置される吸気絞り弁の開度を増加させる方法、内燃機関の排気通路に配置される排気絞り弁の開度を増加させる方法、遠心過給器の過給圧を高める方法等を用いることができる。また、遠心過給器のタービンより上流の排気通路からコンプレッサより下流の吸気通路へ排気の一部である高圧ＥＧＲガスを導入する高圧ＥＧＲ装置を備える内燃機関においては、高圧ＥＧＲ装置により導入される高圧ＥＧＲガス量を減少させることにより、パティキュレートフィルタを通過する排気の量を増加させこともできる。さらに、内燃機関が減速運転状態にあるときは、吸気絞り弁の開度を全開にするとともに、高圧ＥＧＲ装置による高圧ＥＧＲガスの導入を停止させることにより、パティキュレートフィルタを通過する排気の量を増加させてもよい。
【００１２】
なお、気筒内へ燃料を噴射する燃料噴射弁を備えた内燃機関においては、上記したような方法による排気流量の増加に加え、燃料噴射弁からのポスト噴射を禁止することにより、内燃機関から排出される排気の温度を低下させるようにしてもよい。その場合、パティキュレートフィルタの温度をより早期に低下させることが可能となる。
【００１３】
次に、低圧ＥＧＲ装置と高圧ＥＧＲ装置を備える内燃機関において、冷却手段は、高圧ＥＧＲ装置により導入される高圧ＥＧＲガス量を減少させるとともに、低圧ＥＧＲ装置により導入される低圧ＥＧＲガス量を増加させることにより、パティキュレートフィルタを通過するガス量を増加させるようにしてもよい。このような構成によれば、高圧ＥＧＲガスの減量に伴うＮＯＸ発生量の増加を低圧ＥＧＲガスの増量によって補償しつつ、パティキュレートフィルタを通過する排気の量を増加させることができる。
【００１４】
ところで、低圧ＥＧＲガスの量が不用意に増加されると、パティキュレートフィルタ下流の排気通路からコンプレッサ上流の吸気通路へ低圧ＥＧＲガスを導く通路（低圧ＥＧＲ通路）に配置される機器（例えば、弁機構（ＥＧＲ弁）や熱交換器（ＥＧＲクーラ）等）に不具合を生じさせる可能性がある。
【００１５】
これに対し、本発明に係わる冷却手段は、内燃機関の運転状態から定まる目標低圧ＥＧＲガス量が閾値より少ないときに限り、高圧ＥＧＲ装置により導入される高圧ＥＧＲガス量を減少させるとともに、低圧ＥＧＲ装置により導入される低圧ＥＧＲガス量を増加させてもよい。その場合、前記機器に不具合を生じさせることなく、パティキュレートフィルタを通過する排気の量を増加させることができる。
【００１６】
なお、前記閾値は、例えば、ＥＧＲ弁の受熱量が該ＥＧＲ弁の許容受熱量以下となり、且つＥＧＲクーラの受熱量が該ＥＧＲクーラの許容受熱量以下に収まる最大の低圧ＥＧＲガス量であり、パティキュレートフィルタから流出する排気の温度とＥＧＲ弁の許容温度とＥＧＲクーラの許容受熱量等をパラメータとして決定される低圧ＥＧＲガス量である。
【００１７】
また、前記上限値は、内燃機関から排出されるＮＯＸ量（ＮＯＸ発生量）が目標ＮＯＸ量以下となるために必要な低圧ＥＧＲガス量が低圧ＥＧＲ装置により導入されたと仮定した場合に、ＥＧＲ弁の受熱量が該ＥＧＲ弁の許容受熱量以下となり、且つＥＧＲクーラの受熱量が該ＥＧＲクーラの許容受熱量以下となる最大の排気温度である。ここでいう「内燃機関から排出されるＮＯＸ量が目標量ＮＯＸ量以下となるために必要な低圧ＥＧＲガス量」とは、例えば、パティキュレートフィルタから排出される排気の温度が前記上限値を超える期間（パティキュレートフィルタの再生処理実行期間や再生処理実行直後の期間等）と、パティキュレートフィルタから排出される排気の温度が前記上限値以下となる期間と、を含む中長期的な期間におけるＮＯＸ発生量の総量が規制値以下となるために必要な低圧ＥＧＲガス量の平均値である。これに対し、前記目標低圧ＥＧＲガス量は、例えば、内燃機関からリアルタイムに排出されるＮＯＸ量が規制量以下となるために必要な低圧ＥＧＲガス量である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、内燃機関の排気通路に配置されるパティキュレートフィルタと、パティキュレートフィルタより下流の排気通路から吸気通路へ排気の一部を低圧ＥＧＲガスとして導入する低圧ＥＧＲ装置と、を備える内燃機関の制御システムにおいて、パティキュレートフィルタから流出する排気の温度が高いときに、パティキュレートフィルタの温度を速やかに低下させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明を適用する内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。
【図２】冷却処理が実行されたときにパティキュレートフィルタから流出する排気の温度（排気温度）と低圧ＥＧＲガスの導入量（低圧ＥＧＲガス量）の経時変化を示す図である。
【図３】冷却処理が実行される際にＥＣＵによって実行される制御ルーチンを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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。本実施形態に記載される構成部品の寸法、材質、形状、相対配置等は、特に記載がない限り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。
【００２１】
図１は、本発明を適用する内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、軽油を主燃料とする圧縮着火式の内燃機関（ディーゼルエンジン）である。
【００２２】
内燃機関１には、吸気通路２が接続されている。吸気通路２は、大気中から取り込んだ新気（空気）を内燃機関１へ導くための通路である。吸気通路２の途中には、遠心過給機
（ターボチャージャ）３のコンプレッサ３０が配置されている。コンプレッサ３０より上流の吸気通路２には、該吸気通路２の通路断面積を変更する第一スロットル弁４が配置されている。コンプレッサ３０より下流の吸気通路２には、該吸気通路２の通路断面積を変更する第二スロットル弁５が配置されている。
【００２３】
また、内燃機関１には、排気通路６が接続されている。排気通路６は、内燃機関１の気筒内で燃焼されたガス（排気）を後述する排気浄化装置などに導くための通路である。排気通路６の途中には、ターボチャージャ３のタービン３１が配置されている。タービン３１より下流の排気通路６には、第一排気浄化装置７が配置されている。第一排気浄化装置７は、円筒状のケーシング内にパティキュレートフィルタと酸化触媒を収容した装置である。
【００２４】
第一排気浄化装置７より下流の排気通路６には、第二排気浄化装置８が配置されている。第二排気浄化装置８は、円筒状のケーシング内に選択還元型触媒や酸化触媒などを収容した装置である。なお、第一排気浄化装置７のパティキュレートフィルタに選択還元型触媒が担持される場合は、第二排気浄化装置８は設けられなくてもよい。
【００２５】
第一排気浄化装置７より下流、且つ第二排気浄化装置８より上流の排気通路６には、還元剤添加弁９が取り付けられている。還元剤添加弁９は、アンモニア又はアンモニアの前駆体である還元剤を排気通路６内へ噴射する噴射弁である。ここで、アンモニアの前駆体である還元剤としては、尿素やカルバミン酸アンモニウムなどの水溶液を用いることができる。
【００２６】
第一排気浄化装置７より下流、且つ第二排気浄化装置８より上流の排気通路６には、低圧ＥＧＲ通路１０ａの基端が接続されている。低圧ＥＧＲ通路１０ａの終端は、第一スロットル弁４より下流、且つコンプレッサ３０より上流の吸気通路２に接続されている。低圧ＥＧＲ通路１０ａは、排気通路６から吸気通路２へ排気の一部（低圧ＥＧＲガス）を導く通路である。
【００２７】
低圧ＥＧＲ通路１０ａの途中には、低圧ＥＧＲ弁１０ｂと低圧ＥＧＲクーラ１０ｃが配置されている。低圧ＥＧＲ弁１０ｂは、低圧ＥＧＲ通路１０ａの通路断面積を変更する弁機構であって、低圧ＥＧＲ通路１０ａを流れる低圧ＥＧＲガスの量を調整する弁機構である。低圧ＥＧＲクーラ１０ｃは、低圧ＥＧＲ通路１０ａを流れる低圧ＥＧＲガスを冷却する機器であり、例えば低圧ＥＧＲガスと冷却水との間で熱交換を行わせる熱交換器である。なお、低圧ＥＧＲ通路１０ａ、低圧ＥＧＲ弁１０ｂ、及び低圧ＥＧＲクーラ１０ｃは、低圧ＥＧＲ装置１０の構成要素である。
【００２８】
タービン３１より上流の排気通路６には、高圧ＥＧＲ通路１１ａの基端が接続されている。高圧ＥＧＲ通路１１ａの終端は、第二スロットル弁５より下流の吸気通路２に接続されている。高圧ＥＧＲ通路１１ａは、排気通路６から吸気通路２へ排気の一部（高圧ＥＧＲガス）を導く通路である。
【００２９】
高圧ＥＧＲ通路１１ａの途中には、高圧ＥＧＲ弁１１ｂと高圧ＥＧＲクーラ１１ｃが配置されている。高圧ＥＧＲ弁１１ｂは、高圧ＥＧＲ通路１１ａの通路断面積を変更する弁機構であって、高圧ＥＧＲ通路１１ａを流れる高圧ＥＧＲガスの量を調整する弁機構である。高圧ＥＧＲクーラ１１ｃは、高圧ＥＧＲ通路１１ａを流れる高圧ＥＧＲガスを冷却する機器であり、例えば高圧ＥＧＲガスと冷却水との間で熱交換を行わせる熱交換器である。なお、高圧ＥＧＲ通路１１ａ、高圧ＥＧＲ弁１１ｂ、高圧ＥＧＲクーラ１１ｃは、高圧ＥＧＲ装置１１の構成要素である。
【００３０】
このように構成された内燃機関１には、電子制御ユニット（ＥＣＵ）１２が併設されている。ＥＣＵ１２は、水温センサ１３、排気温度センサ１４、アクセルポジションセンサ１５、クランクポジションセンサ１６等の各種センサと電気的に接続されている。水温センサ１３は、内燃機関１を循環する冷却水の温度と相関する電気信号を出力するセンサである。排気温度センサ１４は、排気通路６において第一排気浄化装置７より下流、且つ低圧ＥＧＲ通路１０ａの接続部位より上流に配置され、第一排気浄化装置７（パティキュレートフィルタ）から流出する排気の温度、言い換えれば低圧ＥＧＲ通路１０ａに流入する排気（低圧ＥＧＲガス）の温度と相関する電気信号を出力するセンサである。アクセルポジションセンサ１５は、図示しないアクセルペダルの操作量（アクセル開度）に相関する電気信号を出力するセンサである。クランクポジションセンサ１６は、内燃機関１の出力軸（クランクシャフト）の回転位置に相関する電気信号を出力するセンサである。
【００３１】
また、ＥＣＵ１２は、第一スロットル弁４、第二スロットル弁５、低圧ＥＧＲ弁１０ｂ、高圧ＥＧＲ弁１１ｂ等の各種機器と電気的に接続されている。ＥＣＵ１２は、上記した各種センサの出力信号に基づいて、上記した各種機器を制御する。例えば、ＥＣＵ１２は、アクセルポジションセンサ１５の出力信号（アクセル開度）と、クランクポジションセンサ１６の出力信号から演算される機関回転数と、をパラメータとして、低圧ＥＧＲガスの量（低圧ＥＧＲ弁１０ｂの開度）及び高圧ＥＧＲガスの量（高圧ＥＧＲ弁１１ｂの開度）を演算する。
【００３２】
ところで、第一排気浄化装置７のパティキュレートフィルタに捕集されたＰＭを酸化及び除去するためのＰＭ再生処理が実行された直後のように、パティキュレートフィルタから流出する排気の温度が非常に高いときに、比較的多量の低圧ＥＧＲガスが低圧ＥＧＲ通路１０ａを流れると、低圧ＥＧＲクーラ１０ｃや低圧ＥＧＲ弁１０ｂの受熱量が該低圧ＥＧＲ弁１０ｂの許容受熱量を超える可能性がある。例えば、低圧ＥＧＲクーラ１０ｃの受熱量が該低圧ＥＧＲクーラ１０ｃの許容受熱量を超えた場合は、冷却水が沸騰して冷却効率が低下する可能性がある。また、低圧ＥＧＲ弁１０ｂの受熱量が許容量を超えた場合は、低圧ＥＧＲ弁１０ｂが正常に動作しなくなる可能性がある。
【００３３】
これに対し、本実施例では、パティキュレートフィルタから排出される排気の温度が高いときは、低圧ＥＧＲガス量が少なく制限される。その際、ＥＣＵ１２は、先ず、内燃機関から排出されるＮＯＸ量（ＮＯＸ発生量）が目標ＮＯＸ量以下となるために必要な低圧ＥＧＲガス量（以下、「基準低圧ＥＧＲガス量」と称する）が低圧ＥＧＲ通路１０ａを流れたと仮定した場合に、低圧ＥＧＲクーラ１０ｃの受熱量が許容受熱量以下となり、且つ低圧ＥＧＲ弁１０ｂの受熱量が該低圧ＥＧＲ弁１０ｂの許容受熱量以下となる最大の排気温度（上限値）を設定する。詳細には、ＥＣＵ１２は、低圧ＥＧＲクーラ１０ｃの許容受熱量と、基準低圧ＥＧＲガス量と、をパラメータとして、低圧ＥＧＲクーラ１０ｃの受熱量が許容受熱量以下となる最大の排気温度（以下、「クーラ限界温度」と称する）Ｔｃｌｍａｘを演算する。また、ＥＣＵ１２は、低圧ＥＧＲ弁１０ｂの許容受熱量（許容温度）と、低圧ＥＧＲクーラ１０ｃの冷却効率と、をパラメータとして、低圧ＥＧＲ弁１０ｂの受熱量が許容受熱量以下となる最大の排気温度（以下、「弁限界温度」と称する）Ｔｅｇｒｖｍａｘを演算する。そして、ＥＣＵ１２は、クーラ限界温度Ｔｃｌｍａｘと弁限界温度Ｔｌｅｇｒｖｍａｘのうち、何れか低い方を上限値Ｔｌｅｇｒｍａｘに設定する。次いで、ＥＣＵ１２は、排気温度センサ１４の出力信号が前記上限値Ｔｌｅｇｒｍａｘを超えているか否かを判別し、排気温度センサ１４の出力信号が前記上限値Ｔｌｅｇｒｍａｘを超えていれば低圧ＥＧＲガス量を制限する。
【００３４】
なお、ここでいう基準低圧ＥＧＲガス量は、パティキュレートフィルタから排出される排気の温度が前記上限値Ｔｌｅｇｒｍａｘを超える期間（パティキュレートフィルタの再生処理実行期間や再生処理実行直後の期間等）と、パティキュレートフィルタから排出さ
れる排気の温度が前記上限値Ｔｌｅｇｒｍａｘ以下となる期間と、を含む中長期的な期間におけるＮＯＸ発生量の総量が規制値以下となるために必要な低圧ＥＧＲガス量の平均値である。その際、ＮＯＸ発生量は、冷却水の温度、大気圧、外気温度等の環境条件によって変化するため、それらの環境条件に基づいて基準低圧ＥＧＲガス量が演算されてもよい。また、冷却水温度と大気圧と外気温度と基準低圧ＥＧＲガス量との相関を予め実験的に求めておき、それらの相関をマップ化しておくようにしてもよい。
【００３５】
次に、ＥＣＵ１２は、低圧ＥＧＲガス量を制限する場合に、排気温度センサ１４の出力信号（排気温度）と低圧ＥＧＲクーラ１０ｃの許容受熱量と低圧ＥＧＲ弁１０ｂの許容受熱量とをパラメータとして、低圧ＥＧＲクーラ１０ｃの受熱量が該低圧ＥＧＲクーラ１０ｃの許容受熱量以下となり、且つ低圧ＥＧＲ弁１０ｂの受熱量が該低圧ＥＧＲ弁１０ｂの許容受熱量以下に収まる最大の低圧ＥＧＲガス量（閾値）を演算する。そして、ＥＣＵ１２は、低圧ＥＧＲガス量が前記閾値と等しくなるように、低圧ＥＧＲ弁１０ｂの開度を制御する。
【００３６】
このような方法によって低圧ＥＧＲガスの量が制限されると、低圧ＥＧＲクーラ１０ｃや低圧ＥＧＲ弁１０ｂの受熱量がそれぞれの許容受熱量を超える事態を回避することができる。その結果、低圧ＥＧＲクーラ１０ｃにおいて冷却水が沸騰したり、低圧ＥＧＲ弁１０ｂが正常に動作しなくなったりする事態を回避することができる。
【００３７】
ところで、低圧ＥＧＲガス量が制限されているときは、内燃機関１の気筒内で燃料が燃焼する際に発生するＮＯＸの量、言い換えると、内燃機関１から排出されるＮＯＸの量（ＮＯＸ発生量）が増加する。そのため、低圧ＥＧＲガス量が制限される期間は可能な限り短くなることが好ましい。
【００３８】
そこで、本実施例では、低圧ＥＧＲガス量が制限されるときに、パティキュレートフィルタを冷却するための処理（以下、「冷却処理」と称する）が実行されるようにした。以下、冷却処理の実行方法について述べる。
【００３９】
冷却処理では、ＥＣＵ１２は、先ずパティキュレートフィルタを通過する排気の流量を増加させる。パティキュレートフィルタを通過する排気の流量が増加されると、パティキュレートフィルタから排気へ伝達される熱量（排気によってパティキュレートフィルタから奪われる熱量）が多くなる。その結果、パティキュレートフィルタの温度を速やかに低下させることができるため、パティキュレートフィルタから排出される排気の温度が前記上限値Ｔｌｅｇｒｍａｘを超える期間（低圧ＥＧＲガス量が制限される期間）を短縮することができる。
【００４０】
ここで、パティキュレートフィルタを通過する排気の流量を増加させる方法としては、第一スロットル弁４およびまたは第二スロットル弁５の開度を増加させる方法を用いることができる。また、内燃機関１の運転状態が高圧ＥＧＲガスを導入する運転領域に属するときは、高圧ＥＧＲガスの導入量を減少させることにより、パティキュレートフィルタを通過する排気の流量を増加させることもできる。高圧ＥＧＲガスの導入量を減少させる具体的な方法としては、高圧ＥＧＲ弁１１ｂの開度を減少させる方法を利用することができる。
【００４１】
なお、高圧ＥＧＲガスの導入量が減少された場合は、内燃機関１の気筒内へ導入される総ＥＧＲガス量（高圧ＥＧＲガスの導入量と低圧ＥＧＲガスの導入量との総和）が減少するため、ＮＯＸ発生量が却って増加する可能性がある。そこで、低圧ＥＧＲガス量の目標量（目標低圧ＥＧＲガス量）が前記閾値を下回る場合に限り、高圧ＥＧＲガスの導入量を減少させるとともに、低圧ＥＧＲガスの導入量を増加させることにより、総ＥＧＲガス量
の減少を抑制しつつ、パティキュレートフィルタを通過する排気の流量を増加させること望ましい。ここでいう「目標低圧ＥＧＲガス量」は、内燃機関１からリアルタイムに排出されるＮＯＸの量を規制値以下に抑えるために必要な低圧ＥＧＲガスの量であり、内燃機関１の運転状態（アクセル開度、機関回転数、燃料噴射量、吸入空気量等）や、内燃機関１が使用される環境条件（冷却水の温度、大気圧、外気温度等）をパラメータとして演算される。
【００４２】
前記目標低圧ＥＧＲガス量が前記閾値を下回る期間に高圧ＥＧＲガスの導入量が減少されるとともに低圧ＥＧＲガスの導入量が増加されると、ＮＯＸ発生量の過剰な増加を抑制しつつ、パティキュレートフィルタを通過する排気の流量を増加させることができる。
【００４３】
また、パティキュレートフィルタから排出される排気の温度が前記上限値Ｔｌｅｇｒｍａｘを超えている期間において、内燃機関１が減速運転（好ましくは、減速フューエルカット運転）されたときは、第一スロットル弁４及び第二スロットル弁５の開度が全開にされるとともに、高圧ＥＧＲ弁１１ｂの開度が全閉にされてもよい。その場合、比較的多量の空気がパティキュレートフィルタを通過することになるため、パティキュレートフィルタの温度をより速やかに低下させることができる。
【００４４】
一方、低圧ＥＧＲガスの導入量が制限されているときに、内燃機関１から排出される排気の温度を低下させることができれば、パティキュレートフィルタの冷却効率（温度低下速度）を高めることができる。そこで、本実施例では、低圧ＥＧＲガスの導入量が制限される期間において、ポスト噴射の実行を停止、又はポスト噴射の量を減少させてもよい。ここでいう「ポスト噴射」は、内燃機関１の出力に殆ど寄与しないタイミングで実施される燃料噴射であり、例えば、第一排気浄化装置７に収容される酸化触媒へ未燃燃料成分を供給することを目的として実施される燃料噴射である。その場合、内燃機関１の出力に及ぶ影響を最小限に抑えつつ、排気の温度を低下させることができる。その結果、パティキュレートフィルタから排出される排気の温度が前記上限値Ｔｌｅｇｒｍａｘを超える期間をより一層短くすることができる。
【００４５】
上記したような種々の方法により冷却処理が実行されると、パティキュレートフィルタの温度、及びパティキュレートフィルタから流出する排気の温度が速やかに低下する。さらに、パティキュレートフィルタから流出する排気の温度が低下するのに伴って前記閾値が増加するため、低圧ＥＧＲガスの導入量を増加させることができる。その結果、低圧ＥＧＲガスの導入量が制限される期間を短縮することができるとともに、該期間におけるＮＯＸ発生量の増加を少なく抑えることができる。
【００４６】
ここで、冷却処理が実行されたときにパティキュレートフィルタから流出する排気の温度（排気温度）と低圧ＥＧＲガスの導入量（低圧ＥＧＲガス量）の経時変化を図２に示す。図２中の実線は冷却処理が実行された場合の経時変化を示し、図２中の一点鎖線は冷却処理が実行されない場合の経時変化を示す。また、図２中のｔ１はＰＭ再生処理の実行終了時期を示し、図２中のｔ２は冷却処理が実行された場合の排気温度が上限値Ｔｌｅｇｒｍａｘに低下する時期を示し、さらに図２中のｔ３は冷却処理が実行されない場合の排気温度が上限値Ｔｌｅｇｒｍａｘに低下する時期を示す。
【００４７】
パティキュレートフィルタのＰＭ再生処理が終了したときに（図２中のｔ１）、冷却処理が開始されると、排気温度が速やかに上限値Ｔｌｅｇｒｍａｘまで低下する（図２中のｔ２）。これに対し、冷却処理が実行されない場合は実行された場合に比べ、排気温度の低下速度が緩慢になるため、排気温度が上限値Ｔｌｅｇｒｍａｘへ低下する時期（図２中のｔ３）がｔ２より遅くなる。
【００４８】
また、冷却処理が実行された場合は実行されない場合に比べ、排気温度の低下速度が速くなるため、前記閾値の増加速度も大きくなる。その結果、冷却処理が実行された場合は実行されない場合に比べ、図２中のｔ１からｔ２までの期間、及び図２中のｔ２からｔ３の期間に内燃機関１の気筒内へ導入される低圧ＥＧＲガス量が多くなる。
【００４９】
なお、図２に示す例では、冷却処理として第一スロットル弁４及び第二スロットル弁５の開度を増加させる処理が実行される。ただし、図２中の期間Ｐにおいては、目標低圧ＥＧＲガス量（図２中の二点鎖線）が閾値より少なくなるため、高圧ＥＧＲガスの導入量が減少されるとともに低圧ＥＧＲガスの導入量が増加される処理も併行して実行される。高圧ＥＧＲガスの導入量が減少されるとともに低圧ＥＧＲガスの導入量が増加される処理が併行して実行されると、パティキュレートフィルタを通過する排気の流量が増加するため、排気温度の低下速度が一層速くなる。その結果、排気温度が上限値Ｔｌｅｇｒｍａｘへ低下する時期を一層早めることができる。
【００５０】
次に、本実施例における冷却処理の実行手順について図３に沿って説明する。図３は、冷却処理が実行される際に、ＥＣＵ１２によって実行される制御ルーチンを示すフローチャートである。図３の制御ルーチンは、予めＥＣＵ１２のＲＯＭに記憶されており、ＥＣＵ１２のＣＰＵによって周期的に実行される。
【００５１】
Ｓ１０１の処理では、ＥＣＵ１２は、上限値Ｔｌｅｇｒｍａｘを演算する。具体的には、ＥＣＵ１２は、前述したように、基準低圧ＥＧＲガス量が低圧ＥＧＲ通路１０ａを流れたと仮定した場合のクーラ限界温度Ｔｃｌｍａｘと弁限界温度Ｔｌｅｇｒｖｍａｘを演算し、それらクーラ限界温度Ｔｃｌｍａｘ又は弁限界温度Ｔｌｅｇｒｖｍａｘの何れか低い方を上限値Ｔｌｅｇｒｍａｘに設定する。
【００５２】
Ｓ１０２の処理では、ＥＣＵ１２は、排気温度センサ１４の出力信号（排気温度）Ｔｅｘを読み込む。
【００５３】
Ｓ１０３の処理では、ＥＣＵ１２は、前記Ｓ１０２の処理で読み込まれた排気温度Ｔｅｘが前記Ｓ１０１の処理で設定された上限値Ｔｌｅｇｒｍａｘより高いか否かを判別する。Ｓ１０３の処理において否定判定された場合（Ｔｅｘ≦Ｔｌｅｇｒｍａｘ）は、ＥＣＵ１２は、冷却処理を実行せずに本ルーチンの実行を一旦終了する。一方、Ｓ１０３の処理において肯定判定された場合（Ｔｅｘ＞Ｔｌｅｇｒｍａｘ）は、ＥＣＵ１２は、Ｓ１０４乃至Ｓ１０８の処理において冷却処理を実行する。
【００５４】
Ｓ１０４の処理では、ＥＣＵ１２は、第一スロットル弁４の開度及び第二スロットル弁５の開度を増加させることにより、内燃機関１の吸入空気量を増加させる。その場合、内燃機関１から排出される排気の流量が増加するとともに、単位量あたりの排気に含まれる熱量が減少する。すなわち、パティキュレートフィルタを通過する排気の流量が増加するとともに、パティキュレートフィルタと排気の温度差が拡大する。その結果、パティキュレートフィルタから排気へ伝達される熱量が増加するため、パティキュレートフィルタの温度低下速度が大きくなる。
【００５５】
Ｓ１０５の処理では、ＥＣＵ１２は、内燃機関１の運転状態から目標低圧ＥＧＲガス量Σｌｅｇｒｔｒｇを演算する。さらに、ＥＣＵ１２は、排気温度Ｔｅｘと低圧ＥＧＲクーラ１０ｃの許容受熱量と低圧ＥＧＲ弁１０ｂの許容受熱量をパラメータとして、低圧ＥＧＲクーラ１０ｃの受熱量が該低圧ＥＧＲクーラ１０ｃの許容受熱量以下となり、且つ低圧ＥＧＲ弁１０ｂの受熱量が該低圧ＥＧＲ弁１０ｂの許容受熱量以下に収まる最大の低圧ＥＧＲガス量（閾値）Σｌｅｇｒｍａｘを演算する。
【００５６】
Ｓ１０６の処理では、ＥＣＵ１２は、前記Ｓ１０５で算出された目標低圧ＥＧＲガス量Σｌｅｇｒｔｒｇと閾値Σｌｅｇｒｍａｘとを比較し、目標低圧ＥＧＲガス量Σｌｅｇｒｔｒｇが閾値Σｌｅｇｒｍａｘ以下であるか否かを判別する。Ｓ１０６において肯定判定された場合（Σｌｅｇｒｍａｘ≦Σｌｅｇｒｔｒｇ）は、ＥＣＵ１２は、Ｓ１０７の処理へ進む。一方、Ｓ１０６において否定判定された場合（Σｌｅｇｒｍａｘ＞Σｌｅｇｒｔｒｇ）は、ＥＣＵ１２は、Ｓ１０８の処理へ進む。
【００５７】
Ｓ１０７の処理では、ＥＣＵ１２は、低圧ＥＧＲガス量Σｌｅｇｒを閾値Σｌｅｇｒｍａｘと同量まで増加させるとともに、高圧ＥＧＲガス量Σｈｅｇｒを減量させる。その際、高圧ＥＧＲガス量Σｈｅｇｒの減量分は、低圧ＥＧＲガス量Σｌｅｇｒの増量分と同量にされる。Ｓ１０７の処理が実行された場合は、総ＥＧＲガス量を変更することなく、パティキュレートフィルタを通過する排気の流量を一層増加させることができる。
【００５８】
Ｓ１０８の処理では、ＥＣＵ１２は、低圧ＥＧＲガス量Σｌｅｇｒを閾値Σｌｅｇｒｍａｘと同量に制御する。
【００５９】
なお、ＥＣＵ１２によってＳ１０４乃至Ｓ１０８の処理が実行されることにより、本発明に係わる冷却手段が実現される。
【００６０】
以上述べた制御ルーチンが繰り返し実行されると、前述した図２の説明で述べたように、排気温度Ｔｅｘが速やかに上限値Ｔｌｅｇｒｍａｘまで低下するとともに、排気温度Ｔｅｘが上限値Ｔｌｅｇｒｍａｘに低下するまでの期間に内燃機関１の気筒内へ導入される低圧ＥＧＲガス量Σｌｅｇｒを増加させることができる。その結果、排気温度Ｔｅｘが上限値Ｔｌｅｇｒｍａｘより高いときに、内燃機関１から排出されるＮＯＸの量（ＮＯＸ発生量）の増加を少なく抑えることができる。
【００６１】
なお、本実施例においては、パティキュレートフィルタを通過する排気の流量を増加させる方法として、第一スロットル弁４およびまたは第二スロットル弁５の開度を増加させる方法や、低圧ＥＧＲ弁１０ｂの開度を増加させる方法を用いる例について述べたが、排気通路６における低圧ＥＧＲ通路１０ａの接続部位より下流に排気絞り弁が設けられている場合は該排気絞り弁の開度を増加させる方法を採用することもできる。また、ターボチャージャ３に設けられたウェストゲートバルブの開度を調整することにより過給圧を高める方法を採用することもできる。さらに、ターボチャージャ３が可変容量型のターボチャージャである場合は、該ターボチャージャの容量を調整（ノズルベーンの開度を調整）することにより過給圧を高める方法を採用することもできる。
【符号の説明】
【００６２】
１     内燃機関
２     吸気通路
３     ターボチャージャ
４     第一スロットル弁
５     第二スロットル弁
６     排気通路
７     第一排気浄化装置
８     第二排気浄化装置
９     還元剤添加弁
１０   低圧ＥＧＲ装置
１０ａ 低圧ＥＧＲ通路
１０ｂ 低圧ＥＧＲ弁１
１０ｃ 低圧ＥＧＲクーラ
１１   高圧ＥＧＲ装置
１１ａ 高圧ＥＧＲ通路
１１ｂ 高圧ＥＧＲ弁
１１ｃ 高圧ＥＧＲクーラ
１３   水温センサ
１４   排気温度センサ
１５   アクセルポジションセンサ
１６   クランクポジションセンサ
３０   コンプレッサ
３１   タービン
【図１】
2014066235.tif 000003
【図２】
2014066235.tif 000004
【図３】
2014066235.tif 000005