(57)【要約】【課題】排気絞り弁を用いてＥＧＲ量を制御しつつ、ＰＭセンサの検出精度や検出期間を確保可能なエンジンの排気浄化装置を提供する。【解決手段】エンジンの排気通路に設けられ排気ガス中に含まれるパティキュレートを捕集するＤＰＦ４１ｂと、ＤＰＦ４１ｂの下流の排気通路に設けられ排気ガス中に含まれるパティキュレート量を検出するＰＭセンサ５６と、ＤＰＦ４１ｂの下流の排気通路に設けられたＥＧＲ取り出し部５５を介して排気ガスをエンジンの吸気通路に還流するＥＧＲ通路５４と、ＤＰＦ４１ｂの下流の排気通路に設けられＥＧＲ通路５４に流れる排気ガス量を調整する排気絞り弁５８と、を備え、ＰＭセンサ５８を排気絞り弁５６より上流の排気通路に配置するように構成する。【選択図】図１
2014148962.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気通路に設けられ排気ガス中に含まれるパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタと、
該パティキュレートフィルタの下流の排気通路に設けられ排気ガス中に含まれるパティキュレート量を検出するＰＭセンサと、
前記パティキュレートフィルタの下流の排気通路に設けられたＥＧＲ取り出し部を介して排気ガスをエンジンの吸気通路に還流するＥＧＲ通路と、
前記パティキュレートフィルタの下流の排気通路に設けられ前記ＥＧＲ通路に流れる排気ガス量を調整する排気絞り弁と、を備え、
前記ＰＭセンサは前記排気絞り弁より上流の排気通路に配置されていることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項２】
前記ＥＧＲ取り出し部は前記ＰＭセンサの上流の排気通路に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項３】
前記ＥＧＲ取り出し部は前記ＰＭセンサの下流の排気通路に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項４】
前記ＥＧＲ取り出し部と前記ＰＭセンサとの間の排気通路は前記ＰＭセンサに流入する気流を安定させる所定の長さを有しているとともに、
前記ＥＧＲ取り出し部は前記パティキュレートフィルタに近接して設けられていることを特徴とする請求項２に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項５】
前記パティキュレートフィルタと前記ＰＭセンサとの間の排気通路は湾曲部を有しており、
前記湾曲部と前記ＰＭセンサとの間の排気通路は前記ＰＭセンサから上流に向かって略直線状に形成された直線状部分を有していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか1項に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項６】
前記ＥＧＲ取り出し部は前記湾曲部もしくは前記湾曲部の上流の排気通路に設けられていることを特徴とする請求項５に記載のエンジンの排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの排気浄化装置に関し、特にＥＧＲとパティキュレートフィルタを備えたエンジンの排気浄化技術の分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、エンジンの排気の一部をエンジンの吸気通路に還流して、排気に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）の含有量を低減させる排気還流（ＥＧＲ）装置が知られている。このようなＥＧＲ装置の中には、特許文献１のように、エンジンの排気通路に設けられたパティキュレートフィルタ（以下、「ＤＰＦ」という。）を通過した排気ガスをエンジンの吸気通路に還流するようにしたものがある。
【０００３】
このようにして還流された排気ガス（以下、「ＥＧＲガス」という。）は、比較的長い経路を辿ってエンジンに還流されるため、排気ガスの温度を効率的に低下させて、高いＮＯｘ改善効果が得られるようになっている。そして、ＥＧＲガスの量（以下、「ＥＧＲ量」という。）をＤＰＦの下流の排気通路上に設けた排気絞り弁の開閉によって制御することで、様々な運転状態において多量のＥＧＲガスを還流させることができるようになっている。
【０００４】
ところで、ＤＰＦには、排気ガス中に含まれる微粒子（以下、「ＰＭ」という。）が徐々に蓄積されていくため、蓄積されたＰＭを除去しなければ、目詰まりが生じ、排気抵抗増大による燃費悪化を招いてしまう。そこで、ＤＰＦにおけるＰＭの蓄積量が増加し排気抵抗が増大すると、ＤＰＦの上流及び下流側の圧力差（差圧）が上昇する点に着目して、前記差圧が所定の閾値を超えたとき、ＤＰＦに蓄積されたＰＭを除去するための再生処理が行われている。
【０００５】
具体的には、ＤＰＦの再生処理はエンジンの燃焼室に燃焼用の燃料に加えてＤＰＦ再生用の燃料が供給されることによって行われる。すなわち、該再生用の燃料は未燃燃料となって排気系に排出され、ＤＰＦの上流側に設けられた酸化触媒で酸化されるため、その際に生じる酸化熱によりＤＰＦの温度が上昇し、ＤＰＦに蓄積されたＰＭは焼失する。
【０００６】
この時、ＤＰＦは、再生処理中の温度上昇等により、その一部が破損または溶損することがある。この場合、捕集能力が低下し、ＰＭがＤＰＦ下流側へすり抜けて外気に放出され可能性がある。そのため、このようなＤＰＦの故障を精度よく判定することが重要となってくる。
【０００７】
例えば、特許文献２に、ＤＰＦの故障を精度よく判定する方法が開示されている。この特許文献２の方法では、所定時間にＤＰＦを通過したＰＭ量に基づいてＤＰＦの故障判定が行われる。具体的には、ＤＰＦの下流側に設けたＰＭセンサにより、ＤＰＦを通過したＰＭ量を所定期間検出し、検出されたＰＭ量が所定の閾値以上であれば、ＤＰＦが故障していると判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−２２２００７号公報
【特許文献２】特開２００７−３１５２７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記のようにＤＰＦ下流の排気通路に排気絞り弁を用いてＥＧＲ量を制御するようにしたものに、ＰＭセンサで直接的にＤＰＦの故障検出を実施する場合には、次の課題が生じる。
【００１０】
すなわち、ＤＰＦ下流の排気通路にはＥＧＲ取り出し部と排気絞り弁、及びＰＭセンサが設けられることになるため、ＰＭセンサのＥＧＲ取り出し部や排気絞り弁に対する設置位置がこれらの影響を受けないよう考慮しなければ、ＰＭセンサの検出精度が低下したり検出期間が短くなる恐れがある。
【００１１】
具体的には、ＰＭセンサはＤＰＦを通過する一部の排気ガス中に含まれるＰＭ量を検出するものであり、ＤＰＦを通過する排気ガスのＰＭ密度が均一な部位に配置する必要があるが、ＥＧＲ取り出し部や排気絞り弁は排気ガスのＰＭ密度の変化を生じさせるため、ＰＭセンサの検出精度が低くなる恐れがある。また、ＰＭセンサが測定を開始するには所定の温度以上までＰＭセンサを暖める必要があるが、排気絞り弁との位置関係によってはその影響によりＰＭセンサの温度上昇が遅れて、その分ＰＭセンサの検出期間が狭められる恐れがある。
【００１２】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、排気絞り弁を用いてＥＧＲ量を制御しつつ、ＰＭセンサの検出精度や検出期間を確保可能なエンジンの排気浄化装置を提供することを目的とする。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記した課題を解決するため、本発明に係るエンジンの排気浄化装置は、次のように構成したことを特徴とする。
【００１４】
まず、本願の請求項１に記載の発明に係るエンジンの排気浄化装置は、
エンジンの排気通路に設けられ排気ガス中に含まれるパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタと、
該パティキュレートフィルタの下流の排気通路に設けられ排気ガス中に含まれるパティキュレート量を検出するＰＭセンサと、
前記パティキュレートフィルタの下流の排気通路に設けられたＥＧＲ取り出し部を介して排気ガスをエンジンの吸気通路に還流するＥＧＲ通路と、
前記パティキュレートフィルタの下流の排気通路に設けられ前記ＥＧＲ通路に流れる排気ガス量を調整する排気絞り弁と、を備え、
前記ＰＭセンサは前記排気絞り弁より上流の排気通路に配置されていることを特徴とする。
【００１５】
すなわち、ＰＭセンサを排気絞り弁より上流に設けることにより、ＰＭセンサは排気絞り弁による気流の乱れの影響を受けなくなるため、ＰＭセンサの検出精度が向上する。また、ＰＭセンサの測定を開始するには所定の温度以上までＰＭセンサを暖める必要があるが、ＰＭセンサを排気絞り弁より上流に配置することにより、排気絞り弁の温度上昇に排気ガスの熱量が奪われてＰＭセンサの温度上昇が遅れることを抑制できる。すなわち、ＰＭセンサの検出期間が拡大する。
【００１６】
また、請求項２に記載の発明に係るエンジンの排気浄化装置は、請求項１に記載の発明において、
前記ＥＧＲ取り出し部は前記ＰＭセンサの上流の排気通路に設けられていることを特徴とする。
【００１７】
すなわち、ＥＧＲ取り出し部をＰＭセンサの上流の排気通路に設定することでＥＧＲ通路の長さを短縮できるため低コスト化できる。また、排気浄化装置後方に配置される部品をＥＧＲ通路を避けるように配置する必要が無くなるため、排気浄化装置後方のレイアウトの自由度が向上する。
【００１８】
またさらに、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記ＥＧＲ取り出し部は前記ＰＭセンサの下流の排気通路に設けられていることを特徴とする。
【００１９】
すなわち、ＰＭセンサがＥＧＲによる排気通路上の排気ガスの気流の乱れの影響を受けにくくなるため、ＰＭセンサ検出精度が向上する。また、ＥＧＲ通路においては、排気ガスが冷却されることにより、凝縮水が発生し、排気通路に流れてくるが、ＥＧＲ取り出し部がＰＭセンサより下流の排気通路に設けられているので、凝縮水がＰＭセンサに被水することによるＰＭセンサ故障を抑制できる。
【００２０】
さらに、請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、
前記ＥＧＲ取り出し部と前記ＰＭセンサとの間の排気通路は前記ＰＭセンサに流入する気流を安定させる所定の長さを有しているとともに、
前記ＥＧＲ取り出し部は前記パティキュレートフィルタに近接して設けられていることを特徴とする。
【００２１】
すなわち、ＥＧＲ取り出し部とＰＭセンサとの間の排気通路は気流を安定させために必要な長さを有しているためＰＭセンサの検出精度が向上する。また、パティキュレートフィルタの破損部位からすり抜けたＰＭが排気ガスの流れ方向に対して拡散した状態で検出されるようになるため、ＰＭセンサの検出精度が向上する。さらに、ＥＧＲ取り出し部とＰＭセンサが離れて配置されるため、ＥＧＲ通路で発生した凝縮水によるＰＭセンサの被水を低減できる。さらに、ＥＧＲ取り出し部をより上流に設けているので、ＥＧＲ取り出し部とＰＭセンサを所定距離離したとしても、ＰＭセンサをより上流の排気通路に配置できるようになるため、ＰＭセンサを検出可能温度までより早く昇温することができるようになり、ＰＭセンサの検出期間が拡大する。
【００２２】
またさらに、請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか1項の発明において、
前記パティキュレートフィルタと前記ＰＭセンサとの間の排気通路は湾曲部を有しており、
前記湾曲部と前記ＰＭセンサとの間の排気通路は前記ＰＭセンサから上流に向かって略直線状に形成された直線状部分を有していることを特徴とする。
【００２３】
すなわち、湾曲部を設けることで排気浄化装置周辺のレイアウトを自由度が向上するとともに、ＰＭセンサから上流に向かって略直線状に形成された直線状部分を設けることにより湾曲部で乱れた気流を安定させることができるためＰＭセンサ検出精度が向上する。
【００２４】
またさらに、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、
前記ＥＧＲ取り出し部は前記湾曲部もしくは前記湾曲部の上流の排気通路に設けられていることを特徴とする
【００２５】
すなわち、湾曲部の下流の排気通路ではＥＧＲによる気流の乱れが発生しないため、ＰＭセンサ検出精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施形態の全体構成図である。
【図２】排気絞り弁を通過する排気ガスの気流の流れを示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態の排気浄化装置の概略構造を示す図である。
【図４】本発明の第２実施形態の全体構成図である。
【図５】本発明の第２実施形態の排気浄化装置の概略構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の第１実施形態エンジンの排気浄化装置を図面に基づいて説明する。尚、以下の実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎない。図１は、第１実施形態の全体構成図、図２は排気絞り弁を通過する排気ガスの気流の流れを示す図、図３は第１実施形態の排気浄化装置の概略構造を示している。エンジン１は、車両に搭載されると共に、軽油を主成分とした燃料が供給されるディーゼルエンジンであって、複数の気筒１１ａ（１つのみ図示）が設けられたシリンダブロック１１と、このシリンダブロック１１上に配設されたシリンダヘッド１２と、シリンダブロック１１の下側に配設され、潤滑油が貯溜されたオイルパン１３とを有している。このエンジン１の各気筒１１ａ内には、ピストン１４が往復動可能にそれぞれ嵌挿されていて、このピストン１４の頂面にはリエントラント形燃焼室１４ａを区画するキャビティが形成されている。このピストン１４は、コンロッド１４ｂを介してクランクシャフト１５と連結されている。
【００２８】
前記シリンダヘッド１２には、各気筒１１ａ毎に吸気ポート１６及び排気ポート１７が形成されているとともに、これら吸気ポート１６及び排気ポート１７の燃焼室１４ａ側の開口を開閉する吸気弁２１及び排気弁２２がそれぞれ配設されている。
【００２９】
これら吸排気弁２１，２２をそれぞれ駆動する動弁系において、排気弁側には、当該排気弁２２の作動モードを通常モードと特殊モードとに切り替える油圧作動式の可変機構（以下、ＶＶＭ（Variable Valve Motion）と称する）が設けられる。このＶＶＭは、その構成の詳細な図示は省略するが、カム山を１つ有する第１カムとカム山を２つ有する第２カムとの、カムプロファイルの異なる２種類のカム、及び、その第１及び第２カムのいずれか一方のカムの作動状態を選択的に排気弁に伝達するロストモーション機構を含んで構成されており、第１カムの作動状態を排気弁２２に伝達しているときには、排気弁２２は、排気行程中において一度だけ開弁される通常モードで作動するのに対し、第２カムの作動状態を排気弁２２に伝達しているときには、排気弁２２が、排気行程中において開弁すると共に、吸気行程中においても開弁するような、いわゆる排気の二度開きを行う特殊モードで作動する。
【００３０】
ＶＶＭの通常モードと特殊モードとの切り替えは、エンジン駆動の油圧ポンプ（図示省略）から供給される油圧によって行われ、特殊モードは、内部ＥＧＲに係る制御の際に利用される。尚、こうした通常モードと特殊モードとの切り替えを可能にする上で、排気弁２２を電磁アクチュエータによって駆動する電磁駆動式の動弁系を採用してもよい。また、内部ＥＧＲの実行としては、排気の二度開きに限定されるものではなく、例えば吸気弁２１を２回開く、吸気の二度開きによって内部ＥＧＲ制御を行ってもよいし、排気行程乃至吸気行程において吸気弁２１及び排気弁２２の双方を閉じるネガティブオーバーラップ期間を設けて既燃ガスを残留させる内部ＥＧＲ制御を行ってもよい。尚、ＶＶＭによる内部ＥＧＲ制御は、主に燃料の着火性が低いエンジン１の冷間時に行われる。
【００３１】
前記シリンダヘッド１２には、燃料を噴射するインジェクタ１８と、エンジン１の冷間時に各気筒１１ａ内の吸入空気を暖めて燃料の着火性を高めるためのグロープラグ１９とが設けられている。前記インジェクタ１８は、その燃料噴射口が燃焼室１４ａの天井面から該燃焼室１４ａに臨むように配設されていて、基本的には圧縮行程上死点付近で、燃焼室１４ａに燃料を直接噴射供給するようになっている。
【００３２】
前記エンジン１の一側面には、各気筒１１ａの吸気ポート１６に連通するように吸気通路３０が接続されている。一方、前記エンジン１の他側面には、各気筒１１ａの燃焼室１４ａからの既燃ガス（排気ガス）を排出する排気通路４０が接続されている。これら吸気通路３０及び排気通路４０には、詳しくは後述するが、吸入空気の過給を行う大型ターボ過給機６１と小型ターボ過給機６２とが配設されている。
【００３３】
吸気通路３０の上流端部には、吸入空気を濾過するエアクリーナ３１が配設されている。一方、吸気通路３０における下流端近傍には、サージタンク３３が配設されている。このサージタンク３３よりも下流側の吸気通路３０は、各気筒１１ａ毎に分岐する独立通路とされ、これら各独立通路の下流端が各気筒１１ａの吸気ポート１６にそれぞれ接続されている。
【００３４】
吸気通路３０におけるエアクリーナ３１とサージタンク３３との間には、大型及び小型ターボ過給機６１，６２のコンプレッサ６１ａ，６２ａと、該コンプレッサ６１ａ，６２ａにより圧縮された空気を冷却するインタークーラ３５と、前記各気筒１１ａの燃焼室１４ａへの吸入空気量を調節するスロットル弁３６とが配設されている。このスロットル弁３６は、基本的には全開状態とされるが、エンジン１の停止時には、ショックが生じないように全閉状態とされる。
【００３５】
前記排気通路４０の上流側の部分は、各気筒１１ａ毎に分岐して排気ポート１７の外側端に接続された独立通路と該各独立通路が集合する集合部とを有する排気マニホールドによって構成されている。
【００３６】
この排気通路４０における排気マニホールドよりも下流側には、上流側から順に、小型ターボ過給機６２のタービン６２ｂ、大型ターボ過給機６１のタービン６１ｂと、排気ガス中の有害成分を浄化する排気浄化部４１と、サイレンサ４２とが配設されている。
【００３７】
排気浄化部４１は、酸化触媒４１ａと、ディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、ＤＰＦという）４１ｂとを有しており、上流側から、この順に並んでいる。酸化触媒４１ａ及びＤＰＦ４１ｂは１つのケース内に収容されている。前記酸化触媒４１ａは、白金又は白金にパラジウムを加えたもの等を担持した酸化触媒を有していて、排気ガス中のＣＯ及びＨＣが酸化されてＣＯ２及びＨ２Ｏが生成する反応を促すものである。また、前記ＤＰＦ４１ｂは、エンジン１の排気ガス中に含まれる煤等の微粒子を捕集するものである。尚、ＤＰＦ４１ｂに酸化触媒をコーティングしてもよい。
【００３８】
前記吸気通路３０における前記サージタンク３３とスロットル弁３６との間の部分（つまり小型ターボ過給機６２の小型コンプレッサ６２ａよりも下流側部分）と、前記排気通路４０における前記排気マニホールドと小型ターボ過給機６２の小型タービン６２ｂとの間の部分（つまり小型ターボ過給機６２の小型タービン６２ｂよりも上流側部分）とは、排気ガスの一部を吸気通路３０に還流するためのＥＧＲ通路５０によって接続されている（高圧ＥＧＲ装置）。このＥＧＲ通路５０は、気ガスをエンジン冷却水によって冷却するためのＥＧＲクーラ５２及び排気ガスの吸気通路３０への還流量を調整するための排気ガス還流弁５１ａとが配設された主通路５１と、ＥＧＲクーラ５２をバイパスするためのクーラバイパス通路５３と、を含んで構成されている。このクーラバイパス通路５３には、クーラバイパス通路５３を流通する排気ガスの流量を調整するためのクーラバイパス弁５３ａが配設されている。
【００３９】
この高圧ＥＧＲ装置とは別に、低圧ＥＧＲ装置として、吸気通路３０における大型ターボ過給機６１の大型コンプレッサ６１ａよりも上流側部分と、排気通路４０におけるＤＰＦ４１ｂよりも下流側部分とは、排気通路に設けられたＥＧＲ取り出し部５５を介して排気ガスの一部を吸気通路３０に還流するためのＥＧＲ通路５４によって接続されている。また、ＥＧＲ通路５４は、排気ガスを冷却するためのＥＧＲクーラ５４ｂ及び低圧ＥＧＲ弁５４ａとが配設されて構成されている。
【００４０】
ＥＧＲ取り出し部５５より下流の排気通路４０には排気絞り弁５８が配設されており、前記ＥＧＲ弁５４ａと排気絞り弁５８の開度を運転状態に応じて制御することによって、低圧ＥＧＲ装置における排気ガスの吸気通路３０への還流割合（つまり、ＥＧＲ率）の調整を行う。例えば、排気通路４０における排気ガス量が少ない場合は、ＥＧＲ弁５４ａを全開にしつつ、排気絞り弁５８の開度を調整することによりＥＧＲ率を調整する。このようにすることで、排気通路４０における排気ガス量が少ない場合においても、排気通路４０の圧力を高めることがでるため、高いＥＧＲ率で還流させることができる。また、排気通路４０における排気ガス量が十分多い場合は、排気絞り弁５８を全開にしつつ、ＥＧＲ弁５４ａの開度を調整することによりＥＧＲ率を調整する。排気通路４０における排気ガス量が多い場合は、排気絞り弁５８を閉じて排気通路４０の圧力を高めなくとも、排気通路４０は十分に高い圧力を有しているため、ＥＧＲ弁５４ａの開度調整によって高いＥＧＲ率で還流させることができる。また、排気絞り弁５８は排気ガスの熱害を抑制するためにＤＰＦ４１ｂ下流に向かって所定距離離した排気通路４０上に配設されている。また、高圧ＥＧＲ装置及び低圧ＥＧＲ装置によるＥＧＲ率はそれぞれ運転状態に応じて制御される。
【００４１】
大型ターボ過給機６１は、吸気通路３０に配設された大型コンプレッサ６１ａと、排気通路４０に配設された大型タービン６１ｂとを有している。大型コンプレッサ６１ａは、吸気通路３０におけるエアクリーナ３１とインタークーラ３５との間に配設されている。一方、大型タービン６１ｂは、排気通路４０における排気マニホールドと酸化触媒４１ａとの間に配設されている。
【００４２】
小型ターボ過給機６２は、吸気通路３０に配設された小型コンプレッサ６２ａと、排気通路４０に配設された小型タービン６２ｂとを有している。小型コンプレッサ６２ａは、吸気通路３０における大型コンプレッサ６１ａの下流側に配設されている。一方、小型タービン６２ｂは、排気通路４０における大型タービン６１ｂの上流側に配設されている。
【００４３】
すなわち、吸気通路３０においては、上流側から順に大型コンプレッサ６１ａと小型コンプレッサ６２ａとが直列に配設され、排気通路４０においては、上流側から順に小型タービン６２ｂと大型タービン６１ｂとが直列に配設されている。これら大型及び小型タービン６１ｂ，６２ｂが排気ガス流により回転し、これら大型及び小型タービン６１ｂ，６２ｂの回転により、該大型及び小型タービン６１ｂ，６２ｂとそれぞれ連結された前記大型及び小型コンプレッサ６１ａ，６２ａがそれぞれ作動する。
【００４４】
小型ターボ過給機６２は、相対的に小型のものであり、大型ターボ過給機６１は、相対的に大型のものである。すなわち、大型ターボ過給機６１の大型タービン６１ｂの方が小型ターボ過給機６２の小型タービン６２ｂよりもイナーシャが大きい。
【００４５】
吸気通路３０には、小型コンプレッサ６２ａをバイパスする小型吸気バイパス通路６３が接続されている。この小型吸気バイパス通路６３には、該小型吸気バイパス通路６３へ流れる空気量を調整するための小型吸気バイパス弁６３ａが配設されている。この小型吸気バイパス弁６３ａは、無通電時には全閉状態（つまり、ノーマルクローズ）となるように構成されている。
【００４６】
一方、排気通路４０には、小型タービン６２ｂをバイパスする小型排気バイパス通路６４と、大型タービン６１ｂをバイパスする大型排気バイパス通路６５とが接続されている。小型排気バイパス通路６４には、該小型排気バイパス通路６４へ流れる排気量を調整するためのレギュレートバルブ６４ａが配設され、大型排気バイパス通路６５には、該大型排気バイパス通路６５へ流れる排気量を調整するためのウエストゲートバルブ６５ａが配設されている。レギュレートバルブ６４ａ及びウエストゲートバルブ６５ａは共に、無通電時には全開状態（つまり、ノーマルオープン）となるように構成されている。
【００４７】
これら大型ターボ過給機６１と小型ターボ過給機６２は、それらが配設された吸気通路３０及び排気通路４０の部分も含めて、一体的にユニット化されて、過給機ユニット６０を構成している。この過給機ユニット６０がエンジン１に取り付けられている。
【００４８】
このように構成されたディーゼルエンジン１は、パワートレイン・コントロール・モジュール（以下、ＰＣＭという）１０によって制御される。前記ＰＣＭ１０によるエンジン１の基本的な制御は、主にアクセル開度に基づいて目標トルク（言い換えると、目標となる負荷）を決定し、これに対応する燃料の噴射量や噴射時期等をインジェクタ１８の作動制御によって実現するものである。目標トルクは、アクセル開度が大きくなるほど、またエンジン回転数が高くなるほど、大きくなるように設定され、目標トルクとエンジン回転数とに基づいて燃料の噴射量が設定される。噴射量は、目標トルクが高くなるほど、また、エンジン回転数が高くなるほど大きくなるように設定される。また、スロットル弁３６や排気ガス還流弁５１ａ及び低圧ＥＧＲ弁５４ａ、排気絞り弁５８の開度の制御（つまり、外部ＥＧＲ制御）や、ＶＶＭ７１の制御（つまり、内部ＥＧＲ制御）によって、吸気通路への排気の還流割合（つまり、ＥＧＲ率）を制御する。
【００４９】
排気通路４０にはＤＰＦ４１ｂの上流側と下流側との圧力差ΔＰ（ＤＰＦ上流側の圧力Ｐ１−ＤＰＦ下流側の圧力Ｐ２）を検出する差圧センサ４２が設けられている。該差圧センサ４２は、排気通路４０におけるＤＰＦ４１ｂの上流側に設けられ、該上流側部分の圧力を検出する上流側圧力センサ４２ａと、排気通路４０におけるＤＰＦ４１ｂの下流側に設けられ、該下流側部分の圧力を検出する下流側圧力センサ４２ｂとで構成されている。
【００５０】
ＤＰＦ４１ｂのＰＭの捕集量が所定量を超えた場合には、目詰まりによるエンジン１の背圧上昇を防止するために、これを除去するための再生処理を行う。このＤＰＦ４１ｂの再生処理は、差圧センサ４２の出力値が所定の閾値を超えたときに、ＰＭの捕集量が所定量を超えたと判定されて、実行される。ＤＰＦ４１ｂの再生処理が実行されると、インジェクタ１８からエンジン１の燃焼室へ例えばポスト噴射することにより未燃燃料が排気通路４０に排出され、この未燃燃料が酸化触媒４１ａで酸化される。そして、このとき生じる酸化熱でＤＰＦ４１ｂが温度上昇することで、ＤＰＦ４１ｂに蓄積されたＰＭは焼失し、これにより、ＤＰＦ４１ｂが再生される。
【００５１】
このように、ＤＰＦ４１ｂは、再生処理の際に温度上昇するが、該温度上昇が過剰になると一部が破損または溶損して、捕集能力が著しく低下するおそれがある。そのため、ＤＰＦ４１ｂが故障したときに、該故障を乗員に報知して新品との交換を促すために、後述するように所定のタイミングでＤＰＦ４１ｂの故障判定が行われる。ＤＰＦ４１ｂの故障判定には、ＤＰＦ４１ｂの破損個所から通り抜けたＰＭ量を検出するＰＭセンサ５６の出力値が用いられる。
【００５２】
ＰＭセンサ５６は排気絞り弁５８よりも上流の排気通路に配置される。このような構成にすることで、ＰＭセンサ５６は排気絞り弁５８による気流の乱れの影響を受けなくなるため、ＰＭセンサ５６の検出精度が向上する。以下、図２を参照しながらその詳細について説明する。
【００５３】
排気絞り弁５８はハウジング部５８ｂと弁体５８ａを有しており、弁体５８ａを回転させることによって排気絞り弁５８を通過する排気ガス量を制御する。図２に示すように排気絞り弁５８の上流の排気通路４０ａの圧力が高くなるように弁体５８ａを回転させている時、排気ガスは弁体５８ａと排気通路の隙間を通過するため、その隙間において排気ガスの流速が早くなり、排気絞り弁下流においては図中の矢印で示すような気流の渦が発生する。発生した気流の渦の中ではＰＭが不均一に分布、すなわちＰＭ密度が高い部分や低い部分が生じることになる。ＰＭセンサ５６は排気通路を通過する一部の排気ガス中に含まれるＰＭ量を検出することによって排気ガス全体のＰＭ量を検出するものであるため、排気ガス中のＰＭ密度に差が生じていると、検出値から算出した排気ガス中に含まれるＰＭ量と実際に排気ガス中に含まれているＰＭ量にズレが生じる。すなわち、密度が低い部分を検出すると実際より全体のＰＭ量が低いと検出され、密度が高い部分を検出すると実際より全体のＰＭ量が多いと検出されてしまう。そのため、排気ガス中のＰＭ密度に差が生じている排気絞り弁下流の排気通路４０ｂではなく、排気ガス中のＰＭ密度がより均一である排気絞り弁上流の排気通路４０ａにＰＭセンサ５６を設けることで、ＰＭセンサ５６の検出精度が向上する。
【００５４】
また、ＰＭセンサ５６の測定を開始するには所定の温度以上までＰＭセンサ５６を暖める必要があるが、ＰＭセンサ５６を排気絞り弁より上流に配置することにより、排気絞り弁５８の温度上昇に排気ガスの熱量が奪われてＰＭセンサ５６の温度上昇が遅れることを抑制できるため、ＰＭセンサの検出期間が拡大する。すなわち、エンジン１を始動後など排気絞り弁５８が低温状態にある時、まず排気絞り弁５８の弁体５８ａやハウジング部５８ｂの温度上昇に排気ガスの熱量が奪われるため、排気絞り弁５８が暖まるまで、排気絞り弁５８の下流の排気通路４０ｂの温度は上昇しにくくなる。
【００５５】
また、ＰＭセンサ５６を上流に配置することにより、排気絞り弁５８をより下流に設けることが出来るようになるため、排気絞り弁５８の熱害を抑制できる。
【００５６】
ＥＧＲ取り出し部５５はＰＭセンサ５６の上流の排気通路に設けられている。このような構成にすることで、吸気通路３０に近い位置にＥＧＲ通路５４を設けることができるようになり、ＥＧＲ通路の長さを短縮できるため、低コスト化できる。また、排気浄化装置後方に配置される部品をＥＧＲ通路５４を避けるように配置する必要が無くなるため、排気浄化装置後方のレイアウトの自由度が向上する。例えば、車両後方に配置されるフロアトンネルや配線は熱害を防ぐためにＥＧＲ通路と所定距離離して配置する必要があるため、ＥＧＲ通路が車両後方に配置されるとフロアトンネルや配線のレイアウトの自由度は低下する。
【００５７】
次に図３を参照しながら、排気浄化装置の構造について説明する。図３の(ａ)は排気浄化装置の概略構造の平面図、（ｂ）は排気浄化装置の概略構造の側面図を示している。ＥＧＲ取り出し部５５とＰＭセンサ５６との間の排気通路はＰＭセンサ５６に流入する気流を安定させるために必要な所定の長さを有しているとともにＥＧＲ取り出し部はＤＰＦ４１ｂに近接させるように設けられている。気流を安定させるために必要な長さは排気通路を構成する排気管の直径、エンジン１の仕様や制御条件など様々な要件を鑑みて設定されるが、本実施例では排気通路を構成する排気管の直径に対して５倍以上となるように設定されている。このような構成にすることで、ＥＧＲによって発生した気流の乱れによって発生したＰＭ密度の分布がより均一となった状態でＰＭセンサ５６の検出を行えるようになるため、ＰＭセンサ検出精度が向上する。また、ＤＰＦ４１ｂの破損部位からすり抜けたＰＭが排気ガスの流れ方向に対してより均一に拡散した状態で検出されるようなるため、ＰＭセンサ検出精度が向上する。さらに、ＥＧＲ通路５４においては、排ガスが冷却されることにより、凝縮水が発生し、排気通路４０に流れてくるが、ＥＧＲ取り出し部５５とＰＭセンサ５６までの距離が離れているため、ＰＭセンサ５６の被水を低減できる。さらに、ＥＧＲ取り出し部５５をより上流に設けているので、ＥＧＲ取り出し部５５とＰＭセンサ５６を所定距離離したとしても、ＰＭセンサ５６をより上流の排気通路に配置できるようになるため、ＰＭセンサ５６を検出可能温度までより早く昇温することができるようになる。
【００５８】
また、酸化触媒４１ａとＤＰＦ４１ｂは、エンジン１の排気マニホールド(図示省略)を介して下方に向かって伸びる排気通路に酸化触媒４１ａとＤＰＦ４１ｂが上流側から、この順に配設されており、ＤＰＦ４１ｂの下流直後の排気通路には湾曲部５７が設けられている。このような構成にすることで排気浄化装置周辺部品のレイアウトの自由度を高めることができる。例えば、エンジン１と排気浄化部４１をコンパクトに配置できるようになるため、ダッシュパネル８４とフロアトンネル８６とエンジン１の距離を詰めることができるようになり、エンジンルームのレイアウトの自由度が向上する。
【００５９】
また、湾曲部５７とＰＭセンサ５６との間の排気通路はＰＭセンサ５６から上流に向かって略直線状に形成された直線状部分６８を有している。直線状部分６８は少なくとも排気ガスの気流を安定させることができる長さを有しており、その長さはＰＭセンサ５６の仕様、直線状部分６８を構成する排気管の直径、前述したＥＧＲ取り出し部５５と前記ＰＭセンサ５６との間の排気通路の長さ、エンジン１の仕様や制御条件など様々な要件を鑑みて設定される。このような構成にすることで、直線状部分６８上流の湾曲した排気通路による気流の乱れを安定させることができるため、ＰＭセンサ５６の検出精度が向上する。
【００６０】
また、湾曲部５７にＥＧＲ取り出し部５５が設けられている。すなわち、湾曲部５７の下流の排気通路ではＥＧＲによる気流の乱れを発生させないようにしているため、ＰＭセンサの検出精度が向上する。また、本実施例ではＤＰＦ４１ｂの下流直後の排気通路に湾曲部５７を設けているが、ＤＰＦ４１ｂから所定距離離した位置から湾曲部を形成してもよく、ＤＰＦ４１ｂと湾曲部との間の排気通路にＥＧＲ取り出し部５５を設けても同様の効果が得られる。
【００６１】
ＰＭセンサ５６の種類は特に限定されないが、例えば、一対の電極が設けられた基板を有し、該基板に付着したＰＭを介して電極間に流れる電流の大きさに基づいてＰＭ量を検出するタイプや、ＰＭを捕集する小型のフィルタを有し、該フィルタによる捕集量に応じて変化する該フィルタの上、下流側の圧力差に基づいてＰＭ量を検出するタイプのＰＭセンサが用いられる。
【００６２】
そして、ＰＭセンサ５６の出力値に基づいてＤＰＦ４１ｂの故障判定が行われる。  ＤＰＦ４１ｂの故障判定制御については特に限定されないが、例えば、特開２０１２−０６２８６８号公報で開示されているＰＭセンサ５６の出力変化速度を使用し、ＤＰＦ４１ｂの再生処理の非実行時の出力変化速度Ｘ１と再生処理中の出力変化速度Ｘ２との差（Ｘ２−Ｘ１）が所定の閾値よりも大きいか否かによって判定する方法などが用いられる。
【００６３】
図４、図５を参照しながら、本発明の第２実施形態について説明する。なお、以下では第１実施形態と異なる構成を中心に説明する。
【００６４】
図４は全体構成図、図５の(ａ)は排気浄化装置の概略構造の平面図、（ｂ）は排気浄化装置の概略構造の側面図を示している。ＥＧＲ取り出し部５５はＤＰＦ４１ｂ下流の排気通路に向かって所定距離離した排気通路上に接続されている。さらにＥＧＲ取り出し部５５より下流の排気通路に排気絞り弁５８が配置されており、ＰＭセンサ５６はＥＧＲ取り出し部５５の上流の排気通路上に配置されている。このような構成にすることで、ＰＭセンサ５６はＥＧＲによる気流の乱れの影響を受けにくくなるため、ＰＭセンサの検出精度が向上する。また、ＥＧＲ通路で排気ガスが冷却されることにより発生した凝縮水がＰＭセンサに被水することを抑制できる。すなわち、排気ガスは上流から下流に流れていくため、ＥＧＲ取り出し部５５より上流にＰＭセンサを配置すれば凝縮水がＰＭセンサに被水することを抑制できる。
【００６５】
このように、本実施形態１及び２では、排気絞り弁５８がＰＭセンサ５６の検出に与える影響やＥＧＲがＰＭセンサ５６の検出に与える影響を考慮した構成にしているため、ＰＭセンサの検出精度と検出期間を確保することができ、ＤＰＦ４１ｂの故障判定を高精度に行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
以上のように、本発明によれば、ＤＰＦ下流にＥＧＲ通路を設けて排気絞り弁を用いてＥＧＲ量を制御することで高いＮＯｘ改善効果を実現しつつ、ＰＭセンサの検出精度と検出期間を確保しているため、エンジンの排気浄化技術分野において好適に利用される可能性がある。
【符号の説明】
【００６７】
１  ディーゼルエンジン
４０  排気通路
４１ａ  酸化触媒
４１ｂ  ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）
５４  ＥＧＲ通路（低圧ＥＧＲ通路）
５５  ＥＧＲ取り出し部
５６  ＰＭセンサ
５７  湾曲部
５８  排気絞り弁
６８  直線状部分
【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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