(57)【要約】【課題】  酸化能力を有する排気浄化手段を排気通路に備えた内燃機関の排気浄化装置において、排気浄化手段の前端面に堆積した粒子状物質をより好適に除去する。【解決手段】  排気通路３における、過給機５のタービン５ｂより上流側の部分と排気浄化手段４の前端面４ａ近傍の部分とを連通し、内燃機関１の排気の少なくとも一部を流通させるバイパス通路７を設け、このバイパス通路７から排出される排気を排気浄化手段４の前端面４ａの横方向から該前端面４ａに向けて吹きつけることによって、排気浄化手段４の前端面４ａに堆積した粒子状物質を吹き飛ばす。【選択図】  図１
2006009663.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路にタービンが配置された過給機と、
前記タービンより下流側の前記排気通路に設けられた酸化機能を有する排気浄化手段と、
規定条件が成立したときに該排気浄化手段の上流側から該排気浄化手段に未燃燃料成分を供給する未燃燃料成分供給手段と、
前記タービンより上流側の前記排気通路に一端が接続され、該一端から流入した排気が前記過給機をバイパスして流通すると共に、この流通した排気が前記排気浄化手段の前端面の横方向から該前端面に向けて排出されるように前記排気浄化手段の前端面近傍の前記排気通路に他端が接続されたバイパス通路と、
該バイパス通路に排気を流通させるか否かを切り換えるバイパス切り換え手段と、
前記タービンより上流側の前記排気通路内の圧力と、前記タービンより下流側であって且つ前記排気浄化手段より上流側の前記排気通路内の圧力との差を検出する圧力差検出手段と、を備え、
前記圧力差検出手段によって検出される圧力差が規定圧力差以上のときに前記バイパス切り換え手段によって前記バイパス通路に排気を流通させることで、該排気を前記排気浄化手段の前端面の横方向から該前端面に吹きつけることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記バイパス通路の他端の開口部が前記排気浄化手段の前端面に接しており、且つ、前記バイパス通路の他端が、該バイパス通路と排気通路とが略直交するように排気通路に接続されていることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記排気浄化手段の前端面に堆積した粒子状物質の量である前端面堆積ＰＭ量を検出する前端面堆積ＰＭ量検出手段をさらに備え、
前記前端面堆積ＰＭ量検出手段によって検出された前端面堆積ＰＭ量が規定堆積量以上となったときに、前記バイパス切り換え手段によって前記バイパス通路に排気を流通させることで該排気を前記排気浄化手段の前端面の横方向から該前端面に吹きつけることを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記バイパス通路に排気を流通させるときに、前記圧力差検出手段によって検出される圧力差が大きいほど、前記バイパス通路を流通する排気の流量を少なくするバイパス流量制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記内燃機関の吸気通路に一端が接続され、前記タービンより上流側の排気通路に他端が接続されたＥＧＲ通路を有するＥＧＲ装置をさらに備え、
前記バイパス通路に排気を流通させたときに、過給圧が目標過給圧より低い場合は、前記ＥＧＲ通路を流通するＥＧＲガス量を前記バイパス通路に排気を流通させる前よりも減少させることを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記排気浄化手段より下流側の前記排気通路に設けられ、酸化機能を有すると共に排気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、
前記排気通路における、前記バイパス通路の他端の開口部に対向する部分に一端が接続され、前記排気浄化手段と前記パティキュレートフィルタとの間の前記排気通路に他端が接続された接続通路と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の排気浄化装置。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関し、特に、酸化能力を有する排気浄化手段を排気通路に備えた内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
排気中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタ（以下、フィルタと称する）が排気通路に設置された内燃機関において、フィルタより下流側の排気通路に設置された排気絞り弁を周期的に一旦全開にした後全閉せしめることによって、フィルタに詰まった粒子状物質（以下、ＰＭと称する）を脱離させる技術が特許文献１に開示されている。
【０００３】
また、排気通路にフィルタが設置された内燃機関において、フィルタの前端面に対して該前端面の横方向から空気を吹きつけることによって、フィルタの前端面に堆積したＰＭを吹き飛ばす技術が特許文献２に開示されている。
【特許文献１】国際公開第０１／０７３２７３号パンフレット
【特許文献２】国際公開第０１／０７３２７１号パンフレット
【特許文献３】特開平２００３−２０６７２２号公報
【非特許文献１】発明協会公開技報公技番号０３−５０３７９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
酸化触媒を担持したフィルタや吸蔵還元型ＮＯｘ触媒等のような酸化機能を有する排気浄化手段を排気通路に備えた内燃機関においては、内燃機関から排出されるＰＭが排気浄化手段に付着し堆積することになる。
【０００５】
このような内燃機関では、例えば、排気浄化手段より上流側の排気通路に燃料を添加するなどによって排気浄化手段に未燃燃料成分を供給し、排気浄化手段における未燃燃料成分の酸化熱によって排気浄化手段を昇温させ、それによって、堆積したＰＭを酸化・除去するＰＭ除去制御が行われる。
【０００６】
しかしながら、排気浄化手段における、排気の流れに沿って上流側の端面、即ち、排気浄化手段の前端面は、ＰＭ除去制御を実行した場合であっても昇温し難い。そのため、この前端面に堆積したＰＭはＰＭ除去制御によってもその除去が困難な場合がある。
【０００７】
また、ＰＭ除去制御において排気浄化手段より上流側から該排気浄化手段に未燃燃料成分を供給すると、供給された未燃燃料成分の一部が排気浄化手段の前端面に付着する虞がある。そして、排気浄化手段の前端面に未燃燃料成分が付着していると、この付着した未燃燃料成分と排気中のＰＭとが混ざり合うことで、排気浄化手段の前端面にＰＭがより堆積し易くなる場合がある。
【０００８】
排気浄化手段の前端面に堆積したＰＭが過剰に増加すると、排気浄化手段より上流側の排気通路内の圧力が過剰に上昇し内燃機関の運転状態に影響を及ぼす虞がある。
【０００９】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、酸化能力を有する排気浄化手段を排気通路に備えた内燃機関の排気浄化装置において、排気浄化手段の前端面に堆積したＰＭをより好適に除去することが可能な技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、排気通路における、過給機のタービンより上流側の部分と排気浄化手段の前端面近傍の部分とを連通し、内燃機関の排気の少なくとも一部を流通させるバイパス通路を設け、このバイパス通路から排出される排気を排気浄化手段の前端面の横方向から該前端面に向けて吹きつけることによって、排気浄化手段の前端面に堆積したＰＭを吹き飛ばすものである。
【００１１】
より詳しくは、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、
内燃機関の排気通路にタービンが配置された過給機と、
前記タービンより下流側の前記排気通路に設けられた酸化機能を有する排気浄化手段と、
規定条件が成立したときに該排気浄化手段の上流側から該排気浄化手段に未燃燃料成分を供給する未燃燃料成分供給手段と、
前記タービンより上流側の前記排気通路に一端が接続され、該一端から流入した排気が前記過給機をバイパスして流通すると共に、この流通した排気が前記排気浄化手段の前端面の横方向から該前端面に向けて排出されるように前記排気浄化手段の前端面近傍の前記排気通路に他端が接続されたバイパス通路と、
該バイパス通路に排気を流通させるか否かを切り換えるバイパス切り換え手段と、
前記タービンより上流側の前記排気通路内の圧力と、前記タービンより下流側であって且つ前記排気浄化手段より上流側の前記排気通路内の圧力との差を検出する圧力差検出手段と、
を備え、
前記圧力差検出手段によって検出される圧力差が規定圧力差以上のときに前記バイパス切り換え手段によって前記バイパス通路に排気を流通させることで、該排気を前記排気浄化手段の前端面の横方向から該前端面に吹きつけることを特徴とする。
【００１２】
本発明では、規定条件が成立したときに、未燃燃料成分供給手段によって排気浄化手段の上流側から該排気浄化触媒に未燃燃料成分が供給される。そのため、排気浄化手段の前端面にＰＭが堆積し易くなっている。
【００１３】
そこで、本発明においては、タービンより上流側の排気通路内の圧力と、タービンより下流側であって且つ排気浄化手段より上流側の排気通路内の圧力との差（以下、排気通路内圧力差と称する）が規定圧力差以上のときに、内燃機関から排出された排気の一部をバイパス通路に流通させる。このとき、バイパス通路を流通した排気は、排気通路内圧力差があるために、バイパス通路の他端の開口部、即ち、排気浄化手段の前端面近傍の開口部（以下、他端開口部と称する）から噴出することになる。そして、バイパス通路は、流通した排気が排気浄化手段の前端面の横方向から該前端面に向けて排出されるように排気浄化手段の前端面近傍の排気通路に接続されているため、バイパス通路の他端開口部から噴出された排気は排気浄化手段の前端面の横方向から該前端面に吹きつけられることになる。以下、バイパス通路を流通し該バイパス通路の他端開口部から排出（または、噴出）される排気をバイパス排気と称する。また、バイパス排気が排気浄化手段の前端面の横方向から該前端面に吹きつけられるとは、排気通路を流れて排気浄化手段に流入する排気の流れと交差する方向から排気浄化手段の前端面に向けてバイパス排気が噴出し吹きつけられるということである。
【００１４】
本発明によれば、排気浄化手段の前端面の横方向から該前端面に吹きつけられるバイパス排気によって、排気浄化手段の前端面に堆積したＰＭを吹き飛ばすことが出来る。そして、バイパス排気によって吹き飛ばされたＰＭは、排気通路を流れて排気浄化手段に流入する排気と共に排気浄化触媒に流入し浄化される。従って、排気浄化手段の前端面に堆積したＰＭをより好適に除去することが可能となる。
【００１５】
また、本発明によれば、排気浄化手段の前端面の横方向から空気を吹きつけるための装置を別途に設けることなく、排気浄化手段の前端面に堆積したＰＭを吹き飛ばすことが出来る。
【００１６】
尚、本発明に係る排気浄化手段としては、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒や、酸化触媒もしくは吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を担持したフィルタ等を例示することが出来る。
【００１７】
また、規定条件とは、排気浄化手段が吸蔵還元型ＮＯｘである場合に吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＳＯｘを除去する場合や、排気浄化手段が酸化触媒もしくは吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を担持したフィルタである場合に上記ＰＭ除去制御を実行する場合等が例示出来る。
【００１８】
また、規定圧力差とは、排気浄化手段の前端面に堆積したＰＭをバイパス排気によって吹き飛ばすことが可能となる圧力差であって、予め定められた値としても良い。
【００１９】
本発明においては、バイパス通路の他端開口部が排気浄化手段の前端面と接しており、且つ、前記バイパス通路の他端が、該バイパス通路と排気通路とが略直交するように排気通路に接続されているのが好ましい。
【００２０】
バイパス通路の他端を排気通路に対してこのように接続することで、排気浄化手段の前端面に横方向から該前端面に対して略水平方向にバイパス排気が吹きつけられることになる。従って、このような構成によれば、排気浄化手段の前端面に堆積したＰＭをより吹き飛ばしやすくすることが出来る。
【００２１】
本発明において、排気浄化手段の前端面に堆積したＰＭの量である前端面堆積ＰＭ量を検出する前端面堆積ＰＭ量検出手段をさらに備えた場合、前端面堆積ＰＭ量検出手段によって検出された前端面堆積ＰＭ量が規定堆積量以上となったときに、前記バイパス切り換え手段によってバイパス通路に排気を流通させることでバイパス排気を排気浄化手段の前端面の横方向から該前端面に吹きつけても良い。
【００２２】
ここで、規定堆積量とは、排気浄化手段より上流側の排気通路内の圧力が過剰に上昇して内燃機関の運転状態に影響を及ぼす虞がある前端面堆積ＰＭ量の閾値であっても良い。
【００２３】
バイパス通路に排気を流通させた場合、ターボチャージャのタービンに流入する排気の量が減少するため過給圧の低下を招く虞がある。そこで、上記制御のように、前端面堆積ＰＭ量が規定堆積量以上となったときにのみバイパス通路に排気を流通させバイパス排気を排気浄化手段の前端面に吹きつけることによって、過給圧の低下を抑制しつつ、排気浄化手段の前端面にＰＭが堆積することによる内燃機関の運転状態への影響を抑制することが出来る。
【００２４】
本発明においては、バイパス通路に排気を流通させるときに、圧力差検出手段によって検出される排気通路内圧力差が大きいほど、バイパス通路を流通する排気の流量を少なくするバイパス流量制御手段をさらに備えても良い。
【００２５】
排気通路内圧力差が大きいほど、排気浄化手段の前端面に堆積したＰＭをより少ない量のバイパス排気によって吹き飛ばすことが可能となる。また、バイパス排気が少ないほど、過給機のタービンに供給される排気は多くなり過給圧への影響を小さくすることが出来る。
【００２６】
従って、バイパス流量制御手段をさらに備えることによって、過給圧への影響を抑制し
つつ、排気浄化手段の前端面に堆積したＰＭを吹き飛ばすことが出来る。
【００２７】
本発明において、内燃機関の吸気通路に一端が接続され、タービンより上流側の排気通路に他端が接続されたＥＧＲ通路を有するＥＧＲ装置をさらに備えた場合、排気浄化手段の前端面に堆積したＰＭを吹き飛ばすべくバイパス通路に排気を流通させたときに、過給圧が目標過給圧より低い場合は、ＥＧＲ通路を流通するＥＧＲガス量をバイパス通路に排気を流通させる前よりも減少させても良い。
【００２８】
このような制御によれば、バイパス通路に排気を流通させることによって過給圧が目標過給圧よりも低下した場合は、ＥＧＲガスを減少させることによってタービンに流入する排気が増加することになるため、過給圧の過剰な低下を抑制することが出来る。
【００２９】
尚、目標過給圧は、内燃機関の機関回転数および機関負荷に基づいて定めた値であっても良い。
【００３０】
本発明においては、排気浄化手段より下流側の排気通路に、酸化機能を有するフィルタがさらに備えられた場合、排気通路における前記バイパス通路の他端開口部に対向する部分に一端が接続され、排気浄化手段とフィルタとの間の排気通路に他端が接続された接続通路を設けても良い。
【００３１】
このような構成においては、排気浄化手段の前端面に堆積したＰＭがバイパス排気によって吹き飛ばされる。このとき、排気通路におけるバイパス通路の他端開口部に対向する部分に接続通路の一端が開口しているため、吹き飛ばされたＰＭの少なくとも一部が該接続通路に流入する。そして、接続通路に流入したＰＭは排気浄化手段とフィルタとの間の排気通路に排出され、フィルタにおいて酸化されることになる。
【００３２】
上記構成によれば、バイパス排気によって吹き飛ばされたＰＭを、排気浄化手段およびフィルタによって浄化することが出来る。従って、排気浄化手段の前端面に堆積したＰＭをより好適に除去することが可能となる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明は、酸化能力を有する排気浄化手段を排気通路に備えた内燃機関の排気浄化装置において、排気浄化手段の前端面に堆積したＰＭをより好適に除去することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の実施の形態について図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００３５】
＜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には、吸気通路２および排気通路３が接続されている。吸気通路２には、エアフロメータ１１が設置されている。また、エアフロメータ１１より下流側の吸気通路２には、ターボチャージャ５のコンプレッサハウジング５ａが設置されており、一方、排気通路３には、ターボチャージャ５のタービンハウジング５ｂが設置されている。
【００３６】
タービンハウジング５ｂより上流側の排気通路３には、排気中に燃料を添加する燃料添加弁６が設けられている。また、タービンハウジング５ｂより下流側の排気通路３には、酸化触媒を担持したフィルタ４が設けられている。尚、このフィルタ４は、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒であっても良く、また、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を担持したフィルタであっても良
い。
【００３７】
さらに、排気通路３には、タービンハウジング５ｂをバイパスするバイパス通路７が接続されている。このバイパス通路７の一端は、タービンハウジング５ｂより上流側であって、且つ、燃料添加弁６よりも下流側の排気通路に接続されている。また、このバイパス通路７の他端は、タービンハウジング５ｂより下流側の排気通路３に、その開口部（他端開口部）がフィルタ４の前端面４ａと接するように接続されている。さらに、バイパス通路７の他端は、バイパス通路７と排気通路３とが略直交するように排気通路３に接続されている。バイパス通路７の他端を排気通路３に対してこのように接続することで、バイパス通路７を流通したバイパス排気が、フィルタ４の前端面４ａの横方向から該前端面４ａに対して略水平に排出されることになる。
【００３８】
バイパス通路７の途中には、該バイパス通路７に排気を流通させるか否かを切り換えると共に、該バイパス通路７に排気を流通させた場合にその流量を制御するバイパス排気制御弁８が設置されている。
【００３９】
コンプレッサハウジング５ａより下流側の吸気通路２には該吸気通路２内の圧力に応じた電気信号を出力する過給圧センサ１２が設けられている。タービンハウジング５ｂより上流側の排気通路３には、該排気通路３内の圧力に応じた電気信号を出力する第１排気圧力センサ９が設けられている。また、タービンハウジング５ｂより下流側であって、且つ、バイパス通路７の他端との接続部より上流側の排気通路３には、該排気通路３内の圧力に応じた電気信号を出力する第２排気圧力センサ１０、および、該排気通路３内の排気温度に対応した電気信号を出力する排気温度センサ１４が設けられている。さらに、内燃機関１には、クランクシャフトのクランク角に対応した電気信号を出力するクランクポジションセンサ１３が設けられている。
【００４０】
また、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。このＥＣＵ２０は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態を制御するユニットである。ＥＣＵ２０には、エアフロメータ１１や過給圧センサ１２、第１排気圧力センサ９、第２排気圧力センサ１０、排気温度センサ１４、クランクポジションセンサ１３等の各種センサが電気配線を介して接続されており、これらの出力信号がＥＣＵ２０に入力される。また、ＥＣＵ２０には、燃料添加弁６やバイパス排気制御弁８等が電気的に接続されており、ＥＣＵ２０によってこれらが制御される。
【００４１】
＜ＰＭ除去制御＞
本実施例においては、排気中のＰＭがフィルタ４に捕集され徐々に堆積するため、フィルタ４に堆積したＰＭ堆積量が過剰に増加する前に、フィルタ４からＰＭを除去するためにＰＭ除去制御が実行される。
【００４２】
このＰＭ除去制御においては、フィルタ４に担持された酸化触媒が活性状態にあるときに、燃料添加弁６から燃料が添加される。そして、添加された燃料が酸化触媒において酸化することで発生する酸化熱によってフィルタ４を昇温させて、堆積したＰＭを酸化・除去する。
【００４３】
しかしながら、このようなＰＭ除去制御を実行した場合であっても、フィルタ４の前端面４ａは昇温し難いため、この前端面４ａに堆積したＰＭは除去されない虞がある。さらに、ＰＭ除去制御において燃料添加弁６から添加された燃料の一部がフィルタ４の前端面４ａに付着する場合があり、この場合、付着した燃料と排気中のＰＭとが混ざり合うことでフィルタ４の前端面４ａにＰＭがより堆積し易くなる虞がある。以下、フィルタ４の前端面４ａに堆積したＰＭを前端面堆積ＰＭと称する。
【００４４】
前端面堆積ＰＭ量が過剰に増加すると、フィルタ４より上流側の排気通路３内の圧力が過剰に上昇し内燃機関１の運転状態に影響を及ぼす虞がある。
【００４５】
＜フィルタ前端面堆積ＰＭ除去制御＞
そこで、本実施例では、前端面堆積ＰＭを除去するためのフィルタ前端面堆積ＰＭ除去制御が行われる。以下、本実施例に係るフィルタ前端面堆積ＰＭ除去制御ルーチンについて図２に示すフローチャート図に基づいて説明する。本ルーチンは、内燃機関１の運転中に規定実行時間毎に実行されるルーチンである。
【００４６】
本ルーチンでは、ＥＣＵ２０は、先ずＳ１０１において、第１排気圧力センサ９の検出値から第２排気圧力センサ１０の検出値を減算して排気通路内圧力差ΔＰを算出する。尚、ここでは、内燃機関１の機関負荷および機関回転数から排気通路内圧力差ΔＰを算出しても良い。
【００４７】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０２に進み、排気通路内圧力差ΔＰが規定圧力差ΔＰ０以上であるか否かを判別する。このＳ１０２において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０３に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を終了する。
【００４８】
Ｓ１０３において、ＥＣＵ２０はバイパス排気制御弁８を開弁する。ここでバイパス排気制御弁８を開弁すると、排気通路内圧力差ΔＰが規定圧力差ΔＰ０以上であるために、バイパス通路７内に排気の一部が流入する。そして、バイパス通路７内に流入した排気（バイパス排気）が該バイパス通路７の他端開口部から噴出する。
【００４９】
次に、ＥＣＵ２０はＳ１０４に進み、バイパス排気制御弁８を開弁してから規定時間ｔが経過したか否かを判別する。このＳ１０４において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０５に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０４を繰り返す。
【００５０】
Ｓ１０５に進んだＥＣＵ２０はバイパス排気制御弁８を閉弁し、本ルーチンの実行を終了する。
【００５１】
本実施例においては、バイパス通路７の他端開口部はフィルタ４の前端面４ａに接しており、且つ、バイパス通路７の他端は、バイパス通路７と排気通路３とが略直交するように排気通路に接続されている。そのため、上記ルーチンにおいて、バイパス排気制御弁８を開弁することで、バイパス通路７に流入し該バイパス通路７の他端開口部から噴出したバイパス排気が、フィルタ４の前端面４ａの横方向から該前端面に対して略水平方向に吹きつけられることになる。
【００５２】
従って、本実施例によれば、前端面堆積ＰＭをバイパス排気によって吹き飛ばすことが出来る。そして、バイパス排気によって吹き飛ばされたＰＭは、排気通路３を流れてフィルタ４に流入する排気と共にフィルタ４に流入し、酸化触媒によって酸化され浄化される。そのため、前端面堆積ＰＭをより好適に除去することが可能となる。
【００５３】
尚、上記フィルタ前端面堆積ＰＭ除去制御ルーチンにおける規定圧力差ΔＰ０とは、前端面堆積ＰＭをバイパス排気によって吹き飛ばすことが可能となる圧力差であって、実験等によって予め定められた値である。
【００５４】
また、規定時間ｔとは、予め定められた時間であっても良く、また、バイパス排気を吹きつけることによって前端面堆積ＰＭが吹き飛ばされ、その量が十分に減少したと判断出来る時間であっても良い。
【００５５】
＜変形例＞
本実施例において、バイパス排気制御弁８が開弁されると、タービンハウジング５ｂより上流側の排気通路３を流れる排気の一部がバイパス通路７を流通することになるため、ターボチャージャ５を駆動させる排気の量が減少し過給圧が低下する虞がある。
【００５６】
そこで、本実施例においては、排気通路内圧力差ΔＰが規定圧力差ΔＰ０以上であって、且つ、第１排気圧力センサ９によって検出される圧力、即ち、タービンハウジング５ｂより上流側の排気通路３内の圧力が規定圧力以上のときに、バイパス排気制御弁８を開弁するとしても良い。
【００５７】
ここで、規定圧力とは、バイパス排気制御弁８が開弁され排気の一部がバイパス通路７に流れ込んだ場合であっても、ターボチャージャ５を駆動させる排気の量を十分に確保できると判断出来る値である。
【００５８】
このような制御によれば、過給圧が過剰に低下するのを抑制することが出来る。
【００５９】
また、本実施例においては、過給圧センサ１２によって検出される過給圧が過剰に高いときに、バイパス排気制御弁８を開弁するとしても良い。このような制御によれば、バイパス排気制御弁８をウェイストゲートバルブとして機能させることが出来る。
【実施例２】
【００６０】
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は上述した実施例１
と同様であるためその説明を省略する。
【００６１】
＜フィルタ前端面堆積ＰＭ除去制御＞
ここで、本実施例に係るフィルタ前端面堆積ＰＭ除去制御ルーチンについて図３に示すフローチャート図に基づいて説明する。尚、本ルーチンにおける、上記説明した図２に示すフィルタ前端面堆積ＰＭ除去制御ルーチンと同様のステップには同様の参照番号を付しその説明を省略する。本ルーチンも、前記と同様、内燃機関１の運転中に規定実行時間毎に実行されるルーチンである。
【００６２】
本ルーチンでは、ＥＣＵ２０は、先ずＳ２０１において、後述する前端面堆積ＰＭ量算出ルーチンによって算出された前端面堆積ＰＭ量ＳＱ＿ＰＭＩＮＣを読み込む。
【００６３】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ２０２に進み、Ｓ２０１において読み込まれた前端面堆積ＰＭ量ＳＱ＿ＰＭＩＮＣが規定堆積量Ｑ０以上であるか否かを判別する。このＳ２０２において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０１に進み、否定判定さえた場合、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を終了する。
【００６４】
ここで、規定堆積量Ｑ０とは、フィルタ４より上流側の排気通路３内の圧力が過剰に上昇して内燃機関１の運転状態に影響を及ぼす虞がある前端面堆積ＰＭ量の閾値である。
【００６５】
上記説明した制御ルーチンによれば、前端面堆積ＰＭ量ＳＱ＿ＰＭＩＮＣが規定堆積量Ｑ０以上のときにのみバイパス通路７に排気を流通させる。そのため、過給圧の低下を抑制しつつ、フィルタ４の前端面４ａにＰＭが堆積することによる内燃機関１の運転状態への影響を抑制することが出来る。
【００６６】
＜前端面堆積ＰＭ量算出ルーチン＞
ここで、前端面堆積ＰＭ量を算出する前端面堆積ＰＭ量算出ルーチンについて図４に示
すフローチャート図に基づいて説明する。本ルーチンも、内燃機関１の運転中に規定実行時間毎に実行されるルーチンである。
【００６７】
本ルーチンでは、ＥＣＵ２０は、先ずＳ３０１において、ＰＭ除去制御実行時に燃料添加弁６から添加された添加燃料量Ｑ＿ＡＤを算出する。
【００６８】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ３０２に進み、エアフロメータ１１によって検出される吸入空気量ＧＡと排気温度センサ１４によって検出される排気温度Ｔ＿ＥＸとから、燃料添加弁６から添加された燃料のうち蒸発（気化）する燃料の量である蒸発燃料量Ｑ＿ＶＡを算出する。ここでは、吸入空気量ＧＡおよび排気温度Ｔ＿ＥＸと蒸発燃料量Ｑ＿ＶＡとの関係を実験等によって求め、これらの関係をマップとして予め記憶しておき、このマップから蒸発燃料量Ｑ＿ＶＡを算出する。尚、このマップでは、吸入空気量ＧＡが多いほど、また、排気温度Ｔ＿ＥＸが高いほど、蒸発燃料量Ｑ＿ＶＡは多くなっている。
【００６９】
燃料添加弁６から噴射された燃料のうち蒸発しない燃料はフィルタ４の前端面４ａに付着することになる。そこで、Ｓ３０２の後、ＥＣＵ２０は、Ｓ３０３に進み、添加燃料量Ｑ＿ＡＤから蒸発燃料量Ｑ＿ＶＡを減算することによって、フィルタ４の前端面４ａに付着した燃料の量である前端面付着燃料量Ｑ＿ＩＮＣを算出する。
【００７０】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ３０４に進み、前端面付着燃料量Ｑ＿ＩＮＣの積算値である積算前端面付着燃料量ＳＱ＿ＩＮＣを算出する。
【００７１】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ３０５に進み、内燃機関１の機関回転数および内燃機関１において噴射された燃料噴射量に基づいて、内燃機関１から排出されたＰＭ量の積算値である積算排出ＰＭ量ＳＱ＿ＰＭを算出する。
【００７２】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ３０６に進み、積算前端面付着燃料量ＳＱ＿ＩＮＣおよび積算排出ＰＭ量ＳＱ＿ＰＭから前端面堆積ＰＭ量ＳＱ＿ＰＭＩＮＣを算出する。ここでは、積算前端面付着燃料量ＳＱ＿ＩＮＣおよび積算排出ＰＭ量ＳＱ＿ＰＭから前端面堆積ＰＭ量ＳＱ＿ＰＭＩＮＣを算出する関数を実験等によって求め、この関数から前端面堆積ＰＭ量ＳＱ＿ＰＭＩＮＣを算出しても良い。また、積算前端面付着燃料量ＳＱ＿ＩＮＣおよび積算排出ＰＭ量ＳＱ＿ＰＭと前端面堆積ＰＭ量ＳＱ＿ＰＭＩＮＣとの関係を示すマップを予め記憶しておき、このマップから前端面堆積ＰＭ量ＳＱ＿ＰＭＩＮＣを算出しても良い。
【００７３】
以上説明した算出ルーチンを実行することによって前端面堆積ＰＭ量ＳＱ＿ＰＭＩＮＣを算出することが出来る。
【００７４】
尚、上記説明した前端面堆積ＰＭ量算出ルーチンにおいては、燃料添加弁６から噴射される燃料の蒸発性に基づいて、Ｓ３０２にて算出される蒸発燃料量Ｑ＿ＶＡを補正しても良い。即ち、添加される燃料の蒸発性が高いほど、蒸発燃料量Ｑ＿ＶＡを増加させる補正を行っても良い。燃料の蒸発性に基づいて蒸発燃料量Ｑ＿ＶＡを補正する方法としては、燃料の蒸発性と相関の高い燃料の終留点を、燃料タンクへの給油時にＥＣＵ２０に記憶させ、この燃料の終留点に基づいて蒸発燃料量Ｑ＿ＶＡの補正係数を設定して該蒸発燃料量Ｑ＿ＶＡを補正する方法が例示出来る。
【００７５】
このように蒸発燃料量Ｑ＿ＶＡを補正することによって、前端面堆積ＰＭ量ＳＱ＿ＰＭＩＮＣをより高い精度で算出することが出来る。
【実施例３】
【００７６】
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は上述した実施例１
と同様であるためその説明を省略する。
【００７７】
＜フィルタ前端面堆積ＰＭ除去制御＞
ここで、本実施例に係るフィルタ前端面堆積ＰＭ除去制御ルーチンについて図５に示すフローチャート図に基づいて説明する。尚、本ルーチンにおける、上記説明した図３に示すフィルタ前端面堆積ＰＭ除去制御ルーチンと同様のステップには同様の参照番号を付しその説明を省略する。本ルーチンも、前記と同様、内燃機関１の運転中に規定実行時間毎に実行されるルーチンである。
【００７８】
本ルーチンでは、Ｓ１０２において肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ４０３に進む。
【００７９】
Ｓ４０３において、ＥＣＵ２０は、フィルタ４の前端面４ａに堆積したＰＭを吹き飛ばすべくバイパス排気制御弁８を開弁するときのバイパス排気制御弁８の開度ｄを排気通路内圧力差ΔＰに基づいて算出する。排気通路内圧力差ΔＰが大きいほど、フィルタ４の前端面４ａに堆積したＰＭをより少ない量のバイパス排気によって吹き飛ばすことが可能となる。そのため、排気通路内圧力差ΔＰが大きいほどバイパス排気制御弁８の開度ｄを小さい値とする。ここでは、排気通路内圧力差ΔＰとバイパス排気制御弁８の開度ｄとの関係を実験等によって定めておき、これらの関係をマップとして予め記憶させ、このマップからバイパス排気制御弁８の開度ｄを算出しても良い。
【００８０】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ４０４に進み、バイパス排気制御弁８を開弁し、その開度を開度ｄとする。その後、ＥＣＵ２０はＳ１０４に進む。
【００８１】
本実施例によれば、フィルタ４の前端面４ａに堆積したＰＭを吹き飛ばすときのバイパス排気を可及的に少ない量とすることが出来、その結果、ターボチャージャ５による過給圧の低下を抑制しつつ、フィルタ４の前端面４ａに堆積したＰＭを吹き飛ばすことが出来る。
【実施例４】
【００８２】
＜内燃機関およびその吸排気系の概略構成＞
図６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。尚、図６においては、上記説明した図１に示す内燃機関およびその吸排気系の概略構成と同様の構成には同様の参照番号を付しその説明を省略する。
【００８３】
本実施例においては、内燃機関１はＥＧＲ装置２１を備えている。ＥＧＲ装置２１は、吸気通路２に一端が接続され、ターボチャージャ５のタービンハウジング５ｂよりも上流側の排気通路３に他端が接続されたＥＧＲ通路１５と、該ＥＧＲ通路１５に設置され、該ＥＧＲ通路１５を流通するＥＧＲガス量を制御するＥＧＲ弁１６とから構成されている。
【００８４】
＜フィルタ前端面堆積ＰＭ除去制御＞
ここで、本実施例に係るフィルタ前端面堆積ＰＭ除去制御ルーチンについて図７に示すフローチャート図に基づいて説明する。尚、本ルーチンにおける、上記説明した図３に示すフィルタ前端面堆積ＰＭ除去制御ルーチンと同様のステップには同様の参照番号を付しその説明を省略する。本ルーチンも、前記と同様、内燃機関１の運転中に規定実行時間毎に実行されるルーチンである。
【００８５】
本ルーチンでは、Ｓ１０３においてバイパス排気制御弁８を閉弁した後、ＥＣＵ２０はＳ５０４に進む。
【００８６】
Ｓ５０４において、ＥＣＵ２０は、過給圧センサ１２によって検出される過給圧Ｐ＿ＩＭが目標過給圧Ｐ＿ＴＧＲより小さいか否かを判別する。ここで、目標過給圧Ｐ＿ＴＧＲは、内燃機関１の機関回転数および機関負荷に基づいて定められる値である。Ｓ５０４において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ５０５に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０４に進む。
【００８７】
Ｓ５０５に進んだＥＣＵ２０は、ＥＧＲ弁１６の開度をバイパス排気制御弁８を開弁する前よりも小さくさせることでＥＧＲガス量を減少させる。その後、ＥＣＵ２０はＳ１０４に進む。
【００８８】
本実施例によれば、バイパス通路７に排気を流通させることによって過給圧が目標過給圧Ｐ＿ＴＧＲよりも低下した場合は、ＥＧＲガスが減少することになる。その結果、タービンハウジング５ｂに流入する排気が増加するため、過給圧の過剰な低下を抑制することが出来る。
【実施例５】
【００８９】
＜内燃機関およびその吸排気系の概略構成＞
図８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。尚、図７においては、上記説明した図１に示す内燃機関およびその吸排気系の概略構成と同様の構成には同様の参照番号を付しその説明を省略する。
【００９０】
本実施例においては、フィルタ４より下流側の排気通路３に吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を担持したフィルタ１７がさらに設けられている。尚、フィルタ１７は、酸化触媒が担持されたフィルタであっても良い。
【００９１】
また、排気通路３には、バイパス通路７の他端開口部に対向する部分に一端が接続され、フィルタ４とフィルタ１７との間に他端が接続された接続通路１８が接続されている。この接続通路１８には、該接続通路１８の遮断・開通を切り換える接続通路弁１９が設置されている。接続通路弁１９はＥＣＵ２０と電気的に接続されており、ＥＣＵ２０によってその開閉が制御される。
【００９２】
ＥＣＵ２０は、前端面堆積ＰＭを吹き飛ばすべくバイパス排気制御弁８を開弁した場合、接続通路弁１９をも開弁する。
【００９３】
このような構成および制御においては、バイパス排気によって吹き飛ばされたＰＭの少なくとも一部が、バイパス通路７の他端開口部を対向する部分に位置している接続通路１８の一端から接続通路１８に流入する。そして、接続通路１８に流入したＰＭはフィルタ４とフィルタ１７との間の排気通路３に排出され、その後、フィルタ１７に流入して該フィルタ１７にて酸化されることになる。
【００９４】
従って、本実施例によれば、バイパス排気によって吹き飛ばされたＰＭを、フィルタ４およびフィルタ１７によって浄化することが出来る。そのため、フィルタ４の前端面４ａに堆積したＰＭをより好適に除去することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明の実施例１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。
【図２】本発明の実施例１に係るフィルタ前端面堆積ＰＭ除去制御ルーチンを示すフローチャート図。
【図３】本発明の実施例２に係るフィルタ前端面堆積ＰＭ除去制御ルーチンを示すフローチャート図。
【図４】本発明の実施例２に係る前端面堆積ＰＭ量算出ルーチンを示すフローチャート図。
【図５】本発明の実施例３に係るフィルタ前端面堆積ＰＭ除去制御ルーチンを示すフローチャート図。
【図６】本発明の実施例４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。
【図７】本発明の実施例４に係るフィルタ前端面堆積ＰＭ除去制御ルーチンを示すフローチャート図。
【図８】本発明の実施例５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。
【符号の説明】
【００９６】
１・・・内燃機関
２・・・吸気通路
３・・・排気通路
４・・・パティキュレートフィルタ
４ａ・・前端面
５・・・ターボチャージャ
５ａ・・コンプレッサハウジング
５ｂ・・タービンハウジング
６・・・燃料添加弁
７・・・バイパス通路
８・・・バイパス排気制御弁
９・・・第１排気圧力センサ
１０・・第２排気圧力センサ
１１・・エアフロメータ
１２・・過給圧センサ
１３・・クランクポジションセンサ
１４・・排気温度センサ
１５・・ＥＧＲ通路
１６・・ＥＧＲ弁
１７・・パティキュレートフィルタ
１８・・接続通路
１９・・接続通路弁
２０・・ＥＣＵ
２１・・ＥＧＲ装置
【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】
2006009663.tif 000007
【図６】
2006009663.tif 000008
【図７】
2006009663.tif 000009
【図８】
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