(57)【要約】【課題】吸気系統の腐食を防止することができる内燃機関の制御装置および内燃機関を提供すること。【解決手段】内燃機関の制御装置は、内燃機関の排気通路に設けられて排気ガス中のＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ吸蔵還元型触媒と、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒からの排気ガスをターボチャージャーのコンプレッサーの上流側に還流させる第１のＥＧＲ通路と、排気温度を予め定められた第１の温度に上昇させ、かつ、排気空燃比をリッチ状態にさせることで、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒に吸蔵されたＮＯｘの除去制御を行う第１除去制御部と、第１除去制御部によりＮＯｘの除去制御が行われる場合に、第１のＥＧＲ通路を閉じる制御を行うＥＧＲ制御部と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられて排気ガス中のＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ吸蔵還元型触媒と、
前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒からの排気ガスをターボチャージャーのコンプレッサーの上流側に還流させる第１のＥＧＲ通路と、
排気温度を予め定められた第１の温度に上昇させ、かつ、排気空燃比をリッチ状態にさせることで、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒に吸蔵された前記ＮＯｘの除去制御を行う第１除去制御部と、
前記第１除去制御部により前記ＮＯｘの除去制御が行われる場合に、前記第１のＥＧＲ通路を閉じる制御を行うＥＧＲ制御部と、
を備える、内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記排気温度を前記第１の温度より高い第２の温度に上昇させ、かつ、排気空燃比をリッチ状態にさせることで、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒に吸蔵されたＳＯｘの除去制御を行う第２除去制御部をさらに備え、
前記ＥＧＲ制御部は、さらに、前記第２除去制御部により前記ＳＯｘの除去制御が行われる場合に、前記第１のＥＧＲ通路を閉じる制御を行う、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記ＥＧＲ制御部は、さらに、前記ＮＯｘの除去制御が予め定められた期間行われない場合に、前記第１のＥＧＲ通路を閉じる制御を行う、請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記ＥＧＲ制御部は、さらに、前記ＳＯｘの除去制御が予め定められた期間行われない場合に、前記第１のＥＧＲ通路を閉じる制御を行う、請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記ＥＧＲ制御部は、さらに、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒が劣化している場合に、前記第１のＥＧＲ通路を閉じる制御を行う、請求項１から４のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記内燃機関からの排気ガスが前記ターボチャージャーのタービンの上流側から前記コンプレッサーの下流側に還流される第２のＥＧＲ通路をさらに備え、
前記ＥＧＲ制御部は、前記第１のＥＧＲ通路を閉じる制御を行う一方、前記第２のＥＧＲ通路を開く制御を行う、請求項１から５のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置を備える、内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、内燃機関の制御装置および内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ディーゼルエンジン等のように希薄燃焼を行うエンジンでは、窒素酸化物（以下、ＮＯｘという）が比較的多く排出されることが懸念される。
【０００３】
この種のエンジンの排気系には、排気中に含まれるＮＯｘを吸蔵するＮＯｘ吸蔵還元型触媒（Ｌｅａｎ  Ｎｏｘ  Ｔｒａｐ：ＬＮＴ）が配設されている。
【０００４】
また、ＮＯｘ排出量の低減を目的として、排気ガスの一部を吸気系統に還流させる排気還流（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ：ＥＧＲ）機構が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２６４３０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、硫黄成分を含む燃料を燃焼させるにより、硫黄酸化物（以下、ＳＯｘという）が発生する。ＥＧＲ機構により、ＳＯｘを含む排気ガスが吸気系統に還流される場合に、排気ガス中のＳＯｘと水分とが反応して、吸気系統を腐食する原因となる硫酸が生成される。
【０００７】
本開示の目的は、吸気系統の腐食を防止することができる内燃機関の制御装置および内燃機関を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の内燃機関の制御装置は、
内燃機関の排気通路に設けられて排気ガス中のＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ吸蔵還元型触媒と、
前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒からの排気ガスをターボチャージャーのコンプレッサーの上流側に還流させる第１のＥＧＲ通路と、
排気温度を予め定められた第１の温度に上昇させ、かつ、排気空燃比をリッチ状態にさせることで、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒に吸蔵された前記ＮＯｘの除去制御を行う第１除去制御部と、
前記第１除去制御部により前記ＮＯｘの除去制御が行われる場合に、前記第１のＥＧＲ通路を閉じる制御を行うＥＧＲ制御部と、
を備える。
【０００９】
本開示の内燃機関は、上記制御装置を備える。
【発明の効果】
【００１０】
本開示によれば、吸気系統の腐食を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本開示の一実施の形態に係るディーゼルエンジンを示すブロック図
【図２】内燃機関の制御装置のブロック図
【図３】本実施の形態に係るＬＮＴの還元浄化処理の一例を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
本実施の形態は、自動車に搭載されたディーゼルエンジン（内燃機関）に本発明を適用した場合について説明する。
【００１３】
まず、本実施の形態に係るディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）の概略構造について説明する。図１は、実施の形態に係るエンジン１の概略構成図である。
【００１４】
図１に示すように、エンジン１は、吸気マニホールド１１、排気マニホールド１２、ターボチャージャー１３、エアクリーナー１７、インタークーラー１８、排気管２０、低圧ＥＧＲ通路２１Ｌ（本発明の「第１のＥＧＲ通路」対応）、高圧ＥＧＲ通路２１Ｈ（本発明の「第２のＥＧＲ通路」対応）、排気通路３０およびＥＣＵ１００（本発明の「制御装置」に対応）を備える。
【００１５】
吸気マニホールド１１は、下流側吸気管１６ｂを介してインタークーラー１８に連結されている。
インタークーラー１８は、吸気管１６を介してターボチャージャー１３のコンプレッサー１４に連結されている。コンプレッサー１４は、上流側吸気管１６ａを介してエアクリーナー１７に連結されている。
【００１６】
エアクリーナー１７からの空気は、上流側吸気管１６ａを通ってコンプレッサー１４に吸引されて昇圧され、インタークーラー１８を通って冷却されて、下流側吸気管１６ｂを通って吸気マニホールド１１からエンジン１に供給される。
【００１７】
排気マニホールド１２は、ターボチャージャー１３のタービン１５に連結されている。
【００１８】
タービン１５は、排気通路３０を介して排気管２０に連結されている。エンジン１からの排気ガスは、タービン１５を駆動した後、排気通路３０を通って排気管２０に排気される。
【００１９】
低圧ＥＧＲ通路２１Ｌは、ＬＮＴ３１からの排気ガスをコンプレッサー１４の上流側に還流させる。低圧ＥＧＲ通路２１Ｌには、ＥＧＲクーラー２２ＬおよびＥＧＲバルブ２３Ｌが設けられている。排気ガスの一部を低圧ＥＧＲ通路２１Ｌに通して吸気に戻すことにより、エンジン１に入る空気量を抑制し、燃焼温度を下げることでＮＯｘの排出量を低減することができる。なお、コンプレッサー１４から吸気管１６、インタークーラー１８、下流側吸気管１６ｂ、吸気マニホールド１１、吸気弁（図示略）およびエンジン１の内部までの経路を、「吸気系統」という場合がある。
【００２０】
高圧ＥＧＲ通路２１Ｈは、タービン１５の上流側からの排気ガスを吸気マニホールド１１の上流側であって、インタークーラー１８の下流側に還流させる。高圧ＥＧＲ通路２１Ｈには、ＥＧＲクーラー２２ＨおよびＥＧＲバルブ２３Ｈが設けられている。なお、高圧ＥＧＲ通路２１Ｈは、排気ガスを吸気マニホールド１１の上流側であって、コンプレッサー１４の下流側に還流させてもよい。
【００２１】
排気通路３０には吸蔵型窒素酸化物還元触媒（Ｌｅａｎ  ＮＯｘ  Ｔｒａｐｓ：ＬＮＴ）３１と、ディーゼル微粒子捕集フィルター(Ｄｉｅｓｅｌ  ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  ｆｉｌｔｅｒ：ＤＰＦ)３２と、とが設けられている。排気通路３０のＬＮＴ３１の下流側にＮＯｘセンサ３５が設けられている。
【００２２】
ＤＰＦ３２は、排気ガス中の有害物質を含む微粒子を除去するフィルターである。また、ＤＰＦ３２において、ＬＮＴ３１からの二酸化窒素（ＮＯ２）と炭素（Ｃ）とが反応して二酸化炭素（ＣＯ２）および窒素（Ｎ２）が生成される。
【００２３】
ＬＮＴ３１は、排気温度が吸蔵温度Ｔ０であり、かつ、排気空燃比がリーン状態である場合、排気ガス中のＮＯｘを吸蔵する。同時に、ＬＮＴ３１は、排気ガス中のＳＯｘを吸蔵する。ＬＮＴ３１は、一般的に、ＳＯｘをＮＯｘより吸蔵し易く、吸蔵したＳＯｘをＮＯｘより除去（離脱）し難いという性質を有する。そのため、ＳＯｘをＬＮＴ３１から除去する場合の触媒床温度は、ＮＯｘをＬＮＴ３１から除去させる場合より高温に設定される。
【００２４】
ＬＮＴ３１は、排気温度が吸蔵温度Ｔ０より高い予め定められた第１の温度Ｔ１（＞Ｔ０）であり、かつ、排気空燃比がリッチ状態である場合、吸蔵しているＮＯｘを、排気ガス中の炭化水素（ＨＣ）および一酸化炭素（ＣＯ）と反応させてＬＮＴ３１から除去（離脱）する。
【００２５】
ＬＮＴ３１は、ＮＯｘを除去する場合、排気空燃比をリッチ状態にするために、排気ガス中のＳＯｘを吸蔵する機能が低下する。つまり、ＮＯｘをＬＮＴ３１から除去する場合、ＳＯｘを含む排気ガスがＬＮＴ３１の下流側に流出する。
【００２６】
ＬＮＴ３１は、排気温度が第１の温度Ｔ１より高い予め定められた第２の温度Ｔ２（＞Ｔ１）の場合で、排気空燃比がリッチ状態である場合、吸蔵しているＳＯｘをＬＮＴ３１から除去（離脱）させる。つまり、ＳＯｘをＬＮＴ３１から除去する場合、ＳＯｘを含む排気ガスがＬＮＴ３１の下流側に流出する。
【００２７】
上述したように、ＮＯｘを除去する場合、または、ＳＯｘを除去する場合に、ＳＯｘを含む排気ガスがＬＮＴ３１の下流側に流出する。これにより、低圧ＥＧＲ通路２１Ｌが開かれていた場合に、ＳＯｘを含む排気ガスが低圧ＥＧＲ通路２１Ｌを通って吸気系統に流れる。このため、排気ガス中のＳＯｘと水分とが反応して硫酸が生成され、硫酸が吸気系統の部品を腐食させるおそれがある。
【００２８】
次に、ＥＣＵ１００について説明する。なお、以下の説明で、ＬＮＴ３１に吸蔵されたＮＯｘまたはＳＯｘをＬＮＴ３１から除去（離脱）させることを、ＬＮＴ３１の還元浄化処理という。
【００２９】
ＥＣＵ１００は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータと入出力回路とを備えている。ＥＣＵ１００の入力回路には、ＮＯｘセンサ３５が接続されている。ＥＣＵ１００の出力回路には、ＥＧＲバルブ２３Ｌ、ＥＧＲバルブ２３Ｈが接続されている。
【００３０】
ＥＣＵ１００は、図２に示すように、第１除去制御部１０１、第２除去制御部１０２およびＥＧＲ制御部１０３を有する。
【００３１】
第１除去制御部１０１は、排気温度を第１の温度Ｔ１に上昇させ、かつ、排気空燃比をリッチ状態にさせることで、ＬＮＴ３１に吸蔵されたＮＯｘをＬＮＴ３１から除去（離脱）させる制御を行う（ＮＯｘの除去制御）。第１除去制御部１０１は、公知の方法（例えば、ポスト噴射）により排気温度を上昇させる。また、第１除去制御部１０１は、公知の方法（例えば、吸入空気量調整、燃行噴射量調整）により排気空燃比をリーン状態からリッチ状態にさせる。第１除去制御部１０１は、例えば、高速道路での走行時のように排気温度が比較的高い場合に、ＮＯｘの除去制御を予め定められた周期で交互に繰り返す。
【００３２】
第２除去制御部１０２は、排気温度を第１の温度Ｔ１より高い第２の温度Ｔ２に上昇させ、かつ、排気空燃比をリッチ状態にさせることで、ＬＮＴ３１に吸蔵されたＳＯｘをＬＮＴ３１から除去（離脱）させる制御を行う（ＳＯｘの除去制御）。第２除去制御部１０２は、上記の第１除去制御部１０１と同様に、公知の方法により排気温度を上昇させ、また、排気空燃比をリーン状態からリッチ状態にさせる。第２除去制御部１０２は、高速道路での走行時のように排気温度が比較的高い場合に、ＳＯｘの除去制御を予め定められた周期で交互に繰り返す。
【００３３】
ＥＧＲ制御部１０３は、低圧ＥＧＲ通路２１Ｌにおける還流量を調整するように、ＥＧＲバルブ２３Ｌの開度を制御する。
【００３４】
ＥＧＲ制御部１０３は、ＮＯｘの除去制御が行われる場合に、低圧ＥＧＲ通路２１Ｌを閉じるようにＥＧＲバルブ２３Ｌの制御を行う。ここで、「低圧ＥＧＲ通路２１Ｌを閉じる」とは、低圧ＥＧＲ通路２１Ｌを全閉すること、および、低圧ＥＧＲ通路２１Ｌを部分的に閉じることの両方を意味する。以下の説明において、「低圧ＥＧＲ通路２１Ｌを閉じる」は、低圧ＥＧＲ通路２１Ｌの全閉を意味する。これにより、ＮＯｘをＬＮＴ３１から除去する場合、ＳＯｘを含む排気ガスが低圧ＥＧＲ通路２１Ｌを通って吸気系統に流れることが防止される。
【００３５】
なお、低圧ＥＧＲ通路２１Ｌを部分的に閉じる構成では、吸気系統に流れるＳＯｘを含む排気ガスの流量を減少させることができる。
【００３６】
ＥＧＲ制御部１０３は、ＳＯｘの除去制御が行われる場合に、低圧ＥＧＲ通路２１Ｌを閉じるようにＥＧＲバルブ２３Ｌの制御を行う。これにより、ＳＯｘをＬＮＴ３１から除去する場合、ＳＯｘを含む排気ガスが低圧ＥＧＲ通路２１Ｌを通って吸気系統に流れることが防止される。
【００３７】
＜ＬＮＴ３１の還元浄化処理＞
次に、ＬＮＴ３１の還元浄化処理の一例について図３を参照して説明する。図３に示す「ＥＧＲの実施」は低圧ＥＧＲ通路２１Ｌを開くことを意味し、また、「ＥＧＲの中止」は低圧ＥＧＲ通路２１Ｌを閉じることを意味する。また、図３に示す「ＬＮＴがＳＯｘを吸蔵」は、排気温度が吸蔵温度であり、かつ、排気空燃比がリーン状態の場合を意味する。ＬＮＴ３１の還元浄化処理は、エンジン１の始動により開始される。
【００３８】
ステップＳ１００において、ＥＣＵ１００は低圧ＥＧＲの実施中であるか否かを判断する。低圧ＥＧＲの実施中の場合（ステップＳ１００：ＹＥＳ）、処理はステップＳ１１０に移る。低圧ＥＧＲの実施中でない場合（ステップＳ１００：ＮＯ）、処理はステップＳ１００に戻る。
【００３９】
ステップＳ１１０において、ＥＣＵ１００はＬＮＴ３１がＳＯｘを吸蔵するか否かを判断する。
【００４０】
ＬＮＴ３１がＳＯｘを吸蔵する場合（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、ステップＳ１２０において、ＥＣＵ１００は、低圧ＥＧＲの実施を継続するように、ＥＧＲバルブ２３Ｌを制御する。
【００４１】
ＬＮＴ３１がＳＯｘを吸蔵しない場合（ステップＳ１１０：ＮＯ）、ステップＳ１３０において、ＥＣＵ１００は、低圧ＥＧＲの実施を中止するように、ＥＧＲバルブ２３Ｌを制御する。
【００４２】
＜本実施の形態の効果＞
以上のように、本実施の形態に係る内燃機関の制御装置は、エンジン１の排気通路３０に設けられて排気ガス中のＮＯｘ還元浄化するＬＮＴ３１と、ＬＮＴ３１からの排気ガスをターボチャージャー１３のコンプレッサー１４の上流側に還流させる低圧ＥＧＲ通路２１Ｌと、排気温度を予め定められた第１の温度に上昇させ、かつ、排気空燃比をリッチ状態にさせることで、吸蔵されたＮＯｘの除去制御を行う第１除去制御部１０１と、ＮＯｘの除去制御が行われる場合に、低圧ＥＧＲ通路２１Ｌを閉じるようにＥＧＲバルブ２３Ｌを制御するＥＧＲ制御部１０３とを備える。
【００４３】
ＮＯｘ除去制御ではＬＮＴ３１にＳＯｘが吸蔵されないが、低圧ＥＧＲ通路２１が閉じられるため、ＳＯｘを含む排気ガスが低圧ＥＧＲ通路２１Ｌを通って吸気系統に流れることが防止される。これにより、排気ガス中のＳＯｘと吸気中の水分とが反応して硫酸が生成されず、硫酸による吸気系統の腐食を防止することができる。
【００４４】
なお、吸気系統に流れるＳＯｘを含む排気ガスの流量は、低圧ＥＧＲ通路２１Ｌを部分的に閉じることによって減少させることができる。流量の減少に応じて、排気ガス中のＳＯｘ量も減少して、吸気中の水分と反応した生成される硫酸量を減少する。これにより、吸気系統の腐食の進行を遅らせることができる。
【００４５】
＜本実施の形態の変形例＞
次に、本実施の形態の変形例について説明する。
【００４６】
（変形例１）
先ず、変形例１について説明する。変形例１では、上記実施の形態と異なる構成について主に説明し、同じ構成の説明を省略する。
【００４７】
上記実施の形態では、ＬＮＴ３１がＳＯｘを吸蔵しない場合（ステップＳ１１０：ＮＯ）、ステップＳ１３０において、ＥＣＵ１００は、低圧ＥＧＲの実施を中止するように、ＥＧＲバルブ２３Ｌを制御する。
【００４８】
変形例１では、ＬＮＴ３１がＳＯｘを吸蔵しない場合（ステップＳ１１０：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、低圧ＥＧＲの実施を中止するように、ＥＧＲバルブ２３Ｌを制御する一方、高圧ＥＧＲを実施するように、ＥＧＲバルブ２３Ｈを制御する。
【００４９】
これにより、低圧ＥＧＲ通路２１Ｌに替えて、高圧ＥＧＲ通路２１Ｈを用いて排気ガスの一部を吸気に戻すことにより、エンジン１に吸入される空気量が抑制され、燃焼温度を下げることにより、ＮＯｘの排出量を低減することができる。
【００５０】
（変形例２）
上記実施の形態では、ＥＣＵ１００は、ＬＮＴ３１からＮＯｘを除去（離脱）させるためのＮＯｘの除去制御が行われる場合に、低圧ＥＧＲ通路２１Ｌを閉じるようにＥＧＲバルブ２３Ｌを制御する。
【００５１】
市街地走行時のように排気ガスが比較的低い場合に、ＮＯｘの除去制御を行うために、例えば、ポスト噴射によりエンジン出力を抑えつつ温度Ｔ１まで上昇させることは困難な場合が有る。
【００５２】
このため、市街地走行時にはＮＯｘの除去制御が行われない。ＮＯｘの除去制御が予め定められた期間行われずに、ＬＮＴ３１によるＳＯｘの吸蔵量が最大量を超えた場合、ＳＯｘを含む排気ガスがＬＮＴ３１の下流に流出する。このため、ＥＧＲ制御部１０３は、ＮＯｘの除去制御が予め定められた期間行われない場合に、低圧ＥＧＲ通路２１Ｌを閉じるようにＥＧＲバルブ２３Ｌを制御する。
【００５３】
同様の理由により、ＥＧＲ制御部１０３は、ＳＯｘの除去制御が予め定められた期間行われない場合に、低圧ＥＧＲ通路２１Ｌを閉じるようにＥＧＲバルブ２３Ｌを制御する。
【００５４】
（変形例３）
次に、変形例３について説明する。
ＥＣＵ１００の内部メモリには、ＬＮＴ３１の吸蔵時におけるＮＯｘ吸蔵量と経年劣化との関係を示すＮＯｘ吸蔵マップが格納されている。
【００５５】
ＥＣＵ１００は、ＬＮＴ３１の吸蔵時におけるＮＯｘセンサ３５の検出結果に基づき、ＮＯｘ吸蔵マップを参照して、経年劣化の数値を求め、求めた数値が予め定められた閾値を超えている場合、低圧ＥＧＲ通路２１Ｌを閉じるようにＥＧＲバルブ２３Ｌを制御する。ＥＣＵ１００は、ＬＮＴ３１の劣化状態を表示部（図示略）に表示させる。なお、ＬＮＴ３１の下流にＮＯｘセンサ３５が設けられる構成において、ＮＯｘセンサ３５により測定されたＮＯｘ濃度が閾値以上の場合に、ＬＮＴ３１によるＮＯｘの吸着およびＳＯｘの吸着ができていないため、低圧ＥＧＲを中止するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本開示の内燃機関の制御装置は、吸気系統の腐食を防止することが要求されるエンジンを搭載した車両として有用である。
【符号の説明】
【００５７】
１  エンジン
１１  吸気マニホールド
１２  排気マニホールド
１３  ターボチャージャー
１４  コンプレッサー
１５  タービン
１６  吸気管
１６ａ  上流側吸気管
１６ｂ  下流側吸気管
１７  エアクリーナー
１８  インタークーラー
２０  排気管
２１Ｌ  低圧ＥＧＲ通路
２１Ｈ  高圧ＥＧＲ通路
２２Ｌ  ＥＧＲクーラー
２２Ｈ  ＥＧＲクーラー
２３Ｌ  ＥＧＲバルブ
２３Ｈ  ＥＧＲバルブ
３０  排気通路
３１  ＬＮＴ
３２  ＤＰＦ
３５  ＮＯｘセンサ
１００  ＥＣＵ
【図１】
2019007424.tif 000003
【図２】
2019007424.tif 000004
【図３】
2019007424.tif 000005