(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関本体と、
前記内燃機関本体の燃焼室に吸入空気を導くための吸気ラインと、
前記燃焼室から排出される排気ガスの通路となる排気ラインと、
前記排気ラインに介挿されたタービン、及びこのタービンによって駆動される状態で前記吸気ラインに介挿されたコンプレッサを含む過給機と、
一端部が前記排気ラインのうち前記タービンよりも排気ガス流れ方向上流側に接続され、他端部が前記吸気ラインのうち前記コンプレッサよりも吸入空気流れ方向上流側に接続されたＥＧＲラインと、
前記ＥＧＲラインに介挿された排気ガス後処理装置と、
前記排気ガス後処理装置よりも排気ガス流れ方向下流側において前記ＥＧＲラインの開口幅を変更可能なＥＧＲ制御弁と、
一端部が前記ＥＧＲラインのうち排気ガス流れ方向に関し前記排気ガス後処理装置と前記ＥＧＲ制御弁との間に接続され、他端部が前記排気ラインのうち前記タービンよりも排気ガス流れ方向下流側に接続された放出ラインと、
前記放出ラインの開口幅を変更可能な第１制御弁と、
前記排気ガス後処理装置のフィルタに捕捉した粒子状物質を燃焼除去する再生処理の要否を判定するための情報を提供するように構成された情報提供装置と、
前記ＥＧＲ制御弁及び前記第１制御弁の作動制御を司るための制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記情報提供装置によって提供された情報に基づいて前記再生処理の要否を判定し、再生処理が必要と判定した場合には、前記ＥＧＲラインを遮断するように前記ＥＧＲ制御弁を作動させ、且つ前記過給機の回転数が所定回転数以下となるように前記第１制御弁を作動させることを特徴とする過給機付き内燃機関。
【請求項２】
前記放出ラインのうち前記第１制御弁よりも下流側を前記排気ラインのうち排気ガス流れ方向に関し前記ＥＧＲラインとの接続部と前記タービンとの間に接続するための接続ラインと、
前記放出ラインのうち前記接続ラインとの接続部よりも排気ガス流れ方向下流側において当該放出ラインの開口幅を変更可能な第２制御弁と、
前記接続ラインの開口幅を変更可能な第３制御弁と、
前記燃焼室から前記タービンへの排気ガスの流れを遮断し且つ前記接続ラインから前記タービンへの排気ガスの流れを許容する状態、又は前記燃焼室から前記タービンへの排気ガスの流れを許容し且つ前記接続ラインから前記タービンへの排気ガスの流れを遮断する状態を切替可能な第４制御弁とを備え、
前記制御装置は、前記排気ガス後処理装置のフィルタに捕捉した粒子状物質を強制的に燃焼除去する強制再生処理を行う場合、前記放出ライン中の排気ガスが前記接続ラインを流れるように前記第２制御弁及び前記第３制御弁を作動させるとともに、前記燃焼室から前記タービンへの排気ガスの流れを遮断し且つ前記接続ラインから前記タービンへの排気ガスの流れを許容するように前記第４制御弁を作動させることを特徴とする請求項１に記載の過給機付き内燃機関。
【請求項３】
前記排気ガス後処理装置は、排気ガス中の粒子状物質を捕捉するためのフィルタと、このフィルタを加熱可能な電気ヒータとを含み、
前記制御装置は、前記フィルタに捕捉した粒子状物質を燃焼除去する前記排気ガス後処理装置の再生処理が行われるとき、前記電気ヒータをＯＮにすることを特徴とする請求項１に記載の過給機付き内燃機関。
【請求項４】
前記排気ガス後処理装置は、排気ガス中の粒子状物質を捕捉するためのフィルタと、このフィルタを加熱可能なバーナーとを含み、
前記制御装置は、前記フィルタに捕捉した粒子状物質を燃焼除去する前記排気ガス後処理装置の再生処理が行われるとき、前記バーナーを加熱状態とすることを特徴とする請求項１に記載の過給機付き内燃機関。
【請求項５】
前排気ガス記後処理装置は、排気ガス中の粒子状物質を捕捉するためのフィルタと、このフィルタよりも排気ガス流れ方向上流側において昇温用添加剤を添加可能な添加剤供給機構とを含み、
前記制御装置は、前記フィルタに捕捉した粒子状物質を燃焼除去する前記排気ガス後処理装置の再生処理が行われるとき、昇温用添加剤が添加されるように前記添加剤供給機構を作動させることを特徴とする請求項１に記載の過給機付き内燃機関。
【請求項６】
内燃機関本体と、
前記内燃機関本体の燃焼室に吸入空気を導くための吸気ラインと、
前記燃焼室から排出される排気ガスの通路となる排気ラインと、
前記排気ラインに介挿されたタービン、及びこのタービンによって駆動される状態で前記吸気ラインに介挿されたコンプレッサを含む過給機と、
一端部が前記排気ラインのうち前記タービンよりも排気ガス流れ方向上流側に接続され、他端部が前記吸気ラインのうち前記コンプレッサよりも吸入空気流れ方向上流側に接続されたＥＧＲラインと、
前記ＥＧＲラインに介挿された排気ガス後処理装置と、
前記排気ガス後処理装置よりも排気ガス流れ方向下流側において前記ＥＧＲラインの開口幅を変更可能なＥＧＲ制御弁と、
一端部が前記ＥＧＲラインのうち排気ガス流れ方向に関し前記排気ガス後処理装置と前記ＥＧＲ制御弁との間に接続され、他端部が前記排気ラインのうち前記タービンよりも排気ガス流れ方向下流側に接続された放出ラインと、
前記放出ラインの開口幅を変更可能な第１制御弁と、
前記排気ガス後処理装置のフィルタに捕捉した粒子状物質を燃焼除去する再生処理の要否を判定するための情報を提供するように構成された情報提供装置と、
前記ＥＧＲ制御弁及び前記第１制御弁の作動制御を司るための制御装置とを備え、
前記過給機は、前記タービンに可変ノズルベーンが設けられた可変容量ターボ型とされ、
前記制御装置は、前記情報提供装置によって提供された情報に基づいて前記再生処理の要否を判定し、再生処理が必要と判定した場合には、前記ベーンを絞り、前記ＥＧＲラインを遮断するように前記ＥＧＲ制御弁を作動させ、前記排気ガス後処理装置通過後の排気ガスが前記放出ラインを流れるように前記第１制御弁を作動させることを特徴とする過給機付き内燃機関。
【請求項７】
吸入空気量を検出するための吸入空気量検出装置と、
ブーストを検出するためのブースト検出装置とを備え、
前記制御装置は、再生処理が必要でないと判定した場合には、前記ベーンを絞り、前記ＥＧＲラインの排気ガスが前記吸気ラインへ流れるように前記ＥＧＲ制御弁を作動させ、
前記制御装置は、前記吸入空気量検出装置によって検出された吸入空気量及び前記ブースト検出装置によって検出されたブーストに基づいて、前記排気ガス後処理装置の再生処理時及び非再生処理時で吸入空気量及びブーストが一定となるように、前記ベーンを絞り、且つ前記第１制御弁を作動させることを特徴とする請求項６に記載の過給機付き内燃機関。
【請求項８】
内燃機関本体と、
前記内燃機関本体の燃焼室に吸入空気を導くための吸気ラインと、
前記燃焼室から排出される排気ガスの通路となる排気ラインと、
前記排気ラインに介挿されたタービン、及びこのタービンによって駆動される状態で前記吸気ラインに介挿されたコンプレッサを含む過給機と、
一端部が前記排気ラインのうち前記タービンよりも排気ガス流れ方向上流側に接続され、他端部が前記吸気ラインのうち前記コンプレッサよりも吸入空気流れ方向上流側に接続されたＥＧＲラインと、
前記ＥＧＲラインに介挿された排気ガス後処理装置と、
前記排気ガス後処理装置よりも排気ガス流れ方向下流側において前記ＥＧＲラインの開口幅を変更可能なＥＧＲ制御弁と、
一端部が前記ＥＧＲラインのうち排気ガス流れ方向に関し前記排気ガス後処理装置と前記ＥＧＲ制御弁との間に接続され、他端部が前記排気ラインのうち前記タービンよりも排気ガス流れ方向下流側に接続された放出ラインと、
前記放出ラインの開口幅を変更可能な第１制御弁と、
前記ＥＧＲ制御弁及び前記第１制御弁の作動制御を司るための制御装置とを備え、
前記排気ガス後処理装置は、排気ガス中の粒子状物質を捕捉するためのフィルタと、このフィルタを加熱可能な電気ヒータとを含み、
前記制御装置は、前記フィルタに捕捉した粒子状物質を燃焼除去する前記排気ガス後処理装置の再生処理が行われるとき、前記電気ヒータをＯＮにすると共に、前記電気ヒータがＯＮのときには、前記放出ラインの開口幅が前記電気ヒータがＯＦＦのときよりも小さくなるように前記第１制御弁を作動させることを特徴とする過給機付き内燃機関。
【請求項９】
前記再生処理の要否を判定するための情報を提供するように構成された情報提供装置と、
前記内燃機関本体の作動状態を検出するための作動状態検出装置とを備え、
前記制御装置は、前記情報提供装置によって提供された情報に基づいて前記再生処理が必要と判定した場合であって、前記作動状態検出装置によって検出された前記内燃機関本体の状態に基づいて排気ガスの前記吸気ラインへの供給量が閾値以上必要であると判定した場合、前記電気ヒータをＯＮにし、この電気ヒータがＯＦＦのときよりも前記ＥＧＲラインの開口幅が小さくなるように前記ＥＧＲ制御弁を作動させることを特徴とする請求項８に記載の過給機付き内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過給機付き内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンにおいては、排気ラインに介挿されるタービン及び前記タービンによって駆動される状態で吸気ラインに介挿されるコンプレッサを含む過給機を備え、排気エネルギーを過給に利用することが広く利用されている。
【０００３】
また、ディーゼルエンジンにおいては、排気ラインの排気ガスの少なくとも一部を吸気ラインへ戻すためのＥＧＲラインを設け、前記ＥＧＲラインを介して前記排気ラインから前記吸気ラインへ戻される排気ガス（ＥＧＲガス）によって内燃機関本体における燃焼温度を下げて窒素酸化物（ＮＯｘ）の低減を図るとともに、着火までの時間を遅延させて燃料及び空気の混合時間を稼ぐＥＧＲ（排気ガス再循環）も広く利用されている。
【０００４】
前記ＥＧＲラインを備える場合には、前記排気ラインから前記吸気ラインへ戻される排気ガス（ＥＧＲガス）中に含まれるカーボン等の粒子状物質（パーティキュレートマター：ＰＭ）を除去して、前記粒子状物質によって前記コンプレッサのブレード等が損傷することを防止するために、前記ＥＧＲラインにディーゼルパティキュレートフィルタ等の排気ガス後処理装置が介挿される。
【０００５】
前記排気ガス後処理装置を備える場合には、前記排気ガス後処理装置に堆積した粒子状物質を除去する必要がある。
【０００６】
例えば、下記特許文献１には、排気ラインに介挿されたタービン及び前記タービンに駆動される状態で吸気ラインに介挿されたコンプレッサを有する過給機と、一端部が前記排気ラインに接続され且つ他端部が前記吸気ラインに接続されたＥＧＲラインと、前記ＥＧＲラインに介挿された排気ガス後処理装置とを備えた内燃機関であって、前記ＥＧＲラインの他端部を前記吸気ラインのうち前記コンプレッサより上流側又は下流側に選択的に連通させる弁手段を設け、ＥＧＲ停止領域の所定の運転条件下において前記弁手段によって前記ＥＧＲラインの他端部を前記吸気ラインのうち前記コンプレッサより下流側に連通させ、前記コンプレッサから送られてくる圧縮空気を前記排気ガス後処理装置に逆流させて前記排気ガス後処理装置に堆積した粒子状物質を除去し得るように構成された内燃機関が開示されている。
【０００７】
前記特許文献１に記載の内燃機関は、前記排気ガス後処理装置に堆積した粒子状物質の除去という観点においては有効であるものの、前記コンプレッサによって圧縮した空気の一部を用いて前記排気ガス後処理装置から粒子状物質の除去を行うため、粒子状物質の除去処理中においては、前記過給機による前記内燃機関の性能向上が十分には発揮できないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平４−１４８０１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、斯かる従来技術に鑑みなされたものであり、吸気用の過給機とＥＧＲラインと前記ＥＧＲラインに介挿された排気ガス後処理装置とを備えた過給機付き内燃機関であって、十分な量のＥＧＲガスを供給でき、且つ、前記過給機による内燃機関本体に対する効果が損なわれることを可及的に防止しつつ前記排気ガス後処理装置に堆積した粒子状物質を除去し得る過給機付き内燃機関を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様によれば、過給機付き内燃機関は、内燃機関本体と、吸気ラインと、排気ラインと、過給機と、ＥＧＲラインと、排気ガス後処理装置と、ＥＧＲ制御弁と、放出ラインと、第１制御弁と、情報提供装置と、制御装置とを備える。吸気ラインは、前記内燃機関本体の燃焼室に吸入空気を導くためのものである。排気ラインは、前記燃焼室から排出される排気ガスの通路となるものである。過給機は、前記排気ラインに介挿されたタービン、及びこのタービンによって駆動される状態で前記吸気ラインに介挿されたコンプレッサを含む。ＥＧＲラインは、一端部が前記排気ラインのうち前記タービンよりも排気ガス流れ方向上流側に接続され、他端部が前記吸気ラインのうち前記コンプレッサよりも吸入空気流れ方向上流側に接続される。排気ガス後処理装置は、前記ＥＧＲラインに介挿される。ＥＧＲ制御弁は、前記排気ガス後処理装置よりも排気ガス流れ方向下流側において前記ＥＧＲラインの開口幅を変更可能なものである。放出ラインは、一端部が前記ＥＧＲラインのうち排気ガス流れ方向に関し前記排気ガス後処理装置と前記ＥＧＲ制御弁との間に接続され、他端部が前記排気ラインのうち前記タービンよりも排気ガス流れ方向下流側に接続される。第１制御弁は、前記放出ラインの開口幅を変更可能なものである。情報提供装置は、前記排気ガス後処理装置のフィルタに捕捉した粒子状物質を燃焼除去する再生処理の要否を判定するための情報を提供するように構成される。制御装置は、前記ＥＧＲ制御弁及び前記第１制御弁の作動制御を司るためのものであり、前記情報提供装置によって提供された情報に基づいて前記再生処理の要否を判定し、再生処理が必要と判定した場合には、前記ＥＧＲラインを遮断するように前記ＥＧＲ制御弁を作動させ、且つ前記過給機の回転数が所定回転数以下となるように前記第１制御弁を作動させるように構成される。
【００１１】
本発明の他態様は、前記内燃機関本体と、前記吸気ラインと、前記排気ラインと、前記過給機と、前記ＥＧＲラインと、前記排気ガス後処理装置と、前記ＥＧＲ制御弁と、前記放出ラインと、前記第１制御弁と、前記情報提供装置と、前記制御装置とを備える。
他態様において、前記過給機は、前記タービンに可変ノズルベーンが設けられた可変容量ターボ型とされる。前記制御装置は、前記情報提供装置によって提供された情報に基づいて前記再生処理の要否を判定し、再生処理が必要と判定した場合には、前記ベーンを絞り、前記ＥＧＲラインを遮断するように前記ＥＧＲ制御弁を作動させ、前記排気ガス後処理装置通過後の排気ガスが前記放出ラインを流れるように前記第１制御弁を作動させる。
【００１２】
本発明のさらに他の態様は、前記内燃機関本体と、前記吸気ラインと、前記排気ラインと、前記過給機と、前記ＥＧＲラインと、前記排気ガス後処理装置と、前記ＥＧＲ制御弁と、前記放出ラインと、前記第１制御弁と、前記情報提供装置と、前記制御装置とを備える。
さらに他の態様においては、前記排気ガス後処理装置は、排気ガス中の粒子状物質を捕捉するためのフィルタと、このフィルタを加熱可能な電気ヒータとを含むものとされ、前記制御装置は、前記フィルタに捕捉した粒子状物質を燃焼除去する前記排気ガス後処理装置の再生処理が行われるとき、前記電気ヒータをＯＮにすると共に、前記電気ヒータがＯＮのときには、前記放出ラインの開口幅が前記電気ヒータがＯＦＦのときよりも小さくなるように前記第１制御弁を作動させる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、吸気用の過給機とＥＧＲラインと前記ＥＧＲラインに介挿された排気ガス後処理装置とを備えた過給機付き内燃機関であって、十分な量のＥＧＲガスを供給でき、且つ、前記過給機による内燃機関本体に対する効果が損なわれることを可及的に防止しつつ前記排気ガス後処理装置に堆積した粒子状物質を除去し得る過給機付き内燃機関を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態に係る過給機付き内燃機関の概略構成を示す図。
【図２】第２実施形態に係る過給機付き内燃機関の概略構成を示す図。
【図３】第３実施形態に係る過給機付き内燃機関の概略構成を示す図。
【図４】第４実施形態に係る過給機付き内燃機関の概略構成を示す図。
【図５】第５実施形態に係る過給機付き内燃機関の概略構成を示す図。
【図６】第６実施形態に係る過給機付き内燃機関の概略構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施形態を、添付図面を参照しつつ説明する。添付図面において、同一の引用符号は、対応する又は同一の要素を示す。
【００１６】
[実施形態１]
本発明の第１実施形態に係る過給機付き内燃機関１Ａについて図１を参照しつつ説明する。
【００１７】
図１に示すように、内燃機関１Ａは、内燃機関本体１０と、吸気ライン２０と、排気ライン３０と、過給機４０と、ＥＧＲライン５０と、排気ガス後処理装置６０と、放出ライン７０と、制御装置１００とを備えている。
【００１８】
内燃機関本体１０は、燃料を圧縮空気に供給して燃焼させ、この燃焼による膨張エネルギーから回転動力を得るように構成されている。
【００１９】
内燃機関本体１０は、シリンダ及びピストンを含むシリンダブロックと、前記シリンダの開口を塞ぐように前記シリンダブロックに連結されるシリンダヘッドとを備えている。内燃機関本体１０には、前記シリンダ、前記ピストン及び前記シリンダヘッドによって前記燃焼室が画されている。
【００２０】
前記シリンダヘッドには、前記燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射弁が設けられている。前記燃料噴射弁は前記燃焼室の数と同数だけ設けられ、それぞれの燃焼噴射弁から対応する燃焼室へ燃料が供給されるようになっている。前記燃料噴射弁による燃料噴射の回数及びタイミングを制御することによって、前記内燃機関本体の出力回転数及びトルクが変更される。
【００２１】
吸気ライン２０は、内燃機関本体１０の燃焼室に吸入空気を導くための部材である。吸気ライン２０は、吸気マニホールド２１及び吸気管２２を備えている。
【００２２】
吸気マニホールド２１は、吸入空気を複数の燃焼室に均等に配分するための部材であり、前記シリンダヘッドに固定されている。吸気マニホールド２１の一端部は吸気管２２に接続されている。吸気マニホールド２１の他端部は、前記燃焼室と同数に分岐され、その分岐部分で各燃焼室に接続されている。
【００２３】
吸気管２２は、吸入空気を吸気マニホールド２１を介して前記燃焼室へ流すための部材であり、吸入空気流れ方向上流側端部及び下流側端部を有している。吸気管２２は、その吸入空気流れ方向下流側端部を吸気マニホールド２１の一端部に接続させて、吸入空気を当該吸気管２２の上流側端部から下流側端部へ流すことができるように構成されている。
【００２４】
吸気ライン２０（吸気管２２）には、エアクリーナ（図示せず）、過給機４０のコンプレッサ４２、及びインタークーラ２５が介挿されている。
【００２５】
前記エアクリーナは、内燃機関本体１０の燃焼室へ吸気ライン２０を介して導入される吸入空気を浄化するためのものである。このエアクリーナは、吸気ライン２０のうち過給機４０のコンプレッサ４２よりも吸入空気流れ方向上流側に設けられている。
【００２６】
インタークーラ２５は、コンプレッサ４２からの吸入空気を冷却するためのものである。インタークーラ２５は、吸気ライン２０うちコンプレッサ４２よりも吸入空気流れ方向下流側に設けられている。
【００２７】
排気ライン３０は、内燃機関本体１０の燃焼室から排出される排気ガスの通路となるものである。排気ライン３０は、排気マニホールド３１及び排気管３２を備えている。
【００２８】
排気マニホールド３１は、前記燃焼室から排出される排気ガスを集合させる部材であり、前記シリンダヘッドに固定されている。排気マニホールド３１の一端部は、前記燃焼室と同数に分岐されて、その分岐部分で各燃焼室に接続されている。排気マニホールド３１の他端部は排気管３２に接続されている。
【００２９】
排気管３２は、前記燃焼室から排気マニホールド３１を介して排出される排気ガスを流すための部材であり、排気ガス流れ方向上流側端部及び下流側端部を有している。排気管３２は、その上流側端部を排気マニホールド３１の他端部に接続させて、前記燃焼室から排気マニホールド３１を介して排出された排気ガスを当該排気管３２の排気ガス流れ方向上流側端部から下流側端部へ流すことができるように構成されている。
【００３０】
過給機４０は、内燃機関本体１０へ吸入空気を強制的に送り込むためのものである。過給機４０は、タービン４１と、コンプレッサ４２とを備えている。
【００３１】
タービン４１は、内燃機関本体１０の燃焼室から排出される排気ガスのエネルギーによって回転されるように、排気ライン３０（排気管３２）に介挿されている。コンプレッサ４２は、タービン４１によって駆動される状態で、吸気ライン２０（吸気管２２）に介挿されている。
【００３２】
ＥＧＲライン５０は、排気ライン３０中の排気ガスの一部を過給機４０のタービン４１に至る前にＥＧＲガスとして吸気ライン２０へ供給するためのものである。ＥＧＲライン５０は、ＥＧＲ管５２を備えている。
【００３３】
ＥＧＲライン５０（ＥＧＲ管５２）の一端部は、排気ライン３０のうちタービン４１よりも排気ガス流れ方向上流側に接続されている。ＥＧＲライン５０（ＥＧＲ管５２）の他端部は、吸気ライン２０のうちコンプレッサ４２よりも吸入空気流れ方向上流側に接続されている。
【００３４】
ＥＧＲライン５０は、内燃機関本体１０から排出され且つタービン４１に流入される前の高圧な排気ガスのうちその一部をＥＧＲガスとして排気ライン３０から取り込み、このＥＧＲガスを当該ＥＧＲライン５０の一端部から他端部へ流して、吸気ライン２０のうちコンプレッサ４２よりも吸入空気流れ方向上流側の低圧領域に供給することができるように構成されている。
【００３５】
ＥＧＲライン５０には、排気ガス後処理装置６０、ＥＧＲクーラ５３、及びＥＧＲ制御弁８０が介挿されている。
【００３６】
排気ガス後処理装置６０は、排気ガス中のカーボン等の粒子状物質（ＰＭ）を捕捉することによって排気ガス（ＥＧＲガス）を浄化するようになっている。排気ガス後処理装置６０は、前記粒子状物質がＥＧＲガスとともに吸気ライン２０に供給されて過給機４０のコンプレッサ４２のブレード等を損傷することを有効に防止するために設けられている。
【００３７】
排気ガス後処理装置６０は、酸化触媒と、ＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）６５とを備えている。酸化触媒としては、例えば白金が利用される。ＤＰＦ６５は、排気ガスがその内部を通過する際、排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕捉することができるように構成されている。
【００３８】
ＥＧＲクーラ５３は、ＥＧＲガスをＥＧＲライン６０から吸気ライン２０へ供給される前に冷却することができるように構成されている。ＥＧＲクーラ５３は、ＥＧＲライン６０のうち排気ガス後処理装置６０よりも排気ガス流れ方向下流側に設けられている。
【００３９】
ＥＧＲ制御弁８０は、ＥＧＲガスの吸気ライン２０への供給量を調整するためのものである。ＥＧＲ制御弁８０は、ＥＧＲライン６０において排気ガス後処理装置６０よりも排気ガス流れ方向下流側に設けられている。
【００４０】
本実施形態において、ＥＧＲ制御弁８０は、ＥＧＲライン６０のうち排気ガス流れ方向に関し排気ガス後処理装置６０とＥＧＲクーラ５３との間に設けられている。ただし、ＥＧＲ制御弁８０は、ＥＧＲライン６０うちＥＧＲクーラ５３よりも排気ガス流れ方向下流側に設けてもよい。
【００４１】
ＥＧＲ制御弁８０は、排気ガス後処理装置６０よりも排気ガス流れ方向下流側においてＥＧＲライン５０の開口幅（ＥＧＲ管５２の流路面積）を変更可能なように構成されている。このＥＧＲ制御弁８０によりＥＧＲライン５０の開口幅が変更されることによって、ＥＧＲライン６０から吸気ライン２０へ供給されるＥＧＲガスの供給量が調整される。
【００４２】
放出ライン７０は、排気ガス後処理装置６０通過後のＥＧＲガスをＥＧＲライン５０から排気ライン３０へ放出可能とするものである。放出ライン７０は、放出管７２を備えている。
【００４３】
放出ライン７０（放出管７２）の一端部は、ＥＧＲライン５０のうち排気ガス流れ方向に関し排気ガス後処理装置６０とＥＧＲ制御弁８０との間に接続されている。放出ライン７０（放出管７２）の他端部は、排気ライン３０のうち過給機４０のタービン４１よりも排気ガス流れ方向下流側に接続されている。
【００４４】
放出ライン７０は、排気ガス後処理装置６０通過後の排気ガスをＥＧＲライン５０から取り込み、このＥＧＲガスを当該放出ライン７０の一端部から他端部へ流して、排気ライン３０のうちタービン４１よりも排気ガス流れ方向下流側に放出することができるように構成されている。
【００４５】
放出ライン７０には、第１制御弁８１が介挿されている。第１制御弁８１は、ＥＧＲライン５０から放出ライン７０を介して排気ライン３０へ放出されるＥＧＲガスの放出量を調整するためのものである。
【００４６】
第１制御弁８１は、放出ライン７０の開口幅（放出管７２の流路面積）を変更可能なように構成されている。この第１制御弁８１により放出ライン７０の開口幅が変更されることによって、放出ライン７０から排気ライン３０へ放出されるＥＧＲガスの放出量が調整される。
【００４７】
制御装置１００は、演算装置（ＣＰＵ）と記憶装置とを備えている。記憶装置は、例えば、制御プログラムや制御データ等を記憶するＲＯＭ、設定値等を電源を切っても失われない状態で保存し且つ前記設定値等が書き換え可能とされたＥＥＰＲＯＭ、及び前記演算部による演算中に生成されるデータを一時的に保持するＲＡＭ等を含む記憶部を有する。
【００４８】
制御装置１００は、ＥＧＲ制御弁８０と第１制御弁８１とにそれぞれ電気的に接続され、これらの制御弁の作動制御を司るように構成されている。また、制御装置１００は、過給機４０（タービン４１）の回転数を検出するための回転数検出装置１５１と電気的に接続され、この回転数検出装置１５１よって検出された検出値に基づいてタービン４１の回転数を取得することができるように構成されている。
【００４９】
斯かる構成を備えた本実施形態に係る内燃機関１Ａによれば、ＥＧＲライン５０に排気ガス後処理装置６０を介挿させることによる効果、即ち、ＥＧＲガス中の粒子状物質が過給機４０のコンプレッサ４２に衝突することを防止しながらＥＧＲガスを吸気ライン２０に供給することができるという効果を得つつ、排気ガス後処理装置６０によって捕捉された粒子状物質の除去（即ち、排気ガス後処理装置６０の再生処理）が必要な場合には前記粒子状物質を燃焼によって効率的に除去することができる。
【００５０】
即ち、排気ガス後処理装置６０の再生処理が必要な場合、制御装置１００によって、ＥＧＲライン５０を遮断するようにＥＧＲ制御弁８０を作動制御しつつ、過給機４０のタービン４１の回転数が所定回転数以下になるように第１制御弁８１を作動制御する。これによって、排気ガスの温度を３００度程度まで上昇させることができ、この昇温した排気ガスを利用して排気ガス後処理装置６０に捕捉され堆積している粒子状物質を燃焼除去することができる。
【００５１】
より詳しくは、排気ガス後処理装置６０の再生処理が行われない非再生時（内燃機関本体１０の通常運転時）においては、ＥＧＲガスがＥＧＲライン５０を介して吸気ライン２０に供給される。この際、ＥＧＲ制御弁８０が制御装置１００により作動制御されて、吸気ライン２０へのＥＧＲガスの供給量が調整され、必要に応じた十分な量のＥＧＲガスが吸気ライン２０へ供給される。
【００５２】
この状態で、ＥＧＲライン５０が放出ライン７０との第１接続部５７よりも排気ガス流れ方向下流側でＥＧＲ制御弁８０によって遮断されると、ＥＧＲガスが吸気ライン２０へ供給されなくなり、ＥＧＲガスが吸気ライン２０へ供給されているときに比べて、内燃機関本体１０の燃焼温度が上昇する。そのため、燃焼効率が向上して、燃費が改善される。その結果、排気ガスの圧力（排気ガスエネルギー）は低下する。
【００５３】
ＥＧＲライン５０がＥＧＲ制御弁８０によって遮断されていない場合には、内燃機関本体１０の燃焼室から排出された排気ガスの一部がＥＧＲガスとしてＥＧＲライン５０から吸気ライン２０へ供給されることから、排気ガスエネルギーはその一部をＥＧＲライン５０を介して失う。そのため、排気ガスエネルギーの全てが過給機４０のタービン４１に供給されない。
【００５４】
一方、ＥＧＲライン５０がＥＧＲ制御弁８０により遮断されている場合には、放出ライン７０が第１制御弁８１により遮断されている状態であれば、ＥＧＲガスがＥＧＲライン５０から吸気ライン２０へ供給されないことから、排気ガスエネルギーはその一部をＥＧＲライン５０を介して失わない。そのため、排気ガスエネルギーの全てが過給機４０のタービン４１に供給される。
【００５５】
したがって、ＥＧＲライン５０がＥＧＲ制御弁８０により遮断されている場合、ＥＧＲライン５０がＥＧＲ制御弁８０によって遮断されていない場合に比べて、過給機４０のタービン４１の回転数が上昇する。このタービン４１の回転数上昇に伴ってコンプレッサ４２によって圧縮される空気量が増加し、内燃機関本体１０からの排気ガスエネルギーが増加する。
【００５６】
この状態で、第１制御弁８１が制御装置１００により作動制御されて、第１制御弁８１による放出ライン７０の遮断状態が解除されると、排気ガスエネルギーの一部がＥＧＲライン５０及び放出ライン７０を介して逃げて、タービン４１に供給される排気ガスエネルギーが減少し、これによりタービン４１の回転数が減少する。タービン４１の回転数が減少すると、コンプレッサ４２の回転数が低下して、内燃機関本体１０の燃焼室に吸入される空気量が減少する。
【００５７】
この際には、タービン４１の回転数が所定回転数以下となるように、放出ライン７０の開口幅が第１制御弁８１により調整される。その結果、酸素量低減によって燃焼温度が上昇し、排気ガスの温度が３００度程度まで上昇する。したがって、昇温した排気ガスのうちその一部が放出ライン７０に至る前に、ＥＧＲライン５０上の排気ガス後処理装置６０を通過するとき、ＤＰＦ６５に堆積している粒子状物質が当該昇温した排気ガスによって燃焼除去されることになる。
【００５８】
以上のように、第１実施形態に係る内燃機関１Ａは、内燃機関本体１０と、吸気ライン２０と、排気ライン３０と、過給機４０と、ＥＧＲライン５０と、排気ガス後処理装置６０と、ＥＧＲ制御弁８０と、放出ライン７０と、第１制御弁８１と、制御装置１００とを備えている。吸気ライン２０は、内燃機関本体１０の燃焼室に吸入空気を導くためのものである。排気ライン３０は、前記燃焼室から排出される排気ガスの通路となるものである。過給機４０は、排気ライン３０に介挿されたタービン４１、及びこのタービン４１によって駆動される状態で吸気ライン２０に介挿されたコンプレッサ４２を含む。ＥＧＲライン５０は、一端部が排気ライン３０のうちタービン４１よりも排気ガス流れ方向上流側に接続され、他端部が吸気ライン２０のうちコンプレッサ４２よりも吸入空気流れ方向上流側に接続されている。排気ガス後処理装置６０は、ＥＧＲライン５０に介挿されている。ＥＧＲ制御弁８０は、排気ガス後処理装置６０よりも排気ガス流れ方向下流側においてＥＧＲライン５０の開口幅を変更可能なものである。放出ライン７０は、一端部がＥＧＲライン５０のうち排気ガス流れ方向に関し排気ガス後処理装置６０とＥＧＲ制御弁８０との間に接続され、他端部が排気ライン３０のうちタービン４１よりも排気ガス流れ方向下流側に接続されている。第１制御弁８１は、放出ライン７０の開口幅を変更可能なものである。制御装置１００は、ＥＧＲ制御弁８０及び第１制御弁８１の作動制御を司るものである。
【００５９】
この内燃機関１Ａによれば、過給機４０による内燃機関本体１０に対する効果が損なわれることを可及的に防止しつつ、内燃機関１Ａの運転状況に応じたＥＧＲ率を制御することが可能となる。
【００６０】
また、ＥＧＲライン５０においてその両端部間の差圧を大きくして、十分な量のＥＧＲガスを吸気ライン２０にＥＧＲライン５０を介して供給することが可能となる。したがって、排気ガス中の窒素酸化物の大幅な低減を図ることができる。
【００６１】
さらに、排気ガス後処理装置６０（ＤＰＦ６５）に堆積した粒子状物質を除去して、粒子状物質を除去されたＥＧＲガスをＥＧＲライン５０から吸気ライン２０に供給することが可能となる。そのため、粒子状物質によってコンプレッサ４２のブレード等が損傷することを防止することができる。したがって、過給機４０のコンプレッサ４２及び内燃機関本体１０の耐久性の向上を図ることができる。
【００６２】
好ましくは、内燃機関１Ａは、排気ガス後処理装置６０の再生処理を自動的に行うように構成される。
【００６３】
即ち、図１に示すように、内燃機関１は、さらに情報提供装置１５２を備える。
【００６４】
情報提供装置１５２は、排気ガス後処理装置６０の再生処理の要否を判定するための情報を提供可能なものである。本実施形態においては、情報提供装置１５２は、排気ガス後処理装置６０の排気ガス流れ方向上流側及び下流側の圧力差を検出するための差圧センサとされている。
【００６５】
なお、情報提供装置１５２は、内燃機関本体１０から排出される排気ガスの圧力を検出する排圧センサ又はタイマーセンサとされ得る。
【００６６】
さらには、情報提供装置１５２は、吸入空気の温度を検出するための吸入空気温度検出装置、吸入空気量を検出するための吸入空気量検出装置、ブースト（過給圧）を検出するための測定するブースト検出装置、内燃機関本体１０の冷却水温度検出装置、及び／又は内燃機関本体１０の潤滑オイル温度検出装置からの情報によって粒子状物質の体積量を演算する演算手段とされ得る。
【００６７】
制御装置１００は、情報提供装置１５２と電気的に接続され、この情報提供装置（差圧センサ）１５２よって検出された検出値に基づいて排気ガス後処理装置６０の再生処理の要否を判定するための情報を取得することができるように構成されている。具体的には、制御装置１００は、情報提供装置１５２よって検出された検出値に基づいて、前記情報として排気ガス後処理装置６０のＤＰＦ６５に堆積している粒子状物質の堆積量を演算し取得する。
【００６８】
制御装置１００は、演算結果に基づいて排気ガス後処理装置６０の再生処理の要否を判定する、即ち演算で得られた堆積量が設定値を超えているか否かを判定する。制御装置１００は、演算で得られた堆積量が設定値を超えたとき、排気ガス後処理装置６０の再生処理が必要と判定し、演算で得られた堆積量が設定値を超えないとき、排気ガス後処理装置６０の再生処理が不用と判定する。この設定値は適宜設定され得る。
【００６９】
このような構成において、制御装置１００は、再生処理が必要と判定した場合、排気ガス後処理装置６０の再生処理を行うために、ＥＧＲライン５０を遮断するようにＥＧＲ制御弁８０を作動させ、且つ過給機４０（タービン４１）の回転数が所定回転数以下となるように第１制御弁８１を作動させる。制御装置１００は、排気ガス後処理装置６０の再生処理を行っている間、各制御弁の前記作動状態を維持する。
【００７０】
これにより、内燃機関本体１０の燃焼室から排出された排気ガスのうち、一部の排気ガスは、過給機４０のタービン４１を迂回するように、ＥＧＲライン５０を経て放出ライン７０に至り、つづいて放出ライン７０から排気ライン３０に放出される。この際、前述のように排気ガスの温度が上昇していることから、昇温した排気ガスがＥＧＲライン５０上の排気ガス後処理装置６０を通過することによって再生処理が行われる。
【００７１】
一方、内燃機関本体１０の燃焼室から排出された排気ガスのうち、残りの排気ガスは、排気ライン３０を介してタービン４１に供給される。この際、制御装置１００は、第１制御弁８１の作動制御を行って、放出ライン７０から排気ライン３０へ放出される排気ガスの放出量を変化させる。この放出量の変化によって、排気ガスのタービン４１への供給量が過給機４０の回転数が所定回転数以下となるように調整される。
【００７２】
そして、制御装置１００は、そのタイマー機能を利用して、排気ガス後処理装置６０の再生処理の開始から所定時間経過後に前記作動状態を解除するようにＥＧＲ制御弁８０及び第１制御弁８１を作動させ、これにより再生処理を終了させる。ただし、再生処理を終了させるための構成は特に限定するものではなく、例えば制御装置１００が再生処理の開始から所定時間ごとにＤＰＦ６５に堆積している粒子状物質の堆積量を演算し、その演算結果に応じて前記作動状態を解除するように構成してもよい。
【００７３】
以上のように、第１実施形態に係る内燃機関１Ａは、情報提供装置１５２を備え得る。この場合、情報提供装置１５２は、排気ガス後処理装置６０のＤＰＦ６５に捕捉した粒子状物質を燃焼除去する再生処理の要否を判定するための情報を提供するように構成される。制御装置１００は、情報提供装置１５２によって提供された情報に基づいて再生処理の要否を判定し、再生処理が必要と判定した場合には、ＥＧＲライン５０を遮断するようにＥＧＲ制御弁８０を作動させ、且つタービン４１（過給機４０）の回転数が所定回転数以下となるように第１制御弁８１を作動させる。
【００７４】
この構成によれば、排気ガス後処理装置６０の再生処理を必要な場合に自動的に行うことが可能となる。したがって、排気ガス後処理装置６０の再生処理を効率よく行うことができる。
【００７５】
[実施形態２]
本発明の第２実施形態に係る過給機付き内燃機関１Ｂについて図２を参照しつつ説明する。
【００７６】
図２に示すように、内燃機関１Ｂは、第１実施形態に係る過給機付き内燃機関１Ａと同様に構成されている。そのうえで、内燃機関１Ｂは、接続ライン９０を更に備えている。
【００７７】
なお、内燃機関１Ｂに情報提供装置１５２を備え、この内燃機関１Ｂを、第１実施形態に係る内燃機関１Ａと同様に、排気ガス後処理装置６０の再生処理を自動的に行うように構成することも可能である。
【００７８】
接続ライン９０は、排気ガスを放出ライン７０から排気ライン３０のうち過給機４０のタービン４１よりも上流側に流すためのものである。接続ライン９０は、接続管９２を備えている。
【００７９】
接続ライン９０（接続管９２）の一端部は放出ライン７０のうち第１制御弁８１よりも排気ガス流れ方向下流側に接続されている。接続ライン９０（接続管９２）の他端部は、排気ライン３０のうち排気ガス流れ方向に関し、排気ライン３０がＥＧＲライン５０と接続する第２接続部３５と、タービン４１との間に接続されている。
【００８０】
放出ライン７０のうち当該放出ライン７０が接続ライン９０と接続する第３接続部７９よりも排気ガス流れ方向下流側に、第２制御弁８２が介挿されている。第２制御弁８２は、放出ライン７０から排気ライン３０のうちタービン４１よりも排気ガス流れ方向下流側へ放出される排気ガスの放出量を調整するためのものである。
【００８１】
第２制御弁８２は、放出ライン７０のうち第３接続部７９よりも排気ガス流れ方向下流側において放出ライン７０の開口幅（放出管７２の流路面積）を変更可能なように構成されている。この第２制御弁８２により放出ライン７０の開口幅が変更されることで、放出ライン７０から排気ライン３０のうちタービン４１よりも排気ガス流れ方向下流側へ放出される排気ガスの放出量が調整される。
【００８２】
接続ライン９０には、第３制御弁８３が介挿されている。第３制御弁８３は、接続ライン９０から排気ライン３０のうち排気ガス流れ方向に関し第２接続部３５とタービン４１との間へ排出される排気ガスの排出量を調整するためのものである。
【００８３】
第３制御弁８３は、接続ライン９０の開口幅（接続管９２の流路面積）を変更可能なように構成されている。この第３制御弁８３により接続ライン９０の開口幅が変更されることで、接続ライン９０から排気ライン３０のうち第２接続部３５よりも排気ガス流れ方向下流側、且つタービン４１よりも排気ガス流れ方向上流側へ供給される排気ガスの供給量が調整される。
【００８４】
排気ライン３０には、第４制御弁８４が介挿されている。第４制御弁８４は、三方弁で構成されている。
【００８５】
第４制御弁８４は、内燃機関本体１０の燃焼室から排気ライン３０のみを介したタービン４１への排気ガスの流れを遮断し且つ接続ライン９０から前記タービン４１への排気ガスの流れを許容する第１状態、又は燃焼室から排気ライン３０のみを介したタービン４１への排気ガスの流れを許容し且つ接続ライン９０からタービン４１への排気ガスの流れを遮断する第２状態に切替可能に構成されている。
【００８６】
制御装置１００は、第２制御弁８２と、第３制御弁８３と、第４制御弁８４とのそれぞれに電気的に接続されて、これらの制御弁の作動制御を司るように構成されている。
【００８７】
また、本実施形態において、内燃機関１Ｂは、排気ガスの温度を上昇させるための排気ガス昇温手段（図示せず）を備えている。排気ガス昇温手段は、排気ガス後処理装置６０のＤＰＦ６５に捕捉され堆積している粒子状物質を強制的に燃焼除去する強制再生処理を行うために、排気ガス後処理装置６０通過時の排気ガスの温度を約６００度以上に上昇させることができるように構成されている。
【００８８】
排気ガス昇温手段としては、例えば、ポスト噴射、ＥＧＲライン５０のうち排気ガス後処理装置６０よりも排気ガス流れ方向上流側への燃料噴射、内燃機関１Ｂの吸気スロットル及び／又は排気スロットルの開度変更が利用される。排気ガス昇温手段は特に限定するものではなく、一般的に知られている排気ガス昇温手段のうち内燃機関１Ｂに応じて適切なものが利用される。
【００８９】
このような構成において、排気ガス後処理装置６０の強制再生処理が行われるとき、排気ガスの昇温を図るため、制御装置１００が排気ガス昇温手段を作動させる。同時に、制御装置１００は、排気ガスがＥＧＲライン５０から放出ライン７０へ流れるように第１制御弁８１を作動させるとともに、放出ライン７０の排気ガスが接続ライン９０へ流れるように第２制御弁８２及び第３制御弁８３を作動させる。
【００９０】
ここで、制御装置１００は、タービン４１（過給機４０）の回転数が所定回転数以下となるように、第３制御弁８３により接続ライン９０の開口幅を変更する。こうして、排気ライン３０のうち第２接続部３５よりも排気ガス流れ方向下流側、且つタービン４１よりも排気ガス流れ方向上流側へ供給される排気ガスの供給量が調整される。
【００９１】
同時に、制御装置１００は、内燃機関本体１０の燃焼室から排気ライン３０のみを介した過給機４０のタービン４１への排気ガスの流れを遮断し、且つ接続ライン９０からタービン４１への排気ガスの流れを許容する第１状態となるように第４制御弁８４を作動させる。制御装置１００は、排気ガス後処理装置６０の強制再生処理を行っている間、各制御弁の作動状態を維持する。強制再生処理は、例えば、外部操作に応じて、又は設定時間毎に行われる。
【００９２】
これにより、内燃機関本体１０の燃焼室から排出された排気ガスは、ＥＧＲライン５０へ流れて、その温度を排気温度昇温手段により６００度以上まで上昇させつつ排気ガス後処理装置６０を通過する。この際、ＤＰＦ６５に堆積している粒子状物質が昇温した排気ガスにより燃焼除去される。その後、排気ガスは第１制御弁８１に流量を調整されながら放出ライン７０を流れ、その少なくとも一部が接続ライン９０に流れる。
【００９３】
接続ライン９０中の排気ガスは、排気ライン３０のうち第２接続部３５よりも下流側、且つタービン４１よりも排気ガス流れ方向上流側へ流れて、過給機４０のタービン４１に供給される。こうして、排気ガス後処理装置６０の強制再生処理が行われているときでも、タービン４１の回転数が維持される。これにより、強制再生処理時における内燃機関１Ｂの性能の低下が抑制される。
【００９４】
そして、制御装置１００は、そのタイマー機能を利用して、排気ガス後処理装置６０の強制再生処理の開始から所定時間経過後に前記作動状態を解除するようにＥＧＲ制御弁８０、第１制御弁８１、第２制御弁８２、第３制御弁８３、及び第４制御弁８４を作動させ、これにより強制再生処理を終了させる。ただし、強制再生処理を終了させるための構成は特に限定するものではなく、例えば制御装置１００が強制再生処理の開始から一定時間ごとに粒子状物質量を演算し、その演算結果に応じて作動状態を解除するように構成してもよい。
【００９５】
以上のように、第２実施形態に係る内燃機関１Ｂは、接続ライン９０と、第２制御弁８２と、第３制御弁８３と、第４制御弁８４とを備えている。接続ライン９０は、放出ライン７０のうち第１制御弁８１よりも下流側を、排気ライン３０のうち排気ガス流れ方向に関し排気ライン３０がＥＧＲライン５０と接続する第２接続部３５と、タービン４１との間に接続するためのものである。第２制御弁８２は、放出ライン７０のうち接続ライン９０との第３接続部７９よりも排気ガス流れ方向下流側において当該放出ライン７０の開口幅を変更可能なものである。第３制御弁８３は、接続ライン９０の開口幅を変更可能なものである。第４制御弁８４は、前記燃焼室からタービン４１への排気ガスの流れを遮断し且つ接続ライン９０からタービン４１への排気ガスの流れを許容する第１状態、又は前記燃焼室からタービン４１への排気ガスの流れを許容し且つ接続ライン９０からタービン４１への排気ガスの流れを遮断する第２状態を切替可能なものである。そして、制御装置１００は、排気ガス後処理装置６０のＤＰＦ６５に捕捉した粒子状物質を強制的に燃焼除去する強制再生処理を行う場合、放出ライン７０中の排気ガスが接続ライン９０を流れるように第２制御弁８２及び第３制御弁８３を作動させ、燃焼室からタービン４１への排気ガスの流れを遮断し且つ接続ライン９０からタービン４１への排気ガスの流れを許容するように第４制御弁８４を作動させる。
【００９６】
この内燃機関１Ｂによれば、第１実施形態に係る内燃機関１Ａと同様の作用効果に加えて、次の作用効果を得ることができる。すなわち、排気ガス後処理装置６０の強制再生処理を行う場合に、ＥＧＲライン５０上の排気ガス後処理装置６０を通過した排気ガスを利用して、タービン４１を回転させ過給機４０の必要な回転数を確保することが可能となる。したがって、過給機４０による内燃機関１Ｂの性能向上を維持しつつ、排気ガス後処理装置６０の強制再生処理を行うことができる。
【００９７】
また、排気ガス後処理装置６０の強制再生処理によって、排気ガス後処理装置６０内の粒子状物質を完全に除去することが可能となる。そのため、排気ガス後処理装置６０の再生処理を自動的に行うように構成している場合、例えば、強制再生処理を行う毎に、制御装置１００に記憶している粒子状物質のＤＰＦ６５への堆積量をゼロにすることによって、粒子状物質の堆積量の演算誤差を修正することができる。
【００９８】
さらに、排気ガス後処理装置６０の再生処理を自動的に行うように構成している場合、強制再生処理が例えば所定時間毎に行われるようにすれば、情報提供装置１５２の故障等で再生処理が行われないときでも、強制再生処理は行われるため、粒子状物質が堆積し続けることを回避することができる。
【００９９】
[実施形態３]
本発明の第３実施形態に係る過給機付き内燃機関１Ｃについて図３を参照しつつ説明する。
【０１００】
図３に示すように、内燃機関１Ｃは、第１実施形態に係る過給機付き内燃機関１Ａと同様に構成されている。そのうえで、内燃機関１Ｃにおいては、排気ガス後処理装置６０が電気ヒータ１１０を備えている。
【０１０１】
電気ヒータ１１０は、排気ガス後処理装置６０のＤＰＦ６５を加熱可能に構成されている。電気ヒータ１１０は、制御装置１００と電気的に接続されている。制御装置１００は、電気ヒータ１１０の作動制御を司り、電気ヒータ１１０をＯＮ又はＯＦＦすることができるように構成されている。
【０１０２】
制御装置１００は、外部操作に応じて又は自動的に排気ガス後処理装置６０の再生処理が行われるとき、電気ヒータ１１０をＯＮにする。例えば、制御装置１００は、前述のように内燃機関１Ｃに備えられた情報提供装置１５２からの情報に基づいて再生処理の要否を判定し、再生処理が必要と判定した場合に電気ヒータ１１０をＯＮにする。
【０１０３】
制御装置１００は、電気ヒータ１１０を排気ガス後処理装置６０の再生処理時はＯＮにし、非再生処理時はＯＦＦにする。これにより、排気ガス後処理装置６０の再生処理時にＤＰＦ６５が加熱されて、排気ガス後処理装置６０通過中の排気ガスの温度が上昇しながら、ＤＰＦ６５に堆積している粒子状物質が燃焼除去される。
【０１０４】
すなわち、排気ガス後処理装置６０において、ＤＰＦ６５に堆積している粒子状物質が電気ヒータ１１０による加熱を利用して燃焼除去される。したがって、排気ガス後処理装置６０において、ＤＰＦ６５に堆積している粒子状物質の燃焼除去が促進され、再生処理が効率よく行われる。
【０１０５】
以上のように、第３実施形態に係る内燃機関１Ｃにおいて、排気ガス後処理装置６０は、排気ガス中の粒子状物質を捕捉するためのＤＰＦ６５と、このＤＰＦ６５を加熱可能な電気ヒータ１１０とを含む。そして、制御装置１００は、ＤＰＦ６５に捕捉した粒子状物質を燃焼除去する排気ガス後処理装置６０の再生処理が行われるとき、電気ヒータ１１０をＯＮにする。
【０１０６】
この内燃機関１Ｃによれば、第１実施形態に係る内燃機関１Ａと同様の作用効果に加えて、排気ガス後処理装置６０の再生処理を効率よく行うことができる。また、内燃機関１Ｃの運転状態にかかわらず、再生処理を行うことが可能となる。
【０１０７】
好ましくは、内燃機関１Ｃにおいて、制御装置１００は、放出ライン７０の開口幅が電気ヒータ１１０がＯＦＦのとき（非再生処理時）よりも電気ヒータ１１０がＯＮのとき（再生処理時）のほうが小さくなるように、第１制御弁８１を作動させるように構成される。すなわち、制御装置１００は、排気ガス後処理装置６０を通過する排気ガスの流量が排気ガス後処理装置６０の非再生処理時に比べて再生処理時のほうが少なくなるように、第１制御弁８１の開度を調整するように構成される。
【０１０８】
内燃機関本体１０の燃焼室から排出されたガスのうち一部は排気ガス後処理装置６０に向かってＥＧＲライン５０を流れる。排気ガス後処理装置６０の非再生処理時、制御装置１００は、排気ガス後処理装置６０通過後の排気ガスのうち一部がＥＧＲガスとして吸気ライン２０へ供給されるようにＥＧＲ制御弁８０を作動させ、このガスのうち残部が放出ライン７０へ流れるように第１制御弁８１を作動させる。
【０１０９】
排気ガス後処理装置６０の再生処理時、制御装置１００は、排気ガス後処理装置６０通過後の排気ガスがＥＧＲガスとして吸気ライン２０へ供給されないようにＥＧＲ制御弁８０を作動させ、放出ライン７０へ若干量の排気ガスが流れるように第１制御弁８１を作動させる。この際、制御装置１００は、排ガス後処理装置６０を流れる排気ガスの流量が非再生処理時よりも再生処理時のほうが少なくなるように、第１制御弁８１を作動させる。
【０１１０】
これにより、排気ガス後処理装置６０においては、その再生処理時に電気ヒータ１１０がＯＮすることによって排気ガスが高温になるが、この高温の排気ガスの流量が抑制される。そのため、熱損が少なくなり、排気ガス後処理装置６０自体の温度効果が抑えられ、早期に再生処理が完了する。また、再生処理時、排気ガス後処理装置６０を通過する排気ガスの中に存在する酸素によって、電気ヒータ１１０で昇温した排気ガス後処理装置６０内に溜まったカーボン（煤）の燃焼が促進される。
【０１１１】
好ましくは、前述のように放出ライン７０の開口幅を排気ガス後処理装置６０の非再生処理時と再生処理時とで変更する場合、制御装置１００は、ＥＧＲライン５０の開口幅が電気ヒータ１１０がＯＦＦのとき（非再生処理時）よりも電気ヒーがＯＮのとき（再生処理時）のほうが小さくなるように、ＥＧＲ制御弁８０を作動させるように構成される。すなわち、制御装置１００は、吸気ライン２０に供給されるＥＧＲガスの流量が非再生処理時に比べて再生処理時のほうが少なくなるように、ＥＧＲ制御弁８０の開度を調整するように構成される。
【０１１２】
このように構成される場合、内燃機関１Ｃは、情報提供装置１５２と、作動状態検出装置１５３と、ＥＧＲガス量検出装置１５４とを備える。
【０１１３】
作動状態検出装置１５３は、内燃機関本体１０の作動状態を検出するためのものである。作動状態検出装置１５３は制御装置１００と電気的に接続される。制御装置１００は、作動状態検出装置１５３によって検出された検出値に基づいて、吸気ライン２０へ供給する必要があるＥＧＲガスの供給量を常時取得する。
【０１１４】
作動状態検出装置１５３としては、例えば、内燃機関本体１０の出力回転数を検出するための回転数検出装置、内燃機関本体１０のトルクを検出するためのトルク検出装置、及び／又は燃料噴射量を検出するための燃料噴射量検出装置が利用される。
【０１１５】
なお、作動状態検出装置１５３に、排気ガス中の窒素酸化物の濃度を検出するための窒素酸化物濃度検出装置、又は空燃比検出装置などを加えれば、制御装置１００によって必要なＥＧＲガスの供給量をより高精度に演算可能となる。
【０１１６】
ＥＧＲガス量検出装置１５４はＥＧＲライン６０から吸気ライン２０へ供給されるＥＧＲガス量を検出するものである。ＥＧＲガス量検出装置１５４は制御装置１００と電気的に接続される。制御装置１００は、ＥＧＲガス量検出装置１５４によって検出された検出値に基づいて、吸気ライン２０へ供給されるＥＧＲガスの供給量を取得する。
【０１１７】
制御装置１００は、情報提供装置１５２によって提供された情報に基づいて排気ガス後処理装置６０の再生処理が必要か否かを判定するとともに、作動状態検出装置１５３によって検出された内燃機関本体１０の作動状態に基づいてＥＧＲガスの吸気ライン２０への供給量が閾値以上必要であるか否かを判定する。
【０１１８】
制御装置１００は、排気ガス後処理装置６０の再生処理が必要と判定した場合であって、ＥＧＲガスの吸気ライン２０への供給量が閾値以上必要であると判定した場合、電気ヒータ１１０をＯＮするとともに、電気ヒータ１１０がＯＦＦのとき（非再生処理時）よりもＥＧＲライン５０の開口幅が小さくなるようにＥＧＲ制御弁８０を作動させる。
【０１１９】
これにより、排気ガス後処理装置６０の再生処理が開始される。この際には、排気ガス後処理装置６０内に溜まったカーボン（煤）が燃焼し、非再生処理時に比べて、ＥＧＲガス中の酸素濃度が低下し、且つ二酸化炭素濃度が上昇する。そのため、例えば、非再生処理時に吸気ライン２０へのＥＧＲガスの供給量を閾値とすることによって吸入空気中の二酸化炭素濃度を目標値としている場合、再生処理時には閾値未満の供給量で吸入空気中の二酸化炭素濃度を前記目標値とすることが可能となる。
【０１２０】
したがって、ＥＧＲガスの吸気ライン２０への供給量を減少させるために、ＥＧＲライン５０の開口幅は非再生処理時よりも再生処理時のほうが小さくなるように変更される。その結果、排気ガス後処理装置６０の再生処理時には、非再生処理時と比べて、排気ライン３０を介して過給機４０のタービン４１に供給される排気ガスの供給量が増加し、過給機４０の回転速度が低下しにくくなり、ひいては内燃機関１Ｃの性能が低下しにくくなる。
【０１２１】
[実施形態４]
本発明の第４実施形態に係る過給機付き内燃機関１Ｄについて図４を参照しつつ説明する。
【０１２２】
図４に示すように、内燃機関１Ｄは、第１実施形態に係る過給機付き内燃機関１Ａと同様に構成されている。そのうえで、内燃機関１Ｄにおいて、排気ガス後処理装置６０がバーナー１２０を備えている。
【０１２３】
バーナー１２０は、排気ガス後処理装置６０のＤＰＦ６５を加熱可能に構成されている。バーナー１２０は、燃料供給手段と、スパークプラグ等の着火手段とを備えている。燃料供給手段は、燃料を内燃機関１Ａの燃料タンク１４０からＥＧＲライン５０のうちＤＰＦ６５よりも排気ガス流れ方向上流側に供給することができるように構成されている。
【０１２４】
バーナー１２０は、制御装置１００と電気的に接続されている。制御装置１００は、バーナー１２０の作動制御を司り、バーナー１２０を作動又は停止させることができるように構成されている。
【０１２５】
制御装置１００は、外部操作に応じて又は自動的に排気ガス後処理装置６０の再生処理が行われるとき、バーナー１２０を加熱状態となるように作動させる。例えば、制御装置１００は、前述のように内燃機関１Ｄに備えられた情報提供装置１５２からの情報に基づいて再生処理の要否を判定し、再生処理が必要と判定した場合にバーナー１２０を加熱状態となるように作動させる。
【０１２６】
制御装置１００は、バーナー１２０を排気ガス後処理装置６０の再生処理時は作動させ、非再生処理時は停止させる。これにより、排気ガス後処理装置６０の再生処理時、バーナー１２０が燃料をＥＧＲライン５０のうちＤＰＦ６５よりも排気ガス流れ方向上流側で燃焼させる。したがって、ＥＧＲライン５０のうちＤＰＦ６５よりも排気ガス流れ方向上流側において排気ガスの温度が上昇し、この排気ガスがＤＰＦ６５を通過する際にこれに堆積している粒子状物質が燃焼除去される。
【０１２７】
すなわち、排気ガス後処理装置６０を通過する排気ガスの温度がバーナー１２０による燃料の燃焼によって上昇し、高温になった排気ガスによってＤＰＦ６５に堆積している粒子状物質が燃焼除去される。これにより、排気ガス後処理装置６０において、ＤＰＦ６５に堆積している粒子状物質の燃焼除去が促進され、再生処理が効率よく行われる。
【０１２８】
以上のように、第４実施形態に係る内燃機関１Ｄにおいて、排気ガス後処理装置６０は、排気ガス中の粒子状物質を捕捉するためのＤＰＦ６５と、このＤＰＦ６５を加熱可能なバーナー１２０とを含む。そして、制御装置１００は、ＤＰＦ６５に捕捉した粒子状物質を燃焼除去する排気ガス後処理装置６０の再生処理が行われるとき、バーナー１２０を加熱状態とする。
【０１２９】
この内燃機関１Ｄによれば、第１実施形態に係る内燃機関１Ａと同様の作用効果に加えて、排気ガス後処理装置６０の再生処理を効率よく行うことができる。また、内燃機関１Ｄの運転状態にかかわらず、再生処理を行うことが可能となる。
【０１３０】
[実施形態５]
本発明の第５実施形態に係る過給機付き内燃機関１Ｅについて図５を参照しつつ説明する。
【０１３１】
図５に示すように、内燃機関１Ｅは、第１実施形態に係る過給機付き内燃機関１Ａと同様に構成されている。そのうえで、内燃機関１Ｅにおいて、排気ガス後処理装置６０が添加剤供給機構１３０を備えている。
【０１３２】
添加剤供給機構１３０は、ＥＧＲライン５０のうちＤＰＦ６５よりも排気ガス流れ方向上流側において昇温用添加剤を添加可能に構成されている。昇温用添加剤としては、例えばセリアが利用される。
【０１３３】
添加剤供給機構１３０は、制御装置１００と電気的に接続されている。制御装置１００は、添加剤供給機構１３０の作動制御を司り、添加剤供給機構１３０を作動又は作動停止させることができるように構成されている。
【０１３４】
制御装置１００は、外部操作に応じて又は自動的に排気ガス後処理装置６０の再生処理が行われるとき、昇温用添加剤がＥＧＲライン５０に添加されるように添加剤供給機構１３０を作動させる。例えば、制御装置１００は、前述のように内燃機関１Ｅに備えられた情報提供装置１５２からの情報に基づいて再生処理の要否を判定し、再生処理が必要と判定した場合に昇温用添加剤がＥＧＲライン５０に添加されるように添加剤供給機構１３０を作動させる。
【０１３５】
制御装置１００は、添加剤供給機構１３０を排気ガス後処理装置６０の再生処理時は作動させ、非再生処理時は停止させる。これにより、排気ガス後処理装置６０の再生処理時、添加剤供給機構１３０が昇温用添加剤をＥＧＲライン５０のうちＤＰＦ６５よりも排気ガス流れ方向上流側に添加する。ＥＧＲライン５０への添加後、昇温用添加剤は、排気ガスで反応して熱を発生さ、その熱で排気ガスを加熱する。したがって、ＥＧＲライン５０のうちＤＰＦ６５よりも排気ガス流れ方向上流側で排気ガスの温度が上昇し、この排気ガスが排気ガス後処理装置６０を通過する際にＤＰＦ６５に堆積している粒子状物質が燃焼除去される。
【０１３６】
すなわち、排気ガス後処理装置６０を通過する排気ガスの温度が添加剤供給機構１３０からの昇温用添加剤の発熱によって上昇し、高温になった排気ガスによってＤＰＦ６５に堆積している粒子状物質が燃焼除去される。これにより、排気ガス後処理装置６０において、ＤＰＦ６５に堆積している粒子状物質の燃焼除去が促進され、再生処理が効率よく行われる。
【０１３７】
以上のように、第５実施形態に係る内燃機関１Ｅにおいて、排気ガス後処理装置６０は、排気ガス中の粒子状物質を捕捉するためのＤＰＦ６５と、フィルタＤＰＦ６５よりも排気ガス流れ方向上流側において昇温用添加剤を添加可能な添加剤供給機構１３０とを含む。そして、制御装置１００は、ＤＰＦ６５に捕捉した粒子状物質を燃焼除去する排気ガス後処理装置６０の再生処理が行われるとき、昇温用添加剤が添加されるように添加剤供給機構１３０を作動させる。
【０１３８】
この内燃機関１Ｅによれば、第１実施形態に係る内燃機関１Ａと同様の作用効果に加えて、排気ガス後処理装置６０の再生処理を効率よく行うことができる。また、内燃機関１Ｅの運転状態にかかわらず、再生処理を行うことが可能となる。
【０１３９】
[実施形態６]
本発明の第６実施形態に係る過給機付き内燃機関１Ｆについて図６を参照しつつ説明する。
【０１４０】
図６に示すように、内燃機関１Ｆは、第１実施形態に係る過給機付き内燃機関１Ａと同様に構成されている。そのうえで、過給機４０が、タービン４１に可変ノズルベーン４５が設けられた可変容量ターボ(Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｇｅｏｍｅｔｒｙ  Ｔｕｒｂｏ：ＶＧＴ)型とされる。本実施形態においては、情報提供装置１５２が内燃機関１Ｆに備えられて、前述と同様に排気ガス後処理装置６０の再生処理が自動的に行われる。
【０１４１】
この場合には、制御装置１００は、排気ガス後処理装置６０の再生処理が必要と判定したとき、再生処理を行うために、ＥＧＲライン５０を遮断するようにＥＧＲ制御弁８０を作動させ、且つタービン４１（過給機４０）の回転数が所定回転数以下となるように第１制御弁８１を作動させる。同時に、制御装置１００は、再生処理が必要と判定しなかったとき（非再生処理時）よりもベーン４５を絞るように作動させる。制御装置１００は、排気ガス後処理装置６０の再生処理を行っている間、各制御弁及びベーン４５の作動状態を維持する。
【０１４２】
この作動状態が継続している間、前述のように排気ガスの温度がＥＧＲ制御弁８０及び第１制御弁８１の作動により上昇する。また、ベーン４５が絞られることによって、過給機４０の回転数が上昇すると同時に、排気ガスエネルギーが上昇する。そのため、排気ガスが内燃機関本体１０の燃焼室に残りやすくなって、燃焼室内の酸素濃度が低下する。その結果、燃焼効率が低下して、排気ガスの温度が上昇する。また、排気ガスエネルギーが上昇することから、内燃機関本体１０の燃焼室から排出された排気ガスがＥＧＲライン５０に流れ込みやすくなる。
【０１４３】
これにより、内燃機関本体１０の燃焼室から排出された排気ガスのうちその一部は、過給機４０のタービン４１を迂回するように、ＥＧＲライン５０を経て放出ライン７０に至り、つづいて放出ライン７０から排気ライン３０に放出される。この際、排気ガスの温度が第１実施形態のようにベーン４５の開度を調整しない場合に比べて上昇する。したがって、高温になった排気ガスがＥＧＲライン５０上の排気ガス後処理装置６０を通過して、再生処理が効率よく行われる。
【０１４４】
以上のように、第６実施形態に係る内燃機関１Ｆは、排気ガス後処理装置６０のＤＰＦ６５に捕捉した粒子状物質を燃焼除去する再生処理の要否を判定するための情報を提供する情報提供装置１５２を備えている。そして、内燃機関１Ｆにおいて、過給機４０は、タービン４１に可変ノズルベーン４５が設けられた可変容量ターボ型とされている。また、制御装置１００は、情報提供装置１５２によって提供された情報に基づいて前記再生処理の要否を判定し、再生処理が必要と判定した場合には、ベーン４５を絞り、ＥＧＲライン５０を遮断するようにＥＧＲ制御弁８０を作動させ、排気ガス後処理装置６０通過後の排気ガスが放出ライン７０を流れるように前記第１制御弁８１を作動させる。
【０１４５】
この内燃機関１Ｆによれば、第１実施形態に係る内燃機関１Ａと同様の作用効果に加えて、排気ガス温度を上昇させ、排気ガス後処理装置６０の再生処理を効率よく行うことができる。
【０１４６】
好ましくは、内燃機関１Ｆは、吸入空気量検出装置１５５と、ブースト検出装置１５６とを備え、これらの吸入空気量検出装置１５５及びブースト検出装置１５６によって検出された各検出値に基づいて、第１制御弁８１及びタービン４１の可変ノズルベーン４５の作動制御を行うように構成される。
【０１４７】
吸入空気量検出装置１５５は、吸入ライン２０のうちエアクリーナよりも吸入空気流れ方向下流側を流れる吸入空気の流量を検出するものである。ブースト検出装置１５６は、吸入ライン２０のうち過給機４０のコンプレッサ４２の下流側でブースト（過給圧）を検出するためのものである。
【０１４８】
吸入空気量検出装置１５５及びブースト検出装置１５６はそれぞれ制御装置１００に電気的に接続される。制御装置１００は、吸入空気量検出装置１５５によって検出された検出値に基づいて吸入空気量を取得し、ブースト検出装置１５６によって検出された検出値に基づいてブーストを取得する。
【０１４９】
制御装置１００は、排気ガス後処理装置６０の再生処理が行われない非再生処理時にＥＧＲライン５０の排気ガスが吸気ライン２０へ流れるようにＥＧＲ制御弁８０を作動させ、排気ガス後処理装置６０の再生処理が行われる再生処理時にＥＧＲライン５０の排気ガスが吸気ライン２０へ流れないようにＥＧＲ制御弁８０を作動させる。
【０１５０】
そのため、排気ガス後処理装置６０の非再生処理時には、タービン４１へ供給される排気エネルギーが再生処理時に比べると減少する。したがって、制御装置１００は、排気ガス後処理装置６０の非再生処理時、内燃機関本体１０の燃焼室への空気量を確保するため、過給機４０の回転数が所定回転数を維持するようにタービン４１のベーン４５を絞るように作動させる。ここで、ベーン４５は再生処理時と同様に絞られるが、ベーン４５の開度は再生処理時よりも小さい。
【０１５１】
一方、排気ガス後処理装置６０の再生処理時には、タービン４１へ供給される排気エネルギーが非再生処理時に比べると増加する。この際、仮にベーン４５の開度が非再生処理時と同じに設定されていれば、タービン４１の回転数が上昇し、再生処理の開始時に内燃機関１Ｆの作動状態が大きく変化する。
【０１５２】
そこで、制御装置１００は、吸入空気量検出装置１５５によって検出された検出値に基づいて取得した吸入空気量、及びブースト検出装置１５６によって検出された検出値に基づいて取得したブーストに基づいて、排気ガス後処理装置６０の再生処理時及び非再生処理時で吸入空気量及びブーストが一定となるように、ベーン４５を絞り、且つ第１制御弁８１を作動させる。これにより、再生処理の開始時又は終了時における内燃機関１Ｆの作動状態の変化が抑制される。
【０１５３】
なお、本発明は、ここで説明した実施形態の他にも、前述の説明の観点からさまざまな変更形態及び変形形態をとり得る。そのため、添付の請求の範囲内において、本発明をここでの説明とは異なる他の方法で実行することは考えられる。
【符号の説明】
【０１５４】
１        内燃機関
１０      内燃機関本体
２０      吸気ライン
３０      排気ライン
４０      過給機
４１      タービン
４２      コンプレッサ
４５      可変ノズルベーン
５０      ＥＧＲライン
６０      排気ガス後処理装置
６５      ＤＰＦ
７０      放出ライン
８０      ＥＧＲ制御弁
８１      第１制御弁
８２      第２制御弁
８３      第３制御弁
８４      第４制御弁
９０      接続ライン
１００    制御装置
１１０    電気ヒータ
１２０    バーナー
１３０    添加剤供給機構
１５２    情報提供装置
１５３    作動状態検出装置
１５５    吸入空気量検出装置
１５６    ブースト検出装置
【図１】
0005770587.tif 000002
【図２】
0005770587.tif 000003
【図３】
0005770587.tif 000004
【図４】
0005770587.tif 000005
【図５】
0005770587.tif 000006
【図６】
0005770587.tif 000007