(57)【要約】【課題】排気通路に設けられた燃料添加弁より下流から排気を還流させる排気還流装置を備える場合に、触媒再生制御中かつ内燃機関の過渡状態において、ＥＧＲ量が上限値を超えないように制御する。【解決手段】排気通路上にＤＰＦ、ＮＯｘ吸蔵還元触媒などの排気浄化装置が設けられ、排気浄化装置の上流側には燃料添加弁が設けられる。排気浄化装置の上流側から吸気側へ排気を還流させる高圧ループのＥＧＲ装置と、排気浄化装置の下流側から吸気側へ排気を還流させる低圧ループのＥＧＲ装置とが設けられる。燃料添加による排気浄化装置の再生制御中であって、加速要求などによりエンジンが過渡状態になった場合、それに伴う吸入空気量やエンジン回転数などの変化により、ＣＯ２の回り込み量が増大する。そこで、再生制御中にエンジンが過渡状態になった場合に、排気還流量が上限値を超えると判断されるときには、応答の早い高圧ループの排気還流装置の排気還流量を調整する。【選択図】図５
2008208720.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気制御装置であって、
前記内燃機関の排気通路に設けられた排気浄化装置と、
前記排気通路における前記排気浄化装置の上流側位置に設けられた燃料添加手段と、
前記排気通路における前記排気浄化装置の上流側位置から前記内燃機関の吸気側へ排気を還流させる第１の排気還流装置と、
前記排気通路における前記排気浄化装置の下流側位置から前記内燃機関の吸気側へ排気を還流させる第２の排気還流装置と、
前記燃料添加手段を用いた排気浄化装置の再生制御中であり、かつ、前記内燃機関が過渡状態にある場合に、前記第１及び第２の排気還流装置による総排気還流量が所定の上限値を超えるときには、前記第１の排気還流装置の排気還流量を調整する制御手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の排気制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記第１の排気還流装置の排気還流率を減少させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記第１及び第２の排気還流装置の総排気還流率を維持したまま、前記第１の排気還流装置の排気還流率を増加させるとともに、前記第２の排気還流装置の排気還流率を相対的に減少させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気制御装置。
【請求項４】
可変ターボチャージャを備え、前記制御手段は前記可変ターボ過給機を閉じ側に制御することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の排気制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガスを排気通路から吸気通路へ還流する排気還流通路を備える内燃機関の排気制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、排気通路に燃料を添加する燃料添加弁を設け、触媒やフィルタなどの排気浄化装置の再生のために燃料添加を行う内燃機関の排気浄化システムが知られている。例えば排気浄化装置として窒素酸化物（ＮＯｘ）の吸蔵還元型触媒が設けられている場合、燃料添加弁から還元剤としての燃料を添加することにより、排気をリッチ状態としてＮＯｘを還元する。また、排気浄化装置としてＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｆｉｌｔｅｒ）などのフィルタが設けられている場合、フィルタに堆積した粒子状物質（ＰＭ）の再生のために燃料添加が行われる。
【０００３】
一方、内燃機関から排気通路に排出される排気ガスの一部を吸気側に還流させることにより燃焼温度を低下させ、ＮＯｘの生成を抑制する排気還流（ＥＧＲ）装置が知られている。特許文献１には、排気通路の触媒より上流側の位置から排気ガスを吸気側に還流させるＥＧＲ装置に加えて、触媒より下流側の位置から排気ガスを吸気側に還流させるＥＧＲ装置を備える排気浄化システムが記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、触媒再生のために排気中に燃料添加を行う際には、ＥＧＲ装置による排気の還流を停止する手法が記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−７６４５６号公報
【特許文献２】特開２００５−２８２４７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１のように、燃料添加弁より下流側から排気ガスを吸気側に還流させるＥＧＲ装置を備える排気浄化システムの場合、触媒の再生制御のための燃料添加により触媒やＤＰＦで発生した二酸化炭素（ＣＯ２）が吸気側に回り込んで内燃機関の燃焼状態が変動し、トルクが変動するため、燃料添加による再生制御と、ＥＧＲによるＮＯｘ低減を両立することが難しくなる。特に、加速時などの内燃機関の過渡状態では、吸入空気量が変化し、大量のＣＯ２が吸気側へ還流されて、ＥＧＲ量が上限値を超えて失火などの不具合を生じる恐れがある。
【０００７】
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、排気通路に設けられた燃料添加弁より下流から排気を還流させる排気還流装置を備える場合に、触媒再生制御中かつ内燃機関の過渡状態において、ＥＧＲ量が上限値を超えないように制御することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の１つの観点では、内燃機関の排気制御装置は、前記内燃機関の排気通路に設けられた排気浄化装置と、前記排気通路における前記排気浄化装置の上流側位置に設けられた燃料添加手段と、前記排気通路における前記排気浄化装置の上流側位置から前記内燃機関の吸気側へ排気を還流させる第１の排気還流装置と、前記排気通路における前記排気浄化装置の下流側位置から前記内燃機関の吸気側へ排気を還流させる第２の排気還流装置と、前記燃料添加手段を用いた排気浄化装置の再生制御中であり、かつ、前記内燃機関が過渡状態にある場合に、前記第１及び第２の排気還流装置による総排気還流量が所定の上限値を超えるときには、前記第１の排気還流装置の排気還流量を調整する制御手段と、を備える。
【０００９】
上記の内燃機関の排気制御装置では、排気通路上に、例えばＤＰＦ、ＮＯｘ吸蔵還元触媒などの排気浄化装置が設けられている。排気浄化装置の上流側には、燃料添加弁などの燃料添加手段が設けられる。燃料添加手段は、ＤＰＦに対するＰＭ再生、ＮＯｘ吸蔵還元触媒に対するＮＯｘ還元及び硫黄被毒回復などの触媒再生のために、排気通路に燃料を添加することができる。また、排気浄化装置の上流側から吸気側へ排気を還流させる第１の排気還流装置と、排気浄化装置の下流側から吸気側へ排気を還流させる第２の排気還流装置とが設けられる。
【００１０】
燃料添加による排気浄化装置の再生制御中においては、添加燃料が触媒で燃焼することによりＣＯ２が発生し、これが第２の排気還流装置によって吸気側へ還流される。エンジンの定常状態では、このＣＯ２の回り込みも考慮した上で排気還流量（ＥＧＲ量）の上限値が設定され、排気還流量が制御されているため問題は生じない。しかし、加速要求などによりエンジンが過渡状態になった場合、それに伴う吸入空気量やエンジン回転数などの変化により、ＣＯ２の回り込み量が増大すると、ＥＧＲ量がＥＧＲ上限値を超えて失火などを生じる恐れがある。そこで、再生制御中にエンジンが過渡状態になった場合に、排気還流量が上限値を超えると判断されるときには、応答の早い第１の排気還流装置の排気還流量を調整することにより、失火などの発生を防止する。
【００１１】
上記の内燃機関の排気制御装置の一態様では、前記制御手段は、前記第１の排気還流装置の排気還流率を減少させる。これにより、総排気還流率が減少するので、排気還流量が上限値を超えることが防止される。
【００１２】
上記の内燃機関の排気制御装置の他の一態様では、前記制御手段は、前記第１及び第２の排気還流装置の総排気還流率を維持したまま、前記第１の排気還流装置の排気還流率を増加させるとともに、前記第２の排気還流装置の排気還流率を相対的に減少させる。この態様では、全体の排気還流量における第２の排気還流装置の割合を相対的に低下させることにより、第２の排気還流装置により発生するＣＯ２の回り込みの影響を低減し、排気還流量が上限値を超えることを防止する。この場合の好適な例では、上記の内燃機関の排気制御装置は、可変ターボチャージャを備え、前記制御手段は前記可変ターボ過給機を閉じ側に制御する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【００１４】
［装置構成］
図１は、本発明の実施形態に係る内燃機関の排気制御装置の概略構成を示すブロック図である。なお、図１において、実線の矢印は吸気及び排気の流れを示し、破線の矢印は制御信号を示す。
【００１５】
図１において、内燃機関の排気制御装置１００は、第１〜第４（＃１〜＃４）気筒を有する直列４気筒の内燃機関（以下、「エンジン」と呼ぶ。）１０を備える。エンジン１０の各気筒は、吸気マニホールド１１及び排気マニホールド１２に接続されている。エンジン１０は、各気筒に設けられた燃料噴射弁１５と、各燃料噴射弁１５に対して高圧の燃料を供給するコモンレール１４とを備え、コモンレール１４には不図示の燃料ポンプにより燃料が高圧状態で供給される。燃料噴射弁１５からの燃料噴射量及び噴射タイミングは、ＥＣＵ７から供給される制御信号Ｓ４により制御される。
【００１６】
吸気マニホールド１１に接続された吸気通路２０には、エンジン１０への流入空気量を計測するエアフローメータ２１と、スロットル弁２２と、ターボチャージャ２３のコンプレッサ２３ａと、吸気を冷却するインタークーラ２４とが設けられている。エアフローメータ２１からの検出信号Ｓ１はＥＣＵ７へ供給される。スロットル弁２２の開度は、ＥＣＵ７から供給される制御信号Ｓ２により制御される。ターボチャージャ２３は可変ノズル式であり、ＥＣＵ７からの制御信号Ｓ８に基づいて開度が制御される。
【００１７】
排気マニホールド１２に接続された排気通路２５には、ターボチャージャ２３のタービン２３ｂが設けられている。排気通路２５のタービン２３ｂの上流位置と、吸気通路２０のインタークーラ２４より下流位置とは、ＥＧＲ通路３１により接続されている。ＥＧＲ通路３１には、ＥＧＲ量を制御するためのＥＧＲ弁３３が設けられている。ＥＧＲ弁３３の開度は、ＥＣＵ７から供給される制御信号Ｓ３により制御される。なお、このようにＥＧＲガスの取り出し口がターボチャージャのタービンの上流側にあるＥＧＲ装置を「高圧ループ（ＨＰＬ）ＥＧＲ装置」と呼ぶ。
【００１８】
排気通路２５のタービン２３ｂより下流位置には触媒３６が設けられている。触媒３６は、例えばＮＯｘ吸蔵還元触媒、ＤＰＦなどとすることができる。排気通路２５の触媒３６より下流位置には排気絞り弁４１が設けられている。排気絞り弁４１の開度は、ＥＣＵ７から供給される制御信号Ｓ７により制御される。
【００１９】
また、排気通路２５のタービン２３ｂより下流側の位置と、吸気通路２０のコンプレッサ２３ａより上流側の位置とを接続するＥＧＲ通路３５が設けられている。より具体的には、ＥＧＲ通路３５は、排気通路２５に設けられた触媒３６より下流側の位置から排気ガス（ＥＧＲガス）を取り出すように構成されている。ＥＧＲ通路３５にはＥＧＲガス量を制御するためのＥＧＲ弁３７と、ＥＧＲクーラ３９とが設けられており、ＥＧＲ弁３７の開度はＥＣＵ７からの制御信号Ｓ６により制御される。なお、このようにＥＧＲガスの取り出し口がターボチャージャのタービンの下流側にあるＥＧＲ装置を「低圧ループ（ＬＰＬ）ＥＧＲ装置」と呼ぶ。
【００２０】
排気通路２５のタービン２３ｂより下流側の位置には、気筒毎に設けられた燃料噴射弁１５とは別に、燃料を噴射する燃料添加弁１７が設けられている。燃料添加弁１７からの燃料添加量はＥＣＵ７から供給される制御信号Ｓ５により制御される。燃料添加弁１７は、主として排気通路に設けられる触媒３６の再生処理のために排気中に燃料を添加する。なお、燃料添加弁は、上記の位置に設ける代わりに、例えばタービン２３ｂより上流側の位置、もしくは排気マニホールド１２に設けてもよい。但し、排気マニホールド１２に設けられる場合には、燃料添加弁から添加された燃料が高圧ループＥＧＲ装置により吸気側へ還流されないような位置に燃料添加弁を配置することが必要となる。
【００２１】
ＥＣＵ７は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを有し、上記のように内燃機関の排気制御装置１００の各要素を統括的に制御する。
【００２２】
上記の構成において、触媒３６は本発明における排気浄化装置に相当し、ＥＧＲ通路３１などにより構成される高圧ループＥＧＲ装置は第１の排気還流装置に相当し、ＥＧＲ通路３５などにより構成される低圧ループＥＧＲ装置は第２の排気還流装置に相当する。また、燃料添加弁１７は燃料添加手段に相当し、ＥＣＵ７は制御手段に相当する。
【００２３】
図２は、ＥＧＲ装置の動作領域を示すマップの例であり、具体的にはエンジンの回転数及び負荷と、高圧ループＥＧＲ装置及び低圧ループＥＧＲ装置の動作領域との関係を示している。
【００２４】
図示のように、エンジン回転数が低く、エンジン負荷が小さい領域では、ＥＣＵ７は高圧ループＥＧＲ装置のみを動作させる。一方、エンジンの回転数が高く、要求負荷も高い領域では、ＥＣＵ７は低圧ループＥＧＲ装置のみを動作させる。エンジンの回転数及び要求負荷が、高圧ループＥＧＲ装置の動作領域と低圧ループＥＧＲ装置の動作領域の間にある場合には、ＥＣＵ７は高圧ループＥＧＲ装置と低圧ループＥＧＲ装置の両方を動作させる。高圧ループＥＧＲ装置と低圧ループＥＧＲ装置の両方を同時に動作させる領域を「ＭＰＬ（Ｍｉｘｅｄ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｌｏｏｐ）領域」と呼ぶ。なお、具体的には、ＥＣＵ７は、図示しないクランク角センサなどによりエンジンの回転数を取得するとともに、アクセル開度センサの出力や燃料噴射量などに基づいてエンジンの負荷を算出する。そして、ＥＧＲ弁３３及び３７に制御信号Ｓ３及びＳ６を供給して、高圧ループＥＧＲ装置及び低圧ループＥＧＲ装置の動作を制御する。
【００２５】
［第１実施形態］
次に、本発明の第１実施形態について説明する。第１実施形態では、触媒再生のために燃料添加弁１７より燃料添加を行っている間であって、かつ、内燃機関が加速中などの過渡状態となったときに、ＥＧＲ量が上限値を超えないように制御するものである。なお、本実施形態では、ＨＰＬ−ＥＧＲ装置とＬＰＬ−ＥＧＲ装置がともに動作している状態を前提とする。
【００２６】
まず、本実施形態による第１の制御について説明する。ＨＰＬ−ＥＧＲ装置とＬＰＬ−ＥＧＲ装置の両方を動作させるＭＰＬ領域では、ＨＰＬ−ＥＧＲ装置のＥＧＲガス量と、ＬＰＬ−ＥＧＲ装置のＥＧＲガス量の合計（以下、「総ＥＧＲガス量」と呼ぶ。）が所定のＥＧＲ上限値を超えないように、各ＥＧＲ装置のＥＧＲ量が制御されている。しかし、ＭＰＬ領域において、触媒再生のための燃料添加を行うと、触媒で生成されたＣＯ２が低圧ループＥＧＲ装置により吸気側に戻される。このため、燃料添加が行われる周期で、ＣＯ２の分だけＥＧＲ量が周期的に増加し、その結果、総ＥＧＲ量が所定のＥＧＲ上限値を超えてしまうことがある。
【００２７】
図３（Ａ）にこの様子を示す。図３（Ａ）において、横軸は時間、縦軸はＥＧＲガス量を示す。グラフ５０はＨＰＬ−ＥＧＲガス量を示し、グラフ６０はＬＰＬ−ＥＧＲガス量を示す。グラフ６０に示すように、ＬＰＬ−ＥＧＲガス量は、符号５５で示すように、上述したＣＯ２の回り込みにより周期的にＥＧＲガス量が増大している。即ち、ＬＰＬ−ＥＧＲ装置を通じたＣＯ２の回り込みにより、ＬＰＬ−ＥＧＲガス量が変動する。
【００２８】
ＨＰＬ−ＥＧＲガス量とＬＰＬ−ＥＧＲガス量の合計が破線のグラフ７０で示す総ＥＧＲガス量である。また、グラフ８０はＥＧＲ上限値を示す。このＥＧＲ上限値は許容されるＥＧＲガス量の瞬時値の上限値であり、総ＥＧＲガス量がこれを超えると失火などが発生する恐れがある。
【００２９】
図３（Ａ）から理解されるように、ＣＯ２の回り込みが無ければ総ＥＧＲガス量はＥＧＲ上限値を超えることは無い。しかし、ＣＯ２の回り込みが発生すると、その瞬間には総ＥＧＲガス量がＥＧＲ上限値を超えてしまい、失火などが発生する恐れがある。
【００３０】
そこで、本実施形態では、ＣＯ２の回り込みに起因して総ＥＧＲ量が瞬時的にＥＧＲ上限値を超える場合には、ＨＰＬ−ＥＧＲガス量を強制的に減少させる。これにより、総ＥＧＲガス量がＥＧＲ上限値を超えることを防止し、失火などの発生を防止する。ここで、ＬＰＬ−ＥＧＲガス量ではなく、ＨＰＬ−ＥＧＲガス量を減少させることとした理由は、ＬＰＬ−ＥＧＲ装置は経路長が長いためガスの輸送遅れが大きく、応答が遅いのに対し、ＨＰＬ−ＥＧＲ装置はＬＰＬ−ＥＧＲ装置に比べて経路長が短く、応答が早いからである。
【００３１】
この制御を行った場合のＥＧＲガス量を図３（Ｂ）に示す。図３（Ａ）と比較するとわかるように、グラフ６０で示すＬＰＬ−ＥＧＲガス量はほとんど変化していないが、グラフ５０で示すＨＰＬ−ＥＧＲガス量が減少しているため、グラフ７０で示す総ＥＧＲガス量はＣＯ２の回り込みが発生しているタイミングにおいてもＥＧＲ上限値８０を超えることはない。
【００３２】
具体的な制御例としては、ＥＣＵ７は、ＨＰＬ−ＥＧＲ装置とＬＰＬ−ＥＧＲ装置による総ＥＧＲ率を監視する。ここで、総ＥＧＲ率は以下の式で与えられる。
【００３３】
総ＥＧＲ率＝（Ｇｈｐ＋Ｇｌｐ）／Ｇｃｙｌ                      （１）
ここで、「Ｇｃｙｌ」はエンジン１０への吸入空気量であり以下の式で与えられる（図１参照）。
【００３４】
Ｇｃｙｌ＝Ｇａ＋Ｇｈｐ＋Ｇｌｐ                                （２）
なお、「Ｇａ」はエアフローメータ２１を通過する新気量であり、「Ｇｈｐ」はＨＰＬ−ＥＧＲガス量であり、「Ｇｌｐ」はＬＰＬ−ＥＧＲガス量である。
【００３５】
式（１）から理解されるように、ＣＯ２の回り込みによりＬＰＬ−ＥＧＲガス量の瞬時値が増加すると、総ＥＧＲ率も増加する。よって、ＥＣＵ７は、総ＥＧＲ率が、図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すＥＧＲ上限値８０に相当する所定のＥＧＲ率（「Ａ％」とする。）を超えたときに、ＨＰＬ−ＥＧＲ装置のＥＧＲ弁３３の開度を閉じ側に制御してＨＰＬ−ＥＧＲガス量を強制的に減少させる。
【００３６】
次に、本実施形態による第２の制御について説明する。上記の制御により総ＥＧＲ量の瞬時値がＥＧＲ上限値８０を超えないようにしても、所定時間におけるトータルのＥＧＲガス量が多くなると、やはり失火などの問題が生じうる。この様子を図４（Ａ）に示す。触媒再生のための燃料添加は基本的にはクランク角に同期して行われる。エンジンが過渡状態となってエンジン回転数が高くなると、燃料添加周期が短くなり、ＣＯ２の回り込みの間隔が短くなる。図４（Ａ）の例では、時刻ｔ０付近でエンジンが過渡状態に遷移すると、エンジン回転数が増大し、エンジンの１サイクル（＝７２０ＣＡ）の間にＣＯ２の回り込みが複数回発生している。このように、過渡状態では、総ＥＧＲガス量の瞬時値がＥＧＲ上限値を超えない場合でも、総ＥＧＲガス量の積算値がある積算上限値を超えると、失火の可能性が出てくる。
【００３７】
そこで、本実施形態では、例えばエンジンの１サイクルなどの所定期間における総ＥＧＲガス量を監視し、これが所定の積算上限値を超える場合には、第１の制御と同様にＨＰＬ−ＥＧＲガス量を強制的に減少させ、失火などの発生を防止する。
【００３８】
具体的な制御例としては、ＥＣＵ７は、上記の式（２）で与えられるエンジン１０への吸入空気量Ｇｃｙｌを監視する。式（２）から理解されるように、ＣＯ２の回り込みが頻繁に発生してＬＰＬ−ＥＧＲ量Ｇｌｐが増大すると、吸入空気量Ｇｃｙｌも増大する。そこで、ＥＣＵ７は、吸入空気量Ｇｃｙｌの変化量が所定割合（「Ｂ％」とする。）を超えた場合に、総ＥＧＲガス量の積算値が積算上限値を超えたものと判断し、ＨＰＬ−ＥＧＲ装置のＥＧＲ弁３３の開度を閉じ側に制御してＨＰＬ−ＥＧＲガス量を強制的に減少させる。
【００３９】
図５は第１実施形態による排気制御のフローチャートを示す。なお、この処理はＥＣＵ７により定期的に実行される。
【００４０】
まず、ＥＣＵ７は、触媒再生処理のために燃料添加が実行中であるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。燃料添加が実行中でない場合、処理は終了する。
【００４１】
燃料添加中である場合、さらにＥＣＵ７はエンジンが過渡状態であるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。この判定は、エンジンの回転数変化、燃料噴射量の変化、アクセル開度の変化などに基づいて行われる。エンジンが過渡状態にない場合、処理は終了する。
【００４２】
エンジンが過渡状態にある場合、ＥＣＵ７は上記式（１）に基づいて総ＥＧＲ率を算出し、算出された総ＥＧＲ率がＥＧＲ率Ａ％を超えたか否かを判定する（ステップＳ１０３）。ＥＧＲ率Ａ％を超えた場合、ＥＣＵ７は図３（Ａ）に示すように総ＥＧＲガス量がＥＧＲ上限値を超えたものと判定し、ＥＧＲ弁３３を制御してＨＰＬ−ＥＧＲ率を強制的に減少させる（ステップＳ１０５）。なお、ステップＳ１０３及びＳ１０５の処理は、上記の第１の制御に相当する。
【００４３】
一方、総ＥＧＲ率がＥＧＲ率Ａ％を超えていない場合（ステップＳ１０３；Ｎｏ）、ＥＣＵ７は、吸入空気量Ｇｃｙｌの変化が所定割合Ｂ％を超えたか否かを判定する（ステップＳ１０４）。所定割合Ｂ％を超えた場合、ＥＣＵ７は総ＥＧＲガス量の積算値がＥＧＲ量の積算上限値を超えたものと判定し、ＥＧＲ弁３３を制御してＨＰＬ−ＥＧＲ率を強制的に減少させる（ステップＳ１０５）。なお、ステップＳ１０４及びＳ１０５の処理は、上記の第２の制御に相当する。
【００４４】
以上のように、第１実施形態では、触媒再生のための燃料添加中にエンジンが過渡状態となった場合において、ＥＧＲ量の瞬時値又は所定時間の積算値が上限値を超えると判断されるときには、応答の早いＨＰＬ−ＥＧＲ装置のＥＧＲ率を強制的に減少させ、失火などの発生を防止する。
【００４５】
［第２実施形態］
第１実施形態では、触媒再生のための燃料添加中にエンジンが過渡状態となった場合において、ＥＧＲ量の瞬時値又は所定時間の積算値が上限値を超えると判断されるときには、応答の早いＨＰＬ−ＥＧＲ装置のＥＧＲ率を強制的に減少させている。これに対し、第２実施形態では、ＨＰＬ−ＥＧＲ装置のＥＧＲ率を減少させる代わりに、可変ターボチャージャ２３の開度を閉じ側に制御する。なお、本実施形態でも、ＨＰＬ−ＥＧＲ装置とＬＰＬ−ＥＧＲ装置がともに動作している状態を前提とする。
【００４６】
ターボチャージャ２３の開度を閉じ側に制御すると吸入空気量が増加する。また、ターボチャージャ２３は、ＬＰＬ−ＥＧＲ装置側の背圧は減少し、ＨＰＬ−ＥＧＲ装置側の背圧は上昇する。その結果、総ＥＧＲ率は同一に保ったまま、ＬＰＬ−ＥＧＲガス量の割合を下げることができ、ＬＰＬ−ＥＧＲ装置によるＣＯ２の回り込みの影響を低減することができる。
【００４７】
この場合のＥＧＲ量及び吸入空気量の変化を図６に模式的に示す。図中左側は上記の可変ターボチャージャの開度の制御前の状態を示し、図中右側は制御後の状態を示す。可変ターボチャージャの開度を閉じ側に制御することにより、吸入空気量Ｇｃｙｌは増加する。また、総ＥＧＲ量も増加するが、ＥＧＲ率（＝総ＥＧＲ量／吸入空気量Ｇｃｙｌ）は変わらない。一方、ＨＰＬ−ＥＧＲ装置側の背圧が上昇するとともにＬＰＬ−ＥＧＲ装置側の背圧が減少するため、総ＥＧＲガス量中におけるＨＰＬ−ＥＧＲガス量の占める割合が増加し、ＬＰＬ−ＥＧＲガス量の占める割合が低下する。
【００４８】
図７（Ａ）は上記の制御前のＥＧＲ率を示し、図７（Ｂ）は上記の制御後のＥＧＲ率を示す。図７（Ａ）及び（Ｂ）において、グラフ５１はＨＰＬ−ＥＧＲ率を示し、グラフ６１はＬＰＬ−ＥＧＲ率を示し、グラフ７１は総ＥＧＲ率を示し、グラフ８１はＥＧＲ率の上限値を示す。
【００４９】
図７（Ａ）に示すように、制御前の状態では、ＣＯ２の回り込みが発生すると総ＥＧＲ率はＥＧＲ率の上限値を超えてしまう。これに対し、図７（Ｂ）に示すように、ターボ開度を閉じ側に制御すると、ＨＰＬ−ＥＧＲ率は増加するが、ＬＰＬ−ＥＧＲ率が減少するため、ＣＯ２の回り込みによるＥＧＲ率の変動分が抑制される。具体的には、図７（Ａ）のＣＯ２の回り込みの大きさ（即ち、ＬＰＬ−ＥＧＲ率及び総ＥＧＲ率のグラフにおける山の部分の高さ）「Ｘ１」よりも、図７（Ｂ）のＣＯ２の回り込みの大きさ「Ｘ２」の方が小さくなるため、結果的に総ＥＧＲ率が上限値を超えることが無くなる。これにより、失火などの発生が防止される。
【００５０】
図８は、第２実施形態による排気制御のフローチャートである。この処理もＥＣＵ７により定期的に実行される。なお、図８におけるステップＳ２０１〜Ｓ２０４は、図５に示す第１実施形態の排気制御のフローチャートにおけるステップＳ１０１〜Ｓ１０４と同様であるので、説明を省略する。
【００５１】
ステップＳ２０３において総ＥＧＲ率がＥＧＲ率Ａ％を超えた場合、及び、ステップＳ２０４において吸入空気量Ｇｃｙｌが所定割合Ｂ％を超えた場合、ＥＣＵ７は、制御信号Ｓ８により可変ターボチャージャ２３の開度を閉じ側に制御する（ステップＳ２０５）。これにより、吸入空気量が増加するとともに、総ＥＧＲ率を維持したままＬＰＬ−ＥＧＲガス量の占める割合が低下し、ＣＯ２の回り込みの影響が低減される。その結果、総ＥＧＲ率が上限値を超えて失火などを生じることが防止される。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】実施形態による内燃機関の排気制御装置の概略ブロック図である。
【図２】ＥＧＲ領域のマップを示す。
【図３】第１実施形態の第１の制御によるＥＧＲ量の変化を示す。
【図４】第１実施形態の第２の制御によるＥＧＲ量の変化を示す。
【図５】第１実施形態による排気制御のフローチャートである。
【図６】第２実施形態の制御による吸入空気量及びＥＧＲ率の変化の様子を示す。
【図７】第２実施形態の制御によるＥＧＲ率の変化を示す。
【図８】第２実施形態による排気制御のフローチャートである。
【符号の説明】
【００５３】
７  ＥＣＵ
１０  エンジン
１５  燃料噴射弁
１７  燃料添加弁
２０  吸気通路
２３  ターボチャージャ
２５  排気通路
３１、３５  ＥＧＲ通路
３６  触媒
３３、３７  ＥＧＲ弁
【図１】
2008208720.tif 000003
【図２】
2008208720.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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