(57)【要約】【課題】燃料カット運転時にスロットル弁を閉じ且つＥＧＲ弁を開くことでＥＧＲガスをＥＧＲ経路内に循環させる循環制御を行うＥＧＲシステムにおいて、ＰＭ再生中に燃料カット運転となった場合にＰＭ再生及び循環制御を好適に実行可能な技術を提供する。【解決手段】ＰＭを捕集するフィルタと、排気燃料添加を行ってフィルタに堆積したＰＭを酸化する再生手段と、フィルタ下流の排気通路と吸気通路とを接続するＥＧＲ通路を介して排気を内燃機関に戻すＥＧＲ手段と、ＥＧＲ通路を流れる排気の量を調節するＥＧＲ弁と、吸入空気量を調節するスロットル弁と、燃料カット運転時に循環制御を行う手段とを備え、ＰＭ再生中に燃料カット運転状態となった場合、燃料添加を停止する。【選択図】図３
2008261258.tif 000002
【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、酸化能力及び排気中のＰＭを捕集する能力を有する排気浄化装置と、
排気中に還元剤を供給することで前記排気浄化装置に堆積したＰＭを酸化させるＰＭ再生処理を行うＰＭ再生手段と、
前記排気浄化装置より下流の排気通路と前記内燃機関の吸気通路とを接続するＥＧＲ通路を介して排気の一部をＥＧＲガスとして内燃機関の燃焼室に戻すＥＧＲ手段と、
前記ＥＧＲ通路に設けられ前記ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスの量を調節するＥＧＲ弁と、
前記吸気通路における前記ＥＧＲ通路の接続箇所より上流に設けられ前記吸気通路に流入する吸気の量を調節するスロットル弁と、
前記内燃機関がフューエルカット運転状態の時に前記スロットル弁を閉弁するとともに前記ＥＧＲ弁を開弁することで、フューエルカット運転中に前記ＥＧＲ通路より上流の排気通路、前記ＥＧＲ通路、及び前記ＥＧＲ通路より下流の吸気通路を含むＥＧＲガス循環経路内にＥＧＲガスを循環させるＥＧＲガス循環制御を行うＥＧＲガス循環制御手段と、を備えた内燃機関のＥＧＲシステムにおいて、
前記ＰＭ再生手段は、前記ＰＭ再生処理の実行中に前記ＥＧＲガス循環制御が行われる場合、還元剤の供給を停止することを特徴とする内燃機関のＥＧＲシステム。
【請求項２】
内燃機関の排気通路に設けられ、酸化能力及び排気中のＰＭを捕集する能力を有する排気浄化装置と、
排気中に還元剤を供給することで前記排気浄化装置に堆積したＰＭを酸化させるＰＭ再生処理を行うＰＭ再生手段と、
前記排気浄化装置より下流の排気通路と前記内燃機関の吸気通路とを接続するＥＧＲ通路を介して排気の一部をＥＧＲガスとして内燃機関の燃焼室に戻すＥＧＲ手段と、
前記ＥＧＲ通路に設けられ前記ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスの量を調節するＥＧＲ弁と、
前記吸気通路における前記ＥＧＲ通路の接続箇所より上流に設けられ前記吸気通路に流入する吸気の量を調節するスロットル弁と、
前記内燃機関がフューエルカット運転状態の時に前記スロットル弁を閉弁するとともに前記ＥＧＲ弁を開弁することで、フューエルカット運転中に前記ＥＧＲ通路より上流の排気通路、前記ＥＧＲ通路、及び前記ＥＧＲ通路より下流の吸気通路を含むＥＧＲガス循環経路内にＥＧＲガスを循環させるＥＧＲガス循環制御を行うＥＧＲガス循環制御手段と、を備えた内燃機関のＥＧＲシステムにおいて、
前記ＥＧＲガス循環制御手段は、前記ＰＭ再生処理の実行中に前記内燃機関がフューエルカット運転状態になった場合は、前記スロットル弁を全閉より開き側の所定の開度とすることを特徴とする内燃機関のＥＧＲシステム。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記内燃機関がフューエルカット運転状態から復帰直後に前記ＥＧＲ手段によって前記内燃機関に戻されるＥＧＲガスの量を、復帰直前のフューエルカット運転状態における前記ＥＧＲガス循環制御の実行時間に応じて制御することを特徴とする内燃機関のＥＧＲシステム。
【請求項４】
請求項３において、
前記ＥＧＲガス循環制御の実行時間が長いほど、フューエルカット運転状態から復帰直後に前記ＥＧＲ手段によって前記内燃機関に戻されるＥＧＲガスの量を少なくすることを特徴とする内燃機関のＥＧＲシステム。
【請求項５】
内燃機関の排気通路に設けられ、酸化能力及び排気中のＰＭを捕集する能力を有する排気浄化装置と、
排気中に還元剤を供給することで前記排気浄化装置に堆積したＰＭを酸化させるＰＭ再生処理を行うＰＭ再生手段と、
前記排気浄化装置より下流の排気通路と前記内燃機関の吸気通路とを接続するＥＧＲ通路を介して排気の一部をＥＧＲガスとして内燃機関の燃焼室に戻すＥＧＲ手段と、
前記ＥＧＲ通路に設けられ前記ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスの量を調節するＥＧＲ弁と、
前記吸気通路における前記ＥＧＲ通路の接続箇所より上流に設けられ前記吸気通路に流入する吸気の量を調節するスロットル弁と、
前記内燃機関がフューエルカット運転状態の時に前記スロットル弁を閉弁するとともに前記ＥＧＲ弁を開弁することで、フューエルカット運転中に前記ＥＧＲ通路より上流の排気通路、前記ＥＧＲ通路、及び前記ＥＧＲ通路より下流の吸気通路を含むＥＧＲガス循環経路内にＥＧＲガスを循環させるＥＧＲガス循環制御を行うＥＧＲガス循環制御手段と、を備えた内燃機関のＥＧＲシステムにおいて、
前記ＥＧＲガス循環制御手段は、前記ＰＭ再生処理の実行中に前記内燃機関がフューエルカット運転状態になった場合は、前記ＥＧＲガス循環制御を行わないことを特徴とする内燃機関のＥＧＲシステム。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかにおいて、
前記吸気通路に設けられたコンプレッサと前記排気通路の前記排気浄化装置より上流に設けられたタービンとを有するターボチャージャを更に備え、
前記ＥＧＲ通路は、前記排気浄化装置より下流の排気通路と前記コンプレッサより上流の吸気通路とを接続する通路であることを特徴とする内燃機関のＥＧＲシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のＥＧＲシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関からのＮＯｘの排出量を低減する技術として、排気の一部を吸気系に流入させて内燃機関の燃焼室に戻すＥＧＲが知られている。また、ターボチャージャを備えた内燃機関において、ターボチャージャのタービンより上流の排気通路とターボチャージャのコンプレッサより下流の吸気通路とを接続するＨＰＬ通路を介して排気の一部を内燃機関に戻すＨＰＬ手段と、タービンより下流の排気通路とコンプレッサより上流の吸気通路とを接続するＬＰＬ通路を介して排気の一部を内燃機関に戻すＬＰＬ手段と、を備え、内燃機関の運転状態に応じてＨＰＬ手段とＬＰＬ手段とを併用又は切り替えてＥＧＲを行う技術も知られている（例えば特許文献１を参照）。
【０００３】
また、酸化能及び排気中のＰＭを捕集する能力を有する排気浄化触媒を排気通路の途中に設け、内燃機関から排出されたＰＭを該排気浄化触媒によって捕集する技術が知られている。この技術に関して、排気浄化触媒におけるＰＭの堆積量が所定の許容量を越えた時に排気中に燃料等の還元剤を供給し、該還元剤が排気浄化触媒において酸化反応する際の反応熱によって排気浄化触媒に堆積したＰＭを酸化除去する処理（以下、ＰＭ再生処理という）を実行することで、排気浄化触媒のＰＭ捕集能力を維持する技術も知られている。
【０００４】
ところで、減速時等のフューエルカット運転中に吸気通路やＬＰＬ通路等が低温の空気によって掃気され、当該低温の空気が吸気通路やＬＰＬ通路に残留すると、再加速等によってフューエルカット運転から通常運転に復帰する時に、当該残留している低温の空気がまず内燃機関に吸入されることになる。そのため、フューエルカット運転から復帰直後、吸気温度が想定よりも過剰に低下して燃焼不良やＨＣ排出量の増加等の不具合が生じる可能性があった。
【０００５】
これに対し、フューエルカット運転中、吸気通路に流入する空気の量を調節するスロットル弁を閉弁するとともに、ＬＰＬ通路を流通するＥＧＲガスの量を調節するＬＰＬ弁を開弁することによって、フューエルカット運転に移行する直前の運転状態におけるＥＧＲガスを、ＬＰＬ通路より上流の排気通路、ＬＰＬ通路、及びＬＰＬ通路より下流の吸気通路を含むループ（以下、ＥＧＲ循環経路という）内に閉じこめる技術が提案されている。
【０００６】
この技術によれば、フューエルカット運転中に吸気通路やＬＰＬ通路が低温の空気によって掃気されることが抑制され、フューエルカット運転から復帰直後、ＥＧＲ循環経路内に閉じこめられた高温のＥＧＲガスが内燃機関に吸入されることになるため、失火等の燃焼不良を回避することができる。また、フューエルカット運転に移行する直前の運転状態等に基づいて当該閉じこめられるＥＧＲガスの酸素濃度や二酸化炭素濃度等の諸特性を推定することができるため、フューエルカット運転から復帰直後に既知の濃度のＥＧＲガスを内燃機関に供給することができ、フューエルカット運転から復帰直後のエミッションを精度良く制御できる。この技術においてフューエルカット時に行われる上記スロットル弁やＬＰＬ弁の制御を、以下ＥＧＲガス循環制御と呼ぶ。
【特許文献１】特開２００５−０７６４５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記ＥＧＲガス循環制御を実行可能なＥＧＲシステムにおいて、ＰＭ再生処
理が実行されている時に内燃機関がフューエルカット運転状態となり、上記ＥＧＲガス循環制御が実行された場合、ＰＭ再生処理中の排気浄化触媒から排出される高温のガスがＥＧＲ循環経路内を循環することになる。この時、ＥＧＲ循環経路内のガス中に酸素が存在している限り、排気浄化触媒において還元剤やＰＭの酸化反応が進行するため、ＥＧＲ循環経路を循環するガスの温度はさらに上昇する。その結果、排気浄化触媒が過剰に高温になり熱劣化等の不具合をもたらしたり、フューエルカット運転からの復帰時に吸気温度が過剰に高温になってスモークやＮＯｘ等の排気特性を悪化させる虞があった。
【０００８】
また、この時ＥＧＲ循環経路内のガス中の酸素がＰＭ再生処理によって消費し尽くされてしまうと、それ以上ＰＭの酸化反応が進行しなくなるため、ＰＭ再生処理によって排気浄化触媒に堆積したＰＭを十分に除去することができず、排気浄化触媒のＰＭ捕集能力を好適に維持することができなくなる虞がある。また、それ以上還元剤の酸化反応も進行しなくなるため、供給された還元剤が未反応のまま排気浄化触媒に付着してしまうという問題もある。さらに、フューエルカット運転から復帰後に酸素濃度の極めて低いガスが内燃機関に吸入されることになるため、失火等の燃焼不良を招く虞もある。
【０００９】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、ＥＧＲガス循環制御を実行可能なＥＧＲシステムにおいて、ＰＭ再生処理を実行中にＥＧＲガス循環制御を実行する条件が成立した場合においても、好適に排気浄化を行うことを可能にする技術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】
上記目的を達成するための本発明は、内燃機関の排気通路に設けられ酸化能力及び排気中のＰＭを捕集する能力を有する排気浄化装置と、排気中に還元剤を供給することで前記排気浄化装置に堆積したＰＭを酸化させるＰＭ再生処理を行うＰＭ再生手段と、前記排気浄化装置より下流の排気通路と前記内燃機関の吸気通路とを接続するＥＧＲ通路を介して排気の一部をＥＧＲガスとして内燃機関の燃焼室に戻すＥＧＲ手段と、前記ＥＧＲ通路に設けられ前記ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスの量を調節するＥＧＲ弁と、前記吸気通路における前記ＥＧＲ通路の接続箇所より上流に設けられ前記吸気通路に流入する吸気の量を調節するスロットル弁と、前記内燃機関がフューエルカット運転状態の時に前記スロットル弁を閉弁するとともに前記ＥＧＲ弁を開弁することで、フューエルカット運転中に前記ＥＧＲ通路より上流の排気通路、前記ＥＧＲ通路、及び前記ＥＧＲ通路より下流の吸気通路を含むＥＧＲガス循環経路内にＥＧＲガスを循環させるＥＧＲガス循環制御を行うＥＧＲガス循環制御手段と、を備えた内燃機関のＥＧＲシステムを前提としている。
【００１１】
このＥＧＲシステムでは、内燃機関がフューエルカット運転中に低温の空気が吸気通路やＥＧＲ通路に流入することが抑制される。これにより、フューエルカット運転からの復帰時に吸気通路やＥＧＲ通路内に存在する低温の吸気が内燃機関に吸入されて吸気温度が過剰に低下することを回避できる。よって、フューエルカット運転からの復帰時に失火等の燃焼不良が発生することを抑制できる。また、このＥＧＲシステムでは、フューエルカット運転からの復帰時にＥＧＲガス循環経路内のガスが内燃機関に吸入されるが、このガスの酸素濃度や二酸化炭素濃度等の諸特性はフューエルカット運転に移行する直前の内燃機関の運転状態に基づいて推定することができるので、フューエルカット運転からの復帰時のＮＯｘ等のエミッションを精度良く制御できる。
【００１２】
さて、このようなＥＧＲガス循環制御を実行可能なＥＧＲシステムにおいて、本発明は、前記ＰＭ再生手段が、前記ＰＭ再生処理の実行中に前記ＥＧＲガス循環制御が行われる場合には、還元剤の供給を停止することを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、ＰＭ再生処理が実行されている時に内燃機関がフューエルカット運
転状態となり、ＥＧＲガス循環制御手段によってＥＧＲガス循環制御が実行された場合には、ＰＭ再生処理の実行中であっても還元剤の供給が停止される。これにより、ＥＧＲガス循環制御の実行中は排気浄化装置における還元剤の酸化反応が行われなくなる。従って、還元剤の酸化反応熱によってＥＧＲガス循環経路を循環するガスが昇温されることがなくなるため、ＥＧＲガス循環経路を循環するガスが過剰に高温になることが抑制される。よって、排気浄化装置が熱劣化したり、フューエルカット運転からの復帰時にスモークやＮＯｘ等の排気特性が悪化したりすることを抑制できる。
【００１４】
また、本発明は、前記ＥＧＲガス循環制御手段が、前記ＰＭ再生処理の実行中に前記内燃機関がフューエルカット運転状態になった場合は、前記スロットル弁を全閉より開き側の所定の開度とする構成とすることもできる。
【００１５】
ここで、「所定の開度」とは、少なくとも排気浄化装置におけるＰＭの酸化反応に必要な量の酸素をＥＧＲガス循環経路を循環するガス中に供給可能なスロットル弁の開度である。また、「所定の開度」は、スロットル弁を当該所定の開度とした場合に、スロットル弁を通過して吸気通路に流入する空気によって吸気通路やＥＧＲ通路等が掃気されてしまわない開度より小さい開度に設定される。「所定の開度」は、予め実験等によりマップ化された開度であっても良いし、或いは、吸気酸素濃度にかかわる何らかの物理量を取得するセンサ（例えばエアフローメータ）による測定値に基づくフィードバック制御によって決定される開度であっても良い。
【００１６】
この構成によれば、ＥＧＲガス循環制御の実行中であっても、ＰＭの酸化反応に必要な量の酸素がＥＧＲガス循環経路を循環するガス中に供給されることになる。従って、ＥＧＲガス循環経路内のガス中の酸素がＰＭ再生処理によって消費し尽くされてしまうことによってそれ以上ＰＭの酸化反応を進行させることができなくなる事態を回避できる。これにより、ＥＧＲガス循環制御を実行中であっても、ＰＭの酸化を促進させることができ、排気浄化装置のＰＭ捕集能力を好適に維持することができる。
【００１７】
また、スロットル弁が全閉より開き側の開度とされても、スロットル弁を通過して吸気通路に流入する空気によって吸気通路やＥＧＲ通路が掃気されてしまわない程度の開度とされるので、低温の空気によってＥＧＲガス循環経路内の高温のＥＧＲガスが掃気されてしまうことも抑制できる。
【００１８】
上記構成の場合、ＥＧＲガス循環制御中における排気中への還元剤の供給を継続しても良い。その場合であっても、ＥＧＲガス循環系路に酸素が供給され続けるので、排気浄化装置における還元剤の酸化反応も進行させ続けることができる。従って、酸化反応できなくなった還元剤が未反応のまま排気浄化装置に付着してしまう事態を回避できる。
【００１９】
上記各構成において、前記内燃機関がフューエルカット運転状態から復帰直後に前記ＥＧＲ手段によって前記内燃機関に戻されるＥＧＲガスの量を、復帰直前のフューエルカット運転状態における前記ＥＧＲガス循環制御の実行時間に応じて制御することが好適である。
【００２０】
ＥＧＲガス循環制御中にＰＭ再生処理が実行されていると、ＰＭの酸化反応によって酸素が消費されるとともに二酸化炭素が生成され、ＥＧＲガス循環経路を循環するガス中の酸素濃度が低下するとともに二酸化炭素濃度が高くなっていく。つまり、ＥＧＲガス循環経路を循環するガス中の二酸化炭素濃度（又は酸素濃度）は、ＥＧＲガス循環制御の実行時間に依存して変化する。従って、フューエルカット運転から復帰した直後の内燃機関には、ＥＧＲガス循環制御の実行時間に依って異なる濃度のＥＧＲガスが供給されることになる。
【００２１】
そのため、フューエルカット運転からの復帰直後のＥＧＲガス量を、例えば復帰後の内燃機関の運転状態に応じて定められる規定量に一律に設定してしまうと、ＥＧＲガス循環制御の実行時間が短いほど想定よりも多くの酸素が内燃機関に供給されることになり、ＮＯｘ発生量が想定よりも多くなる可能性がある。一方、ＥＧＲガス循環制御の実行時間が長いほど、想定よりも少ない酸素が内燃機関に供給されることになり、失火等の燃焼不良を招く可能性がある。
【００２２】
これに対し、上記構成に依れば、フューエルカット運転からの復帰直後のＥＧＲガス量がＥＧＲガス循環制御の実行時間に応じて制御されるので、ＥＧＲガス循環制御が終了した時点でのＥＧＲガス循環経路内のガスの二酸化炭素濃度（又は酸素濃度）を反映させた適切な量のＥＧＲガスを内燃機関に供給できる。そのため、内燃機関に供給される酸素量に過不足が生じることが抑制され、フューエルカット運転からの復帰直後におけるＮＯｘ発生量の増加や燃焼不安定を回避できる。
【００２３】
上記構成において、前記ＥＧＲガス循環制御の実行時間が長いほど、フューエルカット運転状態から復帰直後に前記ＥＧＲ手段によって前記内燃機関に戻されるＥＧＲガスの量を少なくすることが好適である。
【００２４】
上述のように、ＰＭ再生処理中にＥＧＲガス循環制御が実行された場合、フューエルカット運転からの復帰直後（ＥＧＲガス循環制御の終了直後）に内燃機関に供給されるＥＧＲガス中の酸素濃度は、ＥＧＲガス循環制御の実行時間が長いほど低くなる（二酸化炭素濃度は、ＥＧＲガス循環制御の実行時間が長いほど高くなる）傾向がある。よって、上記構成に依れば、フューエルカット運転からの復帰直後の内燃機関に供給されるＥＧＲガス中の酸素濃度が過剰に低くなったり、或いは、過剰に高くなったりすることを抑制できる。従って、フューエルカット運転からの復帰直後におけるＮＯｘ発生量の増加や燃焼不安定を回避できる。
【００２５】
以上、ＰＭ再生処理中にＥＧＲガス循環制御を実行する場合に、ＰＭ再生処理及びＥＧＲガス循環制御をともに好適に実行可能とするために本発明のＥＧＲシステムが採用した構成について説明したが、ＰＭ再生処理中にＥＧＲガス循環制御を実行すべき条件が成立した場合、すなわち、内燃機関がフューエルカット運転状態に移行した場合には、ＥＧＲガス循環制御を行わない用にすることも可能である。
【００２６】
この場合、ＰＭ再生処理の実行に伴う高温の排気がＥＧＲガス循環経路内を循環することによる排気浄化装置の熱劣化や、フューエルカット運転からの復帰直後のスモークやＮＯｘ発生量の増加といった不具合を回避できる。
【００２７】
上述したように、ＥＧＲシステムとしては、ＬＰＬ手段及びＨＰＬ手段を併設し、内燃機関の運転状態に応じて両者を併用又は切り替えてＥＧＲを行うシステムが開発されている。このようなＥＧＲシステムでは、ＬＰＬ手段によって内燃機関に戻される排気（ＬＰＬガス）の諸特性（温度、酸素濃度等）の内燃機関の運転状態の変化に対する応答がＨＰＬ手段によるそれと比較して遅い傾向がある。そのため、フューエルカット運転中にＬＰＬ通路が低温の空気によって掃気された場合、ＬＰＬ通路を掃気してＬＰＬ通路内に残留した当該低温の空気が、フューエルカット運転から復帰した後の内燃機関から排出される高温の排気によって入れ替わられるまでに、比較的長い時間を要する。従って、本発明の前提となるフューエルカット運転中にＥＧＲガス循環制御を行うＥＧＲシステムは、ＬＰＬ手段に対して適用することが好適である。
【発明の効果】
【００２８】
本発明により、ＥＧＲガス循環制御を実行可能なＥＧＲシステムにおいて、ＰＭ再生処理を実行中にＥＧＲガス循環制御を実行する条件が成立した場合においても、好適に排気浄化を行うことが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特定的な記載がない限りは、発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【実施例１】
【００３０】
図１は、本実施例に係るＥＧＲシステムを適用する内燃機関とその吸気系及び排気系の概略構成を模式的に示す図である。内燃機関１は４つの気筒２を有する水冷式４サイクルディーゼルエンジンである。
【００３１】
各気筒２の吸気ポート（不図示）は吸気マニホールド１７において集合し、吸気通路３と連通している。吸気マニホールド１７と吸気通路３との接続部近傍には、後述するＨＰＬ通路４１が接続されている。ＨＰＬ通路４１の接続箇所より上流の吸気通路３には、吸気通路３を流通する吸気の量を調節する第２スロットル弁９が配置されている。第２スロットル弁９より上流の吸気通路３には、吸気を冷却するインタークーラ８が配置されている。インタークーラ８より上流の吸気通路３には、ターボチャージャ１３のコンプレッサ１１が配置されている。コンプレッサ１１より上流の吸気通路３には、後述するＬＰＬ通路３１が接続されている。ＬＰＬ通路３１の接続箇所より上流の吸気管３には、吸気通路３に流入する新気の量を調節する第１スロットル弁６が配置されている。第１スロットル弁６より上流の吸気通路３には、吸気通路３に流入する新気の量を測定するエアフローメータ７が設けられている。吸気通路３には、さらに上流においてエアクリーナ（図示略）が接続されている。以下、吸気通路３、吸気マニホールド１７、及びこれらに配置されたインタークーラ８やコンプレッサ１１等を総称して「吸気系」と呼ぶことがある。
【００３２】
このように構成された吸気系では、エアクリーナを通過して塵や埃等が除去された空気が吸気通路３に流入する。吸気通路３に流入した空気は、コンプレッサ１１を通過して加圧された後インタークーラ８を通過して冷却されるとともに、後述するＬＰＬ装置３０及びＨＰＬ装置４０によって吸気通路３に導かれたＥＧＲガスと混合しつつ吸気マニホールド１７に流入し、吸気マニホールド１７の各枝管を介して各気筒２の吸気ポートへ分配される。吸気ポートへ分配された吸気は、吸気バルブ（不図示）が開弁した際に各気筒２の燃焼室内へ吸入される。
【００３３】
各気筒２の排気ポート（不図示）は排気マニホールド１８において集合し、排気通路４と連通している。排気マニホールド１８には排気中に還元剤としての燃料を添加する燃料添加弁２１が設けられている。排気マニホールド１８と排気通路４との接続部近傍には、ＨＰＬ通路４１が接続されている。ＨＰＬ通路４１の接続箇所より下流の排気通路４には、ターボチャージャ１３のタービン１２が配置されている。ターボチャージャ１３はタービン１２を通過する排気の流路面積を可変にするノズルベーン５を備えた可変容量型のターボチャージャである。タービン１２より下流の排気通路４には、排気浄化装置１０が配置されている。排気浄化装置１０は、酸化触媒と、当該酸化触媒の後段に配置され排気中のＰＭを捕集し内部に堆積させるたパティキュレートフィルタ（以下、フィルタという）とを有して構成される。排気浄化装置１０の構成はこの例に限られず、例えば更に吸蔵還元型ＮＯｘ触媒等を備えていても良い。排気浄化装置１０より下流の排気通路４には、排気通路４を流通する排気の量を調節する排気絞り弁１９が配置されている。排気絞り弁１９より下流の排気通路４には、ＬＰＬ通路３１が接続されている。なお、排気絞り弁１９がＬＰＬ通路３１の接続箇所より下流の排気通路４に配置されている構成も採用可能であ
る。以下、排気通路４、排気マニホールド１８、及びこれらに配置されたタービン１２や排気浄化装置１０等を総称して「排気系」と呼ぶことがある。
【００３４】
このように構成された排気系では、内燃機関１の各気筒２で燃焼した既燃ガスが排気ポートを介して排気マニホールド１８に排出され、排気通路４に流入する。排気通路４に流入した排気はタービン１３を回転駆動した後排気浄化装置１０において含有するＰＭ等の有害物質が浄化されるとともに、その一部が後述するＬＰＬ装置３０及びＨＰＬ装置４０によってＥＧＲガスとして吸気通路３に導かれる。排気浄化装置１０において浄化された後に排気は大気中に放出される。
【００３５】
内燃機関１には、タービン１２より上流の排気通路４を流れる排気の一部をコンプレッサ１１より下流の吸気通路３に導き、該排気を内燃機関１の燃焼室に戻すＨＰＬ装置４０が備えられている。ＨＰＬ装置４０は、タービン１２より上流の排気通路４と第２スロットル弁９より下流の吸気通路３とを接続するＨＰＬ通路４１を有し、該ＨＰＬ通路４１を介して前記排気の一部を吸気通路３に流入させる。ＨＰＬ装置４０によって燃焼室に戻される排気を以下「ＨＰＬガス」という。
【００３６】
ＨＰＬ通路４１には、ＨＰＬ通路４１の流路面積を変更するＨＰＬ弁４２が配置されている。ＨＰＬ弁４２の開度を調節することによってＨＰＬ通路４１を流れるＨＰＬガスの量が調節される。なお、ＨＰＬガス量を調節する手段としては、第２スロットル弁９の開度を調節したりノズルベーン５の開度を調節したりすることによって背圧を調節する手段を採用することもできる。
【００３７】
内燃機関１には、タービン１２より下流の排気通路４を流れる排気の一部をコンプレッサ１１より上流の吸気通路３に導き、該排気を内燃機関１の燃焼室に戻すＬＰＬ装置３０が備えられている。ＬＰＬ装置３０は、排気絞り弁１９より下流の排気通路４とコンプレッサ１１より上流の吸気通路３とを接続するＬＰＬ通路３１を有し、該ＬＰＬ通路３１を介して前記排気の一部を吸気通路３に流入させる。ＬＰＬ装置３０によって燃焼室に戻される排気を以下「ＬＰＬガス」という。
【００３８】
ＬＰＬ通路３１の途中にはＬＰＬガスを冷却するＬＰＬクーラ３３が配置されている。ＬＰＬクーラ３３より下流側（吸気通路３側）のＬＰＬ通路３１には、ＬＰＬ通路３１の流路面積を変更するＬＰＬ弁３２が配置されている。ＬＰＬ弁３２の開度を調節することによってＬＰＬ通路３１を流れるＬＰＬガスの量が調節される。なお、ＬＰＬガス量を調節する手段としては、第１スロットル弁６の開度を調節してＬＰＬ通路３１の上流と下流との差圧を調節する手段を採用することもできる。
【００３９】
このように構成されたＨＰＬ装置４０及びＬＰＬ装置３０によってＥＧＲが行われると、水や二酸化炭素等の不燃性且つ吸熱性を有する不活性ガス成分が吸気中に混入されるので、燃焼室における燃料の燃焼温度が低下し、ＮＯｘの発生量が減少する。
【００４０】
内燃機関１には、内燃機関１を制御する電子制御装置（ＥＣＵ）２０が併設されている。ＥＣＵ２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート等を備えたマイクロコンピュータである。ＥＣＵ２０には、上述したエアフローメータ７の他、内燃機関１のウォータージャケットを循環する冷却水の温度に対応した電気信号を出力する水温センサ１４、アクセルペダルの操作量に対応した電気信号を出力するアクセル開度センサ１５、内燃機関１のクランクシャフトが所定角度（例えば１０°）回転する度にパルス信号を出力するクランクポジションセンサ１６等のセンサが電気的に接続され、各センサからの出力信号がＥＣＵ２０に入力される。また、ＥＣＵ２０には、第１スロットル弁６、第２スロットル弁９、ノズルベーン５、排気絞り弁１９、ＬＰＬ弁３２、ＨＰＬ弁４２、燃料添加弁２１が
電気的に接続され、ＥＣＵ２０から出力される制御信号によってこれらの機器が制御される。
【００４１】
ＥＣＵ２０は、上記各センサから入力される信号に基づいて内燃機関１の運転状態や運転者の要求を取得する。例えば、ＥＣＵ２０は、クランクポジションセンサ１６から入力される信号に基づいて機関回転数を算出し、アクセル開度センサ１５から入力される信号に基づいて要求されている機関負荷を算出する。そして、算出した機関負荷や機関回転数に応じて上記各機器を制御することで、燃料噴射制御やＥＧＲ制御を行う。
【００４２】
ここで、本実施例のＥＧＲシステムにおいて行われるＥＧＲ制御について説明する。
【００４３】
図２に示すように、本実施例のＥＧＲシステムでは、内燃機関１の運転状態に応じてＨＰＬ装置４０及びＬＰＬ装置３０を併用又は切り替えてＥＧＲを行う。図２において、横軸は内燃機関１の機関回転数を表し、縦軸は内燃機関１の機関負荷を表す。図２に示すように、本実施例のＥＧＲ制御では、内燃機関１の運転状態が低負荷且つ低回転の時には主にＨＰＬ装置４０によってＥＧＲを行い、機関負荷又は機関回転数が高くなるほどＨＰＬ装置４０によって行われるＥＧＲ量（ＨＰＬガス量）を減少させるとともにＬＰＬ装置３０によって行われるＥＧＲ量（ＬＰＬガス量）を増加させ、内燃機関１の運転状態が高負荷乃至高回転側の時には主にＬＰＬ装置３０によってＥＧＲを行う。
【００４４】
図２において、「ＨＰＬ」で示された領域が、主にＨＰＬ装置４０によってＥＧＲが行われる運転状態の領域を表す。この領域を以下ＨＰＬ領域と呼ぶ。また、「ＬＰＬ」で示された領域が、主にＬＰＬ装置３０によってＥＧＲが行われる運転状態の領域を表す。この領域を以下ＬＰＬ領域と呼ぶ。ＨＰＬ領域とＬＰＬ領域との間の「ＭＩＸ」で表された中負荷乃至中回転の領域が、ＨＰＬ装置４０及びＬＰＬ装置３０が併用されてＥＧＲが行われる領域を表す。この領域を以下ＭＩＸ領域と呼ぶ。上述のように、ＭＩＸ領域では高負荷乃至高回転側の運転状態になるほどＨＰＬガス量を減少させるとともにＬＰＬガス量を増加させる制御が行われる。換言すれば、高負荷乃至高回転側になるほど全ＥＧＲガス中のＨＰＬガスの割合を低くするとともに、ＬＰＬガスの割合を高くする。
【００４５】
各運転状態に対応するＨＰＬガス量やＬＰＬガス量の制御目標値は、内燃機関１が当該運転状態で定常運転している時のＮＯｘ発生量、スモーク発生量、ＨＣ発生量、燃料消費率等の機関性能や排気性能に関する諸特性が所定の規制値や所望の目標値を達成するように適合作業によって予め定められ、ＥＣＵ２０のＲＯＭに記憶される。ＥＣＵ２０は取得した機関運転状態に基づいて、当該運転状態に対応するＨＰＬガス量やＬＰＬガス量の制御目標値をＲＯＭから読み込み、ＨＰＬ装置４０やＬＰＬ装置３０によって燃焼室に戻される排気の量がそれぞれ当該制御目標値になるように、ＨＰＬ弁４２、ＬＰＬ弁３２、第１スロットル弁６、第２スロットル弁９、排気絞り弁１９、ノズルベーン５等の開度を制御する。
【００４６】
ＥＣＵ２０は、フィルタに堆積したＰＭの量が所定の許容値を超えたと判定すると、燃料添加弁２１から排気中に燃料を添加させる。燃料添加弁２１から排気中に燃料が添加されると、添加された燃料はフィルタ前段の酸化触媒において酸化反応し、その際の反応熱によって後段のフィルタに堆積したＰＭの酸化反応が促進され、フィルタに堆積したＰＭが除去される。このように、適宜フィルタに堆積したＰＭを酸化除去することで、フィルタのＰＭ捕集能力が維持される。このように、燃料添加弁２１から排気中に燃料を添加してフィルタに堆積したＰＭを酸化除去する処理を以下、ＰＭ再生処理という。本実施例においては、ＰＭ再生処理を行うＥＣＵ２０が、本発明におけるＰＭ再生手段に相当する。
【００４７】
フィルタに堆積したＰＭの量を推定する方法としては、既知のＰＭ堆積量推定方法を採
用できる。例えば、前回ＰＭ再生処理が実行されてからの吸入空気量及び燃料消費量や、車両の走行距離、フィルタの前後差圧等に基づいて推定することができる。また、「所定の許容量」とは、フィルタにおける圧損が内燃機関の正常な運転に支障を来さない大きさになるようなＰＭ堆積量の上限値又は当該上限値に所定のマージンを見込んで定められる量である。
【００４８】
減速時等において内燃機関１がフューエルカット運転をしている時に吸気通路３、ＬＰＬ通路３１、ＨＰＬ通路４１等が低温の空気（新気）によって掃気され、当該低温の空気が吸気通路３やＬＰＬ通路３１に残留すると、再加速等によって内燃機関１がフューエルカット運転から通常運転に復帰する時に、当該残留している低温の空気がまず内燃機関１に吸入され、しかる後、フューエルカットから復帰後の内燃機関１から排出された高温の排気が当該低温の空気をＬＰＬ通路３１内から掃気してから、復帰後の内燃機関１からの排気がＥＧＲガスとして内燃機関１に吸入される。そのため、フューエルカット運転から復帰直後において、吸気温度が想定よりも過剰に低下して燃焼不良やＨＣ排出量の増加等の不具合が生じる可能性があった。
【００４９】
これに対し、本実施例のＥＧＲシステムでは、フューエルカット運転中に第１スロットル弁６を閉弁するとともにＬＰＬ弁３２を開弁することによって、フューエルカット運転に移行する直前の運転状態におけるＬＰＬガスを、ＬＰＬ通路３１より上流の排気通路４、ＬＰＬ通路３１、及びＬＰＬ通路３１より下流の吸気通路３を含むループ（以下、ＥＧＲ循環経路という）内に閉じこめる。
【００５０】
これにより、フューエルカット運転中に吸気通路３やＬＰＬ通路３１が低温の空気によって掃気されることが抑制され、フューエルカット運転から復帰直後、ＥＧＲ循環経路内に閉じこめられた高温のＬＰＬガスが内燃機関１に吸入されることになるため、失火等の燃焼不良を回避することができる。また、フューエルカット運転に移行する直前の運転状態等に基づいて当該閉じこめられるＬＰＬガスの酸素濃度や二酸化炭素濃度等の諸特性を推定することができるため、フューエルカット運転から復帰直後に既知の濃度のＥＧＲガスを内燃機関１に供給することができ、フューエルカット運転から復帰直後のエミッションを精度良く制御できる。本実施例において、フューエルカット時に第１スロットル弁６及びＬＰＬ弁３２を上述のように開閉制御することでＥＧＲ循環経路にＥＧＲガスを循環させる制御をＥＧＲ循環制御と呼ぶ。
【００５１】
ところで、ＰＭ再生処理の実行中に内燃機関１がフューエルカット運転状態となり、上記ＥＧＲガス循環制御が実行された場合、ＰＭ再生処理中のフィルタから排出される高温のガスがＥＧＲ循環経路内を循環することになる。この時、ＥＧＲ循環経路内のガス中に酸素が存在している限り、酸化触媒やフィルタにおいて還元剤やＰＭの酸化反応が進行するため、それらの酸化反応の反応熱により加熱されたガスがＥＧＲ循環経路を循環し続け、ＥＧＲ循環経路内のガスの温度は非常に高温になる。そうすると、排気浄化装置１０が過剰に高温になり酸化触媒やフィルタに熱劣化等の不具合をもたらしたり、フューエルカット運転からの復帰時に吸気温度が過剰に高温になってスモークやＮＯｘ等の排気特性を悪化させる虞があった。
【００５２】
また、この時ＥＧＲ循環経路内のガス中の酸素がＰＭ再生処理によって消費し尽くされてしまうと、ＰＭ再生処理中であっても排気浄化装置１０においてそれ以上ＰＭの酸化反応が進行しなくなるため、フィルタに堆積したＰＭを十分に除去することができず、ＰＭ再生処理を行ってもフィルタのＰＭ捕集能力を好適に維持することができなくなる虞がある。また、酸化触媒においてもそれ以上燃料の酸化反応も進行しなくなるため、添加された燃料が未反応のまま酸化触媒やフィルタに付着してしまうという問題もある。さらに、フューエルカット運転から復帰後に酸素濃度の極めて低いガスが内燃機関１に吸入される
ことになるため、失火等の燃焼不良を招く虞もある。
【００５３】
これに対し、本実施例のＥＧＲシステムでは、ＰＭ再生処理の実行中にＥＧＲガス循環制御が行われる場合には、燃料添加弁２１からの燃料の添加を停止する。これにより、ＥＧＲガス循環制御の実行中は酸化触媒における燃料の酸化反応が行われなくなる。従って、燃料の酸化反応に伴う反応熱によってＥＧＲガス循環経路を循環するガスが昇温されることが無くなるため、ＥＧＲガス循環経路を循環するガスが過剰に高温になることが抑制される。よって、酸化触媒やフィルタが熱劣化したり、フューエルカット運転からの復帰時にスモークやＮＯｘ等の排気特性が悪化したりすることを抑制できる。
【００５４】
以下、ＥＣＵ２０によって行われる上述のＰＭ再生処理中のＥＧＲガス循環制御について、図３に基づいて説明する。図３は、ＰＭ再生処理中のＥＧＲガス循環制御を行うためのルーチンを示すフローチャートである。このルーチンはＥＣＵ２０によって内燃機関１の運転中所定時間毎に繰り返し実行される。
【００５５】
まず、ステップＳ１０１において、ＥＣＵ２０は内燃機関１の運転状態を取得する。具体的には、クランクポジションセンサ１６から入力される信号に基づいて機関回転数を算出し、アクセル開度センサ１５から入力される信号に基づいて要求されている機関負荷を算出する。
【００５６】
ステップＳ１０２において、ＥＣＵ２０はステップＳ１０１において取得した運転状態に基づいて内燃機関１がフューエルカット運転を行うべき運転状態であるか否かを判定する。例えば、ＥＣＵ２０は減速運転中にフューエルカット運転を行うべき運転状態であると判定する。ステップＳ１０２において肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ１０３に進む。ステップＳ１０２において否定判定された場合、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を一旦終了する。
【００５７】
ステップＳ１０３において、ＥＣＵ２０はＰＭ再生処理が実行中であるか否かを判定する。ステップＳ１０３において肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ１０４に進む。ステップＳ１０３において否定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ１０５に進む。
【００５８】
ステップＳ１０４において、ＥＣＵ２０は燃料添加弁２１による排気中への燃料添加を停止する。
【００５９】
ステップＳ１０５において、ＥＣＵ２０はＥＧＲガス循環制御を実行する。具体的には、第１スロットル弁６を全閉にするとともに、ＬＰＬ弁３２を全開にする。
【実施例２】
【００６０】
次に、本発明の実施例２について説明する。本実施例２に係るＥＧＲシステムを適用する内燃機関及びその吸気系及び排気系の概略構成は実施例１のものと同様である。以下では、実施例１と同一又は同等の構成要素については説明を省略し、実施例１で用いた符号及び名称をを用いる。
【００６１】
本実施例のＥＧＲシステムにおいては、ＰＭ再生処理の実行中にＥＧＲガス循環制御を行うべき条件が成立した場合、すなわち、内燃機関１がフューエルカット運転状態になった場合は、第１スロットル弁６の開度を全閉より開き側の所定の開度に制御してＥＧＲガス循環制御を行う。つまり、ＰＭ再生処理の実行中でない場合には第１スロットル弁を全閉にするとともにＬＰＬ弁３２を全開にすることによってＥＧＲガス循環制御を行うのに対し、ＰＭ再生処理の実行中の場合には第１スロットル弁を全閉より開き側の所定開度に
するとともにＬＰＬ弁３２を全開にすることによってＥＧＲガス循環制御を行う。
【００６２】
ここで、「所定の開度」とは、少なくともフィルタにおけるＰＭの酸化反応に必要な量の酸素をＥＧＲガス循環経路を循環するガス中に供給可能な第１スロットル弁６の開度である。また、「所定の開度」は、第１スロットル弁６を当該所定の開度にした場合に、大量の低温の空気が第１スロットル弁６を通過して吸気通路３に流入し、当該空気によって吸気通路３やＬＰＬ通路３１が掃気されてしまわない開度より小さい開度である。
【００６３】
ここで、フィルタにおけるＰＭの酸化反応に必要な量の酸素は、例えばフィルタの温度に基づいて決定する。すなわち、フィルタの温度が決まると単位時間あたりに酸化され得るＰＭの量が決まる。そして、この量に基づいて、当該酸化され得るＰＭの中に含まれる全ての炭素を二酸化炭素にするために必要な酸素の量を求めることができる。このようにして算出された酸素量を少なくともＥＧＲ循環経路内のガス中に供給可能な第１スロットル弁６の開度として「所定の開度」を決定することができる。
【００６４】
「所定の開度」はフィルタの温度や内燃機関１の運転状態などに応じたマップとして予め実験等により定めておいても良いし、エアフローメータ７による測定値に基づいて第１スロットル弁６の開度をフィードバック制御しても良い。
【００６５】
これにより、ＥＧＲガス循環制御の実行中であっても、フィルタに堆積したＰＭの酸化反応に必要な量の酸素がＥＧＲガス循環経路を循環するガス中に供給されることになる。従って、ＥＧＲガス循環経路内のガス中の酸素がＰＭ再生処理によって消費し尽くされてしまうことによってそれ以上フィルタに堆積したＰＭの酸化反応を進行させることができなくなる事態を回避できる。これにより、ＥＧＲガス循環制御を実行中であっても、好適にＰＭ再生処理を実行することができ、フィルタのＰＭ捕集能力を好適に維持することができる。
【００６６】
また、第１スロットル弁６が全閉より開き側の開度とされても、第１スロットル弁６を通過して吸気通路３に流入する空気によって吸気通路３やＬＰＬ通路３１が掃気されてしまうような開度より小さい開度に制御されるので、低温の空気によってＥＧＲガス循環経路内の高温のＥＧＲガスが掃気されてしまうことも抑制できる。
【００６７】
本実施例の場合、実施例１の場合と異なり、ＥＧＲガス循環制御中における排気中への燃料の添加を継続することができる。つまり、本実施例によればＥＧＲガス循環系路に酸素が供給され続けるので、触媒における還元剤の酸化反応も進行させ続けることができる。従って、酸化反応できなくなった還元剤が未反応のまま酸化触媒やフィルタに付着してしまう事態を回避できる。
【００６８】
以下、ＥＣＵ２０によって行われる上述のＰＭ再生処理中のＥＧＲガス循環制御について、図４に基づいて説明する。図４は、ＰＭ再生処理中のＥＧＲガス循環制御を行うためのルーチンを示すフローチャートである。このルーチンはＥＣＵ２０によって内燃機関１の運転中所定時間毎に繰り返し実行される。
【００６９】
まず、ステップＳ２０１において、ＥＣＵ２０は内燃機関１の運転状態を取得する。具体的には、クランクポジションセンサ１６から入力される信号に基づいて機関回転数を算出し、アクセル開度センサ１５から入力される信号に基づいて要求されている機関負荷を算出する。
【００７０】
ステップＳ２０２において、ＥＣＵ２０はステップＳ２０１において取得した運転状態に基づいて内燃機関１がフューエルカット運転を行うべき運転状態であるか否かを判定す
る。例えば、ＥＣＵ２０は減速運転中にフューエルカット運転を行うべき運転状態であると判定する。ステップＳ２０２において肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ２０３に進む。ステップＳ２０２において否定判定された場合、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を一旦終了する。
【００７１】
ステップＳ２０３において、ＥＣＵ２０はＰＭ再生処理が実行中であるか否かを判定する。ステップＳ２０３において肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ２０４に進む。ステップＳ２０３において否定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ２０５に進む。
【００７２】
ステップＳ２０４において、ＥＣＵ２０は第１スロットル弁６の開度を全閉より開き側の所定の開度に制御するとともに、ＬＰＬ弁３２を全開にする。
【００７３】
ステップＳ２０５において、ＥＣＵ２０は第１スロットル弁６の開度を全閉にするとともに、ＬＰＬ弁３２を全開にする。
【実施例３】
【００７４】
次に、本発明の実施例３について説明する。本実施例３に係るＥＧＲシステムを適用する内燃機関及びその吸気系及び排気系の概略構成は実施例１のものと同様である。以下では、実施例１と同一又は同等の構成要素については説明を省略し、実施例１で用いた符号及び名称をを用いる。
【００７５】
本実施例のＥＧＲシステムにおいては、ＰＭ再生処理の実行中にＥＧＲガス循環制御が実行された場合、内燃機関１がフューエルカット運転から復帰してＥＧＲガス循環制御が終了した直後のＬＰＬ弁３２の開度を、当該フューエルカット運転中のＥＧＲガス循環制御の実行時間に応じて制御する。具体的には、ＥＧＲガス循環制御の実行時間が長いほど、フューエルカット運転からの復帰直後のＬＰＬ弁３２の開度を閉じ側の開度に制御する。
【００７６】
ＥＧＲガス循環制御中にＰＭ再生処理が実行されていると、ＰＭの酸化反応によって酸素が消費されるとともに二酸化炭素が生成され、ＥＧＲガス循環経路を循環するガス中の酸素濃度が低下するとともに二酸化炭素濃度が高くなっていく。つまり、ＥＧＲガス循環経路を循環するガス中の二酸化炭素濃度は、ＥＧＲガス循環制御の実行時間が長いほど高くなり、逆に、ＥＧＲガス循環経路を循環するガス中の酸素濃度は、ＥＧＲガス循環制御の実行時間が短いほど低くなる傾向がある。
【００７７】
そのため、フューエルカット運転からの復帰直後のＬＰＬ弁３２の開度を、例えば復帰後の内燃機関の運転状態に応じて定められる規定開度に一律に設定してしまうと、ＥＧＲガス循環制御の実行時間が短い場合には想定よりも多くの酸素が内燃機関１に供給されることになり、ＮＯｘ発生量が想定よりも多くなる可能性がある。一方、ＥＧＲガス循環制御の実行時間が長い場合には、想定よりも少ない酸素が内燃機関１に供給されることになり、失火等の燃焼不良を招く可能性がある。
【００７８】
これに対し、本実施例に依れば、フューエルカット運転からの復帰直後のＬＰＬ弁３２の開度がＥＧＲガス循環制御の実行時間が長いほど閉じ側の開度に制御される。つまり、ＥＧＲガス循環制御の実行時間が長く、従ってＥＧＲガス循環経路内のガス中の二酸化炭素濃度が高くなるほど、フューエルカット運転からの復帰直後のＬＰＬ弁３２の開度が小さくされる。これにより、フューエルカット運転からの復帰直後に内燃機関１に過剰な量の不活性成分が供給されることが抑制され、失火等の燃焼不良を招くことを抑制できる。逆に、ＥＧＲガス循環制御の実行時間が短く、従ってＥＧＲガス循環経路内のガス中の酸
素濃度が高くなるほど、フューエルカット運転からの復帰直後のＬＰＬ弁３２の開度が大きくされる。これにより、フューエルカット運転からの復帰直後に内燃機関１に想定よりも多い量の酸素が供給されることが抑制され、ＮＯｘ発生量が増加することを抑制できる。
【００７９】
以下、ＥＣＵ２０によって行われる上述のＰＭ再生処理中のＥＧＲガス循環制御について、図５に基づいて説明する。図５は、ＰＭ再生処理中のＥＧＲガス循環制御を行うためのルーチンを示すフローチャートである。このルーチンはＥＣＵ２０によって内燃機関１の運転中所定時間毎に繰り返し実行される。
【００８０】
まず、ステップＳ３０１において、ＥＣＵ２０は内燃機関１の運転状態を取得する。具体的には、クランクポジションセンサ１６から入力される信号に基づいて機関回転数を算出し、アクセル開度センサ１５から入力される信号に基づいて要求されている機関負荷を算出する。
【００８１】
ステップＳ３０２において、ＥＣＵ２０はステップＳ３０１において取得した運転状態に基づいて内燃機関１がフューエルカット運転を行うべき運転状態であるか否かを判定する。例えば、ＥＣＵ２０は減速運転中にフューエルカット運転を行うべき運転状態であると判定する。ステップＳ３０２において肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ３０３に進む。ステップＳ３０２において否定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ３０４に進む。
【００８２】
ステップＳ３０３において、ＥＣＵ２０はＥＧＲガス循環制御を実行する。すなわち、第１スロットル弁６を閉弁するとともにＬＰＬ弁３２を全開にする。なお、この時ＰＭ再生処理が実行中であるならば、前記各実施例で説明したように、燃料添加を停止したり、或いは、第１スロットル弁６の開度を全閉より開き側の所定の開度に制御しても良い。ステップＳ３０３を実行した後、ＥＣＵ２０はステップＳ３０２に戻る。
【００８３】
ステップＳ３０４において、ＥＣＵ２０はＥＧＲガス循環制御の実行を終了する。すなわち、第１スロットル弁６の開度を内燃機関１の運転状態に応じた規定開度に制御する。ＬＰＬ弁３２の開度はステップＳ３０５以降のステップにおいて決定される。
【００８４】
ステップＳ３０５において、ＥＣＵ２０は前記ステップＳ３０３において実行されたＥＧＲガス循環制御がＰＭ再生処理中に行われたものであるか否かを判定する。ステップＳ３０５で肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ３０６に進む。一方、ステップＳ３０４で否定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ３０７に進む。
【００８５】
ステップＳ３０６において、ＥＣＵ２０はＬＰＬ弁３２の開度をＥＧＲガス循環制御の実行時間に応じた開度に制御する。具体的には、上述のようにＥＧＲガス循環制御の実行時間が長いほど閉じ側の開度に制御され、ＥＧＲガス循環制御の実行時間が短いほど開き側の開度に制御される。ＥＧＲガス循環制御の実行時間とＬＰＬ弁３２の開度との関係は、例えば予め実験等により求めマップ化しておく。
【００８６】
ステップＳ３０７において、ＥＣＵ２０はＬＰＬ弁３２の開度を規定の開度に制御する。規定の開度とは、例えば内燃機関１の運転状態に応じて予め定められた開度であっても良いし、或いは、フューエルカット運転に移行する直前の内燃機関１の運転状態に基づいて推定されるＥＧＲガス循環経路内のガス中の酸素濃度や二酸化炭素濃度に基づいて決定される開度であっても良い。
【実施例４】
【００８７】
次に、本発明の実施例４について説明する。本実施例４に係るＥＧＲシステムを適用する内燃機関及びその吸気系及び排気系の概略構成は実施例１のものと同様である。以下では、実施例１と同一又は同等の構成要素については説明を省略し、実施例１で用いた符号及び名称をを用いる。
【００８８】
本実施例のＥＧＲシステムにおいては、ＰＭ再生処理の実行中にＥＧＲガス循環制御を行うべき条件が成立した場合、すなわち、内燃機関１がフューエルカット運転状態になった場合は、ＥＧＲガス循環制御を実行しない。つまり、ＰＭ再生処理が実行されていない通常時であれば、内燃機関１がフューエルカット運転状態になった場合にはＥＧＲガス循環制御が実行されるが、ＰＭ再生処理が実行中の場合には、内燃機関１がフューエルカット運転状態になった場合においてもＥＧＲガス循環制御を実行しない。
【００８９】
本実施例によれば、ＰＭ再生処理の実行中に排気浄化装置１０から排出される高温の排気がＥＧＲガス循環経路内を循環することが無くなるため、酸化触媒やフィルタが過剰な高温状態となって熱劣化したり、フューエルカット運転状態からの復帰直後の吸気温度が過剰に高温になることによってフューエルカット運転からの復帰直後におけるスモークやＮＯｘの排気性能が悪化することを抑制できる。
【００９０】
以下、ＥＣＵ２０によって行われる上述のＥＧＲ制御について、図６に基づいて説明する。図６は、上述のＥＧＲ制御を行うためのルーチンを示すフローチャートである。このルーチンはＥＣＵ２０によって内燃機関１の運転中所定時間毎に繰り返し実行される。
【００９１】
まず、ステップＳ４０１において、ＥＣＵ２０は内燃機関１の運転状態を取得する。具体的には、クランクポジションセンサ１６から入力される信号に基づいて機関回転数を算出し、アクセル開度センサ１５から入力される信号に基づいて要求されている機関負荷を算出する。
【００９２】
ステップＳ４０２において、ＥＣＵ２０はステップＳ４０１において取得した運転状態に基づいて内燃機関１がフューエルカット運転を行うべき運転状態であるか否かを判定する。例えば、ＥＣＵ２０は減速運転中にフューエルカット運転を行うべき運転状態であると判定する。ステップＳ４０２において肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ４０３に進む。ステップＳ４０２において否定判定された場合、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を一旦終了する。
【００９３】
ステップＳ４０３において、ＥＣＵ２０はＰＭ再生処理が実行中であるか否かを判定する。ステップＳ４０３において肯定判定された場合、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を一旦終了する。すなわち、ＥＧＲガス循環制御を実行することなく本ルーチンの実行を終了する。一方、ステップＳ４０３において否定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ４０４に進む。
【００９４】
ステップＳ４０４において、ＥＣＵ２０はＥＧＲガス循環制御を実行する。すなわち、第１スロットル弁６を閉弁するとともにＬＰＬ弁３２を全開にする。ステップＳ４０４を実行した後、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を一旦終了する。
【００９５】
なお、以上説明した各実施例は本発明を説明するための一例であって、本発明の本旨を逸脱しない範囲内において上記各実施例に変更を加えたり、各実施例を組み合わせて本発明を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】実施例におけるＥＧＲシステムを適用する内燃機関とその吸気系及び排気系の概略構成を示す図である。
【図２】実施例におけるＥＧＲ制御マップを示す図である。
【図３】実施例１におけるＰＭ再生処理の実行中のＥＧＲガス循環制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図４】実施例２におけるＰＭ再生処理の実行中のＥＧＲガス循環制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図５】実施例３におけるＰＭ再生処理の実行中のＥＧＲガス循環制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図６】実施例４におけるＥＧＲ制御ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００９７】
１     内燃機関
２     気筒
３     吸気通路
４     排気通路
５     ノズルベーン
６     第１スロットル弁
７     エアフローメータ
８     インタークーラ
９     第２スロットル弁
１０   排気浄化装置
１１   コンプレッサ
１２   タービン
１３   ターボチャージャ
１４   水温センサ
１５   アクセル開度センサ
１６   クランクポジションセンサ
１７   吸気マニホールド
１８   排気マニホールド
１９   排気絞り弁
２０   ＥＣＵ
２１   燃料添加弁
３０   ＬＰＬ装置
３１   ＬＰＬ通路
３２   ＬＰＬ弁
３３   ＬＰＬクーラ
４０   ＨＰＬ装置
４１   ＨＰＬ通路
４２   ＨＰＬ弁
【図１】
2008261258.tif 000003
【図２】
2008261258.tif 000004
【図３】
2008261258.tif 000005
【図４】
2008261258.tif 000006
【図５】
2008261258.tif 000007
【図６】
2008261258.tif 000008