(57)【要約】【課題】排気浄化装置より下流の排気を内燃機関に再循環させる低圧ＥＧＲ装置を備える内燃機関において、排気浄化装置の再生処理時に排気中に添加される還元剤や該還元剤の反応生成物が、低圧ＥＧＲ装置によって排気とともに内燃機関に再循環することを抑制する技術を提供する。【解決手段】ターボチャージャ５のタービン５２下流の下流側排気管１２とコンプレッサ５１上流の吸気管３とを接続する低圧ＥＧＲ通路３１と、低圧ＥＧＲ通路３１の接続部より上流の上流側排気管４において分岐して合流する分岐通路６０、７０とを備え、各分岐通路に燃料添加弁６１、７１、排気浄化装置６２、７２、排気絞り弁６３、７３を設ける。一方の排気浄化装置７２に対する再生処理実施時に、燃料添加弁７１によって燃料添加するとともに排気絞り弁７３を閉弁し、排気絞り弁６３を開弁する。燃料やＣＯ２が低圧ＥＧＲ通路３１に流入して内燃機関に再循環することが抑制される。【選択図】図１
2008184925.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターボチャージャを備えた内燃機関のＥＧＲシステムであって、
前記ターボチャージャのコンプレッサが設けられた吸気通路と、
前記ターボチャージャのタービンより下流において複数の分岐通路に分岐するとともに、それら複数の分岐通路が下流において再び合流するように形成された排気通路と、
前記複数の分岐通路の各々に設けられ、各分岐通路を流れる排気を浄化する排気浄化装置と、
前記複数の分岐通路の各々に設けられ、各分岐通路を流れる排気の流量を調節する流量調節弁と、
前記排気浄化装置より上流を流れる排気中に還元剤を添加する還元剤添加手段と、
前記複数の分岐通路の合流箇所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低圧ＥＧＲ通路と、
前記排気浄化装置に還元剤を供給することで該排気浄化装置の排気浄化能力を再生させる再生処理を行う再生手段と、
前記再生処理の対象となる排気浄化装置に前記還元剤添加手段によって添加される還元剤を導くとともに、該再生処理の対象となる排気浄化装置から流出する排気が前記複数の分岐通路の合流箇所より下流の排気通路に流入することを抑制するように、前記流量調節弁を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関のＥＧＲシステム。
【請求項２】
請求項１において、
前記還元剤添加手段は、排気通路が前記複数の分岐通路に分岐する分岐箇所より上流の排気通路に設けられ、該排気通路を流れる排気中に還元剤を添加する還元剤添加弁を有して構成され、
前記制御手段は、前記還元剤添加弁によって排気中に還元剤が添加される時に、前記再生処理の対象となる排気浄化装置が設けられている分岐通路に設けられた前記流量調節弁の開度が、前記再生処理の対象ではない排気浄化装置が設けられている分岐通路に設けられた前記流量調節弁の開度よりも開き側の開度になるように前記流量調節弁を制御する還元剤導入制御を実行する内燃機関のＥＧＲシステム。
【請求項３】
請求項２において、
前記制御手段は、前記還元剤導入制御を実行後所定時間が経過した時点で、前記再生処理の対象となる排気浄化装置が設けられている分岐通路に設けられた前記流量調節弁を閉弁する内燃機関のＥＧＲシステム。
【請求項４】
請求項３において、
前記制御手段は、前記還元剤導入制御を実行後所定時間が経過した時点で、前記再生処理の対象ではない排気浄化装置が設けられている分岐通路に設けられた前記流量調節弁を開弁する内燃機関のＥＧＲシステム。
【請求項５】
請求項３又は４において、
前記所定時間は、前記還元剤導入制御が実行されてから、前記再生処理の対象となる排気浄化装置が設けられている分岐通路に流入する排気の、前記還元剤添加弁によって添加される還元剤によって局所的に還元剤濃度の高くなっている部分が、前記再生処理の対象となる排気浄化装置を通過したと判定されるまでの時間である内燃機関のＥＧＲシステム。
【請求項６】
請求項３又は４において、
前記所定時間は、前記還元剤導入制御が実行されてから、前記再生処理の対象となる排
気浄化装置が設けられている分岐通路に流入する排気の、前記還元剤添加弁によって添加される還元剤によって局所的に還元剤濃度の高くなっている部分が、前記再生処理の対象となる排気浄化装置に到達したと判定されるまでの時間である内燃機関のＥＧＲシステム。
【請求項７】
請求項１において、
前記還元剤添加手段は、前記複数の分岐通路の各々における前記排気浄化装置より上流に設けられ、各分岐通路を流れる排気中に還元剤を添加する還元剤添加弁を有して構成され、
前記制御手段は、前記再生処理の対象となる排気浄化装置が設けられている分岐通路に設けられた前記還元剤添加弁によって還元剤が添加される時に、該分岐通路に設けられた前記流量調節弁を閉弁するとともに、前記再生処理の対象ではない排気浄化装置が設けられている分岐通路に設けられた前記流量調節弁を開弁する内燃機関のＥＧＲシステム。
【請求項８】
請求項７において、
前記制御手段は、前記再生処理の対象となる排気浄化装置が設けられている分岐通路に設けられた前記還元剤添加弁によって還元剤が添加されてから所定時間が経過した時に、該分岐通路に設けられた前記流量調節弁を閉弁する内燃機関のＥＧＲシステム。
【請求項９】
請求項８において、
前記所定時間は、前記再生処理の対象となる排気浄化装置が設けられている分岐通路に設けられた前記還元剤添加弁によって還元剤が添加されてから、該還元剤が該排気浄化装置に到達したと判定されるまでの時間である内燃機関のＥＧＲシステム。
【請求項１０】
請求項１において、
前記還元剤添加手段は、内燃機関の気筒内に燃料を噴射する燃料噴射装置と、前記燃料噴射装置に対してメイン噴射に続いて圧縮上死点より遅く燃料が着火しないタイミングでポスト噴射を行わしめる噴射制御手段と、を有して構成され、
前記制御手段は、前記噴射制御手段によってポスト噴射が行われる時に、前記再生処理の対象となる排気浄化装置が設けられている分岐通路に設けられた前記流量調節弁の開度を、前記再生処理の対象ではない排気浄化装置が設けられている分岐通路に設けられた前記流量調節弁の開度よりも開き側の開度になるように前記流量調節弁を制御するポスト噴射時制御を実行する内燃機関のＥＧＲシステム。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記制御手段は、前記ポスト噴射時制御を実行後所定時間が経過した時点で、前記再生処理の対象となる排気浄化装置が設けられている分岐通路に設けられた前記流量調節弁を閉弁する内燃機関のＥＧＲシステム。
【請求項１２】
請求項１０において、
前記制御手段は、前記ポスト噴射時制御を実行後所定時間が経過した時点で、前記再生処理の対象ではない排気浄化装置が設けられている分岐通路に設けられた前記流量調節弁を開弁する内燃機関のＥＧＲシステム。
【請求項１３】
請求項１１又は１２において、
前記所定時間は、前記ポスト噴射時制御が実行されてから、前記再生処理の対象となる排気浄化装置が設けられている分岐通路に流入する排気の、前記ポスト噴射によって局所的に空燃比が低くなっている部分が、前記再生処理の対象となる排気浄化装置に到達したと判定されるまでの時間である内燃機関のＥＧＲシステム。
【請求項１４】
請求項１１又は１２において、
前記所定時間は、前記ポスト噴射時制御が実行されてから、前記再生処理の対象となる排気浄化装置が設けられている分岐通路に流入する排気の、前記ポスト噴射によって局所的に空燃比が低くなっている部分が、前記再生処理の対象となる排気浄化装置を通過したと判定されるまでの時間である内燃機関の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】
内燃機関において燃料が燃焼する際に発生する窒素酸化物（ＮＯｘ）の量を低減する技術として、排気通路と吸気通路とを連通させて排気の一部を内燃機関に再循環させる技術（以下ＥＧＲという）が知られている。
【０００３】
さらに、より広範な運転領域においてＥＧＲを実施可能にする技術として、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をと接続する高圧ＥＧＲ通路を介して排気の一部を内燃機関に再循環させる高圧ＥＧＲ装置と、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低圧ＥＧＲ通路を介して排気の一部を内燃機関に再循環させる低圧ＥＧＲ装置と、を備え、内燃機関の運転状態に応じて高圧ＥＧＲ装置と低圧ＥＧＲ装置とを切り替えて、或いは併用してＥＧＲを行う技術が提案されている。
【０００４】
また、内燃機関において燃料が燃焼する際に発生するＮＯｘや粒子状物質（ＰＭ）等の有害物質が大気中に放出されることを抑制する技術として、パティキュレートフィルタ（以下フィルタという）、ＮＯｘ触媒、酸化触媒、ＤＰＲ、ＤＰＮＲ等の排気浄化装置によって排気の後処理を行う技術が知られている（例えば特許文献１を参照）。
【０００５】
ところで、排気浄化装置によっては、使用に伴ってその排気浄化能力が低下する場合があるため、適宜排気浄化能力を再生させる再生処理を実施する必要がある。
【０００６】
例えば、吸蔵還元型のＮＯｘ触媒の場合、ＮＯｘ触媒におけるＮＯｘの吸蔵量の増加に伴ってＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵能力が低下するため、適宜吸蔵されたＮＯｘを放出させる必要がある。そのために、例えば、ＮＯｘ触媒に燃料等の還元剤を供給することでＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを放出させるとともに放出されたＮＯｘを窒素に還元させて無害化する処理（以下ＮＯｘ還元処理という）が行われる。
【０００７】
さらに、ＮＯｘ触媒には、ＮＯｘと同様のメカニズムによって排気中の硫黄酸化物（ＳＯｘ）が吸蔵され、ＳＯｘ吸蔵量が増加した場合にもＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵能力が低下する。そのため、ＮＯｘ触媒の床温を上昇させるとともに燃料等の還元剤を供給することでＮＯｘ触媒に吸蔵されたＳＯｘを放出させる処理（以下硫黄被毒回復処理という）を行う場合もある。
【０００８】
また、フィルタの場合、フィルタにおけるＰＭの捕集量の増加に伴ってフィルタが目詰まりし、排気通路の背圧が上昇して機関性能を低下させる原因となるため、適宜捕集されたＰＭをフィルタから除去する必要がある。そのために、例えば、フィルタの温度を上昇させることでフィルタに堆積したＰＭを酸化させる処理（以下フィルタ再生処理という）が行われる。ここで、フィルタの温度を上昇させる方法としては、例えば、フィルタの上流に酸化触媒を配置し、この酸化触媒に燃料などの還元剤を供給することによって酸化触媒において酸化反応を起こさせ、この酸化反応に伴って発生する反応熱によってフィルタに流入する排気の温度を上昇させる方法が知られている。
【０００９】
このように、排気浄化装置に対して再生処理を実施する際には、排気浄化装置に燃料等の還元剤を供給する場合がある。排気浄化装置に還元剤を供給する方法としては、例えば
、排気浄化装置より上流の排気通路に還元剤添加弁を設けて排気中に還元剤を添加する方法が知られている。また、気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁に対して、燃焼に供される燃料を噴射するメイン噴射に続いて、圧縮上死点より遅い時期に燃焼に供されない燃料を噴射するポスト噴射を行わしめることによって、内燃機関からの排気中に還元剤としての燃料を添加する方法も知られている。このように、排気中に還元剤を添加することで排気の還元剤濃度を局所的に高くすることを排気燃料添加ともいう。
【特許文献１】特開２００２−２７６４０５号公報
【特許文献２】特開２００１−７３７４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ここで、低圧ＥＧＲ装置を用いてＥＧＲを行う内燃機関において、低圧ＥＧＲ装置が排気浄化装置より下流の排気通路を流れる排気の一部をコンプレッサより上流の吸気通路に導くように構成されている場合、排気浄化装置に対する再生処理の実施時に排気燃料添加が行われると、排気燃料添加によって排気中に添加される還元剤やこの還元剤の化学反応によって生成される反応生成物が排気浄化装置から流出し、その一部が低圧ＥＧＲ通路に流入して排気とともに内燃機関に再循環してしまう可能性がある。
【００１１】
例えば、酸化触媒が十分活性化していない時に還元剤として燃料が排気中に添加された場合、添加燃料は酸化触媒において酸化反応することなくそのまま酸化触媒から流出し、その一部が低圧ＥＧＲ通路に流入して排気とともに内燃機関に再循環する可能性がある。この場合、吸気の空燃比が目標とする空燃比より低くなって過早着火を誘発したりトルク変動を招いたいりする虞があった。
【００１２】
また、酸化触媒が活性化している場合には、添加燃料が酸化触媒において酸化反応して二酸化炭素や水等の反応生成物が酸化触媒から流出し、その一部が低圧ＥＧＲ通路に流入して排気とともに内燃機関に再循環する可能性がある。この場合、吸気における酸素濃度が低下して失火等の燃焼不良を招く虞があった。
【００１３】
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、排気浄化装置より下流の排気通路を流れる排気の一部を内燃機関に再循環させるように構成された低圧ＥＧＲ装置を備える内燃機関において、排気燃料添加によって排気中に添加された還元剤や該還元剤の反応生成物が低圧ＥＧＲ装置によって排気とともに内燃機関に再循環することを抑制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】
【００１４】
上記目的を達成するための本発明は、ターボチャージャを備えた内燃機関のＥＧＲシステムであって、前記ターボチャージャのコンプレッサが設けられた吸気通路と、前記ターボチャージャのタービンより下流において複数の分岐通路に分岐するとともに、それら複数の分岐通路が下流において再び合流するように形成された排気通路と、前記複数のの分岐通路の各々に設けられ、各分岐通路を流れる排気を浄化する排気浄化装置と、前記複数の分岐通路の各々に設けられ、各分岐通路を流れる排気の流量を調節する流量調節弁と、前記排気浄化装置より上流を流れる排気中に還元剤を添加する還元剤添加手段と、前記複数の分岐通路の合流箇所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低圧ＥＧＲ通路と、前記排気浄化装置に還元剤を供給することで該排気浄化装置の排気浄化能力を再生させる再生処理を行う再生手段と、前記再生処理の対象となる排気浄化装置に前記還元剤添加手段によって添加される還元剤を導くとともに、該再生処理の対象となる排気浄化装置から流出する排気が前記複数の分岐通路の合流箇所より下流の排気通路に流入することを抑制するように前記流量調節弁を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
上記構成のように、低圧ＥＧＲ通路を経由して内燃機関に再循環する排気が流通する経路（以下低圧ＥＧＲ経路という）の途中に排気浄化装置が配置され、排気浄化装置より下流の排気通路を流れる排気の一部を内燃機関に再循環させるように構成されたＥＧＲシステムでは、再生処理の実施時に還元剤添加手段によって排気中に添加される還元剤や該還元剤の化学反応によって生成される反応生成物が排気浄化装置から流出し、その一部が排気とともに低圧ＥＧＲ経路を流通して内燃機関に再循環してしまう可能性がある。
【００１６】
これに対し、本発明によれば、再生処理の実施時に還元剤添加手段によって排気中に添加される還元剤は、再生処理の対象となる排気浄化装置（以下再生対象装置という）に選択的に供給される。すなわち、還元剤添加手段によって排気中に還元剤が添加された場合、排気通路を流れる排気に局所的に還元剤濃度が高い部分ができるが、少なくともこの還元剤濃度の高い排気を再生対象装置に流入させるように、流量調節弁が制御される。
【００１７】
さらに、このようにして再生対象装置に供給された還元剤が再生対象装置において化学反応することによって生成される反応生成物や、再生対象装置において化学反応することなく再生対象装置を通過して流出する還元剤が、再生対象装置が設けられている分岐通路（以下再生分岐通路という）から排気通路に流出することを抑制するように流量調節弁が制御される。例えば、再生分岐通路を流れる排気における局所的に還元剤濃度の高い部分が再生対象装置を通過した後、再生分岐通路から排気通路に流出しないように、流量調節弁が制御される。
【００１８】
これにより、排気浄化装置に対する再生処理の実施時に還元剤添加手段によって排気中に添加される還元剤や該還元剤の反応生成物が、排気とともに低圧ＥＧＲ通路を介して内燃機関に再循環してしまうことが抑制される。その結果、還元剤や還元剤の反応生成物が吸気に混入することによる燃焼異常や還元剤の浪費を抑制することが可能になる。
【００１９】
本発明の還元剤添加手段は、排気通路が前記複数の分岐通路に分岐する分岐箇所より上流の排気通路に設けられた還元剤添加弁によって、該排気通路を流れる排気中に還元剤を添加するように構成することができる。
【００２０】
還元剤添加手段をこのように構成した場合、還元剤添加弁によって添加される還元剤が再生対象装置に選択的に供給されるようにするためには、例えば、還元剤添加弁によって排気中に還元剤が添加された時に、再生分岐通路に設けられた流量調節弁の開度を、再生処理の対象ではない排気浄化装置（以下非再生対象装置という）が設けられている分岐通路（以下非再生分岐通路という）に設けられた流量調節弁の開度よりも開き側の開度になるように、流量調節弁を制御すればよい（以下この制御を還元剤導入制御という）。
【００２１】
これにより、再生分岐通路の圧力損失が非再生分岐通路の圧力損失より小さくなるため、還元剤添加弁によって添加された還元剤によって局所的に還元剤濃度が高くなっている排気を選択的に再生分岐通路に流入させることができる。
【００２２】
さらに、再生対象装置において還元剤が化学反応することによって生成される反応生成物や化学反応することなく再生対象装置を通過する還元剤が、再生分岐通路から排気通路に流出することを抑制するためには、還元剤導入制御による流量調節弁の制御が実行されてから所定時間が経過した時点で、再生分岐通路に設けられた流量調節弁を閉弁すればよい。
【００２３】
ここで、所定時間は、例えば、還元剤導入制御による流量調節弁の制御が実行されてから、再生分岐通路に流入した排気中の局所的に還元剤濃度の高い部分が再生対象装置を通
過したと判定されるまでの時間とすることができる。これにより、再生対象装置において反応せずに再生対象装置から流出する還元剤や再生対象装置における還元剤の化学反応によって生成される反応生成物を乗せた排気が再生分岐通路から排気通路に流出することを抑制できる。
【００２４】
なお、所定時間は、還元剤導入制御による流量調節弁の制御が実行されてから、再生分岐通路に流入した排気中の局所的に還元剤濃度の高い部分が再生対象装置に到達したと判定されるまでの時間とすることもできる。この場合、流量調節弁に対する閉弁制御が開始されてから実際に当該流量調節弁の閉弁動作が完了するまでに応答遅れが無視できない場合においても、当該応答遅れ期間中に再生対象装置から流出する還元剤や反応生成物が当該流量調節弁を通過して下流に流出してしまう可能性を抑制できる。
【００２５】
また、還元剤導入制御による流量調節弁の制御が実行されてから上記のような所定時間が経過した時点で、非再生分岐通路に設けられた流量調節弁を開弁しても良い。こうすることで、排気燃料添加によって局所的に還元剤濃度が高くされている部分を含まない排気が非再生分岐通路に流入し、非再生対象装置を通過することで該排気は浄化され、非再生分岐通路から排気通路に流出する。すなわち、再生対象装置において再生処理が実行されている期間中においても、非再生対象装置において排気の浄化を続行することができる。
【００２６】
本発明の還元剤添加手段は、各分岐通路における排気浄化装置より上流に設けられた還元剤添加弁によって、各分岐通路を流れる排気中に還元剤を添加するように構成することができる。
【００２７】
還元剤添加手段をこのように構成した場合、還元剤添加弁によって添加される還元剤が再生対象装置に選択的に供給されるようにするためには、例えば、再生分岐通路に設けられた還元剤添加弁によって再生分岐通路を流れる排気中に還元剤を添加するとともに再生分岐通路に設けられた流量調節弁を閉弁し、さらに、非再生分岐通路の流量調節弁を開弁するように、流量調節弁を制御すればよい。
【００２８】
この時、還元剤添加弁による還元剤の添加が行われてから再生分岐通路の流量調節弁を閉弁するまでに適当な時間差を設けるようにしても良い。例えば、再生分岐通路に設けられた還元剤添加弁によって再生分岐通路を流れる排気中に還元剤が添加されてから所定時間が経過した時に、再生分岐通路の流量調節弁を閉弁するようすれば、添加された還元剤を再生対象装置により確実に到達させることができる。
【００２９】
ここで、所定時間は、例えば、再生分岐通路に設けられた還元剤添加弁によって還元剤が添加されてから、該還元剤が再生対象装置に到達したと判定されるまでの時間とすることができる。
【００３０】
これにより、再生対象装置に供給される還元剤や該還元剤の反応生成物が再生分岐通路から排気通路に流出することが抑制される。また、排気燃料添加によって局所的に還元剤濃度が高くされている排気が再生分岐通路にのみ存在することになるため、局所的に還元剤濃度が高くされている部分を有さない排気が非再生分岐通路に流入し、非再生対象装置を通過することで浄化され、非再生分岐通路から排気通路に流出する。
【００３１】
これにより、還元剤や還元剤の反応生成物を含む排気が低圧ＥＧＲ通路を介して内燃機関に再循環することを抑制できる。
【００３２】
本発明の還元剤添加手段は、内燃機関の気筒内に燃料を噴射する燃料噴射装置によって、燃焼に供される燃料を噴射するメイン噴射に続いて、圧縮上死点より遅い時期に燃焼に
供されない燃料を着火しないタイミングで噴射するポスト噴射を行うように構成することができる。
【００３３】
ポスト噴射が行われると、内燃機関から排出される排気には局所的に空燃比の低い部分が形成される。この局所的に空燃比が低くされた部分を含む排気が分岐通路の分岐箇所より上流の排気通路を流れて、分岐通路に流入することになる。
【００３４】
従って、還元剤添加手段を上記のように構成した場合に、ポスト噴射によって排気中に添加された燃料が再生対象装置に選択的に供給されるようにするためには、例えば、ポスト噴射が行われた時に、再生分岐通路に設けられた流量調節弁の開度を、非再生分岐通路に設けられた流量調節弁の開度よりも開き側の開度になるように、流量調節弁を制御すればよい（以下この制御をポスト噴射時制御という）。
【００３５】
これにより、再生分岐通路の圧力損失が非再生分岐通路の圧力損失と比較して小さくなるため、ポスト噴射によって局所的に空燃比が低くなっている排気を選択的に再生分岐通路に流入させることができる。
【００３６】
さらに、再生対象装置において燃料が化学反応することによって生成される水や二酸化炭素等の反応生成物や、化学反応することなく再生対象装置を通過する燃料が、再生分岐通路から排気通路に流出することを抑制するためには、ポスト噴射時制御による流量調節弁の制御が実行されてから所定時間が経過した時点で、再生分岐通路に設けられた流量調節弁を閉弁すればよい。
【００３７】
ここで、所定時間は、例えば、ポスト噴射時制御が実行されてから、再生分岐通路に流入した排気における局所的に空燃比の低い部分が再生対象装置を通過したと判定されるまでの時間とすることができる。これにより、再生対象装置において反応せずに再生対象装置から流出する燃料や再生対象装置における燃料の反応によって生成される二酸化炭素などの反応生成物を乗せた排気が再生分岐通路から排気通路に流出することを抑制できる。よって、燃料や二酸化炭素等を含む排気が低圧ＥＧＲ通路を介して内燃機関に再循環することを抑制できる。
【００３８】
なお、所定時間は、ポスト噴射時制御による流量調節弁の制御が実行されてから、再生分岐通路に流入した排気における局所的に空燃比の低い部分が再生対象装置に到達したと判定されるまでの時間とすることもできる。この場合、流量調節弁に対する閉弁制御が開始されてから実際に当該流量調節弁の閉弁動作が完了するまでに応答遅れが無視できない場合においても、当該応答遅れ期間中に再生対象装置から流出する燃料や反応生成物が当該流量調節弁を通過して下流に流出してしまう可能性を抑制できる。また、燃料や二酸化炭素等の反応生成物を乗せた排気が再生分岐通路から排気通路に流出することを抑制できる。
【００３９】
また、ポスト噴射時制御による流量調節弁の制御が実行されてから上記のような所定時間が経過した時点で、非再生分岐通路に設けられた流量調節弁を開弁しても良い。こうすることで、ポスト噴射によって局所的に空燃比が低くされている部分を含まない排気が非再生分岐通路に流入し、非再生対象装置を通過することで該排気は浄化され、非再生分岐通路から排気通路に流出する。すなわち、再生対象装置において再生処理が実行されている期間中においても、非再生対象装置において排気の浄化を続行することができる。
【発明の効果】
【００４０】
本発明により、排気浄化装置より下流の排気通路を流れる排気の一部を内燃機関に再循環させるように構成された低圧ＥＧＲ装置を備える内燃機関において、排気燃料添加によ
って排気中に添加された還元剤や該還元剤の反応生成物が低圧ＥＧＲ装置によって排気とともに内燃機関に再循環することが抑制される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
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、特に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】
【００４２】
図１は、本実施例に係る内燃機関の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概念図である。図１に示す内燃機関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。
【００４３】
内燃機関１の気筒２には、吸気マニホールド１７及び排気マニホールド１８が接続されている。吸気マニホールド１７には吸気通路としての吸気管３が接続されている。吸気マニホールド１７と吸気管３との接続部近傍には、吸気管３を流れる吸気の流量を調節する第２スロットル弁９が設けられている。第２スロットル弁９は、電動アクチュエータによって開閉される。第２スロットル弁９より上流の吸気管３には、吸気と外気との間で熱交換を行うことで吸気を冷却するインタークーラ８が設けられている。インタークーラ８より上流の吸気管３には、排気のエネルギーを駆動源として作動するターボチャージャ５のコンプレッサハウジング５１が設けられている。コンプレッサハウジング５１より上流の吸気管３には、吸気管３を流れる吸気の流量を調節する第１スロットル弁６が設けられている。第１スロットル弁６は、電動アクチュエータによって開閉される。第１スロットル弁６より上流の吸気管３には、吸気管３に流入する新気の流量に応じた電気信号を出力するエアフローメータ７が設けられている。エアフローメータ７により吸入空気量が検出される。
【００４４】
一方、排気マニホールド１８には上流側排気管４が接続されている。上流側排気管４の途中には、ターボチャージャ５のタービンハウジング５２が設けられている。タービンハウジング５２より下流における分岐部１０において上流側排気管４は２系統の分岐通路、すなわち第１分岐通路６０及び第２分岐通路７０に分岐している。第１分岐通路６０には還元剤としての燃料を排気中に添加する還元剤添加手段としての第１燃料添加弁６１が設けられ、その下流には第１排気浄化装置６２が設けられ、その下流には流量調節弁としての第１排気絞り弁６３が設けられている。一方、第２分岐通路７０には還元剤添加手段としての第２燃料添加弁７１が設けられ、その下流には第２排気浄化装置７２が設けられ、その下流には流量調節弁としての第２排気絞り弁７３が設けられている。第１排気絞り弁６３より下流の第１分岐通路６０と第２排気絞り弁７３より下流の第２分岐通路７０とは合流部１１において合流し、下流側排気管１２に接続している。下流側排気管１２は合流部１１より下流において大気に開放されている。本実施例では上流側排気管４、下流側排気管１２、第１分岐通路６０、及び第２分岐通路７０により、本発明における排気通路が形成される。第１排気絞り弁６３及び第２排気絞り弁７３はそれぞれ電動アクチュエータによって開閉される。第１排気浄化装置６２及び第２排気浄化装置７２は同一の構成を有しており、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（以下ＮＯｘ触媒という）を担持したウォールフロー型のパティキュレートフィルタ（以下フィルタという）と、フィルタの前段に配置された酸化触媒とから成っている。
【００４５】
内燃機関１には、下流側排気管１２を流れる排気の一部を低圧で吸気管３へ導き気筒２に再循環させる低圧ＥＧＲ装置３０が備えられている。低圧ＥＧＲ装置３０は、低圧ＥＧＲ通路３１、低圧ＥＧＲ弁３２、及び低圧ＥＧＲクーラ３３を有して構成されている。
【００４６】
低圧ＥＧＲ通路３１は、下流側排気管１２と、コンプレッサハウジング５１より上流且つ第１スロットル弁６より下流の吸気管３と、を接続している。低圧ＥＧＲ通路３１を通って排気の一部が低圧で吸気管３へ導かれる。本実施例では、低圧ＥＧＲ通路３１を経由して気筒２に再循環する排気を低圧ＥＧＲガスと称する。
【００４７】
低圧ＥＧＲ弁３２は、低圧ＥＧＲ通路３１の流路断面積を変更することにより低圧ＥＧＲ通路３１を流れる排気の量を変更可能な流量調節弁である。低圧ＥＧＲガスの調量は低圧ＥＧＲ弁３２の開度を調節することによって行われる。なお、低圧ＥＧＲガスの調量は低圧ＥＧＲ弁３２の開度調節以外の方法によって行うこともできる。例えば、第１スロットル弁６の開度を調節して低圧ＥＧＲ通路３１の上流側と下流側との差圧を変化させることによって低圧ＥＧＲガス量を調節することもできる。
【００４８】
低圧ＥＧＲクーラ３３は、低圧ＥＧＲガスと内燃機関１を冷却する冷却水との間で熱交換を行うことで低圧ＥＧＲガスを冷却する。
【００４９】
また、内燃機関１には、排気マニホールド１８を流れる排気の一部を高圧で吸気マニホールド１７の直上流の吸気管３へ導き気筒２に再循環させる高圧ＥＧＲ装置４０が備えられている。高圧ＥＧＲ装置４０は、高圧ＥＧＲ通路４１、高圧ＥＧＲ弁４２、及び高圧ＥＧＲクーラ４３を有して構成されている。
【００５０】
高圧ＥＧＲ通路４１は、排気マニホールド１８と吸気マニホールド１７の直上流の吸気管３とを接続している。高圧ＥＧＲ通路４１を通って排気の一部が高圧で吸気管３へ導かれる。本実施例では、高圧ＥＧＲ通路４１を経由して気筒２に再循環する排気を高圧ＥＧＲガスと称する。
【００５１】
高圧ＥＧＲ弁４２は、高圧ＥＧＲ通路４１の流路断面積を変更することにより高圧ＥＧＲ通路４１を流れる排気の量を変更可能な流量調節弁である。高圧ＥＧＲガスの調量は高圧ＥＧＲ弁４２の開度を調節することによって行われる。なお、高圧ＥＧＲガスの調量は高圧ＥＧＲ弁４２の開度調節以外の方法によって行うこともできる。例えば、第２スロットル弁９の開度を調節して高圧ＥＧＲ通路４１の上流側と下流側との差圧を変化させることによって高圧ＥＧＲガス量を調節することもできる。また、ターボチャージャ５が可変容量型の場合には、タービンの流量特性を変更するノズルベーンの開度を調節することによっても高圧ＥＧＲガス量を調節することもできる。
【００５２】
高圧ＥＧＲクーラ４３は、高圧ＥＧＲガスと内燃機関１を冷却する冷却水との間で熱交換を行うことで高圧ＥＧＲガスを冷却する。
【００５３】
内燃機関１には、クランク角度を検出するとともに内燃機関１の機関回転数を検出するクランクポジションセンサ１６、運転者がアクセルペダル１４を踏み込んだ量に応じた電気信号を出力し、内燃機関１の機関負荷を検出するアクセル開度センサ１５、吸気管３に流入する新気の流量を検出するエアフローメータ７が設けられている。その他、特に図示及び説明はしていないが、ディーゼルエンジンが一般的に備えている各種センサを備えている。
【００５４】
以上説明したように構成された内燃機関１には、内燃機関１を制御するコンピュータであるＥＣＵ２０が併設されている。ＥＣＵ２０には、上記各種センサが電気配線を介して接続され、各センサからの出力信号がＥＣＵ２０に入力されるようになっている。また、ＥＣＵ２０には、低圧ＥＧＲ弁３２、高圧ＥＧＲ弁４２、第１スロットル弁６、第２スロットル弁９、第１燃料添加弁６１、第２燃料添加弁７１、第１排気絞り弁６３、第２排気
絞り弁７３、を含む各種機器が電気配線を介して接続され、ＥＣＵ２０から出力される制御指令信号に従ってこれらの機器が制御されるようになっている。
【００５５】
ここで、本実施例において低圧ＥＧＲ装置３０及び高圧ＥＧＲ装置４０を用いて行われるＥＧＲについて説明する。低圧ＥＧＲ装置３０を用いて行われるＥＧＲと高圧ＥＧＲ装置４０を用いて行われるＥＧＲとは、それぞれ好適にＥＧＲを行うことが可能な内燃機関の運転条件が予め実験により求められている。本実施例では、内燃機関１の運転状態に応じて低圧ＥＧＲ装置３０と高圧ＥＧＲ装置４０とを切り替えて、或いは併用してＥＧＲを行うようにしている。
【００５６】
図２は、内燃機関１の運転状態の領域毎に定められた、低圧ＥＧＲ装置３０及び高圧ＥＧＲ装置４０の切替パターンを示した図である。図２の横軸は内燃機関１の機関回転数を表し、縦軸は内燃機関１の燃料噴射量を表している。なお、ここでは燃料噴射量を内燃機関１の機関負荷を代表するパラメータとして用いている。内燃機関１の機関負荷を代表するパラメータとしては、アクセル開度等他の物理量を採用することもできる。
【００５７】
図２のＨＰＬ領域は、内燃機関１の運転状態が低負荷低回転の領域であり、ここでは高圧ＥＧＲ装置４０を用いてＥＧＲが行われる。図２のＭＩＸ領域は、内燃機関１の運転状態が中負荷中回転の領域であり、ここでは低圧ＥＧＲ装置３０と高圧ＥＧＲ装置４０とが併用されてＥＧＲが行われる。図２のＬＰＬ領域は、内燃機関１の運転状態が高負荷高回転の領域であり、ここでは低圧ＥＧＲ装置３０を用いてＥＧＲが行われる。図２のＬＰＬ領域より高負荷又は高回転の領域ではＥＧＲは行われない。
【００５８】
このように、内燃機関１の運転状態に応じて低圧ＥＧＲ装置３０と高圧ＥＧＲ装置４０とを切り替えて、或いは併用してＥＧＲを行うことによって、広範な運転領域においてＥＧＲを行い、ＮＯｘの発生量を低減することを可能にしている。
【００５９】
次に、本実施例における排気浄化装置の再生処理について説明する。
【００６０】
まず、第１排気浄化装置６２及び第２排気浄化装置７２のフィルタに対するフィルタ再生処理について説明する。
【００６１】
本実施例では、フィルタおけるＰＭ堆積量が所定の第１上限値を超えたと判定された場合に、フィルタに堆積したＰＭを酸化除去するフィルタ再生処理を実施する。
【００６２】
ここで、第１上限値とは、内燃機関１の機関性能に及ぼす影響が許容範囲となるようなＰＭ堆積量の上限値であり、予め実験により求めておく。また、フィルタにおけるＰＭ堆積量が第１上限値を超えたか否かを判定する方法としては、例えば内燃機関１の運転履歴に基づいて推定されるＰＭ堆積量に基づいて判定する方法や、フィルタの前後差圧に基づいて推定されるＰＭ堆積量に基づいて判定する方法等、既知の種々の判定方法を採用し得る。
【００６３】
以下、第２排気浄化装置７２のフィルタ（以下第２フィルタという）におけるＰＭ堆積量が第１上限値を超えたと判定された場合を例に説明する。この場合、まず、第２燃料添加弁７１によって第２分岐通路７０を流れる排気中に燃料を添加する。この時、第１排気絞り弁６３を全開するとともに第２排気絞り弁７３の開度を所定の第１開度に制御する。
【００６４】
ここで、第１開度とは、全開よりも閉じ側の開度であって、第２分岐通路７０を流れる排気に乗って第２燃料添加弁７１によって添加された燃料（以下添加燃料という）が第２排気浄化装置７２の酸化触媒（以下第２酸化触媒という）に確実に到達し、且つ、第２酸
化触媒に到達した添加燃料が第２酸化触媒において酸化還元反応するために十分な第２酸化触媒における滞留時間を確保し得るように、第２分岐通路７０を流れる排気の低ＳＶ（Ｓｐａｃｅ  Ｖｅｌｏｃｉｔｙ）化を実現する第２排気絞り弁７３の開度であり、予め実験により求めておく。
【００６５】
これにより、添加燃料が第２酸化触媒において酸化還元反応し、その反応熱により第２フィルタに流入する排気の温度が上昇して、第２フィルタに堆積したＰＭが酸化除去される。また、この間内燃機関１からの排気の大部分は第１分岐通路６０に流入し、第１排気浄化装置６２を通過して浄化され、合流部１１を経由して下流側排気管１２に流出する。
【００６６】
さらに、第２燃料添加弁７１による燃料添加が行われてから所定の第１時間が経過した後、第２排気絞り弁７３を全閉する。
【００６７】
ここで、第１時間とは、添加燃料が第２酸化触媒において酸化還元反応することによって生成される水や二酸化炭素等の反応生成物や、第２酸化触媒において酸化還元反応することなく第２酸化触媒を通過した添加燃料が、第２排気浄化装置７２から流出し始めると判定可能な経過時間であり、予め実験により求めておく。なお、第１時間を、添加燃料が第２酸化触媒に到達すると判定可能な経過時間としても良い。このようにした場合、第２排気絞り弁７３を閉弁開始してから、閉弁動作が完了して第２排気絞り弁７３が全閉状態になるまでに応答遅れが無視できない場合においても、当該応答遅れ期間中に第２酸化触媒から流出する添加燃料や反応生成物が第２排気絞り弁７３を通過して下流側排気管１２に流出してしまう可能性を抑制することができる。
【００６８】
第２燃料添加弁７１による燃料添加が行われてから上記第１時間が経過した後、第２排気絞り弁７３を全閉することにより、添加燃料や添加燃料の反応生成物が第２分岐通路７０から下流側排気管１２に流出することが抑制される。その結果、添加燃料や二酸化炭素が低圧ＥＧＲ通路３１を経由して排気とともに気筒２に再循環してしまうことが抑制されるため、吸気の空燃比や酸素濃度が変動して過早着火や失火等の燃焼不良やトルク変動が発生することを抑制できる。また、第２酸化触媒における添加燃料の反応時間が十分に確保され、第２酸化触媒をすり抜けてフィルタ再生処理に供されなくなる添加燃料の量が低減されるので、燃費の悪化を抑制することもできる。
【００６９】
以上、第２フィルタにおけるＰＭ堆積量が第１上限値を超えた場合のフィルタ再生処理について説明したが、第１フィルタに対するフィルタ再生処理も上記説明と同様であり、上記説明における第１分岐通路に係る部分と第２分岐通路に係る部分とを読み替えればよい。
【００７０】
また、基本的に第１フィルタの再生処理と第２フィルタの再生処理とは交互に行うようにする。これにより、どちらか一方のフィルタに過剰にＰＭが堆積してしまうことが抑制される。また、第１フィルタ及び第２フィルタの双方においてＰＭ堆積量が第１上限値を超えたと判定された場合には、例えば前回フィルタ再生処理が行われていない方のフィルタに対して再生処理を行うようにしても良いし、或いは、ＰＭ堆積量がより多い方のフィルタに対して再生処理を行うようにしても良い。
【００７１】
次に、第１排気浄化装置６２又は第２排気浄化装置７２のＮＯｘ触媒に対するＮＯｘ還元処理について説明する。
【００７２】
本実施例では、ＮＯｘ触媒におけるＮＯｘ吸蔵量が所定の第２上限値を超えたと判定された場合に、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを放出還元するＮＯｘ還元処理が実施する。
【００７３】
ここで、第２上限値とは、ＮＯｘ触媒が許容範囲のＮＯｘ吸蔵能力を有するようなＮＯｘ吸蔵量の上限値であり、予め実験により求めておく。また、ＮＯｘ触媒におけるＮＯｘ吸蔵量が第２上限値を超えたか否かを判定する方法としては、例えば内燃機関１の運転履歴に基づいて推定されるＮＯｘ吸蔵量に基づいて判定する方法等、既知の種々の判定方法を採用し得る。
【００７４】
以下、第２排気浄化装置７２のＮＯｘ触媒（以下第２ＮＯｘ触媒という）におけるＮＯｘ吸蔵量が第２上限値を超えたと判定された場合を例に説明する。この場合、まず、第２燃料添加弁７１によって第２分岐通路７０を流れる排気中に燃料を添加する。この時、第１排気絞り弁６３を全開するとともに第２排気絞り弁７３の開度を所定の第２開度に制御する。
【００７５】
ここで、第２開度とは、全開よりも閉じ側の開度であって、第２分岐通路７０を流れる排気に乗って添加燃料が第２ＮＯｘ触媒に確実に到達し、且つ、第２ＮＯｘ触媒に到達した添加燃料が第２ＮＯｘ触媒において酸化還元反応するために十分な第２ＮＯｘ触媒における滞留時間を確保し得るように、第２分岐通路７０を流れる排気の低ＳＶ（Ｓｐａｃｅ
Ｖｅｌｏｃｉｔｙ）化を実現する第２排気絞り弁７３の開度であり、予め実験により求めておく。
【００７６】
これにより、第２ＮＯｘ触媒周囲の雰囲気が一時的に還元雰囲気となり、第２ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘが第２ＮＯｘ触媒から放出されるとともに、放出されたＮＯｘが添加燃料によって還元される。また、この間内燃機関１からの排気の大部分は第１分岐通路６０に流入し、第１排気浄化装置６２を通過して浄化され、合流部１１を経由して下流側排気管１２に流出する。
【００７７】
さらに、第２燃料添加弁７１による燃料添加が行われてから所定の第２時間が経過した後、第２排気絞り弁７３を全閉する。
【００７８】
ここで、第２時間とは、添加燃料が第２ＮＯｘ触媒において酸化還元反応することによって生成される水や二酸化炭素等の反応生成物や、第２ＮＯｘ触媒において酸化還元反応することなく第２ＮＯｘ触媒を通過した添加燃料が、第２排気浄化装置７２から流出し始めると判定可能な経過時間であり、予め実験により求めておく。なお、第２時間を、添加燃料が第２ＮＯｘ触媒に到達すると判定可能な経過時間としても良い。このようにした場合、第２排気絞り弁７３を閉弁開始してから、閉弁動作が完了して第２排気絞り弁７３が全閉状態になるまでに応答遅れが無視できない場合においても、当該応答遅れ期間中に第２ＮＯｘ触媒から流出する添加燃料や反応生成物が第２排気絞り弁７３を通過して下流側排気管１２に流出してしまう可能性を抑制することができる。
【００７９】
第２燃料添加弁７１による燃料添加が行われてから上記第２時間が経過した後、第２排気絞り弁７３を全閉することより、添加燃料や添加燃料の反応生成物が第２分岐通路７０から下流側排気管１２に流出することが抑制される。その結果、添加燃料や二酸化炭素が低圧ＥＧＲ通路３１を経由して排気とともに気筒２に再循環してしまうことが抑制されるため、吸気の空燃比や酸素濃度が変動して過早着火や失火等の燃焼不良やトルク変動が発生することを抑制できる。また、第２ＮＯｘ触媒における添加燃料の反応時間が十分に確保され、第２ＮＯｘ触媒をすり抜けてＮＯｘ還元処理に供されなくなる添加燃料の量が低減されるので、燃費の悪化を抑制することもできる。
【００８０】
以上、第２ＮＯｘ触媒におけるＮＯｘ吸蔵量が第２上限値を超えた場合のＮＯｘ還元処理について説明したが、第１ＮＯｘ触媒に対するＮＯｘ還元処理も上記説明と同様であり、上記説明における第１分岐通路に係る部分と第２分岐通路に係る部分とを読み替えれば
よい。
【００８１】
また、基本的に第１ＮＯｘ触媒のＮＯｘ還元処理と第２ＮＯｘ触媒のＮＯｘ還元処理とは交互に行うようにする。これにより、どちらか一方のＮＯｘ触媒に過剰にＮＯｘが吸蔵された状態になることが抑制される。また、第１ＮＯｘ触媒及び第２ＮＯｘ触媒の双方においてＮＯｘ吸蔵量が第２上限値を超えたと判定された場合には、例えば前回ＮＯｘ還元処理が行われていない方のＮＯｘ触媒に対してＮＯｘ還元処理を行うようにしても良いし、或いは、ＮＯｘ吸蔵量がより多い方のＮＯｘ触媒に対してＮＯｘ還元処理を行うようにしても良い。
【００８２】
また、ＮＯｘ触媒に対して硫黄被毒回復処理を行う場合にも上記ＮＯｘ還元処理の場合と同様の制御を行うことができる。
【００８３】
次に、上記の第２フィルタに対するフィルタ再生処理について、図３に基づいて説明する。図３は、フィルタ再生処理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によって所定時間毎に繰り返し実行される。
【００８４】
まず、ステップＳ３０１では、ＥＣＵ２０は、第２フィルタに対するフィルタ再生処理要求があるか否かを判定する。具体的には、第２フィルタにおけるＰＭ堆積量が第１上限値を超えた場合に本ステップにおいて肯定判定がなされる。或いは、第１フィルタにおけるＰＭ堆積量及び第２フィルタにおけるＰＭ堆積量の双方が第１上限値を超えている場合には、前回のフィルタ再生処理が第１フィルタに対して実施されていた場合に本ステップにおいて肯定判定がなされる。
【００８５】
ステップＳ３０１で肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ３０２に進む。一方、ステップＳ３０１で否定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ３０７に進む。
【００８６】
ステップＳ３０２では、ＥＣＵ２０は、第２燃料添加弁７１から第２分岐通路７０を流れる排気中に燃料を添加し、続くステップＳ３０３において、第１排気絞り弁６３の開度を全開に制御するとともに、第２排気絞り弁の開度を第１開度に制御する。これにより、添加燃料が第２酸化触媒に供給され、第２酸化触媒において添加燃料が酸化還元反応し、その反応熱によって第２フィルタに流入する排気の温度が上昇し、第２フィルタに堆積したＰＭが酸化される。本実施例においては、ステップＳ３０２を実行するＥＣＵ２０が、本発明における再生手段に相当する。
【００８７】
ステップＳ３０４において、ＥＣＵ２０は、第２燃料添加弁７１によって排気燃料添加が実行されてからの経過時間が第１時間に達したか否かを判定し、肯定判定された時点でステップＳ３０５に進み、第２排気絞り弁７３の開度を全閉に制御する。これにより、添加燃料が第２酸化触媒において酸化還元反応することによって発生する二酸化炭素等の反応生成物や、第２酸化触媒で酸化還元反応することなく第２酸化触媒を通過した添加燃料が第２分岐通路７０から下流側排気管１２に流出することが抑制される。
【００８８】
ステップＳ３０６において、ＥＣＵ２０は、第２フィルタに対する再生処理の終了条件が成立したか否かを判定する。この判定方法は既知のフィルタ再生処理の終了判定方法を採用し得る。例えば、第２フィルタの前後差圧が所定の基準値以下となった場合や、フィルタ再生処理が開始されてから所定時間が経過した場合に、フィルタ再生処理の終了条件が成立したと判定できる。本ステップで肯定判定されたら、ステップＳ３０７に進む。
【００８９】
ステップＳ３０７では、ＥＣＵ２０は、第１排気絞り弁６３の開度を全開にするとともに、第２排気絞り弁７３の開度を全開に制御し、本ルーチンの実行を一旦終了する。本実
施例においては、ステップＳ３０３乃至ステップＳ３０７を実行するＥＣＵ２０が、本発明における制御手段に相当する。
【００９０】
なお、第１フィルタに対するフィルタ再生処理も上記ルーチンと同様のルーチンによって実行可能であり、上記ルーチンにおける第１分岐通路に係る部分と第２分岐通路に係る部分とを読み替えればよい。
【００９１】
また、ＮＯｘ触媒に対するＮＯｘ還元処理や硫黄被毒回復処理についても同様のルーチンによって実行可能である。
【実施例２】
【００９２】
次に、実施例１とは異なる本発明の実施例について説明する。図４は、本実施例に係る内燃機関の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概念図である。
【００９３】
本実施例と実施例１との相違点は、実施例１において各分岐通路毎に設けられる燃料添加弁（第１燃料添加弁６１及び第２燃料添加弁７１）の代わりに、分岐部１０より上流の上流側排気管４に１つの燃料添加弁１９を設けた構成を有する点である。その他の構成については実施例１と同様である。以下の説明では、実施例１の内燃機関のＥＧＲシステムと実質的に同一の構成要素については、同一の名称及び符号を用い、詳しい説明を省略する。
【００９４】
ここで、本実施例における排気浄化装置の再生処理について説明する。
【００９５】
まず、第１排気浄化装置６２及び第２排気浄化装置７２のフィルタに対するフィルタ再生処理について説明する。
【００９６】
実施例１と同様に、第２排気浄化装置７２のフィルタ（以下第２フィルタという）におけるＰＭ堆積量が第１上限値を超えたと判定された場合を例に説明する。この場合、まず、燃料添加弁１９によって上流得排気管４を流れる排気中に燃料を添加する。この時、第１排気絞り弁６３の開度を全閉するとともに、第２排気絞り弁７３の開度を所定の第３開度に制御する。
【００９７】
ここで、第３開度とは、燃料添加弁１９によって上流側排気管４に添加された燃料（以下添加燃料という）が、上流側排気管４から分岐部１０を経由して第２分岐通路７０に流入する排気の流れに乗って第２酸化触媒に確実に到達し、且つ、第２酸化触媒に到達した添加燃料が第２酸化触媒において酸化還元反応するために十分な第２酸化触媒における滞留時間を確保し得るような排気の流速を実現する第２排気絞り弁７３の開度であり、予め実験により求めておく。
【００９８】
これにより、第１分岐通路６０の圧力損失より第２分岐通路７０の圧力損失が小さくなるため、添加燃料によって局所的に空燃比が低くされた排気は選択的に第２分岐通路７０に流入する。また、この間内燃機関１からの排気は第１分岐通路６０には流入しないため、第１分岐通路６０には添加燃料を含まない排気が滞留する。
【００９９】
そして、燃料添加弁１９による燃料添加が行われてから所定の第３時間が経過した後、第２排気絞り弁７３を全閉するとともに、第１排気絞り弁６３のを全開に制御する。
【０１００】
ここで、第３時間とは、添加燃料が第２酸化触媒において酸化還元反応することによって生成される水や二酸化炭素等の反応生成物や、第２酸化触媒において酸化還元反応する
ことなく第２酸化触媒を通過した添加燃料が、第２排気浄化装置７２から流出し始めると判定可能な経過時間であり、予め実験により求めておく。
【０１０１】
これにより、第２分岐通路７０における排気の流れが停止し、添加燃料を含む排気が第２分岐通路７０に滞留する。よって、添加燃料が第２酸化触媒において酸化還元反応し、その反応熱により第２フィルタに流入する排気の温度が上昇し、第２フィルタに堆積したＰＭが酸化除去される。また、この間、添加燃料を含まない内燃機関１からの排気が第１分岐通路６０に流入し、第１排気浄化装置６２を通過して浄化され、合流部１１を経由して下流側排気管１２に流出する。
【０１０２】
従って、添加燃料や添加燃料の反応生成物が第２分岐通路７０から下流側排気管１２に流出することが抑制される。その結果、添加燃料や二酸化炭素が低圧ＥＧＲ通路３１を経由して排気とともに気筒２に再循環してしまうことが抑制され、吸気の空燃比や酸素濃度が変動して過早着火や失火等の燃焼不良やトルク変動が発生することを抑制できる。また、第２酸化触媒における添加燃料の反応時間が十分に確保され、第２酸化触媒をすり抜けてフィルタ再生処理に供されなくなる添加燃料の量が低減されるので、燃費の悪化を抑制することもできる。また、実施例２によれば、１個の燃料添加弁１９を用いて実施例１と同様の効果を得ることができ、システムをより簡単化し、コストの削減や搭載の向上といった副次的な効果を得ることもできる。
【０１０３】
以上、第２フィルタにおけるＰＭ堆積量が第１上限値を超えた場合のフィルタ再生処理について説明したが、第１フィルタに対するフィルタ再生処理も上記説明と同様であり、上記説明における第１分岐通路に係る部分と第２分岐通路に係る部分とを読み替えればよい。
【０１０４】
また、基本的に第１フィルタの再生処理と第２フィルタの再生処理とは交互に行うようにする。これにより、どちらか一方のフィルタに過剰にＰＭが堆積してしまうことが抑制される。また、第１フィルタ及び第２フィルタの双方においてＰＭ堆積量が第１上限値を超えたと判定された場合には、例えば前回フィルタ再生処理が行われていない方のフィルタに対して再生処理を行うようにしても良いし、或いは、ＰＭ堆積量がより多い方のフィルタに対して再生処理を行うようにしても良い。
【０１０５】
次に、上記の第２フィルタに対するフィルタ再生処理について、図５に基づいて説明する。図５は、フィルタ再生処理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によって所定時間毎に繰り返し実行される。なお、第１フィルタに対するフィルタ再生処理も同様のルーチンによって実行可能である。
【０１０６】
まず、ステップＳ５０１では、ＥＣＵ２０は、第２フィルタに対するフィルタ再生処理要求があるか否かを判定する。具体的には、第２フィルタにおけるＰＭ堆積量が第１上限値を超えた場合に本ステップにおいて肯定判定がなされる。或いは、第１フィルタにおけるＰＭ堆積量及び第２フィルタにおけるＰＭ堆積量の双方が第１上限値を超えている場合には、前回のフィルタ再生処理が第１フィルタに対して実施されていた場合に本ステップにおいて肯定判定がなされる。
【０１０７】
ステップＳ５０１で肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ５０２に進む。一方、ステップＳ５０１で否定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ５０７に進む。
【０１０８】
ステップＳ５０２では、ＥＣＵ２０は、燃料添加弁１９から上流側排気管４を流れる排気中に燃料を添加し、続くステップＳ５０３において、第１排気絞り弁６３の開度を全閉に制御するとともに、第２排気絞り弁の開度を第３開度に制御する。これにより、添加燃
料によって局所的に空燃比が低くされた排気が選択的に第２分岐通路７０に流入する。また、この間内燃機関からの排気は第１分岐通路６０には流入しないため、第１分岐通路６０には添加燃料を含まない排気が滞留する。本実施例においては、ステップＳ５０２を実行するＥＣＵ２０が、本発明における再生手段に相当する。
【０１０９】
ステップＳ５０４において、ＥＣＵ２０は、燃料添加弁１９によって排気燃料添加が実行されてからの経過時間が第３時間に達したか否かを判定し、肯定判定された時点でステップＳ５０５に進み、第１排気絞り弁６３の開度を全開にするとともに、第２排気絞り弁７３の開度を全閉に制御する。これにより、添加燃料を含む排気が第２分岐通７０に滞留し、添加燃料が第２酸化触媒において酸化還元反応し、その反応熱によって第２フィルタに流入する排気の温度が上昇し、第２フィルタに堆積したＰＭが酸化される。また、この間、添加燃料を含まない内燃機関１からの排気が第１分岐通路６０に流入し、第１排気浄化装置６２において浄化された後、合流部１１を経由して下流側排気管１２に流出する。
【０１１０】
ステップＳ５０６において、ＥＣＵ２０は、第２フィルタに対する再生処理の終了条件が成立したか否かを判定する。この判定方法は既知のフィルタ再生処理の終了判定方法を採用し得る。例えば、第２フィルタの前後差圧が所定の基準値以下となった場合や、フィルタ再生処理が開始されてから所定時間が経過した場合に、フィルタ再生処理の終了条件が成立したと判定できる。本ステップで肯定判定されたら、ステップＳ５０７に進む。
【０１１１】
ステップＳ５０７では、ＥＣＵ２０は、第１排気絞り弁６３の開度を全開にするとともに、第２排気絞り弁７３の開度を全開に制御し、本ルーチンの実行を一旦終了する。本実施例においては、ステップＳ５０３乃至ステップＳ５０７を実行するＥＣＵ２０が、本発明における制御手段に相当する。
【０１１２】
以上のルーチンを実行することにより、第２フィルタの再生処理時に添加された燃料が第２酸化触媒において酸化還元反応することによって発生する二酸化炭素等の反応生成物や、第２酸化触媒で酸化還元反応することなく第２酸化触媒を通過した添加燃料が、第２分岐通路７０から下流側排気管１２に流出することが抑制される。従って、添加燃料や二酸化炭素が低圧ＥＧＲ通路３１を経由して排気とともに気筒２に再循環することが抑制され、燃焼異常やトルクショックが発生することを抑制できる。
【０１１３】
なお、ＮＯｘ触媒に対するＮＯｘ還元処理や硫黄被毒回復処理についても同様のルーチンによって実行可能である。
【０１１４】
なお、以上述べた実施の形態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の実施零には種々の変更を加え得る。
【０１１５】
例えば、上記実施例では、燃料添加弁によって排気中に燃料を添加することによって排気燃料添加を行っているが、気筒２に燃料を噴射する燃料噴射弁に対して、燃焼に供される燃料を噴射するメイン噴射に続いて、圧縮上死点より遅い時期に着火しないタイミングで燃焼に供されない燃料を噴射するポスト噴射を行わせることで排気燃料添加を行うこともできる。
【０１１６】
また、上記実施例では排気浄化装置として、ＮＯｘ触媒を担持したフィルタとフィルタの前段に配置された酸化触媒とから成る排気浄化装置が各分岐通路に並列に設けられている構成について説明したが、排気浄化装置の構成についてはこれに限られない。例えば、ＮＯｘ触媒を担持していないフィルタの後段にＮＯｘ触媒を直列に配置する構成を採用することもできる。
【０１１７】
また、分岐部１０とタービンハウジング５２との間に酸化触媒及びフィルタを配置するとともに、該フィルタの再生処理に必要な燃料を添加する燃料添加インジェクタを排気マニホールド１８に設け、ＮＯｘ触媒のみを各分岐通路に並列に設けた構成を採用することもできる。その他、複数の分岐通路に排気浄化装置を並列に配置する構成を有する排気浄化システムであって、排気浄化装置の再生処理のために添加される還元剤が分岐通路から合流部下流の排気通路に流出することを抑制可能なものであれば、どのようなものであっても採用し得る。
【０１１８】
また、上記実施例では還元剤として燃料を添加する場合について説明したが、排気浄化装置として選択還元型のＮＯｘ触媒を設け、還元剤として尿素を添加する構成も採用し得る。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】実施例１における内燃機関の吸気系及び排気系の概略構成を示す概念図である。
【図２】実施例１における低圧ＥＧＲ装置及び高圧ＥＧＲ装置の内燃機関の運転状態に応じた切替パターンを示す図である。
【図３】実施例１におけるフィルタ再生処理のルーチンを示すフローチャートである。
【図４】実施例２における内燃機関の吸気系及び排気系の概略構成を示す概念図である。
【図５】実施例２におけるフィルタ再生処理のルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１２０】
１     内燃機関
２     気筒
３     吸気管
４     上流側排気管
５     ターボチャージャ
５１   コンプレッサハウジング
５２   タービンハウジング
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   分岐部
１１   合流部
１２   下流側排気管
１４   アクセルペダル
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   燃料添加弁
２０   ＥＣＵ
３０   低圧ＥＧＲ装置
３１   低圧ＥＧＲ通路
３２   低圧ＥＧＲ弁
３３   低圧ＥＧＲクーラ
４０   高圧ＥＧＲ装置
４１   高圧ＥＧＲ通路
４２   高圧ＥＧＲ弁
４３   高圧ＥＧＲクーラ
６０   第１分岐通路
６１   第１燃料添加弁
６２   第１排気浄化装置
６３   第１排気絞り弁
７０   第２分岐通路
７１   第２燃料添加弁
７２   第２排気浄化装置
７３   第２排気絞り弁
【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】
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