(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に加圧した吸気を供給する過給装置と、
前記内燃機関の排気通路を流れる排気の一部を前記内燃機関の吸気通路の前記過給装置より上流側に還流させるＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路を経由して前記吸気通路に還流する排気の量を調節するＥＧＲ流量調節装置と、
前記過給装置によって加圧された吸気の一部を前記ＥＧＲ通路に流入させるバイパス通路と、
前記内燃機関が高負荷運転状態であるとき、又は、前記排気通路に設けられる触媒又はパティキュレートフィルタの排気浄化能力を回復させる処理が実行されているときの、少なくともいずれかのＥＧＲ停止条件が成立するときに、前記バイパス通路を介して前記ＥＧＲ通路に前記吸気を導くとともに、前記ＥＧＲ流量調節装置を制御して該吸気を前記ＥＧＲ通路の下流側から上流側へ逆流させる掃気手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
【請求項２】
請求項１において、前記ＥＧＲ流量調節装置は前記ＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲ弁であり、
前記ＥＧＲ通路の前記ＥＧＲ弁より上流には前記ＥＧＲ通路を流れる排気を冷却するＥＧＲクーラが設けられ、
前記バイパス通路は前記ＥＧＲクーラより下流且つ前記ＥＧＲ弁より上流のＥＧＲ通路と前記過給装置より下流の前記吸気通路とを連通する通路であり、
前記バイパス通路には前記バイパス通路を開閉するバイパス開閉弁が設けられ、
前記掃気手段は、前記ＥＧＲ停止条件の少なくともいずれかが成立するときに、前記バイパス開閉弁を開弁するとともに前記ＥＧＲ弁を閉弁することを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
【請求項３】
請求項２において、前記ＥＧＲ弁を開弁することにより前記排気通路から前記ＥＧＲ通路を介して前記過給装置より上流の前記吸気通路へ排気を還流させるＥＧＲ制御手段を更に備え、
前記ＥＧＲ停止条件の少なくともいずれかが成立するときに、前記ＥＧＲ制御手段によ
る排気の還流が行われないことを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
【請求項４】
請求項２において、
前記掃気手段は、前記ＥＧＲ停止条件が成立しない場合であっても、前記過給装置より上流における吸気圧力が前記排気通路における排気圧力より高くなる運転状態であるときに、強制的に前記ＥＧＲ通路の掃気を行うことを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
【請求項５】
請求項４において、
前記掃気手段は、一定期間以上前記ＥＧＲ停止条件が成立しなかった場合に、強制的に前記ＥＧＲ通路の掃気を行うことを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気浄化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関から排出される窒素酸化物（以下、「ＮＯｘ」という）の量を低減する技術として、排気再循環（以下、「ＥＧＲ」という）装置が知られている。これは、内燃機関から排出されたガスを燃焼室へ再流入させることによりＮＯｘの発生量を低減する技術である（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
また、近年では、内燃機関に再循環する排気（以下、「ＥＧＲガス」という）の量を増加させる技術として低圧ＥＧＲ装置の開発も行われている。これは、ターボチャージャのタービンより下流の排気通路を流れる排気の一部をターボチャージャのコンプレッサより上流の吸気通路に還流させるＥＧＲ装置である。
【特許文献１】特開平１０−２８１０１６号公報
【特許文献２】特開２０００−１３０２７０号公報
【特許文献３】特開２００４−１１６４０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ＥＧＲガスの量を増大させた場合、ＮＯｘの生成量が低減する一方で、炭化水素（以下、「ＨＣ」という）などの未燃燃料の排出量は増加する傾向がある。また、高温の排気が低圧ＥＧＲ装置において冷却される際に排気中の水分が凝縮する場合がある。そのため、低圧ＥＧＲ装置を用いて大量のＥＧＲガスを再循環させた場合には、低圧ＥＧＲ装置に流入する未燃燃料の量や凝縮水の発生量も増加する。これらの未燃燃料や凝縮水はＥＧＲ通路やＥＧＲクーラ等に付着するとともに、ＥＧＲガス中の煤を堆積させる要因になる。よって、低圧ＥＧＲ装置に多量の未燃燃料が流入すると、未燃燃料や煤等の付着量および堆積量が増加してＥＧＲ通路の圧損の増加やＥＧＲクーラの性能低下を招く虞があった。
【０００５】
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、その目的は、低圧ＥＧＲ装置を備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、低圧ＥＧＲ装置内部に滞留する未燃燃料や凝縮水を好適に除去し、低圧ＥＧＲ装置の圧損の増加や性能低下等の不具合の発生を抑制する技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明では以下の手段を採用した。すなわち、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化システムは、
内燃機関に加圧した吸気を供給する過給装置と、
前記内燃機関の排気通路を流れる排気の一部を前記内燃機関の吸気通路の前記過給装置より上流側に還流させるＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路を経由して前記吸気通路に還流する排気の量を調節するＥＧＲ流量調節装置と、
前記過給装置によって加圧された吸気の一部を前記ＥＧＲ通路に流入させるバイパス通路と、
前記内燃機関が所定の運転状態の時に、前記バイパス通路を介して前記ＥＧＲ通路に前記吸気を導くとともに、前記ＥＧＲ流量調節装置を制御して該吸気を前記ＥＧＲ通路の下流側から上流側へ逆流させる掃気手段と、
を備えることを特徴としている。
【０００７】
このように構成された内燃機関の排気浄化システムでは、排気通路からＥＧＲ通路を経由して吸気通路に還流した排気は新気とともに過給装置によって加圧され、内燃機関に過給されることになる。そのため、大量の排気を内燃機関に再循環させることができ、内燃機関におけるＮＯｘの生成量を大幅に低減することができる。
【０００８】
また、掃気手段により、内燃機関が所定の運転状態にある時には、過給装置で加圧された高圧の吸気の一部がバイパス通路を介してＥＧＲ通路に導入される。この時、ＥＧＲ流量調節装置は、ＥＧＲ通路に流入した高圧の吸気がＥＧＲ通路を下流側から上流側へ逆流するように制御される。すなわち、排気通路における排気圧力、過給装置より上流の吸気圧力、ＥＧＲ通路やＥＧＲ流量調節装置における圧力損失等を考慮して、ＥＧＲ通路に流入した吸気がＥＧＲ通路の吸気通路寄りから排気通路寄りへ向かう方向に流れるように、ＥＧＲ流量調節装置の制御が行われる。
【０００９】
ここで、ＥＧＲ通路の「下流」「上流」とは、排気の再循環が行われている時のＥＧＲ通路における排気の流れの方向に基づく概念である。また、ＥＧＲ流量調節装置としては、ＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲ弁や、排気絞り弁及び／又は吸気絞り弁の開度を調節することでＥＧＲ通路の上下流の差圧を制御する装置などを例示することができる。
【００１０】
ＥＧＲ通路に導かれた高圧の吸気は、ＥＧＲ通路内に存在する未燃燃料や凝縮水を吹き飛ばしつつＥＧＲ通路を逆流し、排気通路に流入する。この時、吹き飛ばされた未燃燃料や凝縮水も吸気の流れによって排気通路まで運ばれる。そのため、大量のＥＧＲの実施に伴ってＥＧＲ通路に流入する未燃燃料やＥＧＲ通路における凝縮水の発生量が増加した場合であっても、これらをＥＧＲ通路から除去することができる。
【００１１】
これにより、ＥＧＲ通路内部に未燃燃料や凝縮水が滞留することが抑制され、ＥＧＲ通路内部に排気中の煤が堆積することを抑制することができる。その結果、ＥＧＲ通路の圧損の増加や性能低下などの不具合の発生を抑制することが可能になる。
【００１２】
ここで、内燃機関の所定の運転状態とは、上記のような掃気手段によるＥＧＲ通路の掃気を適切に実施可能な内燃機関の運転状態である。
【００１３】
上記の内燃機関の排気浄化システムにおいて、ＥＧＲ流量調節装置がＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲ弁であり、また、ＥＧＲ弁より上流のＥＧＲ通路にＥＧＲ通路を流れる排気を冷却するＥＧＲクーラが設けられている場合には、ＥＧＲ弁より上流且つＥＧＲクーラより下流のＥＧＲ通路と過給装置より下流の吸気通路とを連通するようにバイパス通路を設けるとよい。
【００１４】
この場合、該バイパス通路にバイパス通路を開閉するバイパス開閉弁を設け、掃気手段がＥＧＲ通路の掃気を実施する際には、バイパス開閉弁を開弁するとともにＥＧＲ弁を閉弁するようにするとよい。
【００１５】
こうすることで、内燃機関が所定の運転状態にある場合に、高圧の吸気の一部がバイパス通路を経由してＥＧＲ通路に流入し、ＥＧＲクーラを経由してＥＧＲ通路を逆流し、排気通路に流入するようになる。
【００１６】
かかる構成の排気浄化システムにおいては、ＥＧＲクーラにおいて排気中の水分が凝縮し、特にＥＧＲクーラ及びその下流において凝縮水が発生し易いが、ＥＧＲクーラより下流から高圧の吸気がＥＧＲ通路に流入するため、凝縮水が発生した場合であっても、凝縮
水は吸気によって吹き飛ばされ、ＥＧＲ通路から除去される。
【００１７】
また、掃気を実施する際にＥＧＲ弁が閉弁されるため、ＥＧＲ通路に導かれた高圧の吸気は全てＥＧＲ通路を逆流して排気通路に流入する。従って、より確実にＥＧＲ通路の掃気を行うことができる。
【００１８】
上記の内燃機関の排気浄化システムにおいて、ＥＧＲ通路の掃気が行われる「内燃機関が所定の運転状態」としては、ＥＧＲ通路を介して排気の還流が行われない運転状態を例示することができる。
【００１９】
すなわち、ＥＧＲ弁を開弁することにより排気通路からＥＧＲ通路を介して過給装置より上流の吸気通路へ排気を還流させるＥＧＲ制御手段を備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、ＥＧＲ制御手段による排気の還流（以下「ＥＧＲ」と略す）が行われない運転状態である。
【００２０】
「ＥＧＲが行われない運転状態」とは、ＥＧＲを行う必要がない運転状態、或いはＥＧＲを行わない方が好ましい運転状態であり、例えば高負荷運転状態や減速運転状態等を挙げることができる。
【００２１】
これは、内燃機関が高負荷の状態の時にＥＧＲを行うと、スモークの発生量が増大する傾向があるため、ＥＧＲの実施に伴うＮＯｘの排出量の減少効果とスモークの排出量の増加効果の双方を考慮した場合、ＥＧＲを停止した場合の方がトータルの排気エミッションとしては向上する場合があるからである。
【００２２】
また、機関回転数が高い時に内燃機関が減速運転状態になると、内燃機関によっては燃焼室に対する燃料の供給がカットされ、燃焼が停止される制御が行われる場合がある。そのような場合、ＥＧＲの実施の有無はＮＯｘの排出量に特に影響しないため、ＥＧＲを行う必要性は低く、ＥＧＲが行われない場合がある。
【００２３】
なお、排気通路に触媒やパティキュレートフィルタ（以下「フィルタ」と略す）などの排気浄化装置を備えた排気浄化システムにおいて、触媒やフィルタの排気浄化能力を回復させる処理（以下、「触媒再生処理」と称する）が実行されている状態も「ＥＧＲが行われない内燃機関の運転状態」に含めることができる。
【００２４】
排気浄化装置において触媒再生が実行されている場合には、排気浄化装置から排出される排気の温度が非常に高温になる場合がある。例えば、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の実行中は、ＰＭの酸化反応に伴う反応熱によりフィルタを通過する排気が加熱されるので、フィルタから排出される排気が非常に高温になる。
【００２５】
そのため、触媒再生処理の実行中にＥＧＲが行われると、高温の排気がＥＧＲ通路を介して吸気系に流入することになる。その場合、ＥＧＲ通路を流れる排気の温度がＥＧＲクーラの冷却能力を超えてＥＧＲクーラにおいて十分に冷却されなくなる可能性がある。従って、排気浄化装置において酸化・還元処理が実行されている場合にはＥＧＲを停止した方が好ましい場合がある。
【００２６】
ところで、掃気手段によるＥＧＲ通路の掃気の実施頻度が少ない場合、未燃燃料や凝縮水がＥＧＲ通路内部で徐々に集合して比較的大きな粒径の状態で存在するようになる傾向がある。このような状態になると、掃気手段によってＥＧＲ通路に高圧の吸気を導入しても、これらの未燃燃料や凝縮水は容易には吹き飛ばされにくくなり、ＥＧＲ通路内部からこれらの未燃燃料や凝縮水を除去するために要する掃気時間が長くなったり、十分に除去
できなくなったりする可能性がある。
【００２７】
従って、より確実にＥＧＲ通路から未燃燃料や凝縮水を除去するためには、なるべく高い頻度でＥＧＲ通路の掃気を行うことが好ましい。特に、内燃機関の運転状態がＥＧＲが行われない運転状態である場合には常にＥＧＲ通路の掃気を行うようにすれば、ＥＧＲ通路内部に存在する未燃燃料や凝縮水を、その粒径が大きくなる前の段階でＥＧＲ通路から吹き飛ばして除去することができ、より確実に未燃燃料や凝縮水の滞留を抑制することが可能になる。
【００２８】
また、内燃機関の運転状態がＥＧＲが行われない運転状態ではない場合であっても、過給装置より上流における吸気圧力が排気通路における排気圧力より高くなる運転状態であれば、ＥＧＲ通路の掃気を行うようにしてもよい。
【００２９】
この場合、例えば内燃機関の運転状態がある一定期間以上の長時間に亙ってＥＧＲ停止条件が満足されなかった場合等に、ＥＧＲの実施中であっても一時的にＥＧＲを停止して強制的にＥＧＲ通路の掃気を行うことができる。これにより、ＥＧＲ通路における未燃燃料や凝縮水の滞留をより確実に抑制し、ＥＧＲ通路の圧損の増加やＥＧＲクーラの性能低下等の不具合の発生を抑制することができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明により、過給装置の上流に排気を還流させることで大量のＥＧＲを行うことが可能な低圧ＥＧＲ装置を備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、ＥＧＲ通路内部における煤の堆積や凝縮水の滞留を抑制し、ＥＧＲ通路の圧損の増加や性能低下等の不具合の発生を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
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。
【実施例１】
【００３２】
図１は本発明を適用する内燃機関及びその吸排気系の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は４つの気筒を有するディーゼルエンジンである。
【００３３】
内燃機関１の燃焼室は吸気枝管２を介して吸気通路３と連通している。吸気通路３には、吸気通路３を流通するガスを冷却するインタークーラ４が設けられている。インタークーラ４より上流には、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６が接続されている。
【００３４】
コンプレッサ６より上流にはスロットル弁１０が配置されている。スロットル弁１０は吸気通路３の流路断面積を変更することにより吸気通路３に流入する新気の量を調節する流量調節装置である。スロットル弁１０は電気配線を介して後述するＥＣＵ２２に接続されており、ＥＣＵ２２から出力される制御信号に基づいてその弁開度が制御される。
【００３５】
スロットル弁１０より上流にはエアクリーナ８が設けられている。コンプレッサ６より上流且つスロットル弁１０より下流の吸気通路３にはＥＧＲガス導入口７が設けられ、後述するＥＧＲ通路１５の一端が接続されている。
【００３６】
一方、内燃機関１の燃焼室は排気枝管２１を介して排気通路１１と連通している。排気通路１１にはターボチャージャ５のタービン１２が設けられている。タービン１２より下流には、排気中の微粒子物質（以下、「ＰＭ」という）やＮＯｘなどの有害物質を排気中
から除去する排気浄化装置１３及び１４が設けられている。
【００３７】
排気浄化装置１３及び１４としてはフィルタや、ＮＯｘ触媒、酸化触媒、三元触媒等の触媒、或いはこれらの適当な組み合わせによって構成された装置を例示することができる。排気浄化装置１４より下流において排気通路１１は大気に開放されており、排気浄化装置１３及び１４によって浄化された排気が排出されるようになっている。
【００３８】
排気通路１１の排気浄化装置１３及び排気浄化装置１４の間の部分にはＥＧＲガス取り出し口２３が設けられ、ＥＧＲ通路１５の一端が接続されている。一方、ＥＧＲ通路１５の他端は上述のように吸気通路３のＥＧＲガス導入口７に接続されており、ＥＧＲ通路１５によって、タービン１２より下流の排気通路１１とコンプレッサ６より上流の吸気通路３とは連通されている。
【００３９】
ＥＧＲ通路１５の途中には、ＥＧＲ通路１５を流通するガスを冷却するＥＧＲクーラ１６が設けられ、ＥＧＲクーラ１６より下流にはＥＧＲ弁１７が配置されている。ＥＧＲ弁１７はＥＧＲ通路１５の流路断面積を変更することによりＥＧＲ通路１５を経由して吸気通路３に流入する排気の量（以下、「ＥＧＲガス量」という）を調節する流量調節装置である。ＥＧＲ弁１７は電気配線を介してＥＣＵ２２に接続されており、ＥＣＵ２２から出力される制御信号に基づいてその弁開度が制御される。
【００４０】
コンプレッサ６より下流の吸気通路３には吸気取り出し口１８が設けられ、バイパス通路１９の一端が接続されている。バイパス通路１９の他端は、ＥＧＲクーラ１６より下流且つＥＧＲ弁１７より上流のＥＧＲ通路に設けられた吸気導入口９に接続されている。バイパス通路１９によって吸気通路３とＥＧＲ通路１５とは連通されている。これにより、コンプレッサ６によって加圧された吸気の一部がバイパス通路１９を経由してＥＧＲ通路１５に導かれるようになっている。
【００４１】
バイパス通路１９の途中にはバイパス開閉弁２０が配置されている。バイパス開閉弁２０は、バイパス通路１９の流路断面積を変更することによりバイパス通路１９を経由してＥＧＲ通路１５に流入する吸気の量を調節する流量調節装置である。バイパス開閉弁２０は電気配線を介してＥＣＵ２２に接続されており、ＥＣＵ２２から出力される制御信号に基づいてその弁開度が制御される。
【００４２】
ＥＣＵ２２は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＣＰＵ等から構成される電子制御コンピュータである。ＥＣＵ２２は、アクセル開度、機関回転数、機関負荷などの内燃機関１の運転状態を表す各種パラメータを検出又は推定し、内燃機関１の運転状態に応じて燃料噴射などの既知の制御を行うとともに、上述したスロットル弁１０、ＥＧＲ弁１７、バイパス開閉弁２０を制御し、ＥＧＲ通路１５の掃気制御を実行する。
【００４３】
ＥＧＲ弁１７が開弁方向に制御されると、ＥＧＲ通路１５が導通状態となり、排気浄化装置１３から排出された比較的低圧の排気の一部がＥＧＲ通路１５に流入し、ＥＧＲクーラ１６を経て吸気通路３へ還流する。吸気通路３へ還流したＥＧＲガスは新気とともにコンプレッサ６によって加圧され、内燃機関１に過給される。これにより、内燃機関１に大量の排気を再循環させることができる。
【００４４】
このように、ＥＧＲ通路１５、ＥＧＲクーラ１６、ＥＧＲ弁１７を含んで構成されるＥＧＲ装置２４を用いて排気の還流を行うことによって、大量の排気を内燃機関１に再循環させることが可能になり、内燃機関１の燃焼室における混合気の燃焼温度をより確実に低下させることが可能になる。これにより、燃焼過程で生成されるＮＯｘの量が大幅に低減される。
【００４５】
その一方で、大量のＥＧＲを行った場合、内燃機関からの未燃燃料の排出量は増加する傾向がある。これに伴い、ＥＧＲ通路１５に流入する未燃燃料の量も増加する場合がある。ＥＧＲ通路１５に流入する未燃燃料の量が増加すると、ＥＧＲ通路１５やＥＧＲクーラ１６の内壁に未燃燃料が付着しやすくなる。この状態でＥＧＲを継続すると、ＥＧＲガス中の煤がこの未燃燃料に付着して堆積し、ＥＧＲ通路１５の圧損の増加やＥＧＲクーラ１６の冷却性能の低下を招く虞がある。
【００４６】
また、高温の排気がＥＧＲクーラ１６において冷却される際にＥＧＲガス中の水分が凝縮し、凝縮水が発生することがある。ＥＧＲガス量が増大するとこの凝縮水の発生量が増加してＥＧＲクーラ１６やＥＧＲ通路１５に溜まり、これも煤を堆積させる原因となる虞がある。
【００４７】
それに対し、本実施例では、コンプレッサ６によって加圧された高圧の吸気の一部が吸気取り出し口１８からバイパス通路１９に流入し、バイパス通路１９を経由して吸気導入口９からＥＧＲ通路１５に導かれる。この時、ＥＧＲ弁１７が閉弁されるため、ＥＧＲ通路１５に流入した高圧の吸気はＥＧＲ通路１５を下流側から上流側へ逆流し、ＥＧＲクーラ１６を経由して排気通路１１に流入することになる。
【００４８】
ここで、ＥＧＲ通路１５の「上流」「下流」とは、ＥＧＲ装置２４によるＥＧＲが行われている時のＥＧＲ通路１５におけるＥＧＲガスの流れの向きに基づく概念である。従って、「吸気がＥＧＲ通路１５を逆流する」とは、吸気がＥＧＲ通路１５を吸気通路寄りから排気通路寄りへ流れることである。
【００４９】
コンプレッサ６によって加圧された吸気は、内燃機関１の運転状態に依存して変化するが、凡そ１００〜１５０ｋＰａのオーダーの高い圧力を有する。そのため、この高圧の吸気がＥＧＲ通路１５を逆流することによって、ＥＧＲ通路１５やＥＧＲクーラ１６の内部に存在する未燃燃料や凝縮水は吹き飛ばされ、吸気の流れによって排気通路１１へ運ばれる。これにより、ＥＧＲ通路１５やＥＧＲクーラ１６の内壁に付着した未燃燃料や凝縮水は除去される。
【００５０】
ＥＧＲ通路１５やＥＧＲクーラ１６から吹き飛ばされて排気通路１１に流入した未燃燃料や凝縮水は、排気浄化装置１４を通過する際に浄化され、大気中に排出される。
【００５１】
このように、本実施例の場合、煤や未燃燃料等をほとんど含まず、かつＥＧＲ実施時にＥＧＲ通路１５を流れる排気の圧力より高圧の吸気によってＥＧＲ通路１５の掃気が行われる。そのため、従来のようにＥＧＲ通路における排気の流れの向きを逆転させることでＥＧＲ通路の掃気を図る技術と比較して、より確実にＥＧＲ通路１５の掃気を行うことが可能になっている。
【００５２】
その結果、ＥＧＲガス量の増大に伴ってＥＧＲ通路１５に流入する未燃燃料の量が増加したり、ＥＧＲクーラ１６における凝縮水の発生量が増加したりした場合であっても、ＥＧＲ装置２４内部に未燃燃料や凝縮水が滞留することを抑制することができる。これにより、ＥＧＲ通路１５の圧損の増加やＥＧＲクーラ１６の性能低下等の不具合の発生を抑制することが可能になる。
【００５３】
上述したようなＥＧＲ通路１５の掃気は、内燃機関１が所定の運転状態にある時に行われる。具体的には、内燃機関１の運転状態が、ＥＧＲ装置２４を用いたＥＧＲが行われない運転状態にある時に、ＥＧＲ通路１５の掃気が行われる。これは、ＥＧＲ通路１５の掃気が行われる時には、ＥＧＲ通路１５の下流側から上流側へ吸気が逆流するため、ＥＧＲ
を停止する必要があり、内燃機関がＥＧＲを行うべき運転状態にある時にＥＧＲ通路１５の掃気を実行すると、排気エミッションに影響が出ることが考えられるからである。
【００５４】
ＥＧＲ装置２４によるＥＧＲが行われない運転状態としては、内燃機関１の負荷が高い場合、内燃機関が減速運転している場合、或いは排気浄化装置１３において触媒再生処理が実行されている場合などを例示することができる。
【００５５】
これは、内燃機関１が高負荷の状態の時にＥＧＲを行うと、スモークの発生量が増大する傾向があるため、ＥＧＲの実施に伴うＮＯｘの排出量の低減効果とスモークの排出量の増加傾向との双方を考慮した場合、ＥＧＲを停止した場合の方がトータルの排気エミッションとしては向上する場合があるからである。
【００５６】
また、機関回転数が高い時に内燃機関が減速運転状態になると、内燃機関によっては燃焼室に対する燃料の供給がカットされ、燃焼が停止される制御が行われる場合がある。このような場合、ＥＧＲの実施の有無はＮＯｘの排出量に特に影響しないため、ＥＧＲを行う必要性は低く、ＥＧＲが行われない場合がある。
【００５７】
また、排気浄化装置１３において触媒再生処理が実行されている時は、排気浄化装置１３から排出される排気の温度が非常に高温になる場合がある。例えば、排気浄化装置１３がフィルタを含んで構成されている場合、捕集したＰＭを酸化してフィルタから除去するＰＭ酸化処理が適宜実行される。フィルタにおいてＰＭの酸化処理が実行されている時には、ＰＭが酸化反応する際の反応熱によりフィルタを通過する排気が加熱され、フィルタから排出される排気の温度は高温になる。
【００５８】
このような高温の排気が排気浄化装置１３から排出されている時にＥＧＲが行われると、高温の排気がＥＧＲ通路１５を経由して吸気通路３に流入することになる。この場合、ＥＧＲ通路１５を流れる排気の温度がＥＧＲクーラ１６の冷却性能を超えてＥＧＲクーラ１６において十分に冷却されなくなる可能性がある。従って、排気浄化装置１３において触媒再生処理が実行されている場合にはＥＧＲを停止した方が好ましい場合がある。
【００５９】
このように、本実施例では、ＥＧＲ装置２４を用いたＥＧＲが行われていない時にＥＧＲ通路１５の掃気が行われるが、より好ましくはＥＧＲ装置２４によるＥＧＲが行われていない場合には常にＥＧＲ通路１５の掃気を行うようにするとよい。
【００６０】
これは、ＥＧＲ通路１５の掃気の実施頻度が低い場合、ＥＧＲ通路１５やＥＧＲクーラ１６内の未燃燃料や凝縮水が徐々に集合して大きな粒径の状態で存在するようになる傾向がある。このような状態になると、掃気を実行してＥＧＲ通路１５に高圧の吸気を導入しても、これらの未燃燃料や凝縮水は容易に吹き飛ばされにくくなり、ＥＧＲ通路１５からこれらの未燃燃料や凝縮水を除去するために要する掃気時間が長くなったり、十分に除去できなくなったりする可能性があるからである。
【００６１】
従って、ＥＧＲ通路１５の掃気を実行可能な条件が成立している時には、なるべく高い頻度でＥＧＲ通路１５の掃気を行うことが好ましい。こうすることにより、ＥＧＲ通路１５内部で未燃燃料や凝縮水の粒径が大きくなる前の段階で効率よくこれらを吹き飛ばし、ＥＧＲ通路１５から除去すことができる。
【００６２】
以下、ＥＣＵ２２によって実行されるＥＧＲ通路１５の掃気制御について、図２のフローチャートに基づいて説明する。図２のフローチャートはＥＧＲ通路１５の掃気制御を実行するルーチンを示すフローチャートであり、このルーチンはＥＣＵ２２によって所定期間毎に繰り返し実行される。
【００６３】
まず、ステップ１０１において、ＥＣＵ２２は内燃機関１の運転状態を検出又は推定する。
【００６４】
次いでステップ１０２では、ＥＣＵ２２は、前記ステップ１０１において検出した内燃機関１の運転状態がＥＧＲ停止条件を満たしているか否かを判定する。ステップ１０２において肯定判定された場合、すなわち内燃機関１の運転状態がＥＧＲを行わない運転状態であると判定された場合は、ＥＣＵ２２はステップ１０４に進む。一方、ステップ１０２において否定判定された場合、すなわち内燃機関１の運転状態がＥＧＲを行う運転状態であると判定された場合は、ＥＣＵ２２はステップ１０３に進む。
【００６５】
ステップ１０３では、ＥＣＵ２２は、ＥＧＲを実行する。具体的には、ＥＣＵ２２は、ＥＧＲ弁１７を開弁方向に制御するとともにバイパス流量調節弁２０を閉弁する。これにより、排気浄化装置１３から排出された排気の一部がＥＧＲ通路１５に流入し、ＥＧＲクーラ１６において冷却されつつＥＧＲ通路１５を流通し、吸気通路３に導かれる。
【００６６】
この時、ＥＣＵ２２は前記ステップ１０１において検出した内燃機関１の運転状態に応じてＥＧＲガス量の目標値を算出し、ＥＧＲガス量をその目標値とすべくＥＧＲ弁１７の弁開度を制御する。また、ＥＣＵ２２は、内燃機関１の運転状態に応じて新気とＥＧＲガスの混合比の目標値を算出し、新気の量及びＥＧＲガス量の比がその目標値となるようにスロットル弁１０の開度を制御する。
【００６７】
このようにしてコンプレッサ６より上流の吸気通路３において混合された新気及びＥＧＲガスは、コンプレッサ６によって加圧され、内燃機関１に過給される。
【００６８】
図３は、ステップ１０３においてＥＧＲが行われている時のＥＧＲガスの流れを示す図である。図３の（Ａ）に示すように、排気浄化装置１３から排出された排気の一部はＥＧＲ通路１５を経由して吸気通路３に還流している。
【００６９】
図２のフローチャートに戻り、前記ステップ１０２において肯定判定された場合、ＥＣＵ２２はステップ１０４に進み、ＥＧＲ通路１５の掃気を行う。具体的には、ＥＣＵ２２は、ＥＧＲ弁１７を閉弁するとともにバイパス流量調節弁２０を開弁する。
【００７０】
これにより、コンプレッサ６により加圧された高圧の吸気の一部が吸気取り出し口１８からバイパス通路１９に流入し、バイパス通路１９を経由してＥＧＲ通路１５に流入する。この時、ＥＧＲ弁１７は閉弁されているため、ＥＧＲ通路１５に流入した吸気はＥＧＲクーラ１６の方向へ流れる。
【００７１】
ＥＧＲ通路１５に導かれた高圧の吸気は、ＥＧＲ通路１５及びＥＧＲクーラ１６内に存在する未燃燃料や凝縮水を吹き飛ばしつつＥＧＲ通路１５を下流側から上流側へ逆流し、ＥＧＲガス取り出し口２３を経由して排気通路１１に流入する。
【００７２】
図４は、ステップ１０４においてＥＧＲ通路１５の掃気が行われている時に、ＥＧＲ通路１５を逆流する吸気の流れを示す図である。図４の（Ｂ）に示すように、コンプレッサ６によって加圧された吸気の一部は吸気取り出し口１８からバイパス通路１９に導かれ、バイパス通路１９を経由してＥＧＲ通路１５に流入し、ＥＧＲ通路１５を逆流して排気通路１１に流入する。
【００７３】
このようにＥＣＵ２２が掃気制御ルーチンのステップ１０４を実行することにより、本発明に係る掃気手段が実現される。その結果、低圧ＥＧＲ装置を備えた内燃機関の排気浄
化システムにおいて、低圧ＥＧＲ装置内に存在する未燃燃料や凝縮水を除去し、低圧ＥＧＲ装置の圧損の増加や性能低下等の不具合の発生を抑制することが可能になる。
【００７４】
なお、以上説明した実施例には、本発明の本旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えてもよい。例えば、上記の実施例ではＥＧＲ装置としてタービン下流の排気をコンプレッサ上流に還流させるいわゆる低圧ＥＧＲ装置を備えた内燃機関の排気浄化システムに本発明を適用した実施例を説明したが、低圧ＥＧＲ装置に加えて排気枝管と吸気枝管とを連通する従来のＥＧＲ装置（高圧ＥＧＲ装置）を備えていてもよい。この場合、本発明は低圧ＥＧＲ装置内の未燃燃料や凝縮水を掃気制御によって低圧ＥＧＲ装置内部から除去する発明であるので、高圧ＥＧＲ装置に対しては本発明に係る掃気制御は実行されない。
【００７５】
また、ＥＧＲ通路１５の掃気を行う時、排気通路１１における排気圧力、コンプレッサ６より上流の吸気通路３における吸気圧力、ＥＧＲ通路１５やＥＧＲクーラ１６、ＥＧＲ弁１７における圧力損失等を考慮して、ＥＧＲ通路１５に流入した吸気がＥＧＲ通路１５を逆流するようにＥＧＲ弁１７の開度を調節し、ＥＧＲ弁１７を全閉とせずにＥＧＲ通路１５の掃気を行うようにしてもよい。
【００７６】
また、上記実施例では、ＥＧＲ停止条件が成立している場合に限りＥＧＲ通路１５の掃気を行うようにしているが、ＥＧＲ停止条件が成立していない場合であっても、コンプレッサ６より上流の吸気圧力が排気通路１１における排気圧力より高い状態の時にＥＧＲ通路の掃気を行ってもよい。これにより、例えば一定期間以上の長時間に亙ってＥＧＲ停止条件が成立しなかったような場合に、強制的にＥＧＲ通路１５の掃気を行うことが可能になる。これにより、ＥＧＲ通路１５における未燃燃料や凝縮水の滞留をより確実に抑制し、ＥＧＲ通路の圧損の増加やＥＧＲクーラの性能低下等の不具合の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の実施例における内燃機関の排気浄化システムの概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例における掃気制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施例においてＥＧＲが行われている時のＥＧＲガスの流れを示す図である。
【図４】本発明の実施例においてＥＧＲ通路の掃気が行われている時のＥＧＲ通路を掃気する吸気の流れを示す図である。
【符号の説明】
【００７８】
１・・・内燃機関
２・・・吸気枝管
３・・・吸気通路
４・・・インタークーラ
５・・・ターボチャージャ
６・・・コンプレッサ
７・・・ＥＧＲガス導入口
８・・・エアクリーナ
９・・・吸気導入口
１０・・・スロットル弁
１１・・・排気通路
１２・・・タービン
１３・・・排気浄化装置
１４・・・排気浄化装置
１５・・・ＥＧＲ通路
１６・・・ＥＧＲクーラ
１７・・・ＥＧＲ弁
１８・・・吸気取り出し口
１９・・・バイパス通路
２０・・・バイパス開閉弁
２１・・・排気枝管
２２・・・ＥＣＵ
２３・・・ＥＧＲガス取り出し口
２４・・・ＥＧＲ装置
【図１】
0004792997.tif 000002
【図２】
0004792997.tif 000003
【図３】
0004792997.tif 000004
【図４】
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