(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
予混合燃焼運転可能な内燃機関の排気浄化システムにおいて、
内燃機関の排気通路に配置された排気浄化装置と、
前記排気浄化装置より下流の排気通路に配置された排気絞り弁と、
前記排気浄化装置へ流入する排気に還元剤を供給する供給手段と、
前記排気絞り弁の開度減少と前記供給手段による還元剤の供給を併用して前記排気浄化装置の再生を図る再生手段と、
前記内燃機関の予混合燃焼運転時に前記再生手段による前記排気浄化装置の再生が必要になると、前記排気絞り弁の開度を減少させてから所定期間は前記供給手段による還元剤の供給を禁止する禁止手段と、
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、前記所定期間に、前記内燃機関の発生トルクが要求トルクに近似するように燃料噴射時期を調整する調整手段を更に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３】
請求項１において、前記所定期間に、燃料噴射時期を所定時期まで遅角させる遅角手段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４】
請求項１において、前記所定期間の少なくとも一部の期間に、燃料噴射弁から噴射された燃料と気筒内のガスとの混合を促進させる促進手段を更に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５】
請求項１において、前記所定期間の少なくとも一部の期間に、ＥＧＲガスに含まれる既燃ガス成分の量を増加させる増加手段を更に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６】
請求項１において、前記内燃機関の吸気通路に配置された吸気絞り弁と、
前記内燃機関の排気通路と前記吸気通路を連通するＥＧＲ通路に配置されたＥＧＲ弁と、
前記内燃機関の予混合燃焼運転時に前記再生手段による前記排気浄化装置の再生が必要になることを事前に予測する予測手段と、を更に備え、
前記再生手段は、前記予測手段による事前の予測がなされた時に、前記吸気絞り弁の開度増加、前記ＥＧＲ弁の開度減少、及び前記排気絞り弁の開度減少を図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７】
請求項１において、前記内燃機関の吸気通路に配置された吸気絞り弁と、
前記内燃機関の排気通路と前記吸気通路を連通するＥＧＲ通路に配置されたＥＧＲ弁と、
前記内燃機関の予混合燃焼運転時に前記再生手段による前記排気浄化装置の再生が必要になることを事前に予測する予測手段と、
前記内燃機関の吸気バルブおよび／または排気バルブの開弁特性を変更する可変動弁機構と、を更に備え、
前記再生手段は、前記予測手段による事前の予測がなされた時に、前記吸気絞り弁の開度増加、前記ＥＧＲ弁の全閉、前記排気絞り弁の開度減少、及び前記可変動弁機構による内部ＥＧＲの増加を図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８】
請求項１〜７の何れか一項において、前記所定期間は、前記排気絞り弁の開度が減少された時点から前記排気絞り弁より上流の排気圧力が目標圧力に達する時点までの期間であ
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９】
請求項１〜７の何れか一項において、前記所定期間は、前記排気絞り弁の開度が減少された時点から前記排気絞り弁より上流の排気温度が目標温度に達する時点までの期間であり、
前記所定期間は前記内燃機関を予混合燃焼運転させる制御手段を更に備える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、排気浄化装置へ還元剤を供給して該排気浄化装置の再生を図る内燃機関の排気浄化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、排気浄化装置に対し昇温を伴う再生処理を実施する方法として、排気浄化装置より下流に配置された排気絞り弁の開度を減少させつつ、排気浄化装置へ還元剤を供給する方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２００６−３１６７５８号公報
【特許文献２】特開２００５−３１５１９０号公報
【特許文献３】特開２００３−９０２０９号公報
【特許文献４】特開２００４−１５０３１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、内燃機関が予混合燃焼運転されている時は吸気絞り弁等によって吸入空気量が少なく制限されるとともにＥＧＲ機構によってＥＧＲガス量が多くされる。このため、内燃機関の予混合燃焼運転時に排気絞り弁が絞られると、排気絞り弁より上流の排気圧力が速やかに上昇し難くなるとともに、排気の流速が上昇し易くなる。
【０００４】
排気圧力が低く且つ排気の流速が高い時に還元剤の供給が行われると、還元剤の供給による効果が得られにくくなる上、還元剤が排気浄化装置をすり抜ける可能性もある。
【０００５】
本発明は、上記したような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、排気絞り弁の開度を減少させつつ排気浄化装置へ還元剤を供給することにより排気浄化装置の再生を図る内燃機関の排気浄化システムにおいて、内燃機関の予混合燃焼運転時に排気浄化装置を効率的に再生可能な技術の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記した課題を解決するために、内燃機関が予混合燃焼運転されている時に排気浄化装置を再生する必要性が生じると、先ず排気絞り弁の開度を減少させ、その所定期間経過後に還元剤の供給が開始されるようにした。
【０００７】
詳細には、予混合燃焼運転可能な内燃機関の排気浄化システムにおいて、内燃機関の排気通路に配置された排気浄化装置と、前記排気浄化装置より下流の排気通路に配置された排気絞り弁と、前記排気浄化装置へ流入する排気に還元剤を供給する供給手段と、前記排気絞り弁の開度減少と前記供給手段による還元剤の供給を併用して前記排気浄化装置の再生を図る再生手段と、前記内燃機関の予混合燃焼運転時に前記再生手段による前記排気浄化装置の再生が必要になると、前記排気絞り弁の開度を減少させてから所定期間は前記供給手段による還元剤の供給を禁止する禁止手段と、を備えるようにした。
【０００８】
尚、ここでいう「排気浄化装置」は、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒やパティキュレートフィルタ等の浄化装置を含む。また、「排気浄化装置の再生」は、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＳＯｘを還元・除去する処理（Ｓ再生処理）や、パティキュレートフィルタに捕集されたＰＭを酸化・除去する処理（ＰＭ再生処理）等のように、排気浄化装置の昇温を要する処理を含む。
【０００９】
内燃機関が予混合燃焼運転される場合は、気筒内へ導入される酸素量を減少させる必要がある。このため、内燃機関が予混合燃焼運転する時は、吸気絞り弁により吸入空気量が減少されるとともにＥＧＲ機構によりＥＧＲガス量が増加される。
【００１０】
このような状態の時に排気絞り弁の開度が絞られると、排気圧力が高まるまでに時間がかかる。更に、吸気絞り弁によって吸入空気量が制限されているため、排気圧力が排気浄化装置の再生に適した圧力まで上昇しない場合もある。
【００１１】
これに対し、吸気絞り弁による吸入空気量の制限を解除するとともにＥＧＲガスの導入を停止する方法が考えられる。但し、吸入空気量の増加及びＥＧＲガス量の減少は燃料の過早着火を招くため、燃料噴射パターンを予混合燃焼運転用のパターン（圧縮上死点前の燃料噴射）から拡散燃焼運転用のパターン（圧縮上死点近傍の燃料噴射）へ切り替えることが好適である。
【００１２】
ところで、吸入空気量やＥＧＲガス量は即座に変化しない。このため、吸入空気量がある程度多くなるまでは、排気絞り弁の開度の減少により排気の流速が上昇する。排気の流速が高い時に供給手段による還元剤の供給が行われると、還元剤が排気浄化装置で反応せずに大気中へ排出される可能性がある。
【００１３】
これに対し、排気絞り弁の開度が減少された時点から所定期間が経過するまで供給手段による還元剤の供給が禁止されると、所定期間中に排気の流速が低下するとともに排気の圧力が上昇する。このため、還元剤の供給による効果を得られ易くなるとともに、排気浄化装置をすり抜ける還元剤の量を減少させることができる。その結果、還元剤の浪費が抑制され、排気浄化装置が効率的に再生されるようになる。
【００１４】
本発明に係る内燃機関の排気浄化システムは、排気絞り弁の開度が減少された時点から供給手段による還元剤の供給が開始される時点までの所定期間において、内燃機関の発生トルクが要求トルクに近似するように燃料噴射時期を調整する調整手段を更に備えるようにしてもよい。
【００１５】
内燃機関の運転状態が予混合燃焼運転状態から拡散燃焼運転状態へ移行する時に排気絞り弁の開度が絞られていると、ポンピングロスの増加によって内燃機関のトルクが低下する。これに対し、燃料噴射量の増量補正によりトルクの低下を補償する方法が考えられる。
【００１６】
しかしながら、燃料噴射量の増量補正によりトルクの低下が補償された場合は、燃料消費量の増加が懸念される。これに対し、燃料噴射時期の調整によってトルクの低下が軽減されると、燃料噴射量の増量を少なく抑えることができる。
【００１７】
本発明に係る内燃機関の排気浄化システムは、上記した所定期間において、燃料噴射時期を所定時期まで遅角させる遅角手段を更に備えるようにしてもよい。ここでいう「所定時期」は、失火を抑制し得る燃料噴射時期の範囲において最も遅い燃料噴射時期であってもよい。
【００１８】
上記した所定期間において還元剤の供給が禁止されると、排気浄化装置をすり抜ける還元剤が減るが、排気浄化装置が再生に適した温度域（以下、「再生温度域」と称する）へ昇温するまでの時間が長くなる可能性がある。
【００１９】
これに対し、所定期間中の燃料噴射時期が所定時期まで遅角されると、所定期間中の排気温度が上昇する。このため、所定期間中に排気浄化装置が排気の熱を受けて昇温する。
その結果、所定期間経過後において、排気浄化装置を再生温度域まで昇温させるために必要となる還元剤の量及び時間を少なくすることができる。
【００２０】
本発明に係る内燃機関の排気浄化システムは、上記した所定期間の少なくとも一部の期間に、気筒内の燃料とガスの均質混合を促進させる促進手段を更に備えるようにしてもよい。
【００２１】
内燃機関の運転状態が予混合燃焼運転状態から拡散燃焼運転状態へ移行する過程において、吸入空気量の増加とＥＧＲガスの減少が進むと、気筒内の燃料が吸気と予混合する前に着火・燃焼するようになる。気筒内の燃料が吸気とガスと予混合する前に着火・燃焼すると、ＮＯｘの発生量が増加する可能性がある。
【００２２】
これに対し、促進手段によって燃料とガスの均質混合が促進されると、気筒内の燃料がガスと予混合した後に着火・燃焼するようになる。すなわち、内燃機関の運転状態が予混合燃焼運転状態から拡散燃焼運転状態へ移行する過程において、内燃機関が予混合燃焼運転する期間を長くすることができる。その結果、ＮＯｘ発生量の増加を軽減することができる。
【００２３】
燃料とガスの均質混合を促進させる具体的な方法としては、気流制御弁の開度を絞ることにより気筒内にスワール流やタンブル流等の気流を生起させる方法、燃料噴射弁の燃料噴射圧力を上昇させることにより燃料の微粒化を図る方法等を例示することができる。
【００２４】
また、内燃機関の運転状態が予混合燃焼運転状態から拡散燃焼運転状態へ移行する過程において内燃機関が予混合燃焼運転する期間を長くする他の方法としては、単位量当たりのＥＧＲガスに含まれる既燃ガス成分の量を増加させる方法も考えられる。ここでいう既燃ガス成分は、気筒内で燃料が燃焼した時や排気浄化装置で未燃燃料が酸化した時に発生する二酸化炭素（ＣＯ２）や水（Ｈ２Ｏ）等である。
【００２５】
内燃機関の運転状態が予混合燃焼運転状態から拡散燃焼運転状態へ移行する過程では、気筒内へ導入されるＥＧＲガス量が経時的に減少する。気筒内へ導入されるＥＧＲガス量が減少すると、燃料噴射弁から噴射された燃料（以下、「噴射燃料」と称する）が予混合気を形成する前に着火・燃焼し易くなる。
【００２６】
これに対し、単位量当たりのＥＧＲガスに含まれる既燃ガス成分量が増加すると、気筒内へ導入されるＥＧＲガス量が減少しても、気筒内へ導入される既燃ガス成分量の減少を軽減することができる。よって、内燃機関の運転状態が予混合燃焼運転状態から拡散燃焼運転状態へ移行する過程において、内燃機関が予混合燃焼運転する期間を長くすることができる。その結果、ＮＯｘ発生量の増加を軽減することができる。
【００２７】
単位量当たりのＥＧＲガスに含まれる既燃ガス成分量を増加させる方法としては、膨張行程や排気行程の気筒の燃料噴射弁からアフター噴射を行わせる方法を例示することができる。
【００２８】
本発明に係る内燃機関の排気浄化システムは、内燃機関が予混合燃焼運転されている時に排気浄化装置の再生の必要性を事前に予測する予測手段を更に備えるようにしてもよい。
【００２９】
この場合、再生手段は、前記予測手段による事前の予測がなされた時に、吸気絞り弁とＥＧＲ弁と排気絞り弁の各々の開度を再生処理に適した開度に近似させておくようにしてもよい。すなわち、再生手段は、前記予測手段による事前の予測がなされた時に、吸気絞
り弁の開度増加、ＥＧＲ弁の開度減少、及び排気絞り弁の開度減少を行うようにしてもよい。
【００３０】
内燃機関が予混合燃焼運転されている時に吸気絞り弁の開度が増加されるとともにＥＧＲ弁の開度が減少されると、吸入空気量及びＥＧＲガス量が予混合燃焼運転に適した量から逸脱する虞がある。
【００３１】
しかしながら、排気絞り弁の開度が減少されると、ＥＧＲ通路の上流端と下流端との差圧が増加する。ＥＧＲ通路の上流端と下流端との差圧が増加すると、該ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガス量が増加する。
【００３２】
よって、吸気絞り弁の開度が増加される代わりに排気絞り弁の開度が減少されると、気筒内へ導入されるＥＧＲガス量の減少が防止されるとともに、気筒内へ導入される空気量の増加が防止される。
【００３３】
更に、吸気絞り弁の開度が増加される前に比して前記差圧が大きくなるように排気絞り弁の開度が設定されると、気筒内へ導入される空気量及びＥＧＲガス量を変化させることなくＥＧＲ弁の開度を減少させることもできる。
【００３４】
このような処理が排気浄化装置の再生要求発生前に行われると、再生要求が発生した時に吸気絞り弁とＥＧＲ弁と排気絞り弁の各々の開度を再生処理に適した開度へ短時間で変更可能となる。
【００３５】
よって、再生要求発生後の早い時期に供給手段を作動させることができる。その結果、再生処理の実行時間を短縮することができる。
【００３６】
また、内燃機関が可変動弁機構を備える場合には、再生手段は、予測手段による事前の予測がなされた時点で、吸気絞り弁とＥＧＲ弁と排気絞り弁の各々の開度を再生処理に適した開度に変更するとともに、可変動弁機構を利用して内部ＥＧＲを増加させるようにしてもよい。その際、再生手段は、予測手段による事前の予測がなされる前のＥＧＲ率と同等のＥＧＲ率を維持できるように可変動弁機構を制御することが好ましい。
【００３７】
このような処理が排気浄化装置の再生要求発生前に行われると、再生要求が発生した時に吸気絞り弁とＥＧＲ弁と排気絞り弁の各々の開度を再生処理に適した開度へ変更する必要がないため、再生要求発生時に直ちに供給手段を作動させることができる。
【００３８】
本発明において、前記した所定期間としては、排気絞り弁の開度が減少された時点から排気絞り弁より上流の排気圧力が目標圧力に達する時点までの期間であってもよい。このように所定期間が定められると、供給手段が作動する時の排気の流速が十分に低くなるため、排気浄化装置をすり抜ける還元剤は極めて少なくなる。
【００３９】
本発明において、前記した所定期間としては、排気絞り弁の開度が減少された時点から前記排気絞り弁より上流の排気温度が目標温度に達する時点までの期間であってもよい。
【００４０】
この場合、排気浄化装置の再生要求が発生した時点では排気絞り弁の開度減少のみが行われ、排気温度が目標温度以上に達した時点で予混合燃焼運転から拡散燃焼運転への移行（吸気絞り弁の開度増加、ＥＧＲ弁の開度減少、燃料噴射パターンの切替）が行われることが好ましい。
【００４１】
このような方法によれば、再生要求が発生した時点から排気温度が目標温度以上となる
までは、内燃機関を予混合燃焼運転させることができるとともに、その間に排気温度及び排気圧力をある程度上昇させることができる。このため、所定期間経過後に供給手段が作動されても排気浄化装置をすり抜ける還元剤は極僅かとなる。
【００４２】
よって、再生処理の実行期間を長引かせることなく、再生処理実行期間中に内燃機関が予混合燃焼運転する期間を長くすることができる。
【発明の効果】
【００４３】
本発明によれば、排気絞り弁の開度を減少させつつ排気浄化装置へ還元剤を供給することにより排気浄化装置の再生を図る内燃機関の排気浄化システムにおいて、内燃機関の予混合燃焼運転時に排気浄化装置を効率的に再生することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。
【００４５】
＜実施例１＞
先ず、本発明の第１の実施例について図１〜図６に基づいて説明する。図１は、本発明に係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。
【００４６】
図１に示す内燃機関の排気浄化システムは、複数の気筒を有する圧縮着火式の内燃機関（ディーゼルエンジン）である。
【００４７】
内燃機関１の各気筒２には、各気筒２内へ直接燃料を噴射可能な燃料噴射弁３が取り付けられている。燃料噴射弁３は、コモンレール３０において昇圧された燃料を気筒２内へ直接噴射する。
【００４８】
各気筒２には、吸気通路４が連通している。吸気通路４の途中には、ターボチャージャ５のコンプレッサハウジング５０とインタークーラ６が配置されている。コンプレッサハウジング５０により過給された吸気は、インタークーラ６で冷却された後に各気筒２内へ導入される。各気筒２内へ導かれた吸気は、燃料噴射弁３から噴射された燃料とともに気筒２内で着火及び燃焼される。
【００４９】
各気筒２内で燃焼されたガス（既燃ガス）は、排気通路７へ排出される。排気通路７へ排出された排気は、排気通路７の途中に配置されたタービンハウジング５１及び排気浄化装置８を経由して大気中へ放出される。
【００５０】
排気浄化装置８としては、酸化能とＮＯｘ吸蔵能を有する吸蔵還元型ＮＯｘ触媒、酸化能とＰＭ捕集能を有するパティキュレートフィルタ、或いは、酸化能とＮＯｘ吸蔵能とＰＭ捕集能を有するパティキュレートフィルタ（ＤＰＮＲ）等を例示することができる。
【００５１】
また、内燃機関１は低圧ＥＧＲ機構と高圧ＥＧＲ機構とを備えている。高圧ＥＧＲ機構は、タービンハウジング５１より上流の排気通路７からインタークーラ６より下流の吸気通路４へ排気の一部を導く高圧ＥＧＲ通路９、高圧ＥＧＲ通路９の流路断面積を変更する高圧ＥＧＲ弁１０、及び高圧ＥＧＲ通路９を流れる排気（以下、「高圧ＥＧＲガス」と称する）を冷却する高圧ＥＧＲクーラ１１を具備している。
【００５２】
高圧ＥＧＲ機構により再循環させられる高圧ＥＧＲガスの量は、吸気通路４のインタークーラ６より下流且つ高圧ＥＧＲ通路９の接続部より上流の部位に配置された第２吸気絞り弁１２の開度、および／または高圧ＥＧＲ弁１０の開度により調量される。
【００５３】
低圧ＥＧＲ機構は、排気浄化装置８より下流の排気通路７からコンプレッサハウジング５０より上流の吸気通路へ排気の一部を導く低圧ＥＧＲ通路１３、低圧ＥＧＲ通路１３の流路断面積を変更する低圧ＥＧＲ弁１４、及び低圧ＥＧＲ通路１３を流れる排気（低圧ＥＧＲガス）を冷却する低圧ＥＧＲクーラ１５を具備している。
【００５４】
低圧ＥＧＲ機構により再循環させられる低圧ＥＧＲガスの量は、低圧ＥＧＲ通路１３の接続部より上流の吸気通路４に配置された第１吸気絞り弁１６の開度、および／または低圧ＥＧＲ弁１４の開度により調量される。
【００５５】
低圧ＥＧＲ通路１３の接続部より上流であって排気浄化装置８より下流の排気通路７には、排気絞り弁１７が配置されている。また、内燃機関１には、エキゾーストマニフォルド７０の内部へ還元剤としての燃料を噴射する燃料添加弁１８が取り付けられている。燃料添加弁１８は、本発明に係る供給手段の一実施態様である。
【００５６】
上記した燃料噴射弁３、高圧ＥＧＲ弁１０、第２吸気絞り弁１２、低圧ＥＧＲ弁１４、第１吸気絞り弁１６、排気絞り弁１７、及び燃料添加弁１８は、ＥＣＵ１８と電気的に接続されている。ＥＣＵ１８は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ等から構成される電子制御ユニットである。
【００５７】
ＥＣＵ１９は、エアフローメータ２０、水温センサ２１、クランクポジションセンサ２２、排気温度センサ２３、排気圧センサ２４、アクセルポジションセンサ２５等の各種センサと電気的に接続されている。
【００５８】
前記エアフローメータ２０は、大気中から吸気通路４へ流入する空気量を測定するセンサである。水温センサ２１は、内燃機関１を循環する冷却水の温度を測定するセンサである。クランクポジションセンサ２２は、内燃機関１のクランクシャフトの回転位置を検出するセンサである。排気温度センサ２３は、排気浄化装置８から流出する排気の温度を測定するセンサである。排気圧センサ２４は、排気絞り弁１７より上流の排気圧力を測定するセンサである。アクセルポジションセンサ２５は、アクセルペダルの操作量（アクセル開度）を測定するセンサである。
【００５９】
ＥＣＵ１７は、上記した各種センサの測定値に基づいて燃料噴射弁３、高圧ＥＧＲ弁１０、第２吸気絞り弁１２、低圧ＥＧＲ弁１４、第１吸気絞り弁１６、排気絞り弁１７、及び燃料添加弁１８を制御する。
【００６０】
例えば、ＥＣＵ１３は、内燃機関１の負荷（アクセル開度）Ａｃｃｐ及び機関回転数Ｎｅから定まる運転条件が図２に示す予混合燃焼運転領域にある時には、内燃機関１を予混合燃焼運転させる。一方、運転条件が図２の拡散燃焼運転領域にある時は、ＥＣＵ１３は内燃機関１を拡散燃焼運転させる。
【００６１】
内燃機関１が予混合燃焼運転される場合は、ＥＣＵ１３は、図３に示すように、パイロット噴射量を零に設定（パイロット噴射を停止）するとともに主噴射時期を圧縮上死点より早い時期（圧縮行程の半ば）に設定する。
【００６２】
一方、内燃機関１が拡散燃焼運転させられる場合には、ＥＣＵ１３は、図４に示すように、パイロット噴射量を零より多い量に設定（パイロット噴射を実行）するとともに主噴射時期を圧縮上死点近傍に設定する。
【００６３】
尚、内燃機関１が予混合燃焼運転される場合は、気筒２内の燃料が予混合気を形成する前に過早着火する可能性がある。このため、内燃機関１が予混合燃焼運転される場合は、
拡散燃焼運転時より多量のＥＧＲガスを気筒２内へ導入して気筒２内の酸素濃度を下げる必要がある。
【００６４】
これに対し、ＥＣＵ１９は、第１吸気絞り弁１６又は第２吸気絞り弁１２の開度を拡散燃焼運転時より減少させるとともに、高圧ＥＧＲ弁１０又は低圧ＥＧＲ弁１４の開度を拡散燃焼運転時より増加させる。この場合、気筒２内へ導入される空気量（酸素量）が拡散燃焼運転時より減少するとともに、気筒２内へ導入されるＥＧＲガス量が拡散燃焼運転時より増加する。その結果、内燃機関１は、過早着火を伴うことなく予混合燃焼運転することができる。
【００６５】
ところで、排気浄化装置８が適当な浄化能力を発揮するためには、該排気浄化装置８に対して適宜の再生処理が必要となる。
【００６６】
例えば、排気浄化装置８がＰＭ捕集能を具備している場合は、該排気浄化装置８のＰＭ捕集量が過多になると、圧力損失が増加して背圧上昇等の不具合を招く。よって、排気浄化装置８のＰＭ捕集量が多くなった時は、該排気浄化装置８に捕集されたＰＭを酸化・除去するＰＭ再生処理を行う必要がある。
【００６７】
排気浄化装置８に捕集されたＰＭは、凡そ５００℃以上の高温且つリーンな雰囲気に曝された時に酸化される。よって、ＰＭ再生処理の実行方法としては、排気浄化装置８を凡そ５００℃以上に昇温させるとともに該排気浄化装置８へ流入する排気の空燃比をリーンにする方法が好適である。
【００６８】
また、排気浄化装置８がＮＯｘ吸蔵能を具備している場合は、該排気浄化装置８に吸蔵されたＳＯｘが多くなると、ＮＯｘ吸蔵能が低下する。よって、排気浄化装置８のＮＯｘ吸蔵量が多くなった時は、該排気浄化装置８に吸蔵されたＳＯｘを還元・除去するＳ再生処理を行う必要がある。
【００６９】
排気浄化装置８に吸蔵されたＳＯｘは、凡そ６００℃以上の高温且つ理論空燃比以下の雰囲気に曝された時に還元・除去される。よって、Ｓ再生処理の実行方法としては、排気浄化装置８を凡そ６００℃以上に昇温させるとともに該排気浄化装置８へ流入する排気の空燃比を理論空燃比以下にする方法が好適である。
【００７０】
上記したＰＭ再生処理やＳ再生処理のように排気浄化装置８の昇温を伴う再生処理が行われる場合は、排気絞り弁１７の開度を減少させるとともに燃料添加弁１８から排気浄化装置８へ燃料を供給する方法が好適である。
【００７１】
これは、排気絞り弁１７の開度が減少されると、排気圧力の上昇によって排気浄化装置８の温度を高めることができるとともに、燃料の流速低下によって排気浄化装置８における燃料の反応率が高まるためである。
【００７２】
しかしながら、内燃機関１の予混合燃焼運転時は吸入空気量が少ないため、排気絞り弁の開度が減少されても排気圧力が速やかに上昇し難い上、排気圧力が排気浄化装置８の再生に適した圧力まで上昇しない場合がある。
【００７３】
これに対し、内燃機関１の予混合燃焼運転時にＰＭ再生処理やＳ再生処理を行う必要が生じると、第１吸気絞り弁１６及び第２吸気絞り弁１２（以下、「吸気絞り弁」と総称する）を全開にするとともに高圧ＥＧＲ弁１０及び低圧ＥＧＲ弁１４（以下、「ＥＧＲ弁」と総称する）を全閉にして再生処理を行う方法が考えられる。
【００７４】
上記した方法により吸入空気量が増加されるとともにＥＧＲガス量が減少された場合は、気筒２内の酸素濃度が高まるため、燃料が吸気と予混合する前に着火（過早着火）する可能性がある。よって、燃料噴射パターンが予混合燃焼運転用のパターン（圧縮上死点前の燃料噴射）から拡散燃焼運転用のパターン（圧縮上死点近傍の燃料噴射）へ切り替えられることが好ましい。
【００７５】
また、吸気絞り弁やＥＧＲ弁の開度変更が実際の吸入空気量やＥＧＲガス量に反映されるまでには時間がかかる。このため、吸入空気量がある程度多くなるまでは、排気絞り弁１７の開度減少によって排気の流速が上昇する。排気の流速が高い時に燃料添加弁１８から排気浄化装置８へ燃料が供給されると、燃料添加弁１８から供給された燃料（以下、「供給燃料」と称する）が排気浄化装置８で反応し難くなる。その結果、内燃機関１の排気エミッションが悪化する虞がある。
【００７６】
そこで、ＥＣＵ１９は、内燃機関１の予混合燃焼運転時に排気浄化装置８の再生が必要になると、排気絞り弁１７の開度を減少させた時点から排気圧力（排気圧センサ２４の測定値）が目標圧力に到達するまでの期間（所定期間）は、燃料添加弁１８の作動を禁止するようにした。
【００７７】
具体的には、ＥＣＵ１９は、図５に示すように、内燃機関１の予混合燃焼運転時に排気浄化装置８の再生が必要になると、先ず内燃機関１の運転状態を予混合燃焼運転状態から拡散燃焼運転状態へ移行させる。すなわち、ＥＣＵ１９は、吸気絞り弁を全開させ、ＥＧＲ弁を全閉させ、燃料噴射パターンを予混合燃焼運転用のパターンから拡散燃焼運転用パターンへ移行）させる。更に、ＥＣＵ１９は、上記した運転状態の移行開始と同時に排気絞り弁１７の開度も減少させる。
【００７８】
その後、ＥＣＵ１９は、排気圧センサ２４の測定値（排気圧力）をモニタし、排気圧力が目標圧力に到達した時点で燃料添加弁１８から排気浄化装置８への燃料供給を開始する。尚、内燃機関１が排気圧センサ２４を備えていない場合には、ＥＣＵ１９は、吸入空気量（エアフローメータ２０の測定値）から排気圧力を推定してもよい。
【００７９】
かかる方法によれば、排気圧力が目標圧力に到達するまでは燃料添加弁１８からの燃料供給が行われないため、排気浄化装置８をすり抜ける燃料を減少させることができる。その結果、排気浄化装置８における供給燃料の反応率が高まり、排気浄化装置８の再生効率が高くなる。
【００８０】
上記した目標圧力は、排気浄化装置８の再生に適した圧力と同等に設定されてもよいが、燃料添加弁１８の作動開始時期が遅くなる可能性もあるため、供給燃料のすり抜けが生じ得ない圧力の下限値と同等に設定されてもよい。
【００８１】
以下、内燃機関１の予混合燃焼運転時における再生処理の実行手順について図６に沿って説明する。図６は、本実施例における再生処理ルーチンを示すフローチャートである。この再生処理ルーチンは、予めＥＣＵ１９のＲＯＭに記憶されているルーチンであり、ＥＣＵ１９によって周期的に実行される。
【００８２】
再生処理ルーチンにおいて、ＥＣＵ１９は先ずＳ１０１において再生実行条件が成立しているか否かを判別する。再生実行条件は、例えば、排気浄化装置８のＰＭ捕集量が予め定められた上限量以上である、或いは排気浄化装置８のＳＯｘ吸蔵量が予め定められた上限量以上である等の条件を例示することができる。
【００８３】
前記Ｓ１０１において否定判定された場合は、ＥＣＵ１９は本ルーチンを一旦終了する
。一方、前記Ｓ１０１において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１９はＳ１０２へ進む。
【００８４】
Ｓ１０２では、ＥＣＵ１９は、内燃機関１が予混合燃焼運転されている否かを判別する。例えば、ＥＣＵ１９は、アクセルポジションセンサ２５の測定値（アクセル開度Ａｃｃｐ）と機関回転数Ｎｅとから定まる運転条件が前述した図２の予混合燃焼運転領域に属しているか否かを判別する。
【００８５】
前記Ｓ１０２において否定判定された場合は内燃機関１の運転状態を切り替える必要がない。このため、ＥＣＵ１９は、Ｓ１０８において、吸気絞り弁を全開させ、ＥＧＲ弁を全閉させ、更に排気絞り弁１７を作動（排気絞り弁１７の開度を減少）させる。そして、ＥＣＵ１９は、燃料添加弁１８を直ちに作動させる。
【００８６】
また、前記Ｓ１０２において肯定判定された場合は内燃機関１の運転状態を切り替える必要がある。このため、ＥＣＵ１９は、Ｓ１０３において、内燃機関１の運転状態を予混合燃焼運転状態から拡散燃焼運転状態へ移行させるための移行処理を開始するとともに、排気絞り弁１７を作動させる。
【００８７】
前記した移行処理では、ＥＣＵ１９は、吸気絞り弁を全開させ、ＥＧＲ弁を全閉させ、更に燃料噴射パターンを予混合燃焼運転用のパターンから拡散燃焼運転用のパターンへ切り替える。
【００８８】
尚、上記した移行処理において、気筒２内へ導入される空気量とＥＧＲガス量は、予混合燃焼運転に適した量から拡散燃焼運転に適した量へ一時に変化しない。このため、燃料噴射パターンが予混合燃焼運転用のパターンから拡散燃焼運転用のパターンへ一時に切り替えられると、着火時期の変動による燃焼騒音の増加を招く可能性がある。
【００８９】
そこで、燃料噴射パターンは、気筒２内へ導入される空気量とＥＧＲガス量の変化に応じて徐々に変更されることが好ましい。よって、ＥＣＵ１９は、気筒２内に導入される空気量の増加及びＥＧＲガス量の減少に応じてメイン噴射時期を徐々に遅角させるとともにパイロット燃料噴射量を徐々に増量させてもよい。このように燃料噴射パターンが徐変されると、着火時期の変動が抑えられるため、燃焼騒音の増加が抑制される。
【００９０】
ここで図６の再生処理ルーチンに戻り、ＥＣＵ１９は、Ｓ１０４において排気絞り弁１７より上流の排気圧力（排気圧センサ２４の測定値）が目標圧力に達したか否かを判別する。
【００９１】
前記Ｓ１０４において否定判定された場合は、ＥＣＵ１９はＳ１０３へ戻る。一方、前記Ｓ１０４において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１９はＳ１０５へ進む。
【００９２】
Ｓ１０５では、ＥＣＵ１９は、燃料添加弁１８を作動（燃料添加弁１８から排気浄化装置８への燃料供給を開始）させる。その際、排気浄化装置８を通過する排気の流速が十分に低くなっているため、排気浄化装置８をすり抜ける供給燃料は極めて少なくなる。更に、排気圧力の上昇によって排気浄化装置８の温度も高められているため、供給燃料が排気浄化装置８で反応（酸化）し易い。
【００９３】
従って、燃料添加弁１８から供給された燃料の略全てが排気浄化装置８で反応（酸化）される。その結果、排気浄化装置８は、最小限の供給燃料によって再生に適した温度域まで昇温可能となる。また、供給燃料が排気浄化装置８をすり抜けることに起因した排気エミッションの増加も抑制される。
【００９４】
Ｓ１０６では、ＥＣＵ１９は、再生終了条件が成立しているか否かを判別する。再生終了条件は、排気浄化装置８のＰＭ捕集量が零である、排気浄化装置８のＳＯｘ吸蔵量が零である等の条件を例示することができる。
【００９５】
前記Ｓ１０６において否定判定された場合は、ＥＣＵ１９はＳ１０６の処理を再度実行する。一方、前記Ｓ１０６において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１９はＳ１０７へ進む。
【００９６】
Ｓ１０７では、ＥＣＵ１９は排気浄化装置８の再生処理を終了する。すなわち、ＥＣＵ１９は、燃料添加弁１８からの燃料供給を停止させるとともに、排気絞り弁１７を全開させる。更に、ＥＣＵ１９は、現時点における運転条件（アクセル開度Ａｃｃｐと機関回転数Ｎｅ）が予混合燃焼運転領域に属していれば、内燃機関１の運転状態を拡散燃焼運転状態から予混合燃焼運転状態へ移行させる。
【００９７】
以上述べたようにＥＣＵ１９が図６の再生処理ルーチンを実行することにより、本発明に係る再生手段と禁止手段が実現される。よって、内燃機関１が予混合燃焼運転状態にある時に排気浄化装置８を効率的に再生することが可能となる。
【００９８】
＜実施例２＞
次に、本発明の第２の実施例について説明する。ここでは、前述した第１の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
【００９９】
前述した第１の実施例では、排気絞り弁１７の開度が減少されてから燃料添加弁１８が作動開始するまでの所定期間において、着火時期の変動を抑えるように燃料噴射パターンを徐変する例について述べたが、本実施例では、排気絞り弁１７の開度減少に起因したトルクの低下を燃料噴射時期の調整によって補償する例について述べる。
【０１００】
排気浄化装置８を再生するために排気絞り弁１７の開度が減少させられると、背圧の上昇によってポンピングロスが増加する。ポンピングロスが増加すると、内燃機関１のトルクが低下する。これに対し、燃料噴射量を増量補正することにより、内燃機関１のトルク低下を抑制する方法が考えられるが、燃料消費量が増加する可能性がある。
【０１０１】
そこで、本実施例の再生処理では、ＥＣＵ１９は、所定期間の燃料噴射時期をトルクの低下が最も小さくなる（言い換えれば、トルクが最も高くなる）ように調整するようにした。このようにＥＣＵ１９が所定期間の燃料噴射時期を調整することにより本発明に係る調整手段が実現される。
【０１０２】
尚、内燃機関１のトルクが最も高くなる燃料噴射時期は、気筒２内に導入される空気量やＥＧＲガス量等によって変化するため、それらの関係を予め実験的に求めておくことが好適である。
【０１０３】
また、ＥＣＵ１９は、燃料噴射時期の調整によりトルクの低下を補償しきれない場合は、トルクの不足分を燃料噴射量の増量補正によって補うようにしてもよい。
【０１０４】
このような実施例によれば、着火時期が変動する可能性はあるものの、燃料噴射量の大幅な増加を抑えつつ内燃機関１のトルク低下を抑制可能となる。その結果、再生処理の実行に伴う燃料消費量の増加を最小限に抑えることができる。
【０１０５】
＜実施例３＞
次に、本発明の第３の実施例について説明する。ここでは前述した第１の実施例と異な
る構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
【０１０６】
前述した第１の実施例では、排気絞り弁１７の開度が減少されてから燃料添加弁１８が作動開始するまでの所定期間において、着火時期の変動を抑えるように燃料噴射パターンを徐変する例について述べたが、本実施例では、排気温度が高くなるように燃料噴射時期を定める例について述べる。
【０１０７】
排気絞り弁１７の開度が減少されてから所定期間が経過するまで燃料添加弁１８の作動が禁止されると、再生処理の実行期間が長くなる可能性がある。
【０１０８】
そこで、ＥＣＵ１９は、所定期間において燃料噴射時期を所定時期まで遅角させるようにした。所定時期は、失火を抑制し得る燃料噴射時期の範囲のうち最も遅い燃料噴射時期であってもよい。このようにＥＣＵ１９が所定期間の燃料噴射時期を遅角させることにより本発明に係る遅角手段が実現される。
【０１０９】
尚、失火を抑制し得る燃料噴射時期の範囲は気筒２内に導入される空気量やＥＧＲガス量等によって変化するため、前記所定時期も気筒２内に導入される空気量やＥＧＲガス量等に応じて変更されることが好ましい。前記所定時期と空気量とＥＧＲガス量との関係は、予め実験的に求めておくようにしてもよい。
【０１１０】
このような実施例によれば、所定期間中の排気温度が上昇する。このため、排気浄化装置８は、所定期間中に排気の熱を受けて昇温する。その結果、排気浄化装置８は、所定期間終了時（言い換えれば、燃料添加弁１８の作動開始時）までに比較的高い温度まで昇温する。
【０１１１】
所定期間終了時の排気浄化装置８の温度が高くなると、該排気浄化装置８を再生温度域まで昇温させるために必要となる供給燃料量及び時間が少なくなる。よって、再生処理実行期間が短縮されるとともに、再生処理に起因した燃料消費量の増加が軽減される。
【０１１２】
＜実施例４＞
次に、本発明の第４の実施例について図７〜図９に基づいて説明する。ここでは、前述した第１の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
【０１１３】
本実施例では、排気絞り弁１７の開度が減少されてから燃料添加弁１８が作動開始するまでの所定期間の少なくとも一部の期間において、燃料噴射弁３から噴射された燃料（
以下、「噴射燃料」と称する）と吸気との混合を促進させる例について述べる。
【０１１４】
所定期間において気筒２内に導入される空気量の増加及びＥＧＲガス量の減少が進むと、燃料噴射弁３が燃料を噴射してから噴射燃料が着火・燃焼するまでの期間（予混合期間）が短くなる。予混合期間が短くなると、噴射燃料が吸気と予混合気を形成する前に着火・燃焼されるようになる。そのような場合は、ＮＯｘの発生量が増加する可能性がある。
【０１１５】
これに対し、本実施例の再生処理では、ＥＣＵ１９は、所定期間に、噴射燃料と吸気との混合を促進させる処理（以下、「予混合促進処理」と称する）を実行するようにした。
【０１１６】
噴射燃料と吸気との混合が促進されると、噴射燃料と吸気が短時間で予混合気を形成する。よって、予混合期間が短くなっても噴射燃料が予混合燃焼されるようになる。その結果、再生処理の実行に伴うＮＯｘ発生量の増加を軽減することができる。
【０１１７】
以下、予混合促進処理の実行方法について述べる。
【０１１８】
図７は、内燃機関１と吸気通路４の接続部近傍の構成を示す図である。図７において、吸気通路４は、高圧ＥＧＲ通路９の接続部より下流において４つの分岐管に分岐され、各分岐管は更に２つの枝管に分岐されている。各気筒２の燃焼室には２つの枝管が接続されている。２つの枝管の一方には気流制御弁２６が設けられている。この気流制御弁２６が閉弁されると、吸気が気筒２内へ流入する時にスワール流が生起されるようになっている。気流制御弁２６は、ＥＣＵ１９によって電気的に制御される。
【０１１９】
ＥＣＵ１９は、所定期間において気流制御弁２６を閉弁させる。その際、ＥＣＵ１９は、所定期間の全期間において気流制御弁２６を閉弁させるようにしてもよいが、図８に示すように所定期間のうち気筒２内へ導入されるＥＧＲガス量が所定量以下（或いは、気筒２内の酸素濃度が所定濃度以上）となる期間のみ気流制御弁２６を閉弁させるようにしてもよい。前記した所定量は、噴射燃料が予混合燃焼可能なＥＧＲガス量の最少量（或いは、所定濃度は噴射燃料が予混合燃焼可能な酸素濃度の最高濃度）と同等に設定されてもよい。
【０１２０】
このように予混合促進処理が実行されると、所定期間において噴射燃料が予混合燃焼される期間が拡大する。その結果、再生処理の実行に起因したＮＯｘ発生量の増加を軽減することができる。
【０１２１】
次に、本実施例における再生処理の実行手順について図９に沿って説明する。図９は、本実施例における再生処理ルーチンを示すフローチャートである。図９において、前述した第１の実施例と同様の処理には同一の符号が付されている。
【０１２２】
ＥＣＵ１９は、Ｓ１０３の処理を実行した後に、Ｓ２０１へ進む。Ｓ２０１では、ＥＣＵ１９は、気筒２内に導入されるＥＧＲガス量が所定量以下に減少したか否かを判別する。気筒２内に導入されるＥＧＲガス量は、吸入空気量（エアフローメータ２０の測定値）に基づいて推定されてもよい。
【０１２３】
Ｓ２０１において否定判定された場合は、ＥＣＵ１９は、該Ｓ２０１の処理を繰り返し実行する。一方、Ｓ２０１において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１９はＳ２０２へ進む。
【０１２４】
Ｓ２０２では、ＥＣＵ１９は、気流制御弁２６を閉弁させる。この場合、内燃機関１の気筒２内にスワール流が生起される。気筒２内にスワール流が生起されると、噴射燃料と吸気が速やかに混合する。その結果、予混合期間が短くなっても噴射燃料が予混合燃焼される。
【０１２５】
また、ＥＣＵ１９は、Ｓ１０４において肯定判定されると、Ｓ２０３へ進む。Ｓ２０３では、ＥＣＵ１９は、燃料添加弁１８の作動を開始するとともに、気流制御弁２６を開弁させる。
【０１２６】
このようにＥＣＵ１９が図９に示すような再生処理ルーチンを実行することにより、本発明に係る促進手段が実現される。その結果、前述した第１の実施例と同様の効果を得ることができるとともに、再生処理の実行に起因したＮＯｘ発生量の増加を軽減することができる。
【０１２７】
尚、本実施例では気筒２内にスワール流が生起される例について述べたが、タンブル流が生起されてもよい。
【０１２８】
また、本実施例では、予混合促進処理の実行方法として、気流制御弁２６を閉弁させる方法を例に挙げたが、燃料噴射弁３の燃料噴射圧力を高める方法を採用してもよい。燃料噴射弁３の燃料噴射圧力が高められると、噴射燃料の微粒化が促進される。噴射燃料の微粒化が促進されると、着火時期の遅延により予混合期間を長引かせることができるとともに噴射燃料と吸気の均質混合を促進することができる。その結果、所定期間において噴射燃料が予混合燃焼される期間を長引かせることができる。
【０１２９】
＜実施例５＞
次に、本発明の第５の実施例について説明する。ここでは、前述した第４の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については省略する。
【０１３０】
前述した第４の実施例では、排気絞り弁１７の開度が減少されてから燃料添加弁１８が作動開始するまでの所定期間において噴射燃料と吸気との混合を促進させることによりＮＯｘ発生量の増加を軽減する例について述べたが、本実施例では、所定期間において単位量当たりのＥＧＲガスに含まれる既燃ガス成分量を増加させることによりＮＯｘ発生量の増加を軽減する例について述べる。
【０１３１】
単位量当たりのＥＧＲガスに含まれる既燃ガス成分量が増加すると、気筒２内に導入されるＥＧＲガス量が減少した場合であっても、気筒２内へ導入される既燃ガス成分量の減少を抑えることができる。
【０１３２】
所定期間において気筒２内へ導入される既燃ガス成分量の減少が抑制されると、予混合期間の短縮が抑制される。このため、噴射燃料は、予混合燃焼することが可能になる。更に、気筒２内へ導入される既燃ガス成分量の減少が抑制されると、燃焼温度の上昇を抑えることもできる。従って、所定期間におけるＮＯｘ発生量の増加が可及的に軽減される。
【０１３３】
尚、単位量に当たりのＥＧＲガスに含まれる既燃ガス成分を増加させる方法としては、膨張行程又は排気行程の気筒２の燃料噴射弁３からアフター噴射を行わせる方法を例示することができる。
【０１３４】
燃料噴射弁３からアフター噴射された燃料は、メイン噴射された燃料の燃焼熱を受けて酸化、若しくは排気浄化装置８において酸化される。その結果、単位量当たりの排気（ＥＧＲガス）に含まれる既燃ガス成分が増加する。従って、ＥＣＵ１９が燃料噴射弁３からアフター噴射を行わせることにより、本発明に係る増加手段が実現される。
【０１３５】
＜実施例６＞
次に、本発明の第６の実施例について図１０〜図１１に基づいて説明する。ここでは前述した第１の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
【０１３６】
前述した第１の実施例では、排気浄化装置８の再生要求が発生した時点（再生処理実行条件が成立した時点）から再生処理を開始する例について述べたが、本実施例では排気浄化装置８の再生要求が発生する前に再生処理の事前処理を開始する例について述べる。
【０１３７】
ＥＣＵ１９は、排気浄化装置８のＰＭ捕集量又はＳＯｘ吸蔵量が上限量に近似した時に、再生処理の事前処理を開始する。詳細には、ＥＣＵ１９は、排気浄化装置８のＰＭ捕集量又はＳＯｘ吸蔵量と上限量との差が一定量以下になった時（言い換えれば、再生要求が発生するまでの猶予（時間又は走行距離）が閾値以下になった時）に事前処理を開始する。
【０１３８】
ここでいう事前処理は、図１０に示すように、排気絞り弁１７の開度を第１開度まで減少させる処理と、吸気絞り弁を全開させる処理と、ＥＧＲ弁の開度を第２開度まで減少させる処理とを含む。尚、図１０中のＥＧＲ弁は高圧ＥＧＲ弁１０を示し、低圧ＥＧＲ弁１４は全閉されるものとする。
【０１３９】
排気浄化装置８の再生要求が発生する前に吸気絞り弁の開度が増加されるとともに高圧ＥＧＲ弁１０の開度が減少されると、気筒２内へ導入される空気量及びＥＧＲガス量が予混合燃焼運転に適した量から逸脱することが懸念される。
【０１４０】
しかしながら、排気絞り弁１７の開度が減少されると、高圧ＥＧＲ通路９の上流端と下流端との差圧が増加する。高圧ＥＧＲ通路９の上流端と下流端との差圧が増加すると、該高圧ＥＧＲ通路９を流れる排気（ＥＧＲガス）の量が増加する。
【０１４１】
よって、吸気絞り弁を全開させる代わりに排気絞り弁１７の開度が減少されると、気筒２内へ導入されるＥＧＲガス量の減少が防止されるとともに、気筒２内へ導入される空気量の増加が防止される。すなわち、吸気絞り弁を全開させる代わりに排気絞り弁１７の開度が減少されると、ＥＧＲ率の変動を防止することができる。
【０１４２】
更に、前記した差圧が事前処理の実行前より大きくなるように第１開度が設定されると、第２開度が小さく設定されても気筒２内へ導入される空気量及びＥＧＲガス量の変化を防止することができる。
【０１４３】
このような事前処理が再生要求発生前に行われると、再生要求が発生した時（再生処理を開始する時）に、吸気絞り弁を全開させる処理が必要なくなる。更に、排気絞り弁１７及び高圧ＥＧＲ弁１０の開度が既に減少されているため、これらの弁開度が再生処理に適した開度まで動作する時間も短くなる。
【０１４４】
よって、再生要求発生後の早い時期に燃料添加弁１８を作動させることができる。その結果、前述した第１の実施例の効果に加え、再生処理の実行時間を著しく短縮することができるという効果を得ることができる。
【０１４５】
ところで、上記したような事前処理が行われると、再生要求が発生した時点で排気圧力が既に目標圧力以上まで上昇している場合も考えられる。このような場合は、再生要求発生後に直ちに燃料添加弁１８を作動させてもよい。但し、高圧ＥＧＲ弁１０が全閉となる前に燃料添加弁１８が作動すると、供給燃料が高圧ＥＧＲ通路９を経て吸気通路４へ流れる虞がある。このため、高圧ＥＧＲ弁１０が全閉するまでは燃料添加弁１８の作動を控えた方がよい。
【０１４６】
以下、本実施例における事前処理及び再生処理の実行手順について図１１に沿って説明する。図１１は、事前処理と再生処理を含む処理ルーチンを示すフローチャートである。図１１において前述した第１の実施例の再生処理ルーチンと同様の処理には同一の符号が付されている。
【０１４７】
図１１の処理ルーチンにおいて、ＥＣＵ１９は、Ｓ１０１の処理を実行する前にＳ３０１〜Ｓ３０３の処理を実行する。
【０１４８】
Ｓ３０１では、ＥＣＵ１９は、事前処理の実行条件が成立しているか否かを判別する。事前処理の実行条件としては、排気浄化装置８のＰＭ捕集量又はＳＯｘ吸蔵量と上限量との差が一定量以下であることを例示することができる。このようにＥＣＵ１９がＳ３０１の処理を実行することにより、本発明に係る予測手段が実現される。
【０１４９】
前記Ｓ３０１において否定判定された場合はＥＣＵ１９は本ルーチンの実行を一旦終了する。一方、前記Ｓ３０１において肯定判定された場合はＥＣＵ１９はＳ３０２へ進む。
【０１５０】
Ｓ３０２では、ＥＣＵ１９は、内燃機関１が予混合燃焼運転されているか否かを判別する。このＳ３０２において否定判定された場合は、ＥＣＵ１９は、Ｓ３０６及びＳ１０８を順次実行する。すなわち、ＥＣＵ１９は、再生実行条件が成立した時点でＳ１０８の処理を実行する。
【０１５１】
また、前記Ｓ３０２において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１９はＳ３０３へ進む。Ｓ３０３では、ＥＣＵ１９は前述したような事前処理の実行を開始する。
【０１５２】
続いて、ＥＣＵ１９は、Ｓ１０１へ進み、再生実行条件が成立したか否か（言い換えれば再生要求が発生したか否か）を判別する。Ｓ１０１において否定判定された場合は、ＥＣＵ１９は該Ｓ１０１の処理を繰り返し実行する。一方、Ｓ１０１において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１９はＳ３０４へ進む。
【０１５３】
Ｓ３０４では、ＥＣＵ１９は、再生処理の実行を開始する。具体的には、ＥＣＵ１９は、ＥＧＲ弁を全閉させるとともに排気絞り弁１７の開度を再生に適した開度まで減少させる。
【０１５４】
その際、ＥＧＲ弁の開度及び排気絞り弁１７の開度は先の事前処理によりある程度小さくされているため、ＥＧＲ弁及び排気絞り弁１７の開度は短時間で目標開度に到達する。
【０１５５】
尚、燃料噴射パターンの切替は、Ｓ３０４の処理と同時に行われてもよく、或いは後述するＳ１０５の処理と同時に行われてもよい。
【０１５６】
ＥＣＵ１９は、Ｓ３０４の処理を実行し終えるとＳ１０４へ進む。Ｓ１０４において肯定判定されると、ＥＣＵ１９はＳ３０５へ進む。
【０１５７】
Ｓ３０５では、ＥＣＵ１９は、ＥＧＲ弁の実際の開度が全閉であるか否かを判別する。Ｓ３０５において否定判定された場合は、ＥＣＵ１９はＳ１０４へ戻ってもよく、若しくは該Ｓ３０５の処理を繰り返し実行してもよい。
【０１５８】
前記Ｓ３０５において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１９は、Ｓ１０５へ進み、燃料添加弁１８を作動させる。
【０１５９】
以上述べたような手順により事前処理及び再生処理が行われると、前述した第１の実施例で述べた効果を得ることができるとともに、再生処理の実行期間を著しく短くすることができるという効果も得ることができる。
【０１６０】
尚、内燃機関１が可変動弁機構を備えている場合には、ＥＣＵ１９は、事前処理においてＥＧＲ弁を全閉させるとともに、排気絞り弁１７の開度を再生に適した開度まで減少させてもよい。
【０１６１】
この場合、ＥＧＲ通路を介して気筒２内へ導入されるＥＧＲガス量は略零になるが、可変動弁機構を利用して内部ＥＧＲを増加させることにより、ＥＧＲ率の変動（低下）を防止することができる。
【０１６２】
内部ＥＧＲを増加させる具体的は方法としては、吸気弁の開弁時期を進角させることに
よりバルブオーバーラップを増加させる方法や、排気バルブの閉弁時期を進角させることにより気筒２内に残留する既燃ガスを増加させる方法等を例示することができる。
【０１６３】
このように可変動弁機構を利用した場合は、再生要求の発生時に直ちに燃料添加弁１８を作動させることができるため、再生処理の実行期間を一層短くすることが可能となる。
【０１６４】
＜実施例７＞
次に、本発明の第７の実施例について図１２に基づいて説明する。ここでは、前述した第１の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
【０１６５】
前述した第１の実施例では、排気絞り弁１７の開度を減少させてから排気圧力が目標圧力に到達するまで燃料添加弁１８の作動を禁止する例について述べたが、本実施例では、排気絞り弁１７の開度を減少させてから排気温度が目標温度に到達するまで燃料添加弁１８の作動を禁止する例について述べる。
【０１６６】
図１２は、本実施例における再生処理の実行手順を示すタイミングチャートである。本実施例の再生処理では、ＥＣＵ１９は、再生要求が発生した時点で吸気絞り弁及びＥＧＲ弁の開度を変更せずに、排気絞り弁１７の開度のみを減少させる。また、内燃機関１の運転状態は予混合燃焼運転を維持する。
【０１６７】
この場合、排気絞り弁１７の開度減少により、該排気絞り弁１７より上流の排気温度が上昇する。ＥＣＵ１９は、排気温度（排気温度センサ２３の測定値）が目標温度に到達すると、吸気絞り弁を全開させ、ＥＧＲ弁を全閉させ、更に燃料噴射パターンを予混合燃焼運転用のパターンから拡散燃焼運転用のパターンへ切り替える。
【０１６８】
尚、上記した目標温度は、内燃機関１から排出される未燃燃料成分が排気浄化装置８で酸化する際の反応熱、及び排気絞り弁１７の開度減少によって達成し得る排気温度の上限値であり、再生温度域より低い温度である。
【０１６９】
また、排気温度が目標温度に到達した時には排気圧力も十分に高くなっている。このため、排気温度が目標温度に到達した時点で燃料添加弁１８の作動が開始されても、供給燃料が排気浄化装置８をすり抜けることは殆どない。
【０１７０】
しかしながら、排気温度が目標温度に到達した時点ではＥＧＲ弁が開弁しているため、供給燃料がＥＧＲ通路を経て吸気通路４へ流れる虞がある。よって、ＥＧＲ弁の開度が全閉となるまで燃料添加弁１８の作動開始を控えることが好ましい。
【０１７１】
このような方法により再生処理が実行されると、排気絞り弁１７の開度が減少された時点から排気温度が目標温度に到達する時点まで内燃機関１を予混合燃焼運転させることができるので、ＮＯｘ発生量の増加を低減することができる。
【０１７２】
尚、本実施例では、再生要求が発生した時に排気絞り弁１７の開度を減少させる例について述べたが、前述した第６の実施例のように再生要求が発生する前の事前処理として排気絞り弁１７の開度を減少させるようにしてもよい。
【０１７３】
この場合、再生要求発生後の早い時期に燃料添加弁１８を作動させることが可能になるとともに、排気浄化装置８を再生温度域まで昇温させるために必要となる供給燃料量及び時間を少なくすることが可能になる。その結果、再生処理に起因した燃料消費量の増加を軽減することができるとともに、再生処理の実行期間を短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１７４】
【図１】本発明に係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】内燃機関の予混合燃焼運転領域と拡散燃焼運転領域を示す図である。
【図３】予混合燃焼運転時の燃料噴射パターンを示す図である。
【図４】拡散燃焼運転時の燃料噴射パターンを示す図である。
【図５】実施例１における再生処理の実行方法を示すタイミングチャートである。
【図６】実施例１における再生処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図７】実施例３において内燃機関と吸気通路との接続部近傍の構成を示す図である。
【図８】実施例３における再生処理の実行方法を示すタイミングチャートである。
【図９】実施例３における再生処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図１０】実施例６における再生処理の実行方法を示すタイミングチャートである。
【図１１】実施例６における再生処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図１２】実施例７における再生処理の実行方法を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【０１７５】
１・・・・・内燃機関
２・・・・・気筒
３・・・・・燃料噴射弁
４・・・・・吸気通路
５・・・・・遠心過給機（ターボチャージャ）
７・・・・・排気通路
８・・・・・排気浄化装置
９・・・・・高圧ＥＧＲ通路
１０・・・・高圧ＥＧＲ弁
１１・・・・高圧ＥＧＲクーラ
１２・・・・第２吸気絞り弁
１３・・・・低圧ＥＧＲ通路
１４・・・・低圧ＥＧＲ弁
１５・・・・低圧ＥＧＲクーラ
１６・・・・第１吸気絞り弁
１７・・・・排気絞り弁
１８・・・・燃料添加弁
１９・・・・ＥＣＵ
２０・・・・エアフローメータ
２３・・・・排気温度センサ
２４・・・・排気圧センサ
２６・・・・気流制御弁
【図１】
0004720798.tif 000002
【図２】
0004720798.tif 000003
【図３】
0004720798.tif 000004
【図４】
0004720798.tif 000005
【図５】
0004720798.tif 000006
【図６】
0004720798.tif 000007
【図７】
0004720798.tif 000008
【図８】
0004720798.tif 000009
【図９】
0004720798.tif 000010
【図１０】
0004720798.tif 000011
【図１１】
0004720798.tif 000012
【図１２】
0004720798.tif 000013