(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路に設けられ排気中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタと、
前記パティキュレートフィルタよりも上流側と下流側との差圧を検出する差圧検出手段と、
吸気通路を流れる新気の量を検出する吸入空気量検出手段と、
前記パティキュレートフィルタよりも下流の排気通路と前記吸入空気量検出手段よりも下流の吸気通路とを接続するＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路の通路断面積を変更するＥＧＲ弁と、
前記ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスの量を検出するＥＧＲガス量検出手段と、
前記ＥＧＲガス量検出手段により検出されるＥＧＲガスの量および前記吸入空気量検出手段により検出される新気の量に基づいて前記パティキュレートフィルタを通過する排気の流量を検出する排気流量検出手段と、
前記排気流量検出手段により検出される排気の流量、および前記差圧検出手段により検出される差圧に基づいて前記パティキュレートフィルタの詰まりを判定する詰まり判定手段と、
前記パティキュレートフィルタよりも上流の排気通路と前記吸入空気量検出手段よりも下流の吸気通路とを接続する高圧ＥＧＲ通路と、
前記高圧ＥＧＲ通路の通路断面積を変更する高圧ＥＧＲ弁と、
を備え、
前記詰まり判定手段により前記パティキュレートフィルタの詰まりを判定するときにおいて前記ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスの量が変更されたときには、前記内燃機関の気筒内に供給されるＥＧＲガス量が一定となるように、前記高圧ＥＧＲ弁により前記高圧ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガス量を変更することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
排気通路にタービンを備え吸気通路にコンプレッサを備えたターボチャージャを更に備え、
前記ＥＧＲ通路は、前記タービンよりも下流の排気通路と前記コンプレッサよりも上流の吸気通路とを接続する低圧ＥＧＲ通路であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記詰まり判定手段により前記パティキュレートフィルタの詰まりを判定するときには
、前記ＥＧＲ弁の開度を固定することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記詰まり判定手段により前記パティキュレートフィルタの詰まりを判定するときには、判定しないときと比較して、前記ＥＧＲ弁の開度を閉じ側とすることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【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装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
パティキュレートフィルタよりも下流の排気通路と、エアフローメータよりも下流の吸気通路と、を接続するＥＧＲ通路を備えた内燃機関の排気浄化装置において、該パティキュレートフィルタの上流側と下流側との差圧に基づいて該パティキュレートフィルタの詰まりを判定する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００５−６９２０７号公報
【特許文献２】特開２００３−１６６４１１号公報
【特許文献３】特開２００３−２５４０４１号公報
【特許文献４】特開２００５−７６５７８号公報
【特許文献５】特開２００２−８９２３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、ＥＧＲ通路に備わるＥＧＲ弁の開度を変更すると、パティキュレートフィルタを通過する排気の量が変わってしまう。そのため、パティキュレートフィルタよりも上流側と下流側との差圧も変わるので、パティキュレートフィルタの詰まり判定を誤るおそれがある。
【０００４】
本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、内燃機関の排気浄化装置において、パティキュレートフィルタの詰まり判定をより正確に行うことができ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】
【０００５】
上記課題を達成するために本発明による内燃機関の排気浄化装置は、以下の手段を採用した。すなわち、本発明による内燃機関の排気浄化装置は、
排気通路に設けられ排気中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタと、
吸気通路を流れる新気の量を検出する吸入空気量検出手段と、
前記吸入空気量検出手段から前記パティキュレートフィルタまでの間に気体を供給する気体供給手段と、
前記気体供給手段により供給される気体の量および前記吸入空気量検出手段により検出される吸入空気量に基づいて、前記パティキュレートフィルタを通過する排気の流量を検出する排気流量検出手段と、
前記パティキュレートフィルタよりも上流側と下流側との差圧を検出する差圧検出手段と、
前記排気流量検出手段により検出される排気の流量、および前記差圧検出手段により検出される差圧に基づいて前記パティキュレートフィルタの詰まりを判定する詰まり判定手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００６】
パティキュレートフィルタを通過する排気の流量と、吸入空気量検出手段により検出される新気の量および気体供給手段により供給される気体の量と、には相関がある。たとえば、新気の量が減少するほど排気の流量も減少する。また、例えば気体供給手段により供給される気体の量が減少するほど、排気の流量が減少する。このような関係から、排気流量検出手段は、気体供給手段により供給される気体の量および吸入空気量検出手段により
検出される吸入空気量に基づいて、パティキュレートフィルタを通過する排気の流量を検出する
【０００７】
また、パティキュレートフィルタにより粒子状物質が捕集されると、該パティキュレートフィルタを排気が通過するときの抵抗が大きくなる。そのため、差圧検出手段により検出される差圧と、パティキュレートフィルタに捕集されている粒子状物質の量と、には相関関係がある。また、パティキュレートフィルタを通過するときの抵抗が大きくなると、該パティキュレートフィルタを通過する排気の流量が減少するため、前記差圧検出手段により検出される差圧が小さくなる。このような関係から、詰まり判定手段は、排気流量検出手段により検出される排気の流量、および差圧検出手段により検出される差圧に基づいてパティキュレートフィルタの詰まりを判定する。
【０００８】
なお、詰まり判定では、パティキュレートフィルタに詰まりが発生しているか否かを判定してもよく、該パティキュレートフィルタに捕集されている粒子状物質の量を推定してもよい。
【０００９】
また、上記課題を達成するために本発明による内燃機関の排気浄化装置は、以下の手段を採用してもよい。すなわち、本発明による内燃機関の排気浄化装置は、
排気通路に設けられ排気中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタと、
前記パティキュレートフィルタよりも上流側と下流側との差圧を検出する差圧検出手段と、
吸気通路を流れる新気の量を検出する吸入空気量検出手段と、
前記パティキュレートフィルタよりも下流の排気通路と前記吸入空気量検出手段よりも下流の吸気通路とを接続するＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路の通路断面積を変更するＥＧＲ弁と、
前記ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスの量を検出するＥＧＲガス量検出手段と、
前記ＥＧＲガス量検出手段により検出されるＥＧＲガスの量および前記吸入空気量検出手段により検出される新気の量に基づいて前記パティキュレートフィルタを通過する排気の流量を検出する排気流量検出手段と、
前記排気流量検出手段により検出される排気の流量、および前記差圧検出手段により検出される差圧に基づいて前記パティキュレートフィルタの詰まりを判定する詰まり判定手段と、
を備えることを特徴としてもよい。
【００１０】
ＥＧＲ弁を操作することによりＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスの量を変更すると、その分パティキュレートフィルタを通過する排気の流量が変化する。ここで、ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガス量と新気の量とを合計した値が、パティキュレートフィルタを通過する排気の量となる。すなわち、排気流量検出手段は、前記ＥＧＲガス量検出手段により検出されるＥＧＲガスの量および前記吸入空気量検出手段により検出される新気の量に基づいて前記パティキュレートフィルタを通過する排気の流量を検出することができる。
【００１１】
また、パティキュレートフィルタを通過する排気の流量およびパティキュレートフィルタの上流側と下流側との差圧は、パティキュレートフィルタに捕集されている粒子状物質の量と相関があるため、排気の流量および差圧が分かれば、該パティキュレートフィルタの詰まりを検出することができる。
【００１２】
本発明においては、排気通路にタービンを備え吸気通路にコンプレッサを備えたターボチャージャを更に備え、
前記ＥＧＲ通路は、前記タービンよりも下流の排気通路と前記コンプレッサよりも上流の吸気通路とを接続する低圧ＥＧＲ通路であってもよい。
【００１３】
タービンよりも下流の排気通路では、大気圧よりも高いものの、大気圧に近い圧力となっている。また、コンプレッサよりも上流の吸気通路では、大気圧よりも低い圧力となっている。そのため、タービンよりも上流の排気通路とコンプレッサよりも下流の吸気通路とを接続する場合と比較して、低圧ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスの圧力は低い。
【００１４】
このような低圧ＥＧＲ通路にＥＧＲガスが流れる場合、該ＥＧＲガスの量と新気の量とを合わせた量の排気がパティキュレートフィルタを通過する。このような場合であっても、前記構成によれば、パティキュレートフィルタの詰まりを検出することができる。
【００１５】
本発明においては、前記詰まり判定手段により前記パティキュレートフィルタの詰まりを判定するときには、前記ＥＧＲ弁の開度を固定することができる。
【００１６】
つまり、ＥＧＲ弁の開度が変わると、パティキュレートフィルタを通過する排気の流量が変わってしまう。これにより、詰まり判定手段による詰まり判定を誤るおそれがある。その点、ＥＧＲ弁の開度を固定することにより、ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガス量の変動を抑制することができるので、詰まり判定の精度を向上させることができる。なお、ＥＧＲ弁の開度を固定する場合には、全閉で固定してもよい。
【００１７】
本発明においては、前記詰まり判定手段により前記パティキュレートフィルタの詰まりを判定するときには、判定しないときと比較して、前記ＥＧＲ弁の開度を閉じ側とすることができる。
【００１８】
ＥＧＲ弁の開度を閉じ側とすると、ＥＧＲガス量が減少する。そのため、パティキュレートフィルタを通過する排気の流量は、新気の量に近づく。これにより、パティキュレートフィルタを通過する排気の流量がＥＧＲガスから受ける影響を減少させることができるので、詰まり判定の精度を向上させることができる。なお、ＥＧＲ弁を全閉とすることにより、新気の量と排気の流量が等しくなるため、詰まり判定の精度をより向上させることができる。
【００１９】
本発明においては、前記パティキュレートフィルタよりも上流の排気通路と前記吸入空気量検出手段よりも下流の吸気通路とを接続する高圧ＥＧＲ通路と、
前記高圧ＥＧＲ通路の通路断面積を変更する高圧ＥＧＲ弁と、
を更に備え、
前記詰まり判定手段により前記パティキュレートフィルタの詰まりを判定するときにおいて前記ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスの量が変更されたときには、前記内燃機関の気筒内に供給されるＥＧＲガス量が一定となるように、前記高圧ＥＧＲ弁により前記高圧ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガス量を変更することができる。
【００２０】
低圧ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスの量を減少させると、詰まり判定の精度を向上させることができるが、気筒内に供給されるＥＧＲガス量が減少してしまう。これに対し、低圧ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスの量の減少分を補うように高圧ＥＧＲ通路へＥＧＲガスを流せば、気筒内に供給されるＥＧＲガス量を一定に保つことができる。これにより、例えばＮＯxの発生を抑制することができる。
【００２１】
本発明においては、前記詰まり判定手段により前記パティキュレートフィルタの詰まりを判定するときにおいて、前記ＥＧＲ弁を全閉でない開度とし、前記排気流量検出手段は、前記吸入空気量検出手段により検出される新気の量および前記ＥＧＲガス量検出手段により検出されるＥＧＲガスの量に基づいて前記パティキュレートフィルタを通過する排気の流量を推定し、前記詰まり判定手段は、前記排気流量検出手段により推定される排気の
流量および前記差圧検出手段により検出される差圧に基づいて前記パティキュレートフィルタの詰まりを判定することができる。
【００２２】
ＥＧＲ弁の開度が変わると、ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガス量も変わる。しかし、経時的にＥＧＲ弁の開度が変化している場合であっても、時々刻々とＥＧＲガス量を推定することができれば、該推定されるＥＧＲガス量とそのときの新気の量とを合わせた量を、そのときの排気の流量とすることができる。これにより、ＥＧＲ弁の開度が固定されていないためにＥＧＲガスの量が変動しているときにおいても、パティキュレートフィルタの詰まり判定を精度良く行うことができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、パティキュレートフィルタの詰まり判定をより正確に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２５】
図１は、本実施例に係る内燃機関の排気還流装置を適用する内燃機関とその吸・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２を有する水冷式の４サイクル・ディーゼルエンジンである。
【００２６】
内燃機関１には、吸気管３および排気管４が接続されている。この吸気管３の途中には、排気のエネルギ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５ａが設けられている。また、コンプレッサハウジング５ａよりも上流の吸気管３には、該吸気管３内を流通する吸気の流量を調節する第１スロットル６が設けられている。この第１スロットル６は、電動アクチュエータにより開閉される。第１スロットル６よりも上流の吸気管３には、該吸気管３内を流通する吸気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ７が設けられている。このエアフローメータ７により、内燃機関１の吸入空気量が測定される。なお、本実施例においてはエアフローメータ７が、本発明における吸入空気量検出手段に相当する。
【００２７】
コンプレッサハウジング５ａよりも下流の吸気管３には、吸気と外気とで熱交換を行うインタークーラ８が設けられている。そして、インタークーラ８よりも下流の吸気管３には、該吸気管３内を流通する吸気の流量を調整する第２スロットル９が設けられている。この第２スロットル９は、電動アクチュエータにより開閉される。
【００２８】
一方、排気管４の途中には、前記ターボチャージャ５のタービンハウジング５ｂが設けられている。また、タービンハウジング５ｂよりも下流の排気管４には、パティキュレートフィルタ（以下、単にフィルタという。）１０が設けられている。このフィルタ１０には、吸蔵還元型ＮＯx触媒（以下、単にＮＯx触媒という。）が担持されている。このパティキュレートフィルタは、排気中の粒子状物質を捕集する。また、ＮＯx触媒は、該ＮＯx触媒に流入する排気の酸素濃度が高いときは排気中の窒素酸化物（ＮＯx）を吸蔵し、一
方、該ＮＯx触媒に流入する排気の酸素濃度が低下したときは吸蔵していたＮＯxを放出する。その際、排気中に炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）等の還元成分が存在していれば、該ＮＯx触媒から放出されたＮＯxが還元される。
【００２９】
フィルタ１０には、該フィルタ１０の上流側と下流側との圧力差を測定する差圧センサ１１が取り付けられている。この差圧センサ１１により、フィルタ１０に堆積している粒
子状物質（以下、ＰＭともいう。）の量を検出することができる。なお、本実施例においては差圧センサ１１が、本発明における差圧検出手段に相当する。また、フィルタ１０よりも下流の排気管４には、該排気管４を流通する排気の温度を検出する排気温度センサ１２が取り付けられている。この排気温度センサ１２によりフィルタ１０の温度が測定される。
【００３０】
そして、内燃機関１には、排気管４内を流通する排気の一部を低圧で吸気管３へ再循環させる低圧ＥＧＲ装置３０が備えられている。この低圧ＥＧＲ装置３０は、低圧ＥＧＲ通路３１、低圧ＥＧＲ弁３２、およびＥＧＲクーラ３３を備えて構成されている。低圧ＥＧＲ通路３１は、フィルタ１０よりも下流側の排気管４と、コンプレッサハウジング５ａよりも上流且つ第１スロットル６よりも下流の吸気管３と、を接続している。この低圧ＥＧＲ通路３１を通って、排気が低圧で再循環される。そして、本実施例では、低圧ＥＧＲ通路３１を通って再循環される排気を低圧ＥＧＲガスと称している。また、低圧ＥＧＲ弁３２は、低圧ＥＧＲ通路３１の通路断面積を調整することにより、該低圧ＥＧＲ通路３１を流れる低圧ＥＧＲガスの量を調整する。さらに、ＥＧＲクーラ３３は、該ＥＧＲクーラ３３を通過する低圧ＥＧＲガスと、内燃機関１の冷却水とで熱交換をして、該低圧ＥＧＲガスの温度を低下させる。なお、本実施例においては低圧ＥＧＲ装置３０が、本発明における気体供給手段に相当する。
【００３１】
また、内燃機関１には、排気管４内を流通する排気の一部を高圧で吸気管３へ再循環させる高圧ＥＧＲ装置４０が備えられている。この高圧ＥＧＲ装置４０は、高圧ＥＧＲ通路４１、および高圧ＥＧＲ弁４２を備えて構成されている。高圧ＥＧＲ通路４１は、タービンハウジング５ｂよりも上流側の排気管４と、第２スロットル９よりも下流の吸気管３と、を接続している。この高圧ＥＧＲ通路４１を通って、排気が高圧で再循環される。そして、本実施例では、高圧ＥＧＲ通路４１を通って再循環される排気を高圧ＥＧＲガスと称している。また、高圧ＥＧＲ弁４２は、高圧ＥＧＲ通路４１の通路断面積を調整することにより、該高圧ＥＧＲ通路４１を流れる低圧ＥＧＲガスの量を調整する。
【００３２】
また、タービンハウジング５ｂとフィルタ１０との間の排気管４には、排気の圧力を検出する排気圧力センサ１３が取り付けられている。
【００３３】
以上述べたように構成された内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニットであるＥＣＵ２０が併設されている。このＥＣＵ２０は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態を制御するユニットである。また、ＥＣＵ２０には、上記センサの他、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機関負荷を検出可能なアクセル開度センサ１５、機関回転数を検出するクランクポジションセンサ１６、及び内燃機関１の冷却水の温度を検出する冷却水温度センサ１７が電気配線を介して接続され、これら各種センサの出力信号がＥＣＵ２０に入力されるようになっている。一方、ＥＣＵ２０には、第１スロットル６、第２スロットル９、低圧ＥＧＲ弁３２、及び高圧ＥＧＲ弁４２が電気配線を介して接続されており、該ＥＣＵ２０によりこれらの機器が制御される。
【００３４】
そして、本実施例においては、フィルタ１０の詰まり判定を行い、該フィルタ１０が詰まっていると判定された場合には、フィルタ１０の再生処理を行なう。そして、フィルタ１０の詰まり判定を行うときに、低圧ＥＧＲ弁３２を全閉で固定する。このように、低圧ＥＧＲ弁３２を全閉で固定すると、エアフローメータ７で検出される吸入空気量に基づいて、フィルタ１０を通過する排気の流量を容易に推定することができる。これにより、詰まり判定の精度を向上させることができる。
【００３５】
そして、本実施例では、フィルタ１０の詰まり判定を以下のようにして行う。ここで、
フィルタ１０のすぐ上流の排気管４における断面積をＡ０、排気の流速をＵ０とする。また、フィルタ１０におけるＰＭの詰まりを絞りと考え、その断面積をＡ１、フィルタ１０での排気の流速をＵｃａｔとする。
【００３６】
上記の関係をベルヌーイの定理に当てはめると、次式を得ることができる。
【数１】
0004415963.tif 000002
【００３７】
ただし、Ｐ０はフィルタ１０のすぐ上流における排気の圧力、Ｐ１はフィルタ１０のすぐ下流における排気の圧力である。また、流体密度を一定と仮定している。そして、
【数２】
0004415963.tif 000003
が成立するので、フィルタ１０の上流側と下流側との差圧（以下、フィルタ前後差圧という。）ΔＰは、以下のようになる。
【数３】
0004415963.tif 000004
【００３８】
そして、式３を変形して次式を得ることができる。
【数４】
0004415963.tif 000005
【００３９】
ここで、ΔＰ／Ｕｃａｔ２は、フィルタ１０の詰まりに相当する断面積Ａ１を代表している。
【００４０】
そして、本実施例では、ΔＰ／Ｕｃａｔ２が所定値Ｒ１よりも大きくなった場合にフィルタ１０が詰まっているとし、その後フィルタ１０の再生処理を実施する。
【００４１】
次に、本実施例によるフィルタ１０の詰まり判定のフローについて説明する。図２は、本実施例によるフィルタ１０の詰まり判定のフローを示したフローチャートである。本ルーチンは、所定の時間毎に繰り返し実行される。
【００４２】
ステップＳ１０１では、フィルタ１０の詰まり判定条件が成立しているか否か判定される。本ステップでは、フィルタ１０の詰まり判定を行うのに適した状態となっているか否か判定される。例えば、内燃機関１が定常状態であるか否か、フィルタ１０の温度が所定の範囲内であるか否か判定される。また、ＰＭが多く堆積し得る所定の距離を走行したか否か判定してもよい。ステップＳ１０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０２へ進み、一方否定判定がなされた場合には本ルーチンを一旦終了させる。
【００４３】
ステップＳ１０２では、低圧ＥＧＲ弁３２が全閉とされる。すなわち、フィルタ１０を通過する排気中に低圧ＥＧＲガスを含まないようにする。これにより、フィルタ１０を通過する排気の流量を算出しやすくすることができる。
【００４４】
ステップＳ１０３では、新気量Ｇａが算出される。新気量Ｇａは、エアフローメータ７により得ることができる。
【００４５】
ステップＳ１０４では、フィルタ前後差圧ΔＰが算出される。フィルタ前後差圧ΔＰは、差圧センサ１１により得ることができる。
【００４６】
ステップＳ１０５では、フィルタ１０を通過する排気の温度（以下、フィルタ通過排気温度という。）Ｔｃａｔを算出する。フィルタ通過排気温度Ｔｃａｔは、排気温度センサ１２により得ることができる。このフィルタ通過排気温度は、フィルタ１０を通過する排気の質量流量を体積流量に変換するために用いられる。
【００４７】
ステップＳ１０６では、燃料噴射量Ｇｆが算出される。燃料噴射量Ｇｆは、気筒２内に噴射される燃料量であり、機関回転数および機関負荷等に基づいてＥＣＵ２０が算出する値である。
【００４８】
ステップＳ１０７では、フィルタ１０よりも上流の排気管４内の圧力（以下、フィルタ上流圧力）Ｐ６が算出される。フィルタ上流圧力Ｐ６は、排気圧力センサ１３により得ることができる。
【００４９】
ステップＳ１０８では、フィルタ１０を通過する排気の体積流量Ｖｃａｔが算出される。体積流量Ｖｃａｔは状態式に基づいて次式により得ることができる。
【数５】
0004415963.tif 000006
【００５０】
なお、本実施例においては体積流量Ｖｃａｔを求めるＥＣＵ２０が、本発明における排気流量検出手段に相当する。
【００５１】
ステップＳ１０９では、フィルタ１０を通過する排気の平均流速（以下、排気平均流速という。）Ｕｃａｔが算出される。排気平均流速Ｕｃａｔは、ステップＳ１０８で算出された体積流量Ｖｃａｔを、フィルタ１０の断面積Ａで除して求めることができる。フィルタ１０の断面積Ａは、予め求めておく。
【００５２】
ステップＳ１１０では、ΔＰ／Ｕｃａｔ２が所定値Ｒ１よりも大きいか否か判定される。前記したように、ΔＰ／Ｕｃａｔ２はフィルタ１０の詰まり度合いと相関がある。所定値Ｒ１は、フィルタ１０に詰まりが発生したときの値の下限値として予め実験等により求めておく。ステップＳ１１０で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１１１へ進み、一方否定判定がなされた場合にはステップＳ１１２へ進む。
【００５３】
なお、本実施例においてはステップＳ１０９の処理を行なうＥＣＵ２０が、本発明における詰まり判定手段に相当する。
【００５４】
ステップＳ１１１では、フィルタ１０の再生処理を行うための制御が要求される。例えば再生処理制御要求フラグを１とする。この再生処理制御要求フラグは、フィルタ１０の再生処理を行う必要があるときに１とされ、フィルタ１０の再生処理を行う必要が無いときに０とされるフラグである。
【００５５】
ステップＳ１１２では、フィルタ１０の再生処理を行うための制御の要求がリセットさ
れる。例えば再生処理制御要求フラグを０とする。
【００５６】
このようにして、フィルタ１０の詰まりを判定するときに、低圧ＥＧＲ弁３２を全閉とすることにより、フィルタ１０の詰まり判定をより正確に行うことが可能となる。
【００５７】
なお、本実施例では、フィルタ１０の詰まり判定を行うときに、低圧ＥＧＲ弁３２を全閉としているが、これに代えて低圧ＥＧＲ弁３２を全閉以外の所定の開度で固定してもよい。この場合、低圧ＥＧＲ通路３１を流れる低圧ＥＧＲガスの量を直接測定、若しくは推定する。そして、低圧ＥＧＲガスの量とエアフローメータ７により検出される新気量とを合わせて、フィルタ１０を通過する排気の流量を算出する。
【００５８】
また、低圧ＥＧＲ装置３０を備えていない場合であっても、例えば二次空気をフィルタ１０に供給するシステムが備わる場合には、該フィルタ１０の詰まり判定を行うときに二次空気の供給を停止するようにしてもよい。また、二次空気の供給量を一定としてもよい。
【実施例２】
【００５９】
本実施例では、低圧ＥＧＲガスの減少に対して高圧ＥＧＲガスを供給して、気筒２内に供給されるＥＧＲガス量を一定に維持する。
【００６０】
ここで、低圧ＥＧＲ弁３２の開度を変更すると、気筒２内に供給されるＥＧＲガス量が変化してしまう。例えば、実施例１で低圧ＥＧＲ弁３２を全閉で固定すると、低圧ＥＧＲガスが気筒２内に供給されなくなる。そのため、気筒内におけるＥＧＲガスが不足するおそれがある。
【００６１】
これに対し本実施例では、気筒２内に供給されるＥＧＲガス量が一定となるように、高圧ＥＧＲ弁４２の開度を制御する。実際には、吸入空気量が一定となるように高圧ＥＧＲ弁４２の開度を制御する。ここで、気筒２内に吸入されるのは、新気およびＥＧＲガスである。そして、内燃機関１の運転状態が変わらなければ、新気およびＥＧＲガスを合わせた量は変わらない。そのため、ＥＧＲガス量が減少すると、その分新気量が増加する関係にある。すなわち、ＥＧＲガス量を一定とするためには、新気の量、すなわちエアフローメータ７により測定される吸入空気量が一定となるように高圧ＥＧＲ弁４２の開度を制御すればよい。
【００６２】
図３は、本実施例によるフィルタ１０の詰まり判定のフローを示したフローチャートである。本ルーチンは、所定の時間毎に繰り返し実行される。なお、図２に示したフローチャートと同じ処理が実行されるステップについては、同じ符号を付けて説明を省略する。また、ステップＳ１０４以降は、図２に示したフローチャートと同じであるため、図３において省略している。
【００６３】
ステップＳ２０１では、目標新気量Ｇａｔが算出される。この目標新気量Ｇａｔは、内燃機関１の回転数および負荷に基づいて算出される。目標新気量Ｇａｔと機関回転数と機関負荷との関係は予め実験等により求めてマップ化しＥＣＵ２０に記憶させておく。
【００６４】
ステップＳ２０２では、高圧ＥＧＲ弁４２の開度が制御される。ステップＳ１０３で算出される新気量Ｇａと、ステップＳ２０１で算出される目標新気量Ｇａｔと、が等しくなるように、高圧ＥＧＲ弁４２の開度がフィードバック制御される。ここで、低圧ＥＧＲ弁３２の開度が閉じ側へ変更された場合には、高圧ＥＧＲ弁４２の開度は開き側に変更される。
【００６５】
なお、高圧ＥＧＲ通路４１を流れる高圧ＥＧＲガスは、フィルタ１０よりも上流の排気管４から、エアフローメータ７よりも下流の吸気管３へ流されるため、新気量とフィルタ１０を通過する排気の流量と、の関係にほとんど影響を与えない。そのため、フィルタ１０の詰まり判定を行うときに、高圧ＥＧＲガス量を考慮しなくてもよい。
【００６６】
このようにして、フィルタ１０の詰まり判定を実施している間に、低圧ＥＧＲ弁３２の開度が変更されても、高圧ＥＧＲ弁４２の開度がそれに合わせて変更されるので、気筒２内に供給されるＥＧＲガス量を一定に維持することができる。これにより、フィルタ１０の詰まり判定を実施している間のＮＯxの発生等を抑制することができる。
【実施例３】
【００６７】
本実施例においては、低圧ＥＧＲ弁３２の開度が経時的に変化しているときにおいて、そのときの開度における低圧ＥＧＲガス量を推定し、この値にエアフローメータ７において測定されるそのときの吸入空気量を加えて、そのときのフィルタ１０を通過する排気の流量を求める。すなわち、低圧ＥＧＲガス量と新気量とを加えたものがフィルタ１０を通過する排気の流量と等しくなるため、低圧ＥＧＲ弁３２の開度が経時的に変動している場合であってもその時時の低圧ＥＧＲガス量を推定し、その時時の新気量を測定することにより、その時時のフィルタ１０を通過する排気の量を求めることができる。なお、低圧ＥＧＲガスの流量は、低圧ＥＧＲ弁３２よりも上流側と下流側との差圧、および低圧ＥＧＲ弁３２の開度等から推定することができる。
【００６８】
図４および図５は、本実施例によるフィルタ１０の詰まり判定のフローを示したフローチャートである。本ルーチンは、所定の時間毎に繰り返し実行される。なお、図２に示したフローチャートと同じ処理が実行されるステップについては、同じ符号を付けて説明を省略する。
【００６９】
ステップＳ３０１では、内燃機関１の冷却水の温度が算出される。冷却水温度は、冷却水温度センサ１７により得ることができる。
【００７０】
ステップＳ３０２では、ＥＧＲクーラ３３の冷却効率が算出される。ＥＧＲクーラ３３の冷却効率は冷却水温度と相関関係があるので、例えば冷却水温度とＥＧＲクーラ３３の冷却効率との関係を予め実験等により求めてマップ化しＥＣＵ２０に記憶させておく。そして、このマップにステップＳ３０１で求められた冷却水温度を代入してＥＧＲクーラ３３の冷却効率を得ることができる。
【００７１】
ステップＳ３０３では、低圧ＥＧＲガスの密度が算出される。低圧ＥＧＲガスの圧力および温度が分かれば、この値を状態式に代入して低圧ＥＧＲガスの密度を得ることができる。
【００７２】
低圧ＥＧＲガスの温度は、例えば排気温度センサ１２により得られる排気温度Ｔ７と、ＥＧＲクーラの冷却効率と、低圧ＥＧＲ通路３１を流れるときの温度低下分と、に基づいて算出することができる。これらの関係は予め実験等により求めておいてもよい。また、例えばセンサを用いて低圧ＥＧＲガスの温度を求めてもよい。
【００７３】
さらに低圧ＥＧＲガスの圧力は、低圧ＥＧＲ通路３１に圧力センサを取り付けて、該圧力センサから求めることができる。また、低圧ＥＧＲ通路３１が接続されている吸気管３の圧力と、低圧ＥＧＲガスの圧力と、が等しいとしてもよい。また、温度および圧力は、他のセンサや内燃機関１の運転状態から推定してもよい。
【００７４】
ステップＳ３０４では、低圧ＥＧＲ弁３２よりも上流側と下流側との差圧（以下、低圧
ＥＧＲ弁前後差圧という。）が算出される。低圧ＥＧＲ弁前後差圧は、例えば低圧ＥＧＲ弁３２よりも上流側と下流側との差圧を検出する差圧センサを低圧ＥＧＲ通路３１に取り付け、該差圧センサにより得ることができる。
【００７５】
ステップＳ３０５では、低圧ＥＧＲ弁３２の開口面積が算出される。たとえば、低圧ＥＧＲ弁３２に対してＥＣＵ２０が開度制御するときの指令値と、開口面積と、の関係を予め求めてマップ化しておき、該マップに指令値を代入して開口面積を得ることができる。
【００７６】
ステップＳ３０６では、低圧ＥＧＲ弁３２を通過する低圧ＥＧＲガスの量が算出される。
【００７７】
ここで、式４をＵｃａｔについて整理すると、
【数６】
0004415963.tif 000007
の関係を得ることができる。ここで、ＵｃａｔをＵｅｇｒに、Ａ１をＡｅｇｒに置き換えると、次式を得ることができる。
【数７】
0004415963.tif 000008
【００７８】
ただし、Ｕｅｇｒは低圧ＥＧＲガスの流速、Ａｅｇｒは低圧ＥＧＲ弁３２の開口面積である。そして、低圧ＥＧＲ弁３２を通過する低圧ＥＧＲガスの量Ｖｅｇｒは、以下のようにして得ることができる。
【数８】
0004415963.tif 000009
【００７９】
なお、本実施例においては低圧ＥＧＲガスの量Ｖｅｇｒを求めるＥＣＵ２０が、本発明におけるＥＧＲガス量検出手段に相当する。
【００８０】
ステップＳ３０７では、フィルタ１０を通過する排気の流量Ｖｃａｔが算出される。排気の流量Ｖｃａｔは、低圧ＥＧＲ弁３２を通過する低圧ＥＧＲガスの流量と、新気の流量と、を合計した値として次式により得ることができる。
【数９】
0004415963.tif 000010
【００８１】
このようにして、低圧ＥＧＲ弁３２が全閉以外の開度で且つ経時的に変動している場合であっても、フィルタ１０を通過する排気の流量を低圧ＥＧＲ弁３２の開度の変動に応じて求めることができるので、フィルタ１０の詰まり判定をより広い運転状態で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】実施例に係る内燃機関の排気還流装置を適用する内燃機関とその吸・排気系の概略構成を示す図である。
【図２】実施例１によるフィルタの詰まり判定のフローを示したフローチャートである。
【図３】実施例２によるフィルタの詰まり判定のフローを示したフローチャートである。
【図４】実施例３によるフィルタの詰まり判定のフローを示したフローチャートである。
【図５】実施例３によるフィルタの詰まり判定のフローを示したフローチャートである。
【符号の説明】
【００８３】
１     内燃機関
２     気筒
３     吸気管
４     排気管
５     ターボチャージャ
５ａ   コンプレッサハウジング
５ｂ   タービンハウジング
６     第１スロットル
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
１０   パティキュレートフィルタ
１１   差圧センサ
１２   排気温度センサ
１３   排気圧力センサ
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   冷却水温度センサ
２０   ＥＣＵ
３０   低圧ＥＧＲ装置
３１   低圧ＥＧＲ通路
３２   低圧ＥＧＲ弁
３３   ＥＧＲクーラ
４０   高圧ＥＧＲ装置
４１   高圧ＥＧＲ通路
４２   高圧ＥＧＲ弁
【図１】
0004415963.tif 000011
【図２】
0004415963.tif 000012
【図３】
0004415963.tif 000013
【図４】
0004415963.tif 000014
【図５】
0004415963.tif 000015