(57)【要約】【課題】ＥＧＲクーラー及びＥＧＲバルブにおけるデポジットの生成を防止することで経時的な熱交換性能の劣化や圧力損失の増加を抑制して、ＥＧＲクーラー及びＥＧＲバルブの耐久性能を向上しつつ、内燃機関のＥＧＲシステムのＥＧＲ可能なエンジン運転領域を広範囲に維持することができる内燃機関及び内燃機関の制御方法を提供する。【解決手段】排気通路１２とＥＧＲ通路１３との分岐点に、排気ガスＧに含まれる不活性成分ガスのみを透過する分離膜３０ａを備え、この分離膜３０ａを透過した不活性成分ガスＧｅをＥＧＲ通路１３に流す分流装置３０を設けると共に、開閉バルブ３２を備えて分流装置３０を迂回するバイパス通路３１を設け、ＥＧＲが必要で分流装置３０の前後差圧Ｐが予め設定した分流可能閾値Ｐｃ以上の場合には開閉バルブ３２を閉にし、分流可能閾値Ｐｃ未満の場合には開閉バルブ３２を開にする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路を通過する排気ガスの一部をＥＧＲガスとして、ＥＧＲクーラーを備えたＥＧＲ通路を経由して吸気通路に還流させるＥＧＲシステムを備えた内燃機関において、
前記排気通路と前記ＥＧＲ通路との分岐点に、排気ガスに含まれる不活性成分ガスのみを透過する分離膜を備え、該分離膜を透過した不活性成分ガスを前記ＥＧＲ通路に流す分流装置を設けると共に、
開閉バルブを備えて前記分流装置を迂回するバイパス通路を設け、
前記開閉バルブの開閉を制御する制御装置が、
ＥＧＲが必要で前記分流装置の前後差圧が予め設定した分流可能閾値以上の場合には、前記開閉バルブを閉にして、排気ガスの全部を前記分流装置に流して、前記分離膜を透過した不活性成分ガスをＥＧＲガスとして前記ＥＧＲ通路を経由して前記吸気通路に還流すると共に、前記分離膜を透過せずに前記不活性成分ガスが除かれた排気ガスを、前記排気通路に流し、
ＥＧＲが必要で前記分流装置の前後差圧が前記分流可能閾値未満の場合には、前記開閉バルブを開にし、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして前記バイパス通路と前記ＥＧＲ通路を経由して前記吸気通路に還流すると共に、残りの排気ガスを前記分流装置を経由して前記排気通路に流す制御を行うように構成されることを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
前記分流装置の前後差圧は、前記分流装置に設けた差圧検出センサーの検出値によって求められる請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
内燃機関の排気通路を通過する排気ガスの一部をＥＧＲガスとして、ＥＧＲクーラーを備えたＥＧＲ通路を経由して吸気通路に還流させるＥＧＲシステムを備え、
前記排気通路と前記ＥＧＲ通路との分岐点に設けられ、かつ、排気ガスに含まれる不活性成分ガスのみを透過する分離膜を備えて、この分離膜を透過した不活性成分ガスを前記ＥＧＲ通路に流す分流装置と、開閉バルブを備えて前記分流装置を迂回するバイパス通路を設けた内燃機関の制御方法において、
ＥＧＲが必要で前記分流装置の前後差圧が予め設定した分流可能閾値以上の場合には、前記開閉バルブを閉にして、排気ガスの全部を前記分流装置に流して、前記分離膜を透過した不活性成分ガスをＥＧＲガスとして前記ＥＧＲ通路を経由して前記吸気通路に還流すると共に、前記分離膜を透過せずに、前記不活性成分ガスが除かれた排気ガスを、前記排気通路に流し、
ＥＧＲが必要で前記分流装置の前後差圧が前記分流可能閾値未満の場合には、前記開閉バルブを開にし、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして前記バイパス通路と前記ＥＧＲ通路を経由して前記吸気通路に還流すると共に、残りの排気ガスを前記分流装置を経由して前記排気通路に流すことを特徴とする内燃機関の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＥＧＲクーラー及びＥＧＲバルブの耐久性能を向上しつつ、内燃機関のＥＧＲシステムのＥＧＲ可能なエンジン運転領域を維持することができる内燃機関及び内燃機関の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載されるディーゼルエンジン等の内燃機関では、シリンダ内の燃焼温度が高温になるにつれて増加するＮＯｘを低減するため、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして排気通路からＥＧＲ通路を経由して吸気通路に還流させるＥＧＲシステムを組み込んでいる。このＥＧＲシステムにより、酸素（Ｏ2）が少なく二酸化炭素（ＣＯ2）成分等の不活性成分が多く含まれているＥＧＲガスを吸気通路に還流して新気に混合させることで、エンジンへの吸気（新気＋ＥＧＲガス）の酸素濃度を低減して、気筒内における燃焼温度を低下させて、排気ガスに含まれるＮＯｘを低減している。
【０００３】
しかしながら、ＥＧＲガス中には残存酸素や燃焼生成物、未燃炭化水素（ＨＣ）等の成分も含まれているため、これらの不活性成分以外の成分も同時に還流されており、これらがＥＧＲクーラーを通過する際に、ＥＧＲクーラーやＥＧＲバルブの内部にデポジットとして凝縮して付着する。これにより、ＥＧＲクーラーは、気体であるＥＧＲガスと液体である冷却水（一般的にエンジン冷却水）の間で熱交換を行う気液熱交換器であり、気液熱交換器の総括伝熱係数は気体側の熱伝達率への依存が大きいので、熱交換性能が低下する。また、ＥＧＲクーラー及びＥＧＲバルブでは、内部の流路有効面積が低下して流路抵抗が経時的に増大する。そのため、目標ＥＧＲ量と実際のＥＧＲ量との間で誤差が継時的に増大するため、使用過程での劣化影響が大きくなり、ＥＧＲ量の制御及びＥＧＲクーラー及びＥＧＲバルブの性能の維持が困難となる。
【０００４】
これに関連して、エンジンの排気配管に二酸化炭素分離膜を有する分離装置を設け、この二酸化炭素分離膜により排気配管を流れる排気ガスから二酸化炭素を選択的に分離して、分離した二酸化炭素を吸気配管に還流する分離還流手段を具備する内燃機関の排気ガス再循環装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
しかしながら、この内燃機関の排気ガス再循環装置では、二酸化炭素分離膜で排気ガスに含まれる二酸化炭素を分離するには、二酸化炭素分離膜の前後における差圧がある程度必要であり、ＥＧＲ通路の入口側と出口側で、ＥＧＲをするために必要となる圧力差がこの前後差圧の分だけ大きくなる。そのため、二酸化炭素分離膜を設けると、この二酸化炭素分離膜に加わる前後差圧が分流可能閾値未満のときには二酸化炭素分離及び二酸化炭素の供給ができずＥＧＲができなくなってしまうので、エンジンの運転状態でＥＧＲ可能な領域が減少してしまうという問題がある。また、二酸化炭素の供給を常時可能にするために、二酸化炭素の吸脱ユニット（吸着剤）を複数設けて切替制御する構成にするとＥＧＲシステムが複雑化かつ大型化してしまうという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−００１９４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、ＥＧＲクーラー及びＥＧＲバルブにおけるデポジットの生成を防止することで経時的な熱交換性能の劣化や圧力損失の増加を抑制して、ＥＧＲクーラー及びＥＧＲバルブの耐久性能を向上しつつ、内燃機関のＥＧＲシステムのＥＧＲ可能なエンジン運転領域を広範囲に維持することができる内燃機関及び内燃機関の制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するための本発明の内燃機関は、内燃機関の排気通路を通過する排気ガスの一部をＥＧＲガスとして、ＥＧＲクーラーを備えたＥＧＲ通路を経由して吸気通路に還流させるＥＧＲシステムを備えた内燃機関において、前記排気通路と前記ＥＧＲ通路との分岐点に、排気ガスに含まれる不活性成分ガスのみを透過する分離膜を備え、該分離膜を透過した不活性成分ガスを前記ＥＧＲ通路に流す分流装置を設けると共に、開閉バルブを備えて前記分流装置を迂回するバイパス通路を設け、前記開閉バルブの開閉を制御する制御装置が、ＥＧＲが必要で前記分流装置の前後差圧が予め設定した分流可能閾値以上の場合には、前記開閉バルブを閉にして、排気ガスの全部を前記分流装置に流して、前記分離膜を透過した不活性成分ガスをＥＧＲガスとして前記ＥＧＲ通路を経由して前記吸気通路に還流すると共に、前記分離膜を透過せずに前記不活性成分ガスが除かれた排気ガスを、前記排気通路に流し、ＥＧＲが必要で前記分流装置の前後差圧が前記分流可能閾値未満の場合には、前記開閉バルブを開にし、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして前記バイパス通路と前記ＥＧＲ通路を経由して前記吸気通路に還流すると共に、残りの排気ガスを前記分流装置を経由して前記排気通路に流す制御を行うように構成される。
【０００９】
この構成によれば、不活性成分ガスをＥＧＲガスとして使用することにより、ＥＧＲクーラー及びＥＧＲバルブにおけるデポジットの生成を防止することで経時的な熱交換性能の劣化や圧力損失の増加を抑制して、ＥＧＲクーラー及びＥＧＲバルブの耐久性能を向上することができる。
【００１０】
また、ＥＧＲが必要で分流装置の前後差圧が予め設定した分流可能閾値未満の場合には、開閉バルブを開にして、排気ガスの一部をＥＧＲガスとしてバイパス通路からＥＧＲ通路を経由して吸気通路に還流するので、内燃機関のＥＧＲシステムのＥＧＲ可能なエンジン運転領域を広範囲に維持することができる。
【００１１】
上記の内燃機関において、前記分流装置の前後差圧は、前記分流装置に設けた差圧検出センサーの検出値によって求められるように構成すると、分流装置の分離膜で不活性成分ガスを透過させることができるか否かを高精度で見極めることができ、ＥＧＲ制御を精度よく行うことができる。なお、この分流装置の前後差圧は、予め実験などにより、エンジン運転状態（エンジン回転数、負荷）をベースにして設定してマップデータや関数などでデータベース化しておき、制御時のエンジン運転状態からこのデータベースを元に、分流装置の前後差圧が予め設定した分流可能閾値未満か以上であるかを判定してもよい。この場合は差圧検出センサーが不要になる。
【００１２】
そして、上記の目的を達成するための本発明の内燃機関の制御方法は、内燃機関の排気通路を通過する排気ガスの一部をＥＧＲガスとして、ＥＧＲクーラーを備えたＥＧＲ通路を経由して吸気通路に還流させるＥＧＲシステムを備え、前記排気通路と前記ＥＧＲ通路との分岐点に設けられ、かつ、排気ガスに含まれる不活性成分ガスのみを透過する分離膜を備えて、この分離膜を透過した不活性成分ガスを前記ＥＧＲ通路に流す分流装置と、開閉バルブを備えて前記分流装置を迂回するバイパス通路を設けた内燃機関の制御方法において、ＥＧＲが必要で前記分流装置の前後差圧が予め設定した分流可能閾値以上の場合には、前記開閉バルブを閉にして、排気ガスの全部を前記分流装置に流して、前記分離膜を透過した不活性成分ガスをＥＧＲガスとして前記ＥＧＲ通路を経由して前記吸気通路に還流すると共に、前記分離膜を透過せずに、前記不活性成分ガスが除かれた排気ガスを、前記排気通路に流し、ＥＧＲが必要で前記分流装置の前後差圧が前記分流可能閾値未満の場合には、前記開閉バルブを開にし、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして前記バイパス通路と前記ＥＧＲ通路を経由して前記吸気通路に還流すると共に、残りの排気ガスを前記分流装置を経由して前記排気通路に流すことを特徴とする方法である。この方法によれば、上記の内燃機関と同様の作用効果を奏することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の内燃機関及び内燃機関の制御方法によれば、排気通路とＥＧＲ通路の分岐点に配設した分流装置で分離した不活性成分ガスをＥＧＲガスとして使用することにより、ＥＧＲクーラー及びＥＧＲバルブにおけるデポジットの生成を防止することで経時的な熱交換性能の劣化や圧力損失の増加を抑制して、ＥＧＲクーラー及びＥＧＲバルブの耐久性能を向上することができる。
【００１４】
また、ＥＧＲが必要で分流装置の前後差圧が予め設定した分流可能閾値未満の場合には、開閉バルブを開にして、排気ガスの一部をＥＧＲガスとしてバイパス通路からＥＧＲ通路を経由して吸気通路に還流することにより、内燃機関のＥＧＲシステムのＥＧＲ可能なエンジン運転領域を広範囲に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る実施の形態の内燃機関の構成の一例を示す図であり、開閉バルブの閉状態時を示す図である。
【図２】本発明に係る実施の形態の内燃機関の構成の一例を示す図であり、開閉バルブの開状態時を示す図である。
【図３】ＮＯｘ排出量の算出フローを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る実施の形態の内燃機関及び内燃機関の制御方法について図面を参照しながら説明する。
【００１７】
図１及び図２に示すように、本発明に係る実施の形態のエンジン（内燃機関）１０においては、大気から導入される新気Ａは、エアクリーナ（図示しない）から、必要に応じて、ＥＧＲ通路１３から吸気通路１１に流入する排気ガス（ＥＧＲガス）Ｇｅを伴って、ターボチャージャ（ターボ式過給器）１４のコンプレッサ１４ｂにより過給されて、吸気マニホールド１０ｂを介して吸気弁経由で各気筒（シリンダ）１０ａに送られる。
【００１８】
また、各気筒１０ａで発生した排気ガスＧは、排気マニホールド１０ｃを介して排気弁経由で排気通路１２に流出し、その一部はＥＧＲ通路１３にＥＧＲガスＧｅとして流れ、残りの排気ガスＧａ（＝Ｇ−Ｇｅ）は、タービン１４ａを経由して排気ガス浄化処理装置１７に流入して、浄化処理された後、浄化処理された排気ガスＧｃとしてマフラー（図示しない）を経由して大気中へ放出される。
【００１９】
このエンジン１０では、排気通路１２を通過する排気ガスＧの一部をＥＧＲガスＧｅとして、ＥＧＲクーラー１８を備えたＥＧＲ通路１３を経由して吸気通路１１に還流させるＥＧＲシステムを備えているが、ＥＧＲ通路１３をタービン１４ａの上流側で分岐し、コンプレッサ１４ｂの上流側に合流させることにより、ＥＧＲ通路の前後差圧を大きくすることが好ましい。なお、このターボチャージャ１４は、エンジン１０の過渡時におけるターボチャージャ１４の応答遅れを補うため、可変翼ターボチャージャ（可変翼＝ＶＧＳ：Variable Geometry System）であることが好ましい。
【００２０】
本発明では、また、排気通路１２とＥＧＲ通路１３との分岐点に、排気ガスＧに含まれる不活性成分ガスのみを透過する分離膜３０ａを備え、この分離膜３０ａを透過した不活性成分ガスＧｅをＥＧＲ通路１３に流す分流装置３０を設ける。
【００２１】
この分離膜３０ａは、排気ガスに含まれる二酸化炭素成分等の不活性成分ガスのみを透過させることができる膜であればどのような構成でもよいが、二酸化炭素の選択性に優れているゼオライト膜を使用すると、高温で使用することができ、排気温度が〜７５０℃程度であるディーゼルエンジンにおける使用に適している。
【００２２】
この分離膜３０ａでは、排気ガスが分離膜を透過する速度である膜透過速度、及び、排気ガスが分離膜を透過する流量である膜透過流量は分流装置３０の前後差圧Ｐ（分離膜３０ａの前後差圧）に依存する。そのため、分離膜３０ａを排気ガスＧに含まれる不活性成分ガスＧｅがＥＧＲに必要な膜透過速度及び膜透過流量で透過するためには、分流装置３０の前後差圧Ｐが分流可能閾値Ｐｃ以上であることが必要になる。したがって、分流装置３０の前後差圧Ｐが分流可能閾値Ｐｃ未満の場合には、必要な膜透過速度及び膜透過流量を確保できず、所望のＥＧＲができなくなる。
【００２３】
これに対応するために、本発明では、分流装置３０を迂回するバイパス通路３１を設け、このバイパス通路３１に開閉バルブ３２を設ける。このバイパス通路３１は排気マニホールド１０ｃと分流装置３０との間の排気通路１２から分岐して、分流装置３０とＥＧＲクーラー１８の間のＥＧＲ通路１３に合流させる。
【００２４】
また、開閉バルブ３２の開閉を制御する制御装置４１が設けられる。この制御装置４１は、エンジン１０全般の運転状態を制御する全体システム制御装置４０に組み込んでもよいし、独立して設けてもよい。
【００２５】
この制御装置４１は、ＥＧＲが必要で分流装置３０の前後差圧Ｐが予め設定した分流可能閾値Ｐｃ以上の場合には、図１に示すように、開閉バルブ３２を閉にして、排気ガスＧの全部を分流装置３０に流して、分離膜３０ａを透過した不活性成分ガスＧｅをＥＧＲガスとしてＥＧＲ通路１３を経由して吸気通路１１に還流する。また、それと共に、分離膜３０ａを透過せずに不活性成分ガスＧｅが除かれた排気ガスＧａを、排気通路１２に流すように構成される。
【００２６】
また、この制御装置４１は、ＥＧＲが必要で分流装置３０の前後差圧Ｐが分流可能閾値Ｐｃ未満の場合には、図２に示すように、開閉バルブ３２を開にし、排気ガスＧの一部ＧｅをＥＧＲガスとしてバイパス通路３１とＥＧＲ通路１３を経由して吸気通路１１に還流する。また、それと共に、残りの排気ガスＧａを分流装置３０を経由して排気通路１２に流すように構成される。
【００２７】
この分流可能閾値Ｐｃは、分離膜３０ａに対する実験等により容易に設定でき、分流装置３０の前後差圧Ｐは、分流装置３０に設けた差圧検出センサー２２の検出値によって求めることができる。これにより、分流装置３０の分離膜３０ａで不活性成分ガスＧｅを透過させることができるか否かを高精度で見極めることができ、ＥＧＲ制御を精度よく行うことができる。
【００２８】
つまり、本発明に係る内燃機関の制御方法は、エンジン１０の排気通路１２を通過する排気ガスＧの一部ＧｅをＥＧＲガスとして、ＥＧＲクーラー１８を備えたＥＧＲ通路１３を経由して吸気通路１１に還流させるＥＧＲシステムを備え、排気通路１２とＥＧＲ通路１３との分岐点に設けられ、かつ、排気ガスＧに含まれる不活性成分ガスＧｅのみを透過する分離膜３０ａを備えて、この分離膜３０ａを透過した不活性成分ガスＧｅをＥＧＲ通路１３に流す分流装置３０と、開閉バルブ３２を備えて分流装置３０を迂回するバイパス通路３１を設けた内燃機関の制御方法である。
【００２９】
そして、ＥＧＲが必要で分流装置３０の前後差圧Ｐが予め設定した分流可能閾値Ｐｃ以上の場合には、開閉バルブ３２を閉にして、排気ガスＧの全部を分流装置３０に流して、分離膜３０ａを透過した不活性成分ガスＧｅをＥＧＲガスとしてＥＧＲ通路１３を経由して吸気通路１１に還流すると共に、分離膜３０ａを透過せずに、不活性成分ガスＧｅが除かれた排気ガスＧａを、排気通路１２に流す。
【００３０】
また、ＥＧＲが必要で分流装置３０の前後差圧Ｐが分流可能閾値Ｐｃ未満の場合には、開閉バルブ３２を開にし、排気ガスＧの一部ＧｅをＥＧＲガスとしてバイパス通路３１とＥＧＲ通路１３を経由して吸気通路１１に還流すると共に、残りの排気ガスＧａを分流装置３０を経由して排気通路１２に流す。
【００３１】
なお、この分流装置３０の前後差圧Ｐは、予め実験などにより、エンジン運転状態（エンジン回転数、負荷）をベースにして設定してマップデータや関数などでデータベース化しておき、制御時のエンジン運転状態からこのデータベースを元に、分流装置３０の前後差圧Ｐが予め設定した分流可能閾値Ｐｃ未満か以上であるかを判定してもよい。この場合は差圧検出センサーが不要になる。
【００３２】
次に、ＥＧＲ制御とＮＯｘの流出量の低減について図３を参照しながら説明する。ＥＧＲが必要な場合でターボ式過給システム１４Ｓが作動している場合には、タービン１４ａは、ＶＮＴ開度αの制御により、吸気（Ａ＋Ｇｅ）の過給量や過給圧力や、この過給圧の影響を受けるＥＧＲバルブ１９の前後差圧Ｐｅを制御する一方で、ＥＧＲバルブ１９のＥＧＲバルブ１９の弁開度βにより、ＥＧＲガスＧｅの還流流量Ｗｇｅを調整する。
【００３３】
このとき、タービン１４ａのＶＮＴ開度αにより、分流装置３０の差圧検出センサー２２で検出される前後差圧Ｐを調整できるので、ＥＧＲが必要なときは、このＶＮＴ開度αの調整により、エンジン１０に要求されたエンジン運転状態（エンジン回転数、負荷）を維持しながら、分流装置３０の前後差圧Ｐをできるだけ分流可能閾値Ｐｃ以上になるように制御する。このときには、分離膜３０ａにおける不活性成分ガスＧｅの還流流量Ｗｇｅを必要量得るために、タービン１４ａの上流側の排気マニホールド１０ｃのゲージ圧とコンプレッサ１４ｂの吸入負圧を利用する。また、ＶＮＴ開度αの調整で過渡応答時のターボ遅れに対処すると共に、分流装置３０における膜透過遅れへの対処と、膜透過速度が膜前後差圧に拠るため、タービン１４ａのＶＮＴ開度αを微調整することが好ましい。
【００３４】
そして、ＥＧＲが必要なときではあるが、このＶＮＴ開度αの調整で分流装置３０の前後差圧Ｐを分流可能閾値Ｐｃ以上にすることができなくなり、前後差圧Ｐが分流可能閾値Ｐｃ未満になったときには、開閉バルブ３２を開く制御をする。
【００３５】
一方、予め、制御時のエンジン運転状態に応じて、このＶＮＴ開度αと、分流装置３０を通過した場合のＥＧＲバルブ１９の前後差圧Ｐｅ、及び、分流装置３０を通過せずにバイパス通路３１を通過した場合のＥＧＲバルブ１９の前後差圧Ｐｅを、予め実験などにより求めておき、前後差圧データベースＭｐを作成しておく。更に、このＥＧＲバルブ１９の前後差圧ＰｅとＥＧＲバルブ１９の弁開度βの組み合わせに対するＥＧＲバルブ１９を通過するＥＧＲ量、即ち還流流量Ｗｇｅとの関係も求めておき、還流流量データベースＭｅを作成しておく。
【００３６】
そして、実際のエンジン運転時においては、エンジン運転状態に応じて、ＶＮＴ開度αからＥＧＲバルブ１９の前後差圧Ｐｅを前後差圧データベースＭｐを用いて算出し、前後差圧ＰｅとＥＧＲバルブ１９の弁開度βとから還流流量データベースＭｅを用いて還流流量Ｗｇｅを算出する。
【００３７】
この還流流量Ｗｇｅと、吸気通路１１に設けた空気流量センサー２０によって検出された空気流量Ｗａと、負荷から算出される燃料噴射量ｑとから、気筒１０ａから排出される排気ガスＧの流量Ｗｇを算出すると共に、排気ガス浄化処理装置１７に流入する排気ガスＧａの流量Ｗｇａ（＝Ｗｇ−Ｗｇｅ）を算出する。更に、排気通路１２に設けた排気ラムダセンサー（Ｏ2センサー）２１によって検出された排気ガスＧａの排気酸素濃度Ｃｏと、ＥＧＲガスＧｅの酸素濃度を開閉バルブ３２が開の場合はゼロ、閉の場合はＣｏとすることから、物質収支の関係により、気筒１０ａ内の酸素濃度であるシリンダ内酸素濃度Ｃｓｏを算出する。
【００３８】
このシリンダ内酸素濃度Ｃｓｏから気筒１０ａから排出されるＮＯｘ排出量Ｗｎｏｘを算出して、このＮＯｘ排出量Ｗｎｏｘに対して、排気ガス浄化処理装置１７におけるＮＯｘ浄化を行う。このＮＯ排出量Ｗｎｏｘを浄化目標のＮＯｘ排出量にするために、例えば、ＮＯｘ後処理として選択還元型触媒（ＳＣＲ）システムを採用している場合には、尿素などの還元剤を噴射する還元剤供給量Ｗｒを調整制御して、必要な浄化率を得て、ＮＯｘを浄化する。これにより、気筒１０ａ内で発生するＮＯｘ量をＥＧＲで減少し、発生したＮＯｘを排気ガス浄化処理装置１７で効率よく浄化することができる。
【００３９】
上記の構成の内燃機関（エンジン）１０及び内燃機関の制御方法によれば、不活性成分ガスが分離膜３０ａを、ＥＧＲをするに十分な膜透過速度及び膜透過流量で透過させることができる分離膜３０ａの前後差圧を確保できるときは、分離膜３０ａを透過した不活性成分ガスのみをＥＧＲガスＧｅとして吸気通路１１に還流して、残存酸素や燃焼生成物や未燃炭化水素等をＥＧＲ通路１３に流さないため、これらの成分がＥＧＲクーラー１８及びＥＧＲバルブ１９の内部にデポジットとして凝縮して付着することを防止できる。したがって、ＥＧＲクーラー１８及びＥＧＲバルブ１９の内部のデポジットによる目詰まりを防止して、これらの耐久性能の劣化と、ＥＧＲクーラーの熱交換性能即ち冷却性能の劣化を抑制することができる。
【００４０】
また、不活性成分ガスＧｅには残存酸素が含有されないので、ＥＧＲ効果の大きいガスとなり、排気ガスＧを使用する場合と同等の吸気酸素濃度を維持したまま、ＥＧＲガス量自体を低減することができ、ＥＧＲクーラー１８における冷却量（熱交換量）を低減することができる。その結果、ＥＧＲクーラー１８の出口温度の下限値を高く設定することができるので、不活性成分ガスＧｅの過度の温度低下を回避できる。したがって、一時的に少量のデポジット成分がＥＧＲクーラー１８に流入した場合でもデポジットとして凝縮して付着することを防止でき、ＥＧＲクーラー１８の目詰りや熱交換性能の劣化を抑制できる。
【００４１】
また、不活性成分ガスＧｅ以外の残存酸素や燃焼生成物や未燃炭化水素等が含有されている排気ガスＧａを、分流装置３０から排気通路１２の下流の排気ガス浄化処理装置１７に流すので、不活性成分ガスＧｅ以外のこれらの成分を、排気ガス浄化処理装置１７の酸化触媒装置における排気ガスの昇温やＨＣ−ＳＣＲ触媒装置におけるＮＯｘ還元反応の促進に利用することができる。
【００４２】
つまり、不活性成分ガスＧｅをＥＧＲガスとして使用することにより、ＥＧＲクーラー１８及びＥＧＲバルブ１９におけるデポジットの生成を防止することで経時的な熱交換性能の劣化や圧力損失の増加を抑制して、ＥＧＲクーラー１８及びＥＧＲバルブ１９の耐久性能を向上することができる。
【００４３】
また、ＥＧＲが必要で分流装置３０の前後差圧Ｐが予め設定した分流可能閾値Ｐｃ未満の場合には、開閉バルブ３２を開にして、排気ガスＧの一部ＧｅをＥＧＲガスとしてバイパス通路３１からＥＧＲ通路１３を経由して吸気通路１１に還流するので、エンジン１０のＥＧＲシステムのＥＧＲ可能なエンジン運転領域を広範囲に維持することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１０  エンジン（内燃機関）
１１  吸気通路
１２  排気通路
１３  ＥＧＲ通路
１４Ｓ  ターボ式過給システム
１４  ターボチャージャ（ターボ式過給器）
１４ａ  タービン
１４ｂ  コンプレッサ
１５  インタークーラー
１７  排気ガス浄化処理装置
１８  ＥＧＲクーラー
１９  ＥＧＲバルブ
２０  空気流量センサー
２１  排気ラムダセンサー
２２  差圧検出センサー
３０  分流装置
３０ａ  分離膜
３１  バイパス通路
３２  開閉バルブ
４０  全体システム制御装置
４１  制御装置
Ａ  新気
Ａ＋Ｇｅ  吸気
Ｇ  発生した排気ガス
Ｇａ  排気ガス浄化処理装置に流入する排気ガス（Ｇ−Ｇｅ）
Ｇｃ  浄化処理された排気ガス
Ｇｅ  ＥＧＲガス
【図１】
2016031065.tif 000003
【図２】
2016031065.tif 000004
【図３】
2016031065.tif 000005