(57)【要約】【課題】ＬＰＬＥＧＲ装置を備えたＥＧＲシステムにおいて、排気浄化用の触媒が破損して破片が触媒から脱落した場合に、該破片が吸気通路に流入してコンプレッサや内燃機関の気筒がダメージを被ることを抑制する技術を提供する。【解決手段】ターボチャージャのタービンより下流に設けられ排気浄化用の触媒を有する排気浄化装置と、排気浄化装置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ＬＰＬ通路と、ＬＰＬ通路を介して吸気通路に流入する排気の流量を内燃機関の運転状態に応じた流量に調節するＬＰＬＥＧＲガス量調節手段と、排気浄化装置に加わる外的な衝撃を検出する衝撃検出手段と、を備え、衝撃検出手段によって所定の基準値以上の衝撃が検出された場合、ＬＰＬＥＧＲガス量を内燃機関の運転状態に応じた流量より少なくする。【選択図】図３
2009019588.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられたタービンと内燃機関の吸気通路に設けられたコンプレッサとを有するターボチャージャと、
前記排気通路における前記タービンより下流に設けられ排気浄化用の触媒を有する排気浄化装置と、
前記排気浄化装置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ＬＰＬ通路と、
前記ＬＰＬ通路を介して前記吸気通路に流入する排気の流量を前記内燃機関の運転状態に応じた流量に調節するＬＰＬＥＧＲガス量調節手段と、
前記排気浄化装置に加わる外的な衝撃を検出する衝撃検出手段と、
を備え、
前記衝撃検出手段によって所定の基準値以上の衝撃が検出された場合、前記ＬＰＬ通路を介して前記吸気通路に流入する排気の流量を前記内燃機関の運転状態に応じた流量より少なくす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、
前記衝撃検出手段は、振動センサ又は加速度センサであることを特徴とする内燃機関のＥＧＲシステム。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記内燃機関を搭載した車両の運転者に前記触媒の故障を通知する通知手段を更に備え、
前記衝撃検出手段によって前記基準値以上の衝撃が検出された場合、前記通知手段は運転者に前記触媒の故障を通知することを特徴とする内燃機関の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】
内燃機関からのＮＯｘの排出量を低減する技術として、排気の一部を吸気系に戻し内燃機関に再度吸入させるＥＧＲシステムが知られている。また、ターボチャージャを備えた内燃機関において、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とを接続するＨＰＬ通路を介して排気の一部を内燃機関に戻すＨＰＬＥＧＲ手段と、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ＬＰＬ通路を介して排気の一部を内燃機関に戻すＬＰＬＥＧＲ手段と、を併設し、内燃機関の運転状態に応じてＨＰＬＥＧＲ手段とＬＰＬＥＧＲ手段とを併用又は切り替えてＥＧＲを行うＥＧＲシステムも開発されている（例えば特許文献１を参照）。なお、ＨＰＬはＨｉｇｈ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｌｏｏｐを意味し、ＬＰＬはＬｏｗ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｌｏｏｐを意味する。ＨＰＬ通路を流れるＥＧＲガスの圧力は比較的高圧であり、一方、ＬＰＬ通路を流れるＥＧＲガスの圧力は比較的低圧であることから、一般にこれらの名称が用いられる。
【特許文献１】特開２００４−１５０３１９号公報
【特許文献２】特開２００５−９０３２４号公報
【特許文献３】特開２００２−３７１８２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
タービンより下流に排気浄化用の触媒を有する排気浄化装置が設けられ、ＬＰＬ通路が該排気浄化装置より下流の排気通路に接続された構成を有するＥＧＲシステムの場合、何らかの原因により触媒が破損したときに、破損した触媒の破片がＬＰＬ通路に流入し、ＬＰＬ通路を介して吸気通路に流入する排気とともに該破片が吸気通路に流入する虞があった。吸気通路に破損した触媒の破片が流入した場合、該破片によってコンプレッサや燃焼室にダメージを与える虞があった。
【０００４】
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、排気浄化用の触媒が設けられた箇所より下流の排気通路から排気を取り出すように接続されたＬＰＬ通路を有するＥＧＲシステムにおいて、触媒が破損した場合であっても破損した触媒の破片によってコンプレッサや内燃機関がダメージを被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】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明の内燃機関のＥＧＲシステムは、
内燃機関の排気通路に設けられたタービンと内燃機関の吸気通路に設けられたコンプレッサとを有するターボチャージャと、
前記排気通路における前記タービンより下流に設けられ排気浄化用の触媒を有する排気浄化装置と、
前記排気浄化装置触媒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ＬＰＬ通路と、
前記ＬＰＬ通路を介して前記吸気通路に流入する排気（以下、「ＬＰＬＥＧＲガス」と称する）の流量を前記内燃機関の運転状態に応じた流量に調節するＬＰＬＥＧＲガス量調節手段と、
前記排気浄化装置に加わる外的な衝撃を検出する衝撃検出手段と、
を備え、
前記衝撃検出手段によって所定の基準値以上の衝撃が検出された場合、前記ＬＰＬ通路を介して前記吸気通路に流入する排気の流量を前記内燃機関の運転状態に応じた流量より少なくすることを特徴とする。
【０００６】
ここで、「内燃機関の運転状態に応じた流量」とは、排気エミッションや燃費等が所望の性能を満足するように予め実験や適合作業等により求められるＬＰＬＥＧＲガスの流量である。「ＬＰＬＥＧＲガス量調節手段」としては、例えば、ＬＰＬ通路に設けられＬＰＬ通路を開閉するＬＰＬＥＧＲ弁の開度を内燃機関の運転状態に応じた開度に調節する手段を例示できる。また、吸気絞り弁や排気絞り弁の開度を調節することでＬＰＬ通路の上流側と下流側との差圧を調節し、これによりＬＰＬＥＧＲガス量を調節することもできる。従って、「ＬＰＬＥＧＲガス量調節手段」は、吸気絞り弁及び／又は排気絞り弁の開度を調節する手段とすることもできる。
【０００７】
上記のような構成を有するＥＧＲシステムにおいて、例えば悪路走行時に路上の石等が排気浄化装置に衝突したり、路上の段差に排気浄化装置が衝突したりする等の原因によって排気浄化装置に外的な衝撃が加わると、排気浄化装置内の触媒が破損する場合がある。その場合、触媒の一部が欠けて破片となって脱落し、該破片が排気とともにＬＰＬ通路に流入する可能性がある。
【０００８】
これに対し、本発明によれば、排気浄化装置に加わる衝撃を衝撃検出手段によって検出することができる。衝撃検出手段としては、例えば、排気浄化装置や排気浄化装置の近傍の排気通路等の機関部材に取り付けられる加速度センサや振動センサ等を例示できる。そして、検出された衝撃の大きさが所定の基準値以上である場合には、ＬＰＬＥＧＲガス量が内燃機関の運転状態に応じた流量より少なくされる。これには、ＬＰＬＥＧＲガス量を０にすること、換言すると、ＬＰＬ通路を介して行われるＥＧＲを停止することが含まれる。ＬＰＬＥＧＲガス量調節手段としてＬＰＬＥＧＲ弁を備えた構成の場合には、ＬＰＬＥＧＲ弁の開度が内燃機関の運転状態に応じた開度より閉じ側の開度にされる。これには、ＬＰＬＥＧＲ弁の開度が全閉にされることが含まれる。
【０００９】
ここで、「所定の基準値」とは、排気浄化装置に加わった場合に、その一部が破片となって触媒から脱落し得るほどに触媒を破損させる可能性のある外的な衝撃の大きさの下限値に基づいて定められる値であって、予め実験等によって求められる。すなわち、衝撃検出手段によって検出される衝撃の大きさが基準値以上であれば、触媒に破損が生じ、触媒の一部が破片となって触媒から脱落したと判断することができるように、予め定められる値である。
【００１０】
ＬＰＬＥＧＲガス量が内燃機関の運転状態に応じた流量より少なくされることにより、ＬＰＬＥＧＲガス量が通常制御時より少なくなるので、触媒が破損してその破片がＬＰＬ通路に流入した場合であっても、該破片がＬＰＬ通路内のＬＰＬＥＧＲガスの流れに乗ってＬＰＬＥＧＲガスとともに吸気通路に流入することを抑制することができる。特に、ＬＰＬ通路を介して行われるＥＧＲを停止する場合には、より確実に触媒の破片が吸気通路に流入することを抑制することができる。従って、破損した触媒の破片によってコンプレッサや内燃機関がダメージを被ることを抑制できる。
【００１１】
本発明においては、前記内燃機関を搭載した車両の運転者に前記触媒の故障を通知する通知手段を更に備え、前記衝撃検出手段によって前記基準値以上の衝撃が検出された場合、前記通知手段は運転者に前記触媒の故障を通知するようにしても良い。こうすることで、触媒が破損したと判断される場合に、運転者に触媒の故障を通知することができるので、運転者に触媒の交換を促すことができる。
【００１２】
本発明は、上記ＬＰＬ通路に加えて、前記タービンより上流の排気通路と前記コンプレッサより下流の吸気通路とを接続するＨＰＬ通路と、前記ＨＰＬ通路を介して前記吸気通路に流入する排気（以下、「ＨＰＬＥＧＲガス」と称する）の流量を前記内燃機関の運転状態に応じた流量に調節するＨＰＬＥＧＲガス量調節手段と、を更に備えたＥＧＲシステムに適用することができる。
【００１３】
この場合、前記衝撃検出手段により前記基準値以上の大きさの衝撃が検出され、前記ＬＰＬＥＧＲガス量が前記内燃機関の運転状態に応じた流量より少なくされたときに、前記ＨＰＬＥＧＲガス量を前記内燃機関の運転状態に応じた流量より多くするようにしても良い。ＨＰＬガス量調節手段を、ＨＰＬ通路に設けられＨＰＬ通路を開閉するＨＰＬＥＧＲ弁の開度を内燃機関の運転状態に応じた開度に調節する手段とした場合には、衝撃検出手段により基準値以上の大きさの衝撃が検出されてＬＰＬガス量が内燃機関の運転状態に応じた流量より少なくされたときに、ＨＰＬＥＧＲ弁の開度を内燃機関の運転状態に応じた開度より開弁側の開度にするようにしても良い。
【００１４】
衝撃検出手段により基準値以上の大きさの衝撃が検出されてＬＰＬＥＧＲガス量が内燃機関の運転状態に応じたＬＰＬＥＧＲガス量より少なくされると、ＥＧＲシステムによって内燃機関に供給される全排気（以下、「全ＥＧＲガス」と称する）の流量が、その時点での内燃機関の運転状態に応じた全ＥＧＲガスの流量に対して不足する場合が考えられる。それに対し、上記のようにＨＰＬＥＧＲガス量が内燃機関の運転状態に応じたＨＰＬＥＧＲガス量より増加させるようにすれば、ＨＰＬＥＧＲガス量の増分によってＬＰＬＥＧＲガス量の減少分を補い、内燃機関に供給される全ＥＧＲガス量の不足を抑制できる。従って、ＥＧＲガス量が不足することによる排気エミッションの悪化を抑制できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明により、排気浄化用の触媒が設けられた箇所より下流の排気通路から排気を取り出すように接続されたＬＰＬ通路を有するＥＧＲシステムにおいて、触媒が破損した場合であっても破損した触媒の破片によってコンプレッサや内燃機関がダメージを被ることを抑制することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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】
【００１７】
図１は、本実施例に係る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。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。
【００１８】
内燃機関１の各気筒２は吸気マニホールド１７を介して吸気通路３に連通している。吸気マニホールド１７と吸気通路３との接続部近傍には、後述するＨＰＬ通路４１が接続されている。ＨＰＬ通路４１の接続箇所より上流の吸気通路３には、吸気通路３を流通する吸気の量を調節する第２スロットル弁９が配置されている。第２スロットル弁９より上流の吸気通路３には、吸気を冷却するインタークーラ８が配置されている。インタークーラ８より上流の吸気通路３には、ターボチャージャ１３のコンプレッサ１１が配置されている。コンプレッサ１１より上流の吸気通路３には、後述するＬＰＬ通路３１が接続されている。ＬＰＬ通路３１の接続箇所より上流の吸気通路３には、吸気通路３に流入する新気の量を調節する第１スロットル弁６が配置されている。第１スロットル弁６より上流の吸気通路３には、吸気通路３に流入する新気の量を測定するエアフローメータ７が設けられ
ている。吸気通路３には、さらに上流においてエアクリーナ（図示略）が接続されている。以下、吸気通路３、吸気マニホールド１７、及びこれらに配置されたインタークーラ８やコンプレッサ１１等を「吸気系」と総称する場合もある。
【００１９】
このように構成された吸気系では、エアクリーナを通過して塵や埃等が除去された空気が吸気通路３に流入する。吸気通路３に流入した空気は、コンプレッサ１１を通過して加圧された後、インタークーラ８を通過して冷却されるとともに、後述するＬＰＬＥＧＲ装置３０及びＨＰＬＥＧＲ装置４０によって吸気通路３に導かれたＥＧＲガスと混合しつつ吸気マニホールド１７に流入し、吸気マニホールド１７の各枝管を介して各気筒２の吸気ポートへ分配される。吸気ポートへ分配された吸気は、吸気バルブが開弁した際に各気筒２内に吸入される。
【００２０】
内燃機関１の各気筒２は排気マニホールド１８を介して排気通路４に連通している。排気マニホールド１８と排気通路４との接続部近傍には、ＨＰＬ通路４１が接続されている。ＨＰＬ通路４１の接続箇所より下流の排気通路４には、ターボチャージャ１３のタービン１２が配置されている。ターボチャージャ１３はタービン１２を通過する排気の流路面積を可変にするノズルベーン５を備えた可変容量型ターボチャージャである。タービン１２より下流の排気通路４には、排気浄化装置１０が配置されている。排気浄化装置１０は、流入する排気の酸素濃度が高い時には排気中のＮＯｘを吸蔵し、排気の酸素濃度が低くなると吸蔵していたＮＯｘを放出して還元浄化する吸蔵還元型ＮＯｘ触媒と、排気中の粒子状物質（ＰＭ）を捕集し、捕集したＰＭを適時に酸化除去可能なパティキュレートフィルタと、を含んで構成されている。なお、排気浄化装置１０の構成はこの例に限られない。
【００２１】
排気浄化装置１０には排気浄化装置１０に加わる外的な衝撃を検出可能な加速度センサ２４が設けられている。加速度センサ２４は排気浄化装置１０に外的な衝撃が加わったことが検出できればどのような装置であっても良い。例えば、振動を検出するセンサや、物理的な破壊を検知するセンサであっても良い。また、このような装置を取り付ける場所も、排気浄化装置１０に外的な衝撃が加わったことが検出できるのであれば、排気浄化装置１０に限られない。例えば、排気浄化装置１０より直上流又は直下流近傍の排気通路４に取り付けても良い。また、排気浄化装置１０や排気通路４の外部に取り付けても良いし、内部に取り付けても良い。触媒内部に挿入されて直接的に触媒に加わる外力を検知するセンサであっても良い。本実施例において加速度センサ２４は、本発明における衝撃検出手段に相当する。
【００２２】
排気浄化装置１０より下流の排気通路４には、排気通路４を流通する排気の量を調節する排気絞り弁１９が配置されている。排気絞り弁１９より下流の排気通路４には、ＬＰＬ通路３１が接続されている。なお、排気絞り弁１９がＬＰＬ通路３１の接続箇所より下流の排気通路４に配置されている構成であっても良い。以下、排気通路４、排気マニホールド１８、及びこれらに配置されたタービン１２や排気浄化装置１０等を「排気系」と総称する場合もある。
【００２３】
このように構成された排気系では、内燃機関１の各気筒２で燃焼した既燃ガスが排気マニホールド１８に排出され、排気通路４に流入する。排気通路４に流入した排気はタービン１３を回転駆動した後、排気浄化装置１０を通過することによって含有する有害物質が浄化される。また、気筒２から排出された排気の一部は、後述するＨＰＬＥＧＲ装置４０及び／又はＬＰＬＥＧＲ装置３０によってＥＧＲガスとして吸気通路３に導かれる。排気浄化装置１０で浄化された排気はマフラーを介して大気中に放出される。
【００２４】
内燃機関１には、タービン１２より上流の排気通路４を流れる排気の一部をコンプレッ
サ１１より下流の吸気通路３に導き、該排気を内燃機関１に戻すＨＰＬＥＧＲ装置４０が備えられている。ＨＰＬＥＧＲ装置４０は、タービン１２より上流の排気通路４と第２スロットル弁９より下流の吸気通路３とを接続するＨＰＬ通路４１を有し、該ＨＰＬ通路４１を介して前記排気の一部を吸気通路３に流入させる。ＨＰＬＥＧＲ装置４０によって内燃機関１に戻される排気を、以下「ＨＰＬＥＧＲガス」という。
【００２５】
ＨＰＬ通路４１には、ＨＰＬＥＧＲガスを冷却するＨＰＬＥＧＲクーラ４３が配置されている。ＨＰＬＥＧＲクーラ４３より下流側（吸気通路３側）のＨＰＬ通路４１には、ＨＰＬ通路４１の流路面積を変更するＨＰＬＥＧＲ弁４２が配置されている。ＨＰＬＥＧＲ弁４２の開度を調節することによってＨＰＬ通路４１を流れるＨＰＬＥＧＲガスの量が調節される。なお、ＨＰＬＥＧＲガス量を調節する手段としては、第２スロットル弁９の開度を調節したり背圧を調節したり、ノズルベーン５の開度を調節して背圧を調節したりする手段を用いることもできる。
【００２６】
内燃機関１には、タービン１２より下流の排気通路４を流れる排気の一部をコンプレッサ１１より上流の吸気通路３に導き、該排気を内燃機関１に戻すＬＰＬＥＧＲ装置３０が備えられている。ＬＰＬＥＧＲ装置３０は、排気絞り弁１９より下流の排気通路４とコンプレッサ１１より上流の吸気通路３とを接続するＬＰＬ通路３１を有し、該ＬＰＬ通路３１を介して前記排気の一部を吸気通路３に流入させる。ＬＰＬＥＧＲ装置３０によって内燃機関に戻される排気を、以下「ＬＰＬＥＧＲガス」という。
【００２７】
ＬＰＬ通路３１には、ＬＰＬＥＧＲガスを冷却するＬＰＬＥＧＲクーラ３３が配置されている。ＬＰＬＥＧＲクーラ３３より下流側（吸気通路３側）のＬＰＬ通路３１には、ＬＰＬ通路３１の流路面積を変更するＬＰＬＥＧＲ弁３２が配置されている。ＬＰＬＥＧＲ弁３２の開度を調節することによってＬＰＬ通路３１を流れるＬＰＬＥＧＲガスの量が調節される。なお、ＬＰＬＥＧＲガス量を調節する手段としては、第１スロットル弁６の開度を調節してＬＰＬ通路３１の上流と下流との差圧を調節する手段を用いることもできる。本実施例においては、ＬＰＬＥＧＲ弁３２が本発明におけるＬＰＬＥＧＲガス量調節手段に相当する。
【００２８】
このように構成されたＨＰＬＥＧＲ装置４０及びＬＰＬＥＧＲ装置３０によってＥＧＲが行われると、燃料の燃焼温度が低下してＮＯｘの発生量を減少させることができる。
【００２９】
内燃機関１には、内燃機関１を制御する電子制御装置（ＥＣＵ）２０が併設されている。ＥＣＵ２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート等を備えたマイクロコンピュータである。ＥＣＵ２０には、上述したエアフローメータ７及び加速度センサ２４の他、内燃機関１のウォータージャケット内を循環する冷却水の温度に対応した電気信号を出力する水温センサ１４、アクセルペダルの操作量に対応した電気信号を出力するアクセル開度センサ１５、内燃機関１のクランクシャフトが所定角度（例えば１０°）回転するたびにパルス信号を出力するクランクポジションセンサ１６等のセンサ類が電気的に接続され、各センサからの出力信号がＥＣＵ２０に入力される。また、ＥＣＵ２０には、第１スロットル弁６、第２スロットル弁９、ノズルベーン５、排気絞り弁１９、ＬＰＬＥＧＲ弁３２、ＨＰＬＥＧＲ弁４２等の機器類が電気的に接続され、ＥＣＵ２０から出力される制御信号によってこれら各機器が制御される。
【００３０】
ＥＣＵ２０は、上記各センサから入力される信号に基づいて内燃機関１の運転状態や運転者の要求を取得する。例えば、ＥＣＵ２０は、クランクポジションセンサ１６から入力される信号に基づいて内燃機関１の回転数を算出し、アクセル開度センサ１５から入力される信号に基づいて内燃機関１の負荷を算出する。このようにして取得した運転状態に応じて、目標噴射時期や目標吸気温等を算出し、それら各パラメータの実際値が目標値にな
るように、上記各機器を制御する。
【００３１】
ここで、本実施例のＥＧＲシステムにおいて行われるＥＧＲ制御について説明する。
【００３２】
図２に示すように、本実施例のＥＧＲシステムでは、内燃機関１の運転状態に応じてＨＰＬＥＧＲ装置４０及びＬＰＬＥＧＲ装置３０を併用又は切り替えてＥＧＲを行う。図２において、横軸は内燃機関１の回転数を表し、縦軸は内燃機関１の負荷を表す。図２に示すように、本実施例のＥＧＲ制御では、内燃機関１の運転状態が低負荷且つ低回転の時には主にＨＰＬＥＧＲ装置４０を用いてＥＧＲを行う。また、負荷又は回転数が高くなるほどＨＰＬＥＧＲ装置４０を用いて行われるＥＧＲ量（ＨＰＬＥＧＲガス量）を減少させるとともに、ＬＰＬＥＧＲ装置３０を用いて行われるＥＧＲ量（ＬＰＬＥＧＲガス量）を増加させて、ＨＰＬＥＧＲ装置４０及びＬＰＬＥＧＲ装置３０を併用してＥＧＲを行う。また、内燃機関１の運転状態が高負荷又は高回転の時には主にＬＰＬＥＧＲ装置３０を用いてＥＧＲを行う。
【００３３】
図２において「ＨＰＬ」と表示された領域が主にＨＰＬＥＧＲ装置４０を用いてＥＧＲが行われる運転状態の領域を表す。この領域を以下「ＨＰＬＥＧＲ領域」と呼ぶ。また、「ＬＰＬ」と表示された領域が主にＬＰＬＥＧＲ装置３０を用いてＥＧＲが行われる運転状態の領域を表す。この領域を以下「ＬＰＬＥＧＲ領域」と呼ぶ、ＨＰＬＥＧＲ領域とＬＰＬ領域ＥＧＲとの間の「ＭＩＸ」と表示された中負荷又は中回転の領域がＨＰＬＥＧＲ装置４０及びＬＰＬＥＧＲ装置３０を併用してＥＧＲが行われる領域を表す。この領域を以下「ＭＩＸＥＧＲ領域」と呼ぶ。上述のように、ＭＩＸＥＧＲ領域では内燃機関１の運転状態が高負荷又は高回転側になるほどＨＰＬＥＧＲガス量が減少させられるとともにＬＰＬＥＧＲガス量が増加させられる制御が行われる。換言すると、高負荷又は高回転側になるほど全ＥＧＲガス中のＨＰＬＥＧＲガスの割合（ＨＰＬＥＧＲ比率）が低くされるとともに、全ＥＧＲガス中のＬＰＬＥＧＲガスの割合（ＬＰＬＥＧＲ比率）が高くされる。
【００３４】
内燃機関１の運転状態に応じたＨＰＬＥＧＲ弁４２やＬＰＬＥＧＲ弁３２の弁開度の目標値は、内燃機関１の各運転状態におけるＮＯｘ排出量、スモーク発生量、ＨＣ発生量、燃費等の機関性能や排気性能に関する諸特性が所定の規制値や所望の目標値を達成するように適合作業によって予め求められ、ＥＣＵ２０のＲＯＭに記憶される。このようにして求められたＨＰＬＥＧＲ弁４２の目標値を以下「基本ＨＰＬＥＧＲ弁開度」、ＬＰＬＥＧＲ弁３２の目標値を以下「基本ＬＰＬＥＧＲ弁開度」と称する。ＥＣＵ２０はセンサ等からの出力に基づいて内燃機関１の運転状態を取得し、取得した運転状態に応じた基本ＨＰＬＥＧＲ弁開度や基本ＬＰＬＥＧＲ弁開度をＲＯＭから読み込み、ＨＰＬＥＧＲ弁４２やＬＰＬＥＧＲ弁３２を制御する。なお、ＨＰＬＥＧＲガス量やＬＰＬＥＧＲガス量は、ＨＰＬＥＧＲ弁４２やＬＰＬＥＧＲ弁３２の弁開度を調節する以外の方法によっても調節することができる。例えば、第１スロットル弁６、第２スロットル弁９、ノズルベーン５、排気絞り弁１９の開度を調節することによってＨＰＬＥＧＲガス量やＬＰＬＥＧＲガス量を調節することもできる。ＨＰＬＥＧＲガス量やＬＰＬＥＧＲガス量が内燃機関１の運転状態に応じた流量となるように、内燃機関１の運転状態に応じて第１スロットル弁６、第２スロットル弁９、ノズルベーン５、又は排気絞り弁１９の開度を制御するようにしても良い。
【００３５】
排気浄化装置１０より下流から排気を取り出すようにＬＰＬ通路３１が接続されているＥＧＲシステムでは、例えば悪路走行時に路上の石等が排気浄化装置１０に衝突したり、路上の段差に排気浄化装置１０が衝突したりする等の原因によって排気浄化装置１０に外的な衝撃が加わると、排気浄化装置１０内の排気浄化用の触媒（本実施例の場合ＮＯｘ触媒又はフィルタ）が破損する場合がある。その場合、触媒の一部が破片となって脱落し、その破片が排気とともに排気浄化装置１０から流れ出し、排気とともにＬＰＬ通路３１に
流入する可能性がある。ＬＰＬ通路３１に触媒の破片が流入すると、該破片がＬＰＬＥＧＲガスの流れに乗ってＬＰＬ通路３１を通過して吸気通路３に流入する可能性がある。その場合、該破片がコンプレッサ３や気筒２に流入してこれらの機器がダメージを被る虞がある。
【００３６】
そこで、本実施例のＥＧＲシステムでは、排気浄化装置１０に加わる外的な衝撃を加速度センサ２４によって検出することができる。そして、加速度センサ２４によって検出された衝撃の大きさが所定の基準値以上である場合、内燃機関１の運転状態がＬＰＬＥＧＲ装置３０を用いてＥＧＲが行われる運転状態、すなわち、図２のＭＩＸＥＧＲ領域又はＬＰＬＥＧＲ領域に属する運転状態であっても、ＬＰＬＥＧＲ弁３２を全閉して、ＬＰＬＥＧＲ装置３０を用いたＥＧＲを停止するようにした。ここで、「所定の基準値」とは、排気浄化装置１０に加わった場合に、その一部が破片となって触媒から脱落し得るほどに触媒を破損させる可能性のある外的な衝撃の大きさの下限値に基づいて定められる値であって、予め実験等によって求められる。すなわち、加速度センサ２４によって検出される衝撃の大きさが基準値以上であれば、触媒に破損が生じ、触媒の一部が破片となって触媒から脱落した可能性があると判断することができるように、予め定められる値である。
【００３７】
このように、触媒から破片が脱落したと判断された場合にＬＰＬＥＧＲ弁３２を閉弁することによって、触媒から脱落した破片がＬＰＬ通路３１に流入した場合であっても、該破片がＬＰＬ通路３１を通過して吸気通路３に流入することを抑制できる。従って、コンプレッサ１１や気筒２が該破片によってダメージを被ることを抑制できる。
【００３８】
ここで、触媒が破損してその破片が触媒から脱落したと判断され、ＬＰＬＥＧＲ弁３２が閉弁された場合、本来ＬＰＬＥＧＲ装置３０によってＥＧＲが行われるべき運転状態であるにもかかわらず、ＬＰＬＥＧＲ装置３０によるＥＧＲが停止されてしまうため、これ以降、内燃機関１の運転状態に応じた十分な量のＥＧＲガスが内燃機関１に供給されなくなる虞がある。そこで、本実施例では、触媒が破損したと判断されてＬＰＬＥＧＲ装置３０によるＥＧＲが停止された場合、ＨＰＬＥＧＲ弁４２の開度を予め運転状態に応じて定められた基本ＨＰＬＥＧＲ弁開度よりも開き側の開度に増加させるようにした。こうすることによって、ＨＰＬＥＧＲガスの量が増加するので、ＬＰＬＥＧＲ装置３０によるＥＧＲが停止されたことに起因するＥＧＲガス量の不足分を補償することができる。従って、ＥＧＲ率の低下による排気エミッションの悪化を抑制することができる。
【００３９】
ここで、本実施例のＬＰＬＥＧＲ弁３２の触媒破損時閉弁制御ルーチンについて、図３を参照して説明する。図３は、ＬＰＬＥＧＲ弁３２の触媒破損時閉弁制御ルーチンを表すフローチャートである。このルーチンはＥＣＵ２０によって内燃機関１の稼働中繰り返し実行される。
【００４０】
まずステップＳ１０１において、ＥＣＵ２０は内燃機関１の運転状態を取得する。具体的には、内燃機関１の回転数、アクセル開度、燃料噴射量、冷却水温等を上述した各種センサからの信号に基づいて取得する。
【００４１】
ステップＳ１０２において、ＥＣＵ２０はステップＳ１０１で取得した内燃機関１の運転状態に応じた基本ＨＰＬＥＧＲ弁開度及び基本ＬＰＬＥＧＲ弁開度を算出する。基本ＨＰＬＥＧＲ弁開度及び基本ＬＰＬＥＧＲ弁開度は運転状態に応じたマップとして予めＥＣＵ２０のＲＯＭに記憶されている。
【００４２】
ステップＳ１０３において、ＥＣＵ２０はステップＳ１０２で算出した基本ＬＰＬＥＧＲ弁開度が閉弁であるか否かを判定する。換言すると、内燃機関１の運転状態が図２のマップにおけるＨＰＬＥＧＲ領域に属しているか否かを判定する。ステップＳ１０３で肯定
判定された場合、すなわち、内燃機関１の運転状態がＨＰＬＥＧＲ領域に属していると判定された場合、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を一旦終了する。これは、ＬＰＬＥＧＲ弁が開弁されていない状態では、たとえ触媒が破損して破片が脱落したとしても、その破片がＬＰＬ通路３１を通過して吸気通路３に流入する虞がないからである。一方、ステップＳ１０３で否定判定された場合、すなわち、内燃機関１の運転状態がＭＩＸＥＧＲ領域又はＬＰＬＥＧＲ領域に属していると判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ１０４に進む。
【００４３】
ステップＳ１０４において、ＥＣＵ２０は加速度センサ２４による検出値が基準値以上であるか否かを判定する。ステップＳ１０４で肯定判定された場合、ＥＣＵ２０は触媒から破片が脱落したと判断してステップＳ１０５に進む。一方、ステップＳ１０４で否定判定された場合、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を一旦終了する。
【００４４】
ステップＳ１０５において、ＥＣＵ２０はＬＰＬＥＧＲ弁３２を閉弁する。そして、ステップＳ１０６において、ＥＣＵ２０はＨＰＬＥＧＲ弁４２の開度を基本ＨＰＬＥＧＲ弁開度よりも開き側の開度に増加させる。
【００４５】
そして、ステップＳ１０７において、ＥＣＵ２０は触媒の故障を運転者に通知するインジケータを点灯させる。
【００４６】
なお、以上述べた実施例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例には種々の変更を加え得る。例えば、本実施例では加速度センサにより排気浄化装置１０に基準値以上の外的な衝撃が加わったこと（触媒が破損した可能性）が検出された場合には、ＬＰＬＥＧＲ弁３２を全閉することによってＬＰＬＥＧＲガス量を０にしているが、触媒が破損したと判断された場合に、ＬＰＬＥＧＲ弁３２の開度を基本ＬＰＬＥＧＲ弁開度より閉じ側の開度としても良い。ＬＰＬ通路３１に流入した触媒の破片は、ＬＰＬ通路３１を流通する排気の流れによってＬＰＬ通路３１内を流れていく。従って、ＬＰＬ通路３１を流れる排気の流量を減少させれば、ＬＰＬ通路３１内に流入した破片がＬＰＬ通路３１を流れる排気の流れによって運ばれにくくすることができる。よって、ＬＰＬＥＧＲ弁３２を基本ＬＰＬＥＧＲ弁開度より閉じ側にすることによっても、破損した触媒の破片が吸気通路３に流入することを抑制することができる。
【００４７】
また、本実施例では、触媒が破損したと判断された場合、ＬＰＬＥＧＲ弁３２を全閉することによってＬＰＬＥＧＲ装置３０によるＥＧＲを停止するようにしたが、触媒が破損したと判断された場合に、第１スロットル弁６、第２スロットル弁９、ノズルベーン５、又は排気絞り弁１９の開度を調節することによってＬＰＬＥＧＲガス量を減少させるようにしても良い。その場合、第１スロットル弁６、第２スロットル弁９、ノズルベーン５、排気絞り弁１９等が本発明におけるＬＰＬＥＧＲガス量調節手段に相当する。
【００４８】
また、本実施例では、ＬＰＬＥＧＲ装置３０及びＨＰＬＥＧＲ装置４０を併設したＥＧＲシステムにおいて、触媒が破損したと判断された時にＬＰＬＥＧＲ弁３２を閉弁するとともにＨＰＬＥＧＲ弁４２の開度を開弁側に補正するようにしたが、破損した触媒の破片の吸気通路３への流入を抑制するという点に限って言えば、ＨＰＬＥＧＲ弁４２の開度を開き側に補正することは必須ではない。
【００４９】
また、本発明は、ＬＰＬＥＧＲ装置３０のみを備えＨＰＬＥＧＲ装置４０に相当する構成を備えないＥＧＲシステムに適用することもできる。その場合、触媒が破損したと判断された時に、ＬＰＬＥＧＲ弁３２を全閉するか、又は基本ＬＰＬＥＧＲ弁開度より閉じ側の開度に補正することによって、破損した触媒から脱落した破片がＬＰＬ通路３１を通過
して吸気通路３に流入することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】実施例１におけるＥＧＲシステム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における運転状態に応じたＥＧＲ制御マップの一例を示す図である。
【図３】実施例１における触媒破損時閉弁制御ルーチンを表すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５１】
１     内燃機関
２     気筒
３     吸気通路
４     排気通路
５     ノズルベーン
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   排気浄化装置
１１   コンプレッサ
１２   タービン
１３   ターボチャージャ
１４   水温センサ
１５   アクセル開度センサ
１６   クランク角度センサ
１７   吸気マニホールド
１８   排気マニホールド
１９   排気絞り弁
２０   ＥＣＵ
２４   加速度センサ
３０   ＬＰＬＥＧＲ装置
３１   ＬＰＬ通路
３２   ＬＰＬＥＧＲ弁
３３   ＬＰＬＥＧＲクーラ
４０   ＨＰＬＥＧＲ装置
４１   ＨＰＬ通路
４２   ＨＰＬＥＧＲ弁
４３   ＨＰＬＥＧＲクーラ
【図１】
2009019588.tif 000003
【図２】
2009019588.tif 000004
【図３】
2009019588.tif 000005