JP2005016390A - 内燃機関の排気還流装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】内燃機関の排気の一部を吸気通路に還流させる還流通路と、その通路途中に設けられた冷却装置とを備えた装置構成において、微粒子等による冷却装置の詰まりを抑制することのできる内燃機関の排気還流装置を提供する。
【解決手段】エンジン１の還流通路（ＥＧＲ通路）３０には、同通路３０内を流れるガス（ＥＧＲガス）の流れ方向に沿って上流から下流にかけ、電気ヒータ３１、パティキュレートフィルタ３２、ＥＧＲクーラ３３、ＥＧＲ弁３４が、順次配設されている。電子制御ユニット２０は、ＥＧＲ通路３０のパティキュレートフィルタ３２下流の温度に基づき、電気ヒータ３１の通電状態（オン／オフ）を切り替える。この結果、ＥＧＲ通路３０に流入する排気（ＥＧＲガス）の温度が低い条件下であっても、パティキュレートフィルタ３２が閉塞（目詰まり）することなく効率的に機能する。
【選択図】 図１
【解決手段】エンジン１の還流通路（ＥＧＲ通路）３０には、同通路３０内を流れるガス（ＥＧＲガス）の流れ方向に沿って上流から下流にかけ、電気ヒータ３１、パティキュレートフィルタ３２、ＥＧＲクーラ３３、ＥＧＲ弁３４が、順次配設されている。電子制御ユニット２０は、ＥＧＲ通路３０のパティキュレートフィルタ３２下流の温度に基づき、電気ヒータ３１の通電状態（オン／オフ）を切り替える。この結果、ＥＧＲ通路３０に流入する排気（ＥＧＲガス）の温度が低い条件下であっても、パティキュレートフィルタ３２が閉塞（目詰まり）することなく効率的に機能する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気の一部を吸気通路に還流させる排気還流装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、排気の一部を排気通路から吸気通路に還流させる還流通路（以下、ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）通路という）を備えた内燃機関の排気還流装置が知られている。排気中には不活性ガスが多量に含まれている。このため、排気の一部が吸気通路に導入されると、不活性ガスの熱容量分、機関の燃焼温度が低下し、機関燃焼に伴って発生するＮＯｘの量が低減される。
【０００３】
ところで、還流する排気（以下、ＥＧＲガスという）の温度が高くなると、当該ＥＧＲガスが導入されても機関の燃焼温度が低下し難くなる。このため、ＥＧＲガスの温度がある程度以上上がらないように、通常、ＥＧＲ通路の通路途中には冷却装置（以下、ＥＧＲクーラという）が設けられる（例えば特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−０４５８８１号公報
【特許文献２】
特開平０５−１８７３２９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ＥＧＲクーラによってＥＧＲガスの温度が低下すると、排気中に含まれる炭化水素（ＨＣ）等の未燃ガス成分や、微粒子（ＰＭ：Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ）が煤となってＥＧＲ通路（ＥＧＲクーラの設置部位）の内壁に付着し、当該通路を詰まらせてしまう懸念がある。
【０００６】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、内燃機関の排気の一部を吸気通路に還流させる還流通路と、その通路途中に設けられた冷却装置とを備えた装置構成において、微粒子等による冷却装置の配設部位又はその近傍における還流通路の詰まりを抑制することのできる内燃機関の排気還流装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、
（１）内燃機関の排気の一部を吸気通路に還流させる還流通路と、前記還流通路に設けられ還流する排気中の微粒子を捕捉するパティキュレートフィルタと、前記還流通路における前記パティキュレートフィルタのガス流路上流に、又は、前記還流通路において前記パティキュレートフィルタと一体に設けられるヒータと、前記還流通路における前記パティキュレートフィルタのガス流路下流に設けられる冷却装置と、を備えることを要旨とする。
【０００８】
同構成によれば、特に還流通路に流入する排気の温度が低い条件下であっても、ヒータの機能に基づき、パティキュレートフィルタに到達する排気の温度、又は、パティキュレートフィルタ内の温度を上昇させ、その排気に含まれる微粒子及び未燃ガス成分の反応性を高めることができる。
【０００９】
この結果、パティキュレートフィルタを閉塞（目詰まり）させることなく効率的に機能させ、冷却装置の配設部位又はその近傍における還流通路の詰まりを防止することができる。
【００１０】
（２）前記還流通路における前記ヒータの配設部位又はその下流の温度を検出する温度検出手段と、前記検出される温度が低くなると、前記ヒータの発熱量を高くする制御を行う制御手段と、を備えるのが好ましい。
【００１１】
同構成によれば、パティキュレートフィルタに流入する排気の温度、又は、パティキュレートフィルタ内の温度が、所定温度以上に保持され、同フィルタに流入する排気中の微粒子等が、安定して連続的に酸化分解される。
【００１２】
（３）また、前記還流通路における前記パティキュレートフィルタのガス流路上流の圧力と、前記パティキュレートフィルタのガス流路下流の圧力との差を検出する差圧検出手段と、前記検出される圧力の差が大きくなると、前記ヒータの発熱量を高くする制御を行う制御手段と、を備えるのが好ましい。
【００１３】
パティキュレートフィルタに対する微粒子の堆積量（目詰まりの度合い）が大きくなるほど、パティキュレートフィルタのガス流路上流の圧力と下流の圧力との差は大きくなる。同構成によれば、パティキュレートフィルタに対する微粒子の堆積量がある程度以上にならないように、ヒータを機能させることができる。
【００１４】
（４）また、当該内燃機関の負荷及び回転数の少なくとも一方に関するパラメータが低くなるほど前記ヒータの発熱量を高くする制御を行う制御手段と、を備えるのが好ましい。なお、「パラメータが低くなるほど前記ヒータの発熱量を高くする制御」には、当該パラメータが所定値を下回った場合にヒータを作動させるようなオン／オフ制御も含まれるし、当該パラメータの変化に応じてヒータの発熱量を段階的又は無段階に変更する制御も含まれる。
【００１５】
機関負荷及び機関回転数は、排気の温度と相関が高いことから、同構成によっても比較的正確に、パティキュレートフィルタに流入する排気の温度を制御することができる。また、温度検出手段によって検出される温度と、負荷検出手段によって検出又は推定されるパラメータとを併せ参照すれば、パティキュレートフィルタに流入する排気の温度を一層緻密に制御することができる。
【００１６】
（５）また、前記ヒータを前記還流通路における前記パティキュレートフィルタのガス流路上流に備えて、且つ、前記ヒータを通過するガスの流路断面は前記パティキュレートフィルタを通過するガスの流路断面よりも小さく、前記ヒータを通過するガスの流路体積は前記パティキュレートフィルタを通過するガスの流路体積よりも小さくするのが好ましい。
【００１７】
同構成によれば、ヒータによる排気の昇温効率が一層高められる。
【００１８】
（６）また、他の発明は、内燃機関の排気の一部を吸気通路に還流させる還流通路を備えて、且つ、高密度の貴金属を担持してなる酸化触媒と、ガス中の微粒子を捕捉するパティキュレートフィルタと、冷却装置とを、前記還流通路内のガス流路上流から下流に順次配設することを要旨とする。
【００１９】
同構成によれば、還流通路に導入される排気の温度が比較的低い場合であっても、還流通路に流入する排気に含まれる微粒子及び未燃ガス成分が酸化触媒によって酸化分解されるか、又は極めて分解され易い状態となってパティキュレートフィルタに到達する。さらに、このとき発生する熱が同通路内の排気の温度を上昇させる。このため、パティキュレートフィルタにおける微粒子の分解反応が促進される。
【００２０】
（７）とくに、前記酸化触媒は、担体基材と該担体基材表面に形成されたコート層と該コート層に担持される貴金属とを有して、且つ、前記貴金属の担持密度は、前記コート層の容積１Ｌ当たり１０ｇ以上であるのが好ましい。
【００２１】
（８）前記酸化触媒を通過するガスの流路断面は前記パティキュレートフィルタを通過するガスの流路断面よりも小さく、且つ、前記酸化触媒を通過するガスの流路体積は前記パティキュレートフィルタを通過するガスの流路体積よりも小さくするのが好ましい。
【００２２】
同構成によれば、酸化触媒による排気の昇温効率が一層高められる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、本発明を、ディーゼルエンジンの排気還流装置として具体化した第１の実施の形態について説明する。
【００２４】
〔エンジンの基本構造及び機能〕
図１に示すように、内燃機関（以下、エンジンという）１は、吸入行程、圧縮行程、爆発行程（膨張行程）及び排気行程の４サイクルを繰り返して出力を得るディーゼルエンジンである。エンジン１は、その内部に燃焼室（シリンダ）２を形成する。燃焼室２で発生する燃料の爆発力は、ピストン３及びコンロッド４を介してクランクシャフト（図示略）の回転力に変換される。また、燃焼室２には、吸気通路５の最下流部をなす吸気ポート５Ａと、排気通路６の最上流部をなす排気ポート６Ａとが設けられている。吸気ポート５Ａと燃焼室２との境界は吸気弁５Ｂによって開閉される。また、排気ポート６Ａと燃焼室２との境界は排気弁６Ｂによって開閉される。
【００２５】
エンジン１は、燃料噴射弁１０を備える。燃料噴射弁１０は、高圧ポンプ（図示略）等によって加圧された軽油を、燃焼室２に適宜の量、適宜のタイミングで噴射供給する電磁駆動式開閉弁である。
【００２６】
エンジン１は、運転者によるアクセルペダル（図示略）の踏込量に応じた信号を出力するアクセルポジションセンサ（図示略）、クランクシャフト（図示略）の回転速度（エンジン回転数）ＮＥに応じた信号を出力する回転速度センサ、及びエンジン１内を循環する冷却水の温度（冷却水温）に応じた信号を出力する水温センサ、吸気通路５を通じて燃焼室２に導入される空気の流量（吸入空気量）に応じた信号を出力するエアフロメータ等、各種センサを備える。これら各種センサの信号は、電子制御ユニット（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ：ＥＣＵ）２０に入力される。
【００２７】
ＥＣＵ２０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等からなる論理演算回路を備え、各種センサの信号に基づいてエンジン１の各種構成要素を統括制御する。例えば、ＥＣＵ２０は、エンジン１の運転状態に基づき燃料噴射弁１０の開閉操作（燃料噴射制御）を行う。
【００２８】
また、排気通路６には、排気中に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）、炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、微粒子（ＰＭ：Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ）等を浄化する排気浄化用触媒７が設けられている。
【００２９】
また、エンジン１には、吸気通路５と排気通路６とを連通する還流通路（ＥＧＲ通路）３０が形成されている。このＥＧＲ通路３０は、排気の一部を適宜吸気通路５に戻す機能を有する。ＥＧＲ通路３０には、同通路３０内を流れるガス（以下、ＥＧＲガスという）の流れ方向（図１中において矢印で示す）に沿って上流から下流にかけ、電気ヒータ３１、パティキュレートフィルタ（以下、単にフィルタという）３２、ＥＧＲクーラ３３、ＥＧＲ弁３４が、順次配設されている。電気ヒータ３１の通電状態（オン／オフ）は、ＥＣＵ２０によって制御される。フィルタ３２は、例えば多孔質材料を主成分とするフィルタ構造物であって、ＥＧＲガスに含まれるＰＭを捕捉する。フィルタ３２又はフィルタ３２を通過するＥＧＲガスの温度がある程度以上になると、フィルタ３２に捕捉されたＰＭは、自然に酸化分解される。なお、電気ヒータ３１を通過するＥＧＲガスの流路断面が、フィルタ３２を通過するＥＧＲガスの流路断面よりも小さく、電気ヒータ３１を通過するＥＧＲガスの流路体積がフィルタ３２を通過するＥＧＲガスの流路体積よりも小さくなるように、電気ヒータ３１及びフィルタ３２の構造（形状及びサイズ）を決定するのが好ましい。
【００３０】
ＥＧＲクーラ３３は、ＥＧＲ通路３０の周囲を取り巻くように設けられ、ＥＧＲガスを冷却する。ＥＧＲ弁３４は、ＥＣＵ２０の指令信号に従って無段階に開閉される電子制御弁であり、ＥＧＲガスの流量を自在に調整することができる。また、ＥＧＲ通路３０には、温度センサ３５が設けられている。温度センサ３５は、フィルタ３２及びＥＧＲクーラ３３間を通過するＥＧＲガスの温度（ＥＧＲガス温）ＴＨＥＧＲに応じた信号を出力する。また、ＥＧＲ通路３０には、差圧センサ３６が設けられている。差圧センサ３６は、電気ヒータ３１に流入するＥＧＲガスの圧力と、フィルタ３２及びＥＧＲクーラ３３間を通過するＥＧＲガスの圧力との差（差圧）ＰＤＩＦに応じた信号を出力する。温度センサ３５及び差圧センサ３６は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０と電気的に接続されている。
【００３１】
ＥＣＵ２０は、中央処理装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及びバックアップＲＡＭ、タイマーカウンタ等からなる論理演算回路を備える。ＥＣＵ２０は、エンジン１の運転状態に関する各種制御を実行する。例えば、ＥＣＵ２０は、温度センサ３５及び差圧センサ３６等の出力する信号に基づいて、電気ヒータ３１の通電状態を制御する。
【００３２】
〔パティキュレートフィルタの機能〕
排気（ＥＧＲガス）に含まれるＰＭは、ＥＧＲ通路３０を介して吸気通路５に流入すると、エンジン１の燃焼状態に悪影響を与える。また、ＥＧＲガスに含まれるＰＭは、ＥＧＲガスの温度が低くなるほど成長し堆積しやすくなる。このため、ＥＧＲ通路３０のＥＧＲクーラ３３の設置部位やその下流部位には、ＰＭが堆積しやすい。このようなＰＭの堆積は、ＥＧＲ通路３０の詰まりやＥＧＲ弁３４の動作不良を引き起こす。
【００３３】
本実施の形態にかかるエンジン１では、ＥＧＲ通路３０において、電気ヒータ３１、フィルタ３２、ＥＧＲクーラ３３及びＥＧＲ弁３４を、ＥＧＲガスの流れの上流側から下流側に順次配設する。このような構成を採用すれば、例えば、ＥＧＲ通路３０においてフィルタ３２を通過するＥＧＲガスの温度が所定値を上回るように電気ヒータの通電制御を行い、ＥＧＲガスに含まれるＰＭをフィルタ３２で捕捉しつつ、ほぼ連続的に酸化除去することができる。
【００３４】
ここで、ＥＧＲ通路３０の断面は排気通路６の断面に比して極めて小さいため、ＥＧＲクーラ３３やＥＧＲ弁３４は、短時間で閉塞する懸念がある。しかし、本実施の形態にかかるエンジン１では、フィルタ３２に捕捉されたＰＭを、電気ヒータ３１の機能を用いて連続的に（又は比較的短周期で断続的に）酸化分解する。つまり、ＥＧＲガスに含まれるＰＭは、ＥＧＲクーラ３３やＥＧＲ弁３４の設置部位に到達することなく、効率的に取り除かれる。しかも、捕捉されたＰＭによってフィルタ３２が閉塞（目詰まり）する懸念も生じない。
【００３５】
〔電気ヒータの通電制御〕
以下、エンジン１で採用し得る電気ヒータ３１の通電制御の一例について説明する。
【００３６】
図２は、電気ヒータ３１の通電制御の具体的な手順（ルーチン）を示すフローチャートである。本ルーチンは、エンジン１の始動後、ＥＣＵ２０を通じて所定時間毎に繰り返し実行される。
【００３７】
本ルーチンにおいて、ＥＣＵ２０は先ずステップＳ１０１でエンジン１の運転状態を反映する各種情報（例えば燃料噴射量Ｑやエンジン回転数ＮＥ等）を取得する。
【００３８】
続くステップＳ１０２においてＥＣＵ２０は、エンジン１の運転状態がいわゆる高負荷・高回転条件にあるか否かを判断する。この判断は、例えばエンジン１の燃料噴射量Ｑとエンジン回転数ＮＥとによって規定されるマップ（図示略）に基づいて行えばよい。同ステップＳ１０２での判断が肯定である場合、ＥＣＵ２０はステップＳ１０６にジャンプし、電気ヒータ３１への通電状態を「オフ」にした上で本ルーチンを一旦抜ける。また、電気ヒータ３１の通電状態が既に「オフ」であれば、何らの処理を行うことなく本ルーチンを一旦抜ける。高負荷・高回転条件では本来的に排気（ＥＧＲガス）の温度が高く、電気ヒータ３１を発熱させなくても、フィルタ３２に捕捉されたＰＭの酸化分解が効率的に進行するためである。
【００３９】
一方、同ステップＳ１０２での判断が否定である場合、ＥＣＵ２０はステップＳ１０３に進み、電気ヒータ３１の通電状態が「オン」になっているか否かを判断する。
【００４０】
ステップＳ１０３での判断が肯定である場合、温度センサ３５の信号に基づいて把握されるＥＧＲガス温ＴＨＥＧＲが所定値Ａ＋αを上回り（Ｓ１０４）、且つ、差圧センサ３６の信号に基づいて把握されるフィルタ３２上流とフィルタ３２下流の間の差圧ＰＤＩＦが所定値Ｂ未満であれば（Ｓ１０５）、電気ヒータ３１の通電状態を「オフ」にした上で（Ｓ１０６）本ルーチンを一旦抜ける。これに対し、ＥＧＲガス温ＴＨＥＧＲが所定値Ａ＋α以下であるか（Ｓ１０４）、又は、差圧ＰＤＩＦが所定値Ｂ以上であれば（Ｓ１０５）、何らの処理を行うことなく本ルーチンを一旦抜ける。
【００４１】
他方、ステップＳ１０３での判断が否定である場合、ＥＧＲガス温ＴＨＥＧＲが所定値Ａ未満であるか（Ｓ１０７）、又は、差圧ＰＤＩＦが所定値Ｂ＋βを上回っていれば（Ｓ１０８）、電気ヒータ３１の通電状態を「オン」にした上で（Ｓ１０９）本ルーチンを一旦抜ける。これに対し、ＥＧＲガス温ＴＨＥＧＲが所定値Ａ以上であり（Ｓ１０７）、且つ、差圧ＰＤＩＦが所定値Ｂ＋β以下であれば（Ｓ１０８）、何らの処理を行うことなく本ルーチンを一旦抜ける。
【００４２】
このようにして、ＥＣＵ２０は、エンジン１の運転状態が中低負荷・中低回転条件にある場合に、ＥＧＲガス温ＴＨＥＧＲが「Ａ〜Ａ＋α」の範囲に保持され、差圧ＰＤＩＦが「Ｂ〜Ｂ＋β」の範囲に保持されるように、電気ヒータ３１の通電制御を行う。
【００４３】
なお、所定値Ａ，α，Ｂ，βには、何れも正の値を採用する。また、所定値Ａとしては例えば６００（℃）程度の数値を採用することができる。また、所定値Ｂとしては、マップ等を参照し、エンジン１の運転状態（例えば負荷及び回転数）に応じて異なる数値を採用するのが好ましい。フィルタ３２に同程度の量のＰＭが堆積していても、例えばエンジン負荷が大きくなるほど（エンジン回転数が大きくなるほど）、差圧ＰＤＩＦは大きくなるためである。
【００４４】
なお、図３のルーチンのように、より簡略な手順に従って電気ヒータ３１の通電制御を行うこともできる。
【００４５】
図３のルーチンでは、必要な情報を取得した上で（ステップＳ２０１）、エンジン１の運転状態によらず、ＥＧＲガス温ＴＨＥＧＲのみに基づいて電気ヒータ３１の通電状態を制御する。言い換えれば、ＥＧＲガス温ＴＨＥＧＲが「Ａ〜Ａ＋α」の範囲に保持されるように、電気ヒータ３１の通電状態を切り替える（Ｓ２０２〜Ｓ２０６）。図３のルーチンに従う通電制御の方法は、制御の緻密性という点で図２のルーチンに従う通電制御の方法よりは劣る。しかし、制御構造が簡素であるためＥＣＵ２０の演算負荷を低減できるといった点では、図３のルーチンに従う通電制御の方法に優位性がある。
【００４６】
以上説明したように、本実施の形態にかかるエンジン１の排気還流装置によれば、特にＥＧＲ通路３０に流入する排気（ＥＧＲガス）の温度が低い条件下であっても、電気ヒータ３１の機能に基づき、フィルタ３２に到達するＥＧＲガスの温度を上昇させ、又は、そのＥＧＲガスに含まれるＰＭ及び未燃ガス成分の反応性を高めることができる。この結果、フィルタ３２を閉塞（目詰まり）させることなく効率的に機能させ、冷却装置の配設部位におけるＥＧＲ通路３０の詰まりを防止することができる。
【００４７】
また、温度センサ３５の信号に基づき電気ヒータ３１の通電状態（発熱量）を制御することで、フィルタ３２に流入するＥＧＲガスの温度が、所定温度（例えば６００℃）以上に保持され、フィルタ３２に流入するＥＧＲガス中のＰＭが、安定して連続的に酸化分解される。
【００４８】
またとくに、図２のフローチャートにかかる制御構造を採用した場合、排気の温度と相関の高い燃料噴射量（エンジン負荷を代表するパラメータ）Ｑ及びエンジン回転数ＮＥを併せ参照することで、フィルタ３２に流入するＥＧＲガスの温度を一層緻密に制御することができる。
【００４９】
また、本実施の形態においては、電気ヒータ３１を通過するＥＧＲガスの流路断面が、フィルタ３２を通過するＥＧＲガスの流路断面よりも小さく、電気ヒータ３１を通過するＥＧＲガスの流路体積がフィルタ３２を通過するＥＧＲガスの流路体積よりも小さくなるように、電気ヒータ３１及びフィルタ３２の構造（形状及びサイズ）を決定することにした。このような構成によれば、電気ヒータ３１によるＥＧＲガスの昇温効率が一層高められる。
【００５０】
なお、図３のフローチャートにかかる制御構造のように、ＥＧＲガス温ＴＨＥＧＲのみに基づいて電気ヒータ３１の通電状態を切り替える制御を行う代わりに、差圧ＰＤＩＦのみに基づいて電気ヒータ３１の通電状態を切り替える制御を行ってもよい。
【００５１】
また、電気ヒータ３１の通電制御を、「オン／オフ」の切り替えではなく、段階的又は無段階に行い、フィルタ３２に流入するＥＧＲガスの温度（又は反応性）をより緻密に管理してもよい。この場合、例えばＥＧＲガス温ＴＥＧＲに対応する電気ヒータ３１への通電量のデータを記憶したマップを予め用意し、同マップを参照しつつ電気ヒータ３１への通電量を制御することにより、ＥＧＲガス温ＴＥＧＲが低くなるほど電気ヒータ３１への通電量を（段階的に又は無段階に）大きくすればよい。また、そのようなマップに替え、ＥＧＲガス温ＴＥＧＲを独立変数、電気ヒータ３１への通電量を従属変数とする関数を用いてもよい。
【００５２】
また、図２又は図３のフローチャートに、ＥＧＲ弁の開度に基づき電気ヒータ３１の通電状態を変更する制御構造を組み込んでもよい。例えば、ＥＧＲ弁の開度が所定値以下である場合（又はＥＧＲ弁が閉弁している場合）、電気ヒータ３１の通電状態を「オフ」にする制御構造を組み込むことができる。
【００５３】
また、電気ヒータ３１の通電状態を、エンジン負荷（燃料噴射量）Ｑ、又はエンジン回転数ＮＥのみに基づいて制御し、フィルタ３２に流入するＥＧＲガスの温度（反応性）を管理することもできる。
【００５４】
また、電気ヒータ３１に限らず、発熱量を制御することが可能な他のヒータを採用してもよい。ただし、ＥＧＲ通路に流入する排気（ＥＧＲガス）の温度に関わらずフィルタ３２によるＰＭの分解効率を、常時高い状態に保つためには、発熱量を緻密に制御することが可能な電気ヒータを用いるのが好ましい。
【００５５】
また、電気ヒータ３１に替え、パティキュレートフィルタと一体に形成された電気ヒータを採用し、パティキュレートフィルタ又はパティキュレートフィルタを通過するＥＧＲガスを直接加熱するようにしてもよい。
【００５６】
また、本実施の形態では、温度センサ３５をフィルタ３２とＥＧＲクーラ３３の間に配置することにしたが、ＥＧＲ通路３０内の他の部位に配置しても、本実施の形態に準ずる効果を奏することができる。
【００５７】
（第２の実施の形態）
次に、本発明を、ディーゼルエンジンの排気還流装置として具体化した第２の実施の形態について、第１の実施の形態と異なる点を中心に説明する。
【００５８】
図４は、第２の実施の形態にかかるエンジン１′を示す概略構成図である。同図４に示すように、第２の実施の形態にかかるエンジン１′は、電気ヒータ３１（図１参照）に替え、ＥＧＲ通路３０のフィルタ３２の上流に酸化触媒３１′を備える点で第１の実施の形態にかかるエンジン１（図１参照）とは異なる。
【００５９】
酸化触媒３１′は、例えばコージェライト等の材料からなるハニカム状の担体基材（図示略）と、その担体基材表面に形成されたコート層と、そのコート層に担持される例えば白金（Ｐｔ）等の貴金属とを有する。貴金属は、高密度（例えば、コート層の容積１Ｌ当たり１０ｇ以上）でコート層に分布する。
【００６０】
また、酸化触媒３１′を通過するＥＧＲガスの流路断面が、フィルタ３２を通過するＥＧＲガスの流路断面よりも小さく、酸化触媒３１′を通過するＥＧＲガスの流路体積がフィルタ３２を通過するＥＧＲガスの流路体積よりも小さくなるように、酸化触媒３１′及びフィルタ３２の構造（形状及びサイズ等）を決定するのが好ましい。
【００６１】
このような構成を有するエンジン１′の排気還流装置では、ＥＧＲ通路３０に流入した排気（ＥＧＲガス）が高密度の貴金属を含む酸化触媒３１′を通過する際、ＥＧＲガスに含まれるＰＭ及び未燃ガス成分が酸化分解されるか、又は極めて分解され易い状態となってフィルタ３２に到達する。さらに、このとき発生する熱がＥＧＲガスの温度を上昇させる。このため、フィルタ３２におけるＰＭの分解反応が促進される。還流通路３０に導入されるＥＧＲガスの温度が比較的低い場合（例えば６００℃未満である場合）、この効果は特に顕著となる。
【００６２】
また、このように簡易な構成を採用すれば、電気ヒータ３１、温度センサ３５及び差圧センサ３６等の機器（図１参照）を用いることなく、また特段の制御（電気ヒータ３１の通電制御）を実施するまでもなく、フィルタ３２におけるＰＭの分解反応を、常時促進することができる。
【００６３】
なお、上記第１の実施の形態にかかる電気ヒータ３１（図１参照）及び第２の実施の形態にかかる酸化触媒３１′（図４参照）の双方を、ＥＧＲ通路３０のフィルタ３２上流に設けてもよい。このような構成によれば、一層高い効率でフィルタ３２におけるＰＭの分解反応を促進することができる。
【００６４】
また、上記各実施の形態で採用されるフィルタ３２の表面には、ＰＭの酸化分解反応を促進する材料（例えば触媒等）を担持するようにしてもよい。
【００６５】
また、上記各実施の形態で採用される排気浄化用触媒としては、排気中の有害成分を浄化する機能を有する各種の材料を用いることができる。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、還流通路に流入する排気の温度が低い条件下であっても、ヒータの機能に基づき、パティキュレートフィルタに到達する排気の温度、又は、パティキュレートフィルタ内の温度を上昇させ、その排気に含まれる微粒子及び未燃ガス成分の反応性を高めることができる。
この結果、パティキュレートフィルタを閉塞（目詰まり）させることなく効率的に機能させ、冷却装置の配設部位又はその近傍における還流通路の詰まりを防止することができる。
また、他の発明によれば、還流通路に導入される排気の温度が比較的低い場合であっても、還流通路に流入する排気に含まれる微粒子及び未燃ガス成分が酸化触媒によって酸化分解されるか、又は極めて分解され易い状態となってパティキュレートフィルタに到達する。さらに、このとき発生する熱が同通路内の排気の温度を上昇させる。このため、パティキュレートフィルタにおける微粒子の分解反応が促進される。
この結果、パティキュレートフィルタを閉塞（目詰まり）させることなく効率的に機能させ、冷却装置の配設部位又はその近傍における還流通路の詰まりを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかるディーゼルエンジンを示す概略構成図。
【図２】同実施の形態で採用される電気ヒータの通電制御の一例について、その具体的な手順を示すフローチャート。
【図３】同実施の形態で採用される電気ヒータの通電制御の他の例について、その具体的な手順を示すフローチャート。
【図４】本発明の第２の実施の形態にかかるディーゼルエンジンを示す概略構成図。
【符号の説明】
１，１′ 内燃機関（ディーゼルエンジン）
２ 燃焼室
３ ピストン
５ 吸気通路
５Ａ 吸気ポート
５Ｂ 吸気弁
６ 排気通路
６Ａ 排気ポート
６Ｂ 排気弁
７ 排気浄化用触媒
２０ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
３０ 還流通路（ＥＧＲ通路）
３１ 電気ヒータ
３１′ 酸化触媒
３２ パティキュレートフィルタ（フィルタ）
３３ ＥＧＲクーラ（冷却装置）
３４ ＥＧＲ弁
３５ 温度センサ
３６ 差圧センサ
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気の一部を吸気通路に還流させる排気還流装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、排気の一部を排気通路から吸気通路に還流させる還流通路（以下、ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）通路という）を備えた内燃機関の排気還流装置が知られている。排気中には不活性ガスが多量に含まれている。このため、排気の一部が吸気通路に導入されると、不活性ガスの熱容量分、機関の燃焼温度が低下し、機関燃焼に伴って発生するＮＯｘの量が低減される。
【０００３】
ところで、還流する排気（以下、ＥＧＲガスという）の温度が高くなると、当該ＥＧＲガスが導入されても機関の燃焼温度が低下し難くなる。このため、ＥＧＲガスの温度がある程度以上上がらないように、通常、ＥＧＲ通路の通路途中には冷却装置（以下、ＥＧＲクーラという）が設けられる（例えば特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−０４５８８１号公報
【特許文献２】
特開平０５−１８７３２９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ＥＧＲクーラによってＥＧＲガスの温度が低下すると、排気中に含まれる炭化水素（ＨＣ）等の未燃ガス成分や、微粒子（ＰＭ：Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ）が煤となってＥＧＲ通路（ＥＧＲクーラの設置部位）の内壁に付着し、当該通路を詰まらせてしまう懸念がある。
【０００６】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、内燃機関の排気の一部を吸気通路に還流させる還流通路と、その通路途中に設けられた冷却装置とを備えた装置構成において、微粒子等による冷却装置の配設部位又はその近傍における還流通路の詰まりを抑制することのできる内燃機関の排気還流装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、
（１）内燃機関の排気の一部を吸気通路に還流させる還流通路と、前記還流通路に設けられ還流する排気中の微粒子を捕捉するパティキュレートフィルタと、前記還流通路における前記パティキュレートフィルタのガス流路上流に、又は、前記還流通路において前記パティキュレートフィルタと一体に設けられるヒータと、前記還流通路における前記パティキュレートフィルタのガス流路下流に設けられる冷却装置と、を備えることを要旨とする。
【０００８】
同構成によれば、特に還流通路に流入する排気の温度が低い条件下であっても、ヒータの機能に基づき、パティキュレートフィルタに到達する排気の温度、又は、パティキュレートフィルタ内の温度を上昇させ、その排気に含まれる微粒子及び未燃ガス成分の反応性を高めることができる。
【０００９】
この結果、パティキュレートフィルタを閉塞（目詰まり）させることなく効率的に機能させ、冷却装置の配設部位又はその近傍における還流通路の詰まりを防止することができる。
【００１０】
（２）前記還流通路における前記ヒータの配設部位又はその下流の温度を検出する温度検出手段と、前記検出される温度が低くなると、前記ヒータの発熱量を高くする制御を行う制御手段と、を備えるのが好ましい。
【００１１】
同構成によれば、パティキュレートフィルタに流入する排気の温度、又は、パティキュレートフィルタ内の温度が、所定温度以上に保持され、同フィルタに流入する排気中の微粒子等が、安定して連続的に酸化分解される。
【００１２】
（３）また、前記還流通路における前記パティキュレートフィルタのガス流路上流の圧力と、前記パティキュレートフィルタのガス流路下流の圧力との差を検出する差圧検出手段と、前記検出される圧力の差が大きくなると、前記ヒータの発熱量を高くする制御を行う制御手段と、を備えるのが好ましい。
【００１３】
パティキュレートフィルタに対する微粒子の堆積量（目詰まりの度合い）が大きくなるほど、パティキュレートフィルタのガス流路上流の圧力と下流の圧力との差は大きくなる。同構成によれば、パティキュレートフィルタに対する微粒子の堆積量がある程度以上にならないように、ヒータを機能させることができる。
【００１４】
（４）また、当該内燃機関の負荷及び回転数の少なくとも一方に関するパラメータが低くなるほど前記ヒータの発熱量を高くする制御を行う制御手段と、を備えるのが好ましい。なお、「パラメータが低くなるほど前記ヒータの発熱量を高くする制御」には、当該パラメータが所定値を下回った場合にヒータを作動させるようなオン／オフ制御も含まれるし、当該パラメータの変化に応じてヒータの発熱量を段階的又は無段階に変更する制御も含まれる。
【００１５】
機関負荷及び機関回転数は、排気の温度と相関が高いことから、同構成によっても比較的正確に、パティキュレートフィルタに流入する排気の温度を制御することができる。また、温度検出手段によって検出される温度と、負荷検出手段によって検出又は推定されるパラメータとを併せ参照すれば、パティキュレートフィルタに流入する排気の温度を一層緻密に制御することができる。
【００１６】
（５）また、前記ヒータを前記還流通路における前記パティキュレートフィルタのガス流路上流に備えて、且つ、前記ヒータを通過するガスの流路断面は前記パティキュレートフィルタを通過するガスの流路断面よりも小さく、前記ヒータを通過するガスの流路体積は前記パティキュレートフィルタを通過するガスの流路体積よりも小さくするのが好ましい。
【００１７】
同構成によれば、ヒータによる排気の昇温効率が一層高められる。
【００１８】
（６）また、他の発明は、内燃機関の排気の一部を吸気通路に還流させる還流通路を備えて、且つ、高密度の貴金属を担持してなる酸化触媒と、ガス中の微粒子を捕捉するパティキュレートフィルタと、冷却装置とを、前記還流通路内のガス流路上流から下流に順次配設することを要旨とする。
【００１９】
同構成によれば、還流通路に導入される排気の温度が比較的低い場合であっても、還流通路に流入する排気に含まれる微粒子及び未燃ガス成分が酸化触媒によって酸化分解されるか、又は極めて分解され易い状態となってパティキュレートフィルタに到達する。さらに、このとき発生する熱が同通路内の排気の温度を上昇させる。このため、パティキュレートフィルタにおける微粒子の分解反応が促進される。
【００２０】
（７）とくに、前記酸化触媒は、担体基材と該担体基材表面に形成されたコート層と該コート層に担持される貴金属とを有して、且つ、前記貴金属の担持密度は、前記コート層の容積１Ｌ当たり１０ｇ以上であるのが好ましい。
【００２１】
（８）前記酸化触媒を通過するガスの流路断面は前記パティキュレートフィルタを通過するガスの流路断面よりも小さく、且つ、前記酸化触媒を通過するガスの流路体積は前記パティキュレートフィルタを通過するガスの流路体積よりも小さくするのが好ましい。
【００２２】
同構成によれば、酸化触媒による排気の昇温効率が一層高められる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、本発明を、ディーゼルエンジンの排気還流装置として具体化した第１の実施の形態について説明する。
【００２４】
〔エンジンの基本構造及び機能〕
図１に示すように、内燃機関（以下、エンジンという）１は、吸入行程、圧縮行程、爆発行程（膨張行程）及び排気行程の４サイクルを繰り返して出力を得るディーゼルエンジンである。エンジン１は、その内部に燃焼室（シリンダ）２を形成する。燃焼室２で発生する燃料の爆発力は、ピストン３及びコンロッド４を介してクランクシャフト（図示略）の回転力に変換される。また、燃焼室２には、吸気通路５の最下流部をなす吸気ポート５Ａと、排気通路６の最上流部をなす排気ポート６Ａとが設けられている。吸気ポート５Ａと燃焼室２との境界は吸気弁５Ｂによって開閉される。また、排気ポート６Ａと燃焼室２との境界は排気弁６Ｂによって開閉される。
【００２５】
エンジン１は、燃料噴射弁１０を備える。燃料噴射弁１０は、高圧ポンプ（図示略）等によって加圧された軽油を、燃焼室２に適宜の量、適宜のタイミングで噴射供給する電磁駆動式開閉弁である。
【００２６】
エンジン１は、運転者によるアクセルペダル（図示略）の踏込量に応じた信号を出力するアクセルポジションセンサ（図示略）、クランクシャフト（図示略）の回転速度（エンジン回転数）ＮＥに応じた信号を出力する回転速度センサ、及びエンジン１内を循環する冷却水の温度（冷却水温）に応じた信号を出力する水温センサ、吸気通路５を通じて燃焼室２に導入される空気の流量（吸入空気量）に応じた信号を出力するエアフロメータ等、各種センサを備える。これら各種センサの信号は、電子制御ユニット（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ：ＥＣＵ）２０に入力される。
【００２７】
ＥＣＵ２０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等からなる論理演算回路を備え、各種センサの信号に基づいてエンジン１の各種構成要素を統括制御する。例えば、ＥＣＵ２０は、エンジン１の運転状態に基づき燃料噴射弁１０の開閉操作（燃料噴射制御）を行う。
【００２８】
また、排気通路６には、排気中に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）、炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、微粒子（ＰＭ：Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ）等を浄化する排気浄化用触媒７が設けられている。
【００２９】
また、エンジン１には、吸気通路５と排気通路６とを連通する還流通路（ＥＧＲ通路）３０が形成されている。このＥＧＲ通路３０は、排気の一部を適宜吸気通路５に戻す機能を有する。ＥＧＲ通路３０には、同通路３０内を流れるガス（以下、ＥＧＲガスという）の流れ方向（図１中において矢印で示す）に沿って上流から下流にかけ、電気ヒータ３１、パティキュレートフィルタ（以下、単にフィルタという）３２、ＥＧＲクーラ３３、ＥＧＲ弁３４が、順次配設されている。電気ヒータ３１の通電状態（オン／オフ）は、ＥＣＵ２０によって制御される。フィルタ３２は、例えば多孔質材料を主成分とするフィルタ構造物であって、ＥＧＲガスに含まれるＰＭを捕捉する。フィルタ３２又はフィルタ３２を通過するＥＧＲガスの温度がある程度以上になると、フィルタ３２に捕捉されたＰＭは、自然に酸化分解される。なお、電気ヒータ３１を通過するＥＧＲガスの流路断面が、フィルタ３２を通過するＥＧＲガスの流路断面よりも小さく、電気ヒータ３１を通過するＥＧＲガスの流路体積がフィルタ３２を通過するＥＧＲガスの流路体積よりも小さくなるように、電気ヒータ３１及びフィルタ３２の構造（形状及びサイズ）を決定するのが好ましい。
【００３０】
ＥＧＲクーラ３３は、ＥＧＲ通路３０の周囲を取り巻くように設けられ、ＥＧＲガスを冷却する。ＥＧＲ弁３４は、ＥＣＵ２０の指令信号に従って無段階に開閉される電子制御弁であり、ＥＧＲガスの流量を自在に調整することができる。また、ＥＧＲ通路３０には、温度センサ３５が設けられている。温度センサ３５は、フィルタ３２及びＥＧＲクーラ３３間を通過するＥＧＲガスの温度（ＥＧＲガス温）ＴＨＥＧＲに応じた信号を出力する。また、ＥＧＲ通路３０には、差圧センサ３６が設けられている。差圧センサ３６は、電気ヒータ３１に流入するＥＧＲガスの圧力と、フィルタ３２及びＥＧＲクーラ３３間を通過するＥＧＲガスの圧力との差（差圧）ＰＤＩＦに応じた信号を出力する。温度センサ３５及び差圧センサ３６は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０と電気的に接続されている。
【００３１】
ＥＣＵ２０は、中央処理装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及びバックアップＲＡＭ、タイマーカウンタ等からなる論理演算回路を備える。ＥＣＵ２０は、エンジン１の運転状態に関する各種制御を実行する。例えば、ＥＣＵ２０は、温度センサ３５及び差圧センサ３６等の出力する信号に基づいて、電気ヒータ３１の通電状態を制御する。
【００３２】
〔パティキュレートフィルタの機能〕
排気（ＥＧＲガス）に含まれるＰＭは、ＥＧＲ通路３０を介して吸気通路５に流入すると、エンジン１の燃焼状態に悪影響を与える。また、ＥＧＲガスに含まれるＰＭは、ＥＧＲガスの温度が低くなるほど成長し堆積しやすくなる。このため、ＥＧＲ通路３０のＥＧＲクーラ３３の設置部位やその下流部位には、ＰＭが堆積しやすい。このようなＰＭの堆積は、ＥＧＲ通路３０の詰まりやＥＧＲ弁３４の動作不良を引き起こす。
【００３３】
本実施の形態にかかるエンジン１では、ＥＧＲ通路３０において、電気ヒータ３１、フィルタ３２、ＥＧＲクーラ３３及びＥＧＲ弁３４を、ＥＧＲガスの流れの上流側から下流側に順次配設する。このような構成を採用すれば、例えば、ＥＧＲ通路３０においてフィルタ３２を通過するＥＧＲガスの温度が所定値を上回るように電気ヒータの通電制御を行い、ＥＧＲガスに含まれるＰＭをフィルタ３２で捕捉しつつ、ほぼ連続的に酸化除去することができる。
【００３４】
ここで、ＥＧＲ通路３０の断面は排気通路６の断面に比して極めて小さいため、ＥＧＲクーラ３３やＥＧＲ弁３４は、短時間で閉塞する懸念がある。しかし、本実施の形態にかかるエンジン１では、フィルタ３２に捕捉されたＰＭを、電気ヒータ３１の機能を用いて連続的に（又は比較的短周期で断続的に）酸化分解する。つまり、ＥＧＲガスに含まれるＰＭは、ＥＧＲクーラ３３やＥＧＲ弁３４の設置部位に到達することなく、効率的に取り除かれる。しかも、捕捉されたＰＭによってフィルタ３２が閉塞（目詰まり）する懸念も生じない。
【００３５】
〔電気ヒータの通電制御〕
以下、エンジン１で採用し得る電気ヒータ３１の通電制御の一例について説明する。
【００３６】
図２は、電気ヒータ３１の通電制御の具体的な手順（ルーチン）を示すフローチャートである。本ルーチンは、エンジン１の始動後、ＥＣＵ２０を通じて所定時間毎に繰り返し実行される。
【００３７】
本ルーチンにおいて、ＥＣＵ２０は先ずステップＳ１０１でエンジン１の運転状態を反映する各種情報（例えば燃料噴射量Ｑやエンジン回転数ＮＥ等）を取得する。
【００３８】
続くステップＳ１０２においてＥＣＵ２０は、エンジン１の運転状態がいわゆる高負荷・高回転条件にあるか否かを判断する。この判断は、例えばエンジン１の燃料噴射量Ｑとエンジン回転数ＮＥとによって規定されるマップ（図示略）に基づいて行えばよい。同ステップＳ１０２での判断が肯定である場合、ＥＣＵ２０はステップＳ１０６にジャンプし、電気ヒータ３１への通電状態を「オフ」にした上で本ルーチンを一旦抜ける。また、電気ヒータ３１の通電状態が既に「オフ」であれば、何らの処理を行うことなく本ルーチンを一旦抜ける。高負荷・高回転条件では本来的に排気（ＥＧＲガス）の温度が高く、電気ヒータ３１を発熱させなくても、フィルタ３２に捕捉されたＰＭの酸化分解が効率的に進行するためである。
【００３９】
一方、同ステップＳ１０２での判断が否定である場合、ＥＣＵ２０はステップＳ１０３に進み、電気ヒータ３１の通電状態が「オン」になっているか否かを判断する。
【００４０】
ステップＳ１０３での判断が肯定である場合、温度センサ３５の信号に基づいて把握されるＥＧＲガス温ＴＨＥＧＲが所定値Ａ＋αを上回り（Ｓ１０４）、且つ、差圧センサ３６の信号に基づいて把握されるフィルタ３２上流とフィルタ３２下流の間の差圧ＰＤＩＦが所定値Ｂ未満であれば（Ｓ１０５）、電気ヒータ３１の通電状態を「オフ」にした上で（Ｓ１０６）本ルーチンを一旦抜ける。これに対し、ＥＧＲガス温ＴＨＥＧＲが所定値Ａ＋α以下であるか（Ｓ１０４）、又は、差圧ＰＤＩＦが所定値Ｂ以上であれば（Ｓ１０５）、何らの処理を行うことなく本ルーチンを一旦抜ける。
【００４１】
他方、ステップＳ１０３での判断が否定である場合、ＥＧＲガス温ＴＨＥＧＲが所定値Ａ未満であるか（Ｓ１０７）、又は、差圧ＰＤＩＦが所定値Ｂ＋βを上回っていれば（Ｓ１０８）、電気ヒータ３１の通電状態を「オン」にした上で（Ｓ１０９）本ルーチンを一旦抜ける。これに対し、ＥＧＲガス温ＴＨＥＧＲが所定値Ａ以上であり（Ｓ１０７）、且つ、差圧ＰＤＩＦが所定値Ｂ＋β以下であれば（Ｓ１０８）、何らの処理を行うことなく本ルーチンを一旦抜ける。
【００４２】
このようにして、ＥＣＵ２０は、エンジン１の運転状態が中低負荷・中低回転条件にある場合に、ＥＧＲガス温ＴＨＥＧＲが「Ａ〜Ａ＋α」の範囲に保持され、差圧ＰＤＩＦが「Ｂ〜Ｂ＋β」の範囲に保持されるように、電気ヒータ３１の通電制御を行う。
【００４３】
なお、所定値Ａ，α，Ｂ，βには、何れも正の値を採用する。また、所定値Ａとしては例えば６００（℃）程度の数値を採用することができる。また、所定値Ｂとしては、マップ等を参照し、エンジン１の運転状態（例えば負荷及び回転数）に応じて異なる数値を採用するのが好ましい。フィルタ３２に同程度の量のＰＭが堆積していても、例えばエンジン負荷が大きくなるほど（エンジン回転数が大きくなるほど）、差圧ＰＤＩＦは大きくなるためである。
【００４４】
なお、図３のルーチンのように、より簡略な手順に従って電気ヒータ３１の通電制御を行うこともできる。
【００４５】
図３のルーチンでは、必要な情報を取得した上で（ステップＳ２０１）、エンジン１の運転状態によらず、ＥＧＲガス温ＴＨＥＧＲのみに基づいて電気ヒータ３１の通電状態を制御する。言い換えれば、ＥＧＲガス温ＴＨＥＧＲが「Ａ〜Ａ＋α」の範囲に保持されるように、電気ヒータ３１の通電状態を切り替える（Ｓ２０２〜Ｓ２０６）。図３のルーチンに従う通電制御の方法は、制御の緻密性という点で図２のルーチンに従う通電制御の方法よりは劣る。しかし、制御構造が簡素であるためＥＣＵ２０の演算負荷を低減できるといった点では、図３のルーチンに従う通電制御の方法に優位性がある。
【００４６】
以上説明したように、本実施の形態にかかるエンジン１の排気還流装置によれば、特にＥＧＲ通路３０に流入する排気（ＥＧＲガス）の温度が低い条件下であっても、電気ヒータ３１の機能に基づき、フィルタ３２に到達するＥＧＲガスの温度を上昇させ、又は、そのＥＧＲガスに含まれるＰＭ及び未燃ガス成分の反応性を高めることができる。この結果、フィルタ３２を閉塞（目詰まり）させることなく効率的に機能させ、冷却装置の配設部位におけるＥＧＲ通路３０の詰まりを防止することができる。
【００４７】
また、温度センサ３５の信号に基づき電気ヒータ３１の通電状態（発熱量）を制御することで、フィルタ３２に流入するＥＧＲガスの温度が、所定温度（例えば６００℃）以上に保持され、フィルタ３２に流入するＥＧＲガス中のＰＭが、安定して連続的に酸化分解される。
【００４８】
またとくに、図２のフローチャートにかかる制御構造を採用した場合、排気の温度と相関の高い燃料噴射量（エンジン負荷を代表するパラメータ）Ｑ及びエンジン回転数ＮＥを併せ参照することで、フィルタ３２に流入するＥＧＲガスの温度を一層緻密に制御することができる。
【００４９】
また、本実施の形態においては、電気ヒータ３１を通過するＥＧＲガスの流路断面が、フィルタ３２を通過するＥＧＲガスの流路断面よりも小さく、電気ヒータ３１を通過するＥＧＲガスの流路体積がフィルタ３２を通過するＥＧＲガスの流路体積よりも小さくなるように、電気ヒータ３１及びフィルタ３２の構造（形状及びサイズ）を決定することにした。このような構成によれば、電気ヒータ３１によるＥＧＲガスの昇温効率が一層高められる。
【００５０】
なお、図３のフローチャートにかかる制御構造のように、ＥＧＲガス温ＴＨＥＧＲのみに基づいて電気ヒータ３１の通電状態を切り替える制御を行う代わりに、差圧ＰＤＩＦのみに基づいて電気ヒータ３１の通電状態を切り替える制御を行ってもよい。
【００５１】
また、電気ヒータ３１の通電制御を、「オン／オフ」の切り替えではなく、段階的又は無段階に行い、フィルタ３２に流入するＥＧＲガスの温度（又は反応性）をより緻密に管理してもよい。この場合、例えばＥＧＲガス温ＴＥＧＲに対応する電気ヒータ３１への通電量のデータを記憶したマップを予め用意し、同マップを参照しつつ電気ヒータ３１への通電量を制御することにより、ＥＧＲガス温ＴＥＧＲが低くなるほど電気ヒータ３１への通電量を（段階的に又は無段階に）大きくすればよい。また、そのようなマップに替え、ＥＧＲガス温ＴＥＧＲを独立変数、電気ヒータ３１への通電量を従属変数とする関数を用いてもよい。
【００５２】
また、図２又は図３のフローチャートに、ＥＧＲ弁の開度に基づき電気ヒータ３１の通電状態を変更する制御構造を組み込んでもよい。例えば、ＥＧＲ弁の開度が所定値以下である場合（又はＥＧＲ弁が閉弁している場合）、電気ヒータ３１の通電状態を「オフ」にする制御構造を組み込むことができる。
【００５３】
また、電気ヒータ３１の通電状態を、エンジン負荷（燃料噴射量）Ｑ、又はエンジン回転数ＮＥのみに基づいて制御し、フィルタ３２に流入するＥＧＲガスの温度（反応性）を管理することもできる。
【００５４】
また、電気ヒータ３１に限らず、発熱量を制御することが可能な他のヒータを採用してもよい。ただし、ＥＧＲ通路に流入する排気（ＥＧＲガス）の温度に関わらずフィルタ３２によるＰＭの分解効率を、常時高い状態に保つためには、発熱量を緻密に制御することが可能な電気ヒータを用いるのが好ましい。
【００５５】
また、電気ヒータ３１に替え、パティキュレートフィルタと一体に形成された電気ヒータを採用し、パティキュレートフィルタ又はパティキュレートフィルタを通過するＥＧＲガスを直接加熱するようにしてもよい。
【００５６】
また、本実施の形態では、温度センサ３５をフィルタ３２とＥＧＲクーラ３３の間に配置することにしたが、ＥＧＲ通路３０内の他の部位に配置しても、本実施の形態に準ずる効果を奏することができる。
【００５７】
（第２の実施の形態）
次に、本発明を、ディーゼルエンジンの排気還流装置として具体化した第２の実施の形態について、第１の実施の形態と異なる点を中心に説明する。
【００５８】
図４は、第２の実施の形態にかかるエンジン１′を示す概略構成図である。同図４に示すように、第２の実施の形態にかかるエンジン１′は、電気ヒータ３１（図１参照）に替え、ＥＧＲ通路３０のフィルタ３２の上流に酸化触媒３１′を備える点で第１の実施の形態にかかるエンジン１（図１参照）とは異なる。
【００５９】
酸化触媒３１′は、例えばコージェライト等の材料からなるハニカム状の担体基材（図示略）と、その担体基材表面に形成されたコート層と、そのコート層に担持される例えば白金（Ｐｔ）等の貴金属とを有する。貴金属は、高密度（例えば、コート層の容積１Ｌ当たり１０ｇ以上）でコート層に分布する。
【００６０】
また、酸化触媒３１′を通過するＥＧＲガスの流路断面が、フィルタ３２を通過するＥＧＲガスの流路断面よりも小さく、酸化触媒３１′を通過するＥＧＲガスの流路体積がフィルタ３２を通過するＥＧＲガスの流路体積よりも小さくなるように、酸化触媒３１′及びフィルタ３２の構造（形状及びサイズ等）を決定するのが好ましい。
【００６１】
このような構成を有するエンジン１′の排気還流装置では、ＥＧＲ通路３０に流入した排気（ＥＧＲガス）が高密度の貴金属を含む酸化触媒３１′を通過する際、ＥＧＲガスに含まれるＰＭ及び未燃ガス成分が酸化分解されるか、又は極めて分解され易い状態となってフィルタ３２に到達する。さらに、このとき発生する熱がＥＧＲガスの温度を上昇させる。このため、フィルタ３２におけるＰＭの分解反応が促進される。還流通路３０に導入されるＥＧＲガスの温度が比較的低い場合（例えば６００℃未満である場合）、この効果は特に顕著となる。
【００６２】
また、このように簡易な構成を採用すれば、電気ヒータ３１、温度センサ３５及び差圧センサ３６等の機器（図１参照）を用いることなく、また特段の制御（電気ヒータ３１の通電制御）を実施するまでもなく、フィルタ３２におけるＰＭの分解反応を、常時促進することができる。
【００６３】
なお、上記第１の実施の形態にかかる電気ヒータ３１（図１参照）及び第２の実施の形態にかかる酸化触媒３１′（図４参照）の双方を、ＥＧＲ通路３０のフィルタ３２上流に設けてもよい。このような構成によれば、一層高い効率でフィルタ３２におけるＰＭの分解反応を促進することができる。
【００６４】
また、上記各実施の形態で採用されるフィルタ３２の表面には、ＰＭの酸化分解反応を促進する材料（例えば触媒等）を担持するようにしてもよい。
【００６５】
また、上記各実施の形態で採用される排気浄化用触媒としては、排気中の有害成分を浄化する機能を有する各種の材料を用いることができる。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、還流通路に流入する排気の温度が低い条件下であっても、ヒータの機能に基づき、パティキュレートフィルタに到達する排気の温度、又は、パティキュレートフィルタ内の温度を上昇させ、その排気に含まれる微粒子及び未燃ガス成分の反応性を高めることができる。
この結果、パティキュレートフィルタを閉塞（目詰まり）させることなく効率的に機能させ、冷却装置の配設部位又はその近傍における還流通路の詰まりを防止することができる。
また、他の発明によれば、還流通路に導入される排気の温度が比較的低い場合であっても、還流通路に流入する排気に含まれる微粒子及び未燃ガス成分が酸化触媒によって酸化分解されるか、又は極めて分解され易い状態となってパティキュレートフィルタに到達する。さらに、このとき発生する熱が同通路内の排気の温度を上昇させる。このため、パティキュレートフィルタにおける微粒子の分解反応が促進される。
この結果、パティキュレートフィルタを閉塞（目詰まり）させることなく効率的に機能させ、冷却装置の配設部位又はその近傍における還流通路の詰まりを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかるディーゼルエンジンを示す概略構成図。
【図２】同実施の形態で採用される電気ヒータの通電制御の一例について、その具体的な手順を示すフローチャート。
【図３】同実施の形態で採用される電気ヒータの通電制御の他の例について、その具体的な手順を示すフローチャート。
【図４】本発明の第２の実施の形態にかかるディーゼルエンジンを示す概略構成図。
【符号の説明】
１，１′ 内燃機関（ディーゼルエンジン）
２ 燃焼室
３ ピストン
５ 吸気通路
５Ａ 吸気ポート
５Ｂ 吸気弁
６ 排気通路
６Ａ 排気ポート
６Ｂ 排気弁
７ 排気浄化用触媒
２０ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
３０ 還流通路（ＥＧＲ通路）
３１ 電気ヒータ
３１′ 酸化触媒
３２ パティキュレートフィルタ（フィルタ）
３３ ＥＧＲクーラ（冷却装置）
３４ ＥＧＲ弁
３５ 温度センサ
３６ 差圧センサ
Claims (8)
- 内燃機関の排気の一部を吸気通路に還流させる還流通路と、
前記還流通路に設けられ還流する排気中の微粒子を捕捉するパティキュレートフィルタと、
前記還流通路における前記パティキュレートフィルタのガス流路上流に、又は、前記還流通路において前記パティキュレートフィルタと一体に設けられるヒータと、
前記還流通路における前記パティキュレートフィルタのガス流路下流に設けられる冷却装置と、を備えることを特徴とする内燃機関の排気還流装置。 - 前記還流通路における前記ヒータの配設部位又はその下流の温度を検出する温度検出手段と、
前記検出される温度が低くなると、前記ヒータの発熱量を高くする制御を行う制御手段と、を備えることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気還流装置。 - 前記還流通路における前記パティキュレートフィルタのガス流路上流の圧力と、前記パティキュレートフィルタのガス流路下流の圧力との差を検出する差圧検出手段と、
前記検出される圧力の差が大きくなると、前記ヒータの発熱量を高くする制御を行う制御手段と、を備えることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気還流装置。 - 当該内燃機関の負荷及び回転数の少なくとも一方に関するパラメータが低くなるほど前記ヒータの発熱量を高くする制御を行う制御手段と、を備えることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の内燃機関の排気還流装置。
- 前記ヒータを前記還流通路における前記パティキュレートフィルタのガス流路上流に備えて、
且つ、
前記ヒータを通過するガスの流路断面は前記パティキュレートフィルタを通過するガスの流路断面よりも小さく、前記ヒータを通過するガスの流路体積は前記パティキュレートフィルタを通過するガスの流路体積よりも小さいことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の内燃機関の排気還流装置。 - 内燃機関の排気の一部を吸気通路に還流させる還流通路を備えて、
且つ、
高密度の貴金属を担持してなる酸化触媒と、ガス中の微粒子を捕捉するパティキュレートフィルタと、冷却装置とを、前記還流通路内のガス流路上流から下流に順次配設することを特徴とする内燃機関の排気還流装置。 - 前記酸化触媒は、担体基材と該担体基材表面に形成されたコート層と該コート層に担持される貴金属とを有して、
且つ、
前記貴金属の担持密度は、前記コート層の容積１Ｌ当たり１０ｇ以上であることを特徴とする請求項６記載の内燃機関の排気還流装置。 - 前記酸化触媒を通過するガスの流路断面は前記パティキュレートフィルタを通過するガスの流路断面よりも小さく、且つ、前記酸化触媒を通過するガスの流路体積は前記パティキュレートフィルタを通過するガスの流路体積よりも小さいことを特徴とする請求項６又は７記載の内燃機関の排気還流装置。
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Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007123011A1 (ja) | 2006-04-10 | 2007-11-01 | Isuzu Motors Limited | 排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化システム |
| FR2902470A1 (fr) * | 2006-06-19 | 2007-12-21 | Peugeot Citroen Automobiles Sa | Systeme de rechauffage du siege de soupape d'une vanne egr |
| US7770385B2 (en) * | 2003-11-25 | 2010-08-10 | Emcon Technologies Llc | Internal combustion engine exhaust system |
| US20130019848A1 (en) * | 2011-03-24 | 2013-01-24 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust gas recirculation apparatus of internal combustion engine |
| US20140020361A1 (en) * | 2012-07-17 | 2014-01-23 | GM Global Technology Operations LLC | Exhaust gas recirculation cooler with a heated filter |
| WO2014156427A1 (ja) * | 2013-03-28 | 2014-10-02 | ヤンマー株式会社 | エンジン |
| KR101619540B1 (ko) * | 2010-09-29 | 2016-05-10 | 현대자동차주식회사 | 저압 배기가스 재순환 장치의 비상 필터의 클리닝 방법 |
-
2003
- 2003-06-25 JP JP2003181338A patent/JP2005016390A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7770385B2 (en) * | 2003-11-25 | 2010-08-10 | Emcon Technologies Llc | Internal combustion engine exhaust system |
| US8209967B2 (en) | 2003-11-25 | 2012-07-03 | Emcon Technologies Llc | Internal combustion engine exhaust system |
| WO2007123011A1 (ja) | 2006-04-10 | 2007-11-01 | Isuzu Motors Limited | 排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化システム |
| US8056321B2 (en) | 2006-04-10 | 2011-11-15 | Isuzu Motors Limited | Exhaust gas purification method and exhaust gas purification system |
| FR2902470A1 (fr) * | 2006-06-19 | 2007-12-21 | Peugeot Citroen Automobiles Sa | Systeme de rechauffage du siege de soupape d'une vanne egr |
| KR101619540B1 (ko) * | 2010-09-29 | 2016-05-10 | 현대자동차주식회사 | 저압 배기가스 재순환 장치의 비상 필터의 클리닝 방법 |
| US20130019848A1 (en) * | 2011-03-24 | 2013-01-24 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust gas recirculation apparatus of internal combustion engine |
| US20140020361A1 (en) * | 2012-07-17 | 2014-01-23 | GM Global Technology Operations LLC | Exhaust gas recirculation cooler with a heated filter |
| WO2014156427A1 (ja) * | 2013-03-28 | 2014-10-02 | ヤンマー株式会社 | エンジン |
| JP2014190322A (ja) * | 2013-03-28 | 2014-10-06 | Yanmar Co Ltd | エンジン |
| US9932919B2 (en) | 2013-03-28 | 2018-04-03 | Yanmar Co., Ltd. | Engine |
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