JP2005036662A - 内燃機関の排気処理装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】従来と比較してより広い運転範囲において排気浄化手段に適正量の排気ガスを流入させることが可能な排気処理装置を提供する。
【解決手段】各バンク２Ｌ、２Ｒの気筒３群のそれぞれの吸気側が共通の吸気集合部６ａに接続され、排気側が気筒群毎に異なる排気通路７に接続され、各排気通路７には排気浄化手段としてのパティキュレートフィルタ１０が設けられ、各排気通路７はフィルタ１０よりも上流側に接続された気筒群毎のＥＧＲ通路１１を介して吸気集合部６ａと接続されたＶ型ディーゼルエンジン１において、各ＥＧＲ通路１１から還流される排気ガス量を調整する排気通路７毎のＥＧＲ弁１２の開度をＥＣＵ１９にて変化させることにより、少なくとも一つの排気通路７のパティキュレートフィルタ１０に流入する排気ガス量を目標値に制御する。
【選択図】 図１
【解決手段】各バンク２Ｌ、２Ｒの気筒３群のそれぞれの吸気側が共通の吸気集合部６ａに接続され、排気側が気筒群毎に異なる排気通路７に接続され、各排気通路７には排気浄化手段としてのパティキュレートフィルタ１０が設けられ、各排気通路７はフィルタ１０よりも上流側に接続された気筒群毎のＥＧＲ通路１１を介して吸気集合部６ａと接続されたＶ型ディーゼルエンジン１において、各ＥＧＲ通路１１から還流される排気ガス量を調整する排気通路７毎のＥＧＲ弁１２の開度をＥＣＵ１９にて変化させることにより、少なくとも一つの排気通路７のパティキュレートフィルタ１０に流入する排気ガス量を目標値に制御する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の気筒群のそれぞれが互いに異なる排気通路に接続され、各排気通路に排気浄化手段が設けられた内燃機関の排気処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
バンク毎に吸気通路及び排気通路が分離されているＶ型の内燃機関において、一方のバンクの排気通路と他方のバンクの吸気通路とをＥＧＲ通路にて接続してバンク間におけるＥＧＲ率のバラツキを抑えるようにした排気処理装置が知られている（特許文献１参照）。また、バンク毎に設けられた排気通路のそれぞれに排気浄化手段として三元触媒が設けられたＶ型の内燃機関も知られている（特許文献２参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献３が存在する。
【０００３】
【特許文献１】
特開平０８−１７７６４７号公報
【特許文献２】
特開平１１−１１７７８６号公報
【特許文献３】
特開２００２−１５５７７９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
内燃機関に使用される排気浄化触媒は、排気ガスに含まれる粒子状物質の堆積や燃料に含まれる硫黄分の被毒等によってその浄化性能が徐々に劣化する。従って、触媒の使用に際しては粒子状物質の堆積や硫黄被毒を除去して触媒の浄化機能を回復させる再生処理を定期的に行う必要がある。こうした再生処理は触媒を所定温度まで加熱しかつ空燃比を所定の再生範囲に設定することによって実現されるが、触媒の温度を適正範囲に保つには触媒に流入するガス量も適正範囲に維持する必要がある。例えば、排気ガス量が過剰な場合は触媒の下流側の温度が過度に上昇し、ガス量が不足する場合は触媒の上流側の温度が過度に上昇する。
【０００５】
しかしながら、再生処理時における排気ガス流量の適正範囲は比較的狭く、限られた運転範囲でしか再生処理を行うことができない。気筒群毎の排気通路のそれぞれに排気浄化触媒が設けられた内燃機関においては、排気通路毎の排気ガス流量のバラツキから、全ての触媒に対して同時的に適正な流量の排気ガスを供給することが難しい場合がある。一方、触媒毎に分けて再生処理を実施するにしても、再生処理に適した運転範囲が元々限られているので、再生処理を迅速に完了することが困難な場合がある。
【０００６】
そこで、本発明は、従来と比較してより広い運転範囲において排気浄化手段に適正量の排気ガスを流入させることが可能な排気処理装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数の気筒群のそれぞれの吸気側が共通の吸気集合部に接続され、排気側が気筒群毎に異なる排気通路に接続され、各排気通路には排気浄化手段が設けられ、各排気通路は前記排気浄化手段よりも上流側に接続された気筒群毎のＥＧＲ通路を介して前記吸気集合部と接続された内燃機関に適用される排気処理装置において、各ＥＧＲ通路から還流される排気ガス量を調整する排気通路毎のＥＧＲ弁と、前記ＥＧＲ弁の開度を変化させることにより、少なくとも一つの排気通路の排気浄化手段に流入する排気ガス量を制御する流入量制御手段とを備えることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。
【０００８】
本発明の排気処理装置においては、いずれか一つのＥＧＲ通路のＥＧＲ弁の開度を変化させると、そのＥＧＲ通路が接続された排気通路に対応する気筒群からの排気ガスのＥＧＲ量（ＥＧＲ通路を介して吸気側に還流される排気ガス量をいう。）が増加又は減少し、その変化を相殺するように同一の気筒群に対応する排気浄化手段への排気ガスの流入量が減少又は増加する。一方、各ＥＧＲ通路から吸気側に還流される排気ガス（ＥＧＲガス）は共通の吸気集合部に導かれるので、いずれか一つのＥＧＲ通路からのＥＧＲガスが変化しても、その変化は他のＥＧＲ通路のＥＧＲ弁の開度を調整することにより緩和又は解消することができる。これにより、内燃機関の運転状態が本来であれば適正量の排気ガスを排出できない範囲にあるときでも、ＥＧＲ弁の開度調整によって少なくとも一つの排気浄化手段に対しては適正量の排気ガスを流入させることができる。従って、従来よりも広い運転範囲で排気浄化手段に適正量の排気ガスを流入させることができる。
【０００９】
本発明の排気処理装置においては、各排気通路の排気浄化手段に流入する排気ガス量を取得する流入量取得手段を具備し、前記ＥＧＲ弁制御手段は前記流入量取得手段が取得した排気ガス量と制御の目標値との差に基づいて前記ＥＧＲ弁の開度を制御してもよい（請求項２）。この態様によれば、排気浄化手段の状態に適した排気ガス量を目標値に設定することにより、その排気浄化手段に流入する排気ガス量を適正量に向かって制御することができる。なお、流入量取得手段による排気ガス量の取得は、センサ等の検出手段の検出値に基づいて排気ガス量を取得する態様、及び内燃機関の運転制御パラメータに基づいて排気ガス量を推定する態様のいずれも含む。
【００１０】
本発明の排気処理装置において、前記ＥＧＲ弁制御手段は、いずれか一つの気筒群に接続された排気通路の排気浄化手段に対して前記目標値の排気ガスが流入し、かつ前記吸気集合部に対しては前記内燃機関の運転状態に応じて定まる目標ＥＧＲ量の排気ガスが流入するように前記ＥＧＲ弁の開度を制御してもよい（請求項３）。この態様によれば、いずれか一つの気筒群に対応するＥＧＲ弁の開度を調整してその気筒群に接続された排気浄化触媒に適正量の排気ガスを流入させる一方で、そのＥＧＲ弁の開度調整による変化を相殺するように他のＥＧＲ弁の開度を調整して吸気集合部に流入するＥＧＲガスの量を内燃機関の運転状態から要求される目標ＥＧＲ量に一致させ、それによりいずれか一つの排気浄化手段に流入する排気ガス量を適正量に維持しつつ、内燃機関の全体で見たときのＥＧＲガス量を適正量に維持して、ＥＧＲ弁の操作に伴う内燃機関の運転状態（燃焼状態）の変化を防ぐことができる。
【００１１】
本発明の排気処理装置において、前記排気ガス量の前記目標値が前記排気浄化手段を再生処理する際の排気ガス量の適正値に設定されてもよい（請求項４）。この態様によれば、内燃機関の運転状態が本来であれば再生処理に適した量の排気ガスを排出できない範囲にあるときでも、ＥＧＲ弁の開度調整によって少なくとも一つの排気浄化手段に対しては適正量の排気ガスを流入させて再生処理を実行することができる。従って、従来よりも広い運転範囲で排気浄化手段の再生処理を実行することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施形態を示している。この実施形態では、左右のバンク２Ｌ、２Ｒのそれぞれに４つの気筒（シリンダ）３が設けられたＶ型ディーゼルエンジン（以下、エンジンと略称することがある。）１に対して本発明が適用されている。エンジン１の吸気通路４は共通部４ａからバンク毎の分岐部４ｂに分岐されてターボチャージャ５のコンプレッサ部５ａに接続される。コンプレッサ部５ａの下流側にて分岐部４ｂは合流してインテークマニホールド６の集合部６ａに接続される。インテークマニホールド６の集合部６ａは気筒毎のブランチ（不図示）を経て気筒３に接続される。
【００１３】
各気筒３の排気側はバンク毎に設けられた排気通路７に接続される。各排気通路７は同一バンク内の気筒３からの排気ガスを集約するエキゾーストマニホールド８とそのエキゾーストマニホールド８から延びる排気管９とを備えている。排気管９はターボチャージャ５のタービン部５ｂを経由し、そのタービン部５ｂの下流に排気浄化手段としてパティキュレートフィルタ（以下、フィルタと略称する。）１０が設けられている。フィルタ１０はＮＯｘ吸蔵還元型触媒物質を含むことにより、ＮＯｘに対する浄化触媒としても機能する。
【００１４】
さらに、各エキゾーストマニホール８はＥＧＲ通路１１を介してインテークマニホールド６の集合部６ａに接続されている。各ＥＧＲ通路１１にはＥＧＲガスの流量を調整するＥＧＲ弁１２、及びＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ１３が設けられている。エキゾーストマニホールド８には、燃料を排気ガスに添加してフィルタ１０の硫黄被毒の再生処理等を実現するための燃料噴射弁１４が設けられている。
【００１５】
吸気通路４の共通部４ａには各気筒３に吸入される新気量を検出するエアフローメータ１５が設けられ、フィルタ１０よりも下流側の排気通路７には排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ１６が設けられている。また、各排気通路７には、フィルタ１０の状態を判別するためのセンサとして、フィルタ１０の前後の差圧を検出する差圧センサ１７、及びフィルタ１０の温度を検出する温度センサ１８が設けられている。これらの検出手段１５〜１８の出力信号はエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１９に入力される。ＥＣＵ１９は、各種の検出手段が検出した情報を参照しつつ各気筒３に対する燃料噴射弁（不図示）やＥＧＲ弁１２等を操作してエンジン１の運転状態を制御するコンピュータユニットである。ＥＣＵ１９はフィルタ１０の硫黄被毒や粒子状物質の堆積状況を監視し、必要に応じて燃料噴射弁１４等を操作してフィルタ１０の再生処理を実行する。
【００１６】
図２はＥＣＵ１９がフィルタ１０の硫黄被毒に対する再生処理を実施するために実行する硫黄被毒再生制御ルーチンを示している。このルーチンはエンジン１の運転中に所定の周期で繰り返し実行され、ステップＳ１においてはまず左バンク２Ｌのフィルタ（以下、これを左フィルタと呼ぶことがある。）１０の再生時期か否かを判断する。再生時期か否かは、例えば前回の再生処理以降の燃料消費量の積算値や走行距離のように、硫黄分の被毒量と相関性を有する何らかの物理量によって判断することができる。フィルタ１０の下流にて検出されるＮＯｘの濃度で判断することもできる。
【００１７】
ステップＳ１にて再生時期でないと判断した場合は図２のルーチンを終える。一方、ステップＳ１にて再生時期と判断した場合にはステップＳ２に進み、各排気通路７のフィルタ１０に流入する排気ガス量を取得するための流入ガス量算出サブルーチンを実行する。そのサブルーチンの内容は後述する。
【００１８】
流入ガス量算出サブルーチンを終えるとステップＳ３へ進み、左フィルタ１０へ流入する排気ガス量が再生処理における適正量（又は適正範囲）よりも多いか否かを判断する。多いときはステップＳ４へ進み、左バンク２Ｌに対応するＥＧＲ弁１２の開度を増加させることにより、左バンク２Ｌ側のＥＧＲ通路１１からインテークマニホールド６の集合部６ａへ戻されるＥＧＲガス量を増加させ、左フィルタ１０へ流入する排気ガス量を減少させる。このときのＥＧＲ弁１２の開度の調整量は、左フィルタ１０へ流入する排気ガス量が再生処理時における適正量まで減少するように定める。また、ステップＳ４においては、右バンク２Ｒに対応するＥＧＲ弁１２の開度を減少させることにより、右バンク２Ｒ側のＥＧＲ通路１１から集合部６ａに戻されるＥＧＲガス量を減少させ、左右のＥＧＲ通路１１からインテークマニホールド６の集合部６ａに戻されるＥＧＲガスの総量（合計値）をその時点でＥＣＵ１９が設定している目標ＥＧＲ量と一致させる。なお、目標ＥＧＲ量はエンジン１の運転状態（燃焼状態）に応じてＥＣＵ１９が決定する値である。目標ＥＧＲ量の決定は本発明の要旨ではなく、従来のＥＧＲ量の制御装置と同様に行えばよい。
【００１９】
ステップＳ３の条件が否定された場合にはステップＳ５へ進み、左フィルタ１０へ流入する排気ガス量が再生処理に適した適正量（又は適正範囲）よりも少ないか否かを判断する。そして、適正量よりも少ないと判断した場合はステップＳ６へ進み、左バンク２Ｌに対応するＥＧＲ弁１２の開度を減少させることにより、左バンク２Ｌ側のＥＧＲ通路１１からインテークマニホールド６の集合部６ａへ戻されるＥＧＲガス量を減少させ、左フィルタ１０へ流入する排気ガス量を増加させる。このときのＥＧＲ弁１２の開度の調整量は、左フィルタ１０へ流入する排気ガス量が再生処理時における適正量まで増加するように定める。また、ステップＳ６において、右バンク２Ｒに対応するＥＧＲ弁１２の開度を増加させることにより、右バンク２Ｒ側のＥＧＲ通路１１から集合部６ａに戻されるＥＧＲガス量を増加させ、左右のＥＧＲ通路１１からインテークマニホールド６の集合部６ａに戻されるＥＧＲガスの総量（合計値）をステップＳ４の実行時点における目標ＥＧＲ量と一致させる。以上のステップＳ４又はステップＳ６を実行することにより左フィルタ１０には再生処理に適した排気ガスが流入するようになる。これによりＥＣＵ１９は流入量制御手段として機能する。
【００２０】
ステップＳ４又はＳ６にてＥＧＲ弁１２の開度を調整した後はステップＳ７へ進み、左フィルタ１０の硫黄被毒に対する再生処理を実施する。なお、再生処理の内容は公知の排気処理装置と同様にして行えばよい。
【００２１】
ステップＳ５の条件が否定された場合には左フィルタ１０に対して再生処理に適した排気ガスが流入しているとみなしてステップＳ８へ進み、右バンク２Ｒに対応するフィルタ（以下、右フィルタと呼ぶことがある。）１０の再生時期か否かを判断する。この判断はステップＳ１における手法と同様にして行えばよい。そして、右フィルタ１０の再生時期でなければステップＳ７へ進んで左フィルタ１０のみを対象とした再生処理を実施し、右フィルタ１０も再生時期であればステップＳ９へ進んで左右両フィルタ１０の再生処理を実施する。以上のようにしてステップＳ７又はＳ９で再生処理を実施した後は図２のルーチンを終える。
【００２２】
図３は、図２のステップＳ２でサブルーチンとして実行される流入ガス量算出ルーチンを示している。図３のルーチンにおいて、ＥＣＵ１９はまずステップＳ１０１で左右両側の排気通路７に対して燃料噴射弁１４から互いに等しい量の燃料を添加させる。次のステップＳ１０２では、燃料添加に伴って変化する排気通路７毎の空燃比を空燃比センサ１６の出力から取得する。なお、バンク間におけるＥＧＲ量による誤差を排除するため、ステップＳ１０２の実行時点において各ＥＧＲ弁１２を一時的に全閉してもよい。
【００２３】
ステップＳ１０１で各排気通路７に添加される燃料量が同一であるため、ステップＳ１０２の時点で左右のフィルタ１０に流入する排気ガス量が同一であれば空燃比も等しく変化するはずである。しかしながら、バンク毎の圧力損失等の相違から左右のフィルタ１０へ流入する排気ガス量には差が生じ、その差は空燃比の差と相関する。この相関関係を利用することによりステップＳ１０３で空燃比の差から各排気通路７への排気ガス量の分配比を算出する。続くステップＳ１０４にて、エアフローメータ１５が検出した吸入空気量と、ステップＳ１０４で求めた分配比とから、各排気通路７のフィルタ１０へ流入する排気ガス量を算出する。ステップＳ１０４の処理後にメインルーチンへ戻る。なお、図３のルーチンを実行することによりＥＣＵ１９は流入量取得手段として機能する。
【００２４】
以上の実施形態によれば、ステップＳ３又はＳ５の条件が肯定された場合、すなわち左フィルタ１０へ流入する排気ガス量が適正範囲にないと判断された場合においても、ステップＳ４又はＳ６にてＥＧＲ弁１２の開度が調整されることにより、インテークマニホールド６の集合部６ａに戻されるＥＧＲガス量を目標ＥＧＲ量に維持しつつ左フィルタ１０へ再生処理に適した量の排気ガスを流入させて再生処理を実施することができる。これにより再生処理を行える運転範囲が拡大する。
【００２５】
なお、図２では左フィルタ１０を中心とした硫黄再生制御を示したが、右フィルタ１０に関しては図２と左右を入れ替えた硫黄被毒再生制御がＥＣＵ１９により図２のルーチンと同一の周期で繰り返し実行されることにより、左フィルタ１０と同様に再生処理される。また、図２においてステップＳ３及びＳ５の条件がいずれも否定された場合には左フィルタ１０に適正量の排気ガスが流入していると判断されるため、この場合に限って右フィルタ１０にも適正量の排気ガスが流入しているものと見なし、右フィルタ１０の再生時期であればステップＳ９にて左右同時に再生処理を実施している。但し、ステップＳ８及びＳ９の処理を省略し、ステップＳ５の条件が否定判断された場合に再生処理をせずに図２のルーチンを終了してもよい。さらに、図２では硫黄被毒に対する再生処理を示しているが、これに限らず、粒子状物質の堆積に対する再生処理、その他の各種の再生処理に関して図２のルーチンは適用可能である。
【００２６】
図２のルーチンでは、図３のサブルーチンを実行して各フィルタ１０に流入する排気ガス量を取得しているが、こうした処理を省略し、ステップＳ２においてエアフローメータ１５が検出する吸入空気量の半分を各フィルタ１０に流入する排気ガス量として推定してもよい。本発明の流入量取得手段はこのような比較的精度の粗い推定であってもその範疇に含む。
【００２７】
次に、図４〜図７を参照して流入ガス量算出ルーチンの他の形態を説明する。図４はフィルタ１０の前後差圧に基づいて各フィルタ１０に流入する排気ガス量を取得する手順を示すフローチャートである。また、図５は排気ガス流量とフィルタ１０の前後差圧との関係を示した線図であり、曲線ａ〜ｄはフィルタ１０の詰り具合が互いに異なっている（右の曲線ほど詰り具合が小さい）ときの関係をそれぞれ示している。図４のルーチンでは、まずステップＳ１１１で各ＥＧＲ弁１２を全閉し、次のステップＳ１１２で差圧センサ１７の出力を参照して各フィルタ１０の前後の差圧△Ｐ１、△Ｐ２（図５参照）を検出する。ＥＧＲ弁１２を閉じてＥＧＲガスの流量を零とし、各フィルタ１０に互いに等しい量の排気ガスが流入すると仮定すれば、フィルタ１０の詰り具合によって左右のフィルタ１０の前後には差圧が生じる。
【００２８】
続くステップＳ１１３ではＥＧＲ弁１２の開度をステップＳ１１１で全閉する前の元の開度に復帰させ、次のステップＳ１１４で再び差圧センサ１７の出力を参照して各フィルタ１０の前後の差圧△Ｐ′１、△Ｐ′２（同じく図５参照）を検出する。さらに、ステップＳ１１５では、差圧△Ｐ１、△Ｐ２とその時点で各フィルタ１０に流入していると予測される排気ガスの流量ｍとを手掛かりとして、図５に示した排気ガス流量とフィルタ前後差圧との関係を示すフィルタ詰り曲線ａ〜ｄのうち、各フィルタ１０の詰りの進行状態に最も適切に対応しているものをフィルタ１０毎に選択する。ここでは、差圧△Ｐ１、△Ｐ２と排気ガス流量ｍとの交点位置又はその近傍を通過するフィルタ詰り曲線をフィルタ１０毎に選択すればよい。排気ガス流量ｍはエアフロメータ１５が検出する吸入空気量の半分とみなしてよい。このような仮定によれば、各フィルタ１０の前後差圧の相違は各フィルタ１０の詰り具合を反映していることになる。
【００２９】
図５の例では差圧△Ｐ１に対して曲線ｃが、差圧△Ｐ２に対して曲線ｄがそれぞれ選択される。次のステップＳ１１６では、フィルタ１０毎に選択した曲線ｃ、ｄを利用して、ステップＳ１１４で求めた差圧△Ｐ′１、△Ｐ′２に対応する排気ガス流量ｍ１、ｍ２をそれぞれ取得する。以上により、フィルタ１０毎の流入ガス量が求められる。なお、図５の関係はマップ又は関数式としてＥＣＵ１９の記憶装置に保存しておけばよい。フィルタ１０に流入する排気ガスの流量とフィルタ１０の前後差圧との関係はフィルタ１０の温度によって変化する。従って、図５に示したマップを温度毎に保有し、図４のルーチン実行時のフィルタ温度に対応した一のマップを選択してもよい。あるいは、図５の曲線をフィルタ温度にて補正してもよい。なお、フィルタ温度が高いほど図５の曲線ａ〜ｄは傾きが増加、つまりは垂直に近付く。
【００３０】
図６はフィルタ１０の温度に基づいて各フィルタ１０に流入する排気ガス量を取得する例である。この例では、ステップＳ１２１で左フィルタ１０内の温度を温度センサ１８の出力から取得し、続くステップＳ１２２で左バンク２Ｌのエキゾーストマニホールド８に対して燃料噴射弁１４から所定量の燃料を添加する。次のステップＳ１２３で温度センサ１８を利用して左フィルタ１０の温度上昇を測定する。一定量の燃料を添加した際のフィルタ１０の温度の上昇度合いはフィルタ１０を通過する排気ガス量が多いほど少ないため、その相関関係を利用してステップＳ１２４にて左フィルタ１０に流入する排気ガス量を算出する。右フィルタ１０に対しても同様の手順で排気ガス量を求めることができる。
【００３１】
図７もフィルタ１０の温度に基づいて各フィルタ１０に流入する排気ガス量を取得する例である。この例では、ステップＳ１３１で両フィルタ１０内の温度を温度センサ１８の出力から取得し、続くステップＳ１３２で各バンク２Ｌ、２Ｒのエキゾーストマニホールド８に対して燃料噴射弁１４から互いに等しい量の燃料を添加する。次のステップＳ１３３で温度センサ１８を利用して各フィルタ１０の温度上昇量を測定する。燃料添加時の温度の上昇量は排気ガス量に応じて異なるため、続くステップＳ１３４では両フィルタ１０の上昇量の相違から各フィルタ１０に流入する排気ガス量の比（分配比）を算出する。そして、ステップＳ１３５へ進み、得られた分配比とエアフローメータ１５が検出する吸入空気量とから各排気通路７のフィルタ１０に流入する排気ガス量を算出する。
【００３２】
以上の他にも、ＥＣＵ１９は各フィルタ１０に流入する排気ガスの流量の差に相関する種々の物理量を手掛かりとして各フィルタ１０の排気ガス量を求めてよい。さらに、本発明の流入量取得手段は、分配比等から流量を演算（推定）する例に限らず、フィルタ１０の付近の排気ガス量をエアフローメータ等のセンサにより実測する場合も含む。
【００３３】
本発明は以上の実施形態に限定されることなく、種々の形態にて実施してよい。例えば、図８に示すように、各ＥＧＲ通路１１に対してＥＧＲクーラ１３が共通化されている場合にも本発明は適用可能である。
【００３４】
上記の実施形態では、Ｖ型エンジンの各バンクに設けられた４つの気筒により一つの気筒群が構成されているが、一つの気筒群に含まれる気筒数は少なくとも一つであればよく、エンジン全体の気筒数も８気筒に限らず任意に変更できる。エンジンの構成もＶ型に限らず、排気通路に着目した場合において複数の気筒群に区別できる限りにおいて、水平対向型や直列型であっても本発明の適用範囲に含まれる。本発明はディーゼルエンジンに限らず、ガソリンエンジンその他、各種の燃料を使用する内燃機関に適用可能である。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、気筒群毎の排気通路のそれぞれからＥＧＲ通路を介して還流されるＥＧＲガスが共通の吸気集合部に接続されている構成に対してＥＧＲ弁の開度の変化により排気浄化手段へ流入する排気ガス量を制御するようにしたので、少なくとも一つの排気通路の排気浄化手段に適正量の排気ガスを流入させつつ、吸気集合部に戻されるＥＧＲガス量の合計値の変動を抑えてＥＧＲ弁の開度の変化が内燃機関の運転状態に与える影響を低減し、又は打ち消すことができる。従って、内燃機関の運転状態が本来であれば適正量の排気ガスを排出できない範囲にあるときでも、ＥＧＲ弁の開度調整によって少なくとも一つの排気浄化手段に対しては適正量の排気ガスを流入させることができ、それにより、従来よりも広い運転範囲で排気浄化手段に適正量の排気ガスを流入させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る内燃機関の排気処理装置の構成を示す図。
【図２】図１のＥＣＵが実行する硫黄被毒再生制御ルーチンを示すフローチャート。
【図３】図２のサブルーチンとして実行される流入ガス量算出ルーチンを示すフローチャート。
【図４】流入ガス量算出ルーチンの他の形態を示すフローチャート。
【図５】図４のルーチンで参照される、フィルタの詰り具合に応じた排気ガスの流量とフィルタの前後差圧との対応関係を示す図。
【図６】流入ガス量算出ルーチンのさらに他の形態を示すフローチャート。
【図７】流入ガス量算出ルーチンのさらに他の形態を示すフローチャート。
【図８】図１の内燃機関のＥＧＲクーラをバンク間で共通化した構成を示す図。
【符号の説明】
１ エンジン
２Ｌ、２Ｒ バンク
３ 気筒
４ 吸気通路
５ ターボチャージャ
６ インテークマニホールド
６ａ 集合部（吸気集合部）
７ 排気通路
８ エキゾーストマニホールド
９ 排気管
１０ パティキュレートフィルタ
１１ ＥＧＲ通路
１２ ＥＧＲ弁
１５ エアフローメータ
１６ 空燃比センサ
１７ 差圧センサ
１８ 温度センサ
１９ ＥＣＵ（流入量制御手段、流入量取得手段）
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の気筒群のそれぞれが互いに異なる排気通路に接続され、各排気通路に排気浄化手段が設けられた内燃機関の排気処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
バンク毎に吸気通路及び排気通路が分離されているＶ型の内燃機関において、一方のバンクの排気通路と他方のバンクの吸気通路とをＥＧＲ通路にて接続してバンク間におけるＥＧＲ率のバラツキを抑えるようにした排気処理装置が知られている（特許文献１参照）。また、バンク毎に設けられた排気通路のそれぞれに排気浄化手段として三元触媒が設けられたＶ型の内燃機関も知られている（特許文献２参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献３が存在する。
【０００３】
【特許文献１】
特開平０８−１７７６４７号公報
【特許文献２】
特開平１１−１１７７８６号公報
【特許文献３】
特開２００２−１５５７７９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
内燃機関に使用される排気浄化触媒は、排気ガスに含まれる粒子状物質の堆積や燃料に含まれる硫黄分の被毒等によってその浄化性能が徐々に劣化する。従って、触媒の使用に際しては粒子状物質の堆積や硫黄被毒を除去して触媒の浄化機能を回復させる再生処理を定期的に行う必要がある。こうした再生処理は触媒を所定温度まで加熱しかつ空燃比を所定の再生範囲に設定することによって実現されるが、触媒の温度を適正範囲に保つには触媒に流入するガス量も適正範囲に維持する必要がある。例えば、排気ガス量が過剰な場合は触媒の下流側の温度が過度に上昇し、ガス量が不足する場合は触媒の上流側の温度が過度に上昇する。
【０００５】
しかしながら、再生処理時における排気ガス流量の適正範囲は比較的狭く、限られた運転範囲でしか再生処理を行うことができない。気筒群毎の排気通路のそれぞれに排気浄化触媒が設けられた内燃機関においては、排気通路毎の排気ガス流量のバラツキから、全ての触媒に対して同時的に適正な流量の排気ガスを供給することが難しい場合がある。一方、触媒毎に分けて再生処理を実施するにしても、再生処理に適した運転範囲が元々限られているので、再生処理を迅速に完了することが困難な場合がある。
【０００６】
そこで、本発明は、従来と比較してより広い運転範囲において排気浄化手段に適正量の排気ガスを流入させることが可能な排気処理装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数の気筒群のそれぞれの吸気側が共通の吸気集合部に接続され、排気側が気筒群毎に異なる排気通路に接続され、各排気通路には排気浄化手段が設けられ、各排気通路は前記排気浄化手段よりも上流側に接続された気筒群毎のＥＧＲ通路を介して前記吸気集合部と接続された内燃機関に適用される排気処理装置において、各ＥＧＲ通路から還流される排気ガス量を調整する排気通路毎のＥＧＲ弁と、前記ＥＧＲ弁の開度を変化させることにより、少なくとも一つの排気通路の排気浄化手段に流入する排気ガス量を制御する流入量制御手段とを備えることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。
【０００８】
本発明の排気処理装置においては、いずれか一つのＥＧＲ通路のＥＧＲ弁の開度を変化させると、そのＥＧＲ通路が接続された排気通路に対応する気筒群からの排気ガスのＥＧＲ量（ＥＧＲ通路を介して吸気側に還流される排気ガス量をいう。）が増加又は減少し、その変化を相殺するように同一の気筒群に対応する排気浄化手段への排気ガスの流入量が減少又は増加する。一方、各ＥＧＲ通路から吸気側に還流される排気ガス（ＥＧＲガス）は共通の吸気集合部に導かれるので、いずれか一つのＥＧＲ通路からのＥＧＲガスが変化しても、その変化は他のＥＧＲ通路のＥＧＲ弁の開度を調整することにより緩和又は解消することができる。これにより、内燃機関の運転状態が本来であれば適正量の排気ガスを排出できない範囲にあるときでも、ＥＧＲ弁の開度調整によって少なくとも一つの排気浄化手段に対しては適正量の排気ガスを流入させることができる。従って、従来よりも広い運転範囲で排気浄化手段に適正量の排気ガスを流入させることができる。
【０００９】
本発明の排気処理装置においては、各排気通路の排気浄化手段に流入する排気ガス量を取得する流入量取得手段を具備し、前記ＥＧＲ弁制御手段は前記流入量取得手段が取得した排気ガス量と制御の目標値との差に基づいて前記ＥＧＲ弁の開度を制御してもよい（請求項２）。この態様によれば、排気浄化手段の状態に適した排気ガス量を目標値に設定することにより、その排気浄化手段に流入する排気ガス量を適正量に向かって制御することができる。なお、流入量取得手段による排気ガス量の取得は、センサ等の検出手段の検出値に基づいて排気ガス量を取得する態様、及び内燃機関の運転制御パラメータに基づいて排気ガス量を推定する態様のいずれも含む。
【００１０】
本発明の排気処理装置において、前記ＥＧＲ弁制御手段は、いずれか一つの気筒群に接続された排気通路の排気浄化手段に対して前記目標値の排気ガスが流入し、かつ前記吸気集合部に対しては前記内燃機関の運転状態に応じて定まる目標ＥＧＲ量の排気ガスが流入するように前記ＥＧＲ弁の開度を制御してもよい（請求項３）。この態様によれば、いずれか一つの気筒群に対応するＥＧＲ弁の開度を調整してその気筒群に接続された排気浄化触媒に適正量の排気ガスを流入させる一方で、そのＥＧＲ弁の開度調整による変化を相殺するように他のＥＧＲ弁の開度を調整して吸気集合部に流入するＥＧＲガスの量を内燃機関の運転状態から要求される目標ＥＧＲ量に一致させ、それによりいずれか一つの排気浄化手段に流入する排気ガス量を適正量に維持しつつ、内燃機関の全体で見たときのＥＧＲガス量を適正量に維持して、ＥＧＲ弁の操作に伴う内燃機関の運転状態（燃焼状態）の変化を防ぐことができる。
【００１１】
本発明の排気処理装置において、前記排気ガス量の前記目標値が前記排気浄化手段を再生処理する際の排気ガス量の適正値に設定されてもよい（請求項４）。この態様によれば、内燃機関の運転状態が本来であれば再生処理に適した量の排気ガスを排出できない範囲にあるときでも、ＥＧＲ弁の開度調整によって少なくとも一つの排気浄化手段に対しては適正量の排気ガスを流入させて再生処理を実行することができる。従って、従来よりも広い運転範囲で排気浄化手段の再生処理を実行することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施形態を示している。この実施形態では、左右のバンク２Ｌ、２Ｒのそれぞれに４つの気筒（シリンダ）３が設けられたＶ型ディーゼルエンジン（以下、エンジンと略称することがある。）１に対して本発明が適用されている。エンジン１の吸気通路４は共通部４ａからバンク毎の分岐部４ｂに分岐されてターボチャージャ５のコンプレッサ部５ａに接続される。コンプレッサ部５ａの下流側にて分岐部４ｂは合流してインテークマニホールド６の集合部６ａに接続される。インテークマニホールド６の集合部６ａは気筒毎のブランチ（不図示）を経て気筒３に接続される。
【００１３】
各気筒３の排気側はバンク毎に設けられた排気通路７に接続される。各排気通路７は同一バンク内の気筒３からの排気ガスを集約するエキゾーストマニホールド８とそのエキゾーストマニホールド８から延びる排気管９とを備えている。排気管９はターボチャージャ５のタービン部５ｂを経由し、そのタービン部５ｂの下流に排気浄化手段としてパティキュレートフィルタ（以下、フィルタと略称する。）１０が設けられている。フィルタ１０はＮＯｘ吸蔵還元型触媒物質を含むことにより、ＮＯｘに対する浄化触媒としても機能する。
【００１４】
さらに、各エキゾーストマニホール８はＥＧＲ通路１１を介してインテークマニホールド６の集合部６ａに接続されている。各ＥＧＲ通路１１にはＥＧＲガスの流量を調整するＥＧＲ弁１２、及びＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ１３が設けられている。エキゾーストマニホールド８には、燃料を排気ガスに添加してフィルタ１０の硫黄被毒の再生処理等を実現するための燃料噴射弁１４が設けられている。
【００１５】
吸気通路４の共通部４ａには各気筒３に吸入される新気量を検出するエアフローメータ１５が設けられ、フィルタ１０よりも下流側の排気通路７には排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ１６が設けられている。また、各排気通路７には、フィルタ１０の状態を判別するためのセンサとして、フィルタ１０の前後の差圧を検出する差圧センサ１７、及びフィルタ１０の温度を検出する温度センサ１８が設けられている。これらの検出手段１５〜１８の出力信号はエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１９に入力される。ＥＣＵ１９は、各種の検出手段が検出した情報を参照しつつ各気筒３に対する燃料噴射弁（不図示）やＥＧＲ弁１２等を操作してエンジン１の運転状態を制御するコンピュータユニットである。ＥＣＵ１９はフィルタ１０の硫黄被毒や粒子状物質の堆積状況を監視し、必要に応じて燃料噴射弁１４等を操作してフィルタ１０の再生処理を実行する。
【００１６】
図２はＥＣＵ１９がフィルタ１０の硫黄被毒に対する再生処理を実施するために実行する硫黄被毒再生制御ルーチンを示している。このルーチンはエンジン１の運転中に所定の周期で繰り返し実行され、ステップＳ１においてはまず左バンク２Ｌのフィルタ（以下、これを左フィルタと呼ぶことがある。）１０の再生時期か否かを判断する。再生時期か否かは、例えば前回の再生処理以降の燃料消費量の積算値や走行距離のように、硫黄分の被毒量と相関性を有する何らかの物理量によって判断することができる。フィルタ１０の下流にて検出されるＮＯｘの濃度で判断することもできる。
【００１７】
ステップＳ１にて再生時期でないと判断した場合は図２のルーチンを終える。一方、ステップＳ１にて再生時期と判断した場合にはステップＳ２に進み、各排気通路７のフィルタ１０に流入する排気ガス量を取得するための流入ガス量算出サブルーチンを実行する。そのサブルーチンの内容は後述する。
【００１８】
流入ガス量算出サブルーチンを終えるとステップＳ３へ進み、左フィルタ１０へ流入する排気ガス量が再生処理における適正量（又は適正範囲）よりも多いか否かを判断する。多いときはステップＳ４へ進み、左バンク２Ｌに対応するＥＧＲ弁１２の開度を増加させることにより、左バンク２Ｌ側のＥＧＲ通路１１からインテークマニホールド６の集合部６ａへ戻されるＥＧＲガス量を増加させ、左フィルタ１０へ流入する排気ガス量を減少させる。このときのＥＧＲ弁１２の開度の調整量は、左フィルタ１０へ流入する排気ガス量が再生処理時における適正量まで減少するように定める。また、ステップＳ４においては、右バンク２Ｒに対応するＥＧＲ弁１２の開度を減少させることにより、右バンク２Ｒ側のＥＧＲ通路１１から集合部６ａに戻されるＥＧＲガス量を減少させ、左右のＥＧＲ通路１１からインテークマニホールド６の集合部６ａに戻されるＥＧＲガスの総量（合計値）をその時点でＥＣＵ１９が設定している目標ＥＧＲ量と一致させる。なお、目標ＥＧＲ量はエンジン１の運転状態（燃焼状態）に応じてＥＣＵ１９が決定する値である。目標ＥＧＲ量の決定は本発明の要旨ではなく、従来のＥＧＲ量の制御装置と同様に行えばよい。
【００１９】
ステップＳ３の条件が否定された場合にはステップＳ５へ進み、左フィルタ１０へ流入する排気ガス量が再生処理に適した適正量（又は適正範囲）よりも少ないか否かを判断する。そして、適正量よりも少ないと判断した場合はステップＳ６へ進み、左バンク２Ｌに対応するＥＧＲ弁１２の開度を減少させることにより、左バンク２Ｌ側のＥＧＲ通路１１からインテークマニホールド６の集合部６ａへ戻されるＥＧＲガス量を減少させ、左フィルタ１０へ流入する排気ガス量を増加させる。このときのＥＧＲ弁１２の開度の調整量は、左フィルタ１０へ流入する排気ガス量が再生処理時における適正量まで増加するように定める。また、ステップＳ６において、右バンク２Ｒに対応するＥＧＲ弁１２の開度を増加させることにより、右バンク２Ｒ側のＥＧＲ通路１１から集合部６ａに戻されるＥＧＲガス量を増加させ、左右のＥＧＲ通路１１からインテークマニホールド６の集合部６ａに戻されるＥＧＲガスの総量（合計値）をステップＳ４の実行時点における目標ＥＧＲ量と一致させる。以上のステップＳ４又はステップＳ６を実行することにより左フィルタ１０には再生処理に適した排気ガスが流入するようになる。これによりＥＣＵ１９は流入量制御手段として機能する。
【００２０】
ステップＳ４又はＳ６にてＥＧＲ弁１２の開度を調整した後はステップＳ７へ進み、左フィルタ１０の硫黄被毒に対する再生処理を実施する。なお、再生処理の内容は公知の排気処理装置と同様にして行えばよい。
【００２１】
ステップＳ５の条件が否定された場合には左フィルタ１０に対して再生処理に適した排気ガスが流入しているとみなしてステップＳ８へ進み、右バンク２Ｒに対応するフィルタ（以下、右フィルタと呼ぶことがある。）１０の再生時期か否かを判断する。この判断はステップＳ１における手法と同様にして行えばよい。そして、右フィルタ１０の再生時期でなければステップＳ７へ進んで左フィルタ１０のみを対象とした再生処理を実施し、右フィルタ１０も再生時期であればステップＳ９へ進んで左右両フィルタ１０の再生処理を実施する。以上のようにしてステップＳ７又はＳ９で再生処理を実施した後は図２のルーチンを終える。
【００２２】
図３は、図２のステップＳ２でサブルーチンとして実行される流入ガス量算出ルーチンを示している。図３のルーチンにおいて、ＥＣＵ１９はまずステップＳ１０１で左右両側の排気通路７に対して燃料噴射弁１４から互いに等しい量の燃料を添加させる。次のステップＳ１０２では、燃料添加に伴って変化する排気通路７毎の空燃比を空燃比センサ１６の出力から取得する。なお、バンク間におけるＥＧＲ量による誤差を排除するため、ステップＳ１０２の実行時点において各ＥＧＲ弁１２を一時的に全閉してもよい。
【００２３】
ステップＳ１０１で各排気通路７に添加される燃料量が同一であるため、ステップＳ１０２の時点で左右のフィルタ１０に流入する排気ガス量が同一であれば空燃比も等しく変化するはずである。しかしながら、バンク毎の圧力損失等の相違から左右のフィルタ１０へ流入する排気ガス量には差が生じ、その差は空燃比の差と相関する。この相関関係を利用することによりステップＳ１０３で空燃比の差から各排気通路７への排気ガス量の分配比を算出する。続くステップＳ１０４にて、エアフローメータ１５が検出した吸入空気量と、ステップＳ１０４で求めた分配比とから、各排気通路７のフィルタ１０へ流入する排気ガス量を算出する。ステップＳ１０４の処理後にメインルーチンへ戻る。なお、図３のルーチンを実行することによりＥＣＵ１９は流入量取得手段として機能する。
【００２４】
以上の実施形態によれば、ステップＳ３又はＳ５の条件が肯定された場合、すなわち左フィルタ１０へ流入する排気ガス量が適正範囲にないと判断された場合においても、ステップＳ４又はＳ６にてＥＧＲ弁１２の開度が調整されることにより、インテークマニホールド６の集合部６ａに戻されるＥＧＲガス量を目標ＥＧＲ量に維持しつつ左フィルタ１０へ再生処理に適した量の排気ガスを流入させて再生処理を実施することができる。これにより再生処理を行える運転範囲が拡大する。
【００２５】
なお、図２では左フィルタ１０を中心とした硫黄再生制御を示したが、右フィルタ１０に関しては図２と左右を入れ替えた硫黄被毒再生制御がＥＣＵ１９により図２のルーチンと同一の周期で繰り返し実行されることにより、左フィルタ１０と同様に再生処理される。また、図２においてステップＳ３及びＳ５の条件がいずれも否定された場合には左フィルタ１０に適正量の排気ガスが流入していると判断されるため、この場合に限って右フィルタ１０にも適正量の排気ガスが流入しているものと見なし、右フィルタ１０の再生時期であればステップＳ９にて左右同時に再生処理を実施している。但し、ステップＳ８及びＳ９の処理を省略し、ステップＳ５の条件が否定判断された場合に再生処理をせずに図２のルーチンを終了してもよい。さらに、図２では硫黄被毒に対する再生処理を示しているが、これに限らず、粒子状物質の堆積に対する再生処理、その他の各種の再生処理に関して図２のルーチンは適用可能である。
【００２６】
図２のルーチンでは、図３のサブルーチンを実行して各フィルタ１０に流入する排気ガス量を取得しているが、こうした処理を省略し、ステップＳ２においてエアフローメータ１５が検出する吸入空気量の半分を各フィルタ１０に流入する排気ガス量として推定してもよい。本発明の流入量取得手段はこのような比較的精度の粗い推定であってもその範疇に含む。
【００２７】
次に、図４〜図７を参照して流入ガス量算出ルーチンの他の形態を説明する。図４はフィルタ１０の前後差圧に基づいて各フィルタ１０に流入する排気ガス量を取得する手順を示すフローチャートである。また、図５は排気ガス流量とフィルタ１０の前後差圧との関係を示した線図であり、曲線ａ〜ｄはフィルタ１０の詰り具合が互いに異なっている（右の曲線ほど詰り具合が小さい）ときの関係をそれぞれ示している。図４のルーチンでは、まずステップＳ１１１で各ＥＧＲ弁１２を全閉し、次のステップＳ１１２で差圧センサ１７の出力を参照して各フィルタ１０の前後の差圧△Ｐ１、△Ｐ２（図５参照）を検出する。ＥＧＲ弁１２を閉じてＥＧＲガスの流量を零とし、各フィルタ１０に互いに等しい量の排気ガスが流入すると仮定すれば、フィルタ１０の詰り具合によって左右のフィルタ１０の前後には差圧が生じる。
【００２８】
続くステップＳ１１３ではＥＧＲ弁１２の開度をステップＳ１１１で全閉する前の元の開度に復帰させ、次のステップＳ１１４で再び差圧センサ１７の出力を参照して各フィルタ１０の前後の差圧△Ｐ′１、△Ｐ′２（同じく図５参照）を検出する。さらに、ステップＳ１１５では、差圧△Ｐ１、△Ｐ２とその時点で各フィルタ１０に流入していると予測される排気ガスの流量ｍとを手掛かりとして、図５に示した排気ガス流量とフィルタ前後差圧との関係を示すフィルタ詰り曲線ａ〜ｄのうち、各フィルタ１０の詰りの進行状態に最も適切に対応しているものをフィルタ１０毎に選択する。ここでは、差圧△Ｐ１、△Ｐ２と排気ガス流量ｍとの交点位置又はその近傍を通過するフィルタ詰り曲線をフィルタ１０毎に選択すればよい。排気ガス流量ｍはエアフロメータ１５が検出する吸入空気量の半分とみなしてよい。このような仮定によれば、各フィルタ１０の前後差圧の相違は各フィルタ１０の詰り具合を反映していることになる。
【００２９】
図５の例では差圧△Ｐ１に対して曲線ｃが、差圧△Ｐ２に対して曲線ｄがそれぞれ選択される。次のステップＳ１１６では、フィルタ１０毎に選択した曲線ｃ、ｄを利用して、ステップＳ１１４で求めた差圧△Ｐ′１、△Ｐ′２に対応する排気ガス流量ｍ１、ｍ２をそれぞれ取得する。以上により、フィルタ１０毎の流入ガス量が求められる。なお、図５の関係はマップ又は関数式としてＥＣＵ１９の記憶装置に保存しておけばよい。フィルタ１０に流入する排気ガスの流量とフィルタ１０の前後差圧との関係はフィルタ１０の温度によって変化する。従って、図５に示したマップを温度毎に保有し、図４のルーチン実行時のフィルタ温度に対応した一のマップを選択してもよい。あるいは、図５の曲線をフィルタ温度にて補正してもよい。なお、フィルタ温度が高いほど図５の曲線ａ〜ｄは傾きが増加、つまりは垂直に近付く。
【００３０】
図６はフィルタ１０の温度に基づいて各フィルタ１０に流入する排気ガス量を取得する例である。この例では、ステップＳ１２１で左フィルタ１０内の温度を温度センサ１８の出力から取得し、続くステップＳ１２２で左バンク２Ｌのエキゾーストマニホールド８に対して燃料噴射弁１４から所定量の燃料を添加する。次のステップＳ１２３で温度センサ１８を利用して左フィルタ１０の温度上昇を測定する。一定量の燃料を添加した際のフィルタ１０の温度の上昇度合いはフィルタ１０を通過する排気ガス量が多いほど少ないため、その相関関係を利用してステップＳ１２４にて左フィルタ１０に流入する排気ガス量を算出する。右フィルタ１０に対しても同様の手順で排気ガス量を求めることができる。
【００３１】
図７もフィルタ１０の温度に基づいて各フィルタ１０に流入する排気ガス量を取得する例である。この例では、ステップＳ１３１で両フィルタ１０内の温度を温度センサ１８の出力から取得し、続くステップＳ１３２で各バンク２Ｌ、２Ｒのエキゾーストマニホールド８に対して燃料噴射弁１４から互いに等しい量の燃料を添加する。次のステップＳ１３３で温度センサ１８を利用して各フィルタ１０の温度上昇量を測定する。燃料添加時の温度の上昇量は排気ガス量に応じて異なるため、続くステップＳ１３４では両フィルタ１０の上昇量の相違から各フィルタ１０に流入する排気ガス量の比（分配比）を算出する。そして、ステップＳ１３５へ進み、得られた分配比とエアフローメータ１５が検出する吸入空気量とから各排気通路７のフィルタ１０に流入する排気ガス量を算出する。
【００３２】
以上の他にも、ＥＣＵ１９は各フィルタ１０に流入する排気ガスの流量の差に相関する種々の物理量を手掛かりとして各フィルタ１０の排気ガス量を求めてよい。さらに、本発明の流入量取得手段は、分配比等から流量を演算（推定）する例に限らず、フィルタ１０の付近の排気ガス量をエアフローメータ等のセンサにより実測する場合も含む。
【００３３】
本発明は以上の実施形態に限定されることなく、種々の形態にて実施してよい。例えば、図８に示すように、各ＥＧＲ通路１１に対してＥＧＲクーラ１３が共通化されている場合にも本発明は適用可能である。
【００３４】
上記の実施形態では、Ｖ型エンジンの各バンクに設けられた４つの気筒により一つの気筒群が構成されているが、一つの気筒群に含まれる気筒数は少なくとも一つであればよく、エンジン全体の気筒数も８気筒に限らず任意に変更できる。エンジンの構成もＶ型に限らず、排気通路に着目した場合において複数の気筒群に区別できる限りにおいて、水平対向型や直列型であっても本発明の適用範囲に含まれる。本発明はディーゼルエンジンに限らず、ガソリンエンジンその他、各種の燃料を使用する内燃機関に適用可能である。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、気筒群毎の排気通路のそれぞれからＥＧＲ通路を介して還流されるＥＧＲガスが共通の吸気集合部に接続されている構成に対してＥＧＲ弁の開度の変化により排気浄化手段へ流入する排気ガス量を制御するようにしたので、少なくとも一つの排気通路の排気浄化手段に適正量の排気ガスを流入させつつ、吸気集合部に戻されるＥＧＲガス量の合計値の変動を抑えてＥＧＲ弁の開度の変化が内燃機関の運転状態に与える影響を低減し、又は打ち消すことができる。従って、内燃機関の運転状態が本来であれば適正量の排気ガスを排出できない範囲にあるときでも、ＥＧＲ弁の開度調整によって少なくとも一つの排気浄化手段に対しては適正量の排気ガスを流入させることができ、それにより、従来よりも広い運転範囲で排気浄化手段に適正量の排気ガスを流入させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る内燃機関の排気処理装置の構成を示す図。
【図２】図１のＥＣＵが実行する硫黄被毒再生制御ルーチンを示すフローチャート。
【図３】図２のサブルーチンとして実行される流入ガス量算出ルーチンを示すフローチャート。
【図４】流入ガス量算出ルーチンの他の形態を示すフローチャート。
【図５】図４のルーチンで参照される、フィルタの詰り具合に応じた排気ガスの流量とフィルタの前後差圧との対応関係を示す図。
【図６】流入ガス量算出ルーチンのさらに他の形態を示すフローチャート。
【図７】流入ガス量算出ルーチンのさらに他の形態を示すフローチャート。
【図８】図１の内燃機関のＥＧＲクーラをバンク間で共通化した構成を示す図。
【符号の説明】
１ エンジン
２Ｌ、２Ｒ バンク
３ 気筒
４ 吸気通路
５ ターボチャージャ
６ インテークマニホールド
６ａ 集合部（吸気集合部）
７ 排気通路
８ エキゾーストマニホールド
９ 排気管
１０ パティキュレートフィルタ
１１ ＥＧＲ通路
１２ ＥＧＲ弁
１５ エアフローメータ
１６ 空燃比センサ
１７ 差圧センサ
１８ 温度センサ
１９ ＥＣＵ（流入量制御手段、流入量取得手段）
Claims (4)
- 複数の気筒群のそれぞれの吸気側が共通の吸気集合部に接続され、排気側が気筒群毎に異なる排気通路に接続され、各排気通路には排気浄化手段が設けられ、各排気通路は前記排気浄化手段よりも上流側に接続された気筒群毎のＥＧＲ通路を介して前記吸気集合部と接続された内燃機関に適用される排気処理装置において、
各ＥＧＲ通路から還流される排気ガス量を調整する排気通路毎のＥＧＲ弁と、
前記ＥＧＲ弁の開度を変化させることにより、少なくとも一つの排気通路の排気浄化手段に流入する排気ガス量を制御する流入量制御手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の排気処理装置。 - 各排気通路の排気浄化手段に流入する排気ガス量を取得する流入量取得手段を具備し、前記ＥＧＲ弁制御手段は前記流入量取得手段が取得した排気ガス量と制御の目標値との差に基づいて前記ＥＧＲ弁の開度を制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気処理装置。
- 前記ＥＧＲ弁制御手段は、いずれか一つの気筒群に接続された排気通路の排気浄化手段に対して前記目標値の排気ガスが流入し、かつ前記吸気集合部に対しては前記内燃機関の運転状態に応じて定まる目標ＥＧＲ量の排気ガスが流入するように前記ＥＧＲ弁の開度を制御することを特徴とする請求項２に記載の排気処理装置。
- 前記排気ガス量の前記目標値が前記排気浄化手段を再生処理する際の排気ガス量の適正値に設定されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の排気処理装置。
Priority Applications (1)
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