JP2007187069A - 内燃機関の排気浄化制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｓ再生時におけるナノ粒子の排出を適切に抑制することが可能な内燃機関の排気浄化制御装置を提供する。
【解決手段】内燃機関の排気浄化制御装置は、冷却手段、還流手段、及び制御手段を備える。冷却手段は、排気浄化装置の下流側の排気通路に設けられ、排気ガスを冷却する。還流手段は、冷却手段が設けられた部分の後部に位置する外壁面、又は冷却手段の直後の外壁面から排気ガスを還流させる。制御手段は、燃料の添加量が所定量以上である場合に冷却手段及び還流手段を制御する。上記の場合には、ＨＣの排出量が多くなりナノ粒子が生成されやすい。このときに冷却手段による冷却を行うと排気ガス中のＨＣが温度が低い部分に集まっていくため、還流手段は、排気ガス中の大部分のＨＣを還流させることができる。よって、ナノ粒子の排出を防止することが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化制御装置に関する。

従来より、排気ガス中のＰＭ（Particulate Matter）などを効果的に除去する技術が提案されている。例えば、特許文献１には、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）の下流にプラズマ凝集装置を設けることによって、ＤＰＦによって捕集しきれなかった微小なＰＭを捕集・燃焼・除去する技術が提案されている。

特開２００４−７６６６９号公報

ところで、従来から、硫黄成分（ＳＯｘなど）による触媒の硫黄被毒を回復（以下、「Ｓ再生」とも呼ぶ。）するために、排気ガス中に還元剤を添加する制御が行われている。このようなＳ再生時には、Ａ／Ｆ（空燃比）をリッチにするために多量の燃料を排気系に対して添加する。この場合、ＤＰＮＲ（Diesel Particulate-NOx active Reduction system）などに燃料が付着するが、付着した燃料は蒸発気化して、Ｓ再生のための還元剤として使用される。しかしながら、一部のＨＣ（炭化水素）はそのままＤＰＮＲをすり抜けて排出される場合がある。このように排出されたＨＣは、当初はガス状で存在するが、徐々に冷却されて凝集することによって粒子化してナノ粒子（粒径５０ｎｍ以下の粒子）を形成し、車両からナノ粒子として排出される可能性がある。このようなナノ粒子は、車両から排出されることは好ましくない。

しかしながら、上記した特許文献１に記載された技術では、Ｓ再生時におけるナノ粒子の発生を考慮に入れた制御を行ってはいない。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、Ｓ再生時におけるナノ粒子の排出を適切に抑制することが可能な内燃機関の排気浄化制御装置を提供することを目的とする。

本発明の１つの観点では、内燃機関の排気通路に設けられた排気を浄化する排気浄化装置に燃料を供給することで、前記排気浄化装置の排気浄化能力を回復させる内燃機関の排気浄化制御装置において、前記排気浄化装置の下流側の排気通路に設けられ、当該排気通路を通過する排気ガスを冷却する冷却手段と、前記冷却手段によって冷却された排気ガスの一部を吸気系に還流させる還流手段と、排気系への燃料の添加量が所定量以上である場合に、前記冷却手段による前記排気ガスの冷却、及び前記還流手段による前記排気ガスの還流が実行されるように、前記冷却手段及び前記還流手段を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。

上記の内燃機関の排気浄化制御装置は、内燃機関の排気通路に設けられた排気を浄化する排気浄化装置に燃料を供給することで、排気浄化装置の排気浄化能力を回復させるために好適に利用される。冷却手段は、排気浄化装置の下流側の排気通路に設けられ、この排気通路を通過する排気ガスを冷却する。還流手段は、冷却手段によって冷却された排気ガスの一部を吸気系に還流させる。また、制御手段は、排気系への燃料の添加量が所定量以上である場合に、冷却手段による排気ガスの冷却及び還流手段による排気ガスの還流が実行されるように、冷却手段及び還流手段を制御する。排気系への燃料の添加量が所定量以上である状況においては、ＨＣの排出量が多くなり、ナノ粒子が生成される可能性が高い。上記の状況において、冷却手段によって排気ガスを冷却した場合、気体の性質により、排気ガス中のＨＣは温度が低い部分に集まっていく。この場合に、排気ガスを還流手段によって還流させることにより、排気ガス中の大部分のＨＣを還流させることができる。したがって、上記の内燃機関の排気浄化制御装置によれば、ＨＣの排出を効率的に抑制することができる。これにより、ナノ粒子の排出を防止することが可能となる。

上記の内燃機関の排気浄化制御装置の一態様では、前記冷却手段は、前記排気通路の外周部分に対して冷媒による冷却を行い、前記還流手段は、前記排気通路における、前記冷却手段が設けられた部分の後部に位置する外壁面から、又は前記冷却手段の直後の外壁面から、前記排気ガスを還流させる。

この態様では、冷却手段は、排気通路の外周部分を冷媒によって冷却する。これにより、排気通路内に中心側から内側面側に向かって温度が低下するような温度勾配が生じる。そのため、冷却手段が設けられた排気通路においては、排気通路内のＨＣは、下流側に流れていくに従って排気通路の内側面付近に向かって徐々に移動していく。また、還流手段は、排気通路において、冷却手段が設けられた部分の後部（下流側）に位置する外壁面から、又は冷却手段の直後の外壁面から、排気ガスを還流させる。排気通路において、冷却手段によって冷却されている部分の後部、又はその直後においては、ＨＣが排気通路の内側面付近に集中している。そのため、排気通路において、上記した位置の外壁面付近から排気ガスを還流させることにより、効率的にＨＣの排出を抑制することが可能となる。

上記の内燃機関の排気浄化制御装置の他の一態様では、前記制御手段は、前記排気系への燃料の添加量が所定量以上である場合において、当該排気系の空燃比がリッチ又はストイキであるときに、前記還流手段による排気ガスの還流が実行されるように前記還流手段を制御する。

この態様では、制御手段は、排気系への燃料の添加量が所定量以上である場合において、排気系の空燃比がリッチ又はストイキ（理論空燃比）であるときにのみ、排気ガスの還流が行われるように還流手段を制御する。言い換えると、燃料の添加量が所定量以上である場合であっても排気系の空燃比がリーンにある場合には、排気ガスを還流させない。排気系の空燃比がリーンである場合には、酸素が多量に存在するため、排気浄化装置においてＨＣがほとんど酸化されＨＣは排出されにくい。よって、上記の内燃機関の排気浄化制御装置によれば、排ガスを還流させるための制御の実行を必要最小限に抑えることができる。

上記の内燃機関の排気浄化制御装置において好適には、前記排気系への燃料の添加量が所定量以上である場合とは、前記排気浄化装置の硫黄被毒に対する再生を行う場合である。排気浄化装置（触媒）の硫黄被毒に対する再生（Ｓ再生）を行う場合には、空燃比をリッチにするために多量の燃料を排気系に対して添加するため、ＨＣが排気浄化装置をすり抜けて排出される可能性が高い。よって、上記の内燃機関の排気浄化制御装置によれば、Ｓ再生時におけるＨＣの排出を適切に抑制し、ナノ粒子の排出を防止することができる。

更に、好ましくは、前記制御手段は、少なくとも内燃機関の回転数及び燃料噴射量に基づいて、空燃比が目標空燃比となるように前記排気ガスの一部を還流させる量を決定し、決定された量の排気ガスが還流されるように前記還流手段を制御する。これにより、排気ガスを還流させる制御の実行に起因するエミッションの悪化を適切に抑制しつつ、ナノ粒子の排出を防止することができる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。

［全体構成］
図１は、本実施形態に係る内燃機関の排気浄化制御装置を適用した内燃機関１の概略構成を示している。図１中において、実線矢印がガスの流れの一例を示し、破線矢印が信号の入出力を示している。

内燃機関１は、４つの気筒２が一列に並べられた直列４気筒型のディーゼルエンジンで、主に、吸気通路３、排気通路４、ターボ過給機５、ＥＣＵ（Engine Control Unit）２４を備えている。

吸気通路３には、ターボ過給機５のコンプレッサ５ａと、コンプレッサ５ａにて圧縮された吸気を冷却するインタークーラ７と、吸気通路３を流通する吸気の量を調節するスロットルバルブ１３、が設けられている。排気通路４には、ターボ過給機５のタービン５ｂと、触媒３０と、Ａ／Ｆセンサ３２が設けられている。触媒３０は、本発明に係る排気浄化装置として機能し、例えばＤＰＮＲ（Diesel Particulate-NOx active Reduction system）、或いはＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）などによって構成される。Ａ／Ｆセンサ３２は、触媒３０下流における排気ガスのＡ／Ｆ（空燃比）を検出し、検出したＡ／Ｆに対応する検出信号Ｓ３２をＥＣＵ２４に供給する。更に、吸気通路３と排気通路４とは上流側ＥＧＲ通路６によって接続され、排気通路４内の一部の排気ガスが吸気通路３へ還流される。また、上流側ＥＧＲ通路６には、排気ガスの還流量（以下、「上流側ＥＧＲ量」と呼ぶ。）を調整するための上流側ＥＧＲバルブ８が設けられている。

内燃機関１には、各気筒２に対応させて４つのインジェクタ９が設けられている。４つのインジェクタ９は、コモンレール１０に接続される。コモンレール１０は、燃料タンク１５から燃料（軽油）を汲み上げてコモンレール１０に圧送するサプライポンプ１１に接続される。４つのインジェクタ９は夫々、コモンレール１０に圧送された燃料を４つの気筒２内に噴射する。また、内燃機関１は、還元剤（燃料）を排気通路４に対して添加する燃料添加インジェクタ２８を備えている。燃料添加インジェクタ２８はサプライポンプ１１に接続され、サプライポンプ１１は燃料タンク１５に接続されている。燃料添加インジェクタ２８によって添加される燃料は、主に、硫黄被毒した触媒３０をＳ再生させるために用いられる。詳しくは、Ｓ再生時には、Ａ／Ｆをリッチにするために、燃料を排気系に対して添加する。

また、内燃機関１には、触媒３０下流の排気通路４上に、冷却部３３が設けられている。冷却部３３は、冷却エアバルブ３４と冷却エア通路３５とを有する。冷却エア通路３５は、内部に冷却エアが通過する。具体的には、冷却エア通路３５は排気通路４の外周部分を囲むように配設されており、冷却エア通路３５中の冷却エアは、排気ガスが流れる方向と同じ方向に流れていく。冷却エアバルブ３４は、開閉することによって、冷却エア通路３５における冷却エアの流通を制御する。冷却エアバルブ３４が開である場合には冷却エア通路３５に冷却エアが流れ、冷却エアバルブ３４が閉である場合には冷却エア通路３５に冷却エアは流れない。この場合、冷却エアバルブ３４は、ＥＣＵ２４から供給される制御信号Ｓ３４によって制御される。このように冷却部３３は、本発明に係る冷却手段として機能する。また、冷却エアは、本発明における冷媒として機能する。

更に、冷却部３３が設けられた排気通路４中には、下流側ＥＧＲ通路３６が接続されている。下流側ＥＧＲ通路３６は、一端が冷却部３３の後部（下流側の部分）付近の排気通路４に接続されており、他端がターボ過給機５の上流側の吸気通路３上に接続されている。また、下流側ＥＧＲ通路３６上には、下流側ＥＧＲバルブ３７が設けられている。下流側ＥＧＲ通路３６は、ＥＣＵ２４から供給される制御信号Ｓ３７によって開度が制御されることによって、吸気系に還流させる排気ガスの量（以下、「下流側ＥＧＲ量」と呼ぶ。）が調整される。このように、下流側ＥＧＲ通路３６及び下流側ＥＧＲバルブ３７は、本発明に係る還流手段として機能する。

ＥＣＵ２４は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器及び入出力インタフェイスなどを含んで構成される。ＥＣＵ２４は、主に、Ａ／Ｆセンサ３２から供給されるＡ／Ｆに対応する検出信号Ｓ３２などに基づいて、冷却エアバルブ３４及び下流側ＥＧＲバルブ３７に対して制御信号Ｓ３４、Ｓ３７を供給することによって、冷却エアバルブ３４の開閉、及び下流側ＥＧＲバルブ３７の開度を制御する。詳しくは、ＥＣＵ２４は、硫黄被毒した触媒３０に対するＳ再生時に、冷却エアバルブ３４を開にすることによって冷却エア通路３５に対して冷却エアを流すことで排気ガスを冷却すると共に、下流側ＥＧＲバルブ３７を開にすることによって排気ガスの一部を吸気系に還流させる。こうする理由は、Ｓ再生時におけるＨＣ（炭化水素）の排出を抑制することによって、ナノ粒子（粒径５０ｎｍ以下の粒子）の排出を抑制するためである。

このように、ＥＣＵ２４は、本発明に係る制御手段として機能する。また、ＥＣＵ２４、冷却部３３、下流側ＥＧＲ通路３６、及び下流側ＥＧＲバルブ３７は、本発明に係る内燃機関の排気浄化制御装置として機能する。更に、ＥＣＵ２４は、燃料添加量が所定量以上であるか否かを判定する手段として機能する。この場合、ＥＣＵ２４は、燃料添加量をモニターすることによって、或いは、Ａ／Ｆセンサ３２又はＨＣ濃度センサ（不図示）などの検出値を参照することによって、燃料添加量に対する判定を行う。

［ナノ粒子生成抑制方法］
ここでは、本実施形態に係るナノ粒子の排出抑制方法について説明する。

まず、Ｓ再生時における、ナノ粒子の発生メカニズムについて説明する。上記したように、触媒３０のＳ再生は、燃料添加インジェクタ２８によって排気系に燃料を添加することによって行う。この場合、Ａ／Ｆ（空燃比）をリッチにするために多量の燃料を排気系に対して添加する（この場合には、所定量以上の燃料を添加する）ため、触媒３０に燃料が付着する。付着した燃料は蒸発気化してＳ再生のための還元剤として使用されるが、一部のＨＣは、そのまま触媒３０をすり抜けて排出される可能性が高い。このように触媒３０をすり抜けたＨＣは、当初はガス状で存在するが、徐々に冷却されて凝集することによって粒子化してナノ粒子を形成し、車両からナノ粒子として排出される場合がある。このようなナノ粒子は、車両から排出されることは好ましくない。したがって、本実施形態では、このようなナノ粒子の排出を防止するために、ナノ粒子の生成の原因となるＨＣの排出を抑制することによって、ナノ粒子の生成を抑制する。

図２を用いて、本実施形態に係るＨＣの排出抑制方法について説明する。図２は、冷却部３３と下流側ＥＧＲ通路３６の断面図を示す。具体的には、図２（ａ）は排気ガスの流れ方向に沿った断面図を示し、図２（ｂ）は図２（ａ）中の切断線Ａ１−Ａ２に沿った断面図を示す。また、図２では、実線矢印がガス（排気ガス、冷却エア）の流れを示し、白抜き矢印がＨＣ５０（破線で示す）の移動方向を示している。

図２に示すように、冷却エア通路３５は、排気通路４の外周部分を囲むように配設されており、冷却エア通路３５中の冷却エアは、排気ガスが流れる方向と同じ方向に流れていく。また、下流側ＥＧＲ通路３６は、冷却部３３の下流側付近の排気通路４（冷却部３３が設けられた排気通路４の後部）に接続されており、排気ガスの一部が流れていく。

上記のように冷却エアを流すことによって、排気通路４の外周部分が冷却され、排気通路４内に温度分布が生じる。具体的には、排気通路４の中心部分から外側に向かって温度が低下していく温度勾配が生じる。これにより、ガス状で存在するＨＣ５０は、気体の性質より、排気通路４の内側面４ａの方向に向かって移動していく（白抜き矢印参照）。詳しくは、排気ガスが冷却部３３が設けられた排気通路４を通過していくに従って、次第に排気通路４の内側面４ａ付近に向かって移動していく。そのため、冷却部３３の下流側付近の排気通路４においては、排気通路４の内側面４ａ付近にＨＣ５０が集中する。なお、排気通路４の中心部と内側面４ａ付近との温度差が大きくなるように、冷却エアの温度や冷却エアの流量などが設定されている。

また、下流側ＥＧＲ通路３６中に設けられた下流側ＥＧＲバルブ３７を開にすると、排気系の圧力と吸気系の圧力（詳しくは、ターボ過給機５の上流側の吸気通路3における圧力）との圧力差に起因して、排気ガスの一部は吸気系に還流される。具体的には、下流側ＥＧＲ通路３６は冷却部３３の下流側付近に設けられているため、この付近に存在する排気通路４中の排気ガスが還流される。この場合、排気通路４の内壁面４ａ付近に存在するガスが還流されやすい。ここで、上記したように冷却部３３によって排気ガスを冷却することによって、冷却部３３の下流側付近の排気通路４においては、内側面４ａ付近にＨＣ５０が集中している。そのため、冷却部３３の冷却エアバルブ３４を開にすると共に下流側ＥＧＲバルブ３７を開にした場合、排気ガス中のＨＣ５０が下流側ＥＧＲ通路３６から吸気系へと還流される可能性がかなり高い、言い換えると排気ガス中の大部分のＨＣ５０が還流されることになる。このように還流されたＨＣ５０は、内燃機関１において燃焼に用いられたり、触媒３０において捕集されたりする。このため、冷却部３３の下流側の排気通路４（詳しくは、下流側ＥＧＲ通路３６が接続された排気通路４の下流側）においては、ほとんどＨＣ５０が存在しなくなる。

以上より、本実施形態に係るナノ粒子生成抑制方法によれば、Ｓ再生時におけるＨＣの排出を効率的に抑制することが可能となる。これにより、ナノ粒子の生成が抑制されるため、車両からのナノ粒子の排出を防止することが可能となる。

［Ｓ再生時制御］
次に、本実施形態においてＳ再生時に行われる制御（以下、「Ｓ再生時制御」と呼ぶ。）について具体的に説明する。本実施形態では、Ｓ再生時にＨＣの排出量が多くなりナノ粒子が生成される可能性が高くなるため、このＳ再生時に、ナノ粒子の生成を抑制するための制御（ナノ粒子生成抑制制御）を実行する。具体的には、ナノ粒子生成抑制制御においては、主に、冷却部３３による排気ガスを冷却するための制御と、下流側ＥＧＲ通路３６から排気ガスの一部を還流させるための制御と、を実行する。

図３は、本実施形態に係るＳ再生時制御を示すフローチャートである。この制御は、ＥＣＵ２４によって所定の周期で繰り返し実行される。

まず、ステップＳ１０１では、ＥＣＵ２４は、現在の触媒制御モードに対する判定を行う。ここでは、ＥＣＵ２４は、まず、燃料使用量、触媒温度、Ａ／Ｆなどに基づいて、ＰＭ（Particulate Matter）堆積量及びＳ堆積量を計算する。そして、ＥＣＵ２４は、この計算結果に基づいて、現在の触媒制御モードが、通常制御モード、ＰＭ再生制御モード、Ｓ再生制御モードのいずれに設定されているかを判定する。そして、処理はステップＳ１０２に進む。

ステップＳ１０２では、ＥＣＵ２４は、Ｓ再生制御の実行を示すＳ再生制御モードがオンとなっているか否かを判定する。Ｓ再生制御モードがオンである場合（ステップＳ１０２；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０３に進む。そして、ステップＳ１０３では、ＥＣＵ２４は後述するナノ粒子生成抑制制御を実行する。そして、ナノ粒子生成抑制制御が終了すると、処理は当該フローを抜ける。

一方、Ｓ再生制御モードがオフである場合（ステップＳ１０２；Ｎｏ）、処理はステップＳ１０４に進む。ステップＳ１０４では、ＥＣＵ２４は、Ｓ再生時ではないので排気ガスを冷却する必要がないため、冷却エアバルブ３４を閉にする。この場合には、下流側ＥＧＲバルブ３７も閉にされているため、下流側ＥＧＲ通路３６から排気ガスは還流されない（即ち、下流側ＥＧＲ量は「０」）。以上の処理が終了すると、処理は当該フローを抜ける。

（第１実施例）
次に、前述したＳ再生時処理のステップＳ１０３で行われるナノ粒子生成抑制制御の第１実施例について説明する。

図４は、第１実施例に係るナノ粒子生成抑制制御を示すフローチャートである。この制御も、ＥＣＵ２４によって繰り返し実行される。

まず、ステップＳ２０１では、ＥＣＵ２４は、排気ガスを冷却するために冷却エアバルブ３４を開にする。冷却エアバルブ３４を開にすることによって、冷却エア通路３５に冷却エアが流れる。これにより、冷却部３３が設けられた排気通路４内に温度勾配が生じ、排気通路４中のＨＣは徐々に内側面４ａ付近へと移動していく。そのため、冷却部３３の下流付近における排気通路４においては、排気通路４の内側面４ａ付近にＨＣが集中する。以上の処理が終了すると、処理はステップＳ２０２に進む。

ステップＳ２０２では、ＥＣＵ２４は、エンジン回転数と燃料噴射量（燃料添加インジェクタ２８から噴射される燃料の量）などを検出する。これらの検出された値は、下流側ＥＧＲ通路３６から還流させる排気ガスの量（下流側ＥＧＲ量）を決定するために用いられる。そして、処理はステップＳ２０３に進む。

ステップＳ２０３では、ＥＣＵ２４は、Ｓ再生時におけるＨＣの排出を抑制するために、下流側ＥＧＲ通路３６から排気ガスが還流されるように下流側ＥＧＲバルブ３７を制御する。この場合には、冷却部３３の下流側の排気通路４においてはＨＣが内側面４ａ付近に集中しているため、下流側ＥＧＲバルブ３７を開にすることによって、排気ガス中のＨＣの大部分を下流側ＥＧＲ通路３６から還流させることが可能となる。

ここで、下流側ＥＧＲバルブ３７の具体的な制御方法について説明する。まず、ＥＣＵ２４は、前述したステップＳ２０２で得られたエンジン回転数と燃料噴射量などに基づいて、Ａ／Ｆが目標値（目標空燃比）となるように、上流側ＥＧＲ通路６における上流側ＥＧＲ量と下流側ＥＧＲ通路３６における下流側ＥＧＲ量との合計値を決定する。次に、ＥＣＵ２４は、ＰＭ排出悪化や、触媒３０の下流でのＨＣの除去効果などに基づいて予め決定された上流側ＥＧＲ量と下流側ＥＧＲ量との配分比を参照して、決定済みの合計値から上流側ＥＧＲ量と下流側ＥＧＲ量のそれぞれを決定する。そして、ＥＣＵ２４は、決定された上流側ＥＧＲ量と下流側ＥＧＲ量とが得られるように、上流側ＥＧＲバルブ８の開度と下流側ＥＧＲバルブ３７の開度とを制御する。以上のステップＳ２０３における処理が終了すると、処理は当該フローを抜ける。

以上より、第１実施例に係るナノ粒子生成抑制制御によれば、Ｓ再生時におけるＨＣの排出を効率良く抑制することが可能となる。そのため、ナノ粒子の生成が抑制されるため、車両からのナノ粒子の排出を防止することが可能となる。また、第１実施例によれば、Ａ／Ｆの目標値やＰＭ排出などを考慮して上流側ＥＧＲ量と下流側ＥＧＲ量とを決定するため、ナノ粒子生成抑制制御に起因するエミッションの悪化を適切に抑制することが可能となる。

（第２実施例）
次に、第２実施例に係るナノ粒子生成抑制制御について説明する。前述した第１実施例では、Ｓ再生時に常に下流側ＥＧＲ通路３６から排気ガスを還流させるための制御を行ったが、第２実施例では、Ｓ再生時において触媒３０下流の排気ガスのＡ／Ｆがリッチ又はストイキ（理論空燃比）であるときにのみ、下流側ＥＧＲ通路３６から排気ガスを還流させるための制御を行う。言い換えると、第２実施例では、Ｓ再生時であっても触媒３０下流の排気ガスのＡ／Ｆがリーンにあるときには、下流側ＥＧＲ通路３６から排気ガスを還流させない。こうするのは、Ａ／Ｆがリーンであるときには酸素が多量に存在するため、触媒３０においてＨＣがほとんど酸化され、ＨＣは排出されにくいからである。

図５は、第２実施例に係るナノ粒子生成抑制制御を示すフローチャートである。この制御も、ＥＣＵ２４によって繰り返し実行される。なお、ステップＳ３０１の処理は前述したステップＳ２０１の処理と同様であり、ステップＳ３０３、Ｓ３０４の処理は前述したステップＳ２０２、２０３の処理と同様であるため、詳細な説明を省略する。ここでは、第１実施例とは異なるステップＳ３０２の処理についてのみ説明する。

ステップＳ３０２では、ＥＣＵ２４は、Ａ／Ｆセンサ３２から供給される検出信号Ｓ３２に基づいて、現在のＡ／Ｆがリッチ又はストイキであるか否か（即ち、Ａ／Ｆの値がストイキ以下の値であるか否か）を判定する。第２実施例では、触媒３０下流の排気ガスのＡ／Ｆがリッチ又はストイキであるときにのみ、下流側ＥＧＲ通路３６から排気ガスを還流させるための制御を行うため、ステップＳ３０２では、下流側ＥＧＲ通路３６から排気ガスを還流させるべき状況であるか否かを判定している。

Ａ／Ｆの値がストイキ以下の値である場合（ステップＳ３０２；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ３０３に進む。例えば、排気ガスをリッチにするための要求に応じて燃料の添加をある程度行った後に、Ａ／Ｆがリーンからリッチに変化する。ステップＳ３０２では、ＥＣＵ２４はエンジン回転数と燃料噴射量（燃料添加インジェクタ２８から噴射される燃料の量）などを検出する。そして、次のステップＳ３０３では、ＥＣＵ２４は、Ｓ再生時であり、且つ空燃比がリッチ又はストイキであるため、ＨＣの排出を抑制するために、下流側ＥＧＲ通路３６から排気ガスが還流されるように下流側ＥＧＲバルブ３７を制御する。この場合、ＥＣＵ２４は、前述した方法によって上流側ＥＧＲ量と下流側ＥＧＲ量とを決定し、決定されたＥＧＲ量に基づいて上流側ＥＧＲバルブ８の開度と下流側ＥＧＲバルブ３７の開度とを制御する。そして、処理は当該フローを抜ける。

一方、Ａ／Ｆの値がストイキよりも大きい値である場合（ステップＳ３０２；Ｎｏ）、即ちＡ／Ｆがリーンである場合、処理は当該フローを抜ける。この場合には、排気系に酸素が多量に存在するため、触媒３０においてＨＣがほとんど酸化され、ＨＣは排出されにくい。そのため、ＥＣＵ２４は、下流側ＥＧＲバルブ３７を閉に維持し、下流側ＥＧＲ通路３６から排気ガスを還流させない。

このように、第２実施例に係るナノ粒子生成抑制制御によっても、Ｓ再生時におけるＨＣの排出を抑制することによって、車両からのナノ粒子の排出を防止することが可能となる。また、第２実施例では、Ｓ再生時において触媒３０下流の排気ガスのＡ／Ｆがリッチ又はストイキであるときにのみ下流側ＥＧＲ通路３６から排気ガスを還流させるため、排ガスを還流させるための制御の実行を必要最小限に抑えることができる。

［変形例］
本発明は、触媒３０に対するＳ再生時に、冷却部３３による排気ガスを冷却するための制御と下流側ＥＧＲ通路３６から排気ガスの一部を還流させるための制御を行うことに限定はされない。他の例では、Ｓ再生を行う場合以外の、排気系への燃料の添加量が所定量以上である状況において、上記の制御を行うことができる。このような燃料の添加量が所定量以上である状況においては、ＨＣの排出量が多くなり、ナノ粒子が生成される可能性が高いからである。

また、上記では、冷却部３３が設けられた排気通路４の後部から排気ガスの一部を吸気系に還流させる実施形態を示したが、これに限定はされない。他の例では、冷却部３３が設けられた排気通路４の直後の下流側に位置する排気通路から、排気ガスの一部を吸気系に還流させることができる。この場合、下流側ＥＧＲ通路は、冷却部３３が設けられた排気通路４の直後の排気通路４に接続される。

また、上記では、冷却部３３が、排気ガスが流れる方向と同じ方向に冷却エアを流す実施形態を示したが、本発明はこれに限定はされない。他の例では、冷却部は、排気ガスが流れる方向と反対方向に冷却エアを流すことができる。

更に、上記では、冷却部３３が冷却エアを用いて排気ガスを冷却する実施形態を示したが、本発明はこれに限定はされない。他の例では、冷却部は、冷却エアの代わりに、水、その他の冷媒を用いて排気ガスを冷却することができる。この場合、水が本発明における冷媒として機能する。

本発明の実施形態に係る内燃機関の排気浄化制御装置が適用された内燃機関の概略構成図である。 本実施形態に係るＨＣの排出抑制方法について説明するための図である。 実施形態に係るＳ再生時制御を示すフローチャートである。 第１実施例に係るナノ粒子生成抑制制御を示すフローチャートである。 第２実施例に係るナノ粒子生成抑制制御を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 内燃機関
３ 吸気通路
４ 排気通路
１０ コモンレール
１５ 燃料タンク
２４ ＥＣＵ
２８ 燃料添加インジェクタ
３０ 触媒
３３ 冷却部
３４ 冷却エアバルブ
３５ 冷却エア通路
３６ 下流側ＥＧＲ通路
３７ 下流側ＥＧＲバルブ

Claims (5)

1. 内燃機関の排気通路に設けられた排気を浄化する排気浄化装置に燃料を供給することで、前記排気浄化装置の排気浄化能力を回復させる内燃機関の排気浄化制御装置において、
   前記排気浄化装置の下流側の排気通路に設けられ、当該排気通路を通過する排気ガスを冷却する冷却手段と、
   前記冷却手段によって冷却された排気ガスの一部を吸気系に還流させる還流手段と、
   排気系への燃料の添加量が所定量以上である場合に、前記冷却手段による前記排気ガスの冷却、及び前記還流手段による前記排気ガスの還流が実行されるように、前記冷却手段及び前記還流手段を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化制御装置。
2. 前記冷却手段は、前記排気通路の外周部分に対して冷媒による冷却を行い、
   前記還流手段は、前記排気通路における、前記冷却手段が設けられた部分の後部に位置する外壁面から、又は前記冷却手段の直後の外壁面から、前記排気ガスを還流させ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制御装置。
3. 前記制御手段は、前記排気系への燃料の添加量が前記所定量以上である場合において、当該排気系の空燃比がリッチ又はストイキであるときに、前記還流手段による排気ガスの還流が実行されるように前記還流手段を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化制御装置。
4. 前記排気系への燃料の添加量が前記所定量以上である場合とは、前記排気浄化装置の硫黄被毒に対する再生を行う場合であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化制御装置。
5. 前記制御手段は、少なくとも内燃機関の回転数及び燃料噴射量に基づいて、空燃比が目標空燃比となるように前記排気ガスの一部を還流させる量を決定し、決定された量の排気ガスが還流されるように前記還流手段を制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化制御装置。

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