JP2008128028A - 内燃機関の排気再循環システム - Google Patents

Abstract

【課題】ＥＧＲガスの流通経路上に排気浄化触媒を有する内燃機関の排気再循環システムにおいて、排気浄化触媒が不活性の時にＥＧＲ系や吸気系にＰＭやＨＣが流入することに起因する不具合を抑制する技術を提供する。
【解決手段】内燃機関の排気通路にタービンを有し且つ吸気通路にコンプレッサを有するターボチャージャと、排気通路に配置される排気浄化触媒と、タービン及び排気浄化触媒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低圧ＥＧＲ通路を接続する低圧ＥＧＲ通路と、低圧ＥＧＲ通路に配置され低圧ＥＧＲ通路を通過する排気を冷却するＥＧＲクーラと、低圧ＥＧＲ通路に流入する排気にＥＧＲクーラをバイパスさせるバイパス手段と、排気浄化触媒が不活性状態であると判定される場合に、バイパス手段を制御して低圧ＥＧＲ通路に流入する排気にＥＧＲクーラをバイパスさせる制御手段と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の排気再循環システムに関する。

車両の排気のエミッションを低減するために、内燃機関における燃料の燃焼過程で発生する有害物質の量を低減する技術や、内燃機関からの排気中に含まれる有害物質を後処理によって浄化する技術が開発されている。

前者の技術としては、排気の一部を吸気系に再循環させる排気再循環（ＥＧＲ）装置を例示できる。ＥＧＲを行うことによって内燃機関における燃料の燃焼過程で発生する窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生量を低減することができる。また、より広い運転領域においてＥＧＲを実施可能にする技術として、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高圧ＥＧＲ通路を介して排気の一部を内燃機関に再循環させる高圧ＥＧＲ装置と、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低圧ＥＧＲ通路を介して排気の一部を内燃機関に再循環させる低圧ＥＧＲ装置と、を併用するＥＧＲシステムも提案されている（例えば特許文献１を参照）。

後者の技術としては、排気中の粒子状物質（ＰＭ）を捕集するパティキュレートフィルタ、ＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ触媒、炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）等の未燃燃料成分を浄化する酸化触媒等の排気浄化装置や排気浄化触媒を排気通路の途中に配置する技術が開発されている。
特開２００４−１５０３１９号公報 特開２００４−１６２６７４号公報

ところで、排気浄化触媒が不活性状態の時には、排気中のＰＭやＨＣが排気浄化触媒で十分に浄化されずに排気浄化触媒をすり抜けてしまう場合がある。そのような場合、低圧ＥＧＲ通路がタービン及び排気浄化触媒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て構成される低圧ＥＧＲ装置を備えた排気再循環システムでは、排気浄化触媒をすり抜けたＰＭやＨＣの一部が低圧ＥＧＲ通路に流入し、低圧ＥＧＲ通路に配置されるＥＧＲクーラ内に付着して詰まりを生じさせたりＥＧＲクーラの冷却性能を低下させたりする虞があった。また、ＨＣ等の未燃燃料成分が排気とともに低圧ＥＧＲ通路を通過して内燃機関の気筒に流入すると、吸気の空燃比が変化して燃焼不安定やエミッションの悪化を招く虞もあった。

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、ＥＧＲガスの流通経路上に排気浄化触媒を有する内燃機関の排気再循環システムにおいて、排気浄化触媒が不活性の時にＥＧＲ系や吸気系にＰＭやＨＣが流入することに起因する不具合を抑制する技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の内燃機関の排気再循環システムは、内燃機関の排気通路にタービンを有し且つ前記内燃機関の吸気通路にコンプレッサを有するターボチャージャと、前記排気通路に配置され排気を浄化する排気浄化触媒と、前記タービン及び前記排気浄化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低
圧ＥＧＲ通路を介して内燃機関からの排気の一部を内燃機関に再循環させる低圧ＥＧＲ手段と、前記低圧ＥＧＲ通路に配置され前記低圧ＥＧＲ通路を通過する排気を冷却するＥＧＲクーラと、前記低圧ＥＧＲ通路に流入する排気に前記ＥＧＲクーラをバイパスさせて前記低圧ＥＧＲ通路を通過させるバイパス手段と、前記排気浄化触媒の活性状態を判定する触媒活性判定手段と、前記触媒活性判定手段によって前記排気浄化触媒が所定の活性状態にないと判定される場合に、前記バイパス手段を制御して前記低圧ＥＧＲ通路に流入する排気に前記ＥＧＲクーラをバイパスさせる制御手段と、を備えることを特徴とする。

ここで、「所定の活性状態」とは、排気浄化触媒から排出された排気が低圧ＥＧＲ通路を通過した場合に、ＥＧＲクーラに詰まりを生じさせない程度にまで排気中のＰＭや未燃燃料成分を浄化可能な排気浄化触媒の活性状態である。排気浄化触媒が所定の活性状態であるか否かは、例えば、排気浄化触媒の温度に基づいて判定することができる。

また、バイパス手段としては、例えば、低圧ＥＧＲ通路におけるＥＧＲクーラの上流側と下流側とを接続するバイパス通路と、低圧ＥＧＲ通路に流入する排気にＥＧＲクーラとバイパス通路とのいずれか一方を経由させて低圧ＥＧＲ通路を通過させるように排気の流通経路を切り替える切替弁とを備えた構成を例示できる。

上記構成によれば、排気浄化触媒が所定の活性状態にない（すなわち不活性状態である）と判定された場合には、低圧ＥＧＲ通路に流入する排気はＥＧＲクーラをバイパスして低圧ＥＧＲ通路を通過することになる。従って、不活性状態の排気浄化触媒から排出されるＰＭや未燃燃料成分濃度の高い排気がＥＧＲクーラを通過することに起因してＥＧＲクーラに詰まりが生じることが抑制される。

その結果、低圧ＥＧＲ通路の圧損が過度に大きくなったり、堆積したＰＭが急激に酸化反応する際の高熱によってＥＧＲクーラに故障を生じさせたり、ＥＧＲクーラの排気冷却性能が低下したりする不具合を抑制することが可能になる。

また、ＥＧＲクーラにおいて冷却されない排気が低圧ＥＧＲ通路を介して内燃機関に再循環することになるため、吸気温が上昇し、排気中の未燃燃料成分濃度が低下する。これにより、不活性状態の排気浄化触媒に流入する未燃燃料成分の量が減少し、低圧ＥＧＲ通路に流入する排気中の未燃燃料成分の量を低減させることが可能になる。

ところで、排気浄化触媒が不活性状態の時に低圧ＥＧＲ通路を介してＥＧＲを実行すると、高濃度の未燃燃料成分を含む排気が低圧ＥＧＲ通路を経由して内燃機関に再循環することになる。この未燃燃料成分のために吸気の空燃比がリッチ側にずれて燃焼不安定やエミッションの悪化を招く可能性がある。

そこで、本発明においては、前記触媒活性判定手段によって前記排気浄化触媒が所定の活性状態にないと判定される場合に、前記低圧ＥＧＲ通路を経由して内燃機関に再循環する排気中の未燃燃料成分濃度に応じて燃料噴射量を補正する燃料噴射補正手段を更に備えてもよい。

これにより、排気浄化触媒が不活性状態であっても、低圧ＥＧＲ通路を経由して内燃機関に再循環する未燃燃料成分の量に相当する分を規定の燃料噴射量から減少させる補正をして燃料噴射を行うことによって、吸気の空燃比を適合値に略等しくすることができる。これにより、上述したような不具合を回避できる。

なお、排気中の未燃燃料成分濃度は、機関回転数や燃料噴射量等の機関運転条件やＥＧＲ率から既知の計算モデルによって推定しても良いし、排気中の未燃燃料成分濃度を測定
するセンサを排気通路や低圧ＥＧＲ通路に設置して直接測定しても良い。

本発明により、ＥＧＲガスの流通経路上に排気浄化触媒を有する内燃機関の排気再循環システムにおいて、排気浄化触媒が不活性状態の時にＥＧＲ系や吸気系にＰＭやＨＣが流入することに起因する不具合を抑制することが可能になる。

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、特に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。

図１は、本実施例の内燃機関の排気再循環システムを適用する内燃機関の吸気系、排気系、及び制御系の概略構成を模式的に示す図である。図１に示す内燃機関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。

内燃機関１の気筒２には、図示しない吸気ポートを介して吸気マニホールド１７が接続されている。吸気マニホールド１７には吸気管３が接続されている。吸気マニホールド１７の上流の吸気管３には、吸気管３の流路面積を変更することで吸気管３を流れる吸気の流量を調節可能な第２スロットル９が設けられている。第２スロットル９は、電動アクチュエータによって開閉される。第２スロットル９より上流の吸気管３には吸気を冷却するインタークーラ８が設けられている。インタークーラ８より上流の吸気管３には、排気のエネルギーを駆動源として作動するターボチャージャのコンプレッサ１１が設けられている。コンプレッサ１１より上流の吸気管３には、吸気管３の流路面積を変更することで吸気管３を流れる吸気の流量を調節可能な第１スロットル６が設けられている。第１スロットル６は、電動アクチュエータによって開閉される。

また、内燃機関１の気筒２には、図示しない排気ポートを介して排気マニホールド１８が接続されている。排気マニホールド１８には排気管４が接続されている。排気管４の途中には、ターボチャージャのタービン１２が設けられている。このターボチャージャは、タービン１２の排気流量特性を変更可能なノズルベーン５を有する可変容量型のターボチャージャである。タービン１２より下流の排気管４には、排気浄化触媒１０が設けられている。排気浄化触媒１０は、パティキュレートフィルタ（以下、フィルタ）を有して構成されている。フィルタには吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（以下、ＮＯｘ触媒）が担持されている。排気がフィルタを通過することで、排気中に含まれる粒子状物質が捕集される。また、ＮＯｘ触媒には、排気が酸化雰囲気の時には排気中のＮＯｘが吸蔵され、排気が還元雰囲気の時には吸蔵されたＮＯｘが放出還元される。排気浄化触媒１０より下流の排気管４には、排気管４の流路面積を変更することで排気管４を流れる排気の流量を調節可能な排気絞り弁１９が設けられている。排気絞り弁１９は、電動アクチュエータによって開閉される。なお、本実施例では排気絞り弁１９は排気浄化触媒１０の直下流の排気管４に設けられているが、後述する低圧ＥＧＲ通路３１の接続部より下流の排気管４に設けることもできる。排気絞り弁１９を絞ることでフィルタの温度を昇温させ、フィルタに捕集された粒子状物質を酸化除去するフィルタ再生処理が行われる。また、ＮＯｘ触媒に吸蔵された硫黄酸化物を除去する硫黄被毒回復処理を行うこともできる。

また、内燃機関１には、排気管４を流れる排気の一部を高圧で吸気管３へ導き気筒２に再循環させる高圧ＥＧＲ装置４０が備えられている。高圧ＥＧＲ装置４０は、高圧ＥＧＲ通路４１及び高圧ＥＧＲ弁４２を有して構成されている。高圧ＥＧＲ通路４１は、タービ
ン１２より上流の排気管４と第２スロットル９より下流の吸気管３とを接続している。高圧ＥＧＲ通路４１を通って排気が高圧で吸気管３へ導かれる。本実施例では、高圧ＥＧＲ通路４１を経由して気筒２に再循環する排気を高圧ＥＧＲガスと称している。

高圧ＥＧＲ弁４２は、高圧ＥＧＲ通路４１の流路面積を変更することにより高圧ＥＧＲ通路４１を流れる排気の量を変更可能な流量調節弁である。高圧ＥＧＲガスの調量は高圧ＥＧＲ弁４２の開度を調節することによって行われる。なお、高圧ＥＧＲガスの調量は高圧ＥＧＲ弁４２の開度調節以外の方法によって行うこともできる。例えば、第２スロットル９の開度を調節することによって高圧ＥＧＲ通路４１の上流と下流との差圧を変化させることによっても高圧ＥＧＲガス量を調節することができる。また、ノズルベーン５の開度を調節することによっても高圧ＥＧＲガス量を調節することができる。

内燃機関１には、排気管４を流れる排気の一部を低圧で吸気管３へ導き気筒２に再循環させる低圧ＥＧＲ装置３０が備えられている。低圧ＥＧＲ装置３０は、低圧ＥＧＲ通路３１、低圧ＥＧＲ弁３２、及び低圧ＥＧＲクーラ３３を有して構成されている。低圧ＥＧＲ通路３１は、排気絞り弁１９より下流の排気管４と、コンプレッサ１１より上流且つ第１スロットル６より下流の吸気管３とを接続している。低圧ＥＧＲ通路３１を通って排気が低圧で吸気管３へ導かれる。本実施例では、低圧ＥＧＲ通路３１を経由して気筒２に再循環する排気を低圧ＥＧＲガスと称している。

低圧ＥＧＲ弁３２は、低圧ＥＧＲ通路３１の流路面積を変更することにより低圧ＥＧＲ通路３１を流れる排気の量を変更可能な流量調節弁である。低圧ＥＧＲガスの調量は低圧ＥＧＲ弁３２の開度を調節することによって行われる。なお、低圧ＥＧＲガスの調量は低圧ＥＧＲ弁３２の開度調節以外の方法によって行うこともできる。例えば、第１スロットル６の開度を調節することによって低圧ＥＧＲ通路３１の上流と下流との差圧を変化させることによっても低圧ＥＧＲガス量を調節することができる。

低圧ＥＧＲクーラ３３は、低圧ＥＧＲクーラ３３を通過する低圧ＥＧＲガスと内燃機関１を冷却する冷却水との間で熱交換をすることで低圧ＥＧＲガスを冷却する。本実施例の低圧ＥＧＲ装置３０には、低圧ＥＧＲクーラ３３の上流側の低圧ＥＧＲ通路３１と低圧ＥＧＲクーラ３３の下流側の低圧ＥＧＲ通路３１とを接続するバイパス通路３５を備えている。そして、低圧ＥＧＲクーラ３３の上流側におけるバイパス通路３５の接続部には、低圧ＥＧＲクーラ３３より上流側の低圧ＥＧＲ通路３１を低圧ＥＧＲクーラ３３に連通させるか又はバイパス通路３５側に導くかを切り替える切替弁３４が設けられている。切替弁３５が低圧ＥＧＲクーラ３３側に切り替えられると、排気管４から低圧ＥＧＲ通路３１に流入した排気は低圧ＥＧＲクーラ３３を経由して低圧ＥＧＲ通路３１を通過する。一方、切替弁３５がバイパス通路３５側に切り替えられると、排気管４から低圧ＥＧＲ通路３１に流入した排気は低圧ＥＧＲクーラ３３を通過せず、バイパス通路３５を経由して低圧ＥＧＲ通路３１を通過する。なお、本実施例においては、バイパス通路３５及び切替弁３４が本発明におけるバイパス手段に相当する。

内燃機関１には、機関の制御を行う電子制御装置（ＥＣＵ）２０が併設されている。ＥＣＵ２０は、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、中央演算装置（ＣＰＵ）、入出力ポート、デジタルアナログコンバータ（ＤＡコンバータ）、アナログデジタルコンバータ（ＡＤコンバータ）等を双方向バスで接続した公知の構成を有するマイクロコンピュータとして構成されている。

ＥＣＵ２０は、内燃機関１の運転状態や運転者による要求に応じて燃料噴射制御等のディーゼルエンジンにおいて既知の諸基本制御を行う。そのために、本実施例における内燃機関１には、吸気管３に流入する新気の流量を検出するエアフローメータ７、運転者によ
るアクセルペダル（図示省略）の踏み込み量（アクセル開度）を検出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（図示省略）の回転位相（クランク角度）を検出するクランクポジションセンサ１６、ディーゼルエンジンが一般的に備えているセンサ類（図示省略）が設けられている。

これらのセンサは電気配線を介してＥＣＵ２０に接続され、各センサからの出力信号がＥＣＵ２０に入力されるようになっている。また、ＥＣＵ２０には、第１スロットル６、第２スロットル９、排気絞り弁１９、低圧ＥＧＲ弁３２、高圧ＥＧＲ弁４２を駆動するための駆動装置等の機器が電気配線を介して接続され、ＥＣＵ２０から出力される制御信号に従ってこれらの機器が制御される。

ＥＣＵ２０は、各センサによる検出値に基づいて内燃機関１の運転状態や運転者の要求を把握する。例えば、ＥＣＵ２０はクランクポジションセンサ１６から入力されるクランク角度から算出する機関回転数と、アクセル開度センサ１５から入力されるアクセル開度から算出する機関負荷とに基づいて内燃機関１の運転状態を検出する。そして、検出した機関運転状態や運転者の要求に基づいて低圧ＥＧＲ弁３２や高圧ＥＧＲ弁４２等を制御し、ＥＧＲガス量や吸入空気量の制御を行う。

次に、ＥＣＵ２０によって行われるＥＧＲ制御について説明する。

本実施例の排気再循環システムでは、ＮＯｘ排出量が所定の規制値を満たすことが可能なＥＧＲ率として、内燃機関１の運転状態毎に目標ＥＧＲ率が求められている。そして、高圧ＥＧＲ装置４０及び低圧ＥＧＲ装置３０を併用してＥＧＲを行うことで目標ＥＧＲ率を達成し、且つ、ＥＧＲの実施に伴う燃料消費率特性、燃焼特性、排気性状等の諸機関特性が所定の要求性能を満たすことが可能な高圧ＥＧＲガス量及び低圧ＥＧＲガス量として、内燃機関１の運転状態毎に基本高圧ＥＧＲガス量及び基本低圧ＥＧＲガス量の組み合わせ（又は全ＥＧＲガスにおける高圧ＥＧＲガス及び低圧ＥＧＲガスの分配比率）が求められている。ここで、ＥＧＲ率とは、排気再循環システムによって内燃機関１に再循環する全ＥＧＲガス（高圧ＥＧＲガスと低圧ＥＧＲガスとの合計）の、吸気中に占める割合であり、吸入空気量をＧｃｙｌ、エアフローメータ７で測定される新気量をＧｎとすれば、ＥＧＲ率＝（Ｇｃｙｌ−Ｇｎ）／Ｇｃｙｌに従って求められる。

そして、内燃機関１の定常運転時において低圧ＥＧＲガス量を基本低圧ＥＧＲガス量とするような低圧ＥＧＲ弁３２の開度として基本低圧ＥＧＲ弁開度が求められ、また、高圧ＥＧＲガス量を基本高圧ＥＧＲガス量とするような高圧ＥＧＲ弁４２の開度として基本高圧ＥＧＲ弁開度が求められ、それぞれＥＣＵ２０のＲＯＭに記憶される。

ＥＣＵ２０は、内燃機関１の運転状態に応じてＲＯＭから基本低圧ＥＧＲ弁開度及び基本高圧ＥＧＲ弁開度を読み込み、低圧ＥＧＲ弁３２の開度が基本低圧ＥＧＲ弁開度となるように低圧ＥＧＲ弁３２を制御するとともに、高圧ＥＧＲ弁４２の開度が基本高圧ＥＧＲ弁開度となるように高圧ＥＧＲ弁４２を制御する。

図２は、内燃機関１の運転状態の領域毎に定められたＥＧＲモードを示す図である。ここで、ＥＧＲモードとは、ＥＣＵ２０によってＥＧＲが実施される際に使用される高圧ＥＧＲ装置４０及び低圧ＥＧＲ装置３０の組み合わせを表す。図２の横軸は内燃機関１の機関回転数を表し、縦軸は内燃機関１の機関負荷を表している。

本実施例の排気再循環システムでは、内燃機関１の運転状態が低負荷の領域では基本高圧ＥＧＲ弁開度が０以外の値に定められるとともに基本低圧ＥＧＲ弁開度が０に定められ、高圧ＥＧＲ装置４０のみを用いるＨＰＬモードでＥＧＲが行われる。図２において「Ｈ
ＰＬ領域」と表された領域がこの運転領域に相当する。また、内燃機関１の運転状態が中負荷の領域では基本高圧ＥＧＲ弁開度及び基本低圧ＥＧＲ弁開度の両方が０以外の値に定められ、高圧ＥＧＲ装置４０及び低圧ＥＧＲ装置３０の両方を用いるＭＩＸモードでＥＧＲが行われる。図２において「ＭＩＸ領域」と表された領域がこの運転領域に相当する。また、内燃機関１の運転状態が高負荷の領域では基本高圧ＥＧＲ弁開度が０に定められるとともに基本低圧ＥＧＲ弁開度が０以外の値に定められ、低圧ＥＧＲ装置３０のみを用いるＬＰＬモードでＥＧＲが行われる。図２において「ＬＰＬ領域」と表された領域がこの運転領域に相当する。

排気浄化触媒１０が不活性状態の時には、排気中のＰＭやＨＣが排気浄化触媒１０で十分に浄化されずに排気浄化触媒１０をすり抜けて排気浄化触媒１０より下流の排気管４に流出してしまう場合がある。上述した本実施例の排気再循環システムでは、低圧ＥＧＲ通路３１がタービン１２及び排気浄化触媒１０より下流の排気管４から排気を取り出すように接続されて構成されているため、排気浄化触媒１０をすり抜けたＰＭやＨＣの一部が低圧ＥＧＲ通路３１に流入して低圧ＥＧＲクーラ３３内に付着して詰まりを生じさせたり、低圧ＥＧＲクーラ３３の冷却性能を低下させたりする虞がある。

そこで、本実施例では、排気浄化触媒１０が不活性状態にある場合には、切替弁３４をバイパス通路３５側に切り替えるようにした。これにより、不活性状態の排気浄化触媒１０から排出される高濃度のＰＭやＨＣを含む排気は低圧ＥＧＲクーラ３３に流入することなくバイパス通路３５を通過して吸気管３に導かれることになる。その結果、低圧ＥＧＲクーラ３３にＰＭやＨＣが付着して詰まりを生じさせたり、低圧ＥＧＲクーラ３３における圧損が過剰に増大したり、低圧ＥＧＲクーラ３３の冷却性能が低下したりする不具合が発生することを抑制できる。

以下、本実施例のバイパス通路切り替え制御について図３に基づいて説明する。図３は本実施例のバイパス通路切り替え制御ルーチンを示すフローチャートである。

バイパス通路切り替え制御が実行されると、まずＥＣＵ２０は、排気浄化触媒１０の温度Ｔｃｆを取得する（ステップＳ１０１）。具体的には、内燃機関１の運転状態（機関回転数や機関負荷等）に基づいて既存の計算モデルに従って触媒温度Ｔｃｆを推定する。或いは、温度センサを排気浄化触媒１０に設けて触媒温度Ｔｃｆを直接測定してもよい。

そして、排気浄化触媒１０が不活性状態か否かを判定する。具体的には、取得した触媒温度Ｔｃｆと基準温度Ｔｃｆｓとを比較し、触媒温度Ｔｃｆが基準温度Ｔｃｆｓより低ければ排気浄化触媒１０は不活性状態であると判定する（ステップＳ１０２）。ここで、基準温度Ｔｃｆｓは、排気浄化触媒１０が活性状態であると判定可能な触媒温度の下限値であり、予め実験等により求められる。また、排気浄化触媒１０が活性状態であるとは、排気浄化触媒１０から流出した排気が低圧ＥＧＲクーラ３３を通過した場合に、低圧ＥＧＲクーラ３３に詰まりを生じさせない程度にまで排気中のＰＭやＨＣを浄化可能な排気浄化触媒１０の活性状態である。本実施例においては、ステップＳ１０２を実行するＥＣＵ２０が本発明における触媒活性判定手段に相当する。

ステップＳ１０２において排気浄化触媒１０が不活性状態であると判定された場合は、ＥＣＵ２０は切替弁３４をバイパス通路３５側に切り替える（ステップＳ１０３）。本実施例においては、ステップＳ１０３を実行するＥＣＵ２０が本発明における制御手段に相当する。

一方、ステップＳ１０２において排気浄化触媒１０が不活性状態ではないと判定された場合は、ＥＣＵ２０は切替弁３４を低圧ＥＧＲクーラ側にした状態のまま本ルーチンの実
行を一旦終了する。

ところで、排気浄化触媒１０が不活性状態の時に低圧ＥＧＲ通路３１を介してＥＧＲを実行すると、高濃度のＨＣを含む排気が低圧ＥＧＲ通路３１を経由して内燃機関１に再循環することになる。このＨＣのために吸気の空燃比がリッチ側にずれて燃焼不安定やエミッションの悪化を招く可能性がある。

そこで、本実施例では、排気浄化触媒１０が不活性状態である場合には、低圧ＥＧＲ通路３１を経由して内燃機関１に再循環する排気中のＨＣ濃度に応じて燃料噴射量を補正するようにした。具体的には、低圧ＥＧＲ通路３１を経由して内燃機関１に再循環するＨＣの濃度と、該ＨＣが内燃機関１の気筒２に到達する時間とを推定し、該ＨＣによって吸気の空燃比がリッチ側にずれることが予測される燃料噴射時期における燃料噴射量を該ＨＣの量に相当する分だけ減量補正する。これにより、吸気の空燃比が適合値と略等しくなるので、低圧ＥＧＲ通路３１を経由して気筒２に再循環するＨＣに起因する燃焼不安定や排気エミッションの悪化を抑制することができる。

以下、本実施例の燃料噴射量補正制御について図４に基づいて説明する。図４は本実施例の燃料噴射量補正制御ルーチンを示すフローチャートである。

燃料噴射量補正制御が実行されると、まずＥＣＵ２０は、排気浄化触媒１０の温度Ｔｃｆを取得する（ステップＳ２０１）。そして、取得した触媒温度に基づいて排気浄化触媒１０が不活性状態か否かを判定する（ステップＳ２０２）。排気浄化触媒１０が不活性状態であると判定された場合は、低圧ＥＧＲ通路３１を経由して気筒２に再循環する排気中のＨＣ濃度を推定する（ステップＳ２０３）。具体的には、内燃機関１の運転状態（機関回転数、機関負荷）から求められる排気ＨＣ濃度とＥＧＲ率とに基づいて推定しても良いし、或いは、吸気系にＨＣセンサを設けて直接測定しても良い。

そして、内燃機関１の運転状態と低圧ＥＧＲ通路３１の通路容積、低圧ＥＧＲ弁３２の開度等に基づいて、前記推定されたＨＣ濃度の低圧ＥＧＲガスが帰投２に到達する時間を推定し、低圧ＥＧＲガスとともに気筒２に再循環するＨＣに起因して吸気の空燃比がリッチ側にずれることが予測される燃料噴射時期を推定し、該燃料噴射時期における燃料噴射量を前記推定されたＨＣ濃度に基づいて減量補正する（ステップＳ２０４）。具体的には、内燃機関１の運転状態に応じて読み込まれる規定の燃料噴射量をｑｆｉｎ_０、低圧ＥＧＲガスとともに再循環するＨＣに起因する吸気中の未燃燃料成分量をΔｑ、とすると、補正後の指令噴射量ｑｆｉｎは、ｑｆｉｎ＝ｑｆｉｎ_０−Δｑとなる。本実施例においては、ステップＳ２０３及びステップＳ２０４を実行するＥＣＵ２０が本発明における燃料噴射補正手段に相当する。

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形態には種々の変更を加え得る。また、上記各実施例は可能な限り組み合わせることができる。

実施例１における排気再循環システムを適用する内燃機関の吸排気系及び制御系の概略構成を模式的に示す図である。 実施例１におけるＥＧＲ制御によって内燃機関の運転状態毎に切り替えられるＥＧＲモードを示す図である。 実施例１におけるバイパス通路切り替え制御ルーチンを示すフローチャートである。 実施例１における燃料噴射量補正制御ルーチンを示すフローチャートである。

符号の説明

１ 内燃機関
２ 気筒
３ 吸気管
４ 排気管
５ ノズルベーン
６ 第１スロットル
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
１０ 排気浄化触媒
１１ コンプレッサ
１２ タービン
１５ アクセル開度センサ
１６ クランクポジションセンサ
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
３０ 低圧ＥＧＲ装置
３１ 低圧ＥＧＲ通路
３２ 低圧ＥＧＲ弁
３３ 低圧ＥＧＲクーラ
３４ 切替弁
３５ バイパス通路
４０ 高圧ＥＧＲ装置
４１ 高圧ＥＧＲ通路
４２ 高圧ＥＧＲ弁

Claims (2)

1. 内燃機関の排気通路にタービンを有し且つ前記内燃機関の吸気通路にコンプレッサを有するターボチャージャと、
   前記排気通路に配置され排気を浄化する排気浄化触媒と、
   前記タービン及び前記排気浄化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低圧ＥＧＲ通路を介して内燃機関からの排気の一部を内燃機関に再循環させる低圧ＥＧＲ手段と、
   前記低圧ＥＧＲ通路に配置され前記低圧ＥＧＲ通路を通過する排気を冷却するＥＧＲクーラと、
   前記低圧ＥＧＲ通路に流入する排気に前記ＥＧＲクーラをバイパスさせて前記低圧ＥＧＲ通路を通過させるバイパス手段と、
   前記排気浄化触媒の活性状態を判定する触媒活性判定手段と、
   前記触媒活性判定手段によって前記排気浄化触媒が所定の活性状態にないと判定される場合に、前記バイパス手段を制御して前記低圧ＥＧＲ通路に流入する排気に前記ＥＧＲクーラをバイパスさせる制御手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の排気再循環システム。
2. 請求項１において、
   前記触媒活性判定手段によって前記排気浄化触媒が所定の活性状態にないと判定される場合に、前記低圧ＥＧＲ通路を経由して内燃機関に再循環する排気中の未燃燃料成分濃度に応じて燃料噴射量を補正する燃料噴射補正手段を更に備える内燃機関の排気再循環システム。

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