JP2009250099A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高圧ＥＧＲと低圧ＥＧＲとを両方備えた排気浄化装置において、高圧ＥＧＲにおけるデポジットを低減する排気浄化装置を提供する。
【解決手段】高圧ＥＧＲ管５における詰まりの程度を算出して、詰まりの程度が所定の基準を超えたら高圧ＥＧＲ管５に高温の排気ガスを流して、高圧ＥＧＲ管５における詰まりを低減する。差圧センサ５３の計測値が所定値を越えたこと、あるいは高圧ＥＧＲ管５のＥＧＲバルブ５１の開度がゼロでない時間の積算値が所定値を越えたこと、または高圧ＥＧＲ管５の流量を算出し、これが所定値より小さいことをもって、詰まりの程度が所定の基準を越えたと判定する。詰まりの低減処理方法としては、高負荷域でＥＧＲバルブ５１を開く方法、ヒータを設置して高圧ＥＧＲ管５内の排気を加熱する方法、あるいはＤＰＦ８の再生中に副ＥＧＲ管１０を通じてＤＰＦ８の下流から高温ガスを高圧ＥＧＲ管５へ還流する方法を用いる。
【選択図】図５

Description

本発明は内燃機関の排気浄化装置に関する。

ディーゼルエンジン等の内燃機関に対する排気浄化技術として、排気管を通過する排気を吸気管側へ還流して、シリンダ内の燃焼反応を抑えてエンジンからの窒素酸化物（ＮＯｘ）等の排出を低減する排気ガス再循環（ＥＧＲ：Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）が知られている。

ターボチャージャー搭載のエンジンの場合、ＥＧＲは、コンプレッサ下流例えば吸気マニホールドとタービン上流例えば排気マニホールドを連結する高圧ＥＧＲのみでなく、コンプレッサ上流とタービン下流を連結する低圧ＥＧＲを併置する構造が用いられるようになってきている。ＥＧＲ管が２系統装備されるひとつの理由は、以下に述べるように高圧ＥＧＲ管のみでは高負荷時にターボチャージャーの過給による吸気圧上昇分により十分なＥＧＲ量が確保できないことがあるためである。

低中負荷域では、排気マニホールド内の圧力に比べて、吸気マニホールド内の圧力（過給圧）が低く両マニホールド間の差圧が大きいため、高圧ＥＧＲで比較的多くの排気を還流させることができる。しかし高負荷域では、ターボによる過給のために吸気マニホールドの圧力が上昇して排気、吸気マニホールド間の差圧が小さくなるので高圧ＥＧＲでは排気を還流しにくくなる。

しかし２系統のＥＧＲを装備すれば、高負荷域では、コンプレッサ上流はコンプレッサに吸引されて負圧が大きくなりタービン下流との差圧が大きくなるので、低圧ＥＧＲによって排気を還流しやすい。したがってターボチャージャーの過給による吸気圧上昇の影響を受けない低圧ＥＧＲによって高負荷時のＥＧＲ量を確保することが可能となる。下記特許文献１には、このような２系統のＥＧＲの例が示されている。

ちなみに低中負荷域における低圧ＥＧＲではコンプレッサ上流とタービン下流はともに大気圧に近く差圧が小さいので多くの排気を還流させることが困難である。結局以上より低中負荷域では高圧ＥＧＲを使用し、高負荷域では低圧ＥＧＲを使用することとなる。この場合の高圧及び低圧ＥＧＲバルブの開度の設定の例が図６に示されている。

同図では高負荷域では低圧ＥＧＲバルブを全開、高圧ＥＧＲバルブを全閉、低負荷域では低圧ＥＧＲバルブを全閉、高圧ＥＧＲバルブを全開とし、中負荷域でのバルブ開度は高負荷域、低負荷域での開度を連続的につなぐように設定している。図６では特に高負荷域、低負荷域での開度を中負荷域で直線的につないでいる。

特開２０００−１３０２６５号公報

図６のようにＥＧＲバルブを調節すると、結局低中負荷域のみで高圧ＥＧＲを使用することとなる。低中負荷域ではエンジンからの排気ガスが、軽油や潤滑油の未燃焼成分である可溶性有機成分（ＳＯＦ：Ｓｏｌｕｂｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｆｒａｃｔｉｏｎ）を多く含む性質がある。低中負荷域のみで高圧ＥＧＲを使用することにより、高圧ＥＧＲ管にＳＯＦ分が堆積してしまう可能性がある。

高温ガスが流れればＳＯＦ分が蒸発する可能性があるが、低中負荷域では高温ガスがほとんど流れない。したがって高圧ＥＧＲ管にＳＯＦ分が堆積することにより、排気が十分に還流できずにエミッションが悪化する不具合が発生する危険性がある。こうしたＳＯＦ分によるデポジットの問題は、上記特許文献１を含めて従来技術では解決されていない。

本発明が解決しようとする課題は、上記問題点に鑑み、高圧ＥＧＲと低圧ＥＧＲとを両方備えた排気浄化装置において、高圧ＥＧＲにおけるデポジットを低減する機能を有する内燃機関の排気浄化装置を提供することである。

課題を解決するための手段及び発明の効果

上記課題を解決するために、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、排気通路から吸気通路へ排気を還流する第１の排気還流通路と、その第１の排気還流通路よりも前記排気通路の下流側の位置から前記吸気通路の上流側の位置へ排気を還流する第２の排気還流通路と、負荷が増加すると前記第１の排気還流通路の弁の開度を下げ前記第２の排気還流通路の弁の開度を上げるように制御する制御手段と、前記第１の排気還流通路における詰まりの程度を判別する判別手段と、前記判別手段により前記詰まりの程度が所定の基準を超えたと判別された場合に前記第１の排気還流通路を昇温する昇温手段とを備えたことを特徴とする。

これにより本発明に係る内燃機関の排気浄化装置では、第１の排気還流通路における詰まりの程度が所定の基準を越えたと判別されると第１の排気還流通路を昇温するので、第１の排気還流通路が詰まることによって排気還流量が不十分となることが抑制できる。したがって十分な排気還流量を確保する目的のために、負荷が増加すると第１の排気還流通路の弁の開度を下げ第２の排気還流通路の弁の開度を上げるように制御するとともに、こうした制御によって発生する第１の排気還流通路における詰まりを低減する機能も有するので、排気還流量が不十分となってエミッションが悪化する可能性を従来技術よりも低減できる。

また前記昇温手段は、前記制御手段によって前記第１の排気還流通路を流通するガスよりも高温のガスを前記第１の排気還流通路に流通させる高温ガス流通手段を備えたとしてもよい。

これにより制御手段によって前記第１の排気還流通路を流通するガスよりも高温のガスを前記第１の排気還流通路に流通させるので、確実に第１の排気還流通路を昇温できる。よって第１の排気還流通路の詰まりを低減させて、十分な排気還流量を確保して良好な排気浄化を達成できる。

また前記高温ガス流通手段は、前記負荷が所定の負荷よりも高い所定の運転条件のときに前記第１の排気還流通路の弁の開度を上げる第１の流通手段を備えたとしてもよい。

これにより負荷が所定の負荷よりも高い所定の運転条件のときに第１の排気還流通路の弁の開度を上げることによって、第１の排気還流通路に高温の排気ガスが還流する。したがって第１の排気還流通路の詰まりが低減されるので、十分な排気還流量を確保して良好な排気浄化を達成できる。

また前記第１の排気還流通路にヒータを備え、前記高温ガス流通手段は、前記ヒータで加熱しつつ前記第１の排気還流通路の弁の開度を上げる第２の流通手段を備えたとしてもよい。

これにより第１の排気還流通路に備えられたヒータで加熱しつつ第１の排気還流通路の弁の開度を上げるので、ヒータで加熱された高温の排気ガスが第１の排気還流通路を流通する。したがって第１の排気還流通路の詰まりが低減されるので、十分な排気還流量を確保して良好な排気浄化を達成できる。

また前記排気通路に備えられて粒子状物質を捕集するフィルタと、そのフィルタに捕集された前記粒子状物質を燃焼して前記フィルタを再生する再生手段と、前記排気通路における前記フィルタの下流部から前記第１の排気還流通路をつなぐ副還流通路と、その副還流通路に備えられた副還流弁と、前記排気通路において、前記副還流通路の入口よりも下流で前記第２の排気還流通路の入口よりも上流の位置に備えられた排気通路弁とを備え、前記高温ガス流通手段は、前記再生手段が前記フィルタを再生しているときに前記副還流弁を開き、前記排気通路弁を閉じる第３の流通手段を備えたとしてもよい。

これにより粒子状物質を捕集するフィルタが再生されているときに、フィルタの下流部から第１の排気還流通路をつなぐ副還流通路の弁の開度を上げて、排気通路において副還流通路の入口よりも下流で第２の排気還流通路の入口よりも上流の位置に備えられた排気通路弁の開度を下げるので、フィルタ再生中にフィルタから排出される高温の排気ガスが副還流通路を通じて第１の排気還流通路を流れる。したがって第１の排気還流通路の詰まりが低減されるので、十分な排気還流量を確保して良好な排気浄化を達成できる。

以下で本発明の内燃機関の排気浄化装置の実施例１について、添付図面を参照しつつ説明する。まず図１には、本発明の実施例１における排気浄化装置の概要構成図が示されている。排気浄化装置１は、ディーゼルエンジン２（エンジン）に対して構成され、吸気管３、排気管４、高圧ＥＧＲ管５、低圧ＥＧＲ管６、ターボチャージャー７を備える。

エンジン２へは、吸気管３及び吸気マニホールド３１を通って空気（新気）が供給され、排気マニホールド４１及び排気管４を通じて排気が排出される。エンジン２へは図示しないインジェクタからシリンダ内へと燃料が供給される。ターボチャージャー７は吸気管３に配置されたコンプレッサ７１と排気管４に配置されたタービン７０とからなり、排気によってタービン７０を回転させ、その回転力によってコンプレッサ７１を稼動させて圧縮した空気をエンジン２に供給して、エンジン２からより大きなパワーを出力させる。

図１の排気浄化装置１においては、排気還流のためのＥＧＲ管は、高圧ＥＧＲ管５、低圧ＥＧＲ管６の２系統装備されている。高圧ＥＧＲ管５は吸気マニホールド３１と、排気マニホールド４１とをつないで排気を還流する。低圧ＥＧＲ管６は吸気管３におけるコンプレッサ７１よりも上流側と、排気管４におけるタービン７０よりも下流側をつないで排気を還流する。

特に図１では低圧ＥＧＲ管６の入口は後述するＤＰＦ８よりも下流側となっている。高圧ＥＧＲ管５、低圧ＥＧＲ管６が排気を排気管４から吸気管３へと還流することにより、エンジン２の筒内における燃焼反応が抑えられて、エンジン２からのＮＯｘの排出が抑制される。

高圧ＥＧＲ管５には高圧ＥＧＲバルブ５１（ＥＧＲバルブ）、温度センサ５２、差圧センサ５３、ＥＧＲクーラ５４が装備されている。ＥＧＲバルブ５１の開度によって高圧ＥＧＲ管５におけるＥＧＲ量、つまり還流される排気量が調節される。温度センサ５２によって高圧ＥＧＲ管５における排気温度が計測される。差圧センサ５３によってＥＧＲクーラ５４の入口側と出口側とにおける圧力の差（差圧、前後差圧）が計測される。ＥＧＲクーラ５４によって還流される排気温度が下げられて、より多くの排気を高圧ＥＧＲ管５を通じて還流することが可能となる。

低圧ＥＧＲ管６には低圧ＥＧＲバルブ６１（ＥＧＲバルブ）、ＥＧＲクーラ６２が装備されている。ＥＧＲバルブ６１の開度によって低圧ＥＧＲ管６におけるＥＧＲ量が調節される。ＥＧＲクーラ６２によって還流される排気温度が下げられて、より多くの排気を低圧ＥＧＲ管６を通じて還流することが可能となる。ＥＧＲクーラ５４、６２は例えば水冷式であるとすればよい。

排気管４の途中にはディーゼルパティキュレートフィルタ８（ＤＰＦ：Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）が配置されている。ＤＰＦ８は例えば酸化触媒が担持された酸化触媒付きＤＰＦとすればよい。ＤＰＦ８は例えば、いわゆるハニカム構造において入口側と出口側を交互に目詰めした構造とすればよい。

エンジン２の運転中に排出される排気には粒子状物質（ＰＭ：Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ）が含まれ、排気がＤＰＦ８の上記構造のＤＰＦ壁を通過するときに、ＰＭがＤＰＦ壁の内部あるいは表面に捕集される。ＤＰＦ８に堆積したＰＭの堆積量が十分大きくなった度に、堆積したＰＭを燃焼することによって除去し、ＤＰＦ８を再生しなければならない。ＤＰＦ８の再生のための方法として、例えばエンジン２のインジェクタからメイン噴射後にポスト噴射をおこない、それによりＤＰＦ８に未燃炭化水素（未燃ＨＣ）を供給し、未燃ＨＣが触媒の作用によって燃焼してＤＰＦ６を昇温してＤＰＦ８に堆積したＰＭを燃焼させる方法がある。

また排気浄化装置１は電子制御装置９（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）を備える。ＥＣＵ９によりインジェクタによるエンジン２への燃料噴射における噴射量や噴射のタイミングが制御される。またＥＣＵ９により吸気バルブ３４、ＥＧＲバルブ５１、６１の開度が調節される。エアフロメータ３１、温度センサ３３、５２、差圧センサ５３の計測値もＥＣＵ９へ送られる。またＥＣＵ９の指令により上述のポスト噴射も行う。ＥＣＵ９は通常のコンピュータの構造を有するとし、各種演算をおこなうＣＰＵと各種情報の記憶を行うメモリ９１とを備えるとする。またＥＣＵ９は時間を計測するタイマ９２も備えるとする。

本実施例においては、上記構成のもとで、図６に従ってＥＧＲバルブ５１、６１の開度を調節する。これにより上述の理由から高圧ＥＧＲ管５にＳＯＦ分からなるデポジットが堆積する。これに対処するために本実施例１では、高負荷時にも高圧ＥＧＲ管５のＥＧＲバルブ５１を開いて高温のガスを高圧ＥＧＲ管５に流して、高圧ＥＧＲ管５におけるＳＯＦ分からなるデポジットを除去する。そのための処理手順が図２に示されている。図２の処理は、ＥＣＵ９によって自動的に実行されるとすればよい。

図２の処理ではまず手順Ｓ１０でＥＣＵ９によって高圧ＥＧＲ管５の詰まりの程度が算出される。本実施例では高圧ＥＧＲ管５の詰まりの程度は数値化される。以下で単に詰まり程度と述べた場合、高圧ＥＧＲ管５の詰まりの程度を指すとする。詰まり程度の算出の方法は後述する。

次にＳ２０では詰まり程度が所定値以上であるか否かが判断される。図１ではこの所定値をＡ１としている。ＥＣＵ９は、詰まり程度が所定値以上の場合（Ｓ２０：Ｙｅｓ）はＳ３０へ進み、所定値未満の場合（Ｓ２０：Ｎｏ）は再びＳ１０へ戻り上述の手順を繰り返す。

Ｓ３０へ進んだ場合は高圧ＥＧＲ管５の詰まりの程度が進行した場合であるので、Ｓ３０では高圧ＥＧＲ管５の詰まりの低減処理が実行される。Ｓ３０での高圧ＥＧＲ管５の詰まりの低減処理の方法は後述する。次にＳ４０では詰まり程度が算出される。これによりＳ３０での詰まりの低減の効果がどの程度であるかの情報が得られる。詰まり程度の算出方法は後述する。

Ｓ５０では、Ｓ４０で求めた詰まり程度が所定値以下であるか否かが判断される。ここでの所定値はＳ２０での所定値よりも小さく設定すればよい。図１ではこの所定値をＡ２としている。ＥＣＵ９は、詰まり程度が所定値以下の場合（Ｓ５０：Ｙｅｓ）は、高圧ＥＧＲ管５の詰まりの程度は十分小さくなったと判断して図２の処理を終了する。ＥＣＵ９は、詰まり程度が所定値より大きい場合（Ｓ５０：Ｎｏ）は再びＳ３０へ戻り、高圧ＥＧＲ管５の詰まりの程度が十分小さくなるまで上述の手順を繰り返す。

次にＳ１０、Ｓ４０での詰まり程度の算出方法を説明する。本実施例では以下の方法のうちのいずれかが用いられるとする。

まず詰まり程度の算出のための方法として、ＥＧＲクーラ５４の前後差圧を用いる方法がある。高圧ＥＧＲ管５にＳＯＦ分が詰まるほどＥＧＲクーラ５４の前後差圧は上昇するので、ＥＧＲクーラ５４の前後差圧の値を高圧ＥＧＲ管５の詰まり程度を表す数値として用いることができる。

この方法では、Ｓ１０、Ｓ４０で差圧センサ５３によってＥＧＲクーラ５４の前後差圧が計測されてＥＣＵ９へ送られる。この場合、Ｓ２０での所定値Ａ１は、これ以上大きい値だと詰まりの低減処理が必要なＥＧＲクーラ５４の前後差圧値とし、Ｓ５０での所定値Ａ２は、これ以下の値だと詰まりの低減処理が終了したとみなせるＥＧＲクーラ５４の前後差圧値とすればよい。

また高圧ＥＧＲ管５の詰まり程度の別の算出方法として、高圧ＥＧＲ管５を流れる排気流量を用いる方法がある。高圧ＥＧＲ管５にＳＯＦ分が詰まるほど高圧ＥＧＲ管５を流れる排気の流量は減少するので、例えば高圧ＥＧＲ管５を流れる排気流量の値の逆数を高圧ＥＧＲ管５の詰まり程度を表す数値として用いることができる。高圧ＥＧＲ管５を流れる排気流量は以下に述べる方法で推定すればよい。

一般に吸気管３を流通してきた吸気の温度Ｔ１と流量Ｇ１と、高圧ＥＧＲ管５を流通してきた排気の温度Ｔ２と流量Ｇ２とから、吸気マニホールド３１内の温度Ｔ３が決定される。したがってこの関係を変形すれば、吸気管３を流通してきた吸気の温度Ｔ１と流量Ｇ１と、高圧ＥＧＲ管５を流通してきた排気の温度Ｔ２と、吸気マニホールド３１内の温度Ｔ３とから、高圧ＥＧＲ管５を流通してきた排気の流量Ｇ２が算出できる。

メモリ９１にこの算出式を記憶しておいて、Ｓ１０、Ｓ４０でその算出式から高圧ＥＧＲ管５を流通してきた排気の流量Ｇ２を算出すればよい。その際、吸気管３を流通してきた吸気の温度Ｔ１と流量Ｇ１、高圧ＥＧＲ管５を流通してきた排気の温度Ｔ２、吸気マニホールド３１内の温度Ｔ３はそれぞれ、温度センサ３３、エアフロメータ３２、温度センサ５２、温度センサ３５によって計測すればよい。

またこの場合、Ｓ２０での所定値Ａ１は、これ以下の値だと詰まりの低減処理が必要な高圧ＥＧＲ管５の排気流量の値の逆数とし、Ｓ５０での所定値Ａ２は、これ以上の値だと詰まりの低減処理が終了したとみなせる高圧ＥＧＲ管５の排気流量の値の逆数とすればよい。

なお高圧ＥＧＲ管５における排気流量は、推定ではなく、高圧ＥＧＲ管５に流量計を設置して（図示なし）直接計測してもよい。また高圧ＥＧＲ管５の詰まり程度として、上記のように排気流量の逆数を用いるのではなく、高圧ＥＧＲ管５が詰まっていないとみなせる状態での排気流量からの減少分を用いてもよい。具体的には、高圧ＥＧＲ管５が詰まっていないとみなせる時期であり、かつバルブ５１が全開の状態での高圧ＥＧＲ管５の排気流量をメモリ９１に記憶しておく。そしてＳ１０あるいはＳ４０では、高圧ＥＧＲ管５の排気流量を上記の方法で推定あるいは計測して、メモリ９１に記憶された排気流量からの減少分を算出する。

高圧ＥＧＲ管５が詰まっていないとみなせる時期は、例えば排気浄化装置１あるいは高圧ＥＧＲ管５の使用開始の時期、またはＳ３０での詰まり低減処理を詰まり程度がゼロとなるまで行った後とすればよい。この場合、Ｓ２０での所定値Ａ１は、これ以上大きい値だと詰まりの低減処理が必要な上記減少分の値とし、Ｓ５０での所定値Ａ２は、これ以下の値だと詰まりの低減処理が終了したとみなせる上記減少分の値とすればよい。

なおＳ１０における詰まり程度の算出方法として、以下に述べる高圧ＥＧＲ管５を使用した積算時間による方法を用いてもよい。ここで高圧ＥＧＲ管５を使用したとはＥＧＲバルブ５１の開度がゼロでないことを指すとすればよい。高圧ＥＧＲ管５を使用するほど高圧ＥＧＲ管５においてＳＯＦ分による詰まりが進行するので、高圧ＥＧＲ管５を使用した積算時間を高圧ＥＧＲ管５の詰まり程度を表す数値として用いることができる。

この方法ではタイマ９２によってＥＧＲバルブ５１の開度がゼロでない時間を積算する。そしてＳ１０において、その時点でのタイマ９２の値を取得する。この場合、Ｓ２０での所定値Ａ１は、これ以上大きい値だと詰まりの低減処理が必要な高圧ＥＧＲ管５を使用した積算時間の値とすればよい。

次にＳ３０での高圧ＥＧＲ管５の詰まり低減処理を説明する。本実施例１では、詰まり低減のために図３のマップを用いてＥＧＲバルブ５１、６１の開度を決定する。図３は縦軸を負荷、横軸をエンジン２の回転数とした、エンジン２の運転条件を示す平面であり、実線２００の内部がエンジン２の運転領域とする。負荷は例えばエンジン２での燃料の噴射量とすればよい。

図３では実線２００内における高負荷領域に実線２０１が設定されており、実線２００と実線２０１の間の領域では図６に従ってＥＧＲバルブ５１、６１の開度を決定し、実線２０１内では図６に従わずにＥＧＲバルブ５１、６１の開度を決定する。特に実線２０１内では高圧ＥＧＲバルブ５１の開度を図６で示された開度よりも大きくする。

例えば実線２０１内での高圧ＥＧＲバルブ５１の開度を１００％としてもよい。図３のマップ及び実線２０１内での高圧ＥＧＲバルブ５１の開度は予めメモリ９１に記憶しておき、Ｓ３０ではこれを呼び出して実行すればよい。なお図３においてエンジン２での燃料の噴射量の情報は、例えばＥＣＵ９からの噴射量の指令値の情報を取得すればよい。またエンジン回転数の情報の取得のためには、エンジン回転数センサを装備して、これによりエンジン回転数を検出すればよい。

以上がＳ３０での高圧ＥＧＲ管５の詰まり解消処理の方法である。こうした方法によって高負荷領域での高圧ＥＧＲバルブ５１の開度が図６による通常の開度よりも増加されるので、高負荷時における高温の排気ガスが少量であっても高圧ＥＧＲ管５を流れてＳＯＦ分のデポジットによる詰まりを低減できる。実施例１においてＳ３０を実行しているとき以外でのＥＧＲバルブ５１、６１の開度は図６に従ってＥＣＵ９が調節すればよい。

なお図３の実線２０１内は例えば、図６において高圧ＥＧＲバルブ開度が０％である領域であるとすればよい。この場合に実線２０１内でＥＧＲバルブ５１の開度を１００％とすればＥＧＲバルブ５１を開くことによる詰まり低減の効果は顕著となる。

また図３では実線２０１は楕円状としてあるが、これは一例であり、高圧ＥＧＲ管５の詰まり低減の目的のために適切に設定すればよい。例えば図６でＥＧＲバルブ５１の開度が１００％未満である領域全てが実線２０１内となるように実線２０１を設定してもよい。この場合、中低負荷域全てでＥＧＲバルブ５１の開度を増加させることとなるので、高圧ＥＧＲ管５の詰まり低減の目的のために好適である。

次に実施例２を説明する。実施例１では高負荷域で高圧ＥＧＲバルブ５１の開度を上げることにより高圧ＥＧＲ管５の詰まりを低減したが、実施例２ではヒータによって高圧ＥＧＲ管５を流通する排気を昇温させることにより詰まりを低減する。以下で実施例１と異なる部分のみを説明する。実施例１における図１が、実施例２では図４に変更される。

図４では図１の構成において高圧ＥＧＲ管５の入口付近にヒータ５５が装備されている。ＥＣＵ９からの指令でヒータ５５が入状態とされると、ヒータ５５に電力が供給されて発熱して、高圧ＥＧＲ管５内のヒータ５５周辺の排気を昇温させる。実施例２では、図２のＳ３０でこのヒータ５５が入状態とされて、かつ高圧ＥＧＲバルブ５１の開度を図６に示された開度よりも上げる（例えば全開）処理を実行する。これによりヒータ５５によって昇温された排気が高圧ＥＧＲ管５内を流通することによって、高圧ＥＧＲ管５内の詰まりを低減する。

次に実施例３を説明する。実施例３では実施例１、２と異なり、ＤＰＦ８の下流と高圧ＥＧＲ管５とをつなぐ配管を追加して、これによりＤＰＦ再生中の高温の排気ガスを高圧ＥＧＲ管５へ還流することによって高圧ＥＧＲ管５の詰まりを低減する。以下で実施例１と異なる部分のみを説明する。実施例１における図１が、実施例３では図５に変更される。

図５では図１の構成においてＤＰＦ８の下流と高圧ＥＧＲ管５とをつなぐ副ＥＧＲ管１０が追加されている。副ＥＧＲ管１０にはＥＧＲバルブ１０１が備えられており、このＥＧＲバルブ１０１の開度がＥＣＵ９によって制御されることで副ＥＧＲ管１０による排気の還流量が増減する。また、排気管４において副ＥＧＲ管１０の入口よりも下流、低圧ＥＧＲ管６の入口よりも上流の位置にバルブ４２が装備され、その開度はＥＣＵ９で制御される。

実施例３における図２のＳ３０では、ＤＰＦ６が再生中であるならば、ＥＣＵ９によってバルブ４２を閉じ（全閉）、ＥＧＲバルブ１０１の開度を上げる処理が実行される。これにより、ＤＰＦ６の再生中にＤＰＦ６から排出された高温の排気が高圧ＥＧＲ管５を流通することとなるので、高圧ＥＧＲ管５内の詰まりが低減する。もしバルブ４２を閉じなければ、ＥＧＲバルブ１０１を開いたときに副ＥＧＲ管１０を排気が高圧側から低圧側へ流れる（つまり図５の矢印と逆）こととなる。したがって、ＥＧＲバルブ１０１を開いたときに副ＥＧＲ管１０を図５の矢印の方向に排気が流れることは、バルブ４２を備えて、これを閉じることによる効果である。

Ｓ３０では、ＤＰＦ６が再生中でないならば、バルブ４２を閉じてＥＧＲバルブ１０１の開度を上げる操作を実行しなくてもよい。またＳ３０を実行しているとき以外はバルブ４２は全開、ＥＧＲバルブ１０１は全閉状態とすればよい。Ｓ３０で例えばＥＧＲバルブ１０１の開度を１００％とすれば高温ガスの高圧ＥＧＲ管５への流通効果が顕著となる。あるいは実施例３における図２のＳ３０を実行する際にＤＰＦ６が再生中でなければ、ＤＰＦ６の再生が開始されるのを待って、ＤＰＦ６の再生の開始後にＳ３０でのＥＧＲバルブ１０１を開状態とする処理を実行すればよい。この場合、ＤＰＦ６の再生開始後迅速にＳ３０が実行できて好適である。

なおＥＧＲクーラ５４を水冷式だとして、上記実施例１、２、３においてＳ３０の手順を実行するときに、ＥＧＲクーラ５４に流れる冷却水を止める操作を行ってもよい。これにより、Ｓ３０の処理によってＥＧＲクーラ５４を含む高圧ＥＧＲ管５がより効果的に昇温できるので、高圧ＥＧＲ管５の詰まりの低減効果が向上する。

上記実施例で、図６とＥＣＵ９とが制御手段を構成する。Ｓ２０とＳ５０の手順とＥＣＵ９とが判別手段を構成する。実施例１、２、３でのＳ３０の手順とＥＣＵ９とが昇温手段を構成する。実施例１、２、３でのＳ３０の手順とＥＣＵ９とが高温ガス流通手段を構成する。実施例１でのＳ３０の手順とＥＣＵ９とが第１の流通手段を構成する。

実施例２でのＳ３０の手順とＥＣＵ９とが第２の流通手段を構成する。実施例３でのＳ３０の手順とＥＣＵ９とが第３の流通手段を構成する。ＥＣＵ９とインジェクタとが再生手段を構成する。またエンジン２はディーゼルエンジンでなくともよく、例えばリーン燃焼を行うリ−ンバーンガソリンエンジンであっても上記と同様の効果が得られる。

本発明の実施例１における内燃機関の排気浄化装置の概要構成図。 高圧ＥＧＲ管の詰まり程度算出および詰まり低減処理の手順を示すフローチャート。 運転領域を示す図。 実施例２における内燃機関の排気浄化装置の概要構成図。 実施例３における内燃機関の排気浄化装置の概要構成図。 ＥＧＲバルブ開度の調節例を示す図。

符号の説明

１ 排気浄化装置
２ ディーゼルエンジン（エンジン、内燃機関）
３ 吸気管（吸気通路）
４ 排気管（排気通路）
５ 高圧ＥＧＲ管（第１の排気還流通路）
６ 低圧ＥＧＲ管（第２の排気還流通路）
７ ターボチャージャー
８ ディーゼルパティキュレートフィルタ（フィルタ、ＤＰＦ）
９ ＥＣＵ
１０ 副ＥＧＲ管（副還流通路）
３２ エアフロメータ
３３、３５、５２ 温度センサ
３４ 吸気スロットルバルブ
４２ バルブ（排気通路弁）
５１、６１ ＥＧＲバルブ
５３ 差圧センサ
５４、６２ ＥＧＲクーラ
９１ メモリ
９２ タイマ
１０１ ＥＧＲバルブ（副還流弁）

Claims (5)

1. 排気通路から吸気通路へ排気を還流する第１の排気還流通路と、
   その第１の排気還流通路よりも前記排気通路の下流側の位置から前記吸気通路の上流側の位置へ排気を還流する第２の排気還流通路と、
   負荷が増加すると前記第１の排気還流通路の弁の開度を下げ前記第２の排気還流通路の弁の開度を上げるように制御する制御手段と、
   前記第１の排気還流通路における詰まりの程度を判別する判別手段と、
   前記判別手段により前記詰まりの程度が所定の基準を超えたと判別された場合に前記第１の排気還流通路を昇温する昇温手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
2. 前記昇温手段は、前記制御手段によって前記第１の排気還流通路を流通するガスよりも高温のガスを前記第１の排気還流通路に流通させる高温ガス流通手段を備えた請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
3. 前記高温ガス流通手段は、前記負荷が所定の負荷よりも高い所定の運転条件のときに前記第１の排気還流通路の弁の開度を上げる第１の流通手段を備えた請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
4. 前記第１の排気還流通路にヒータを備え、
   前記高温ガス流通手段は、前記ヒータで加熱しつつ前記第１の排気還流通路の弁の開度を上げる第２の流通手段を備えた請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
5. 前記排気通路に備えられて粒子状物質を捕集するフィルタと、
   そのフィルタに捕集された前記粒子状物質を燃焼して前記フィルタを再生する再生手段と、
   前記排気通路における前記フィルタの下流部から前記第１の排気還流通路をつなぐ副還流通路と、
   その副還流通路に備えられた副還流弁と、
   前記排気通路において、前記副還流通路の入口よりも下流で前記第２の排気還流通路の入口よりも上流の位置に備えられた排気通路弁とを備え、
   前記高温ガス流通手段は、前記再生手段が前記フィルタを再生しているときに前記副還流弁を開き、前記排気通路弁を閉じる第３の流通手段を備えた請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。

Images