JP2012215142A

JP2012215142A - 内燃機関の排気制御装置

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Publication number: JP2012215142A
Application number: JP2011081513A
Authority: JP
Inventors: Akira Yamashita; 晃山下
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-04-01
Filing date: 2011-04-01
Publication date: 2012-11-08
Anticipated expiration: 2031-04-01
Also published as: JP5729096B2

Abstract

【課題】吸排気系の掃気を適切に行うことが可能な内燃機関の排気制御装置を提供する。
【解決手段】内燃機関の排気制御装置は、加熱手段によってガスを加熱する際に、ＥＧＲ通路を排気ガスが通過するようにＥＧＲバルブに対する制御を行う共に、インタークーラ及びＥＧＲクーラの凝縮水量に応じて、ＥＧＲクーラバイパス通路を通過する排気ガスの量が変化するようにＥＧＲクーラバイパスバルブに対する制御を行う。つまり、加熱された高温の排気ガスを還流させると共に、ＥＧＲクーラバイパス通路及びＥＧＲクーラバイパスバルブを用いて、ＥＧＲクーラ及びインタークーラのうちで凝縮水量が多いほうに選択的に高温の排気ガスを供給する。これにより、ＥＧＲクーラ及びインタークーラのうち結露状態が厳しいほうの凝縮水を優先的に適切に除去することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、排気系から吸気系へ排気ガスを還流するシステムを有する内燃機関の排気制御装置に関する。

従来から、ディーゼルエンジンなどの内燃機関において、排気通路から排気ガスの一部を吸気通路へ戻す排気再循環（ＥＧＲ：Exhaust Gas Recirculation）装置が知られている。例えば、排気通路の触媒より下流側の位置から吸気側へ排気を還流させるＥＧＲ装置（以下では、適宜「ＬＰＬ−ＥＧＲ装置」と呼ぶ。）が提案されている。例えば、特許文献１には、ＬＰＬ−ＥＧＲ装置の未使用時（減速時や高負荷時時や触媒再生時）に、コンプレッサの下流側と、ＬＰＬ−ＥＧＲ装置のＥＧＲクーラ（ＬＰＬ−ＥＧＲクーラ）の下流側とを接続することで、ＥＧＲクーラで凝縮した水分を排気側へ吹き飛ばし除去することが記載されている。

その他にも、本発明に関連する技術が特許文献２乃至６に記載されている。

特開２００７−１９８３１０号公報特開２００４−１１６４０２号公報実開平０５−０６４４５０号公報特開２００７−２６２９５６号公報特開２０１０−０５９９２１号公報特開２００９−１２１３００号公報

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、ＬＰＬ−ＥＧＲ通路及びＬＰＬ−ＥＧＲクーラの凝縮水を吹き飛ばす（以下では、凝縮水を吹き飛ばして除去することを「掃気」と呼ぶ。）ことはできるが、インタークーラで生じる凝縮水については考慮されていなかった。また、特許文献２乃至６に記載された技術でも、ＬＰＬ−ＥＧＲクーラの凝縮水及びインタークーラの凝縮水の両方を考慮して適切に掃気を行うことについては記載されていない。

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、吸排気系の掃気を適切に行うことが可能な内燃機関の排気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、内燃機関の排気制御装置は、吸気通路上に設けられ、内燃機関の吸気量を制御するスロットルバルブと、前記スロットルバルブの下流側の吸気通路上に設けられたインタークーラと、排気ガス及び／又は吸気を加熱する加熱手段と、排気通路上に設けられた触媒の下流側の位置から、前記スロットルバルブの下流側かつ前記インタークーラの上流側の位置へ排気ガスを還流させるＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路を通過する排気ガスの量を調整するＥＧＲバルブと、前記ＥＧＲ通路上に設けられたＥＧＲクーラと、前記ＥＧＲクーラをバイパスするＥＧＲクーラバイパス通路と、前記ＥＧＲクーラバイパス通路を通過する排気ガスの量を調整するＥＧＲクーラバイパスバルブと、前記インタークーラの凝縮水量及び前記ＥＧＲクーラの凝縮水量を推定又は検出により取得する凝縮水量取得手段と、前記加熱手段が前記加熱を行う際に、前記ＥＧＲ通路を排気ガスが通過するように前記ＥＧＲバルブに対する制御を行う共に、前記凝縮水量取得手段が取得した前記インタークーラの凝縮水量及び前記ＥＧＲクーラの凝縮水量に応じて、前記ＥＧＲクーラバイパス通路を通過する排気ガスの量が変化するように前記ＥＧＲクーラバイパスバルブに対する制御を行う制御手段と、を備える。

上記の内燃機関の排気制御装置において、制御手段は、加熱手段によって加熱したガスを用いて、インタークーラ又はＥＧＲクーラの掃気を行う。ここで、加熱手段は、吸気及び／又は排気ガスの加熱を行う。また、「掃気」は、インタークーラ又はＥＧＲクーラなどに滞留した凝縮水を吹き飛ばして除去することを意味する。具体的には、制御手段は、加熱手段によって加熱したガスを用いて掃気を行う場合に、ＥＧＲ通路を排気ガスが通過するようにＥＧＲバルブに対する制御を行う共に、インタークーラ及びＥＧＲクーラの凝縮水量に応じて、ＥＧＲクーラバイパス通路を通過する排気ガスの量が変化するようにＥＧＲクーラバイパスバルブに対する制御を行う。こうすることで、加熱された高温の排気ガスを還流させると共に、ＥＧＲクーラバイパス通路及びＥＧＲクーラバイパスバルブを用いて、ＥＧＲクーラ及びインタークーラのうちで凝縮水量が多いほうに選択的に高温の排気ガスを供給する。これにより、ＥＧＲクーラ及びインタークーラのうち結露状態が厳しいほうの凝縮水を優先的に適切に除去することができる。

上記の内燃機関の排気制御装置において好適には、前記制御手段は、前記インタークーラの凝縮水量が前記ＥＧＲクーラの凝縮水量よりも多い場合には、前記インタークーラの凝縮水量が前記ＥＧＲクーラの凝縮水量以下である場合よりも、前記ＥＧＲクーラバイパス通路を通過する排気ガスの量が多くなるように、前記ＥＧＲクーラバイパスバルブに対する制御を行うことができる。

上記の内燃機関の排気制御装置の一態様では、前記制御手段は、前記内燃機関のフューエルカット時に、前記ＥＧＲバルブに対する前記制御を行う共に、前記ＥＧＲクーラバイパスバルブに対する前記制御を行う。この態様によれば、水分を多く含まない乾燥したガスを加熱し、高温の排気ガスを還流させることができるので、効率的に凝縮水を除去することが可能となる。

上記の内燃機関の排気制御装置の他の一態様では、前記加熱手段は、バッテリの電力によって加熱を行うヒータを有する電気加熱式触媒である。この態様によれば、減速時の回生エネルギーなどを利用して、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）によって排気ガスを加熱することができると共に、減速時に触媒が暖められるので（触媒温度の低下が抑制されるので）、減速復帰時のエミッションを確保することができる。

上記の内燃機関の排気制御装置において好適には、前記制御手段は、前記バッテリの充電量が所定値よりも大きく、且つ、前記電気加熱式触媒内の触媒の温度が所定温度よりも高い場合に、前記ＥＧＲバルブに対する前記制御を行う共に、前記ＥＧＲクーラバイパスバルブに対する前記制御を行う。これにより、排気ガスを適切に加熱することができると共に、触媒に吸着した成分がＥＧＲ通路などに流入してしまうことを回避することができる。

本実施形態に係る内燃機関の排気制御装置の概略構成図を示す。掃気条件による触媒温度及び冷却水温度への影響を示す。本実施形態においてＥＣＵが行う処理フローを示す。

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制御装置１００の概略構成を示すブロック図である。図１では、実線矢印はガスの流れの一例を示しており、破線矢印は制御信号・検出信号の入出力を示している。内燃機関の排気制御装置１００は、例えば減速時に回生を行うハイブリッド車両に搭載される。

内燃機関の排気制御装置１００は、内燃機関１０として直列４気筒のディーゼルエンジンを備える。内燃機関１０の各気筒は、吸気マニホールド１１及び排気マニホールド１２に接続されている。内燃機関１０は、各気筒に設けられた燃料噴射弁１５と、各燃料噴射弁１５に対して高圧の燃料を供給するコモンレール１４とを備え、コモンレール１４には不図示の燃料ポンプにより燃料が高圧状態で供給される。水温センサ４１は、内燃機関１０などの冷却を行う冷却水の温度（以下、適宜「水温」と呼ぶ。）を検出し、水温に対応する検出信号Ｓ４１をＥＣＵ７に供給する。

吸気マニホールド１１に接続された吸気通路２０には、吸入空気量を検出するエアフロメータ（ＡＦＭ）２１と、スロットルバルブ２２ａと、クランクケースなどから抜き取られたブローバイガスを吸気系に戻すブローバイガス供給部１９と、ターボチャージャ２３のコンプレッサ２３ａと、吸気を冷却するインタークーラ（ＩＣ）２４と、スロットルバルブ２２ｂと、が設けられている。エアフロメータ２１は、検出した吸入空気量に対応する検出信号Ｓ２１をＥＣＵ７に供給する。スロットルバルブ２２ａは、ＥＣＵ７から供給される制御信号Ｓ２２ａによって開度などが制御される。なお、以下では、スロットルバルブ２２ａとスロットルバルブ２２ｂとを区別するために、スロットルバルブ２２ａを適宜「第１スロットルバルブ」と呼び、スロットルバルブ２２ｂを適宜「第２スロットルバルブ」と呼ぶ。

排気マニホールド１２に接続された排気通路２５には、ターボチャージャ２３のタービン２３ｂと、本発明における「加熱手段」に相当する電気加熱式触媒（以下、適宜「ＥＨＣ（Electrically Heated Catalyst）」と表記する。）３０とが設けられている。ＥＨＣ３０は、排気ガス中のＮＯｘやＳＯｘなどを浄化可能な触媒、及び、通電されることで当該触媒を加熱可能なヒータ（詳しくは電気ヒータ）を備える。ＥＨＣ３０のヒータは、バッテリ６０の電力を利用して触媒を加熱すると共に、ＥＣＵ７から供給される制御信号Ｓ３０によって、その作動が制御される。以下では、「触媒」の文言を用いた場合にはＥＨＣ３０が有する触媒を指すものとし、「ヒータ」の文言を用いた場合にはＥＨＣ３０が有するヒータを指すものとする。ＥＨＣ３０には、触媒の温度（言い換えると触媒床温）を検出可能に構成された温度センサ４２が設けられている。温度センサ４２は、検出した触媒温度に対応する検出信号Ｓ４２をＥＣＵ７に供給する。

バッテリ６０には、バッテリ６０の充電状態（ＳＯＣ；State Of Charge）を検出可能に構成されたＳＯＣセンサ４３が設けられている。ＳＯＣセンサ４３は、検出したＳＯＣに対応する検出信号Ｓ４３をＥＣＵ７に供給する。また、バッテリ６０は、車両の回生時に発生した回生エネルギーに対応する電力などを充電するように構成されている。例えば、高電圧回生システムでは、減速時に効率良く回生するために、ＥＨＣ３０を放電器（ディスチャージャ）として使用して、バッテリ６０のＳＯＣを制御する。

内燃機関の排気制御装置１００は、タービン２３ｂの上流側からコンプレッサ２３ａの下流側に排気ガスを還流させるＨＰＬ−ＥＧＲ装置５０（「ＨＰＬ」は「High Pressure Loop」を意味する）、及び、タービン２３ｂ及びＥＨＣ３０の下流側からコンプレッサ２３ａの上流側に排気ガスを還流させるＬＰＬ−ＥＧＲ装置５１（「ＬＰＬ」は「Low Pressure Loop」を意味する）を備える。

ＨＰＬ−ＥＧＲ装置５０は、ＨＰＬ−ＥＧＲ通路３１及びＨＰＬ−ＥＧＲバルブ３３を有する。ＨＰＬ−ＥＧＲ通路３１は、排気通路２５のタービン２３ｂの上流位置と、吸気通路２０のインタークーラ２４より下流位置とを接続する通路である。ＨＰＬ−ＥＧＲ通路３１には、ＨＰＬ−ＥＧＲ装置５０によるＥＧＲ量を調整するためのＨＰＬ−ＥＧＲバルブ３３が設けられている。

ＬＰＬ−ＥＧＲ装置５１は、ＬＰＬ−ＥＧＲ通路３５と、ＬＰＬ−ＥＧＲクーラ３６と、ＬＰＬ−ＥＧＲバルブ３７と、ＬＰＬ−ＥＧＲクーラバイパス通路３８と、ＬＰＬ−ＥＧＲクーラバイパスバルブ３９と、を有する。ＬＰＬ−ＥＧＲ通路３５は、排気通路２５上のＥＨＣ３０における下流側の位置と、第１スロットルバルブ２２ａにおける下流側かつ吸気通路２０のコンプレッサ２３ａにおける上流側の位置とを接続する通路である。ＬＰＬ−ＥＧＲ通路３５には、ＬＰＬ−ＥＧＲ装置５１によるＥＧＲガスを冷却するＬＰＬ−ＥＧＲクーラ３６と、ＬＰＬ−ＥＧＲクーラ３６をバイパスするＬＰＬ−ＥＧＲクーラバイパス通路３８と、ＬＰＬ−ＥＧＲ装置５１によるＥＧＲ量を制御するためのＬＰＬ−ＥＧＲバルブ３７と、が設けられている。なお、ＬＰＬ−ＥＧＲ装置５１によるＥＧＲ量は、ＬＰＬ−ＥＧＲバルブ３７及び上記した第１スロットルバルブ２２ａの両方を用いて調節される。

ＬＰＬ−ＥＧＲクーラバイパス通路３８には、ＬＰＬ−ＥＧＲクーラバイパス通路３８を通過させるＥＧＲ量（言い換えるとＬＰＬ−ＥＧＲクーラ３６をバイパスさせるＥＧＲ量）を調整するためのＬＰＬ−ＥＧＲクーラバイパスバルブ３９が設けられている。ＬＰＬ−ＥＧＲバルブ３７及びＬＰＬ−ＥＧＲクーラバイパスバルブ３９は、それぞれ、ＥＣＵ７から供給される制御信号Ｓ３７、Ｓ３９によって開度などが制御される。

内燃機関の排気制御装置１００の各要素は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）７により制御される。ＥＣＵ７は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えて構成される。本実施形態では、ＥＣＵ７は、主に、エアフロメータ２１、水温センサ４１、温度センサ４２、ＳＯＣセンサ４３及び外気温センサ４４から供給される検出信号Ｓ２１、Ｓ４１、Ｓ４２、Ｓ４３、Ｓ４４を取得する。ＥＣＵ７は、このような検出信号に基づいて制御信号Ｓ２２ａ、Ｓ３０、Ｓ３７、Ｓ３９を供給することで、第１スロットルバルブ２２ａ、ＥＨＣ３０、ＬＰＬ−ＥＧＲバルブ３７及びＬＰＬ−ＥＧＲクーラバイパスバルブ３９に対する制御を行う。ＥＣＵ７は、本発明における「凝縮水量取得手段」及び「制御手段」として機能する（その詳細は後述する）。

なお、本発明は、図１に示したような直列４気筒の内燃機関１０への適用に限定はされず、４気筒以外の気筒数で構成された内燃機関や、気筒がＶ型に配列された内燃機関に対しても適用することができる。また、本発明は、図１に示したような直噴タイプの燃料噴射弁１５によって構成された内燃機関１０への適用に限定はされず、ポート噴射タイプの燃料噴射弁によって構成された内燃機関に対しても適用することができる。更に、本発明は、図１に示したようなＨＰＬ−ＥＧＲ装置５０を有するシステムへの適用に限定はされず、ＨＰＬ−ＥＧＲ装置５０を有しないシステム（つまりＬＰＬ−ＥＧＲ装置５１のみを有するシステム）に対しても適用することができる。

［制御方法］
次に、本実施形態においてＥＣＵ７が行う制御方法について説明する。

（基本概念）
まず、本実施形態における制御方法の基本概念について説明する。

吸排気経路（特にガスを冷却するクーラなどの熱交換器）は温度分布を有しているため凝縮水が発生し易い。排気ガスの場合、温度が高く、かつ凝縮すると凝縮水になることから、部品の信頼性や、凝縮水混入による内燃機関１０の制御に影響を与える可能性がある。よって、一般的に、凝縮水を吹き飛ばして除去すること（つまり掃気）が行われている。このような掃気は、ガスに燃料ガスがほとんど含まれていない状態となる減速時（つまりフューエルカット時）などに行うことが望ましい。

しかしながら、掃気に用いるガスの温度がそれほど高くないと、掃気により凝縮水を適切に蒸発させることができないため、通過ガス量を増加して掃気を行う必要がある。このとき、排気通路上の触媒の通過ガス量も増加することから、触媒温度が大きく低下してしまう場合がある。よって、例えばＥＨＣ３０などにより加熱したガスを用いて掃気を行うことが望ましいと言える。一方で、このように加熱したガスを用いて掃気を行うと、ＬＰＬ−ＥＧＲクーラ３６などでガスの温度が低下してしまったり、冷却水が沸騰してしまったりすることが考えられる。

以上のことから、本実施形態では、触媒温度の低下や冷却水の沸騰などを抑制しつつ効率的に掃気を行うべく、ＥＨＣ３０及びＬＰＬ−ＥＧＲクーラバイパス通路３８を利用して掃気を行う。具体的には、ＥＣＵ７は、減速時（フューエルカット時）において、ＥＨＣ３０を作動させた状態で、つまりＥＨＣ３０内のヒータによって排気ガスを加熱した状態で、ＬＰＬ−ＥＧＲクーラバイパス通路３８によってＬＰＬ−ＥＧＲクーラ３６を適宜バイパスさせて排気ガスを流すことで掃気を行う。

ここで、図２を参照して、掃気条件による触媒温度及び冷却水温度への影響について具体的に説明する。図２（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ横軸にガス量を示している。図２（ａ）は縦軸に凝縮水移動量を示しており、図２（ｂ）は縦軸に触媒温度を示しており、図２（ｃ）は縦軸にＬＰＬ−ＥＧＲクーラ３６の冷却水温度を示している。

図２（ａ）において、グラフＡ１は、ガス量と凝縮水移動量との関係の一例を示している。図２（ｂ）において、グラフＡ２は、ＥＨＣ３０がオフである場合（つまりＥＨＣ３０のヒータに通電していない場合）のガス量と触媒温度との関係の一例を示しており、グラフＡ３は、ＥＨＣ３０がオンである場合（つまりＥＨＣ３０のヒータに通電している場合）のガス量と触媒温度との関係の一例を示している。図２（ｃ）において、グラフＡ４は、ＥＨＣ３０がオンかつＬＰＬ−ＥＧＲクーラ３６をバイパスさせなかった場合（つまりＬＰＬ−ＥＧＲクーラバイパスバルブ３９を閉にした場合）のガス量とＬＰＬ−ＥＧＲクーラ３６の冷却水温度との関係の一例を示しており、グラフＡ５は、ＥＨＣ３０がオンかつＬＰＬ−ＥＧＲクーラ３６をバイパスさせた場合（つまりＬＰＬ−ＥＧＲクーラバイパスバルブ３９を開にした場合）のガス量とＬＰＬ−ＥＧＲクーラ３６の冷却水温度との関係の一例を示している。

図２（ａ）のグラフＡ１に示すように、ガス量を増加させると、各部に滞留した凝縮水をより多く吹き飛ばすことができることがわかる。しかしながら、図２（ｂ）のグラフＡ２に示すように、ＥＨＣ３０をオフにした場合には、ガス量の増加が触媒温度の低下を招くことがわかる。逆に、図２（ｂ）のグラフＡ３に示すように、ＥＨＣ３０をオンにした場合には、ガス量増加による触媒温度低下よりも熱移動による温度上昇のほうが大きいために、結果として触媒温度が上昇していることがわかる。

一方で、図２（ｃ）のグラフＡ４に示すように、ＥＨＣ３０をオンにしてガス量を増加させた場合において、ＬＰＬ−ＥＧＲクーラ３６をバイパスさせなかった場合には、ＬＰＬ−ＥＧＲクーラ３６の冷却水温度が上昇してしまうことがわかる。しかしながら、図２（ｃ）のグラフＡ５に示すように、ＥＨＣ３０をオンにしてガス量を増加させた場合において、ＬＰＬ−ＥＧＲクーラ３６をバイパスさせた場合には、ＬＰＬ−ＥＧＲクーラ３６の冷却水温度の上昇を回避できていることがわかる。

（具体的な制御方法）
次に、本実施形態においてＥＣＵ７が行う制御方法を具体的に説明する。

本実施形態では、ＥＣＵ７は、凝縮水が発生し易い箇所であるＬＰＬ−ＥＧＲクーラ３６及びインタークーラ２４の結露状態に応じて、ＥＨＣ３０及びＬＰＬ−ＥＧＲクーラバイパス通路３８を利用して掃気を行う。つまり、ＥＣＵ７は、ＥＨＣ３０によって加熱した排気ガスを、ＬＰＬ−ＥＧＲクーラ３６及びインタークーラ２４の結露状態に応じてＬＰＬ−ＥＧＲクーラ３６を適宜バイパスさせることで、ＬＰＬ−ＥＧＲクーラ３６又はインタークーラ２４の掃気を行う。具体的には、ＥＣＵ７は、ＬＰＬ−ＥＧＲクーラ３６及びインタークーラ２４の結露状態を推定した結果に応じて、ＬＰＬ−ＥＧＲクーラ３６及びインタークーラ２４のうち結露状態が厳しいほうを優先的に掃気するように、ＬＰＬ−ＥＧＲクーラバイパス通路３８を流れる排気ガスの量を調整するべくＬＰＬ−ＥＧＲクーラバイパスバルブ３９を制御する。

詳しくは、ＥＣＵ７は、ＬＰＬ−ＥＧＲクーラ３６及びインタークーラ２４の凝縮水量（言い換えると凝縮水発生量）を推定し、インタークーラ２４の凝縮水量がＬＰＬ−ＥＧＲクーラ３６の凝縮水量よりも多い場合には、ＬＰＬ−ＥＧＲクーラ３６をバイパスした排気ガス（つまりＬＰＬ−ＥＧＲクーラバイパス通路３８を通過した排気ガス）がインタークーラ２４に供給されるように、ＬＰＬ−ＥＧＲクーラバイパスバルブ３９を開に制御する。これに対して、ＥＣＵ７は、インタークーラ２４の凝縮水量がＬＰＬ−ＥＧＲクーラ３６の凝縮水量以下である場合、つまりＬＰＬ−ＥＧＲクーラ３６の凝縮水量がインタークーラ２４の凝縮水量以上である場合には、ＬＰＬ−ＥＧＲクーラ３６に排気ガスが供給されるように（つまり排気ガスがＬＰＬ−ＥＧＲクーラ３６をバイパスしないように）、ＬＰＬ−ＥＧＲクーラバイパスバルブ３９を閉に制御する。こうすることで、ＬＰＬ−ＥＧＲクーラ３６及びインタークーラ２４のうち結露状態が厳しいほうの凝縮水を優先的に適切に除去することができる。

次に、図３を参照して、本実施形態においてＥＣＵ７が行う処理フローを説明する。この処理フローは、ＬＰＬ−ＥＧＲクーラ３６又はインタークーラ２４の掃気を行うために実行される。なお、当該処理フローの開始時に、ＥＣＵ７は、ＬＰＬ−ＥＧＲバルブ３７を開に設定するものとする。

まず、ステップＳ１０１では、ＥＣＵ７は、内燃機関１０の運転状態を検出する。具体的には、ＥＣＵ７は、ガス量や、水温や、外気温や、ＥＧＲ量などを取得する。この場合、ＥＣＵ７は、エアフロメータ２１、水温センサ４１及び外気温センサ４４から検出信号Ｓ２１、Ｓ４１、Ｓ４４などを取得する。そして、処理はステップＳ１０２に進む。

ステップＳ１０２では、ＥＣＵ７は、走行状態が減速状態であり、かつ、バッテリ６０のＳＯＣが所定値より大きいか否かを判定する。このような判定を行っているのは、本実施形態では、減速時（言い換えるとフューエルカット時）に、ＥＨＣ３０によって加熱された排気ガスを利用して掃気を行うこととしたからである。具体的には、減速状態であるか否かを判定しているのは、減速時は排気ガスに燃料ガスがほとんど含まれていないので、つまり排気ガスが乾燥している傾向にあるので、減速時には掃気を効率的に行うことができるからである。一方、ＳＯＣが所定値より大きいか否かを判定しているのは、バッテリ６０が、ＥＨＣ３０のヒータを適切に作動させることが可能な充電状態にあるか否かを判定するためである。つまり、バッテリ６０が、排気ガスを適切に加熱することが可能な充電状態にあるか否かを判定するためである。そういった観点より、ＳＯＣを判定するための所定値は、ＥＨＣ３０のヒータを適切に作動させることが可能な充電量に基づいて設定される。

減速状態かつＳＯＣが所定値より大きい場合（ステップＳ１０２；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０３に進む。これに対して、減速状態でない場合またはＳＯＣが所定値以下である場合（ステップＳ１０２；Ｎｏ）、処理は終了する。この場合には、掃気を行わない。

ステップＳ１０３では、ＥＣＵ７は、ＥＨＣ３０をオンに設定すると共に、第１スロットルバルブ２２ａを閉に設定する。つまり、ＥＣＵ７は、排気ガスの加熱を行うべく、ＥＨＣ３０のヒータへの通電を開始すると共に、ＬＰＬ−ＥＧＲ装置５１によって還流させる排気ガス量を調整するべく、第１スロットルバルブ２２ａを閉に設定する。そして、処理はステップＳ１０４に進む。

ステップＳ１０４では、ＥＣＵ７は、温度センサ４２から供給された検出信号Ｓ４２に対応する触媒温度が所定温度よりも高いか否かを判定する。触媒温度が所定温度よりも高いか否かを判定しているのは、触媒温度が所定温度以下である場合に掃気を行うと、触媒に吸着した成分がＬＰＬ−ＥＧＲ通路３５などの経路に流入する可能性があるからである。そういった観点より、触媒温度を判定するための所定温度は、触媒温度に対する触媒の浄化率に基づいて設定される。

触媒温度が所定温度よりも高い場合（ステップＳ１０４；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０５に進む。これに対して、触媒温度が所定温度以下である場合（ステップＳ１０４；Ｎｏ）、処理は終了する。この場合には、掃気を行わない。

ステップＳ１０５では、ＥＣＵ７は、ステップＳ１０１で取得した運転状態（ガス量や、水温や、外気温や、ＥＧＲ量など）に基づいて、ＬＰＬ−ＥＧＲクーラ３６の凝縮水量（以下、「Ａ_ＥＧＲ」と表記する。）及びインタークーラ２４の凝縮水量（以下、「Ａ_ＩＣ」と表記する。）を推定する。具体的には、ＥＣＵ７は、実験などにより予め決定された、運転状態に対して凝縮水量Ａ_ＥＧＲ、Ａ_ＩＣが対応付けられたマップや、運転状態によって規定された所定の演算式などを用いることで、凝縮水量Ａ_ＥＧＲ、Ａ_ＩＣを求める。そして、処理はステップＳ１０６に進む。

ステップＳ１０６では、ＥＣＵ７は、インタークーラ２４の凝縮水量Ａ_ＩＣがＬＰＬ−ＥＧＲクーラ３６の凝縮水量Ａ_ＥＧＲよりも多いか否かを判定する。この判定は、ＬＰＬ−ＥＧＲクーラ３６及びインタークーラ２４のうちで、より掃気が必要な箇所（つまり、より結露状態が厳しい箇所）を選定するために行っている。

凝縮水量Ａ_ＩＣが凝縮水量Ａ_ＥＧＲよりも多い場合（ステップＳ１０６；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０７に進む。ステップＳ１０７では、ＥＣＵ７は、インタークーラ２４を優先的に掃気するべく、ＬＰＬ−ＥＧＲクーラ３６をバイパスした排気ガス（つまりＬＰＬ−ＥＧＲクーラバイパス通路３８を通過した排気ガス）がインタークーラ２４に供給されるように、ＬＰＬ−ＥＧＲクーラバイパスバルブ３９を開に制御する。そして、処理はステップＳ１０９に進む。

これに対して、凝縮水量Ａ_ＩＣが凝縮水量Ａ_ＥＧＲ以下である場合（ステップＳ１０６；Ｎｏ）、つまり凝縮水量Ａ_ＥＧＲが凝縮水量Ａ_ＩＣ以上である場合、処理はステップＳ１０８に進む。ステップＳ１０８では、ＥＣＵ７は、ＬＰＬ−ＥＧＲクーラ３６を優先的に掃気するべく、ＬＰＬ−ＥＧＲクーラ３６に排気ガスが供給されるように（つまり排気ガスがＬＰＬ−ＥＧＲクーラ３６をバイパスしないように）、ＬＰＬ−ＥＧＲクーラバイパスバルブ３９を閉に制御する。そして、処理はステップＳ１０９に進む。

ステップＳ１０９では、ＥＣＵ７は、ＬＰＬ−ＥＧＲ装置５１による排気ガスの還流を終了するべく、ＬＰＬ−ＥＧＲバルブ３７を閉に制御する。そして、処理は終了する。

以上説明した本実施形態によれば、ＥＨＣ３０によって加熱された高温の排気ガスを還流させると共に、ＬＰＬ−ＥＧＲクーラバイパス通路３８及びＬＰＬ−ＥＧＲクーラバイパスバルブ３９を用いて、ＬＰＬ−ＥＧＲクーラ３６及びインタークーラ２４のうちで凝縮水量が多いほうに選択的に高温の排気ガスを供給するため、ＬＰＬ−ＥＧＲクーラ３６及びインタークーラ２４のうち結露状態が厳しいほうの凝縮水を優先的に適切に除去することができる。また、本実施形態によれば、減速時（フューエルカット時）に掃気を行うことで、水分を多く含まない乾燥した排気ガスを加熱して還流させることができるので、効率的に凝縮水を除去することができる。更に、本実施形態によれば、減速時の回生エネルギーを利用して、ＥＨＣ３０によって排気ガスを加熱することができると共に、減速時に触媒が暖められるので（触媒温度の低下が抑制されるので）、減速復帰時のエミッションを確保することができる。

なお、上記では走行状態が減速状態である場合に掃気を行う例を示したが（ステップＳ１０２参照）、減速状態であるか否かによらずに掃気を行うこととしても良い。また、上記では、触媒温度が所定温度よりも高い場合に掃気を行う例を示したが（ステップＳ１０４参照）、触媒温度によらずに掃気を行うこととしても良い。

また、上記ではＬＰＬ−ＥＧＲクーラバイパスバルブ３９の開閉を制御する例（全開又は全閉に制御する例）を示したが（ステップＳ１０７、Ｓ１０８参照）、ＬＰＬ−ＥＧＲクーラバイパスバルブ３９の開度を制御しても良い。具体的には、ＥＣＵ７は、凝縮水量Ａ_ＩＣが凝縮水量Ａ_ＥＧＲよりも多い場合に、凝縮水量Ａ_ＩＣが凝縮水量Ａ_ＥＧＲ以下である場合よりも、ＬＰＬ−ＥＧＲクーラバイパス通路３８を通過する排気ガス量が多くなるように、ＬＰＬ−ＥＧＲクーラバイパスバルブ３９の開度を制御（開側の開度に制御）することができる。言い換えると、ＥＣＵ７は、凝縮水量Ａ_ＥＧＲが凝縮水量Ａ_ＩＣ以上である場合に、凝縮水量Ａ_ＥＧＲが凝縮水量Ａ_ＩＣ未満である場合よりも、ＬＰＬ−ＥＧＲクーラバイパス通路３８を通過する排気ガス量が少なくなるように、ＬＰＬ−ＥＧＲクーラバイパスバルブ３９の開度を制御（閉側の開度に制御）することができる。

［変形例］
上記では、温度センサ４２を用いて触媒温度を検出する実施形態を示したが、温度センサ４２の代わりに、排気ガス温度を検出する温度センサを用いて、排気ガス温度に基づいて触媒温度を推定しても良い。

上記では、「加熱手段」としてＥＨＣ３０を用いる実施形態を示したが、これに限定はされない。具体的には、排気ガスを加熱することに限定はされず、排気ガスを加熱する代わりに、若しくは排気ガスを加熱すると共に、吸気を加熱することとしても良い。例えば、ディーゼルエンジンなどに設けられたインテークヒータなどを用いて、吸気を加熱することができる。また、排気ガスを加熱する場合にも、ＥＨＣ３０のような触媒とヒータとが一体に構成された装置を用いなくても良い。

上記では、ＬＰＬ−ＥＧＲクーラ３６及びインタークーラ２４の凝縮水量を運転状態に基づいて推定する実施形態を示したが、この代わりに、凝縮水量を検出することとしても良い。例えば、ＬＰＬ−ＥＧＲクーラ３６及びインタークーラ２４の凝縮水量を直接的に検出可能なセンサや、ＬＰＬ−ＥＧＲクーラ３６及びインタークーラ２４の凝縮水量を一義的に示すパラメータを検出可能なセンサなどを用いることができる。

７ＥＣＵ
１０内燃機関（エンジン）
２０吸気通路
２１エアフロメータ（ＡＦＭ）
２３ターボチャージャ
２２ａスロットルバルブ（第１スロットルバルブ）
２４インタークーラ
３０電気加熱式触媒（ＥＨＣ）
３５ＬＰＬ−ＥＧＲ通路
３６ＬＰＬ−ＥＧＲクーラ
３７ＬＰＬ−ＥＧＲバルブ
３８ＬＰＬ−ＥＧＲクーラバイパス通路
３９ＬＰＬ−ＥＧＲクーラバイパスバルブ
５０ＨＰＬ−ＥＧＲ装置
５１ＬＰＬ−ＥＧＲ装置
６０バッテリ
１００内燃機関の排気制御装置

Claims

吸気通路上に設けられ、内燃機関の吸気量を制御するスロットルバルブと、
前記スロットルバルブの下流側の吸気通路上に設けられたインタークーラと、
排気ガス及び／又は吸気を加熱する加熱手段と、
排気通路上に設けられた触媒の下流側の位置から、前記スロットルバルブの下流側かつ前記インタークーラの上流側の位置へ排気ガスを還流させるＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路を通過する排気ガスの量を調整するＥＧＲバルブと、
前記ＥＧＲ通路上に設けられたＥＧＲクーラと、
前記ＥＧＲクーラをバイパスするＥＧＲクーラバイパス通路と、
前記ＥＧＲクーラバイパス通路を通過する排気ガスの量を調整するＥＧＲクーラバイパスバルブと、
前記インタークーラの凝縮水量及び前記ＥＧＲクーラの凝縮水量を推定又は検出により取得する凝縮水量取得手段と、
前記加熱手段が前記加熱を行う際に、前記ＥＧＲ通路を排気ガスが通過するように前記ＥＧＲバルブに対する制御を行う共に、前記凝縮水量取得手段が取得した前記インタークーラの凝縮水量及び前記ＥＧＲクーラの凝縮水量に応じて、前記ＥＧＲクーラバイパス通路を通過する排気ガスの量が変化するように前記ＥＧＲクーラバイパスバルブに対する制御を行う制御手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の排気制御装置。
前記制御手段は、前記インタークーラの凝縮水量が前記ＥＧＲクーラの凝縮水量よりも多い場合には、前記インタークーラの凝縮水量が前記ＥＧＲクーラの凝縮水量以下である場合よりも、前記ＥＧＲクーラバイパス通路を通過する排気ガスの量が多くなるように、前記ＥＧＲクーラバイパスバルブに対する制御を行う請求項１に記載の内燃機関の排気制御装置。
前記制御手段は、前記内燃機関のフューエルカット時に、前記ＥＧＲバルブに対する前記制御を行う共に、前記ＥＧＲクーラバイパスバルブに対する前記制御を行う請求項１又は２に記載の内燃機関の排気制御装置。
前記加熱手段は、バッテリの電力によって加熱を行うヒータを有する電気加熱式触媒である請求項１乃至３のいずれか一項に記載の内燃機関の排気制御装置。
前記制御手段は、前記バッテリの充電量が所定値よりも大きく、且つ、前記電気加熱式触媒内の触媒の温度が所定温度よりも高い場合に、前記ＥＧＲバルブに対する前記制御を行う共に、前記ＥＧＲクーラバイパスバルブに対する前記制御を行う請求項４に記載の内燃機関の排気制御装置。