JP2015222028A - 内燃機関の排気処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】適正なる排気処理を実施することができる内燃機関の排気処理装置を提供する。【解決手段】エンジン１０の排気管３３にはＧＰＦ４２が設けられている。ＥＧＲ装置５０は、ＧＰＦ４２の上流側からＥＧＲガスを還流させる第１ＥＧＲ経路と、ＧＰＦ４２の下流側からＥＧＲガスを還流させる第２ＥＧＲ経路とを有するとともに、それら各ＥＧＲ経路のいずれによりＥＧＲガスを還流させるかを切り替える経路切替弁５３を有している。ＥＣＵ６０は、ＧＰＦ４２のＰＭ捕集率が所定以上であるか否かを判定する。そして、ＰＭ捕集率が所定以上であると判定された場合に、第１ＥＧＲ経路によりＥＧＲを実施する一方、ＰＭ捕集率が所定以上でないと判定された場合に、第２ＥＧＲ経路によりＥＧＲを実施するように経路切替弁５３の経路切り替えを制御する。【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関の排気処理装置に関するものである。

内燃機関の排気に含まれるＰＭ（粒子状物質）を捕集除去する技術として、排気管にＰＭ捕集用のフィルタ装置を設けることが実用化されており、このフィルタ装置は一般にディーゼルエンジンの場合にはＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）、ガソリンエンジンの場合にはＧＰＦ（ガソリンパティキュレートフィルタ）と称される。特に近年では、世界的に燃費規制強化が図られており、それに伴うガソリンエンジンの直噴化が進められているために、ガソリンエンジンでのＰＭ対策としてＧＰＦの技術検討がなされている。

上記のフィルタ装置では、捕集したＰＭをフィルタ再生処理により燃焼除去するようにしており、そのフィルタ再生処理に関する技術も各種提案されている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１２−１２７２５５号公報

ところで、ＰＭ捕集用のフィルタ装置では、ＰＭ捕集率は一定でなく使用状態に応じて変化する。例えば、フィルタ装置におけるＰＭ堆積量に応じてＰＭ捕集率が変わり、ＰＭ堆積量が少ない場合にＰＭ捕集率が低くなることが考えられる。この場合、ＰＭ捕集率が低い場合には、フィルタ装置を通過してその下流側に流出するＰＭが多くなるため、その対策を講じる必要があると考えられる。

本発明は、適正なる排気処理を実施することができる内燃機関の排気処理装置を提供することを主たる目的とするものである。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について説明する。

本発明における内燃機関の排気処理装置は、内燃機関（１０）の排気管（３３）に設けられ排気中のＰＭを捕集するフィルタ装置（４２）と、排気の一部をＥＧＲガスとして吸気通路側に還流させるＥＧＲ装置（５０）とを備えている。また、前記ＥＧＲ装置は、前記フィルタ装置の上流側から前記ＥＧＲガスを還流させる第１ＥＧＲ経路（Ｒ１）と、前記フィルタ装置の下流側から前記ＥＧＲガスを還流させる第２ＥＧＲ経路（Ｒ２）とを有するとともに、それら各ＥＧＲ経路のいずれによりＥＧＲガスを還流させるかを切り替える切替手段（５３）を有している。そして、前記フィルタ装置において排気中のＰＭ所定量あたりの捕集量を示す捕集率が所定以上であるか否かを判定する捕集率判定手段（６０）と、前記捕集率判定手段により前記捕集率が所定以上であると判定された場合に、前記第１ＥＧＲ経路によりＥＧＲを実施する一方、前記捕集率が所定以上でないと判定された場合に、前記第２ＥＧＲ経路によりＥＧＲを実施するように前記切替手段の経路切り替えを制御する制御手段（６０）と、を備えている。

フィルタ装置では、種々の要因によりＰＭ捕集率が変化することが考えられ、ＰＭ捕集率が比較的低い場合にはＰＭの大気放出が懸念される。この点、上記構成では、ＰＭ捕集率が所定以上でない場合に第２ＥＧＲ経路（フィルタ下流側の経路）によりＥＧＲを実施するため、そのＥＧＲの実施によって、フィルタ装置を通過したＰＭがＥＧＲガスと共に吸気通路側に還流される。したがって、フィルタ装置のＰＭ捕集率が比較的低い状況下にあっても、ＰＭの大気放出を抑制できる。ＥＧＲガスをフィルタ装置の下流側から取り出す構成は、フィルタ装置の温度保持（又は上昇）を図る上で有効であり、この温度保持効果（又は温度上昇効果）によってもＰＭ捕集率を高めることに貢献できる。

また、ＰＭ捕集率が所定以上である場合に第１ＥＧＲ経路（フィルタ上流側の経路）によりＥＧＲを実施するため、フィルタ下流側からＥＧＲを行う場合に比べて排気側及び吸気側における差圧を大きくし、ＥＧＲ量の増加を図ることができる。ＥＧＲ量を増加させることで燃費改善効果を期待できる。以上により、適正なる排気処理を実施することができる。

発明の実施の形態におけるエンジン制御システムの概略を示す構成図。 ＥＧＲ装置のＥＧＲ経路を示す略図。 ＰＭ捕集率と時間との関係を示す図。 ＰＭ捕集率と温度との関係を示す図。 ＥＧＲ制御の処理手順を示すフローチャート。 ＥＧＲ制御をより具体的に示すタイムチャート。 別の形態におけるＥＧＲ制御の処理手順を示すフローチャート。 別の形態におけるＥＧＲ制御の処理手順を示すフローチャート。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、車両に搭載される筒内噴射式の多気筒４サイクルガソリンエンジン（内燃機関）を制御対象とし、当該エンジンにおける各種アクチュエータの電子制御を実施するものとしている。まず、図１によりエンジン制御システムの全体概略構成を説明する。

図１に示すエンジン１０において、吸気管１１には吸入空気量を検出するためのエアフロメータ１２が設けられている。エアフロメータ１２の下流側には、ＤＣモータ等のスロットルアクチュエータ１３によって開度調節されるスロットル弁１４が設けられており、該スロットル弁１４の開度（スロットル開度）はスロットルアクチュエータ１３に内蔵されたスロットル開度センサにより検出される。スロットル弁１４の下流側にはサージタンク１６が設けられ、このサージタンク１６には吸気管圧力を検出するための吸気管圧力センサ１７が設けられている。サージタンク１６には、エンジン１０の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド１８が接続されている。

エンジン本体２０には気筒ごとに電磁駆動式のインジェクタ２１が設けられており、シリンダ内壁とピストン２２の上面（頂部）とにより区画形成される燃焼室２３内にはインジェクタ２１から燃料が直接噴射される。インジェクタ２１が筒内噴射用の燃料噴射弁に相当する。インジェクタ２１に対しては、高圧ポンプを有してなる高圧燃料システムから高圧燃料が供給されるようになっている。高圧燃料システムは周知のため図面を用いた説明は割愛するが、簡単に説明すると、燃料タンク内の燃料が低圧ポンプによりくみ上げられ、その燃料が高圧ポンプにより高圧化される。そして、蓄圧室（デリバリパイプ）内に蓄えられた高圧燃料が各気筒のインジェクタ２１からそれぞれ噴射される。

また、エンジン１０の吸気ポート及び排気ポートには、それぞれ図示しないカム軸の回転に応じて開閉動作する吸気弁３１及び排気弁３２が設けられている。吸気弁３１の開動作により吸入空気が燃焼室２３内に導入され、排気弁３２の開動作により燃焼後の排気が排気管３３に排出される。吸気弁３１及び排気弁３２には、それら各弁の開閉タイミングを可変とする可変動弁機構３１Ａ，３２Ａが設けられている。可変動弁機構３１Ａ，３２Ａは、エンジン１０のクランク軸と吸排気の各カム軸との相対回転位相を調整するものであり、所定の基準位置に対して進角側及び遅角側への位相調整が可能となっている。可変動弁機構３１Ａ，３２Ａとしては、油圧駆動式又は電動式の可変動弁機構が用いられる。

エンジン１０のシリンダヘッドには気筒ごとに点火手段としての点火プラグ３４が取り付けられており、点火プラグ３４には、図示しない点火コイル等を通じて、所望とする点火時期において高電圧が印加される。この高電圧の印加により、各点火プラグ３４の対向電極間に火花放電が発生し、燃焼室２３内において燃料が着火されて燃焼に供される。

また、エンジン本体２０には、エンジン水温（エンジン温度に相当）を検出する水温センサ３５や、エンジン１０の運転時に所定クランク角ごとに（例えば１０°ＣＡ周期で）矩形状のクランク角信号を出力するクランク角度センサ３６が取り付けられている。

排気管３３には、排気を浄化するための排気浄化装置として三元触媒４１とＧＰＦ（ガソリンパティキュレートフィルタ）４２とが設けられている。三元触媒４１は排気中のＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘを浄化する。ＧＰＦ４２は、三元触媒４１の下流側に設けられ、排気中のＰＭを捕集する。ＧＰＦ４２は、例えば多孔質セラミックスの担体（フィルタ基材）を有するフィルタ装置であり、その担体にてＰＭを捕集する構成としている。周知のとおりＧＰＦ４２の担体は、隔壁により区画された複数のセルと、隣り合うセルの端部を互い違いに閉塞する閉塞部とを有するウォールフロー構造となっている。また本実施形態では、ＧＰＦ４２は、担体の表面に銀触媒を担持させることでＧＰＦ再生促進用の触媒層４２ａを有する構成となっている。

ＧＰＦ４２に捕集されたＰＭはエンジン１０の運転中に繰り返し燃焼除去され、これによりＰＭ捕集機能の再生（ＧＰＦ再生）が行われる。こうしたＧＰＦ再生は、ＧＰＦ４２が所定の高温状態にあり、かつＧＰＦ４２に酸素が存在している状況下で実施される。例えば、エンジン１０の燃料カット時にＧＰＦ再生が実施される。また、これまでに知られているように、ＧＰＦ４２に銀触媒よりなる触媒層４２ａを設けることでＧＰＦ４２での再生温度（ＰＭ燃焼温度）を下げることが可能となっており、銀触媒付きＧＰＦを用いることでＧＰＦ再生の機会が適正に確保されるようになっている。

排気管３３において三元触媒４１の上流側及び下流側には、排気を検出対象として混合気の空燃比を検出する空燃比センサ４４，４５が設けられている。また、ＧＰＦ４２の下流側には、ＧＰＦ４２を通過してその下流側に排出されるＰＭの量（ＰＭ濃度）を検出するＰＭセンサ４６が設けられている。例えば、ＰＭセンサ４６は、互いに対向する発光素子と受光素子とを備えており、これらの素子間に排気を通過させるように構成されている。この場合、発光素子から受光素子に到達する光の量は、排気中のＰＭ量（ＰＭ濃度）が高いほど小さくなることから、受光素子の受光量に基いて排気中のＰＭ量の検出が可能となっている。さらに、ＧＰＦ４２にはその上流側と下流側との圧力の差（差圧）を検出する差圧センサ４７が設けられている。

また、エンジン１０には、排気の一部をＥＧＲガスとして吸気側に還流させるＥＧＲ装置５０が設けられている。本実施形態では特に、ＥＧＲ装置５０は２つのＥＧＲ経路を有し、その２つのＥＧＲ経路のいずれかでＥＧＲガスを吸気側に還流させるようにしている。具体的には、ＥＧＲ装置５０は、排気管３３においてＧＰＦ４２の上流側（詳しくは三元触媒４１及びＧＰＦ４２の間）と吸気管１１においてサージタンク１６の上流側（又はサージタンク１６）とを連通するように設けられる第１ＥＧＲ配管５１を有するとともに、排気管３３においてＧＰＦ４２の下流側と第１ＥＧＲ配管５１の途中部分とを連通するように設けられる第２ＥＧＲ配管５２を有している。また、ＥＧＲ配管５１，５２の分岐部には経路切替弁５３が設けられ、第１ＥＧＲ配管５１において分岐部よりも吸気側にはＥＧＲクーラ５４とＥＧＲ弁５５とが設けられている。

上記構成のＥＧＲ装置５０では、図２に示すように、ＧＰＦ４２の上流側からＥＧＲガスを還流させる第１ＥＧＲ経路Ｒ１と、ＧＰＦ４２の下流側からＥＧＲガスを還流させる第２ＥＧＲ経路Ｒ２とを有するものとなっており、経路切替弁５３により第１ＥＧＲ経路Ｒ１と第２ＥＧＲ経路Ｒ２との切り替えが実施される。なお、経路切替弁５３が切替手段に相当する。また、ＥＧＲ弁５５により、排気側から吸気側に導入されるＥＧＲガス量が調整される。

なお、図示はしていないが、過給手段としてのターボチャージャを有する構成であれば、三元触媒４１は排気タービンの下流側に設けられることが想定され、かかる場合、ＥＧＲ装置５０は、いわゆるＬＰＬ方式（低圧ループ方式）のＥＧＲシステムを構築するものとなっている。

上述した各種センサの出力は、エンジン制御を司る電子制御ユニット（以下、ＥＣＵ６０という）に入力される。ＥＣＵ６０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等よりなるマイクロコンピュータを有して構成され、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じてインジェクタ２１の燃料噴射量を制御したり、点火プラグ３４の点火時期を制御したりする。例えば燃料噴射量制御に関しては、ＥＣＵ６０は、空燃比センサ４４，４５の検出結果に基づいて空燃比フィードバック制御を実施する。また、ＥＣＵ６０は、アクセルオフであることや、エンジン回転速度が所定値以上であること等の燃料カット条件が成立している場合に、エンジン１０に対する燃料噴射を一時的に停止する燃料カットを実施する。さらに、ＥＣＵ６０は、エンジン回転速度や負荷といったエンジン運転状態に基づいてＥＧＲ弁５５の開度を調整し、ＥＧＲ率を目標値に制御する。

ところで、ＧＰＦ４２においては、当該ＧＰＦ４２でのＰＭ堆積の状態に応じてその時々のＰＭ捕集率（％）が相違し、エンジン１０の運転に際しては、例えば図３のように時間経過に伴いＰＭ捕集率が変化すると考えられる。なおＰＭ捕集率は、排気中の所定ＰＭ量あたりの捕集量の比率である。つまり、図３において、ＧＰＦ４２にＰＭが捕集されていない初期状態（ＰＭ堆積量がゼロ又は少量である状態）では、ＰＭ捕集率が比較的小さく、その後時間の経過に伴いＧＰＦ４２のＰＭ堆積量が増えていくと、次第にＰＭ捕集率が上昇する。これは、ＧＰＦ４２でのＰＭ堆積量に応じてＰＭのすり抜けに違いが生じるためであり、ＰＭ堆積量の小さい初期状態ほど、ＰＭのすり抜けが生じやすくなり、それに起因してＰＭ捕集率が小さくなると考えられる。

ＰＭ堆積過程とＰＭ捕集率との関係を以下に補足説明する。まずＧＰＦ４２の初期状態（ＰＭ未捕集の状態）では、ＧＰＦ担体に形成された気孔の壁面にＰＭが付着していないため、ＧＰＦ４２に到達したＰＭのすり抜けが生じやすく、ＰＭは捕集されずにＧＰＦ下流側に流出する。これにより、ＰＭ捕集率が低くなっている。そしてその後、次第にＧＰＦ４２の気孔壁面にＰＭが付着していくと、付着したＰＭにより後続のＰＭも付着しやすくなる。これにより、ＰＭ捕集率が徐々に増加する。

その後、気孔内でのＰＭの堆積により気孔入り口にブリッジが形成されると、ＰＭ捕集率がほぼ１００％に到達する。そしてそれ以降は、担体の表層部分にＰＭが堆積し、かかる状態ではＰＭ捕集率がほぼ１００％のまま保持される。

また、ＧＰＦ４２の温度とＰＭ捕集率とには図４に示す関係がある。図４では、ＧＰＦ４２が高温になるほどＰＭ捕集率が高くなるような関係が示されている。つまり、ＧＰＦ４２での捕集原理はブラウン拡散が支配的であり、ＧＰＦ温度が低いほどＰＭ捕集率が低くなるようになっている。例えばエンジン１０の冷間状態（暖機前状態）と暖機状態とを対応づけると、冷間状態ではＰＭ捕集率が低くなる傾向にあり、それに比べて暖機後はＰＭ捕集率が増加する。

ここで、上記のとおりＧＰＦ４２でのＰＭ捕集率はＰＭ堆積量に依存して変化し、ＰＭ捕集率が低いままであると、ＰＭの大気放出が懸念される。特に本実施形態のように、ガソリンエンジン用のＧＰＦ４２の場合は、ディーゼルエンジン用のＤＰＦに比べてＰＭ流入量が少なく、さらに、ガソリンエンジンの運転状態では燃料カットの都度、繰り返しＧＰＦ再生が実施されるため、ＰＭ堆積量がさほど多くならず、ＰＭ捕集率が上がらないと考えられる。

そこで本実施形態では、ＰＭ捕集率が比較的低い状態では、ＧＰＦ通過後の排気をＥＧＲガスとして吸気側に還流させることで、ＰＭの排気放出を抑制することとしている。この場合、ＥＧＲ装置５０において経路切替弁５３により２つのＥＧＲ経路Ｒ１，Ｒ２の切り替えを実施する。つまり、ＥＣＵ６０は、ＧＰＦ４２のＰＭ捕集率が所定以上であるか否かを判定し、ＰＭ捕集率が所定以上であると判定された場合に、第１ＥＧＲ経路Ｒ１によりＥＧＲを実施する一方、ＰＭ集率が所定以上でないと判定された場合に、第２ＥＧＲ経路Ｒ２によりＥＧＲを実施する。

図５は、ＥＧＲ制御の処理手順を示すフローチャートであり、本処理はＥＣＵ６０により所定周期で繰り返し実施される。例えば、図５は噴射量の更新タイミングで実施されるとよい。

図５において、ステップＳ１１では、ＧＰＦ４２におけるＰＭ堆積量を推定する。この推定は、例えば差圧センサ４７の検出値（ＧＰＦ４２の前後差圧）を用いて行われる。ただしその推定手法は任意であり、エンジン回転速度、負荷等の情報を含む運転履歴情報や、ＰＭセンサ４６の検出値（排気中ＰＭ濃度）に基づいてＰＭ堆積量を推定することも可能である。

続くステップＳ１２では、ＧＰＦ４２の温度を推定する。この推定は、例えばエンジン回転速度、負荷等の情報を含む運転履歴情報に基づいて行われる。ただし、ＧＰＦ４２に温度センサを設けておき、その検出値から推定してもよい。

その後、ステップＳ１３では、ＰＭ堆積量が所定の判定値Ｋ１以上であるか否かを判定する。判定値Ｋ１は、ＧＰＦ４２のＰＭ捕集率に対応づけて定められているとよく、例えばＧＰＦ基準温度においてＰＭ捕集率＝１００％に相当する値である。この場合、ＰＭ堆積量＜Ｋ１であることは、ＰＭ捕集率が１００％に達していない状態であることを意味する。ただし、判定値Ｋ１を、捕集率１００％よりも低い値に対応づけて設定することも可能である。

また、ステップＳ１４では、ＧＰＦ温度が所定の判定値Ｋ２以上であるか否かを判定する。判定値Ｋ２は、例えばエンジン１０が冷間状態から暖機状態に移行することで到達する温度として定められているとよい。この場合、ＧＰＦ温度＜Ｋ２であることは、ＧＰＦ４２の温度依存性によりＰＭ捕集率が目減りしている状態であることを意味する。なお、ステップＳ１３，Ｓ１４が捕集率判定手段に相当する。

そして、ステップＳ１３，Ｓ１４が共に肯定されればステップＳ１５に進み、ＥＧＲ経路を第１ＥＧＲ経路Ｒ１とする。また、ステップＳ１３，Ｓ１４のいずれかが否定されれば、ステップＳ１６に進み、ＥＧＲ経路を第２ＥＧＲ経路Ｒ２とする。

図６は、上記のＥＧＲ制御をより具体的に示すタイムチャートである。なおここでは、ＧＰＦ温度がＫ２以上であるとしている。

図６では、タイミングｔ１以前においてＧＰＦ４２のＰＭ堆積量が比較的多くなっており、すなわちＰＭ捕集率が高くなっており、ＥＧＲ装置５０では、第１ＥＧＲ経路Ｒ１と第２ＥＧＲ経路Ｒ２とのうち第１ＥＧＲ経路Ｒ１を介してＥＧＲが行われる。つまりこの状態下では、ＧＰＦ上流側からＥＧＲが実施されている。これにより、ＥＧＲ下流側からＥＧＲが実施される場合に比べて排気側と吸気側との差圧が大きくなり、それによるＥＧＲ量の確保が図られるようになっている。

そして、タイミングｔ１では、燃料カットが実施され、その燃料カット中にＧＰＦ再生が実施される。これにより、ＰＭ堆積量が一気に減少し、それに伴いＧＰＦ４２の前後差圧が減少するとともに、ＰＭ捕集率が低下する。図中のＰＭ堆積量は、ＧＰＦ４２での実堆積量であるが、ＧＰＦ４２の前後差圧等に基づいて推定される推定堆積量でもあり、その変化は逐次監視されている。

その後、タイミングｔ２でエンジン１０での燃焼が再開される際には、ＰＭ堆積量が判定値Ｋ１未満になっているため、それ以降、ＥＧＲ装置５０において第２ＥＧＲ経路Ｒ２を介してＥＧＲが行われる。つまりこの状態下では、ＧＰＦ下流側からＥＧＲが実施されている。これにより、ＧＰＦ４２で捕集されずにＧＰＦ下流側に流出するＰＭがＥＧＲガスと共に吸気側に還流され、ＰＭの大気放出が抑制されている。また、ＥＧＲガスをＧＰＦ下流側から取り出すことで、ＧＰＦ４２の温度保持（又はＧＰＦ温度によっては温度上昇）が図られている。

その後、タイミングｔ３では、ＰＭ堆積量が判定値Ｋ１に達することで、ＥＧＲ経路が第１ＥＧＲ経路Ｒ１に切り替えられる。タイミングｔ３ではＰＭ捕集率は概ね１００％に到達している。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

ＧＰＦ４２では、種々の要因によりＰＭ捕集率が変化することが考えられ、ＰＭ捕集率が比較的低い場合にはＰＭの大気放出が懸念される。この点、上記構成では、ＰＭ捕集率が所定以上でない場合に第２ＥＧＲ経路Ｒ２（ＧＰＦ下流側の経路）によりＥＧＲを実施するため、そのＥＧＲの実施によって、ＧＰＦ４２を通過したＰＭがＥＧＲガスと共に吸気通路側に還流される。したがって、ＧＰＦ４２のＰＭ捕集率が比較的低い状況下にあっても、ＰＭの大気放出を抑制できる。ＥＧＲガスをＧＰＦ４２の下流側から取り出す構成は、ＧＰＦ４２の温度保持（又は上昇）を図る上で有効であり、この温度保持効果（又は温度上昇効果）によってもＰＭ捕集率を高めることに貢献できる。

また、ＰＭ捕集率が所定以上である場合に第１ＥＧＲ経路Ｒ１（ＧＰＦ上流側の経路）によりＥＧＲを実施するため、ＧＰＦ下流側からＥＧＲを行う場合に比べて排気側及び吸気側における差圧を大きくし、ＥＧＲ量の増加を図ることができる。ＥＧＲ量を増加させることで燃費改善効果を期待できる。以上により、適正なる排気処理を実施することができる。

言うなれば、ＰＭ捕集率が低い場合にはＰＭ浄化を優先してＥＧＲ経路を選び、ＰＭ捕集率が高い場合にはＥＧＲ効率（燃費）を優先してＥＧＲ経路を選ぶようにしている。

ＧＰＦ４２のＰＭ捕集率は温度依存性を有していることを考慮し、ＧＰＦ温度を加味してＰＭ捕集率を判定するようにした。そのため、適正なるＥＧＲ経路の切替を実施できる。これにより、ＧＰＦ４２が低温状態にある場合にも適正なるＰＭ捕集を実施できる。

ガソリンエンジンでは、ディーゼルエンジンに比べてＰＭ排出量が少なく、頻繁に実施される燃料カットによりＧＰＦ再生が繰り返し実施される。また、銀触媒付きＧＰＦを用いることによってもＧＰＦ再生の機会が増やされている。こうした状況下では、ＰＭ捕集率がさほど上がらないことが想定されるが、上記構成により適正なるＰＭ捕集を実現できる。

三元触媒４１の下流側からＥＧＲガスを取り出す構成にしたため、三元触媒４１での浄化後の排気をＥＧＲ装置５０により還流させることができ、ＥＧＲ装置５０でのデポジット形成を抑制できる。

また、ＥＧＲ装置５０として、排気管３３においてＧＰＦ４２の下流側と吸気通路側とを接続するＥＧＲ配管５１，５２と、そのＥＧＲ配管５１，５２に設けられたＥＧＲ弁５５と、を有する構成を採用したため、かかる構成からしても以下の効果を奏するものとなっている。すなわち、ＥＧＲ配管の排気通路側をＧＰＦ４２の下流側に接続するようにした構成では、ＧＰＦ４２を通過したＰＭはＥＧＲガスと共に吸気通路側に還流される。したがって、ＧＰＦ４２のＰＭ捕集率が比較的低い状況下にあっても、ＧＰＦ下流側のＰＭが吸気側に戻ることでＰＭの大気放出を抑制できる。またかかる構成は、ＧＰＦ４２の温度保持（又は上昇）を図る上で有効であり、この温度保持効果（又は温度上昇効果）によってもＰＭ捕集率を高めることに貢献できる。以上により、適正なる排気処理を実施することができる。

（他の実施形態）
上記実施形態を例えば次のように変更してもよい。

・図５のＥＧＲ制御処理において、ＰＭ堆積量を流路切替のパラメータとして用いる以外に、ＧＰＦ下流側におけるＰＭ量（ＰＭ濃度）を経路切替のパラメータとして用いてもよい。かかる構成では、ＰＭセンサ４６により検出されたＰＭ量が所定未満の場合にＥＧＲ経路として第１ＥＧＲ経路Ｒ１を選び、ＰＭ量が所定以上の場合にＥＧＲ経路として第２ＥＧＲ経路Ｒ２を選ぶようにするとよい。

・図５のＥＧＲ制御処理を図７のように変更してもよい。図７では、ＥＧＲ経路の切替の条件として、ＧＰＦ自身の条件以外に、ＧＰＦ４２に導入される排気の状態を条件にしている。図７では、図５の処理と同じ処理については同じステップ番号を付しており、ステップＳ２１を付加した点が相違している。

図７のステップＳ２１では、今現在、エンジン１０からの排気中のＰＭ排出量が所定の少量レベルであるか否かを判定する。具体的には、スロットル開度が所定開度以下であって、所定の低負荷状態にあるか否かを判定する。なお、ステップＳ２１として、エンジン１０の暖機が完了し、かつ低負荷運転（例えばアイドル状態）であるか否かを判定してもよい。

そして、ステップＳ２１がＹＥＳならステップＳ１６に進み、ＥＧＲ経路を第２ＥＧＲ経路Ｒ２とする。また、ステップＳ２１がＮＯならステップＳ１５に進み、ＥＧＲ経路を第１ＥＧＲ経路Ｒ１とする。つまり、ＰＭ排出量が少量レベルであると判定された場合には、ＰＭ捕集率が所定以上でなくても第１ＥＧＲ経路Ｒ１によりＥＧＲを実施させる。

例えばエンジン１０が低負荷運転される状態ではエンジン１０のＰＭ排出量が少量であると考えられ、またエンジン１０の暖機完了状態ではＧＰＦ４２が冷間状態であることに起因するＰＭ捕集率の低下が生じていないと考えられる。かかる場合に、ＰＭ堆積量がＫ１未満であっても第１ＥＧＲ経路Ｒ１によりＥＧＲを実施させるようにした。これにより、ＰＭ排出量が少ないエンジン運転状態下において、ＥＧＲ量を確保して燃費向上を図ることができる（燃費優先にすることができる）。

・ＧＰＦ再生の実施をトリガに第２ＥＧＲ経路Ｒ２によるＥＧＲを開始し、その後、所定の終了条件が成立するまで、第２ＥＧＲ経路Ｒ２によるＥＧＲを実施する構成としてもよい。この場合、ＧＰＦ再生の実施を判定することで、ＰＭ捕集率が所定未満になったと判定するものとしている。例えば、ＥＣＵ６０は、図８に示すＥＧＲ制御処理を実施する。図８において、ステップＳ３１では、ＧＰＦ再生が実施された直後であるか否かを判定し、ＹＥＳならステップＳ３２に進む。ステップＳ３２では、ＥＧＲ経路を第２ＥＧＲ経路Ｒ２とする。また、ステップＳ３１がＮＯならステップＳ３３に進み、第２ＥＧＲ経路Ｒ２でのＥＧＲを終了する終了条件が成立したか否かを判定する。終了条件は、例えばＧＰＦ再生からの経過時間が所定時間（１時間等）になったことである。その他、ＧＰＦ再生後の噴射回数を終了条件にしてもよい。そして、ステップＳ３３がＹＥＳになったら、ステップＳ３４でＥＧＲ経路を第１ＥＧＲ経路Ｒ１とする。なお、ＥＧＲ経路が第１ＥＧＲ経路Ｒ１になっている状態下では、ステップＳ３１がＹＥＳにならなければ継続的にその状態が維持されるようになっている。

ＧＰＦ再生が実施されると、それに伴いＧＰＦ４２のＰＭ捕集率が下がる。この点を考慮し、ＧＰＦ再生をトリガとしてそれ以降の所定期間で第２ＥＧＲ経路Ｒ２によるＥＧＲを実施するようにした。この場合、ＧＰＦ再生の実施に合わせて適正にＰＭ捕集を実施できる。

・本発明をＤＰＦ（ディーゼルパティュイレートフィルタ）を具備するシステムに適用することも可能である。

１０…エンジン（内燃機関）、３３…排気管、４２…ＧＰＦ（フィルタ装置）、５０…ＥＧＲ装置、５３…経路切替弁（切替手段）、６０…ＥＣＵ（判定手段、制御手段）、Ｒ１…第１ＥＧＲ経路、Ｒ２…第２ＥＧＲ経路。

Claims (6)

1. 内燃機関（１０）の排気管（３３）に設けられ排気中のＰＭを捕集するフィルタ装置（４２）と、
   排気の一部をＥＧＲガスとして吸気通路側に還流させるＥＧＲ装置（５０）とを備える排気処理装置であって、
   前記ＥＧＲ装置は、前記フィルタ装置の上流側から前記ＥＧＲガスを還流させる第１ＥＧＲ経路（Ｒ１）と、前記フィルタ装置の下流側から前記ＥＧＲガスを還流させる第２ＥＧＲ経路（Ｒ２）とを有するとともに、それら各ＥＧＲ経路のいずれによりＥＧＲガスを還流させるかを切り替える切替手段（５３）を有しており、
   前記フィルタ装置において排気中の所定ＰＭ量あたりの捕集量を示す捕集率が所定以上であるか否かを判定する捕集率判定手段（６０）と、
   前記捕集率判定手段により前記捕集率が所定以上であると判定された場合に、前記第１ＥＧＲ経路によりＥＧＲを実施する一方、前記捕集率が所定以上でないと判定された場合に、前記第２ＥＧＲ経路によりＥＧＲを実施するように前記切替手段の経路切り替えを制御する制御手段（６０）と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の排気処理装置。
2. 前記捕集率判定手段は、前記フィルタ装置の温度条件を加味して前記捕集率が所定以上であるか否かを判定するものである請求項１に記載の内燃機関の排気処理装置。
3. 前記内燃機関からのＰＭ排出量が所定の少量レベルであるか否かを判定するＰＭ量判定手段（６０）を備え、
   前記制御手段は、前記ＰＭ量判定手段によりＰＭ排出量が少量レベルであると判定された場合に、前記捕集率が所定以上でないと判定されても前記第１ＥＧＲ経路によりＥＧＲを実施させる請求項１又は２に記載の内燃機関の排気処理装置。
4. 前記制御手段は、前記内燃機関の暖機が完了し、かつ低負荷運転である場合に、前記捕集率が所定以上でないと判定されても前記第１ＥＧＲ経路によりＥＧＲを実施させる請求項乃至３のいずれか1項に記載の内燃機関の排気処理装置。
5. 前記フィルタ装置は、捕集されたＰＭを燃焼除去して捕集機能を再生させるフィルタ再生が実施されるものであり、
   前記捕集率判定手段は、前記フィルタ再生が実施された場合に前記捕集率が所定未満になったと判定し、
   前記制御手段は、前記フィルタ再生の実施に基づいて前記第２ＥＧＲ経路によるＥＧＲを開始し、その後、所定の終了条件が成立するまで、前記第２ＥＧＲ経路によるＥＧＲを実施する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の内燃機関の排気処理装置。
6. 内燃機関（１０）の排気管（３３）に設けられ排気中のＰＭを捕集するフィルタ装置（４２）と、
   排気の一部をＥＧＲガスとして吸気通路側に還流させるＥＧＲ装置（５０）とを備える排気処理装置であって、
   前記ＥＧＲ装置は、
   前記排気管において前記フィルタ装置の下流側と前記吸気通路側とを接続するＥＧＲ配管（５１，５２）と、
   前記ＥＧＲ配管に設けられたＥＧＲ弁（５５）と、
   を有していることを特徴とする内燃機関の排気処理装置。

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