JP4736931B2 - 内燃機関の排気還流装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の排気還流装置に関する。

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を備え、タービンよりも下流の排気通路とコンプレッサよりも上流の吸気通路とを接続し内燃機関からの排気の一部を吸気通路に還流させる低圧ＥＧＲ通路を備える内燃機関の排気還流装置が知られている。また、タービンよりも上流の排気通路とコンプレッサよりも下流の吸気通路とを接続し内燃機関からの排気の一部を吸気通路に還流させる高圧ＥＧＲ通路を備える内燃機関の排気還流装置が知られている。

そして、低圧ＥＧＲ通路および高圧ＥＧＲ通路を備え、内燃機関の運転条件に応じて低圧ＥＧＲ通路および高圧ＥＧＲ通路の何れからＥＧＲガスを供給するか選択し、またはこれらのＥＧＲガスを混合して供給する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００４−１５０３１９号公報 特開２００２−２７６４０５号公報 特開２００５−７６４５６号公報 特開２００５−７６５０８号公報

しかし、低圧ＥＧＲ通路は、温度の低いＥＧＲガスが流れるため、該低圧ＥＧＲ通路内にパティキュレートマター（以下、ＰＭという。）が堆積しやすい。ＰＭが堆積すると低圧ＥＧＲ通路の抵抗が増加して、低圧ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガス量と高圧ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガス量との比が変化する。

また、低圧ＥＧＲ通路が接続される箇所よりも上流の排気通路にパティキュレートフィルタが備えられている場合には、該パティキュレートフィルタにＰＭが堆積することにより、排気通路の抵抗が大きくなる。これにより、低圧ＥＧＲ通路が接続される箇所の排気通路の圧力が低くなるので、やはり低圧ＥＧＲガスと高圧ＥＧＲガスとの比が変化する。

そのため、低圧ＥＧＲガス及び高圧ＥＧＲガスの目標となる割合と実際の割合とが異なることになり、煤の発生やパティキュレートフィルタの温度低下等が起こるおそれがある。

本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、内燃機関の排気還流装置において、低圧ＥＧＲ通路からのＥＧＲガスと高圧ＥＧＲ通路からのＥＧＲガスとを適正な比で供給することができる技術を提供することを目的とする。

上記課題を達成するために本発明による内燃機関の排気還流装置は、以下の手段を採用した。すなわち、本発明による内燃機関の排気還流装置は、
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、
前記タービンよりも下流の排気通路と前記コンプレッサよりも上流の吸気通路とを接続し内燃機関からの排気の一部を吸気通路に還流させる低圧ＥＧＲ通路と、
前記タービンよりも上流の排気通路と前記コンプレッサよりも下流の吸気通路とを接続し内燃機関からの排気の一部を吸気通路に還流させる高圧ＥＧＲ通路と、
前記低圧ＥＧＲ通路を流通するＥＧＲガスの量と前記高圧ＥＧＲ通路を流通するＥＧＲガスの量との比を決定するＥＧＲ比決定手段と、
前記低圧ＥＧＲ通路が接続されるよりも上流で且つ前記高圧ＥＧＲ通路が接続されるよりも下流の排気通路、前記低圧ＥＧＲ通路、または前記低圧ＥＧＲ通路が接続されるよりも下流で且つ前記高圧ＥＧＲ通路が接続されるよりも上流の吸気通路の少なくとも１つの詰まり度合いを判定する詰まり判定手段と、
前記詰まり判定手段により判定される詰まり度合いに応じて、前記ＥＧＲ比決定手段により決定される値を補正する補正手段と、
を備えることを特徴とする。

低圧ＥＧＲ通路には、内燃機関から排出された後タービン等を通過した温度の低い排気が導入される。一方、高圧ＥＧＲ通路には、内燃機関から排出された直後の温度の高い排気が導入される。

そして、ＥＧＲ比決定手段は、例えば内燃機関の運転状態、車両の状態、または雰囲気の状態等に基づいて低圧ＥＧＲ通路を流通するＥＧＲガス（以下、低圧ＥＧＲガスという。）の量と高圧ＥＧＲ通路を流通するＥＧＲガス（以下、高圧ＥＧＲガスという。）の量との比を決定する。これは、気筒内に供給する全ＥＧＲガスのなかの低圧ＥＧＲガスと高圧ＥＧＲガスとの比を決定しているとしてもよい。この低圧ＥＧＲガスと高圧ＥＧＲガスとの比は、例えば吸気の温度または吸気中の酸素濃度がそのときの運転状態等に応じた最適値となるように決定される。

しかし、（１）前記低圧ＥＧＲ通路が接続されるよりも上流で且つ前記高圧ＥＧＲ通路が接続されるよりも下流の排気通路、（２）前記低圧ＥＧＲ通路、または（３）前記低圧ＥＧＲ通路が接続されるよりも下流で且つ前記高圧ＥＧＲ通路が接続されるよりも上流の吸気通路、の少なくとも１つで詰まりが発生すると、低圧ＥＧＲガスの量が減少する。なお、通路の詰まりには、該通路に備わる機器における詰まりをも含んでいる。

すなわち、前記低圧ＥＧＲ通路が接続されるよりも上流で且つ前記高圧ＥＧＲ通路が接続されるよりも下流の排気通路には、例えばタービン、触媒、またはフィルタが取り付けられ、これらが詰まるおそれがある。また、低圧ＥＧＲ通路には、例えばＥＧＲクーラまたはＥＧＲ弁等が備えられ、これらが詰まるおそれがある。いずれの場合にも、高圧ＥＧＲ通路側の排気通路の圧力が上昇し、さらには低圧ＥＧＲ通路側の排気通路の圧力が下降するため、高圧ＥＧＲガスの量が増加し、且つ低圧ＥＧＲガスの量が減少する。

また、前記低圧ＥＧＲ通路が接続されるよりも下流で且つ前記高圧ＥＧＲ通路が接続されるよりも上流の吸気通路には、例えばコンプレッサまたはインタークーラ等が備えられ、これらが詰まるおそれがある。この場合には、高圧ＥＧＲ通路側の吸気通路の圧力が下降し、さらには低圧ＥＧＲ通路側の吸気通路の圧力が上昇するため、高圧ＥＧＲガスの量が増加し、且つ低圧ＥＧＲガスの量が減少する。

そこで、詰まり判定手段は、これら通路の少なくとも１つの詰まり度合いを判定する。詰まり判定手段は、例えばこれら通路の抵抗がどの程度増加しているのかに基づいて詰まりを判定する。これにより、詰まりの度合いと関連する値を得ることができる。

そして、補正手段は、詰まり度合いに応じて低圧ＥＧＲガス量および高圧ＥＧＲガス量を補正する。詰まり度合いが大きいほど、低圧ＥＧＲガスの量が減少するため、低圧ＥＧＲガスの量が増加するように補正を行う。一方、詰まり度合いが大きいほど、高圧ＥＧＲ
ガスの量が増加するため、高圧ＥＧＲガスの量が減少するように補正を行う。すなわち、詰まり度合いが進むと、気筒内に供給されるＥＧＲガス中の高圧ＥＧＲガスの割合が高くなり、低圧ＥＧＲガスの割合が低くなるので、低圧ＥＧＲガスの割合が高くなるように補正を行う。

このようにして、実際のＥＧＲガスの比が、前記ＥＧＲ比決定手段により決定される比となるように、低圧ＥＧＲ通路または高圧ＥＧＲ通路を流通するＥＧＲガスの量が調節される。これにより、所望のＥＧＲ比とすることができる。

本発明においては、前記低圧ＥＧＲ通路に該低圧ＥＧＲ通路の断面積を変更する低圧ＥＧＲ弁が備えられ、
前記高圧ＥＧＲ通路に該高圧ＥＧＲ通路の断面積を変更する高圧ＥＧＲ弁が備えられ、
前記詰まり判定手段により判定される詰まり度合いが高いほど、前記低圧ＥＧＲ弁の開度を大きくするか前記高圧ＥＧＲ弁の開度を小さくするかの少なくとも一方を行なうことができる。

低圧ＥＧＲ弁の開度を大きくすると通路断面積が増加するので、低圧ＥＧＲガスの量が増加する。一方、高圧ＥＧＲ弁の開度を小さくすると通度断面積が減少するので、高圧ＥＧＲガスの量が減少する。すなわち、詰まり度合いが高いほど、前記低圧ＥＧＲ弁の開度を大きくするか前記高圧ＥＧＲ弁の開度を小さくするかすれば、実際のＥＧＲガスの比を、前記ＥＧＲ比決定手段により決定される比に近づけることができる。

本発明においては、前記低圧ＥＧＲ通路が接続されるよりも下流の排気通路に該排気通路の断面積を変更する排気絞り弁が備えられ、
前記補正手段により補正されて前記低圧ＥＧＲ弁が全開となった後は、前記詰まり判定手段により判定される詰まり度合いが高いほど、前記排気絞り弁の開度を小さくすることができる。

ここで、排気絞り弁を閉じ側または全閉とすると、それに応じて該排気絞り弁よりも上流の排気通路内の圧力が上昇する。そのため、低圧ＥＧＲ通路の排気通路側と吸気通路側との圧力差が大きくなり、低圧ＥＧＲ通路を流れる低圧ＥＧＲガスの量が増加する。すなわち、ＥＧＲガス中の低圧ＥＧＲガスの割合を高くすることができる。

また、低圧ＥＧＲ通路にＥＧＲ弁を備えている場合において、該ＥＧＲ弁を全開としても低圧ＥＧＲガスの増加量は限られる。しかし、低圧ＥＧＲ通路に備えられるＥＧＲ弁を全開としつつ排気絞り弁を閉じることにより、低圧ＥＧＲガスを増量することができる。

本発明においては、前記低圧ＥＧＲ通路が接続されるよりも上流の吸気通路に該吸気通路の断面積を変更する吸気絞り弁が備えられ、
前記補正手段により補正されて前記低圧ＥＧＲ弁が全開となった後は、前記詰まり判定手段により判定される詰まり度合いが高いほど、前記吸気絞り弁の開度を小さくすることができる。

ここで、吸気絞り弁を閉じ側または全閉とすると、それに応じて該吸気絞り弁よりも下流の吸気通路内の圧力が下降する。そのため、低圧ＥＧＲ通路の排気通路側と吸気通路側との圧力差が大きくなり、低圧ＥＧＲ通路を流れる低圧ＥＧＲガスの量が増加する。すなわち、ＥＧＲガス中の低圧ＥＧＲガスの割合を高くすることができる。そして、低圧ＥＧＲ通路に備えられるＥＧＲ弁を全開としつつ吸気絞り弁を閉じることにより、低圧ＥＧＲガスを増量することができる。

本発明に係る内燃機関の排気還流装置は、低圧ＥＧＲ通路からのＥＧＲガスと高圧ＥＧＲ通路からのＥＧＲガスとを適正な比で供給することができる。

以下、本発明に係る内燃機関の排気還流装置の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。

図１は、本実施例に係る内燃機関の排気還流装置を適用する内燃機関とその吸・排気系の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、４つの気筒２を有する水冷式の４サイクル・ディーゼルエンジンである。

内燃機関１には、吸気管３および排気管４が接続されている。この吸気管３の途中には、排気のエネルギを駆動源として作動するターボチャージャ５のコンプレッサハウジング５ａが設けられている。また、コンプレッサハウジング５ａよりも上流の吸気管３には、該吸気管３内を流通する吸気の流量を調節する第１吸気絞り弁６が設けられている。この第１吸気絞り弁６は、電動アクチュエータにより開閉される。第１吸気絞り弁６よりも上流の吸気管３には、該吸気管３内を流通する吸気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ７が設けられている。このエアフローメータ７により、内燃機関１の吸入空気量が測定される。

コンプレッサハウジング５ａよりも下流の吸気管３には、吸気と外気とで熱交換を行うインタークーラ８が設けられている。そして、インタークーラ８よりも下流の吸気管３には、該吸気管３内を流通する吸気の流量を調整する第２吸気絞り弁９が設けられている。この第２吸気絞り弁９は、電動アクチュエータにより開閉される。また、第２吸気絞り弁９よりも下流の吸気管３には、該吸気管３を流通する吸気の温度を検出する吸気温度センサ１２が取り付けられている。

一方、排気管４の途中には、前記ターボチャージャ５のタービンハウジング５ｂが設けられている。また、タービンハウジング５ｂよりも下流の排気管４には、パティキュレートフィルタ（以下、単にフィルタという。）１０が設けられている。このフィルタ１０には、吸蔵還元型ＮＯx触媒（以下、単にＮＯx触媒という。）が担持されている。このパティキュレートフィルタは、排気中の粒子状物質を捕集する。また、ＮＯx触媒は、該ＮＯx触媒に流入する排気の酸素濃度が高いときは排気中の窒素酸化物（ＮＯx）を吸蔵し、一
方、該ＮＯx触媒に流入する排気の酸素濃度が低下したときは吸蔵していたＮＯxを放出する。その際、排気中に炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）等の還元成分が存在していれば、該ＮＯx触媒から放出されたＮＯxが還元される。

フィルタ１０には、該フィルタ１０の上流側と下流側との圧力差を測定する差圧センサ１１が取り付けられている。この差圧センサ１１により、フィルタ１０に堆積している粒子状物質（以下、ＰＭともいう。）の量を検出することができる。また、低圧ＥＧＲ通路３１が接続されている箇所よりも下流の排気管４には、該排気管４内を流通する排気の流量を調整する排気絞り弁１９が設けられている。この排気絞り弁１９は、電動アクチュエータにより開閉される。

そして、内燃機関１には、排気管４内を流通する排気の一部を低圧で吸気管３へ再循環させる低圧ＥＧＲ装置３０が備えられている。この低圧ＥＧＲ装置３０は、低圧ＥＧＲ通路３１、低圧ＥＧＲ弁３２、およびＥＧＲクーラ３３を備えて構成されている。

低圧ＥＧＲ通路３１は、フィルタ１０よりも下流側の排気管４と、コンプレッサハウジング５ａよりも上流且つ第１吸気絞り弁６よりも下流の吸気管３と、を接続している。この低圧ＥＧＲ通路３１を通って、排気が低圧で再循環される。そして、本実施例では、低圧ＥＧＲ通路３１を通って再循環される排気を低圧ＥＧＲガスと称している。また、低圧ＥＧＲ弁３２は、低圧ＥＧＲ通路３１の通路断面積を調整することにより、該低圧ＥＧＲ通路３１を流れる低圧ＥＧＲガスの量を調整する。さらに、ＥＧＲクーラ３３は、該ＥＧＲクーラ３３を通過する低圧ＥＧＲガスと、内燃機関１の冷却水とで熱交換をして、該低圧ＥＧＲガスの温度を低下させる。

また、内燃機関１には、排気管４内を流通する排気の一部を高圧で吸気管３へ再循環させる高圧ＥＧＲ装置４０が備えられている。この高圧ＥＧＲ装置４０は、高圧ＥＧＲ通路４１、および高圧ＥＧＲ弁４２を備えて構成されている。

高圧ＥＧＲ通路４１は、タービンハウジング５ｂよりも上流側の排気管４と、第２吸気絞り弁９よりも下流の吸気管３と、を接続している。この高圧ＥＧＲ通路４１を通って、排気が高圧で再循環される。そして、本実施例では、高圧ＥＧＲ通路４１を通って再循環される排気を高圧ＥＧＲガスと称している。また、高圧ＥＧＲ弁４２は、高圧ＥＧＲ通路４１の通路断面積を調整することにより、該高圧ＥＧＲ通路４１を流れる高圧ＥＧＲガスの量を調整する。

また、フィルタ１０よりも下流で且つ低圧ＥＧＲ通路３１が接続される付近の排気管４には、排気の圧力を検出する排気圧力センサ１３が取り付けられている。第１吸気絞り弁６よりも下流で且つコンプレッサハウジング５ａよりも上流の吸気管３であって低圧ＥＧＲ通路３１が接続される付近の吸気管３には、吸気の圧力を検出する吸気圧力センサ１８が取り付けられている。ここで、排気圧力センサ１３により検出される圧力と吸気圧力センサ１８により得られる圧力との差は、低圧ＥＧＲ通路３１の上流側と下流側との差圧に等しいものとする。

以上述べたように構成された内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニットであるＥＣＵ２０が併設されている。このＥＣＵ２０は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態を制御するユニットである。また、ＥＣＵ２０には、上記センサの他、運転者がアクセルペダル１４を踏み込んだ量に応じた電気信号を出力し機関負荷を検出可能なアクセル開度センサ１５、及び機関回転数を検出するクランクポジションセンサ１６が電気配線を介して接続され、これら各種センサの出力信号がＥＣＵ２０に入力されるようになっている。一方、ＥＣＵ２０には、第１吸気絞り弁６、第２吸気絞り弁９、排気絞り弁１９、低圧ＥＧＲ弁３２、及び高圧ＥＧＲ弁４２が電気配線を介して接続されており、該ＥＣＵ２０によりこれらの機器が制御される。

そして、本実施例では、フィルタ１０の詰まり度合いや低圧ＥＧＲ通路３１の詰まり度合いに応じて低圧ＥＧＲ弁３２及び高圧ＥＧＲ弁４２の開度を調節する。これにより、気筒２内における低圧ＥＧＲガスと高圧ＥＧＲガスとの比を適正に保つ。

ここで、フィルタ１０の詰まり度合いが高くなるほど、または低圧ＥＧＲ通路３１の詰まり度合いが高くなるほど、気筒２内における高圧ＥＧＲガスの比率が高くなり、低圧ＥＧＲガスの比率が低くなる。すなわち、フィルタ１０の詰まりの度合いが高くなるほど、または低圧ＥＧＲ通路３１の詰まり度合いが高くなるほど、低圧ＥＧＲガスをより多く流すようにすれば、低圧ＥＧＲガスと高圧ＥＧＲガスとの比を適正に保つことができる。

そして、低圧ＥＧＲガスを、高圧ＥＧＲ弁４２を閉じ側へ動かす、低圧ＥＧＲ弁３２を開き側に動かす、第１吸気絞り弁６を閉じ側へ動かす、または排気絞り弁１９を閉じ側へ
動かす等によって増量することができる。これらは、個々に行なってもよく、組み合わせて行なってもよい。また、個々に行なっても低圧ＥＧＲガスと高圧ＥＧＲガスとの比を適正に保つことができない場合に、組み合わせて行なってもよい。

次に、本実施例による低圧ＥＧＲガスと高圧ＥＧＲガスとの比を適正化するフローについて説明する。図２は、本実施例による低圧ＥＧＲガスと高圧ＥＧＲガスとの比を適正化するフローを示したフローチャートである。本ルーチンは、所定の時間毎に繰り返し実行される。

ステップＳ１０１では、目標ＥＧＲ比率が算出される。目標ＥＧＲ比率とは、低圧ＥＧＲガス及び高圧ＥＧＲガスの比率であって、内燃機関１の回転数と負荷とに基づいて決定される。低圧ＥＧＲガス及び高圧ＥＧＲガスの比率と、内燃機関１の回転数と、内燃機関１の負荷との関係は、予め実験等により求めてマップ化しＥＣＵ２０に記憶させておく。例えば、機関回転数又は機関負荷が大きくなるほど低圧ＥＧＲガスの比率を高くする。

なお、ＥＧＲガスの比率に代えて低圧ＥＧＲガスの量及び高圧ＥＧＲガスの量を夫々目標値として算出してもよい。そして、本実施例ではステップＳ１０１の処理を行なうＥＣＵ２０が、本発明におけるＥＧＲ比決定手段に相当する。

ステップＳ１０２では、目標フィルタ差圧ΔＰＣＴが算出される。また、目標低圧ＥＧＲ通路差圧ΔＰＬＴが算出される。

目標フィルタ差圧ΔＰＣＴとは、フィルタ１０の上流側と下流側との差圧の目標値であって、内燃機関１の回転数と負荷とに基づいて算出される。この目標フィルタ差圧ΔＰＣＴは、フィルタ１０に詰まりが発生していないとすることのできる値である。

目標低圧ＥＧＲ通路差圧ΔＰＬＴとは、低圧ＥＧＲ通路３１の排気管４側と吸気管３側との差圧の目標値であって、内燃機関１の回転数と負荷とに基づいて算出される。この目標低圧ＥＧＲ通路差圧ΔＰＬＴは、低圧ＥＧＲ通路３１に詰まりが発生していないとすることのできる値である。ここで、低圧ＥＧＲ通路３１の詰まりには、低圧ＥＧＲ弁３２及び低圧ＥＧＲクーラ３３の詰まりを含んでいる。

目標フィルタ差圧ΔＰＣＴまたは目標低圧ＥＧＲ通路差圧ΔＰＬＴと、機関回転数と、機関負荷との関係は予め実験等により求めてマップ化しておく。なお、そのときの空燃比、吸気温度、さらには低圧ＥＧＲ弁３２の開度や高圧ＥＧＲ弁４２の開度等に基づいて、目標フィルタ差圧ΔＰＣＴまたは目標低圧ＥＧＲ通路差圧ΔＰＬＴを算出してもよい。

ステップＳ１０３では、低圧ＥＧＲ弁３２および高圧ＥＧＲ弁４２の目標開度が夫々算出される。目標開度は、ステップＳ１０１で算出されたＥＧＲ比率となるように夫々決定される。低圧ＥＧＲ弁３２および高圧ＥＧＲ弁４２の目標開度とＥＧＲ比率との関係は予め実験等により求めてマップ化しておく。

ステップＳ１０４では、低圧ＥＧＲ弁３２及び高圧ＥＧＲ弁４２が制御される。このときには、ステップＳ１０３で算出された目標開度となるように、低圧ＥＧＲ弁３２及び高圧ＥＧＲ弁４２が制御される。

ステップＳ１０５では、フィルタ１０の上流側と下流側との実際の差圧（実フィルタ差圧ΔＰＣＡ）が、目標フィルタ差圧ΔＰＣＴよりも大きいか否か、または低圧ＥＧＲ通路３１の排気管４側の圧力と吸気管３側の圧力との実際の差（実低圧ＥＧＲ通路差圧ΔＰＬＡ）が、目標低圧ＥＧＲ通路差圧ΔＰＬＴよりも大きいか否か判定される。

実フィルタ差圧ΔＰＣＡは、差圧センサ１１により測定される。実フィルタ差圧ΔＰＣＡが目標フィルタ差圧ΔＰＣＴよりも大きいときには、フィルタ１０の詰まり度合いが大きいときであり、低圧ＥＧＲガスの比率が低くなるおそれがある。

また、実低圧ＥＧＲ通路差圧ΔＰＬＡは、排気圧力センサ１３により得られる圧力と吸気圧力センサ１８により得られる圧力との差として測定される。実低圧ＥＧＲ通路差圧ΔＰＬＡが目標低圧ＥＧＲ通路差圧ΔＰＬＴよりも大きいときには、低圧ＥＧＲ通路３１の詰まり度合いが大きいときであり、やはり低圧ＥＧＲガスの比率が低くなるおそれがある。

そのため、本ステップでは、低圧ＥＧＲ弁３２及び高圧ＥＧＲ弁４２の開度の調節が必要か否か判定される。

ステップＳ１０５で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０６へ進み、一方否定判定がなされた場合には本ルーチンを一旦終了させる。

ステップＳ１０６では、低圧ＥＧＲ弁３２を規定量開き、高圧ＥＧＲ弁４２を規定量閉じる。すなわち、低圧ＥＧＲ通路３１に低圧ＥＧＲガスが流れやすくなる。これにより、実フィルタ差圧ΔＰＣＡまたは実低圧ＥＧＲ通路差圧ΔＰＬＡが低下し得る。

ステップＳ１０７では、実フィルタ差圧ΔＰＣＡが目標フィルタ差圧ΔＰＣＴよりも大きいか否か、または実低圧ＥＧＲ通路差圧ΔＰＬＡが目標低圧ＥＧＲ通路差圧ΔＰＬＴよりも大きいか否か判定される。すなわち、ステップＳ１０６の処理により実フィルタ差圧ΔＰＣＡまたは実低圧ＥＧＲ通路差圧ΔＰＬＡが変化するので、ステップＳ１０５の条件が再度判定される。

ステップＳ１０７で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０８へ進み、一方否定判定がなされた場合には本ルーチンを一旦終了させる。なお、本実施例では、ステップＳ１０５またはステップＳ１０７の処理を行なうＥＣＵ２０が、本発明における詰まり判定手段に相当する。

ステップＳ１０８では、低圧ＥＧＲ弁３２が全開となっているか否か判定される。すなわち、低圧ＥＧＲ弁３２の開度調節により実フィルタ差圧ΔＰＣＡおよび実低圧ＥＧＲ通路差圧ΔＰＬＡがこれ以上改善できない状態であるか否か判定される。

ステップＳ１０８で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０９へ進み、一方否定判定がなされた場合にはステップＳ１０６へ戻る。すなわち、低圧ＥＧＲ弁３２が全開となるまで、またはステップＳ１０７で否定判定がなされるまでは、フィードバック制御により、低圧ＥＧＲ弁３２および高圧ＥＧＲ弁４２の開度が繰り返し制御される。

ステップＳ１０９では、吸気絞り弁１９の開度が小さくされる。これにより、低圧ＥＧＲガスの比率を高めることができる。また、同時に排気絞り弁１９による吸気温度のフィードバック制御が行われる。

つまり、吸気温度センサ１２により測定される吸気温度が目標温度となるように排気絞り弁１９の開度が調節される。ここで、排気絞り弁１９の開度が変わると、全ＥＧＲガス中の低圧ＥＧＲガスと高圧ＥＧＲガスとの比が変わる。そして、高圧ＥＧＲガスのほうが低圧ＥＧＲガスよりも温度が高いため、高圧ＥＧＲガスの比率が高くなると吸気の温度が高くなる。つまり、吸気温度が目標温度よりも高い場合には、排気絞り弁１９を閉じて低
圧ＥＧＲガスの比率を上げることにより吸気温度を下降させる。一方、吸気温度が目標温度よりも低い場合には、排気絞り弁１９を開いて高圧ＥＧＲガスの比率を上げることにより吸気温度を上昇させる。

また、同時に高圧ＥＧＲ弁４２の開度を小さくしてもよい。なお、本実施例ではステップＳ１０６またはステップＳ１０９の処理を行なうＥＣＵ２０が、本発明における補正手段に相当する。

ステップＳ１１０では、ステップＳ１０３で算出された目標ＥＧＲ弁開度に対する現時点でのＥＧＲ弁開度の比を補正値として記憶する。併せて現時点での排気絞り弁１９の開度も記憶する。次回に同じ機関回転数及び機関負荷となったときには、予め補正した値を適用する。このようにして、機関回転数及び機関負荷に応じた補正値のマップを作成しておく。

このようにして、フィルタ１０の詰まりの度合いや低圧ＥＧＲ通路３１の詰まり度合いに応じて低圧ＥＧＲガスの比率を補正するので、気筒２内での低圧ＥＧＲガスと高圧ＥＧＲガスとの比を適正化することができる。また、吸気温度を適正化することもできる。そのため、ＮＯxまたは煤の発生を抑制することができる。さらに、フィルタ１０やＮＯx触媒の温度低下を抑制することができる。

また、ステップＳ１０８で低圧ＥＧＲ弁３２が全開と判定された場合には、フィルタ１０の温度を上昇させて該フィルタ１０に堆積しているＰＭを酸化させてもよい。すなわち、排気絞り弁１９を閉じることで低圧ＥＧＲガスの比率を適正化できるものの、排気絞り弁１９を閉じるとポンプ損失の増大等により燃費が悪化するおそれがある。これに対し、フィルタ１０の再生処理を行なうと燃費を向上させることができる。

同様に、低圧ＥＧＲ通路３１内の温度を上昇させて、該低圧ＥＧＲ通路３１内に堆積しているＰＭを酸化させてもよい。

なお、本実施例では、フィルタ１０の詰まり及び低圧ＥＧＲ通路３１の詰まりを測定しているが、これに代えて又はこれと共に、インタークーラ８等の他の部材の詰まりを測定して低圧ＥＧＲ弁３２、高圧ＥＧＲ弁４２および排気絞り弁１９を制御してもよい。すなわち、吸気管３の詰まりを測定してもよい。

また、本実施例では、低圧ＥＧＲガスを増量するときに、排気絞り弁１９を閉じているが、これに代えて又はこれと共に、第１吸気絞り弁６を閉じるようにしてもよい。すなわち、前記ステップＳ１１０において、排気絞り弁１９の代わりに第１吸気絞り弁６を閉じてもよいし、排気絞り弁１９および第１吸気絞り弁６の両方を閉じてもよい。第１吸気絞り弁６を閉じることによっても、低圧ＥＧＲ通路３１の上流側と下流側との圧力差を大きくすることができるので、低圧ＥＧＲ通路３１に低圧ＥＧＲガスを流すことができる。第１吸気絞り弁６を閉じる条件は、排気絞り弁１９を閉じるときと同じである。

さらに、第１吸気絞り弁６のみを閉じる場合には、排気絞り弁１９を設ける必要はない。また排気絞り弁１９は、低圧ＥＧＲ通路３１が排気管４に接続される箇所よりも内燃機関１側の排気管４に取り付けられていてもよい。このような所に排気絞り弁１９が取り付けられていても、低圧ＥＧＲ通路３１内の圧力差を大きくすることができる。また、排気絞り弁１９の取り付け箇所の選択幅を広くすることができる。

一方、排気絞り弁１９のみを閉じる場合には、第１吸気絞り弁６を設ける必要はない。また第１吸気絞り弁６は、低圧ＥＧＲ通路３１が吸気管３に接続される箇所よりも内燃機
関１側の吸気管３に取り付けられていてもよい。このような所に第１吸気絞り弁６が取り付けられていても、低圧ＥＧＲ通路３１内の圧力差を大きくすることができる。また、第１吸気絞り弁６の取り付け箇所の選択幅を広くすることができる。

実施例に係る内燃機関の排気還流装置を適用する内燃機関とその吸・排気系の概略構成を示す図である。 実施例による低圧ＥＧＲガスと高圧ＥＧＲガスとの比を適正化するフローを示した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 ターボチャージャ
５ａ コンプレッサハウジング
５ｂ タービンハウジング
６ 第１吸気絞り弁
７ エアフローメータ
８ インタークーラ
９ 第２吸気絞り弁
１０ パティキュレートフィルタ
１１ 差圧センサ
１２ 吸気温度センサ
１３ 排気圧力センサ
１４ アクセルペダル
１５ アクセル開度センサ
１６ クランクポジションセンサ
１８ 吸気圧力センサ
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 ＥＧＲクーラ
４０ 高圧ＥＧＲ装置
４１ 高圧ＥＧＲ通路
４２ 高圧ＥＧＲ弁

Claims (3)

1. 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、
   前記タービンよりも下流の排気通路と前記コンプレッサよりも上流の吸気通路とを接続し内燃機関からの排気の一部を吸気通路に還流させる低圧ＥＧＲ通路と、
   前記タービンよりも上流の排気通路と前記コンプレッサよりも下流の吸気通路とを接続し内燃機関からの排気の一部を吸気通路に還流させる高圧ＥＧＲ通路と、
   前記低圧ＥＧＲ通路を流通するＥＧＲガスの量と前記高圧ＥＧＲ通路を流通するＥＧＲガスの量との比を決定するＥＧＲ比決定手段と、
   前記低圧ＥＧＲ通路が接続されるよりも上流で且つ前記高圧ＥＧＲ通路が接続されるよりも下流の排気通路、前記低圧ＥＧＲ通路、または前記低圧ＥＧＲ通路が接続されるよりも下流で且つ前記高圧ＥＧＲ通路が接続されるよりも上流の吸気通路の少なくとも１つの詰まり度合いを判定する詰まり判定手段と、
   前記詰まり判定手段により判定される詰まり度合いに応じて、前記ＥＧＲ比決定手段により決定される値を補正する補正手段と、
   を備え、
   前記低圧ＥＧＲ通路に該低圧ＥＧＲ通路の断面積を変更する低圧ＥＧＲ弁が備えられ、
   前記高圧ＥＧＲ通路に該高圧ＥＧＲ通路の断面積を変更する高圧ＥＧＲ弁が備えられ、
   前記詰まり判定手段により判定される詰まり度合いが高いほど、前記低圧ＥＧＲ弁の開度を大きくするか前記高圧ＥＧＲ弁の開度を小さくするかの少なくとも一方を行なうことを特徴とする内燃機関の排気還流装置。
2. 前記低圧ＥＧＲ通路が接続されるよりも下流の排気通路に該排気通路の断面積を変更する排気絞り弁が備えられ、
   前記補正手段により補正されて前記低圧ＥＧＲ弁が全開となった後は、前記詰まり判定手段により判定される詰まり度合いが高いほど、前記排気絞り弁の開度を小さくすることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気還流装置。
3. 前記低圧ＥＧＲ通路が接続されるよりも上流の吸気通路に該吸気通路の断面積を変更する吸気絞り弁が備えられ、
   前記補正手段により補正されて前記低圧ＥＧＲ弁が全開となった後は、前記詰まり判定
   手段により判定される詰まり度合いが高いほど、前記吸気絞り弁の開度を小さくすることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気還流装置。

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