JP4802904B2 - 内燃機関の排気浄化システム - Google Patents

Description

本発明は内燃機関の排気浄化システムに関する。

内燃機関の排気にはカーボンを主成分とする微粒子物質（ＰＭ：Particulate Matter）が含まれている。これらの微粒子物質の大気への放散を防止するために内燃機関の排気系に微粒子物質を捕集するパティキュレートフィルタ（以下、「フィルタ」という。）を設ける技術が知られている。

かかるフィルタにおいては、捕集された微粒子物質の堆積量が増加すると、フィルタの目詰まりによって排気における背圧が上昇し機関性能が低下するので、例えばフィルタに導入される排気の温度を上昇させることによりフィルタの温度を上昇させ、捕集された微粒子物質を酸化除去することとしている（以下、「ＰＭ再生処理」という。）。

一方、内燃機関からの排気には上記の微粒子物質の他に、車外への放散を抑制すべきＮＯxが含まれている。これに関連して、内燃機関からの排気中のＮＯx量を低減するために、内燃機関からの排気の一部を吸気通路に再循環させるＥＧＲ装置が知られている。このＥＧＲ装置は、内燃機関の排気通路と吸気通路とを連通するＥＧＲ通路と、このＥＧＲ通路を通過する排気（ＥＧＲガス）の量を制御するＥＧＲ弁とを備えることが多い。

ところで、上記のＰＭ再生処理においては、排気通路におけるフィルタの下流側に排気絞り弁を設け、ＰＭ再生処理の際には排気絞り弁及び前述のＥＧＲ弁を絞ってフィルタにおける排気の圧力を上昇させる高圧再生処理を行う場合がある。これによれば、フィルタにおける微粒子物質の酸化を促進できＰＭ再生処理の時間を短縮することができる。

しかし、上記のように、ＰＭ再生処理の際に排気絞り弁及びＥＧＲ弁を絞ってフィルタにおける排気の圧力を上昇させ高圧再生処理を実施した場合、高圧再生処理が解除されて排気絞り弁を開弁した際に、排気通路内の高圧の排気が噴出することに起因する異音が生じ、搭乗者に不快感を与える場合があった。そして、これを回避するために、高圧再生処理が解除されて排気絞り弁を開弁するより前にＥＧＲ弁を開弁し、排気絞り弁の上流の排気の圧力を予め低下させておく技術が提案されている（例えば、特許文献１。）。

しかし、この技術においては、ＥＧＲ弁を開弁した際に多量の排気がＥＧＲ通路から吸気通路に流れ込むため、吸気通路に流れ込んだ排気が内燃機関に吸入され切らず、吸気通路の上流側に逆流する場合があった。そして、逆流した排気がエアフローメータに達し、エアフローメータにより検出される吸入空気量の信頼性を著しく低下させる場合があった。その結果、エアフローメータの出力信号を利用する種々の制御（ＥＧＲ濃度制御、燃料噴射量制御など）に悪影響を及ぼすおそれがあった。
特開２００５−３１５１８９号公報

本発明の目的とするところは、内燃機関の排気浄化システムにおいて、排気絞り弁とＥＧＲ弁とが絞られた状態から、排気絞り弁を開弁する際に、異音の発生を抑制するとともに、排気絞り弁より先にＥＧＲ弁を開弁する際の排気の逆流によるエアフローメータの吸気量誤検出に起因して内燃機関の制御に悪影響が及ぶことを抑制できる技術を提供することである。

上記目的を達成するための本発明は、排気絞り弁とＥＧＲ弁とが絞られた状態から、排気絞り弁を開弁する際に、排気絞り弁より先にＥＧＲ弁を開弁し、ＥＧＲ弁を開弁する際にはエアフローメータの出力信号の読み取りを停止することを最大の特徴とする。

より詳しくは、内燃機関の吸気通路に設けられ、該吸気通路を通過する吸気の量を検出するエアフローメータと、
前記内燃機関の排気通路に設けられ、該内燃機関からの排気を浄化する排気浄化装置と、
前記排気通路に設けられ、前記排気通路を通過する排気の流量を制御する排気絞り弁と、
前記排気通路と前記吸気通路とを連通し、前記内燃機関からの排気の一部を前記吸気通路における前記エアフローメータの下流側に再循環させるＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路に設けられ、前記ＥＧＲ通路を通過する排気の流量を制御するＥＧＲ弁と、
を備え、
前記排気絞り弁及び前記ＥＧＲ弁の開度を絞った状態から前記排気絞り弁の開度を増加させる際には、前記排気絞り弁の開度を増加させる前に、前記ＥＧＲ弁の開度を増加させる内燃機関の排気浄化システムであって、
前記排気絞り弁の開度を増加させる前に前記ＥＧＲ弁の開度を増加させる際には、前記エアフローメータの出力信号の読み取りを停止することを特徴とする。

ここで前述のように、内燃機関の排気浄化装置に対して実施した高圧再生処理の解除時に、排気絞り弁の開度を増加させた場合の他、種々の事情によって、排気絞り弁及びＥＧＲ弁の開度を絞った状態から排気絞り弁の開度を増加させる際には、排気通路における排気絞り弁の下流側に高圧の排気が噴出することに起因して異音が発生する場合があった。一方、この異音の発生を抑制するために、排気絞り弁の開度を増加させる前にＥＧＲ弁の開度を増加させた場合には、内燃機関の排気ポートから排気絞り弁までの経路に存在していた高圧の排気がＥＧＲ通路から一気に吸気通路に流入する。

そうすると、内燃機関の運転状態によっては、吸気通路に流入した排気を内燃機関に吸入し切ることができず、余剰の排気が吸気通路の上流側に逆流してエアフローメータに到達する場合があった。これにより、エアフローメータが内燃機関への吸入空気量を誤検出し、エアフローメータの出力信号に基づいて制御が行われるＥＧＲ濃度制御や燃料噴射量制御などに悪影響を及ぼす場合があった。

そこで、本発明においては、ＥＧＲ弁の開度を増加させる際には、エアフローメータの出力信号の読み取りを停止することとした。そうすれば、エアフローメータまで排気が逆流して該エアフローメータが吸入空気量を誤検出したとしても、ＥＧＲ濃度制御や燃料噴射量制御などの各制御に悪影響が及ぶことを抑制できる。

また、上記においては、ＥＧＲ弁の開度を増加させる時点における前記内燃機関の機関回転数が所定回転数以下であることを条件に、ＥＧＲ弁の開度を増加させる際にエアフローメータの出力信号の読み取りを停止するようにしてもよい。

ここで、内燃機関の機関回転数が高い場合には、内燃機関に吸入される吸気の量も多くなるので、ＥＧＲ弁の開度を増加した際に高圧の排気が一気に吸気通路に流入したとしても、その排気を内燃機関に吸入することができる。よって、この場合には、ＥＧＲ弁の開度を増加させる際にエアフローメータの出力信号の読み取りを停止する必要はない。

従って、本発明においては、ＥＧＲ弁の開度を増加させる時点における内燃機関の機関回転数が所定回転数以下であることを条件に、ＥＧＲ弁の開度を増加させる際にエアフローメータの出力信号の読み取りを停止するようにした。そうすれば、ＥＧＲ弁の開度を増加させる際にエアフローメータの出力信号の読み取りを停止する必要がない場合については、エアフローメータの出力信号の読み取りを停止しないので、エアフローメータの出力信号が得られない機会を可及的に少なく制限することができる。

ここで、所定回転数とは、内燃機関がこの回転数より高い回転数で運転中にＥＧＲ弁の開度を増加したとしても、吸気通路に流入した排気がエアフローメータにまで逆流せず、エアフローメータが内燃機関への吸入空気量を誤検出しない閾値としての回転数としてもよく、この回転数は予め実験的に求めても良い。また、この回転数は、ＥＧＲ弁の増加後の開度との関係においてマップから読み出すようにしてもよい。

また、上記の本発明においては、ＥＧＲ通路におけるＥＧＲ弁の排気通路側に第２ＥＧＲ弁を設け、ＥＧＲ弁と第２ＥＧＲ弁との間に、ＥＧＲ通路を通過する排気を一時的に貯留する容量部をさらに設けるようにし、排気絞り弁及びＥＧＲ弁の開度を絞った状態においては、第２ＥＧＲ弁の開度をも絞った状態とし、排気絞り弁及びＥＧＲ弁の開度を絞った状態から排気絞り弁の開度を増加させる際には、排気絞り弁及びＥＧＲ弁の開度を増加させる前に第２ＥＧＲ弁の開度を増加させるようにしてもよい。

すなわち、排気絞り弁とＥＧＲ弁と第２ＥＧＲ弁の開度を絞った状態から、第２ＥＧＲ弁の開度を最初に増加させると、内燃機関の排気ポートから排気絞り弁までの経路に存在していた高圧の排気がＥＧＲ通路におけるＥＧＲ弁と第２ＥＧＲ弁の間に流入し、容量部に一時的に貯留される。そうすると、排気絞り弁の上流側の排気の圧力が低下する。そして、この状態でＥＧＲ弁の開度を増加させる。これによれば、ＥＧＲ弁の開度が増加することにより吸気通路に流入する排気の圧力が低下するので、エアフローメータに逆流する排気の量を低減することができる。そうすれば、少なくともエアフローメータの出力信号の読み込みを停止する期間を短くすることができる。

また、上記の本発明において、前記排気絞り弁及び前記ＥＧＲ弁の開度を絞った状態から、前記排気絞り弁の開度を増加させる前にＥＧＲ弁の開度を増加させる際には、内燃機関における吸気弁の開弁と同期させてＥＧＲ弁の開度を増加させるようにしてもよい。そうすれば、ＥＧＲ弁の開度が増加することによりＥＧＲ通路から吸気通路へ流入する排気は、より内燃機関の気筒に吸入され易くなる。これによっても、エアフローメータに逆流する排気の量を低減することができ、エアフローメータの出力信号の読み込みを停止する期間を短くすることができる。

また、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムは、内燃機関の排気通路に設けられ、該内燃機関からの排気を浄化する排気浄化装置と、
前記排気通路に設けられ、前記排気通路を通過する排気の流量を制御する排気絞り弁と、
前記排気通路と前記内燃機関の吸気通路とを連通し、前記内燃機関からの排気の一部を前記吸気通路に再循環させるＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路に設けられ、前記ＥＧＲ通路を通過する排気の流量を制御するＥＧＲ弁と、
前記ＥＧＲ通路における前記ＥＧＲ弁の前記排気通路側に設けられ、前記ＥＧＲ通路を通過する排気の流量を制御する第２ＥＧＲ弁と、
前記ＥＧＲ通路における前記ＥＧＲ弁と前記第２ＥＧＲ弁との間に設けられ、前記ＥＧＲ通路を通過する排気を一時的に貯留する容量部と、
を備え、
前記排気絞り弁、前記ＥＧＲ弁及び前記第２ＥＧＲ弁の開度を絞った状態から前記排気絞り弁の開度を増加させる際には、前記排気絞り弁、前記ＥＧＲ弁、前記第２ＥＧＲ弁のうち、前記第２ＥＧＲ弁を最初に開弁する内燃機関の排気浄化システムとしてもよい。

すなわち、前記排気絞り弁、前記ＥＧＲ弁及び前記第２ＥＧＲ弁の開度を絞った状態から前記排気絞り弁の開度を増加させる際には、第２ＥＧＲ弁、排気絞り弁及びＥＧＲ弁のうち、第２ＥＧＲ弁を最初に開弁することにより、上述したように一旦、排気絞り弁の上流側の排気の圧力を低下させる。その後、ＥＧＲ弁と排気絞り弁との開度を増加させるようにする。

これによれば、前記排気絞り弁、前記ＥＧＲ弁及び前記第２ＥＧＲ弁の開度を絞った状態から第２ＥＧＲ弁を最初に開弁し、その後、例えば２番目にＥＧＲ弁の開度を増加させた場合には、高圧の排気が一気に吸気通路に流入することを抑制でき、排気が上流側のエアフローメータに逆流してエアフローメータが吸気量を誤検出することを抑制できる。また、例えば２番目に排気絞り弁の開度を増加させた場合には、高圧の排気が排気絞り弁の下流に一気に噴出することにより異音が発生することを抑制できる。また、第２ＥＧＲ弁を最初に開弁することにより、排気絞り弁の上流側の排気の圧力が充分に低下した場合には、ＥＧＲ弁と排気絞り弁の開度を同時に増加させてもよい。

また、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムは、内燃機関の排気通路に設けられ、該内燃機関からの排気を浄化する排気浄化装置と、
前記排気通路に設けられ、前記排気通路を通過する排気の流量を制御する排気絞り弁と、
前記排気通路と前記内燃機関の吸気通路とを連通し、前記内燃機関からの排気の一部を前記吸気通路に再循環させるＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路に設けられ、前記ＥＧＲ通路を通過する排気の流量を制御するＥＧＲ弁と、
を備え、
前記排気絞り弁及び前記ＥＧＲ弁の開度を絞った状態から前記排気絞り弁の開度を増加させる際には、前記排気絞り弁の開度を増加させる前に、前記ＥＧＲ弁の開度を増加させる内燃機関の排気浄化システムであって、
前記排気絞り弁の開度を増加させる前に前記ＥＧＲ弁の開度を増加させる際には、前記ＥＧＲ通路を通過する排気の量が、前記内燃機関に吸入され得る所定の吸入可能排気量となる開度まで、前記ＥＧＲ弁の開度を増加させる内燃機関の排気浄化システムとしてもよい。

すなわち、前記排気絞り弁及び前記ＥＧＲ弁の開度を絞った状態から前記排気絞り弁の開度を増加させる際には、排気絞り弁の開度を増加させる前にＥＧＲ弁の開度を増加させる。そして、その際には、ＥＧＲ通路を通過する排気の量が内燃機関に吸入可能な吸入可能排気量となるまでＥＧＲ弁の開度を増加させる。なお、所定の吸入可能排気量は、予め実験的に求めた一定値としてもよいし、内燃機関の機関回転数との関係においてマップから読み出すようにしてもよい。

そうすれば、ＥＧＲ弁の開度の増加時において、内燃機関の排気ポートから排気絞り弁までの経路に存在していた高圧の排気を徐々に吸気通路に流入させることができ、吸気通路に流入した排気を、より確実に内燃機関に吸入させることができる。従って、吸気通路に流入した排気が吸気通路を上流側に逆流することを抑制でき、エアフローメータに逆流してエアフローメータが吸入空気量を誤検出するような不具合を抑制できる。

さらに、その際には、内燃機関における吸気弁の開弁と同期させて開度を増加させるようにしてもよい。そうすれば、ＥＧＲ通路から吸気通路に流入した排気をさらに確実に内燃機関に流入させることができる。

また、上述した本発明は、前記排気絞り弁は前記排気通路における前記排気浄化装置の下流に設けられ、排気絞り弁及びＥＧＲ弁の開度を絞った状態で排気浄化装置の温度を上昇させて排気浄化性能を回復させる高圧再生処理を実施するとともに、高圧再生処理の解除時に、排気絞り弁及びＥＧＲ弁の開度を絞った状態から排気絞り弁の開度を増加させる際には、前記排気絞り弁の開度を増加させる前に、前記ＥＧＲ弁の開度を増加させる内燃機関の排気浄化システムに適用してもよい。

そうすれば、特に排気浄化装置の高圧再生処理を実施している状態から高圧再生処理を解除する際に、上述した本発明の効果を奏することができる。

なお、本発明における課題を解決するための手段は、可能な限り組み合わせて使用することができる。

本発明にあっては、内燃機関の排気浄化システムにおいて、排気絞り弁とＥＧＲ弁とが絞られた状態から、排気絞り弁を開弁する際に、異音の発生を抑制できるとともに、排気絞り弁より先にＥＧＲ弁を開弁する際の排気の逆流によるエアフローメータの吸気量誤検出に起因して内燃機関の制御に悪影響が及ぶことを抑制できる。

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。

図１は、本実施例に係る内燃機関と吸排気系、制御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を有する多気筒ディーゼル機関である。

内燃機関１には、吸気枝管８が接続されており、この吸気枝管８の上流側は、さらに吸気管９と接続されている。この吸気管９には、吸気管９を通過して内燃機関１に流入する吸入空気量を制御する吸気絞り弁１０が備えられている。

また、吸気管９のさらに上流側には、遠心過給機（ターボチャージャ）１５のコンプレッサハウジング１５ａと、このコンプレッサハウジング１５ａ内で圧縮されて高温となった吸気を冷却するためのインタークーラ１６とが取り付けられている。また、吸気管９のさらに上流には、吸気管９内を流れる吸入空気の質量に対応した電気信号を出力するエアフローメータ１７が備えられている。

一方、内燃機関１には、排気枝管１８が接続され、この排気枝管１８は、前記遠心過給機１５のタービンハウジング１５ｂと接続されている。また、このタービンハウジング１５ｂは、排気管１９と接続されている。この排気管１９には、下流にて図示しないマフラに接続されている。

また、排気管１９の途中には、排気ガス中の粒子状物質（例えば、煤）を捕集するフィルタ２０が配置されている。

このフィルタ２０は、排気ガス中に含まれる微粒子を捕集する多孔質の基材からなるウォールフロー型のフィルタであり、白金（Ｐｔ）に代表される酸化触媒とカリウム（Ｋ）
やセシウム（Ｃｓ）などに代表されるＮＯx吸蔵剤とが担持されている。

排気管５におけるフィルタ２０の下流側には、フィルタ２０の下流側の排気管５を通過する排気の流量を変更し、そのことにより上流側の排気の圧力を制御する排気絞り弁２７が配置されている。

また、内燃機関１には、内燃機関１の排気系を流れる排気ガスの一部を吸気系へ再循環させる排気再循環装置４０が設けられている。排気再循環装置４０は、排気枝管１８から吸気枝管８の集合部に至るよう形成されたＥＧＲ通路２５と、電磁弁等からなり印加電圧の大きさに応じてＥＧＲ通路２５内を流れるＥＧＲガスの流量を調整するＥＧＲ弁２６とを備えている。

このように構成された排気再循環装置４０では、ＥＧＲ弁２６が開弁されると、排気枝管１８内を流れる排気ガスの一部が、前記ＥＧＲ通路２５を通り、吸気枝管８の集合部へ流入する。吸気枝管８へ流入したＥＧＲガスは、吸気枝管８の上流から流れてきた新気と混ざり合いつつ各気筒２の燃焼室へ分配される。

以上述べたように構成された内燃機関１には、この内燃機関１を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）３５が併設されている。このＥＣＵ３５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の運転状態等を制御するユニットである。

ＥＣＵ３５には、エアフローメータ１７等の各種センサが電気配線を介して接続され出力信号がＥＣＵ３５に入力されるようになっている。一方、ＥＣＵ３５には、吸気絞り弁１０、ＥＧＲ弁２６、排気絞り弁２７等が電気配線を介して接続され、ＥＣＵ３５によって制御されるようになっている。

また、ＥＣＵ３５には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等が備えられており、ＲＯＭには、内燃機関１の種々の制御を行うためのプログラムや、データを格納したマップが記憶されている。後述する、本発明における高圧再生処理解除ルーチンも、ＥＣＵ３５のＲＯＭに記憶されているプログラムの一つである。

上記のような構成の排気浄化システムにおいてフィルタ２０の高圧再生処理を実施する際には、排気絞り弁２７及びＥＧＲ弁２６を全閉とした上で、排気管１９に設けられた図示しない燃料添加弁から燃料をフィルタ２０に供給し、フィルタ２０の温度を上昇させる。これにより、フィルタ２０における酸素分圧が上昇するためにフィルタ２０内の微粒子物質の酸化が促進され、再生処理の再生時間を短縮できる。

このような高圧再生処理を解除する際に、排気絞り弁２７を直接開弁した場合には、高圧の排気が一気にマフラ側に噴出するため、異音が発生して搭乗者に不快感を与える場合があった。また、異音の発生を抑制するために、高圧再生処理を解除する際には、まず最初にＥＧＲ弁２６を開弁して排気絞り弁２７の上流側の排気の圧力を低下させた上で、排気絞り弁２７を開弁することも提案されているが、この場合には、高圧の排気がＥＧＲ通路２５から吸気枝管８に一気に流入するため、これらの全てを内燃機関１に吸入することができず、排気が吸気管９の上流側まで逆流する場合があった。そうすると、エアフローメータ１７にまで排気が逆流し、エアフローメータ１７が吸入空気量を誤検出してしまう場合があった。

そこで、本実施例においては、上記のように高圧再生処理を解除する際にまずＥＧＲ弁２６を開弁して次に排気絞り弁２７を開弁する場合には、ＥＧＲ弁２６を開弁する際にエ
アフローメータ１７の出力信号の読み込みを停止することとした。図２には、本実施例における高圧再生処理解除ルーチンを示す。

本ルーチンはＥＣＵ３５のＲＯＭに記憶されたプログラムであり、ＥＣＵ３５によって所定期間毎に実行される。本ルーチンが実行されると、まずＳ１０１において、高圧再生処理の解除要求があるかどうかが判定される。この判定は、例えば、内燃機関１の運転状態が高圧再生処理の実施が可能な領域から外れたことをＥＣＵ３５が検出した場合（高圧再生処理は低負荷の所定の運転状態でのみ許可される。）、フィルタ２０の前後の差圧が再生処理を必要とする閾値以下となったことが検出された場合、あるいは、高圧再生処理が開始されてから予め定められた所定時間が経過したことが検出された場合に肯定判定されるようにしてもよい。

ここで否定判定された場合には、このまま本ルーチンを一旦終了する。一方、肯定判定された場合にはＳ１０２に進む。

Ｓ１０２においては、エアフローメータ１７からＥＣＵ３５への出力信号の読み込みが停止される。この場合、エアフローメータ１７からの出力信号に基づいた制御、例えば燃料噴射量の制御を継続するためには、直前のエアフローメータ１７の出力値を代用して用いるか、予め定められた代用値を用いるようにしてもよい。Ｓ１０２の処理が終了するとＳ１０３に進む。

Ｓ１０３においては、ＥＧＲ弁２６を全開とする。そうすると、高圧再生処理において高圧に維持されていた排気絞り弁２７の上流側の排気がＥＧＲ通路２５から吸気枝管８に一気に流入する。そして、吸気管９にも逆流し、エアフローメータ１７に達する。Ｓ１０３の処理が終了するとＳ１０４に進む。

Ｓ１０４においては、排気絞り弁２７が全開とされる。この時点では、既に排気絞り弁２７の上流における排気の圧力は低下しているので、不快な異音は発生しない。Ｓ１０４の処理が終了するとＳ１０５に進む。

Ｓ１０５においては、ＥＧＲ通常制御が開始される。すなわち、高圧再生処理の実行中は、ＥＧＲ弁２６の全閉状態が維持され、ＥＧＲ制御が停止されていたので、このタイミングで、停止されていたＥＧＲ通常制御が開始される。Ｓ１０５の処理が終了するとＳ１０６に進む。

Ｓ１０６においては、エアフローメータ１７の出力信号のＥＣＵ３５への読み込みが再開される。Ｓ１０６の処理が終了すると本ルーチンを一旦終了する。

以上、説明したように、本実施例においては、高圧再生処理を解除する際にはまずエアフローメータ１７からＥＣＵ３５への出力信号の読み込みを停止し、その次にＥＧＲ弁２６を全開とし、さらにその後に排気絞り弁２７を全開とすることとしている。

これにより、排気絞り弁２７を開弁した際に異音が発生することを抑制できるとともに、ＥＧＲ弁２６を全開とした際に、吸気枝管８に流入した排気が吸気管９の上流側に逆流し、エアフローメータ１７に達したとしても、そのことに起因して信頼性が低下したエアフローメータ１７の出力信号を用いて内燃機関１についての他の制御が実行されることを抑制できる。

次に、本実施例における第２の態様について説明する。図３には、高圧再生処理解除ルーチン２についてのフローチャートを示す。本ルーチンと前述の高圧再生処理解除ルーチ
ンとの相違点は、Ｓ１０３とＳ１０４の処理の間にＳ２０１の処理が挿入された点である。Ｓ２０１においては、排気管１９におけるフィルタ２０の上流に設けられた図示しない排気圧センサの出力信号を読み込むによって、排気絞り弁２７の上流の排気の圧力が規定値Ｐ１以下かどうかが判定される。ここで規定値Ｐ１は、排気絞り弁２７の上流の排気の圧力がこれ以下である場合には、この状態で排気絞り弁２７を全開にしても異音が発生しないと判断できる排気の圧力である。

ここで排気絞り弁２７の上流の排気の圧力が規定値Ｐ１より高いと判定された場合には、この段階で排気絞り弁２７を全開にすると異音が発生すると判断されるので、Ｓ１０３の処理の前に戻り、ＥＧＲ弁２６の全開状態を継続する。そして、Ｓ２０１において排気絞り弁２７の上流の排気の圧力が規定値Ｐ１以下であると判定されるまでＳ１０３及びＳ２０１の処理が繰り返し実行される。

そして、Ｓ２０１において排気絞り弁２７の上流の排気の圧力が規定値Ｐ１以下であると判定された場合には、Ｓ１０４に進み、排気絞り弁２７が全開とされる。Ｓ１０４〜Ｓ１０６までの処理については高圧再生処理解除ルーチンと同等である。

以上、説明したように、高圧再生処理解除ルーチン２においては、ＥＧＲ弁２６を全開とした後、排気絞り弁２７の上流側における排気の圧力が充分に低下していることが確認できてから、排気絞り弁２７を全開としている。従って、より確実に排気絞り弁２７の開弁時に異音が生じることを抑制できる。

次に、本実施例における第３の態様について説明する。本態様においては、高圧再生処理の解除時において、その時点における機関回転数が規定回転数Ｎ１以下の場合に限ってエアフローメータ１７の出力信号の読み込みを停止する態様について説明する。

図４には、本態様における高圧再生処理解除ルーチン３についてのフローチャートを示す。本ルーチンと前述の高圧再生処理解除ルーチンとの相違点は、Ｓ１０１とＳ１０２の処理の間にＳ３０１の処理が挿入された点と、Ｓ１０６の処理の代わりにＳ３０２の処理が実行される点である。

Ｓ３０１においては、機関回転数が規定回転数Ｎ１以下かどうかが判定される。ここで規定回転数Ｎ１は、機関回転数がこれより高い場合には、高圧再生処理の解除時にＥＧＲ弁２６を全開としても、吸気枝管８に流入した排気の少なくとも大部分が内燃機関１に吸入され、吸気管９に逆流した排気によってエアフローメータ１７が吸入空気量の誤検出を起さないと考えられる閾値としての機関回転数である。

従って、Ｓ３０１において機関回転数がＮ１より高いと判定された場合には、ＥＧＲ弁２６を全開としても、吸気枝管８に流入した排気によってエアフローメータ１７が吸入空気量を誤検出することがないと判断されるので、Ｓ１０２の処理をスキップしてＳ１０３の処理を実行する。一方、機関回転数がＮ１以下と判定された場合には、ＥＧＲ弁２６を全開とした場合に、吸気枝管８に流入した排気がエアフローメータ１７にまで逆流し、エアフローメータ１７が吸入空気量を誤検出するおそれがあると判断されるので、Ｓ１０２に進む。

また、Ｓ３０２においては、Ｓ１０２の処理が実行されている場合には、エアフローメータ１７の出力信号の読み取りを再開し、Ｓ１０２の処理が実行されていない場合には、エアフローメータ１７の出力信号の読み取りを継続する。Ｓ３０２の処理が終了すると本ルーチンを一旦終了する。

以上、説明したように、本態様においては、Ｓ３０１において機関回転数がＮ１以下かどうかが判定され、機関回転数がＮ１以下の場合のみ、エアフローメータ１７の出力信号の読み取りを停止することとした。これによれば、本当に必要な場合のみ、エアフローメータ１７の出力信号の読み取りを停止することができ、内燃機関１に関わる種々の制御に用いられるエアフローメータ１７の出力信号の取り込み停止の機会を可及的に少なく制限することができる。なお上記においてＮ１は所定回転数に相当する。

次に、本発明における実施例２について説明する。本実施例においては、ＥＧＲ通路におけるＥＧＲ弁の排気通路側にＥＧＲタンク及び第２ＥＧＲ弁を設け、高圧再生処理の解除時には、第２ＥＧＲ弁を全開とすることで排気絞り弁２７の上流側の排気の圧力を低下させる例について説明する。

図５には、本実施例における内燃機関１と吸排気系、制御系の概略構成について示す。本実施例においては、ＥＧＲ通路２５におけるＥＧＲ弁２６の排気通路側にＥＧＲタンク２８が設けられ、さらにＥＧＲタンク２８の排気通路側には第２ＥＧＲ弁２９が設けられている。そして、高圧再生処理を実施する場合には、ＥＧＲ弁２６、排気絞り弁２７及び第２ＥＧＲ弁２９の全てを全閉状態としてフィルタ２０を昇温させる。そして、高圧再生処理を解除する場合には、最初に第２ＥＧＲ弁２９を全開とすることとした。

そうすることにより、排気絞り弁２７の上流側における高圧の排気がＥＧＲタンク２８に流入し、このことで、排気絞り弁２７の上流側における排気の圧力を低下させることができる。従って、その後に、排気絞り弁２７を全開とした場合には異音の発生を抑制することができる。一方、ＥＧＲ弁２６を全開とした場合には、吸気枝管８に流入した排気がエアフローメータ１７にまで逆流することを抑制することができる。なお、上記においてＥＧＲタンク２８は容量部に相当する。

なお、上記において高圧再生処理を実施する場合には、ＥＧＲ弁２６、排気絞り弁２７及び第２ＥＧＲ弁２９の全てを全閉状態としてフィルタ２０を昇温させることとしたが、ＥＧＲ弁２６は、高圧再生処理の実施中は必ずしも全閉状態とする必要はない。ただし、高圧再生処理が解除される際には、ＥＧＲ弁２６、排気絞り弁２７及び第２ＥＧＲ弁２９の全てが全閉状態となっていることが前提である。

図６には、本実施例における高圧再生処理解除ルーチン４についてのフローチャートを示す。本ルーチンが実行されるとまずＳ１０１において高圧再生処理の解除要求があるかどうかが判定される。この処理については高圧再生処理解除ルーチンにおけるＳ１０１と同等であるので説明を省略する。Ｓ１０１の処理が終了するとＳ４０１に進む。

Ｓ４０１においては、第２ＥＧＲ弁２９が全開とされる。これにより、高圧再生処理において高圧に維持されていた排気絞り弁２７の上流側の排気がＥＧＲ通路２５におけるＥＧＲ弁２６と第２ＥＧＲ弁２９の間に流入し、ＥＧＲタンク２８に一時的に貯留される。これにより、排気絞り弁２７の上流側の排気の圧力が低減される。Ｓ４０１の処理が終了するとＳ４０２に進む。

Ｓ４０２においては、排気絞り弁２７の上流側の排気の圧力が規定値Ｐ２以下かどうかが判定される。これは排気管１９に設けられた図示しない排気圧センサの出力信号をＥＣＵ３５に読み込み、その出力値とＰ２とを比較することによって判定される。
ここで、Ｐ２は、排気の圧力がこれ以下であれば、排気絞り弁２７を開弁しても異音が発生しないと考えられる閾値としての排気の圧力であり、予め実験的に求めてもよい。ここで、排気の圧力がＰ２より高いと判定された場合には、この状態で排気絞り弁２７を開弁
すると異音が発生すると判断されるのでＳ４０１の処理の前に戻り、Ｓ４０２において排気の圧力がＰ２以下と判定されるまで、第２ＥＧＲ弁２９の全開状態を継続する。そして、Ｓ４０２において排気の圧力がＰ２以下と判定された場合には、Ｓ４０３に進む。

Ｓ４０３においては、第２ＥＧＲ弁２９を全閉とする。Ｓ４０３の処理が終了するとＳ１０４に進み、排気絞り弁２７を全開とする。Ｓ１０４の処理が終了するとＳ１０３に進みＥＧＲ弁２６を全開とする。Ｓ１０３の処理が終了するとＳ１０５に進む。Ｓ１０５の処理は高圧再生処理解除ルーチンにおいて説明した処理と同等なので、ここでは説明を省略する。Ｓ１０５までの処理が終了すると本ルーチンを一旦終了する。

以上、説明したように、本実施例においては、まず第２ＥＧＲ弁２９を全開とすることにより排気絞り弁２７の上流の排気の圧力を低下させ、その上で排気絞り弁２７を全開とすることとした。これにより、排気絞り弁２７を開弁した際の異音の発生を抑制することができる。

なお、上記の高圧再生処理解除ルーチン４において、Ｓ４０２の処理は必ずしも必要ではない。Ｓ４０１の処理が終了してからＳ４０３の処理が実行されるまでに充分は時間を確保することにより、排気絞り弁２７の上流の排気の圧力を確実にＰ２以下とすることができる。

また、Ｓ４０３の処理も必ずしも必要ではない。Ｓ４０１において第２ＥＧＲ弁２９を全開とした後、その状態を維持したままＳ１０４において排気絞り弁２７を全開としても、Ｓ４０３の処理を実行した場合に近い効果は得られる。さらに、上記の高圧再生処理解除ルーチン４においては、Ｓ１０４の処理をＳ１０３の処理の前に実行することとしたが、この順番は逆でもよい。順番を逆とした場合には、Ｓ４０２においては、排気の圧力が、Ｓ１０３においてＥＧＲ弁２６を全開とした際にもエアフローメータ１７にまで排気が逆流しない圧力であるＰ３以下かどうかを判定するようにしてもよい。

また、上記におけるＥＧＲタンク２８の容量は、高圧再生処理を解除する際に、第２ＥＧＲ弁２９を全開した場合に、排気絞り弁１７の上流側の排気が流入して、その圧力が少なくともＰ２（Ｐ３）以下まで低下するのに充分な容量であることが必要である。

なお、図７には、図６に示した高圧再生処理解除ルーチン４を実行した場合とそうでない場合（通常の制御を行った場合）の、排気絞り弁２７の上流の排気の圧力の変化についてのグラフを示す。破線は本実施例を適用しなかった場合、実線は本実施例を適用した場合について示す。図７に示すように、本実施例を適用した場合には、第２ＥＧＲ弁２９を全開とした時点で、排気絞り弁２７の上流の排気の圧力が下降し、排気絞り弁２７を全開とする時点では既にＰ２以下となっている。従って、排気絞り弁２７を全開とした際の圧力の変化の幅及び勾配を小さく抑えることができ、異音の発生をより確実に抑制することができる。

ここで、上記の実施例において、排気絞り弁２７、ＥＧＲ弁２６及び第２ＥＧＲ弁２９の開度が変更される場合には、常に全閉あるいは全開される制御について説明した。しかし、上記の実施例の制御において排気絞り弁２７、ＥＧＲ弁２６及び第２ＥＧＲ弁２９に対して必ずしも全閉あるいは全開制御を行う必要はない。上記の実施例に示した効果と同等またはそれに近い効果が得られる場合は、全開とする代わりに開度を増加するのみで充分であり、全閉とする代わりに開度を減少させるのみで充分である。

次に、本発明における実施例３について説明する。本実施例においては、高圧再生処理
の解除時において、ＥＧＲ弁２６を全開するのではなく、ＥＧＲ通路２５から吸気枝管８に流入する排気が、内燃機関１に吸入可能な量となるような開度の範囲で開弁する例について説明する。また、本実施例における内燃機関１及び吸排気系、制御系は図１に示したものと同等である。

図８には、本実施例における高圧再生処理解除ルーチン５についてのフローチャートを示す。本ルーチンと高圧再生処理解除ルーチンとの相違点は、Ｓ１０２、Ｓ１０３の処理の代わりにＳ５０１、Ｓ５０２の処理が実行される点と、Ｓ１０６の処理が削除されている点である。ここでは、高圧再生処理解除ルーチンとの相違点についてのみ説明する。

Ｓ５０１においては、内燃機関１が吸入可能な排気の量である内燃機関吸入可能排気量Ｇ１を導出する。具体的には、内燃機関１の図示しないクランクポジションセンサの出力信号から機関回転数を検出する。そして、予め準備された、機関回転数と内燃機関吸入可能排気量Ｇ１との関係を格納したマップから、この時点の機関回転数に対応するＧ１の値を読み出すことによって導出してもよい。Ｓ５０１の処理が終了するとＳ５０２に進む。

Ｓ５０２においては、ＥＧＲ弁２６を開弁する。この処理においては、ＥＧＲ弁２６を全開するのではなく、Ｓ５０１で導出された内燃機関吸入可能排気量Ｇ１に相当する排気にＥＧＲ通路２５を通過させることが可能な開度まで開弁する。Ｓ５０１の処理が終了するとＳ１０４に進む。Ｓ１０４及びＳ１０５の処理は高圧再生処理解除ルーチンにおける処理と同等であるので説明を省略する。

以上、説明したように、本実施例においても、高圧再生処理が解除される際に、排気絞り弁２７が全開される前にＥＧＲ弁２６が開弁される。そして、ＥＧＲ弁２６は、ＥＧＲ通路２５を通過する排気の量が、内燃機関吸入可能排気量Ｇ１となる開度まで開弁される。従って、本実施例によれば、排気絞り弁２７を全開とした際に異音が発生することを抑制できるとともに、ＥＧＲ弁２６を開弁した際に排気がエアフローメータ１７まで逆流することを抑制でき、エアフローメータ１７が吸入空気量を誤検出することを抑制できる。

なお、上記のＳ５０２の処理においては、ＥＧＲ弁２６を開弁する際に、内燃機関１の吸気弁の開弁に同期させて開度を増加させるようにしてもよい。さらに、内燃機関１の吸気弁のリフト量が大きくなるほど、ＥＧＲ弁２６の開度が大きくなるように開度を制御してもよい。そうすれば、吸気枝管８に流入する排気の量を、内燃機関１の吸気弁からの吸気可能量に応じて変化させることができ、より確実に、吸気枝管８に流入した排気を内燃機関１に吸入させることができる。これにより、吸気枝管８に流入した排気がエアフローメータ１７まで逆流することをより確実に抑制できる。

なお、上記の実施例においては、高圧再生処理として、フィルタ２０に捕集された微粒子物質を酸化除去する処理を例にとって説明したが、本発明はＮＯx触媒に吸蔵されたＳＯxを還元放出させるＳＯx被毒回復処理に対しても適用可能である。また、本発明は、高圧再生処理以外の目的で、排気絞り弁２７及びＥＧＲ弁２６の開度を絞った状態から排気絞り弁２７の開度を増加させる際に、排気絞り弁２７の開度を増加させる前にＥＧＲ弁２６の開度を増加させる内燃機関の排気浄化システムに対して、広く適用することができる。

また、上記の実施例において内燃機関１はディーゼル機関という前提で説明したが、内燃機関１はディーゼル機関に限られるものではない。

本発明の実施例１における内燃機関と、その吸排気系及び制御系の概略構成を示す図である。 本発明の実施例１に係る高圧再生処理解除ルーチンを示すフローチャートである。 本発明の実施例１に係る高圧再生処理解除ルーチン２を示すフローチャートである。 本発明の実施例１に係る高圧再生処理解除ルーチン３を示すフローチャートである。 本発明の実施例２における内燃機関と、その吸排気系及び制御系の概略構成を示す図である。 本発明の実施例２に係る高圧再生処理解除ルーチン４を示すフローチャートである。 本発明の実施例２に係る高圧再生処理解除ルーチン４を実行した場合の、排気絞り弁の上流における排気圧力の変化を示すグラフである。 本発明の実施例３に係る高圧再生処理解除ルーチン５を示すフローチャートである。

符号の説明

１・・・内燃機関
８・・・吸気枝管
９・・・吸気管
１０・・・吸気絞り弁
１５・・・遠心過給機
１５ａ・・・コンプレッサハウジング
１５ｂ・・・タービンハウジング
１６・・・インタークーラ
１７・・・エアフローメータ
１８・・・排気枝管
１９・・・排気管
２０・・・フィルタ
２５・・・ＥＧＲ通路
２６・・・ＥＧＲ弁
２７・・・排気絞り弁
２８・・・ＥＧＲタンク
２９・・・第２ＥＧＲ弁
３５・・・ＥＣＵ

Claims (7)

1. 内燃機関の吸気通路に設けられ、該吸気通路を通過する吸気の量を検出するエアフローメータと、
   前記内燃機関の排気通路に設けられ、該内燃機関からの排気を浄化する排気浄化装置と、
   前記排気通路に設けられ、前記排気通路を通過する排気の流量を制御する排気絞り弁と、
   前記排気通路と前記吸気通路とを連通し、前記内燃機関からの排気の一部を前記吸気通路における前記エアフローメータの下流側に再循環させるＥＧＲ通路と、
   前記ＥＧＲ通路に設けられ、前記ＥＧＲ通路を通過する排気の流量を制御するＥＧＲ弁と、
   を備え、
   前記排気絞り弁及び前記ＥＧＲ弁の開度を絞った状態から前記排気絞り弁の開度を増加させる際には、前記排気絞り弁の開度を増加させる前に、前記ＥＧＲ弁の開度を増加させる内燃機関の排気浄化システムであって、
   前記排気絞り弁の開度を増加させる前に前記ＥＧＲ弁の開度を増加させる際には、前記エアフローメータの出力信号の読み取りを停止し、
   前記ＥＧＲ通路における前記ＥＧＲ弁の前記排気通路側に設けられ、前記ＥＧＲ通路を通過する排気の流量を制御する第２ＥＧＲ弁と、
   前記ＥＧＲ通路における前記ＥＧＲ弁と前記第２ＥＧＲ弁との間に設けられ、前記ＥＧＲ通路を通過する排気を一時的に貯留する容量部と、をさらに備え、
   前記排気絞り弁及び前記ＥＧＲ弁の開度を絞った状態においては、前記第２ＥＧＲ弁の開度を絞った状態とし、
   前記排気絞り弁及び前記ＥＧＲ弁の開度を絞った状態から前記排気絞り弁の開度を増加させる際には、前記排気絞り弁及び前記ＥＧＲ弁の開度を増加させる前に前記第２ＥＧＲ弁の開度を増加させることを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
2. 前記ＥＧＲ弁の開度を増加させる際には、その時点における前記内燃機関の機関回転数が所定回転数以下であることを条件に、前記エアフローメータの出力信号の読み取りを停止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浄化システム。
3. 前記ＥＧＲ弁の開度を増加させる際には、前記内燃機関における吸気弁の開弁と同期させて開度を増加させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化システム。
4. 内燃機関の排気通路に設けられ、該内燃機関からの排気を浄化する排気浄化装置と、
   前記排気通路に設けられ、前記排気通路を通過する排気の流量を制御する排気絞り弁と、
   前記排気通路と前記内燃機関の吸気通路とを連通し、前記内燃機関からの排気の一部を前記吸気通路に再循環させるＥＧＲ通路と、
   前記ＥＧＲ通路に設けられ、前記ＥＧＲ通路を通過する排気の流量を制御するＥＧＲ弁と、
   前記ＥＧＲ通路における前記ＥＧＲ弁の前記排気通路側に設けられ、前記ＥＧＲ通路を通過する排気の流量を制御する第２ＥＧＲ弁と、
   前記ＥＧＲ通路における前記ＥＧＲ弁と前記第２ＥＧＲ弁との間に設けられ、前記ＥＧＲ通路を通過する排気を一時的に貯留する容量部と、
   を備え、
   前記排気絞り弁、前記ＥＧＲ弁及び前記第２ＥＧＲ弁の開度を絞った状態から前記排気絞り弁の開度を増加させる際には、前記排気絞り弁、前記ＥＧＲ弁、前記第２ＥＧＲ弁のうち、前記第２ＥＧＲ弁を最初に開弁することを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
5. 内燃機関の排気通路に設けられ、該内燃機関からの排気を浄化する排気浄化装置と、
   前記排気通路に設けられ、前記排気通路を通過する排気の流量を制御する排気絞り弁と、
   前記排気通路と前記内燃機関の吸気通路とを連通し、前記内燃機関からの排気の一部を前記吸気通路に再循環させるＥＧＲ通路と、
   前記ＥＧＲ通路に設けられ、前記ＥＧＲ通路を通過する排気の流量を制御するＥＧＲ弁と、
   を備え、
   前記排気絞り弁及び前記ＥＧＲ弁の開度を絞った状態から前記排気絞り弁の開度を増加させる際には、前記排気絞り弁の開度を増加させる前に、前記ＥＧＲ弁の開度を増加させる内燃機関の排気浄化システムであって、
   前記排気絞り弁の開度を増加させる前に前記ＥＧＲ弁の開度を増加させる際には、前記ＥＧＲ通路を通過する排気の量が、前記内燃機関に吸入され得る所定の吸入可能排気量となる開度まで、前記ＥＧＲ弁の開度を増加させることを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
6. 前記ＥＧＲ弁を開弁する際には、前記内燃機関における吸気弁の開弁と同期させて開度を増加させることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の排気浄化システム。
7. 前記排気絞り弁は前記排気通路における前記排気浄化装置の下流に設けられ、
   前記排気絞り弁及び前記ＥＧＲ弁の開度を絞った状態で前記排気浄化装置の温度を上昇させて排気浄化性能を回復させる高圧再生処理を実施するとともに、該高圧再生処理の解除時に、前記排気絞り弁及び前記ＥＧＲ弁の開度を絞った状態から前記排気絞り弁の開度を増加させる際には、前記排気絞り弁の開度を増加させる前に、前記ＥＧＲ弁の開度を増加させることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化システム。

Images