JP5316041B2 - エンジンの排気浄化装置 - Google Patents

Description

本発明はエンジンの排気浄化装置に関する。

エンジン、特にディーゼルエンジンにあっては、排気中に含まれる微粒子（微粒子状物質、特にカーボン）を捕集するフィルタを排気通路に設けることが好ましい。その場合、フィルタの微粒子捕集量が多くなったときは、これを燃焼除去してフィルタを再生する必要がある。フィルタの再生は、フィルタよりも上流側の排気通路に又は該フィルタに酸化触媒を設け、この酸化触媒に未燃燃料を供給することによって行なうことができる。すなわち、酸化触媒で生ずる未燃燃料の酸化反応熱を利用してフィルタを加熱し、該フィルタに捕集されている微粒子を燃焼除去する、というものである。

一方、ディーゼルエンジンにおいて、その排気の一部を吸気通路に還流するＥＧＲ（排気還流）を行なうことが、ＮＯｘ発生の低減に有効であることは知られている。特にＥＧＲ通路にクーラを設け、排気を冷却して吸気通路に還流することがＮＯｘの低減に有利になる。しかし、上記フィルタ再生中にＥＧＲが行なわれると、エンジン等に悪影響を及ぼす懸念がある。例えば、フィルタ再生のための未燃燃料が排気と共にＥＧＲ通路を通って気筒に送られ、エンジンの異常燃焼を招くことが懸念され、或いは未燃燃料がＥＧＲ通路のクーラ部において通路壁に付着してその閉塞を招くことが懸念される。

上記問題に対して、特許文献１には、フィルタ再生中はＥＧＲを停止することが記載されている。すなわち、気筒内に燃料を複数回に分けて供給する多段噴射を行なうことにより、排気温度を上昇させ、その後にフィルタ再生のための未燃燃料を酸化触媒に供給するようにしたフィルタ再生制御において、多段噴射時にはそれまでのＥＧＲを継続し、上記未燃燃料供給時にＥＧＲを停止する、というものである。
特開２００５−２８２４７７号公報

上記多段噴射は、要するに、燃料の一部が膨張行程で気筒内に噴射されるようにして排気温度を上昇させるものであるが、その膨張行程で噴射される燃料は気筒内で完全に燃焼せずに一部は未燃状態で排気通路に排出され易い。このような膨張行程噴射が繰り返されると、ＥＧＲ通路のクーラ部に付着した未燃燃料が固化堆積していき、ＥＧＲ通路の狭窄、ひいては目詰まりを生ずる可能性がある。従って、このような懸念をなくすには、排気温度上昇のための燃料噴射時点からＥＧＲを停止する必要がある。

しかし、ＥＧＲはＮＯｘの低減に有効な手段であるところ、フィルタ再生のたびにＥＧＲが比較的長く停止されることは、ＮＯｘ排出量の増大を招き、好ましくない。

そこで、本発明は、フィルタの再生制御中であっても、ＥＧＲを継続して実行できるようにすることを課題とする。

本発明は、上記課題を解決するために、排気通路におけるＥＧＲ通路の分岐点よりも下流側に噴射弁を配置し、排気通路噴射によって酸化触媒に未燃燃料を供給することにより、ＥＧＲを実行しても未燃燃料がＥＧＲ通路に流入しないようにした。しかし、このようにしても、排気温度が上昇するように筒内噴射を実行すると、この筒内噴射に係る未燃燃料がＥＧＲ通路に流入する可能性がある。そこで、この筒内噴射を行なうときは、排気がＥＧＲ通路のクーラ部をバイパスして吸気通路に還流されるようにした。

すなわち、本発明は、エンジンの排気通路に配設され、排気中の微粒子を捕集するフィルタと、
上記フィルタよりも上流側の上記排気通路に、又は上記フィルタに設けられた酸化触媒と、
上記エンジンの気筒内に噴射する燃料の噴射量及び噴射時期を制御する筒内噴射制御手段と、
上記酸化触媒よりも上流側の上記排気通路から分岐して上記エンジンの吸気通路に接続され、排気の一部を該吸気通路に還流させるＥＧＲ通路と、
上記ＥＧＲ通路に設けられ、上記吸気通路に還流される排気を冷却するＥＧＲクーラと、
上記ＥＧＲ通路による排気の還流を制御するＥＧＲ制御手段と、
所定のフィルタ再生条件が成立しているとき、上記酸化触媒に未燃燃料を供給し該未燃燃料の酸化反応熱により上記フィルタの温度を上昇させて該フィルタに捕集されている微粒子を燃焼させるフィルタ再生手段とを備えているエンジンの排気浄化装置において、
上記ＥＧＲ通路の途中に、上記ＥＧＲクーラを迂回して排気を上記吸気通路に還流させるバイパス通路が設けられ、
上記フィルタ再生手段は、上記排気通路における上記ＥＧＲ通路の分岐点よりも下流側に燃料を噴射して上記酸化触媒に供給する排気通路噴射弁を有し、
上記フィルタ再生条件がエンジンの低回転低負荷運転時に成立しているとき、上記フィルタ再生手段は、エンジンから排出される排気の温度が上昇するように燃料の一部を膨張行程において気筒内に噴射する筒内噴射を上記筒内噴射制御手段に実行させるとともに、上記酸化触媒に未燃燃料を供給するための上記排気通路噴射弁による排気通路噴射を実行し、上記ＥＧＲ制御手段は、上記バイパス通路を通して排気を還流させ、
上記フィルタ再生条件がエンジンの中回転ないし中負荷運転時に成立しているとき、上記フィルタ再生手段は、上記排気温度を上昇させる筒内噴射を上記筒内噴射制御手段に実行させることなく、上記排気通路噴射を実行し、上記ＥＧＲ制御手段は、上記ＥＧＲクーラを通して排気を還流させることを特徴とする。

ここに、エンジンの低回転低負荷運転時にはエンジンから排出される排気の温度が低い。そこで、この低回転低負荷運転時にフィルタ再生条件が成立しているときは、燃料の一部が膨張行程で気筒内に供給されるように筒内噴射を行なうものである。これにより、エンジンから排出される排気の温度が高くなり、酸化触媒の活性化ないし活性維持に有利になる。従って、排気通路噴射による未燃燃料が酸化触媒において効率良く酸化され、これに伴って発生する酸化反応熱によってフィルタを加熱することができる。よって、フィルタに捕集されている微粒子を燃焼除去することができる。つまり、フィルタを再生することができる。

そうして、上記低回転低負荷運転時にフィルタ再生条件が成立しているときは、ＥＧＲクーラを迂回するバイパス通路を通して排気が還流される。従って、上記膨張行程で筒内噴射された燃料の一部が未燃状態で気筒から排出されて排気中に含まれることになっても、ＥＧＲ通路のＥＧＲクーラ部に未燃燃料が凝集して付着すること、ひいてはＥＧＲ通路の狭窄ないしは目詰まりを生ずることが避けられる。また、フィルタ再生のための未燃燃料は、排気通路噴射弁によって、排気通路における上記ＥＧＲ通路の分岐点よりも下流側に噴射供給される。従って、その未燃燃料がＥＧＲ通路に流入することが避けられる。つまり、多量の未燃燃料が吸気通路に還流することはなく、エンジンの燃焼が不安定になる等の不具合を招くことがない。

このように、フィルタ再生中（排気温度上昇のための筒内噴射、並びに未燃燃料供給のための排気通路噴射の実行中）であっても、ＥＧＲを継続することができるため、フィルタ再生に伴ってＮＯｘ排出量が増大することを防止することができる。

上記低回転低負荷運転時において、酸化触媒の活性化がある程度進んでいるときは、上記排気温度を上昇させる筒内噴射を実行しながら、上記排気通路噴射を実行することができる。これにより、酸化触媒の活性維持を図り、さらにはその高活性化を図りながら、フィルタを再生することができる。一方、酸化触媒の活性レベルが低い（触媒温度が低い）ときは、上記排気温度を上昇させる筒内噴射のみを先に実行し、酸化触媒が未燃燃料を酸化し得る程度に活性化した後に、当該筒内噴射を継続しながら、上記排気通路噴射を実行することができる。

一方、上記中回転ないし中負荷運転時においては、エンジンから排出される排気の温度が低回転低負荷運転時よりも高く、酸化触媒は活性が比較的高い状態になっているのが通常である。そこで、排気温度上昇のための筒内噴射制御を実行することなく、上記排気通路噴射を実行するのである。この場合は、ＥＧＲ通路には未燃燃料が流入することがないため、ＥＧＲクーラを通してＥＧＲを行なうことができる。従って、排気を冷却して還流させることができ、エンジン燃焼室温度の上昇を抑え、ＮＯｘの発生を効果的に抑制することができる。

この場合、好ましいのは、上記酸化触媒の温度を検出する触媒温度検出手段と、上記吸気通路における上記ＥＧＲ通路の接続点よりも上流側において吸気流量を制御する吸気制御弁とを設け、上記フィルタ再生条件がエンジンの中回転ないし中負荷運転時に成立しているとき、上記酸化触媒の温度が低いほど上記吸気流量が少なくなるように、上記吸気制御弁の作動を制御することである。

すなわち、上記中回転ないし中負荷運転時であっても、酸化触媒の温度がそれほど高くなっていないケースも考えられる。そこで、その場合は、吸気流量を絞ることによって排気温度を上昇させ、酸化触媒の活性化促進ないし活性の維持を図るものである。

また、好ましい実施態様は、上記エンジンが複数気筒を有する多気筒エンジンであり、上記排気通路噴射弁の噴射時期が、上記エンジン各気筒の排気行程で排出される排気が上記排気通路の上記排気通路噴射弁が配設された部位を通過するタイミングに設定されていることである。これにより、排気通路に噴射された燃料と排気とのミキシングが良好になり、酸化触媒において未燃燃料の酸化反応を生じ易くなる。よって、フィルタの速やかな再生に有利になる。

以上のように本発明によれば、エンジンの低回転低負荷運転時のフィルタ再生において、酸化触媒に供給すべき未燃燃料は、排気通路におけるＥＧＲ通路の分岐点よりも下流側に噴射され、ＥＧＲ通路に流入することがないから、ＥＧＲによってエンジンの燃焼が不安定になることは避けられる。また、排気温度上昇のための筒内噴射によって排気中に少量の未燃燃料が含まれることになっても、その排気はＥＧＲクーラを迂回するバイパス通路によって還流させるから、ＥＧＲクーラ部に未燃燃料が凝集付着することがない。このように、フィルタ再生中であっても、ＥＧＲを支障なく継続することができ、ＮＯｘ排出量が増大することを防止することができる。また、エンジンの中回転ないし中負荷運転時のフィルタ再生においては、排気温度上昇のための筒内噴射を実行することなく、排気通路噴射を実行するから、ＥＧＲ通路には未燃燃料が流入することがない。そこで、ＥＧＲクーラを通してＥＧＲを行なうものであり、これにより、排気を冷却して還流させることができ、エンジン燃焼室温度の上昇を抑え、ＮＯｘの発生を効果的に抑制することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１において、１は自動車の多気筒ディーゼルエンジン（図１には１気筒のみを示している。）、２はその吸気通路、３はその排気通路である。エンジン１のシリンダヘッドには、気筒内燃焼室４に燃料を直接噴射供給する筒内噴射弁５が各気筒のピストン６の頂部に対向するように設けられている。

吸気通路２には、その上流側から下流側に向かって順に、エアクリーナー８、ターボ過給機９のブロア９ａ、インタークーラ１０、吸気制御弁１１が配設されている。排気通路３には、その上流側から下流側に向かって順に、ターボ過給機９のタービン９ｂ、酸化触媒１５及び酸化触媒付きフィルタ（ディーゼルパティキュレートフィルタＤＰＦ）１６が配設されている。

酸化触媒１５は、排気中の未燃燃料、その他のＨＣ（炭化水素）やＣＯを酸化させるものであって、例えば、コーディエライト製のハニカム状担体にＰｔやＰｄ等の触媒金属をアルミナ等の触媒金属サポート材と共に担持させて構成されている。フィルタ１６は、排気中の微粒子を捕集するための、例えば、炭化ケイ素（ＳｉＣ）やコーディエライト等の耐熱性セラミック材によって形成されたウォールフロー型フィルタ、或いは耐熱性セラミックス繊維によって形成された三次元網目状フィルタである。本実施形態では、フィルタ本体にＰｔやＰｄ等の触媒金属をアルミナ等の触媒金属サポート材と共に担持させてフィルタ１６が構成されている。

排気通路３における酸化触媒１５の上流側には、該酸化触媒１５の温度Ｔｃを検出する触媒温度センサ１７が設けられている。排気通路３におけるフィルタ１６の上流側と下流側とには、それぞれ上流側排気圧力Ｐｆ、下流側排気圧力Ｐｒを検出する排圧センサ１８，１９が配設されている。この両排圧センサ１８，１９はフィルタ１６に捕集される上記微粒子の量に関連するパラメータ値を検出する手段を構成している。

排気通路３におけるタービン９ｂよりも上流側の部位と、吸気通路２における吸気制御弁１１よりも下流側のサージタンク１３とは、排気の一部を吸気通路２に還流するためのＥＧＲ通路２１によって接続されている。従って、吸気制御弁１１は、吸気通路２におけるＥＧＲ通路２１の接続点よりも上流側に配設されている。また、排気通路３には、ＥＧＲ通路２１の分岐点よりも下流側で且つ酸化触媒１５よりも上流側に燃料を噴射して、酸化触媒１５に供給する排気通路噴射弁２２が設けられている。

ＥＧＲ通路２１には、還流される排気をエンジン冷却水によって冷却するＥＧＲクーラ２３と、ＥＧＲ量（又はＥＧＲ率）を調節する負圧アクチュエータ式のＥＧＲ弁２４とが上流側から順に配設されている。また、ＥＧＲ通路２１の途中には、ＥＧＲクーラ２３を迂回するようにその上流側部位と下流側位とを結ぶバイパス通路２５と、排気を還流させる通路をＥＧＲクーラ２３側通路とバイパス通路２５とで選択的に切り替える通路切替弁２６とが設けられている。

２７はエンジン１のシリンダブロックのエンジン冷却水温（エンジン温度）Ｔｗを検出する水温センサ、２８はエンジン回転速度Ｎｅを検出する回転センサ、２９は吸気制御弁１１のアクチュエータである。

上記筒内噴射弁５、ターボ過給機９、排気通路噴射弁２２、ＥＧＲ弁２４及び吸気制御弁１１のアクチュエータ２９は、マイクロコンピュータを利用したコントローラ３０によって制御される。そのために、このコントローラ３０には、触媒温度センサ１７、排圧センサ１８、１９、水温センサ２７、エンジン回転速度センサ２８、エンジン１のアクセル開度θａを検出するアクセル開度センサ（図示省略）等のセンサ信号が与えられる。コントローラ３０は、筒内噴射制御手段、フィルタ再生手段、ＥＧＲ制御手段及び吸気制御手段を構成している。以下、具体的に説明する。

筒内噴射弁５を用いた筒内噴射制御には、エンジン出力発生のために圧縮行程上死点付近で燃料を噴射する主噴射制御と、エンジン１から排出される排気の温度を高めるための後噴射制御とがある。

すなわち、エンジン回転速度Ｎｅとアクセル開度θａとに基づいてエンジン１の要求トルクＴｅが設定される。要求トルクＴｅは、アクセル開度θａが大きくなるほど、またエンジン回転速度Ｎｅが高くなるほど大きくなるように設定される。要求トルクＴｅとエンジン回転速度Ｎｅとに基づいて燃料の主噴射量が設定される。主噴射量は要求トルクＴｅが高くなるほど、またエンジン回転速度Ｎｅが高くなるほど大きくなるようにされる。主噴射時期は、基本的には各気筒の圧縮行程上死点付近に設定されているが、エンジン水温やエンジン回転速度Ｎが異なれば、燃料噴霧の着火遅れ時間が異なるので、そのことを考慮して補正される。

後噴射はエンジンの低回転低負荷運転時にフィルタ再生手段の要求に応じて実行される。その後噴射燃料は、排気温度を上昇させるべく、気筒内燃焼室４で燃焼させる必要がある。そのため、後噴射時期は、エンジン１に要求されるトルクを得るための上記圧縮行程上死点付近の主噴射後の、膨張行程に設定される、例えば、ＡＴＤＣ（圧縮行程上死点後）３０゜ＣＡ（クランク角度）付近とする。後噴射量は、触媒温度センサ１７によって検出される酸化触媒１５の温度Ｔｃが目標温度（排気通路噴射弁２２によって噴射供給される未燃燃料を酸化触媒１５が効率良く酸化燃焼させることができる温度）になるようにフィードバック制御される。すなわち、酸化触媒１５の温度Ｔｃが低くなるほど後噴射量が多くなるようにされる。

フィルタ再生手段は、排気通路噴射弁２２を備えて構成されており、所定のフィルタ再生条件がエンジン１の低回転低負荷運転時において成立しているときには、エンジン１から排出される排気の温度が上昇するように上記主噴射に続く後噴射を上記筒内噴射制御手段に実行させるとともに、酸化触媒１５に未燃燃料を供給するための排気通路噴射弁２２による排気通路噴射を実行する。フィルタ再生条件がエンジン１の他の運転時（中回転ないし中負荷運転時、及び高回転ないし高負荷運転時）に成立しているときには、上記後噴射を実行させることなく、上記排気通路噴射を実行する。

上記排気通路噴射により、酸化触媒１５に未燃燃料が供給され、該酸化触媒１５で生ずる未燃燃料の酸化反応熱によってフィルタ１６に流入する排気温度が高まる。これにより、フィルタ１６が加熱されて該フィルタ１６に捕集されている微粒子が燃焼除去され、フィルタ１６が再生する。排気通路噴射の噴射時期は、各気筒の排気行程で排出される排気が排気通路３の排気通路噴射弁２２が配設された部位を通過するタイミングに制御される。

フィルタ再生条件について説明すると、排圧センサ１８，１９により検出されるフィルタ１６の上流側の排気圧力Ｐｆと下流側の排気圧力Ｐｒとの差ΔＰに基いてフィルタ１６の排気微粒子捕集量Ｍを算出する。微粒子捕集量Ｍが多くなるほどフィルタ１６での排気の流れが悪くなり、上記差圧ΔＰが大きくなるから、この差圧ΔＰから微粒子捕集量Ｍを算出することができる。フィルタ再生制御の開始条件は、微粒子捕集量Ｍが所定値Ｘ（フィルタ再生開始閾値）以上になることである。フィルタ再生制御は、フィルタ１６の微粒子捕集量Ｍが所定値Ｙ（フィルタ再生終了閾値）以下になったことを判定したときに終了する。Ｙ＜Ｘである。従って、微粒子捕集量Ｍが所定値Ｘ以上になってフィルタ再生制御が開始された場合は、微粒子捕集量Ｍが所定値Ｘ未満になっても、所定値Ｙ以下にならない限り、フィルタ再生条件が成立しているとして当該制御が継続される。

ＥＧＲ制御について説明すると、ＥＧＲは、エンジン１の低回転低負荷運転時、並びに中回転ないし中負荷運転時に行なわれ、高回転ないし高負荷運転時には行なわれない。ＥＧＲ量（又はＥＧＲ率）は、要求トルクＴｅとエンジン回転速度Ｎｅとに基いて、要求トルクＴｅが大きいほど少なくなり、また、エンジン回転速度Ｎｅが大きいほど少なくなるように予め設定したＥＧＲ量データを参照して、ＥＧＲ弁２４を作動させることにより制御する。また、エンジン１の燃焼安定性を確保するために、エンジン水温が低くなるほどＥＧＲ量が少なくなるように設定する。

そうして、フィルタ再生制御中であっても支障なくＥＧＲを継続実行することができるように、エンジン運転状態に応じて、ＥＧＲクーラ２３側の通路とバイパス通路２５とを切り替えて排気還流が行なわれる。すなわち、エンジン１の低回転低負荷運転時にフィルタ再生条件が成立しているときは、バイパス通路２５によって排気還流がなされ、エンジン１の中回転ないし中負荷運転時にフィルタ再生条件が成立しているときは、ＥＧＲクーラ２３側の通路によって排気還流がなされるように、通路切替弁２６による通路切替制御がなされる。

フィルタ再生制御中でないときは、水温センサ２７によって検出されるエンジン冷却水温Ｔｗに基いて、該水温Ｔｗが所定温度以上であるときはＥＧＲクーラ２３側の通路によって排気還流がなされ、該水温Ｔｗが所定温度未満であるときはバイパス通路２５によって排気還流がなされるように、通路切替弁２６による通路切替制御がなされる。

吸気制御手段は、アクチュエータ２９によって吸気制御弁１１を作動させることにより、吸気流量を制御する。フィルタ再生制御に関連する吸気制御は、エンジン１の中回転ないし中負荷運転時にフィルタ再生条件が成立しているときに実行され、触媒温度センサ１７によって検出される酸化触媒１５の温度Ｔｃが目標温度よりも低いときは、該温度Ｔｃが低くなるほど吸気流量が少なくなるように、吸気制御弁１１によって吸気通路２の開度が絞られる。

図２はコントローラ３０による制御の流れを示す。スタート後のステップＳ１で、エンジン回転速度Ｎｅ、アクセル開度θａ、冷却水温Ｔｗ、酸化触媒温度Ｔｃ、フィルタ上流側排気圧力Ｐｆ及びフィルタ下流側排気圧力Ｐｒを読み込む。ステップＳ２では、エンジン回転速度Ｎｅ及びアクセル開度θａに基いてエンジン１の要求トルクＴｅを算出する。ステップＳ３では、要求トルクＴｅ及びエンジン回転速度Ｎｅに基いて、エンジン１が、低回転低負荷運転領域Ａ、中回転ないし中負荷運転領域Ｂ及び高回転ないし高負荷運転領域のうちのどの領域の運転状態にあるかを検出する。

ステップＳ４では、フィルタ上流側及び下流側の排気圧力Ｐｆ，Ｐｒに基いて排気微粒子捕集量Ｍを算出する。続くステップＳ５で微粒子捕集量Ｍがフィルタ再生終了閾値Ｙ以下であるか否かを判定し、否（ＮＯ）であれば、ステップＳ６に進んで微粒子捕集量Ｍがフィルタ再生開始閾値Ｘ以上であるか否かを判定する。微粒子捕集量Ｍがフィルタ再生開始閾値Ｘ以上であるときは、ステップＳ７に進んで再生実行フラグを「１」として、ステップＳ８に進む。ステップＳ６の判定が否（ＮＯ）であるときはステップＳ１３に進んで「再生実行フラグ＝１」か否かを判定し、「再生実行フラグ＝１」であれば、ステップＳ８に進む。ここに「再生実行フラグ＝１」はフィルタ再生制御中であることを示す。

ステップＳ８では、エンジン１が低回転低負荷運転領域Ａの運転状態であるか否かを判定する。エンジン１が当該領域Ａの運転状態であれば、ＥＧＲクーラ２３側の通路をバイパスするバイパス通路２５で排気還流が行なわれる。すなわち、ステップＳ９で、排気がバイパス通路２５を流れるように通路切替弁２６が制御され、ステップＳ１０で、要求トルクＴｅ及びエンジン回転速度Ｎｅに基づくＥＧＲ弁２４の開度制御が行なわれる。

続くステップＳ１１では、エンジン１の排気温度を上昇させるべく、圧縮行程上死点付近の主噴射に続いて後噴射が実行されるように、筒内噴射弁５の作動が制御され、さらに、フィルタ１６を再生すべく、排気通路噴射が実行される。この排気通路噴射の噴射時期は、各気筒の排気行程で排出される排気が排気通路３の排気通路噴射弁２２が配設された部位を通過するタイミングに制御される。また、上記後噴射は、酸化触媒温度Ｔｃが低いほど燃料噴射量が多くなるようにフィードバック制御される（ステップＳ１２）。

従って、エンジン１の低回転低負荷運転時にフィルタ再生制御を行なうときでも、排気還流が継続されることになる。そして、後噴射によって排気中に未燃燃料が含まれることになっても、排気はＥＧＲ通路２１のバイパス通路２５を通って吸気側に還流されるから、ＥＧＲクーラ２３側の通路に未燃燃料が付着することが避けられる。また、酸化触媒１５に供給すべき未燃燃料は、排気通路３におけるＥＧＲ通路２１の分岐点よりも下流側に排気通路噴射弁２２によって噴射されるから、その未燃燃料が吸気側に還流することはなく、エンジン１の燃焼が不安定になることが避けられる。

また、酸化触媒温度Ｔｃが低いほど後噴射量が多くなるから、酸化触媒１５の活性化ないし活性の維持に有利である。さらに、各気筒の排気行程で排出される排気が排気通路噴射弁２２が配設された部位を通過するタイミングで排気通路噴射が実行されるから、排気通路に噴射された燃料と排気とのミキシングが良好になり、酸化触媒１５において未燃燃料の酸化反応を生じ易くなる。フィルタ１６の速やかな再生に有利になる。

ステップＳ８において、エンジン１が低回転低負荷運転領域Ａの運転状態ではないと判定されたときは、ステップＳ１４に進んで、エンジン１が中回転ないし中負荷運転領域Ｂの運転状態であるか否かが判定される。エンジン１が当該領域Ｂの運転状態であれば、ステップＳ１５に進んで、ＥＧＲクーラ２３側の通路で排気還流が行なわれる。すなわち、排気がＥＧＲクーラ２３側の通路を流れるように通路切替弁２６が制御され、ステップＳ１６で、要求トルクＴｅ及びエンジン回転速度Ｎｅに基づくＥＧＲ弁２４の開度制御が行なわれる。

そして、この場合は後噴射制御は実行されず、ステップＳ１７では排気通路噴射（各気筒の排気行程で排出される排気が排気通路３の排気通路噴射弁２２が配設された部位を通過するタイミングでの排気通路噴射）が実行される。また、酸化触媒温度Ｔｃが上記目標温度よりも低いときは、該温度Ｔｃが低いほど吸気流量が少なくなるように、吸気制御弁１１によって吸気通路２の開度が絞られる（ステップＳ１８）。

後噴射制御が実行されないのは、エンジン１が中回転ないし中負荷運転領域Ｂの運転状態にあり、通常は排気温度が低回転低負荷運転時よりも高いためである。従って、還流される排気中には未燃燃料が混入するおそれがないから、その排気還流はＥＧＲクーラ２３側の通路を利用して行なわれる。このため、排気を冷却して吸気側に還流させることができるから、ＮＯｘ発生量の低減に有利になる。但し、この場合でも、酸化触媒温度Ｔｃが目標温度よりも低いときは、吸気制御弁１１によって吸気通路２の開度が絞られることによって排気温度の上昇が図られる。

ステップＳ１４において、エンジン１が中回転ないし中負荷運転領域Ｂの運転状態ではないと判定されたときは、エンジン１は高回転ないし高負荷運転領域Ｃの運転状態であるということになる。この場合は、ＥＧＲ制御を実行することなく（ステップＳ１９でＥＧＲ弁２４が全閉とされて）フィルタ再生制御を行なうことになる（ステップＳ１９→Ｓ１７）。

ステップＳ５において、微粒子捕集量Ｍがフィルタ再生終了閾値Ｙ以下であると判定されたときは、ステップＳ２０に進んで「再生実行フラグ＝０」とされ、後噴射制御及び排気通路噴射制御は実行されない（ステップＳ２１）。ステップＳ１３において、「再生実行フラグ＝１」ではないと判定されたときは、微粒子捕集量Ｍがフィルタ再生終了閾値Ｙよりも多くなっているが、未だフィルタ再生を開始する至っていない状態であり、このときもステップＳ２１に進む。

ステップＳ２１に続くステップＳ２２では、エンジン１が高回転ないし高負荷運転領域Ｃの運転状態であるか否かが判定される。エンジン１が当該領域Ｃの運転状態であれば、ＥＧＲ弁２４は全閉に制御される（ステップＳ２３）。エンジン１が当該領域Ｃの運転状態でないときは、ステップＳ２４以下に進んでＥＧＲ制御が実行される。

すなわち、ステップＳ２４では、エンジン冷却水温Ｔｗが所定温度以上であるか否かが判定される。エンジン冷却水温Ｔｗが所定温度未満であるときは、ステップＳ２５に進んで排気がバイパス通路２５を流れるように通路切替弁２６が制御され、ステップＳ２６で、要求トルクＴｅ及びエンジン回転速度Ｎｅに基づくＥＧＲ弁２４の開度制御が行なわれる。従って、温度が高い排気が冷却されることなく吸気側に還流されることになり、エンジン１の燃焼の安定化を図る上で有利になる。エンジン冷却水温Ｔｗが所定温度以上であるときは、ステップＳ２７に進んで排気がＥＧＲクーラ２３側の通路を流れるように通路切替弁２６が制御されてＥＧＲが実行される（ステップＳ２６）。

なお、エンジン低回転低負荷運転領域Ａでフィルタ再生制御を開始する場合、酸化触媒１５の温度Ｔｃが目標温度よりも相当に低いときは、該温度Ｔｃが目標温度にある程度近づくまでは、排気通路噴射制御を実行することなく、バイパス通路２５にてＥＧＲ制御を継続しながら、後噴射制御を実行し、該温度Ｔｃが目標温度に近い所定温度になった時点で、後噴射制御に加えて排気通路噴射制御を開始するようにすることができる。

本発明の実施形態に係るエンジンの排気浄化装置の構成を示す図である。 本実施形態の制御フロー図である。

１ エンジン
２ 吸気通路
３ 排気通路
４ 気筒内燃焼室
５ 筒内噴射弁
１１ 吸気制御弁
１５ 酸化触媒
１６ フィルタ
１７ 触媒温度センサ
２１ ＥＧＲ通路
２２ 排気通路噴射弁
２３ ＥＧＲクーラ
２４ ＥＧＲ弁
２５ バイパス通路
２６ 通路切替弁
３０ コントローラ

Claims (3)

1. エンジンの排気通路に配設され、排気中の微粒子を捕集するフィルタと、
   上記フィルタよりも上流側の上記排気通路に、又は上記フィルタに設けられた酸化触媒と、
   上記エンジンの気筒内に噴射する燃料の噴射量及び噴射時期を制御する筒内噴射制御手段と、
   上記酸化触媒よりも上流側の上記排気通路から分岐して上記エンジンの吸気通路に接続され、排気の一部を該吸気通路に還流させるＥＧＲ通路と、
   上記ＥＧＲ通路に設けられ、上記吸気通路に還流される排気を冷却するＥＧＲクーラと、
   上記ＥＧＲ通路による排気の還流を制御するＥＧＲ制御手段と、
   所定のフィルタ再生条件が成立しているとき、上記酸化触媒に未燃燃料を供給し該未燃燃料の酸化反応熱により上記フィルタの温度を上昇させて該フィルタに捕集されている微粒子を燃焼させるフィルタ再生手段とを備えているエンジンの排気浄化装置において、
   上記ＥＧＲ通路の途中に、上記ＥＧＲクーラを迂回して排気を上記吸気通路に還流させるバイパス通路が設けられ、
   上記フィルタ再生手段は、上記排気通路における上記ＥＧＲ通路の分岐点よりも下流側に燃料を噴射して上記酸化触媒に供給する排気通路噴射弁を有し、
   上記フィルタ再生条件がエンジンの低回転低負荷運転時に成立しているとき、上記フィルタ再生手段は、エンジンから排出される排気の温度が上昇するように燃料の一部を膨張行程において気筒内に噴射する筒内噴射を上記筒内噴射制御手段に実行させるとともに、上記酸化触媒に未燃燃料を供給するための上記排気通路噴射弁による排気通路噴射を実行し、上記ＥＧＲ制御手段は、上記バイパス通路を通して排気を還流させ、
   上記フィルタ再生条件がエンジンの中回転ないし中負荷運転時に成立しているとき、上記フィルタ再生手段は、上記排気温度を上昇させる筒内噴射を上記筒内噴射制御手段に実行させることなく、上記排気通路噴射を実行し、上記ＥＧＲ制御手段は、上記ＥＧＲクーラを通して排気を還流させることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
2. 請求項１において、
   上記酸化触媒の温度を検出する触媒温度検出手段と、
   上記吸気通路における上記ＥＧＲ通路の接続点よりも上流側において吸気流量を制御する吸気制御弁と、
   上記フィルタ再生条件がエンジンの中回転ないし中負荷運転時に成立しているとき、上記酸化触媒の温度が低いほど上記吸気流量が少なくなるように、上記吸気制御弁を作動させる吸気制御手段とを備えていることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
3. 請求項１又は請求項２において、
   上記エンジンは、複数気筒を有する多気筒エンジンであり、
   上記排気通路噴射弁の噴射時期は、上記エンジン各気筒の排気行程で排出される排気が上記排気通路の上記排気通路噴射弁が配設された部位を通過するタイミングに設定されていることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。

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