JP7222649B2 - エンジンシステム - Google Patents

Description

本発明は、エンジンシステムに関する。

ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）は、エンジンの燃焼室から排気された排気ガスを、吸気管から吸気された空気に混入させて循環させる技術である。ＥＧＲによって排気ガスが燃焼室に還流されると、燃焼室内の酸素濃度が低下し、燃焼温度が低減する。このため、窒素酸化物（ＮＯｘ）の生成が抑制されるとともに、燃費を向上させることができる。ＥＧＲが採用されたエンジンシステムは、排気管におけるフィルタの上流側と、吸気管とを接続するＥＧＲ管と、ＥＧＲ管に設けられたＥＧＲバルブとを備える（例えば、特許文献１）。

国際公開第２０１５／１７７９６９号

燃焼室に還流させる排気ガス（ＥＧＲガス）の流量に対する、ＥＧＲバルブの開度の設定（チューニング）は、新品のフィルタが排気管に配された状態で行われる。一方、エンジンの運転時間が経過するに従って、排気ガスに含まれる粒子状物質（煤、および、アッシュ）のフィルタへの堆積量が増加する。そうすると、排気管の圧力損失が増加し、ＥＧＲバルブの上流側の圧力が上昇する。チューニング時と比べて、ＥＧＲバルブの上流側の圧力が高くなると、チューニング時よりも大流量のＥＧＲガスが還流されてしまう。そうすると、エンジンに不具合が生じるおそれがある。

本発明は、エンジンの不具合を抑制することが可能なエンジンシステムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のエンジンシステムは、エンジンから排気された排気ガスが通過する排気管内に設けられ、排気ガスに含まれる粒子状物質を捕捉する第１フィルタと、排気管内に設けられ、排気管内の圧力を調整する圧力調整機構と、排気管内における第１フィルタの上流側の圧力が所定の目標値となるように圧力調整機構を制御する制御部と、を備え、目標値は、初期状態の第１フィルタの圧力損失、および、圧力調整機構によって調整可能な最大圧力値に基づいて決定される。

上記課題を解決するために、本発明の他のエンジンシステムは、エンジンから排気された排気ガスが通過する排気管内に設けられ、排気ガスに含まれる粒子状物質を捕捉する第１フィルタと、排気管内に設けられ、排気管内の圧力を調整する圧力調整機構と、排気管内における第１フィルタの上流側の圧力が所定の目標値となるように圧力調整機構を制御する制御部と、を備え、制御部は、第１フィルタの圧力損失に基づいて、排気管内における第１フィルタの上流側の圧力が目標値となるように、圧力調整機構を制御する。

上記課題を解決するために、本発明の他のエンジンシステムは、エンジンから排気された排気ガスが通過する排気管内に設けられ、排気ガスに含まれる粒子状物質を捕捉する第１フィルタと、排気管の流路幅を調整するバルブを含み、排気管内に設けられ、排気管内の圧力を調整する圧力調整機構と、排気管内における第１フィルタの上流側の圧力が所定の目標値となるように圧力調整機構を制御する制御部と、を備え、制御部は、バルブの開度を制御することにより、排気管内における第１フィルタの上流側の圧力を目標値とする。

また、圧力調整機構は、排気管におけるバルブが配される箇所をバイパスするバイパス路と、バイパス路内に設けられ、排気ガスに含まれる粒子状物質を捕捉する第２フィルタと、をさらに含んでもよい。

上記課題を解決するために、本発明の他のエンジンシステムは、エンジンから排気された排気ガスが通過する排気管内に設けられ、排気ガスに含まれる粒子状物質を捕捉する第１フィルタと、排気管内に設けられ、排気管内の圧力を調整する圧力調整機構と、排気管内における第１フィルタの上流側の圧力が所定の目標値となるように圧力調整機構を制御する制御部と、を備え、圧力調整機構は、複数のメッシュフィルタと、メッシュフィルタが排気管内に位置する挿入位置と、メッシュフィルタが排気管外に位置する退避位置とに、メッシュフィルタを移動させる移動部と、を含み、制御部は、移動部を制御することにより、排気管内における第１フィルタの上流側の圧力を目標値とする。
上記課題を解決するために、本発明の他のエンジンシステムは、エンジンから排気された排気ガスが通過する排気管内に設けられ、排気ガスに含まれる粒子状物質を捕捉する第１フィルタと、排気管内に設けられ、排気管内の圧力を調整する圧力調整機構と、排気管内における第１フィルタの上流側と下流側との差圧が、エンジンの負荷が大きくなるに従って大きく設定される目標圧力損失となるように圧力調整機構を制御する制御部と、を備える。

本発明によれば、エンジンの不具合を抑制することが可能となる。

実施形態にかかるエンジンシステムを説明する図である。 ＧＰＦの圧力損失、および、目標圧力損失を説明する図である。 ＧＰＦの圧力損失と、圧力調整機構による圧力損失と、目標圧力損失との関係を説明する図である。 圧力制御部および圧力調整機構を用いた圧力調整処理の流れを説明するフローチャートである。 第１の変形例の圧力調整機構を説明する図である。 第２の変形例の圧力調整機構を説明する図である。 第３の変形例のエンジンシステムを説明する図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

（エンジンシステム１００）
図１は、本実施形態にかかるエンジンシステム１００を説明する図である。なお、図１中、信号の流れを破線の矢印で示す。

図１に示すように、車両に搭載されるエンジンシステム１００には、中央処理装置（ＣＰＵ）、プログラム等が格納されたＲＯＭ、ワークエリアとしてのＲＡＭ等を含むマイクロコンピュータでなるＥＣＵ（Engine Control Unit）１０が設けられる。ＥＣＵ１０によりエンジンＥ全体が統括制御される。ただし、以下では、本実施形態に関係する構成や処理について詳細に説明し、本実施形態と無関係の構成や処理については説明を省略する。

エンジンシステム１００を構成するエンジンＥは、シリンダブロック１０２と、クランクケース１０４と、シリンダヘッド１０６と、オイルパン１１０とを含む。クランクケース１０４は、シリンダブロック１０２と一体形成されている。シリンダヘッド１０６は、シリンダブロック１０２におけるクランクケース１０４とは反対側に接合される。オイルパン１１０は、クランクケース１０４におけるシリンダブロック１０２とは反対側に接合される。

シリンダブロック１０２には、複数のシリンダボア１１２が形成されている。複数のシリンダボア１１２において、それぞれピストン１１４が摺動可能にコネクティングロッド１１６に支持されている。そして、エンジンＥでは、シリンダボア１１２と、シリンダヘッド１０６と、ピストン１１４の冠面とによって囲まれた空間が燃焼室１１８として形成される。

また、エンジンＥでは、クランクケース１０４およびオイルパン１１０に囲まれた空間がクランク室１２０として形成される。クランク室１２０内には、クランクシャフト１２２が回転可能に支持されており、ピストン１１４がコネクティングロッド１１６を介してクランクシャフト１２２に連結される。

シリンダヘッド１０６には、吸気ポート１２４および排気ポート１２６が燃焼室１１８に連通するように設けられる。吸気ポート１２４と燃焼室１１８との間には、吸気弁１２８の先端（傘部）が位置し、排気ポート１２６と燃焼室１１８との間には、排気弁１３０の先端（傘部）が位置している。

また、シリンダヘッド１０６および不図示のヘッドカバーに囲まれた空間には、吸気弁駆動機構１３４および排気弁駆動機構１３６が設けられる。吸気弁駆動機構１３４は、電磁コイルを用いて、排気弁１３０とは独立して吸気弁１２８を駆動する。吸気弁１２８は、吸気弁駆動機構１３４によって駆動されることで軸方向に移動し、吸気ポート１２４と燃焼室１１８との間を開閉する。排気弁駆動機構１３６は、電磁コイルを用いて、吸気弁１２８とは独立して排気弁１３０を駆動する。排気弁１３０は、排気弁駆動機構１３６により駆動されることで軸方向に移動し、排気ポート１２６と燃焼室１１８との間を開閉する。

吸気ポート１２４の上流側には、吸気マニホールドを含む吸気管１４０が連通される。吸気管１４０内には、スロットル弁１４２、および、スロットル弁１４２より上流側にエアクリーナ１４４が設けられる。スロットル弁１４２は、アクセル（図示せず）の開度に応じてアクチュエータにより開閉駆動される。エアクリーナ１４４にて浄化された空気は、吸気管１４０、吸気ポート１２４を通じて燃焼室１１８に吸入される。

シリンダヘッド１０６には、燃料噴射口が燃焼室１１８に開口するようにインジェクタ１５０が設けられるとともに、先端が燃焼室１１８内に位置するように点火プラグ１５２が設けられる。インジェクタ１５０から燃焼室１１８に噴射された燃料は、吸気ポート１２４から燃焼室１１８に供給された空気と混ざり混合気となる。そして、所定のタイミングで点火プラグ１５２が点火され、燃焼室１１８内で生成された混合気に含まれる燃料が燃焼される。かかる燃焼により、ピストン１１４が往復運動を行い、その往復運動が、コネクティングロッド１１６を通じてクランクシャフト１２２の回転運動に変換される。

排気ポート１２６の下流側には、排気マニホールドを含む排気管１６０が連通され、排気管１６０内に三元触媒１７０、ＧＰＦ１７２、および、圧力調整機構２００が設けられる。

三元触媒（Three-Way Catalyst）１７０は、例えば、プラチナ（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）等の触媒成分を含む。三元触媒１７０は、排気ポート１２６から排出された排気ガス中の炭化水素（ＨＣ：Hydro Carbon）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物を除去する。

ＧＰＦ（Gasoline Particulate Filter）１７２（第１フィルタ）は、排気管１６０内における三元触媒１７０の下流側に設けられる。ＧＰＦ１７２は、排気ポート１２６から排気された排気ガス中の粒子状物質（煤、および、アッシュ）を捕捉する。ＧＰＦ１７２は、例えば、ウォールフロー型のフィルタである。本実施形態においてＧＰＦ１７２は、粒子状物質を捕捉する機能を有するとともに、排気ガスを浄化する触媒（例えば、三元触媒１７０と同様の、炭化水素、一酸化炭素、窒素酸化物を除去する三元触媒）を含む。

エンジンシステム１００は、排気管１６０にＧＰＦ１７２を備える構成により、ＧＰＦ１７２に粒子状物質を堆積させて、排気ガスから除去することができる。そして、ＧＰＦ１７２に堆積した粒子状物質（煤（炭素））は、燃焼（酸化反応）によってＧＰＦ１７２から除去され、ＧＰＦ１７２が再生される（再生処理）。

このように、三元触媒１７０およびＧＰＦ１７２によって浄化された排気ガスは、マフラ１７４を通じて外部に排気される。

ＥＧＲ管１８０は、排気管１６０における三元触媒１７０の上流側と、吸気管１４０におけるスロットル弁１４２の下流側とに接続される。ＥＧＲ管１８０は、排気管１６０を流通する排気ガスの一部を吸気管１４０に還流させる（以下、還流させた排気ガスを「ＥＧＲガス」と称する）。

ＥＧＲ管１８０には、ＥＧＲクーラ１８２が設けられており、ＥＧＲクーラ１８２で冷却されたＥＧＲガスは、吸気管１４０、吸気ポート１２４を通じて燃焼室１１８に還流する。ＥＧＲバルブ１８４は、ＥＧＲ管１８０におけるＥＧＲクーラ１８２の下流側に設けられる。ＥＧＲバルブ１８４は、ＥＧＲ管１８０を開閉して流路幅を調整することで、ＥＧＲ管１８０を流れるＥＧＲガスの流量を制御する。ＥＧＲ管１８０を介して吸気管１４０に流入したＥＧＲガスは、スロットル弁１４２を通過した吸気とともに燃焼室１１８に供給される。

また、エンジンシステム１００には、吸入空気量センサ１９０、スロットル開度センサ１９２、クランク角センサ１９４、アクセル開度センサ１９６、差圧センサ１９８が設けられる。

吸入空気量センサ１９０は、エンジンＥに流入する吸入空気量を検出する。スロットル開度センサ１９２は、スロットル弁１４２の開度を検出する。クランク角センサ１９４は、クランクシャフト１２２のクランク角を検出する。アクセル開度センサ１９６は、アクセル（図示せず）の開度を検出する。差圧センサ１９８は、排気管１６０における、ＧＰＦ１７２の上流側と下流側の圧力差（差圧）を検出する。

これら各センサ１９０～１９８は、ＥＣＵ１０に接続されており、検出値を示す信号をＥＣＵ１０に出力する。

ＥＣＵ１０は、各センサ１９０～１９８から出力された信号を取得してエンジンＥを制御する。ＥＣＵ１０は、エンジンＥを制御する際、信号取得部１２、駆動制御部１４、バルブ制御部１６、圧力制御部１８（制御部）として機能する。

信号取得部１２は、各センサ１９０～１９８が検出した値を示す信号を取得する。また、信号取得部１２は、クランク角センサ１９４から取得したクランク角を示す信号に基づいてエンジンＥの回転数（クランクシャフトの回転数）を導出するとともに、吸入空気量センサ１９０から取得した吸入空気量を示す信号に基づいてエンジンＥの負荷（エンジン負荷）を導出する。かかる吸入空気の圧力からエンジン負荷を求める技術は、既存の様々な技術を利用可能なので、ここではその説明を省略する。

駆動制御部１４は、信号取得部１２が取得した信号に基づいて、スロットル弁用アクチュエータ（図示せず）、インジェクタ１５０、点火プラグ１５２を制御する。

バルブ制御部１６は、エンジン負荷に応じて、不図示のアクチュエータを駆動させ、ＥＧＲバルブ１８４を開閉制御する。具体的に説明すると、不図示のメモリは、エンジン負荷（吸入空気量）と、ＥＧＲバルブ１８４の開度とが関連付けられたＥＧＲマップを保持しており、バルブ制御部１６は、ＥＧＲマップを参照して、ＥＧＲバルブ１８４の開度を決定する。そして、バルブ制御部１６は、決定した開度となるように、ＥＧＲバルブ１８４を開閉制御する。なお、本実施形態において、ＥＧＲマップは、排気管１６０（ＥＧＲバルブ１８４の上流側）の圧力が後述する目標値であるとして作成される。

このように、ＥＧＲガスを燃焼室１１８に還流させることにより、燃焼室１１８内の酸素濃度を低下させることができ、燃焼温度を低減することが可能となる。これにより、燃焼室１１８内における窒素酸化物の生成を抑制することができ、また、燃費を向上させることが可能となる。

ところで、ＥＧＲガスの流量に対する、ＥＧＲバルブ１８４の開度の設定（チューニング）は、新品（初期状態）のＧＰＦ１７２が排気管１６０に配された状態で行われる。つまり、従来、ＥＧＲマップは、排気管１６０の圧力損失が最も小さい状態で作成される。例えば、ＥＧＲマップは、エンジンシステム１００が搭載された車両の製造過程で作成される。

一方、上記したように、エンジンＥの運転時間が経過する（走行距離が長くなる）に従って、排気ガスに含まれる粒子状物質のＧＰＦ１７２への堆積量が増加する。そうすると、ＧＰＦ１７２の圧力損失が増加する。これにより、排気管１６０の圧力が上昇し、ＥＧＲバルブ１８４の上流側の圧力が上昇する。ＥＧＲバルブ１８４の開度の設定（従来のＥＧＲマップの作成）時と比べてＥＧＲバルブ１８４の上流側の圧力が高くなると、ＥＧＲバルブ１８４を開いたときに、ＥＧＲバルブ１８４の開度に対して設定された流量よりも大流量のＥＧＲガスが還流されてしまう。その結果、燃焼室１１８における燃焼が変化して、排気ガス中の炭化水素等が増加したり、エンジン出力やトルクが想定より小さくなったり、意図せずエンジンＥが停止したり（エンストが生じたり）、エンジンＥの振動および音が想定より大きくなったりする場合がある。

そこで、エンジンシステム１００は、圧力制御部１８および圧力調整機構２００を備え、排気管１６０内の圧力を所定の目標値に維持する。また、本実施形態のエンジンシステム１００では、初期状態のＧＰＦ１７２が排気管１６０に配され、かつ、圧力調整機構２００によって排気管１６０内の圧力を目標値とした状態でＥＧＲマップが作成される。

圧力調整機構２００は、バルブ２１０と、アクチュエータ２１２とを含む。バルブ２１０は、排気管１６０を開閉して流路幅を調整する。バルブ２１０は、排気管１６０におけるＧＰＦ１７２とマフラ１７４との間（ＧＰＦ１７２の下流側）に設けられる。アクチュエータ２１２は、バルブ２１０を開閉駆動する。

圧力制御部１８は、ＧＰＦ１７２の圧力損失に基づいて、排気管１６０内におけるＧＰＦ１７２の上流側の圧力が目標値となるように、アクチュエータ２１２を駆動して、バルブ２１０の開度を制御する。

図２は、ＧＰＦ１７２の圧力損失、および、目標圧力損失を説明する図である。図２中、目標圧力損失を実線で示し、初期状態のＧＰＦ１７２の圧力損失を破線で示し、粒子状物質が堆積したＧＰＦ１７２の圧力損失の変化を一点鎖線で示す。

図２に示すように、ＧＰＦ１７２の圧力損失は、ＧＰＦ１７２における粒子状物質の堆積量に拘わらず（初期状態、堆積量の多少に拘わらず）、エンジン負荷が上昇するに従って上昇する。

また、ＧＰＦ１７２の圧力損失は、エンジン負荷が等しい場合、ＧＰＦ１７２における粒子状物質の堆積量によって異なる。例えば、ＧＰＦ１７２における粒子状物質の堆積量が相対的に多い場合、ＧＰＦ１７２の圧力損失は相対的に大きい。また、初期状態や再生処理を実行した後等のＧＰＦ１７２における粒子状物質の堆積量が相対的に少ない場合、ＧＰＦ１７２の圧力損失は相対的に小さい。つまり、圧力調整機構２００を備えない場合、排気管１６０の圧力損失は、ＧＰＦ１７２の圧力損失と実質的に等しくなり、ＧＰＦ１７２における粒子状物質の堆積量によって変動する。

そこで、圧力調整機構２００によって、排気管１６０の圧力損失を目標圧力損失まで高めることで、排気管１６０（ＥＧＲバルブ１８４の上流側）の圧力を目標値に維持する。目標値は、初期状態のＧＰＦ１７２の圧力損失、および、圧力調整機構２００によって調整可能な最大圧力値に基づいて決定される。例えば、ＧＰＦ１７２の圧力損失が最も小さく、圧力調整機構２００の圧力損失が最大（バルブ２１０が全閉）の際の排気管１６０（ＧＰＦ１７２の上流側）の圧力を目標値とする。

また、目標圧力損失は、排気管１６０の圧力が目標値となる際の排気管１６０全体の圧力損失であり、下記式（１）で示される。
目標圧力損失ＰＬａ ＝ ＧＰＦ１７２の圧力損失ＰＬｇ ＋ 圧力調整機構２００による圧力損失ＰＬｐ …式（１）
目標圧力損失ＰＬａは、図２に示すように、エンジン負荷が大きくなるに従って大きくなる（漸増する）。つまり、目標圧力損失ＰＬａは、エンジン負荷ごとに異なる値となる。

したがって、圧力制御部１８は、差圧センサ１９８による検出値が目標圧力損失になるように、バルブ２１０の開度を制御する。

図３は、ＧＰＦ１７２の圧力損失ＰＬｇと、圧力調整機構２００による圧力損失ＰＬｐと、目標圧力損失ＰＬａとの関係を説明する図である。図３中、ＧＰＦ１７２の圧力損失ＰＬｇを破線で示し、圧力調整機構２００による圧力損失ＰＬｐを実線で示す。

図３に示すように、ＧＰＦ１７２の圧力損失ＰＬｇが大きい（ＧＰＦ１７２における粒子状物質の堆積量が多い）場合、圧力制御部１８は、バルブ２１０の開度を大きくして、圧力調整機構２００による圧力損失ＰＬｐを小さくする。また、ＧＰＦ１７２の圧力損失ＰＬｇが小さい（ＧＰＦ１７２における粒子状物質の堆積量が少ない）場合、圧力制御部１８は、バルブ２１０の開度を小さくして、圧力調整機構２００による圧力損失ＰＬｐを大きくする。

このように、圧力制御部１８は、排気管１６０全体の圧力損失が目標圧力損失ＰＬａとなるように、圧力調整機構２００（バルブ２１０）を制御することにより、排気管１６０（ＧＰＦ１７２の上流側）の圧力を目標値に維持することができる。

（圧力調整処理）
続いて、圧力制御部１８および圧力調整機構２００を用いた圧力調整処理について説明する。図４は、圧力制御部１８および圧力調整機構２００を用いた圧力調整処理の流れを説明するフローチャートである。本実施形態において、所定の時間間隔毎に生じる割込によって圧力調整処理が繰り返し遂行される。所定の時間は、例えば、エンジンＥが１サイクルする（吸気行程、圧縮行程、燃焼行程、排気行程が実行される）時間である。

図４に示すように、圧力制御部１８は、差圧センサ１９８の検出値が、現在のエンジン負荷に基づく目標圧力損失ＰＬａであるか否かを判定する（判定処理：Ｓ１１０）。そして、圧力制御部１８は、差圧センサ１９８の検出値が目標圧力損失ＰＬａではない、すなわち、目標圧力損失ＰＬａ未満であると判定した場合（Ｓ１１０におけるＮＯ）、圧力調整処理Ｓ１２０に処理を移す。

圧力制御部１８は、目標圧力損失ＰＬａとなるように、バルブ２１０の開度を制御し（圧力調整処理Ｓ１２０）、当該圧力調整処理を終了する。

一方、圧力制御部１８は、差圧センサ１９８の検出値が目標圧力損失ＰＬａであると判定した場合（Ｓ１１０におけるＹＥＳ）、当該圧力調整処理を終了する。つまり、差圧センサ１９８の検出値（排気管１６０の圧力損失）が目標圧力損失ＰＬａである場合、圧力調整処理Ｓ１２０を実行しない。

以上説明したように、本実施形態のエンジンシステム１００は、圧力調整機構２００を備えることで、排気管１６０の圧力損失を敢えて高い状態とし、排気管１６０の圧力を目標値に維持する。つまり、ＧＰＦ１７２の圧力損失（堆積量）に拘らず、排気管１６０の圧力を目標値とすることができる。これにより、ＧＰＦ１７２における粒子状物質の堆積量に拘わらず、ＥＧＲマップに従った流量でＥＧＲガスを還流することが可能となる。したがって、ＥＧＲガスが意図せず大量に燃焼室１１８に供給されてしまう事態を回避することができる。これにより、エンジンＥの不具合を抑制することが可能となる。

また、上記したように、目標値は、初期状態のＧＰＦ１７２の圧力損失、および、圧力調整機構２００によって調整可能な最大圧力値に基づいて決定される。これにより、ＧＰＦ１７２における粒子状物質の堆積量に拘らず、圧力調整機構２００によってＧＰＦ１７２の上流側の圧力を目標値に維持することができる。

また、圧力調整機構２００を備える構成により、排気管１６０内の圧力を相対的に高く維持することができる。これにより、排気ガスと三元触媒１７０との接触確率を向上させることができ、三元触媒１７０による排気ガスの浄化効率を向上させることが可能となる。

（第１の変形例）
図５は、第１の変形例の圧力調整機構３００を説明する図である。図５に示すように、圧力調整機構３００は、複数のフィルタ機構３１０を含む。フィルタ機構３１０は、メッシュフィルタ３２０と、移動部３２２とを含む。

メッシュフィルタ３２０は、排気管１６０におけるＧＰＦ１７２と、マフラ１７４との間に設けられる。メッシュフィルタ３２０は、網目構造のフィルタであり、排気管１６０の流路断面全面に亘る大きさである。

移動部３２２は、例えば、アクチュエータである。移動部３２２は、メッシュフィルタ３２０を挿入位置と退避位置との間で移動させる。挿入位置は、メッシュフィルタ３２０が排気管１６０内に配される位置であり、メッシュフィルタ３２０によって排気管１６０の流路が覆われる位置である。退避位置は、メッシュフィルタ３２０が排気管１６０外に配される位置である。

第１の変形例において、圧力制御部１８は、移動部３２２を制御して、１または複数のメッシュフィルタ３２０を挿入位置から退避位置に移動させたり、退避位置から挿入位置に移動させたりすることにより、排気管１６０内におけるＧＰＦ１７２の上流側の圧力を目標値とする。

例えば、不図示のメモリは、目標値とするための、差圧センサ１９８の検出値に対する、挿入位置に配するメッシュフィルタ３２０の数が関連付けられたフィルタマップを保持している。そして、圧力制御部１８は、差圧センサ１９８の検出値に基づいて、フィルタマップを参照し、挿入位置に配するメッシュフィルタ３２０の数を決定する。なお、圧力制御部１８によって、挿入位置に位置させたメッシュフィルタ３２０の数が多い場合、圧力調整機構３００による圧力損失が大きくなる。また、圧力制御部１８によって、挿入位置に位置させたメッシュフィルタ３２０の数が少ない場合、圧力調整機構３００による圧力損失が小さくなる。

第１の変形例にかかる圧力調整機構３００においても、排気管１６０の圧力損失を敢えて高い状態とし、排気管１６０内の圧力を目標値に維持することができる。これにより、エンジンＥの不具合を抑制することが可能となる。

（第２の変形例）
図６は、第２の変形例の圧力調整機構４００を説明する図である。図６に示すように、圧力調整機構４００は、バルブ２１０と、アクチュエータ２１２と、バイパス路４１０と、ＧＰＦ４２０とを含む。なお、上記圧力調整機構２００と実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

バイパス路４１０は、排気管１６０におけるＧＰＦ１７２の下流側から分岐され、バルブ２１０が配される箇所の下流側に再接続される。つまり、バイパス路４１０は、排気管１６０におけるバルブ２１０が配される箇所をバイパスする。

ＧＰＦ４２０（第２フィルタ）は、バイパス路４１０に設けられる。ＧＰＦ４２０は、上記ＧＰＦ１７２と同様に、排気ポート１２６から排気された排気ガス中の粒子状物質（煤、および、アッシュ）を捕捉する。ＧＰＦ４２０は、例えば、ウォールフロー型のフィルタである。ＧＰＦ４２０は、粒子状物質を捕捉する機能を有するとともに、排気ガスを浄化する触媒（例えば、三元触媒１７０と同様の、炭化水素、一酸化炭素、窒素酸化物を除去する三元触媒）を含む。

第２の変形例にかかる圧力調整機構４００においても、排気管１６０の圧力損失を敢えて高い状態とし、排気管１６０内の圧力を目標値に維持することができる。これにより、エンジンＥの不具合を抑制することが可能となる。

また、圧力調整機構４００は、ＧＰＦ１７２に加えて、ＧＰＦ４２０を備える。これにより、排気ガスの浄化効率を向上させることができる。

（第３の変形例）
図７は、第３の変形例のエンジンシステム５００を説明する図である。図７に示すように、エンジンシステム５００は、差圧センサ１９８に代えて、排気圧センサ５１０を備える点、および、圧力制御部５８の機能以外、エンジンシステム１００と実質的に等しい。したがって、上記エンジンシステム１００と実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

排気圧センサ５１０は、排気管１６０におけるＥＧＲ管１８０の接続箇所と、三元触媒１７０との間に設けられる。排気圧センサ５１０は、排気管１６０におけるＥＧＲ管１８０の接続箇所と、三元触媒１７０との間の圧力を検出する。

圧力制御部５８（制御部）は、排気圧センサ５１０による検出値が目標値となるように、圧力調整機構２００（バルブ２１０）を制御（例えば、フィードバック制御）する。

第３の変形例にかかるエンジンシステム５００においても、排気管１６０内の圧力を目標値に維持することができる。これにより、エンジンＥの不具合を抑制することが可能となる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

なお、上記実施形態および変形例において、圧力調節機構２００、３００、４００が設けられる車両として、ＥＧＲ管１８０およびＥＧＲバルブ１８４を備える車両を例に挙げて説明した。しかし、ＥＧＲ管１８０およびＥＧＲバルブ１８４は必須の構成ではない。例えば、ＥＧＲ管１８０およびＥＧＲバルブ１８４を備えない車両において排気管１６０内におけるＧＰＦ１７２の上流側の圧力が所定の目標値となるように圧力調整処理を行うことで、排気ポート１２６を通じて燃焼室１１８に流入するＥＧＲガス（内部ＥＧＲ）の流量を調整することができる。

また、上記実施形態および変形例において、ＥＣＵ１０が圧力制御部１８、５８（制御部）として機能する構成を例に挙げて説明した。しかし、圧力制御部１８、５８は、ＥＣＵ１０と別体で構成されてもよい。

また、上記実施形態におよび変形例において、ＧＰＦ１７２が触媒を含む構成を例に挙げて説明したが、ＧＰＦ１７２は粒子状物質を捕捉できればよく、触媒を含まずともよい。同様に、ＧＰＦ４２０は、粒子状物質を捕捉できればよく、触媒を含まずともよい。

また、上記実施形態および変形例において、エンジンＥとしてガソリンエンジンを例に挙げて説明した。しかし、圧力調整機構２００、３００、４００は、エンジンの種類に限らず粒子状物質を捕捉するフィルタを備える排気管に設けられていればよい。例えばディーゼルエンジンを備える車両にあっては、圧力調整機構２００、３００、４００は、排気管におけるＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）の下流側に設けられていてもよい。

また、上記実施形態および変形例において、圧力調整機構２００、３００、４００が、排気管１６０におけるＧＰＦ１７２の下流側に設けられる構成を例に挙げて説明した。しかし、圧力調整機構２００、３００、４００は、排気管１６０におけるＧＰＦ１７２の上流側（例えば、三元触媒１７０とＧＰＦ１７２との間）に設けられてもよい。

また、上記実施形態において、１サイクル毎に生じる割込によって圧力調整処理が繰り返し遂行される構成を例に挙げて説明した。しかし、１サイクルより長い所定の時間間隔毎に生じる割込によって圧力調整処理が繰り返し遂行されてもよい。この場合、再生処理の実行後にも圧力調整処理が遂行されてもよい。再生処理を行うと、ＧＰＦ１７２の圧力損失が急激に小さくなる。そこで、再生処理が行われた後に、圧力調整処理を行うことにより、排気管１６０の圧力を直ちに目標値まで上昇させることができる。また、所定のエンジン負荷の際に、圧力調整処理が遂行されてもよい。

また、上記実施形態および第１、第２の変形例において、圧力制御部１８は、差圧センサ１９８の検出値に基づいて、ＧＰＦ１７２の圧力損失を導出する構成を例に挙げて説明した。しかし、ＧＰＦ１７２の圧力損失の導出方法に限定はない。例えば、エンジンＥの運転条件や運転時間（走行距離）に基づいて、ＧＰＦ１７２における粒子状物質の堆積量を推定し、推定した堆積量に基づいてＧＰＦ１７２の圧力損失を導出してもよい。

また、上記実施形態および第１、第２の変形例において、差圧センサ１９８が、三元触媒１７０とＧＰＦ１７２との間（ＧＰＦ１７２の上流側）と、ＧＰＦ１７２と圧力調整機構２００、３００、４００との間（ＧＰＦ１７２の下流側）とに設けられる構成を例に挙げて説明した。しかし、差圧センサ１９８は、排気管１６０における三元触媒１７０の上流側と、圧力調整機構２００、３００、４００の下流側の圧力差を検出できればよい。例えば、差圧センサ１９８は、ＧＰＦ１７２の上流側と、圧力調整機構２００、３００、４００の下流側との圧力差を検出してもよい。つまり、差圧センサ１９８は、三元触媒１７０とＧＰＦ１７２との間（もしくは、三元触媒１７０の上流側）と、圧力調整機構２００、３００、４００とマフラ１７４との間に設けられてもよい。

また、上記第１の変形例において、１の移動部３２２が１のメッシュフィルタ３２０を移動させる構成を例に挙げて説明した。しかし、１の移動部３２２が複数のメッシュフィルタ３２０を移動させてもよい。

また、上記第２の変形例において、バイパス路４１０にＧＰＦ４２０が設けられる構成を例に挙げて説明した。しかし、ＧＰＦ４２０に代えて、または、加えて、バイパス路４１０にメッシュフィルタが設けられていてもよい。

また、上記第３の変形例において、排気圧センサ５１０が、排気管１６０におけるＥＧＲ管１８０の接続箇所と、三元触媒１７０との間の圧力を検出する場合を例に挙げて説明した。しかし、排気圧センサ５１０は、排気管１６０における三元触媒１７０とＧＰＦ１７２との間の圧力を検出してもよい。

本発明は、エンジンシステムに利用できる。

１８、５８ 圧力制御部（制御部）
１００、５００ エンジンシステム
１７２ ＧＰＦ（第１フィルタ）
２００、３００、４００ 圧力調整機構
２１０ バルブ
３２０ メッシュフィルタ
３２２ 移動部
４１０ バイパス路
４２０ ＧＰＦ（第２フィルタ）

Claims (6)

1. エンジンから排気された排気ガスが通過する排気管内に設けられ、前記排気ガスに含まれる粒子状物質を捕捉する第１フィルタと、
   前記排気管内に設けられ、前記排気管内の圧力を調整する圧力調整機構と、
   前記排気管内における前記第１フィルタの上流側の圧力が所定の目標値となるように前記圧力調整機構を制御する制御部と、
   を備え、
   前記目標値は、初期状態の前記第１フィルタの圧力損失、および、前記圧力調整機構によって調整可能な最大圧力値に基づいて決定されるエンジンシステム。
2. エンジンから排気された排気ガスが通過する排気管内に設けられ、前記排気ガスに含まれる粒子状物質を捕捉する第１フィルタと、
   前記排気管内に設けられ、前記排気管内の圧力を調整する圧力調整機構と、
   前記排気管内における前記第１フィルタの上流側の圧力が所定の目標値となるように前記圧力調整機構を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記第１フィルタの圧力損失に基づいて、前記排気管内における前記第１フィルタの上流側の圧力が前記目標値となるように、前記圧力調整機構を制御するエンジンシステム。
3. エンジンから排気された排気ガスが通過する排気管内に設けられ、前記排気ガスに含まれる粒子状物質を捕捉する第１フィルタと、
   前記排気管の流路幅を調整するバルブを含み、前記排気管内に設けられ、前記排気管内の圧力を調整する圧力調整機構と、
   前記排気管内における前記第１フィルタの上流側の圧力が所定の目標値となるように前記圧力調整機構を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記バルブの開度を制御することにより、前記排気管内における前記第１フィルタの上流側の圧力を前記目標値とするエンジンシステム。
4. 前記圧力調整機構は、
   前記排気管における前記バルブが配される箇所をバイパスするバイパス路と、
   前記バイパス路内に設けられ、前記排気ガスに含まれる粒子状物質を捕捉する第２フィルタと、
   をさらに含む請求項３に記載のエンジンシステム。
5. エンジンから排気された排気ガスが通過する排気管内に設けられ、前記排気ガスに含まれる粒子状物質を捕捉する第１フィルタと、
   前記排気管内に設けられ、前記排気管内の圧力を調整する圧力調整機構と、
   前記排気管内における前記第１フィルタの上流側の圧力が所定の目標値となるように前記圧力調整機構を制御する制御部と、
   を備え、
   前記圧力調整機構は、
   複数のメッシュフィルタと、
   前記メッシュフィルタが前記排気管内に位置する挿入位置と、前記メッシュフィルタが前記排気管外に位置する退避位置とに、前記メッシュフィルタを移動させる移動部と、
   を含み、
   前記制御部は、前記移動部を制御することにより、前記排気管内における前記第１フィルタの上流側の圧力を前記目標値とするエンジンシステム。
6. エンジンから排気された排気ガスが通過する排気管内に設けられ、前記排気ガスに含まれる粒子状物質を捕捉する第１フィルタと、
   前記排気管内に設けられ、前記排気管内の圧力を調整する圧力調整機構と、
   前記排気管内における前記第１フィルタの上流側と下流側との差圧が、前記エンジンの負荷が大きくなるに従って大きく設定される目標圧力損失となるように前記圧力調整機構を制御する制御部と、
   を備えるエンジンシステム。

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