WO2017018083A1 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

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嘉人 野木
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トヨタ自動車株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a control device for an internal combustion engine including an EGR device.
  • An exhaust gas recirculation (EGR) device that recirculates a part of exhaust gas to an intake passage is one means for reducing the amount of NOx generated in an internal combustion engine.
  • EGR exhaust gas recirculation
  • an exhaust passage downstream of a diesel oxidation catalyst (DOC) and a diesel particulate filter (DPF) and an intake passage upstream of a turbine of a turbocharger are connected by an EGR passage, and a part of the exhaust gas is connected.
  • An internal combustion engine including an LPL (Low Pressure Loop) -EGR device that returns an EGR gas to an intake passage is disclosed.
  • EGR gas contains a lot of moisture. For this reason, when the EGR gas merges with fresh air, the EGR gas is cooled by the relatively low temperature fresh air, moisture in the EGR gas is condensed, and condensed water may be generated in the intake passage.
  • the exhaust contains sulfur and hydrocarbon components, which are exhaust components that reduce the purification ability of diesel oxidation catalysts and NOx storage reduction catalysts, and at the same time, are acidic when dissolved in water. Exhaust component. For this reason, when specific exhaust components such as a sulfur component and a hydrocarbon component are contained in the EGR gas, the condensed water may be acidified by being dissolved in the condensed water, and the internal combustion engine may be corroded or deteriorated.
  • the internal combustion engine disclosed in Patent Document 1 includes an intake heater for heating fresh air.
  • an intake heater for heating fresh air.
  • the temperature of the mixed gas in which the EGR gas and the fresh air are merged is increased, and moisture contained in the EGR gas is condensed. Can be suppressed.
  • the generation of condensed water in the intake passage can be suppressed, and corrosion and deterioration of the internal combustion engine can be prevented.
  • Patent Document 1 always operates the intake heater, and does not control the operation or non-operation of the intake heater according to the operating state. For this reason, there is a possibility that electric power may be excessively consumed because the intake heater operates unnecessarily even under conditions where acidic condensed water is not generated. Excessive power consumption reduces fuel consumption.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a control device for an internal combustion engine that can prevent corrosion and deterioration of the internal combustion engine due to acidic condensed water without reducing fuel consumption. For the purpose.
  • a control device for an internal combustion engine includes a warming device provided in an intake passage, a catalyst provided in an exhaust passage, a filter provided downstream of a catalyst in the exhaust passage and collecting particulate matter contained in exhaust, and an exhaust passage
  • An EGR device that connects the downstream side of the filter and the intake passage and returns a part of the exhaust gas to the intake passage as EGR gas.
  • the control device includes exhaust component discharge control means, filter regeneration control means, determination means, warm air control means, and EGR gas introduction control means.
  • the exhaust component discharge control means performs an exhaust component discharge process for discharging a specific exhaust component that exhibits acidity when dissolved in water and reduces the purification ability of the catalyst by occlusion or deposition in the catalyst.
  • the filter regeneration control means performs a filter regeneration process for regenerating the filter by burning the particulate matter deposited on the filter.
  • the determination unit determines whether or not the filter regeneration process is performed by the filter regeneration control unit after the exhaust component discharge process is performed by the exhaust component discharge control unit when there is a request for introduction of EGR gas.
  • the warm-up control means warms fresh air by the warm-up device when the judgment means judges that the filter regeneration process has not been performed.
  • the EGR gas introduction control means introduces EGR gas by the EGR apparatus after the fresh air has been warmed by the warm air apparatus.
  • the catalyst is a NOx storage reduction catalyst, and the specific exhaust component is a sulfur component.
  • the catalyst in the exhaust component discharge process, the catalyst is heated to a reducing atmosphere.
  • the catalyst is a NOx storage reduction catalyst or an oxidation catalyst
  • the specific exhaust component is a hydrocarbon component.
  • the temperature of the catalyst is increased.
  • the warm-up control means may turn off the warm-up device.
  • the EGR gas introduction control means may introduce the EGR gas by the EGR device in a state where the warming device is OFF.
  • the control device may further include dew condensation determination means.
  • the condensation determination means determines whether or not condensation occurs when the EGR gas and the fresh air merge.
  • the warm air control means warms fresh air by the warm air device.
  • the EGR gas introduction control means implements introduction of EGR gas by the EGR device.
  • Exhaust components such as sulfur components and hydrocarbon components, may adhere to downstream filters.
  • the specific exhaust component adhering to the filter is removed from the filter together with the particulate matter deposited on the filter by performing the filter regeneration process. If the filter regeneration process is performed and the specific exhaust component is removed from the filter, the inflow of the specific exhaust component into the intake passage when the EGR gas is introduced is suppressed. For this reason, even if EGR gas is cooled with fresh air and condensed water is generated, the condensed water is less likely to be acidic.
  • the EGR gas is introduced by the EGR apparatus after the fresh air is warmed by the warm air apparatus.
  • condensation of moisture contained in the EGR gas is suppressed, and as a result, generation of acidic condensed water formed by melting the specific exhaust component is suppressed.
  • fuel consumption is reduced by performing fresh air warming by the warming device on the condition that the filter regeneration processing is not performed after the exhaust component discharge processing is performed. Therefore, corrosion and deterioration of the internal combustion engine due to acidic condensed water can be prevented.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram for explaining a configuration of a system according to the first embodiment.
  • the system shown in FIG. 1 includes an engine (internal combustion engine) 10.
  • the engine 10 is a diesel engine with a supercharger.
  • a turbocharger that uses exhaust gas to compress intake air is employed as a supercharger.
  • the turbocharger has a structure in which a compressor 16 provided in the intake passage 18 and a turbine 26 provided in the exhaust passage 30 are connected via a shaft.
  • the intake passage 18 is connected to the engine body 24.
  • the intake passage 18 includes an air cleaner 12 at the inlet thereof. Downstream of the air cleaner 12, an intake heater 54, which is a warming device that warms fresh air drawn into the intake passage 18, is provided.
  • a bypass passage 52 that bypasses the intake heater 54 is connected to the intake passage 18.
  • a bypass valve 50 is provided in the bypass passage 52.
  • the first throttle valve 14 is provided downstream of the intake heater 54.
  • a compressor 16 is provided downstream of the first throttle valve 14.
  • a water-cooled intercooler 38 is provided downstream of the compressor 16.
  • a radiator 40 for cooling the cooling water is connected to the intercooler 38.
  • the radiator 40 is provided with an electric water pump 42 for flowing cooling water.
  • a second throttle valve 20 is provided downstream of the intercooler 38.
  • the exhaust passage 30 is connected to the engine body 24.
  • a turbine 26 is provided in the exhaust passage 30. The turbine 26 is rotated by the exhaust from the engine body 24. When the turbine 26 rotates, the compressor 16 rotates through the shaft, and supercharging is performed.
  • a NOx storage reduction catalyst (NSR: NOxNOStorage Reduction) 44 is provided in the exhaust passage 30 downstream of the turbine 26.
  • a fuel addition valve 28 for supplying fuel as a reducing component to the NSR 44 is attached upstream of the NSR 44.
  • a particulate filter (hereinafter simply referred to as a filter) 46 is provided downstream of the NSR 44.
  • the filter 46 is made of, for example, a porous ceramic structure, and collects particulate matter (PM) contained in the exhaust gas when the exhaust gas passes through the porous wall.
  • an H2S sweeper 48 Downstream of the filter 46, an H2S sweeper 48 that has an oxygen storage capacity and adsorbs a sulfur component in the exhaust gas is provided.
  • the H2S sweeper 48 carries a transition metal such as ceria (CeO 2 ) having an oxygen storage capacity.
  • ceria CeO 2
  • the provision of the H2S sweeper 48 is not essential and may be omitted from the configuration shown in FIG.
  • the engine 10 includes an HPL (High Pressure Pressure) loop that recirculates high pressure exhaust gas as EGR gas to the intake passage 18 and an LPL (Low Pressure Pressure Loop) that recirculates low pressure exhaust gas to the intake passage 18 as EGR gas.
  • HPL-EGR passage 21 and an HPL-EGR valve 22 constitute an HPL-EGR device.
  • the HPL-EGR passage 21 connects the exhaust passage 30 between the engine body 24 and the turbine 26 and the intake passage 18 downstream from the second throttle valve 20.
  • the LPL-EGR device includes an LPL-EGR passage 36, an EGR cooler 34, and an LPL-EGR valve 35.
  • the LPL-EGR passage 36 connects the exhaust passage 30 downstream from the filter 46 and the intake passage 18 downstream from the intake heater 54 and upstream from the compressor 16.
  • the operation of the engine 10 is controlled by an ECU (Electronic Control Unit) 100 that is a control device.
  • the ECU 100 includes at least an input / output interface, a ROM, a RAM, and a CPU.
  • the input / output interface takes in sensor signals from the engine 10 and various sensors attached to the vehicle, and the first throttle valve 14, the second throttle valve 20, the HPL-EGR valve 22, the LPL-EGR valve 35, the electric water Operation signals are given to various actuators and devices such as the pump 42, the bypass valve 50, and the intake heater 54.
  • the ROM stores various data including various programs and maps used for controlling the engine 10.
  • Various functions are realized in the ECU 100 by the CPU reading and executing the program from the ROM.
  • filter regeneration processing One of the functions of the ECU 100 is a function as “filter regeneration control means” that performs filter regeneration processing for regenerating the PM collection ability of the filter 46.
  • fuel is injected from the fuel addition valve 28.
  • the injected fuel is oxidized in the NSR 44, and the exhaust temperature rises due to the reaction heat at that time.
  • the temperature rise of the filter 46 is promoted to reach the combustion temperature of PM, whereby the PM collected by the filter 46 is burned and removed from the filter 46. Go.
  • the PM collected by the filter 46 through such processing decreases, and when a predetermined time (the time when the PM accumulation amount has been reduced to a constant value) has elapsed, the fuel injection from the fuel addition valve 28 is performed. Is finished and the filter regeneration processing is finished.
  • the ECU 100 also has a function of recovering the NOx occlusion ability of the NSR 44 that has been lowered by the sulfur component (SOx) contained in the exhaust gas.
  • the sulfur component contained in the exhaust combines with barium (Ba) contained in the NSR 44 and is deposited in the form of an ionic crystalline compound such as barium sulfate (BaSO 4 ) or barium sulfite (BaSO 3 ), SO 3 or It is adsorbed on the catalyst support in the form of SO 4 or the like.
  • the deposition (or adsorption) of the sulfur component reduces the NOx storage capacity of the NSR 44. For this reason, the ECU 100 performs a sulfur component discharge process for discharging the sulfur component from the NSR 44 at a predetermined timing.
  • the sulfur component discharge process first, fuel is supplied to the exhaust passage 30 by the fuel addition valve 28 in a lean state of the air-fuel ratio, and the bed temperature of the NSR 44 is raised to a predetermined temperature or more by the oxidation reaction heat. Thereafter, the amount of fuel injected by the fuel addition valve 28 is increased or the amount of air is decreased to make the NSR 44 into a reducing atmosphere, whereby the sulfur component is discharged from the NOx occlusion material for reduction purification.
  • the execution of the sulfur component discharge process is a function as “exhaust component discharge control means” of the ECU 100.
  • FIG. 2 is a diagram showing how the sulfur component (S) deposited on the NSR 44 is moved and discharged in the NSR 44 by executing the sulfur component discharge process.
  • FIG. 2A shows the distribution of sulfur components in the longitudinal direction of the NSR 44 before the sulfur component discharge processing is performed. Since there is a higher probability of contact with the sulfur component contained in the exhaust toward the upstream side of the NSR 44, the distribution of the sulfur component within the NSR 44 is higher toward the upstream side of the NSR 44 and lower toward the downstream side. However, when the sulfur component discharge process is executed, the sulfur component moves from the upstream side to the downstream side in the NSR 44, and as shown in FIG. The position (indicated by X in the figure) also gradually moves downstream. And the sulfur component which reached the most downstream of NSR44 is discharged out of NSR44 from there.
  • the LPL-EGR gas merges with relatively low temperature fresh air. Since the LPL-EGR gas contains a large amount of moisture, condensed water may be generated due to condensation when the temperature is lowered by mixing with fresh air.
  • the sulfur component contained in the exhaust is an exhaust component (specific exhaust component) that exhibits acidity when dissolved in water. For this reason, when the sulfur component desorbed from the filter 46 is contained in the LPL-EGR gas, the sulfur component is dissolved in the condensed water generated by condensation, so that acidic condensed water is formed. Acidic condensed water causes corrosion of parts of the engine 10.
  • One method is to prevent condensation when the LPL-EGR gas joins fresh air. By warming the fresh air by the intake heater 54, the gas temperature after joining the fresh air and the LPL-EGR gas can be made higher than the dew point temperature.
  • Another method is to introduce the LPL-EGR gas in a state where no sulfur component adheres to the filter 46. For example, even after the sulfur component discharge process is executed, if the filter regeneration process is performed after that, the filter 46 has already become hot and the sulfur component has been desorbed, so the LPL-EGR gas is introduced. It can be said that it is in a good condition.
  • the former method has a disadvantage that the fuel consumption is reduced by the consumption of electric power, and the latter method also has a disadvantage that the introduction of LPL-EGR gas is restricted.
  • the intake heater The LPL-EGR gas is introduced as it is without warming fresh air.
  • the filter regeneration process is not performed after the sulfur component discharge process, the LPL-EGR gas is not introduced immediately, but the fresh air is warmed by the intake heater 54 and then the LPL-EGR gas is introduced. To do.
  • the engine 10 is corroded or deteriorated by the acid condensed water without reducing the fuel consumption. Can be prevented.
  • the ECU 100 determines whether there is an LPL-EGR introduction request from the operating conditions of the engine 10 (step S100). For example, the ECU 100 calculates the load of the engine 10 from the accelerator pedal opening and the throttle opening. When the calculated load is within a predetermined high load range, ECU 100 determines that it is necessary to introduce LPL-EGR gas, that is, there is an LPL-EGR introduction request.
  • the ECU 100 determines whether or not the amount of sulfur component accumulated in the NSR 44 is saturated (step S102).
  • the amount of sulfur component deposited can be estimated from the integrated amount of exhaust discharged from the engine body 24.
  • ECU 100 calculates the accumulation amount of the sulfur component based on the integrated amount of exhaust gas, and resets the accumulation amount when the above sulfur component discharge processing is performed.
  • the ECU 100 determines in step S102 that the amount of sulfur component accumulated in the NSR 44 is saturated, the ECU 100 performs the following processing to suppress the generation of acidic condensed water by the LPL-EGR gas containing the sulfur component. To do.
  • the ECU 100 obtains the predicted value of the dew point temperature in the intake passage 18 when the LPL-EGR gas is introduced and the predicted value of the gas temperature after the merging of the fresh air and the LPL-EGR gas with the fresh air temperature ( (Intake air temperature), atmospheric pressure, humidity, exhaust temperature, exhaust pressure, combustion air-fuel ratio, and EGR amount are calculated (step S104). Then, ECU 100 compares the dew point temperature calculated in step S104 with the post-merging gas temperature, and determines whether or not the post-merging gas temperature is lower than the dew point temperature (step S106).
  • step S106 is equivalent to determining whether or not condensed water is generated when the LPL-EGR gas and fresh air merge. If the gas temperature after the confluence is equal to or higher than the dew point temperature, no condensed water is generated even if the LPL-EGR gas is introduced, so there is no risk of corrosion or deterioration due to acidic condensed water. Therefore, when it is determined in step S106 that the post-merging gas temperature is equal to or higher than the dew point temperature, the ECU 100 introduces LPL-EGR gas without warming up by the intake heater 54 (step S110).
  • step S106 determines whether the gas temperature after joining is lower than the dew point temperature. If the gas temperature after joining is lower than the dew point temperature, condensed water is generated when LPL-EGR gas is introduced. For this reason, when it is determined in step S106 that the post-merging gas temperature is lower than the dew point temperature, the ECU 100 warms fresh air by the intake heater 54 (step S108).
  • the intake heater 54 is an electric type, the power source is switched from off to on, and when the intake heater 54 is a hot water type, hot water flow to the intake heater 54 is switched from off to on.
  • the ECU 100 simultaneously stops the electric water pump 42 and raises the temperature of the intercooler 38 in order to suppress the generation of condensed water in the intercooler 38.
  • the ECU 100 repeats the calculation of the dew point temperature and the joined gas temperature in step S104 and the determination in step S106 while continuing the warming of fresh air by the intake heater 54 in step S108 until the determination result in step S106 is negative. carry out. If it is determined in step S106 that the post-merging gas temperature has become equal to or higher than the dew point temperature, the ECU 100 introduces LPL-EGR gas (step S110).
  • the sulfur component discharged from the NSR 44 may be attached to the filter 46 located downstream of the NSR 44.
  • the sulfur component desorbed from the filter 46 may flow into the intake passage 18 together with the LPL-EGR gas.
  • the regeneration process of the filter 46 is performed after the sulfur component discharge process, since the sulfur component is removed from the filter 46 at that time, the sulfur component flows into the intake passage 18 together with the LPL-EGR gas. That is less.
  • step S102 determines in step S102 that the amount of sulfur component accumulated in the NSR 44 is not saturated, whether or not the filter regeneration process (DPF regeneration) has been performed from the execution of the sulfur component discharge process (S regeneration) to the present. Is determined (step S112). It may be determined that the filter regeneration process has been performed when the bed temperature of the filter 46 continues for a predetermined time (for example, 10 sec) or more for a predetermined temperature (for example, 650 ° C.) or more. Further, it may be determined whether or not the filter regeneration process has been performed based on the PM accumulation amount calculated in a logic different from the logic shown in the flowchart.
  • a predetermined time for example, 10 sec
  • a predetermined temperature for example, 650 ° C.
  • step S112 When the determination result in step S112 is affirmative, there is little possibility that the sulfur component flows out downstream of the filter 46.
  • the ECU 100 maintains the intake heater 54 OFF (step S114), and introduces LPL-EGR gas (step S116).
  • the bypass valve 50 may be opened to allow fresh air to pass through the bypass passage 52.
  • the filter regeneration process When the filter regeneration process has not been performed from the execution of the sulfur component discharge process to the present time, it is estimated that the sulfur component adhering to the filter 46 flows downstream from the filter 46 at the time of high load operation in which the exhaust temperature becomes high. be able to.
  • LPL-EGR gas When LPL-EGR gas is introduced in this state, the LPL-EGR gas containing a sulfur component flows into the intake passage 18. Therefore, when the ECU 100 determines in step S112 that the filter regeneration process has not been performed after the sulfur component discharge process, the ECU 100 performs the following to suppress the generation of acidic condensed water by the LPL-EGR gas containing the sulfur component. Perform the process.
  • the ECU 100 obtains the predicted value of the dew point temperature in the intake passage 18 when the LPL-EGR gas is introduced and the predicted value of the gas temperature after the merging of the fresh air and the LPL-EGR gas with the fresh air temperature ( (Intake air temperature), atmospheric pressure, humidity, exhaust temperature, exhaust pressure, combustion air-fuel ratio, and EGR amount are calculated (step S118). Then, ECU 100 compares the dew point temperature calculated in step S118 and the post-merging gas temperature, and determines whether or not the post-merging gas temperature is lower than the dew point temperature (step S120).
  • step S120 is equivalent to determining whether or not condensed water is generated when the LPL-EGR gas and fresh air merge. If the gas temperature after the confluence is equal to or higher than the dew point temperature, no condensed water is generated even if the LPL-EGR gas is introduced, so there is no risk of corrosion or deterioration due to acidic condensed water. Therefore, when it is determined in step S120 that the post-merging gas temperature is equal to or higher than the dew point temperature, the ECU 100 introduces LPL-EGR gas without warming up by the intake heater 54 (step S124).
  • step S120 when it is determined in step S120 that the post-merging gas temperature is lower than the dew point temperature, the ECU 100 warms fresh air by the intake heater 54 (step S122). At this time, the ECU 100 also simultaneously stops the electric water pump 42 and raises the temperature of the intercooler 38 in order to suppress the generation of condensed water in the intercooler 38.
  • the ECU 100 repeats the calculation of the dew point temperature and the joined gas temperature in step S118 and the determination in step S120 while continuing the warming of fresh air by the intake heater 54 in step S122 until the determination result in step S120 becomes negative. carry out.
  • the ECU 100 introduces LPL-EGR gas (step S124).
  • the fresh air is warmed by the intake heater 54 and then the LPL-EGR.
  • LPL-EGR gas is introduced by the equipment.
  • condensation of moisture contained in the LPL-EGR gas is suppressed, and as a result, generation of acidic condensed water formed by dissolving the sulfur component is suppressed.
  • the fresh air is warmed by the intake heater 54 on the condition that the filter regeneration process is not performed after the sulfur component discharge process is performed. It is possible to prevent corrosion and deterioration of the parts of the engine 10 due to acidic condensate without lowering.
  • step S112 is a function as “determination means” defined in the claims.
  • the processing of step S114 and step S122 is a function as “warm-up control means” defined in the claims.
  • step S116 and step S124 is a function as “EGR gas introduction control means” defined in the claims.
  • step S118 and step S120 is a function as “condensation determination means” defined in the claims.
  • the processing in step S118 and the determination in step S120 are omitted, and if the determination result in step S112 is negative, the fresh air is warmed by the intake heater 54 for a predetermined time, and then the LPL -Introduction of EGR gas may be carried out.
  • the hydrocarbon component discharge treatment fuel is supplied to the exhaust passage 30 by the fuel addition valve 28 in a lean state of the air-fuel ratio, and the bed temperature of the NSR 44 is raised to a predetermined temperature or more by the heat of oxidation reaction, thereby depositing carbonization.
  • the hydrogen component is combusted with the particulate matter.
  • the implementation of the hydrocarbon component discharge process is a function as “exhaust component discharge control means” of the ECU 100.
  • the hydrocarbon component adhering to the filter 46 is combusted and removed together with the particulate matter deposited on the filter 46 when the filter regeneration process is performed. Therefore, if the filter regeneration process is performed after the hydrocarbon component discharge process, the hydrocarbon component adhering to the filter 46 is already burned and removed, which is good for introducing the LPL-EGR gas. It can be said that it is in a state.
  • the processing related to the introduction of the LPL-EGR gas is switched according to the implementation status of the hydrocarbon component discharge processing and the filter regeneration processing.
  • step S202 is performed instead of the determination of step S102, and the determination of step S212 is performed instead of the determination of step S112.
  • ECU 100 determines whether or not it is immediately after the hydrocarbon component discharge process is performed (step S202). Whether or not it is immediately after execution can be determined by whether or not the elapsed time since the hydrocarbon component discharge processing has been performed exceeds a predetermined time.
  • step S104 to step S110 are performed to suppress the generation of acidic condensed water by the LPL-EGR gas containing the hydrocarbon component. Perform the process up to.
  • step S104 the ECU 100 calculates the dew point temperature in the intake passage 18 and the post-merging gas temperature when the LPL-EGR gas is introduced (step S104), and the post-merging gas. It is determined whether or not the temperature is lower than the dew point temperature (step S106). If the post-merging gas temperature is equal to or higher than the dew point temperature, the ECU 100 introduces LPL-EGR gas without warming up by the intake heater 54 (step S110). However, if the post-merging gas temperature is lower than the dew point temperature, the ECU 100 warms fresh air by the intake heater 54 (step S108). Then, ECU 100 waits for the gas temperature after joining to be equal to or higher than the dew point temperature, and introduces the LPL-EGR gas (step S110).
  • the amount of the hydrocarbon component deposited on the filter 46 is expected to be smaller than that immediately after the hydrocarbon component discharge process.
  • the hydrocarbon component remaining in the filter 46 may flow out of the filter 46 and flow into the intake passage 18 together with the LPL-EGR gas.
  • the hydrocarbon component is removed from the filter 46 together with the particulate matter at that time, so the hydrocarbon component is LPL-EGR gas. At the same time, there is little risk of flowing into the intake passage 18.
  • step S202 determines whether or not the filter regeneration process (DPF regeneration) has been performed from the execution of the hydrocarbon component discharge process to the present time (step). S212). If the filter regeneration process has already been performed, the ECU 100 maintains the intake heater 54 OFF (step S114), and introduces LPL-EGR gas (step S116).
  • DPF regeneration filter regeneration process
  • step S212 LPL-EGR gas containing a hydrocarbon component flows into the intake passage 18. Therefore, when ECU 100 determines in step S212 that the filter regeneration process has not been performed after the hydrocarbon component discharge process, the ECU 100 should suppress the generation of acidic condensed water due to the LPL-EGR gas containing the hydrocarbon component. The processes from step S118 to step S124 are performed.
  • step S212 the ECU 100 calculates the dew point temperature and the post-merging gas temperature in the intake passage 18 when the LPL-EGR gas is introduced (step S118), and the post-merging gas It is determined whether the temperature is lower than the dew point temperature (step S120). If the post-merging gas temperature is equal to or higher than the dew point temperature, the ECU 100 introduces LPL-EGR gas without warming up by the intake heater 54 (step S124). However, when the post-merging gas temperature is lower than the dew point temperature, the ECU 100 warms fresh air by the intake heater 54 (step S122). Then, ECU 100 waits for the post-merging gas temperature to be equal to or higher than the dew point temperature, and then introduces the LPL-EGR gas (step S124).
  • the fresh air is warmed by the intake heater 54 and then the LPL- Introduction of LPL-EGR gas by EGR equipment.
  • the condensation of moisture contained in the LPL-EGR gas is suppressed, and as a result, the generation of acidic condensed water formed by dissolving the hydrocarbon component is suppressed.
  • the fresh air is warmed by the intake heater 54 on the condition that the filter regeneration process is not performed after the hydrocarbon component discharge process is performed. Corrosion and deterioration of parts of the engine 10 due to acidic condensed water can be prevented without reducing fuel consumption.
  • the above-described processing according to the second embodiment may be applied to a system including a diesel oxidation catalyst (DOC) upstream of the particulate filter.
  • DOC diesel oxidation catalyst
  • the hydrocarbon component also accumulates in the DOC, it is preferable to carry out the hydrocarbon component discharge treatment for the DOC.
  • the hydrocarbon component that has passed through the DOC without being burned adheres to the filter located downstream of the DOC, and flows out of the filter downstream during high-load operation.
  • the fresh air is warmed by the intake heater and then the LPL-EGR gas is introduced. do it.

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Abstract

内燃機関の制御装置は、特定排気成分を触媒から排出させる排気成分排出処理を行う排気成分排出制御手段と、フィルタに堆積した粒子状物質を燃焼させてフィルタを再生するフィルタ再生処理を行うフィルタ再生制御手段と、ＥＧＲガスの導入要求があった場合に、排気成分排出処理が実施された後にフィルタ再生処理が実施されているか否かを判定する判定手段と、判定手段によってフィルタ再生処理が未実施であると判定された場合、暖気装置によって新気を暖める暖気制御手段と、判定手段によってフィルタ再生処理が未実施であると判定された場合、暖気装置によって新気が暖められてから、ＥＧＲ装置によるＥＧＲガスの導入を実施するＥＧＲガス導入制御手段と、を備える。

Description

内燃機関の制御装置
　この発明は、ＥＧＲ装置を備える内燃機関の制御装置に関する。
　ディーゼルエンジンのようにリーン燃焼を行う内燃機関では、窒素酸化物（以下、ＮＯｘという）の大気への放出を抑えることが求められている。排気の一部を吸気通路に還流させる排気還流（ＥＧＲ：Exhaust Gas Recirculation）装置は、内燃機関におけるＮＯｘの発生量を低減させる一つの手段である。特許文献１には、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）及びディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）よりも下流の排気通路と、ターボチャージャのタービンより上流の吸気通路とをＥＧＲ通路で接続し、排気の一部をＥＧＲガスとして吸気通路に戻すＬＰＬ（Low Pressure Loop）－ＥＧＲ装置を備えた内燃機関が開示されている。
　ところで、ＥＧＲガスには多くの水分が含まれている。このため、ＥＧＲガスが新気と合流したとき、相対的に低温の新気によりＥＧＲガスが冷やされてＥＧＲガス中の水分が結露し、吸気通路において凝縮水が発生する場合がある。また、排気には硫黄成分や炭化水素成分が含まれているが、これらはディーゼル酸化触媒やＮＯｘ吸蔵還元触媒の浄化能力を低下させる排気成分であると同時に、水に溶けたときに酸性を呈する排気成分である。このため、ＥＧＲガスに硫黄成分や炭化水素成分のような特定排気成分が含まれている場合、それらが凝縮水に溶けることで凝縮水が酸性化し、内燃機関を腐食あるいは劣化させるおそれがある。
　特許文献１に開示される内燃機関は、新気を加熱するための吸気ヒータを備えている。この吸気ヒータによって吸気通路に吸入された新気を暖気してその温度を上昇させることで、ＥＧＲガスと新気とが合流した混合ガスの温度を高くして、ＥＧＲガスに含まれる水分が結露することを抑制することができる。この結果、吸気通路における凝縮水の発生を抑制して、内燃機関の腐食や劣化を防止することができる。
特開２００９－１７４４４４号公報 特開２０１３－２３１３６３号公報
　しかしながら、特許文献１の技術は、吸気ヒータを常に作動させるものであり、吸気ヒータの作動または不作動を運転状態に応じて制御するようにはなっていない。このため、酸性凝縮水が発生しないような条件下でも吸気ヒータが不必要に作動することで、電力を過剰に消費するおそれがある。電力の過剰な消費は燃費を低下させる。
　本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、燃費を低下させることなく、酸性凝縮水による内燃機関の腐食や劣化を防止することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
　本発明の１つの観点において、内燃機関の制御装置が提供される。内燃機関は、吸気通路に設けられた暖気装置と、排気通路に設けられた触媒と、排気通路の触媒よりも下流に設けられて排気に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタと、排気通路のフィルタよりも下流と吸気通路とを接続して排気の一部をＥＧＲガスとして吸気通路に戻すＥＧＲ装置と、を備える。制御装置は、排気成分排出制御手段と、フィルタ再生制御手段と、判定手段と、暖気制御手段と、ＥＧＲガス導入制御手段と、を備える。排気成分排出制御手段は、水に溶けたときには酸性を呈し、触媒への吸蔵或いは堆積により触媒の浄化能力を低下させる特定排気成分を触媒から排出させる排気成分排出処理を行う。フィルタ再生制御手段は、フィルタに堆積した粒子状物質を燃焼させてフィルタを再生するフィルタ再生処理を行う。判定手段は、ＥＧＲガスの導入要求があった場合に、排気成分排出制御手段により排気成分排出処理が実施された後においてフィルタ再生制御手段によりフィルタ再生処理が実施されているか否かを判定する。暖気制御手段は、判定手段によってフィルタ再生処理が未実施であると判定された場合、暖気装置によって新気を暖める。ＥＧＲガス導入制御手段は、判定手段によってフィルタ再生処理が未実施であると判定された場合、暖気装置によって新気が暖められてから、ＥＧＲ装置によるＥＧＲガスの導入を実施する。
　例えば、触媒は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒であり、特定排気成分は、硫黄成分である。この場合、排気成分排出処理では、触媒を昇温させ且つ還元雰囲気にすることが行われる。
　また例えば、触媒は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒または酸化触媒であり、特定排気成分は、炭化水素成分である。この場合、排気成分排出処理では、触媒を昇温させることが行われる。
　判定手段によってフィルタ再生処理が実施済みであると判定された場合、暖気制御手段は、暖気装置をＯＦＦしてもよい。この場合、ＥＧＲガス導入制御手段は、暖気装置がＯＦＦの状態でＥＧＲ装置によるＥＧＲガスの導入を実施してもよい。
　制御装置は、更に、結露判定手段を備えてもよい。判定手段によってフィルタ再生処理が未実施であると判定された場合、結露判定手段は、ＥＧＲガスと新気とが合流したときに結露が発生するか否かを判定する。結露判定手段によって結露が発生すると判定された場合、暖気制御手段は、暖気装置によって新気を暖める。結露判定手段によって結露が発生しないと判定された場合、ＥＧＲガス導入制御手段は、ＥＧＲ装置によるＥＧＲガスの導入を実施する。
　特定排気成分を触媒から排出させる排気成分排出処理が実施された場合、触媒から排出された特定排気成分（水に溶けたときには酸性を呈し、触媒への吸蔵或いは堆積により触媒の浄化能力を低下させる排気成分、例えば、硫黄成分や炭化水素成分）が下流のフィルタに付着する場合がある。フィルタに付着した特定排気成分は、フィルタ再生処理が実施されることでフィルタに堆積した粒子状物質とともにフィルタから除去される。フィルタ再生処理が実施されて特定排気成分がフィルタから除去されているのであれば、ＥＧＲガスの導入時の吸気通路への特定排気成分の流入は抑えられる。このため、ＥＧＲガスが新気で冷やされて凝縮水が発生したとしても、その凝縮水が酸性になるおそれは少ない。ところが、排気成分排出処理の実施後にフィルタ再生処理が実施されていない場合、フィルタに付着した特定排気成分がフィルタから流れ出すため、ＥＧＲ装置によるＥＧＲガスの導入を実施したときには、特定排気成分を含むＥＧＲガスが吸気通路へ流入することになる。
　本発明によれば、排気成分排出処理が実施された後においてフィルタ再生処理が未実施である場合には、暖気装置によって新気を暖めてからＥＧＲ装置によるＥＧＲガスの導入を実施する。その結果、ＥＧＲガスに含まれる水分の結露が抑えられ、ひいては、特定排気成分が溶けてできる酸性凝縮水の発生は抑えられる。このように、ＥＧＲガスの導入要求があった場合において、排気成分排出処理の実施後にフィルタ再生処理が未実施であることを条件に暖気装置による新気の暖気を行うことで、燃費を低下させることなく、酸性凝縮水による内燃機関の腐食や劣化を防止することができる。
第１の実施の形態のシステムの構成を説明するための概略構成図である。 硫黄成分排出処理の効果を説明するための図である。 第１の実施の形態において実施されるＬＰＬ－ＥＧＲの導入に係る処理を表したフローチャートである。 第２の実施の形態において実施されるＬＰＬ－ＥＧＲの導入に係る処理を表したフローチャートである。
＜第１の実施の形態＞
［システムの構成］
　図１は、第１の実施の形態のシステムの構成を説明するための概略構成図である。図１に示すシステムは、エンジン（内燃機関）１０を備える。エンジン１０は、過給機付きディーゼルエンジンである。
　第１の実施の形態では過給機として、排気を利用して吸気を圧縮するターボチャージャが採用されている。ターボチャージャは、吸気通路１８に設けられるコンプレッサ１６と排気通路３０に設けられるタービン２６とが軸を介在して連結される構造をとっている。
　エンジン本体２４には、吸気通路１８が接続されている。吸気通路１８は、その入口にエアクリーナ１２を備えている。エアクリーナ１２の下流には、吸気通路１８に吸入された新気を暖める暖気装置である吸気ヒータ５４が設けられる。吸気通路１８には、吸気ヒータ５４をバイパスするバイパス通路５２が接続されている。バイパス通路５２には、バイパスバルブ５０が設けられる。
　吸気ヒータ５４の下流には、第１のスロットルバルブ１４が設けられている。第１のスロットルバルブ１４の下流には、コンプレッサ１６が設けられている。コンプレッサ１６の下流には、水冷式のインタークーラ３８が設けられている。インタークーラ３８には、冷却水を冷却するラジエータ４０が接続されている。ラジエータ４０には、冷却水を流すための電動ウォーターポンプ４２が設けられている。インタークーラ３８の下流には、第２のスロットルバルブ２０が設けられている。
　エンジン本体２４には、排気通路３０が接続されている。排気通路３０には、タービン２６が設けられている。エンジン本体２４からの排気によりタービン２６が回転する。タービン２６が回転することにより、軸を介してコンプレッサ１６が回転して過給が行われている。
　タービン２６の下流の排気通路３０には、ＮＯｘ吸蔵還元触媒（ＮＳＲ：NOx Storage Reduction）４４が設けられる。ＮＳＲ４４の上流には、還元成分としての燃料をＮＳＲ４４に供給するための燃料添加弁２８が取り付けられている。
　ＮＳＲ４４の下流には、パティキュレートフィルタ（以下、単にフィルタという。）４６が設けられている。フィルタ４６は、例えば多孔質セラミック構造体で成り、排気が多孔質の壁を通過する際に、この排気中に含まれる粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）を捕集するようになっている。
　フィルタ４６よりも下流には、酸素貯蔵能を有し、排気中の硫黄成分を吸着するＨ２Ｓスイーパ４８が設けられている。Ｈ２Ｓスイーパ４８には、酸素貯蔵能を有する例えばセリア（ＣｅＯ２）等の遷移金属が担持されている。ただし、Ｈ２Ｓスイーパ４８を設けることは必須ではなく、図１に示す構成から省略してもよい。
　エンジン１０には、高圧の排気をＥＧＲガスとして吸気通路１８に再循環させるＨＰＬ（High Pressure Loop）－ＥＧＲ装置と、低圧の排気をＥＧＲガスとして吸気通路１８に再循環させるＬＰＬ（Low Pressure Loop）－ＥＧＲ装置とが設けられている。図１において、ＨＰＬ－ＥＧＲ通路２１及びＨＰＬ－ＥＧＲバルブ２２がＨＰＬ－ＥＧＲ装置を構成している。ＨＰＬ－ＥＧＲ通路２１は、エンジン本体２４とタービン２６との間の排気通路３０と、第２のスロットルバルブ２０より下流の吸気通路１８とを接続している。ＬＰＬ－ＥＧＲ装置は、図１において、ＬＰＬ－ＥＧＲ通路３６、ＥＧＲクーラ３４、そしてＬＰＬ－ＥＧＲバルブ３５から構成されている。ＬＰＬ－ＥＧＲ通路３６は、フィルタ４６より下流の排気通路３０と、吸気ヒータ５４より下流であってコンプレッサ１６より上流の吸気通路１８とを接続している。
　エンジン１０の運転は、制御装置であるＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００によって制御される。ＥＣＵ１００は、少なくとも入出力インタフェース、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵを備えている。入出力インタフェースは、エンジン１０及び車両に取り付けられた各種センサからセンサ信号を取り込むとともに、第１のスロットルバルブ１４、第２のスロットルバルブ２０、ＨＰＬ－ＥＧＲバルブ２２、ＬＰＬ－ＥＧＲバルブ３５、電動ウォーターポンプ４２、バイパスバルブ５０、吸気ヒータ５４等の各種アクチュエータや機器に対して操作信号を与える。ＲＯＭには、エンジン１０の制御に用いる各種のプログラムやマップを含む各種のデータが記憶されている。ＣＰＵがＲＯＭからプログラムを読みだして実行することにより、ＥＣＵ１００には様々な機能が実現される。
［フィルタ再生処理］
　ＥＣＵ１００が有する機能の一つに、フィルタ４６のＰＭ捕集能力を再生するためのフィルタ再生処理を実施する「フィルタ再生制御手段」としての機能がある。フィルタ再生処理では、燃料添加弁２８から燃料が噴射される。噴射された燃料はＮＳＲ４４において酸化し、その際の反応熱によって排気温度が上昇する。そして、昇温された排気がフィルタ４６に流れ込むと、フィルタ４６の温度上昇が促進されてＰＭの燃焼温度に達し、これによりフィルタ４６に捕集されたＰＭは燃焼してフィルタ４６から除去されていく。こうした処理を通じてフィルタ４６に捕集されたＰＭが減少していき、所定の時間（ＰＭ堆積量が一定値にまで低下したと推定される時間）が経過したところで、燃料添加弁２８からの燃料噴射が終了されてフィルタ再生処理は終了する。
［硫黄成分排出処理］
　また、ＥＣＵ１００は、排気に含まれる硫黄成分（ＳＯｘ）によって低下したＮＳＲ４４のＮＯｘ吸蔵能力を回復させる機能も有している。排気に含まれる硫黄成分は、ＮＳＲ４４に含まれるバリウム（Ｂａ）と結合して硫酸バリウム（ＢａＳＯ４）や亜硫酸バリウム（ＢａＳＯ３）などのイオン結晶性の化合物の形態で堆積したり、ＳＯ３やＳＯ４などの形態で触媒担体上に吸着されたりする。硫黄成分の堆積（或いは吸着）は、ＮＳＲ４４のＮＯｘ吸蔵能力を低下させる。このため、ＥＣＵ１００は、所定のタイミングで、ＮＳＲ４４から硫黄成分を排出させる硫黄成分排出処理を実施する。
　硫黄成分排出処理では、まず、空燃比のリーンな状態で燃料添加弁２８による排気通路３０への燃料供給が行われ、その酸化反応熱によってＮＳＲ４４の床温を所定温度以上に上昇させる。その後、燃料添加弁２８による燃料噴射量を増量させるか空気量を減少させてＮＳＲ４４を還元雰囲気にすることにより、ＮＯｘ吸蔵材から硫黄成分を排出させて還元浄化する。硫黄成分排出処理の実施は、ＥＣＵ１００が有する「排気成分排出制御手段」としての機能である。
　図２は、硫黄成分排出処理を実行することによって、ＮＳＲ４４に堆積した硫黄成分（Ｓ）がＮＳＲ４４内をどのように移動して排出されるかを示した図である。図２の（Ａ）には、硫黄成分排出処理が行われる前のＮＳＲ４４の長手方向における硫黄成分の分布が示されている。ＮＳＲ４４の上流側ほど排気に含まれる硫黄成分と接触する確率が高いため、ＮＳＲ４４内での硫黄成分の分布は、ＮＳＲ４４の上流側ほど高く下流側ほど低くなっている。しかし、硫黄成分排出処理が実行されることで、硫黄成分はＮＳＲ４４内をその上流側から下流側へと移動していき、図２の（Ｂ）に示すように、硫黄成分の堆積量のピーク位置（図中にＸで示す）も次第に下流側へと移動していく。そして、ＮＳＲ４４の最下流に到達した硫黄成分は、そこからＮＳＲ４４の外に排出される。
［第１の実施の形態の特徴的な制御］
　ここで、第１の実施の形態のシステム構成において上記の硫黄成分排出処理が実行されると、ＮＳＲ４４から排出された硫黄成分の一部がＮＳＲ４４の下流に位置するフィルタ４６に付着する。フィルタ４６に付着した硫黄成分は、高負荷運転により排気温度が上昇した場合にフィルタ４６から脱離する。付着した硫黄成分が脱離するような高負荷運転時には、ＬＰＬ－ＥＧＲガスの導入が行われる。このため、フィルタ４６から脱離した硫黄成分は、ＬＰＬ－ＥＧＲガスとともにＬＰＬ－ＥＧＲ通路３６を経由して吸気通路１８に流入することになる。
　吸気通路１８とＬＰＬ－ＥＧＲ通路３６との接続部では、ＬＰＬ－ＥＧＲガスは相対的に低温の新気に合流する。ＬＰＬ－ＥＧＲガスには多くの水分が含まれているため、新気との混合により温度が低下すると、結露により凝縮水が発生する場合がある。排気に含まれる硫黄成分は、水に溶けたときに酸性を呈する排気成分（特定排気成分）である。このため、フィルタ４６から脱離した硫黄成分がＬＰＬ－ＥＧＲガスに含まれている場合、結露で生じた凝縮水に硫黄成分が溶解して酸性凝縮水ができる。酸性凝縮水は、エンジン１０の部品の腐食の原因となる。なお、結露による凝縮水の発生はＥＧＲクーラ３４やインタークーラ３８でも起こりうるが、ＥＧＲクーラ３４やインタークーラ３８で発生する凝縮水については、今日までに様々な対策が提案されている。このため、本明細書では、ＬＰＬ－ＥＧＲガスが新気と合流したときに発生する酸性凝縮水への対応について検討する。
　吸気通路１８での酸性凝縮水の発生を防止するためには、次の２つの方法が考えられる。一つの方法は、ＬＰＬ－ＥＧＲガスが新気と合流したときに結露させないようにすることである。吸気ヒータ５４によって新気を暖めることで、新気とＬＰＬ－ＥＧＲガスとの合流後のガス温度を露点温度よりも高くすることができる。もう一つの方法は、フィルタ４６に硫黄成分が付着していない状態でＬＰＬ－ＥＧＲガスを導入することである。例えば、硫黄成分排出処理の実行後であっても、さらにその後にフィルタ再生処理が実施されていれば、既にフィルタ４６が高温になって硫黄成分が脱離しているため、ＬＰＬ－ＥＧＲガスを導入するのに良好な状態になっていると言える。ただし、前者の方法には、電力の消費によって燃費を低下させるという不利な点があり、後者の方法にも、ＬＰＬ－ＥＧＲガスの導入に制約がかかるという不利な点がある。
　そこで、第１の実施の形態では、ＬＰＬ－ＥＧＲガスの導入要求があったとき、硫黄成分排出処理の実行後であっても、さらにその後にフィルタ再生処理が実施されている場合は、吸気ヒータ５４によって新気を暖めることなく、そのままＬＰＬ－ＥＧＲガスの導入を実行する。一方、硫黄成分排出処理の実行後にフィルタ再生処理が実施されていない場合は、すぐにはＬＰＬ－ＥＧＲガスを導入せず、吸気ヒータ５４によって新気を暖めてからＬＰＬ－ＥＧＲガスの導入を実行する。このように、硫黄成分排出処理とフィルタ再生処理の実施状況に応じてＬＰＬ－ＥＧＲガスの導入に係る処理を切り替えることで、燃費を低下させることなく、酸性凝縮水によるエンジン１０の腐食や劣化を防止することができるようになる。
［具体的処理］
　以下、第１の実施の形態において実施されるＬＰＬ－ＥＧＲの導入に係る具体的な処理について、図３のフローチャートを参照して説明する。このフローチャートに示されるロジックを実現するためのプログラムはＥＣＵ１００のＲＯＭに記憶されている。そのプログラムがＲＯＭから呼び出されてＣＰＵにより実行されることにより、特許請求の範囲に規定されている「判定手段」、「暖気制御手段」、「ＥＧＲガス導入制御手段」及び「結露判定手段」としての機能がＥＣＵ１００に与えられる。
　まず、ＥＣＵ１００は、ＬＰＬ－ＥＧＲ導入要求の有無をエンジン１０の運転条件より判定する（ステップＳ１００）。例えば、ＥＣＵ１００は、アクセルペダル開度やスロットル開度からエンジン１０の負荷を計算する。計算した負荷が所定の高負荷域に入っている場合には、ＥＣＵ１００は、ＬＰＬ－ＥＧＲガスを導入する必要がある、つまり、ＬＰＬ－ＥＧＲ導入要求が有ると判断する。
　ＬＰＬ－ＥＧＲ導入要求が有る場合、ＥＣＵ１００は、ＮＳＲ４４の硫黄成分の堆積量が飽和しているか否かを判定する（ステップＳ１０２）。硫黄成分の堆積量は、エンジン本体２４から排出される排気の積算量から推定することができる。ＥＣＵ１００は、排気の積算量に基づいて硫黄成分の堆積量を計算し、上記の硫黄成分排出処理が行なわれた際に堆積量をリセットする。
　ＮＳＲ４４の硫黄成分の堆積量が飽和している場合、硫黄成分がＮＳＲ４４から下流へ流れ出していると推定することができる。この状態でＬＰＬ－ＥＧＲガスの導入を実施した場合、硫黄成分を含んだＬＰＬ－ＥＧＲガスが吸気通路１８へ流れ込むことになる。そこで、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０２においてＮＳＲ４４の硫黄成分の堆積量が飽和していると判定した場合、硫黄成分を含んだＬＰＬ－ＥＧＲガスによって酸性凝縮水が発生することを抑えるべく以下の処理を実施する。
　まず、ＥＣＵ１００は、ＬＰＬ－ＥＧＲガスを導入した場合の吸気通路１８内の露点温度の予測値と、新気とＬＰＬ－ＥＧＲガスとの合流後のガス温度の予測値とを、新気温度（吸気温度）、大気圧力、湿度、排気温度、排気圧、燃焼空燃比、及び、ＥＧＲ量から計算する（ステップＳ１０４）。そして、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０４で計算した露点温度と合流後ガス温度とを比較し、合流後ガス温度が露点温度より低いか否かを判定する（ステップＳ１０６）。
　ステップＳ１０６の判定は、ＬＰＬ－ＥＧＲガスと新気とが合流したときに凝縮水が発生するかどうかを判定していることに等しい。合流後ガス温度が露点温度以上であれば、ＬＰＬ－ＥＧＲガスの導入を実施しても凝縮水は発生しないため、酸性凝縮水による腐食や劣化のおそれはない。よって、ステップＳ１０６において合流後ガス温度が露点温度以上と判定した場合、ＥＣＵ１００は、吸気ヒータ５４による暖気を行うことなく、ＬＰＬ－ＥＧＲガスの導入を実施する（ステップＳ１１０）。
　一方、合流後ガス温度が露点温度より低い場合、ＬＰＬ－ＥＧＲガスの導入を実施すると凝縮水が発生する。このため、ステップＳ１０６において合流後ガス温度が露点温度より低いと判定した場合、ＥＣＵ１００は、吸気ヒータ５４によって新気を暖気する（ステップＳ１０８）。吸気ヒータ５４が電気式である場合には電源をオフからオンに切り替え、吸気ヒータ５４が温水式である場合には吸気ヒータ５４への温水の通水をオフからオンに切り替える。また、このとき、ＥＣＵ１００は、インタークーラ３８内での凝縮水の発生を抑制するため、電動ウォーターポンプ４２を停止させてインタークーラ３８の温度を上昇させることも同時に実施する。
　ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０６における判定結果が否定になるまで、ステップＳ１０８における吸気ヒータ５４による新気の暖気を継続しながら、ステップＳ１０４における露点温度及び合流後ガス温度の計算とステップＳ１０６の判定とを繰り返し実施する。そして、ステップＳ１０６において合流後ガス温度が露点温度以上になったと判定できたとき、ＥＣＵ１００は、ＬＰＬ－ＥＧＲガスの導入を実施する（ステップＳ１１０）。
　ＮＳＲ４４の硫黄成分の堆積量が飽和していない場合、ＮＳＲ４４から硫黄成分が流れ出ている可能性は低い。しかし、ＮＳＲ４４から硫黄成分を除去するための硫黄成分排出処理が実施されている場合には、ＮＳＲ４４から排出された硫黄成分がＮＳＲ４４の下流に位置するフィルタ４６に付着している可能性がある。フィルタ４６に硫黄成分が付着している状態でＬＰＬ－ＥＧＲガスの導入を実施した場合、フィルタ４６から脱離した硫黄成分がＬＰＬ－ＥＧＲガスとともに吸気通路１８へ流れ込むおそれがある。ただし、硫黄成分排出処理の実施後にフィルタ４６の再生処理が実施されていれば、その際に硫黄成分はフィルタ４６から除去されているので、硫黄成分がＬＰＬ－ＥＧＲガスとともに吸気通路１８へ流れ込むおそれは少ない。
　ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０２においてＮＳＲ４４の硫黄成分の堆積量が飽和していないと判定した場合、硫黄成分排出処理（Ｓ再生）の実施から現在までにフィルタ再生処理（ＤＰＦ再生）が実施されているか否かを判定する（ステップＳ１１２）。フィルタ４６の床温が所定温度（例えば６５０℃）以上の状態が所定時間（例えば１０ｓｅｃ）以上継続したことをもって、フィルタ再生処理は実施済みであると判定してよい。また、本フローチャートで示されるロジックとは別のロジックにおいて計算されているＰＭの堆積量からフィルタ再生処理が実施済みか否か判定してもよい。
　ステップＳ１１２の判定結果が肯定である場合には、フィルタ４６の下流に硫黄成分が流れ出ているおそれは少ない。この場合、ＥＣＵ１００は、吸気ヒータ５４のＯＦＦを維持し（ステップＳ１１４）、ＬＰＬ－ＥＧＲガスの導入を実施する（ステップＳ１１６）。このとき、バイパスバルブ５０を開いて新気をバイパス通路５２に通すようにしてもよい。
　硫黄成分排出処理の実施から現在までにフィルタ再生処理が実施されていない場合、排気温度が高温になる高負荷運転時には、フィルタ４６に付着した硫黄成分がフィルタ４６から下流へ流れ出していると推定することができる。この状態でＬＰＬ－ＥＧＲガスの導入を実施した場合、硫黄成分を含んだＬＰＬ－ＥＧＲガスが吸気通路１８へ流れることになる。そこで、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１１２において硫黄成分排出処理の実施後にフィルタ再生処理が実施されていないと判定した場合、硫黄成分を含んだＬＰＬ－ＥＧＲガスによって酸性凝縮水が発生することを抑えるべく以下の処理を実施する。
　まず、ＥＣＵ１００は、ＬＰＬ－ＥＧＲガスを導入した場合の吸気通路１８内の露点温度の予測値と、新気とＬＰＬ－ＥＧＲガスとの合流後のガス温度の予測値とを、新気温度（吸気温度）、大気圧力、湿度、排気温度、排気圧、燃焼空燃比、及び、ＥＧＲ量から計算する（ステップＳ１１８）。そして、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１１８で計算した露点温度と合流後ガス温度とを比較し、合流後ガス温度が露点温度より低いか否かを判定する（ステップＳ１２０）。
　ステップＳ１２０の判定は、ＬＰＬ－ＥＧＲガスと新気とが合流したときに凝縮水が発生するかどうかを判定していることに等しい。合流後ガス温度が露点温度以上であれば、ＬＰＬ－ＥＧＲガスの導入を実施しても凝縮水は発生しないため、酸性凝縮水による腐食や劣化のおそれはない。よって、ステップＳ１２０において合流後ガス温度が露点温度以上と判定した場合、ＥＣＵ１００は、吸気ヒータ５４による暖気を行うことなく、ＬＰＬ－ＥＧＲガスの導入を実施する（ステップＳ１２４）。
　一方、合流後ガス温度が露点温度より低い場合、ＬＰＬ－ＥＧＲガスの導入を実施すると凝縮水が発生する。このため、ステップＳ１２０において合流後ガス温度が露点温度より低いと判定した場合、ＥＣＵ１００は、吸気ヒータ５４によって新気を暖気する（ステップＳ１２２）。このとき、ＥＣＵ１００は、インタークーラ３８内での凝縮水の発生を抑制するため、電動ウォーターポンプ４２を停止させてインタークーラ３８の温度を上昇させることも同時に実施する。
　ＥＣＵ１００は、ステップＳ１２０における判定結果が否定になるまで、ステップＳ１２２における吸気ヒータ５４による新気の暖気を継続しながら、ステップＳ１１８における露点温度及び合流後ガス温度の計算とステップＳ１２０の判定とを繰り返し実施する。そして、ステップＳ１２０において合流後ガス温度が露点温度以上になったと判定できたとき、ＥＣＵ１００は、ＬＰＬ－ＥＧＲガスの導入を実施する（ステップＳ１２４）。
　以上説明したとおり、第１の実施の形態によれば、硫黄成分排出処理が実施された後においてフィルタ再生処理が未実施である場合には、吸気ヒータ５４によって新気を暖めてからＬＰＬ－ＥＧＲ装置によるＬＰＬ－ＥＧＲガスの導入を実施する。その結果、ＬＰＬ－ＥＧＲガスに含まれる水分の結露が抑えられ、ひいては、硫黄成分が溶けてできる酸性凝縮水の発生は抑えられる。このように、ＬＰＬ－ＥＧＲガスの導入要求があった場合において、硫黄成分排出処理の実施後にフィルタ再生処理が未実施であることを条件に吸気ヒータ５４による新気の暖気を行うことで、燃費を低下させることなく、酸性凝縮水によるエンジン１０の部品の腐食や劣化を防止することができる。
　なお、上記の具体的処理において、ステップＳ１１２の判定は特許請求の範囲に規定されている「判定手段」としての機能である。ステップＳ１１４及びステップＳ１２２の処理は特許請求の範囲に規定されている「暖気制御手段」としての機能である。ステップＳ１１６及びステップＳ１２４の処理は特許請求の範囲に規定されている「ＥＧＲガス導入制御手段」としての機能である。ステップＳ１１８及びステップＳ１２０の処理は特許請求の範囲に規定されている「結露判定手段」としての機能である。上記の具体的処理の変形例として、ステップＳ１１８の処理とステップＳ１２０の判定とを省略し、ステップＳ１１２の判定結果が否定であれば、所定時間、吸気ヒータ５４によって新気を暖めてから、ＬＰＬ－ＥＧＲガスの導入を実施するようにしてもよい。
＜第２の実施の形態＞
［炭化水素成分排出処理］
　第２の実施の形態では、排気に含まれる炭化水素成分（ＨＣ）に着目する。排気に含まれる炭化水素成分がＮＳＲ４４の端面に堆積すると、炭化水素成分は粘着性を有するため、炭化水素成分が粒子状物質を吸着してＮＳＲ４４の端面の詰まりを発生させる。ＮＳＲ４４の端面の詰まりは、ＮＳＲ４４のＮＯｘ吸蔵能力を低下させる。このため、ＥＣＵ１００は、所定のタイミングで、ＮＳＲ４４から炭化水素成分を排出させる炭化水素成分排出処理を実施する。
　炭化水素成分排出処理では、空燃比のリーンな状態で燃料添加弁２８による排気通路３０への燃料供給が行われ、その酸化反応熱によってＮＳＲ４４の床温を所定温度以上に上昇させ、堆積した炭化水素成分を粒子状物質とともに燃焼させることが行われる。炭化水素成分を粒子状物質とともに燃焼除去することによって、ＮＳＲ４４の詰まりは解消される。炭化水素成分排出処理の実施は、ＥＣＵ１００が有する「排気成分排出制御手段」としての機能である。
［第２の実施の形態の特徴的な制御］
　図１に示すシステム構成において上記の炭化水素成分排出処理が実行されると、燃焼中にＮＳＲ４４をすり抜けた炭化水素成分がＮＳＲ４４の下流に位置するフィルタ４６に再付着する。フィルタ４６に付着した炭化水素成分は、高負荷運転により排気温度が上昇した場合にフィルタ４６から脱離する。高負荷運転時にはＬＰＬ－ＥＧＲガスの導入が行われるため、フィルタ４６から脱離した炭化水素成分は、ＬＰＬ－ＥＧＲガスとともにＬＰＬ－ＥＧＲ通路３６を経由して吸気通路１８に流入することになる。炭化水素成分は水に溶けたときに酸性を呈する排気成分（特定排気成分）である。ＬＰＬ－ＥＧＲガスに含まれる炭化水素成分が吸気通路１８の凝縮水に溶けて酸性凝縮水（ＨＣＯＯＨやＣＨ３ＣＯＯＨ）ができることで、エンジン１０の部品の腐食や劣化の原因となる。
　フィルタ４６に付着した炭化水素成分は、フィルタ再生処理が実施されたときに、フィルタ４６に堆積した粒子状物質とともに燃焼除去される。よって、炭化水素成分排出処理の実施後にフィルタ再生処理が実施されているのであれば、フィルタ４６に付着した炭化水素成分は既に燃焼除去されているため、ＬＰＬ－ＥＧＲガスを導入するのに良好な状態になっていると言える。
　そこで、第２の実施の形態では、ＬＰＬ－ＥＧＲガスの導入要求があったとき、炭化水素成分排出処理の実行後であっても、さらにその後にフィルタ再生処理が実施されている場合は、そのままＬＰＬ－ＥＧＲガスの導入を実行する。一方、炭化水素成分排出処理の実行後にフィルタ再生処理が実施されていない場合は、すぐにはＬＰＬ－ＥＧＲガスを導入せず、吸気ヒータ５４によって新気を暖めてからＬＰＬ－ＥＧＲガスの導入を実行する。ＬＰＬ－ＥＧＲガスが新気と合流したときに凝縮水が発生することを抑えるためである。このように、第２の実施の形態では、炭化水素成分排出処理とフィルタ再生処理の実施状況に応じてＬＰＬ－ＥＧＲガスの導入に係る処理を切り替える。
［具体的処理］
　以下、第２の実施の形態において実施されるＬＰＬ－ＥＧＲの導入に係る具体的な処理について、図４のフローチャートを参照して説明する。このフローチャートに示されるロジックを実現するためのプログラムはＥＣＵ１００のＲＯＭに記憶されている。そのプログラムがＲＯＭから呼び出されてＣＰＵにより実行されることにより、特許請求の範囲に規定されている「判定手段」、「暖気制御手段」、「ＥＧＲガス導入制御手段」及び「結露判定手段」としての機能がＥＣＵ１００に与えられる。なお、図４において、第１の実施の形態と同一の処理を行うステップについては同一のステップ番号を付している。
　第２の実施の形態では、ステップＳ１０２の判定に代えてステップＳ２０２の判定を行い、ステップＳ１１２の判定に代えてステップＳ２１２の判定を行う。ＬＰＬ－ＥＧＲ導入要求が有る場合、ＥＣＵ１００は、炭化水素成分排出処理の実施直後か否かを判定する（ステップＳ２０２）。実施直後か否かは、炭化水素成分排出処理を実施してからの経過時間が所定時間を越えているか否かによって判定することができる。
　炭化水素成分排出処理の実施直後は、フィルタ４６に多量の炭化水素成分が付着していると推定することができる。この状態でＬＰＬ－ＥＧＲガスの導入を実施した場合、炭化水素成分を含んだＬＰＬ－ＥＧＲガスが吸気通路１８へ流れることになる。そこで、ＥＣＵ１００は、ステップＳ２０２において炭化水素成分排出処理の実施直後であると判定した場合、炭化水素成分を含んだＬＰＬ－ＥＧＲガスによって酸性凝縮水が発生することを抑えるべく、ステップＳ１０４からステップＳ１１０までの処理を実施する。
　すなわち、ＥＣＵ１００は、ステップＳ２０２の判定結果が肯定であった場合、ＬＰＬ－ＥＧＲガスを導入した場合の吸気通路１８内の露点温度と合流後ガス温度とを計算し（ステップＳ１０４）、合流後ガス温度が露点温度より低いか否かを判定する（ステップＳ１０６）。そして、合流後ガス温度が露点温度以上であれば、ＥＣＵ１００は、吸気ヒータ５４による暖気を行うことなく、ＬＰＬ－ＥＧＲガスの導入を実施する（ステップＳ１１０）。しかし、合流後ガス温度が露点温度より低い場合は、ＥＣＵ１００は、吸気ヒータ５４によって新気を暖気する（ステップＳ１０８）。そして、ＥＣＵ１００は、合流後ガス温度が露点温度以上になるのを待って、ＬＰＬ－ＥＧＲガスの導入を実施する（ステップＳ１１０）。
　炭化水素成分排出処理の実施直後でない場合、フィルタ４６の炭化水素成分の付着量は炭化水素成分排出処理の実施直後よりも減少していることが予想される。しかし、高負荷運転時には、やはり、フィルタ４６に残っている炭化水素成分がフィルタ４６から流れ出し、ＬＰＬ－ＥＧＲガスとともに吸気通路１８へ流れ込むおそれがある。ただし、炭化水素成分排出処理の実施後にフィルタ４６の再生処理が実施されていれば、その際に炭化水素成分は粒子状物質とともにフィルタ４６から除去されているので、炭化水素成分がＬＰＬ－ＥＧＲガスとともに吸気通路１８へ流れ込むおそれは少ない。
　ＥＣＵ１００は、ステップＳ２０２において炭化水素成分排出処理の実施直後でないと判定した場合、炭化水素成分排出処理の実施から現在までにフィルタ再生処理（ＤＰＦ再生）が実施されているか否かを判定する（ステップＳ２１２）。そして、フィルタ再生処理が実施済みである場合には、ＥＣＵ１００は、吸気ヒータ５４のＯＦＦを維持し（ステップＳ１１４）、ＬＰＬ－ＥＧＲガスの導入を実施する（ステップＳ１１６）。
　炭化水素成分排出処理の実施から現在までにフィルタ再生処理が実施されていない場合、排気温度が高温になる高負荷運転時には、フィルタ４６に付着した炭化水素成分がフィルタ４６から下流へ流れ出す可能性が高い。この状態でＬＰＬ－ＥＧＲガスの導入を実施した場合、炭化水素成分を含んだＬＰＬ－ＥＧＲガスが吸気通路１８へ流れることになる。そこで、ＥＣＵ１００は、ステップＳ２１２において炭化水素成分排出処理の実施後にフィルタ再生処理が実施されていないと判定した場合、炭化水素成分を含んだＬＰＬ－ＥＧＲガスによって酸性凝縮水が発生することを抑えるべく、ステップＳ１１８からステップＳ１２４までの処理を実施する。
　すなわち、ＥＣＵ１００は、ステップＳ２１２の判定結果が否定であった場合、ＬＰＬ－ＥＧＲガスを導入した場合の吸気通路１８内の露点温度と合流後ガス温度とを計算し（ステップＳ１１８）、合流後ガス温度が露点温度より低いか否かを判定する（ステップＳ１２０）。そして、合流後ガス温度が露点温度以上であれば、ＥＣＵ１００は、吸気ヒータ５４による暖気を行うことなく、ＬＰＬ－ＥＧＲガスの導入を実施する（ステップＳ１２４）。しかし、合流後ガス温度が露点温度より低い場合は、ＥＣＵ１００は、吸気ヒータ５４によって新気を暖気する（ステップＳ１２２）。そして、ＥＣＵ１００は、合流後ガス温度が露点温度以上になるのを待って、ＬＰＬ－ＥＧＲガスの導入を実施する（ステップＳ１２４）。
　以上説明したとおり、第２の実施の形態によれば、炭化水素成分排出処理が実施された後においてフィルタ再生処理が未実施である場合には、吸気ヒータ５４によって新気を暖めてからＬＰＬ－ＥＧＲ装置によるＬＰＬ－ＥＧＲガスの導入を実施する。その結果、ＬＰＬ－ＥＧＲガスに含まれる水分の結露が抑えられ、ひいては、炭化水素成分が溶けてできる酸性凝縮水の発生は抑えられる。このように、ＬＰＬ－ＥＧＲガスの導入要求があった場合において、炭化水素成分排出処理の実施後にフィルタ再生処理が未実施であることを条件に吸気ヒータ５４による新気の暖気を行うことで、燃費を低下させることなく、酸性凝縮水によるエンジン１０の部品の腐食や劣化を防止することができる。
　なお、第２の実施の形態に係る上記の処理は、パティキュレートフィルタの上流にディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）を備えるシステムにも適用してよい。炭化水素成分はＤＯＣにも堆積するので、ＤＯＣに対しても炭化水素成分排出処理を実施することが好ましい。このとき燃焼せずにＤＯＣをすり抜けた炭化水素成分は、ＤＯＣの下流に位置するフィルタに付着し、高負荷運転時にフィルタから下流へ流れ出す。この炭化水素成分がＬＰＬ－ＥＧＲガスにのって吸気通路に流入したときに酸性凝縮水が発生しないようにするには、吸気ヒータによって新気を暖めてからＬＰＬ－ＥＧＲガスを導入するようにすればよい。
１０　エンジン
１８　吸気通路
２８　燃料添加弁
３０　排気通路
３４　ＥＧＲクーラ
３５　ＬＰＬ－ＥＧＲバルブ
３６　ＬＰＬ－ＥＧＲ通路
３８　インタークーラ
４４　ＮＳＲ
４６　フィルタ
５４　吸気ヒータ
１００　ＥＣＵ

Claims (5)

  1. 　内燃機関の制御装置であって、
    　前記内燃機関は、
    　　吸気通路に設けられた暖気装置と、
    　　排気通路に設けられた触媒と、
    　　前記排気通路の前記触媒よりも下流に設けられて排気に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタと、
    　　前記排気通路の前記フィルタよりも下流と前記吸気通路とを接続して排気の一部をＥＧＲガスとして前記吸気通路に戻すＥＧＲ装置と、
    　を備え、
    　前記制御装置は、
    　　水に溶けたときには酸性を呈し、前記触媒への吸蔵或いは堆積により前記触媒の浄化能力を低下させる特定排気成分を前記触媒から排出させる排気成分排出処理を行う排気成分排出制御手段と、
    　　前記フィルタに堆積した粒子状物質を燃焼させて前記フィルタを再生するフィルタ再生処理を行うフィルタ再生制御手段と、
    　　前記ＥＧＲガスの導入要求があった場合に、前記排気成分排出制御手段により前記排気成分排出処理が実施された後において前記フィルタ再生制御手段により前記フィルタ再生処理が実施されているか否かを判定する判定手段と、
    　　前記判定手段によって前記フィルタ再生処理が未実施であると判定された場合、前記暖気装置によって新気を暖める暖気制御手段と、
    　　前記判定手段によって前記フィルタ再生処理が未実施であると判定された場合、前記暖気装置によって新気が暖められてから、前記ＥＧＲ装置によるＥＧＲガスの導入を実施するＥＧＲガス導入制御手段と、
    　を備える
    　内燃機関の制御装置。
  2. 　前記触媒は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒であり、
    　前記特定排気成分は、硫黄成分であり、
    　前記排気成分排出処理では、前記触媒を昇温させ且つ還元雰囲気にすることが行われる
    　請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
  3. 　前記触媒は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒または酸化触媒であり、
    　前記特定排気成分は、炭化水素成分であり、
    　前記排気成分排出処理では、前記触媒を昇温させることが行われる
    　請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
  4. 　前記判定手段によって前記フィルタ再生処理が実施済みであると判定された場合、前記暖気制御手段は、前記暖気装置をＯＦＦし、前記ＥＧＲガス導入制御手段は、前記暖気装置がＯＦＦの状態で前記ＥＧＲ装置によるＥＧＲガスの導入を実施する
    　請求項１から３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
  5. 　前記制御装置は、更に、結露判定手段を備え、
    　前記判定手段によって前記フィルタ再生処理が未実施であると判定された場合、前記結露判定手段は、前記ＥＧＲガスと新気とが合流したときに結露が発生するか否かを判定し、
    　前記結露判定手段によって結露が発生すると判定された場合、前記暖気制御手段は、前記暖気装置によって新気を暖め、
    　前記結露判定手段によって結露が発生しないと判定された場合、前記ＥＧＲガス導入制御手段は、前記ＥＧＲ装置によるＥＧＲガスの導入を実施する
    　請求項１から４のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
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