JP2008038624A - 内燃機関の排気浄化装置、及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】シフトチェンジの時に、有害な排気ガスの発生を、より低減させることを可能とする。
【解決手段】内燃機関の排気浄化装置（１）は、排気通路（４）から吸気通路（３）へ連通し、排気ガスの一部である還流ガスを、排気通路から吸気通路に還流させるＥＧＲ通路（１１）と、ＥＧＲ率を測定する測定手段（７ａ等）と、還流ガスの流量を、変化させるＥＧＲ弁（１４）と、シフトチェンジの際に、（i）測定されたＥＧＲ率と、目標ＥＧＲ率との偏差を入力情報とする自動制御を停止し、（ii）シフトチェンジの前におけるＥＧＲ弁の開度と、シフトチェンジの最中におけるＥＧＲ弁の開度との第１偏差を規定する第１マップ情報に基づいて、ＥＧＲ弁の開度を制御する制御手段（２０）と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば内燃機関から排出される排気ガスを浄化する内燃機関の排気浄化装置、及び方法に関する。

内燃機関から排出される排気ガスに含まれるＮＯｘの発生量を低減させるための技術として、排気ガスの一部を内燃機関の吸気通路に再循環させる、いわゆるＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）装置がある。ＥＧＲ装置は、内燃機関の燃焼室に排気ガスの一部である還流ガスを還流させることにより、燃焼室内の燃焼温度を下げてＮＯｘの発生量を減少させるものである。この還流ガスの流量と、前記内燃機関に吸入される空気の吸入量との合計量に対する、前記還流ガスの流量の割合であるＥＧＲ率は、ＥＧＲ弁の開度の自動制御（所謂、フィードバック制御）に基づいて、決定されている。このＥＧＲ弁の開度の自動制御は、ＥＧＲ弁の開度の基準となる基準マップ情報と、例えば内燃機関の回転数、及び、燃料の噴射量を入力情報とした、目標となるＥＧＲ率を規定した目標マップ情報に基づいて行われている。

特開２００５−３３７１６３号公報 特開平５−１１３１５５号公報

しかしながら、上述した手法によれば、内燃機関における低回転域や、低負荷域では，ＮＯｘの発生量の減少のために、上述した基準マップ情報、及び目標マップ情報は、ＥＧＲ弁の開度が急増するように規定している。そのため、Ｍ／Ｔ（マニュアルトランスミッション）のシフト変化、所謂、シフトチェンジの時には、低回転状態、低負荷状態になるため、ＥＧＲ弁の開度が急増し、シフト変化後、加速する際に、燃料の噴射量が増大し、Ｓｍｏｋｅが大量に発生してしまうという技術的な問題点が生じる。

そこで本発明は、上記の問題点に鑑みなされたものであり、シフトチェンジの時に、有害な排気ガスの発生を、より低減させることが可能な内燃機関の排気浄化装置及び方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排気通路から吸気通路へ連通し、前記内燃機関から排出される排気ガスの一部である還流ガスを、前記排気通路から前記吸気通路に還流させるＥＧＲ通路と、前記還流ガスの流量と、前記内燃機関に吸入される空気の吸入量との合計量に対する、前記還流ガスの流量の割合であるＥＧＲ率を測定する測定手段と、前記ＥＧＲ通路に備えられ、前記還流ガスの流量を、変化させるＥＧＲ弁と、前記内燃機関のシフト変化（シフトチェンジ）の際に、回転数が変化（大幅に（所定量だけ）不連続に変化）する場合、（i）測定された前記ＥＧＲ率と、目標ＥＧＲ率との偏差を入力情報とする自動制御を停止し、（ii）前記シフト変化の前における前記ＥＧＲ弁の開度と、前記シフト変化の最中における前記ＥＧＲ弁の開度との第１偏差を規定する第１マップ情報に基づいて、前記ＥＧＲ弁の開度を制御する制御手段と、を備える。

本発明に係る内燃機関の排気浄化装置によれば、制御手段の制御下で、クラッチが開放されシフト変化（所謂、ドライバーによるマニュアルトランスミッションの変速操作）が行われる際に、測定されたＥＧＲ率と、目標ＥＧＲ率との偏差を入力情報とする自動制御、言い換えると、ＥＧＲ弁の開度のフィードバック制御が停止される。ここに、本発明に係る目標ＥＧＲ率とは、例えば内燃機関の回転数、及び、燃料の噴射量を入力情報として、一義的に規定可能であると共に、有害な排気ガスを低減することが可能なＥＧＲ率を意味する。この目標ＥＧＲ率は、例えばＥＣＵ（Engine Control Unit）に設けられたＲＯＭ（Read Only Memory）に予め記憶された、内燃機関の回転数、及び、燃料の噴射量と、目標ＥＧＲ率と、を対応付けた所定のマップによって規定可能である。尚、この目標ＥＧＲ率は、例えば吸気管内の圧力や温度、行程排気量、ＥＧＲ弁の開度、又は、排気ガスの量等に基づいて規定される。

と同時に、又は相前後して、制御手段の制御下で、シフト変化の際に、クラッチの開放が行われる前に記憶された、ＥＧＲ弁の開度と、シフト変化の最中におけるＥＧＲ弁の開度との第１偏差を規定する第１マップ情報に基づいて、ＥＧＲ弁の開度が、例えば閉弁側において、制御される。この「第１マップ情報」は、内燃機関の回転数と、内燃機関内に噴射される燃料の噴射量とを変数として、ＥＧＲ弁の開度の急激な変化を緩衝させるために、第１偏差を規定する。ここに、本発明に係る「最中」とは、クラッチの開放からギアが変速され、所定時間だけ経過した期間を意味する。尚、この所定時間とは、実験的、理論的、経験的、シミュレーション等に基づいて、個別具体的に規定することが可能である。

この結果、制御手段の制御下で、シフト変化の最中において、ＥＧＲ弁の開度の開度の急激な変化が緩衝されることによって、還流ガスの流量が急激に変化することを効果的に防止することが可能である。従って、シフト変化の最中において、燃焼温度の急上昇や、燃焼状態の悪化等の燃焼の不安定性の顕在化を、より効果的に抑制することが可能である。以上の結果、シフト変化に起因される、燃焼温度が通常よりも高いことに起因して発生するＮＯｘの発生量に加えて、不完全燃焼に起因して発生する炭化水素や一酸化炭素やＳｍｏｋｅの発生量を顕著に減少させることが可能である。

本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の一の態様では、前記第１マップ情報は、前記内燃機関の回転数と、前記内燃機関内に噴射される燃料の噴射量とを変数とした、前記第１偏差を規定するマップ情報である。

この態様によれば、制御手段の制御下で、シフト変化の最中において、ＥＧＲ弁の開度の開度の急激な変化が緩衝されることによって、還流ガスの流量が急激に変化することを、第１マップ情報に基づいて、高精度に防止することが可能である。

上述した第１マップ情報に係る態様では、前記第１マップ情報は、前記シフト変化の最中における前記ＥＧＲ弁の閉弁側の開度を規定するマップ情報であるように構成してもよい。

このように構成すれば、制御手段の制御下で、シフト変化の最中において、ＥＧＲ弁の開度の開度の急激な変化が緩衝されることによって、還流ガスの流量が急激に変化することを、第１マップ情報に基づいて、高精度に防止することが可能である。また「閉弁側」とは、弁を略全閉に近づける方向に変化させることを意味する。

本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の他の態様では、前記制御手段は、前記シフト変化の後、加速する際に、（i）前記シフト変化の後における前記ＥＧＲ弁の開度と、（ii）前記目標ＥＧＲ率に対応される前記ＥＧＲ弁の目標開度とを連続的に近づけるように、前記ＥＧＲ弁の開度を制御する。

この態様によれば、制御手段の制御下で、シフト変化の完了後、加速する際に、（i）シフト変化の後におけるＥＧＲ弁の開度と、（ii）目標ＥＧＲ率に対応されるＥＧＲ弁の目標開度とを連続的に近づけるように、ＥＧＲ弁の開度が制御される。言い換えると、（i）シフト変化の後におけるＥＧＲ弁の開度と、（ii）目標ＥＧＲ率に対応されるＥＧＲ弁の目標開度と差が０％になるように徐々に変化される。従って、シフト変化された後、加速することに対応して発生するＮＯｘの発生量を顕著に減少させることが可能である。

本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の他の態様では、前記シフト変化の前における前記ＥＧＲ弁の開度を記憶する第１記憶手段とを更に備える。

この態様によれば、制御手段の制御下で、第１記憶手段に記憶された、ＥＧＲ弁の開度と、シフト変化の最中におけるＥＧＲ弁の開度との第１偏差を規定する第１マップ情報に基づいて、ＥＧＲ弁の開度を、高精度に制御することが可能である。

本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の他の態様では、前記吸気通路に備えられ、前記空気の流量を変化させる流量変化弁（電子スロットル弁）と、を更に備え、前記制御手段は、更に、（i）前記流量変化弁の開度と、前記流量変化弁の目標となる目標開度との偏差を入力情報とする自動制御を停止し、（ii）前記シフト変化の前における前記流量変化弁の開度と、前記シフト変化の最中における前記流量変化弁の開度との第２偏差を規定する第２マップ情報に基づいて、前記流量変化弁の開度を制御する。

この態様によれば、制御手段の制御下で、クラッチが開放されシフト変化が行われる際に、例えば電子スロットル弁等の流量変化弁の開度のフィードバック制御が停止される。と同時に、又は相前後して、制御手段の制御下で、シフト変化の際に、クラッチの開放が行われる前に記憶された、流量変化弁の開度と、シフト変化の最中における流量変化弁の開度との第２偏差を規定する第２マップ情報に基づいて、流量変化弁の開度が、開弁側において、制御される。この「第２マップ情報」は、内燃機関の回転数と、内燃機関内に噴射される燃料の噴射量とを変数として、流量変化弁の開度の急激な変化を緩衝させるために、第２偏差を規定する。

この結果、制御手段の制御下で、シフト変化の最中において、流量変化弁の開度の急激な変化が緩衝されることによって、空気の吸入量が急激に変化することを効果的に防止することが可能である。従って、シフト変化の最中において、燃焼温度の急上昇や、燃焼状態の悪化等の燃焼の不安定性の顕在化を、より効果的に抑制することが可能である。

上述した第２マップ情報に係る態様では、前記第２マップ情報は、前記内燃機関の回転数と、前記内燃機関内に噴射される燃料の噴射量とを変数とした、前記第２偏差を規定するマップ情報であるように構成してもよい。

このように構成すれば、制御手段の制御下で、シフト変化の最中において、流量変化弁の開度の開度の急激な変化が緩衝されることによって、空気の吸入量が急激に変化することを、第２マップ情報に基づいて、高精度に防止することが可能である。

上述した第２マップ情報に係る態様では、前記第２マップ情報は、前記シフト変化の後における前記流量変化弁の開弁側の開度を規定するマップ情報であるように構成してもよい。

このように構成すれば、制御手段の制御下で、シフト変化の最中において、流量変化弁の開度の開度の急激な変化が緩衝されることによって、空気の吸入量が急激に変化することを、第２マップ情報に基づいて、高精度に防止することが可能である。また「開弁側」とは、弁を略全開に近づける方向に変化させることを意味する。

上述した第２マップ情報に係る態様では、前記制御手段は、前記シフト変化の後、加速する際に、（i）前記シフト変化の後における前記流量変化弁の開度と、（ii）前記流量変化弁の目標となる目標開度とを連続的に近づけるように、前記流量変化弁の開度を制御するように構成してもよい。

このように構成すれば、制御手段の制御下で、シフト変化の完了後、加速する際に、（i）シフト変化の後における流量変化弁の開度と、（ii）流量変化弁の目標となる目標開度とを連続的に近づけるように、流量変化弁の開度が制御される。言い換えると、（i）シフト変化の後における流量変化弁の開度と、（ii）流量変化弁の目標となる目標開度と差が０％になるように徐々に変化される。従って、シフト変化された後、加速することに対応して発生するＮＯｘの発生量を顕著に減少させることが可能である。

上述した制御手段に係る態様では、前記シフト変化の前における前記流量変化弁の開度を記憶する第２記憶手段とを更に備えるように構成してもよい。

このように構成すれば、制御手段の制御下で、第２記憶手段に記憶された、流量変化弁の開度と、シフト変化の最中における流量変化弁の開度との第２偏差を規定する第２マップ情報に基づいて、流量変化弁の開度を、高精度に制御することが可能である。

上記課題を解決するために、本発明に係る内燃機関の排気浄化方法は、内燃機関の排気通路から吸気通路へ連通し、前記内燃機関から排出される排気ガスの一部である還流ガスを、前記排気通路から前記吸気通路に還流させるＥＧＲ通路と、前記還流ガスの流量と、前記内燃機関に吸入される空気の吸入量との合計量に対する、前記還流ガスの流量の割合であるＥＧＲ率を測定する測定手段と、前記ＥＧＲ通路に備えられ、前記還流ガスの流量を、変化させるＥＧＲ弁と、を備える内燃機関の排気浄化装置における排気浄化方法であって、前記内燃機関のシフト変化（シフトチェンジ）の際に、回転数が変化（大幅に（所定量だけ）不連続に変化）する場合、（i）測定された前記ＥＧＲ率と、目標ＥＧＲ率との偏差を入力情報とする自動制御を停止する第１制御工程と、（ii）前記シフト変化の前における前記ＥＧＲ弁の開度と、前記シフト変化の最中における前記ＥＧＲ弁の開度との第１偏差を規定する第１マップ情報に基づいて、前記ＥＧＲ弁の開度を制御する第２制御工程と、を備える。

本発明に係る内燃機関の排気浄化方法によれば、上述した本発明の内燃機関の排気浄化装置に係る実施形態が有する各種利益を享受することが可能となる。

尚、上述した本発明の内燃機関の排気浄化装置に係る実施形態が有する各種態様に対応して、本発明の内燃機関の排気浄化方法に係る実施形態も各種態様を採ることが可能である。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。

（１）車両の基本構成
先ず、図１を参照して、本実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置を搭載した車両の基本構成について説明する。ここに、図１は、本実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置を搭載した車両の基本構成を図式的に示した模式図である。尚、本実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置を搭載した車両は、＃１気筒「１ａ」から＃４気筒までの四つの気筒が一列に並べられた、いわゆる直列四気筒のレシプロ式内燃機関（所謂、「ディーゼルエンジン」：以下、適宜、「エンジン１」と称す）に適用した一形態を示している。エンジン１は例えば自動車の走行用駆動源として使用され、エンジン１で発生した駆動力が、図示しない、クラッチや変速機やディフェレンシャルギヤやドライブシャフトを介して車輪に伝達される。

図１に示されるように、エンジン１は、電子スロットル弁２、ＡＦＭ（Air Flow Meter）２ａ、シリンダ＃１から＃４、吸気通路３、排気通路４、吸気濾過用のエアフィルタ５、ターボ過給機６、コンプレッサ６ａ、タービン６ｂ、吸気量調節用の絞り弁７、吸気系の過給圧を測定する過給圧センサ７ａ、ＤＰＮＲ（Diesel Particulate-NOx active Reduction system）触媒８、排気浄化ユニット９、燃料添加弁１０、ＥＧＲ通路１１、ＥＧＲ触媒１２、ＥＧＲクーラ１３、ＥＧＲ弁１４、排気絞り弁１５、マフラー１６、燃料ポンプ１７、ＥＣＵ２０、インジェクタ３０、コモンレール３１、燃料ポンプ３２、及び、内燃機関の回転数を測定するためのクランク角センサ３３を備えて構成されている。

図１に示されるように、エンジン１は、車両に走行用動力源として搭載されるもので、エンジン１の還流系、所謂、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）系は、そのシリンダ＃１から＃４には、吸気通路３及び排気通路４が接続され、吸気通路３には吸気濾過用のエアフィルタ５、ターボ過給機６のコンプレッサ６ａ、吸気量を調節するための絞り弁７が、排気通路４にはターボチャージャ６のタービン６ｂがそれぞれ設けられている。排気通路４のタービン６ｂよりも下流側には排気浄化手段としての吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の一例であるＤＰＮＲ触媒８を含んだ排気浄化ユニット９と、そのＤＰＮＲ触媒８の上流に還元剤としての燃料を添加する燃料添加手段としての燃料添加弁１０とが設けられている。排気通路４と吸気通路３とはＥＧＲ通路１１で接続され、ＥＧＲ通路１１には、還流ガスの流れる方向を基準として、上流側から下流側へ向かって、ＥＧＲ触媒１２、ＥＧＲクーラ１３、及びＥＧＲ弁１４が設けられている。

ターボ過給機６は、それぞれ可変ノズル６ｎを備えた可変ノズル式ターボ過給機であり、それぞれに設けられた可変ノズル６ｎの開度を変更することによってタービン６ｂの入口部分の流路断面積を変更することができる。

また、エンジン１の吸気系は、図示しない外気を取り込むためのエアダクトから、ＡＦＭ（Air Flow Meter）２ａ、電子スロットル弁２、吸気通路３へ流れ、更に吸気ポートを経由して、シリンダ＃１から＃４内の燃焼室へ吸気されるように構成されている。吸気ポートには、吸気ポートを開閉する吸気弁が設けられている。他方、エンジン１の排気系は、排気ガスが、気筒＃１から＃４内の燃焼室から排気ポート、図示しない排気通路４、ＤＰＮＲ触媒８、及びマフラー１６を経由して、大気中へ排出されるように構成されている。

燃料添加弁１０は、ＤＰＮＲ８の上流に燃料を添加してＤＰＮＲ８に吸収されたＮＯｘの放出やＤＰＮＲ８のＳ再生のために必要な還元雰囲気を生成するために設けられている。燃料添加弁１０の燃料添加動作はエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）２０にて制御される。ＥＣＵ２０はシリンダ＃１から＃４に燃料を噴射するためのインジェクタ３０、燃料ポンプ３２からインジェクタ３０へ供給される燃料圧力を蓄えるコモンレール３１の圧力調整弁といった各種の装置を操作してエジン１の運転状態を制御する周知のコンピュータユニットである。ＥＣＵ２０はエンジン１に吸入される空気とインジェクタ３０から添加される燃料との質量比として与えられる空燃比が理論空燃比よりもリーン側に制御されるようにインジェクタ３０の燃料噴射動作を制御する。

ＤＰＮＲ触媒８は、排気空燃比が理論空燃比よりもリーンの時は窒素酸化物（ＮＯｘ）を吸蔵し、排気空燃比が理論空燃比又は理論空燃比よりもリッチのときは吸蔵していたＮＯｘを放出して窒素（Ｎ２）に還元する性質を有している。ＤＰＮＲ触媒８に吸蔵可能なＮＯｘ量には上限があるため、吸蔵されているＮＯｘ量がこの上限に達しないように触媒１４からＮＯｘを放出させてＮ２に還元させるＮＯｘ還元を所定の間隔で行い、ＤＰＮＲ触媒８の排気浄化性能を高い状態に維持する。また、ＤＰＮＲ触媒８は、排気中に含まれる硫黄酸化物（ＳＯｘ）により被毒される。そのため、ＤＰＮＲ触媒８をＮＯｘ触媒から硫黄（Ｓ）が放出される温度域に昇温させるとともに排気空燃比を理論空燃比又は理論空燃比よりもリッチにして硫黄被毒を回復させてＤＰＮＲ触媒８の機能を再生させるＳ再生を所定の間隔で行う。以降、ＮＯｘ還元及びＳ再生をまとめて機能再生処理と呼ぶこともある。これら機能再生処理は、燃料添加弁１０からＤＰＮＲ触媒８の上流の排気通路４内に燃料を添加して行う。

尚、本発明において吸蔵還元型ＮＯｘ触媒は、ＮＯｘを触媒にて保持できるものであればよく、吸収又は吸着いずれの態様でＮＯｘが保持されるかは吸蔵の用語によって制限されない。また、ＳＯｘの被毒についてもその態様を問わないものである。更に、ＮＯｘやＳＯｘの放出についてもその態様を問わない。

各種のアクチュエータの動作は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）２０によって制御される。ＥＣＵ２０は、マイクロプロセッサ及びその動作に必要なＲＡＭ、ＲＯＭ等の周辺機器を含んだコンピュータとして構成され、各種センサから入力される信号に基づいて可変ノズル６ｎなどの各種の装置を操作してエンジン１の運転状態を制御する周知のコンピュータユニットである。ＥＣＵ２０には例えばエンジン１のクランク軸の角度に対応した信号を出力するクランク角センサ３３、第１排気温センサ、排気浄化ユニット９を通過した排気の温度に対応した信号を出力する第２排気温センサ、及びＡＦＭ２ａ、などが接続され、ＥＣＵ２０はこれらの出力信号を参照してエンジン１の運転状態を制御する。また、ＥＣＵは、図４に示したルーチンを実行することにより本発明の制御手段として機能する。尚、これらのルーチンの詳細は後述する。ＥＣＵ２０による制御対象はその他にも種々存在するが、ここでは図示を省略する。

（２）ＥＧＲ弁の開度、及び、電子スロットル弁の開度の制御方法
次に、図２及び図３を参照して、本実施形態に係る、内燃機関の排気浄化装置に適用されるＥＧＲ弁の開度、及び、電子スロットル弁の開度の制御方法について説明する。

（２−１）基本原理
先ず、図２を参照して、本実施形態に係る、内燃機関の排気浄化装置に適用されるＥＧＲ弁の開度、及び、電子スロットル弁の開度の制御方法の基本原理について説明する。ここに、図２は、一般的な内燃機関の排気浄化装置における、内燃機関の回転数、及び燃料の噴射量を変数とする、発生トルクの遷移、排気ガス量の遷移を示したマップ（図２（ａ））、ＮＯｘの発生量の遷移、ＥＧＲ率の遷移を示したマップ（図２（ｂ））、並びに、本実施形態に係る、内燃機関の排気浄化装置に適用されるＥＧＲ弁の開度、及び、電子スロットル弁の開度の制御方法の基本原理を示したマップ（図２（ｃ））である。尚、図２中の横軸は、内燃機関の回転数の大小を示し、縦軸は、燃料の噴射量の大小を示す。図３は、一般的な内燃機関の排気浄化装置における、ＥＧＲ率と、還流ガス及び排気ガスとの関係を概念的に示した模式図（図３（ａ）及び図３（ｂ））である。

図２（ａ）に示されるように、一般的に、内燃機関の回転数が大きいほど、燃料の噴射量が大きいほど、内燃機関において発生する発生トルクは大きくなるように設定されている。このことにより、排出ガスの排出量も、一般的に、内燃機関の回転数が大きいほど、燃料の噴射量が大きいほど、大きくなる。

また、図２（ｂ）に示されるように、一般的に、ＮＯｘの排出量は、一般的に、内燃機関の回転数が小さいほど、燃料の噴射量が小さいほど、大きくなる傾向がある。従って、一般的に、加速や減速やシフト変化等の過渡域ではない定常域では、内燃機関の回転数が小さいほど、燃料の噴射量が小さいほど、内燃機関におけるＥＧＲ率は大きくなるように設定されている。

特に、本実施形態では、ＥＣＵ２０(以下、適宜「ＥＣＵ」と称す）の制御下で、クラッチが開放されシフト変化（所謂、ドライバーによるマニュアルトランスミッションの変速操作）が行われる際に、ＥＧＲ弁の開度のフィードバック制御、言い換えると、ＥＧＲ率のフィードバック制御が停止される。と同時に、又は相前後して、図２（ｃ）に示されるように、ＥＣＵの制御下で、シフト変化の際に、クラッチの開放が行われる前に記憶された、ＥＧＲ弁の開度と、シフト変化の最中におけるＥＧＲ弁の開度との第１偏差を規定する第１マップ情報に基づいて、ＥＧＲ弁の開度が、閉弁側において、制御される。この「第１マップ情報」は、内燃機関の回転数と、内燃機関内に噴射される燃料の噴射量とを変数として、ＥＧＲ弁の開度の急激な変化を緩衝させるために、第１偏差を規定する。また「閉弁側」とは、弁を略全閉に近づける方向に変化させることを意味する。具体的には、図２（ｃ）に示されるように、例えば内燃機関の回転数が４０００（ｒｐｍ：revolution per minute）であり、燃料の噴射量が６０（所定単位）である場合、ＥＣＵの制御下で、シフト変化の際に、クラッチの開放が行われる前に記憶された、ＥＧＲ弁の開度と、シフト変化の最中におけるＥＧＲ弁の開度との偏差を「５％」にするように、ＥＧＲ弁の開度が制御される。概ね同様にして、例えば内燃機関の回転数が１０００（ｒｐｍ）であり、燃料の噴射量が５（所定単位）である場合、ＥＣＵの制御下で、シフト変化の際に、クラッチの開放が行われる前に記憶された、ＥＧＲ弁の開度と、シフト変化の最中におけるＥＧＲ弁の開度との偏差を「２０％」にするように、ＥＧＲ弁の開度が制御される。尚、この第１マップ情報は、理論的、実験的、経験的、シミュレーション等に基づいて、規定することが可能である。

と共に、本実施形態では、ＥＣＵの制御下で、クラッチが開放されシフト変化が行われる際に、電子スロットル弁の開度のフィードバック制御が停止される。と同時に、又は相前後して、図２（ｃ）に示されるように、ＥＣＵの制御下で、シフト変化の際に、クラッチの開放が行われる前に記憶された、電子スロットル弁の開度と、シフト変化の最中における電子スロットル弁の開度との第２偏差を規定する第２マップ情報に基づいて、電子スロットル弁の開度が、開弁側において、制御される。この「第２マップ情報」は、内燃機関の回転数と、内燃機関内に噴射される燃料の噴射量とを変数として、電子スロットル弁の開度の急激な変化を緩衝させるために、第２偏差を規定する。また「開弁側」とは、弁を略全開に近づける方向に変化させることを意味する。詳細には、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示されるように、吸入される空気の吸入量と、排気ガスの量と、還流ガスの量とにおける関係は、ＥＧＲ率を小さく、即ち、ＥＧＲ弁を閉弁側に変化させた場合、還流ガスの量が減少し、排気ガスが多量になり、一酸化炭素が多量に発生するので、電子スロットル弁の制御によって、吸入される空気の吸入量を多量にさせることは、一酸化炭素の発生を抑制する観点において、顕著に好ましい。

第２マップ情報について、具体的には、図２（ｃ）に示されるように、例えば内燃機関の回転数が４０００（ｒｐｍ）であり、燃料の噴射量が６０（所定単位）である場合、ＥＣＵの制御下で、シフト変化の際に、クラッチの開放が行われる前に記憶された、電子スロットル弁の開度と、シフト変化の最中における電子スロットル弁の開度との偏差を「５％」にするように、電子スロットル弁の開度が制御される。概ね同様にして、例えば内燃機関の回転数が１０００（ｒｐｍ）であり、燃料の噴射量が５（所定単位）である場合、ＥＣＵの制御下で、シフト変化の際に、クラッチの開放が行われる前に記憶された、電子スロットル弁の開度と、シフト変化の最中における電子スロットル弁の開度との偏差を「２０％」にするように、電子スロットル弁の開度が制御される。尚、この第２マップ情報は、理論的、実験的、経験的、シミュレーション等に基づいて、規定することが可能である。

この結果、ＥＣＵの制御下で、シフト変化の最中において、ＥＧＲ弁の開度、及び、電子スロットル弁の開度の急激な変化が緩衝されることによって、還流ガスの流量、及び、空気の吸入量が急激に変化することを効果的に防止することが可能である。従って、シフト変化の最中において、燃焼温度の急上昇や、燃焼状態の悪化等の燃焼の不安定性の顕在化を、より効果的に抑制することが可能である。以上の結果、シフト変化に起因される、燃焼温度が通常よりも高いことに起因して発生するＮＯｘの発生量に加えて、不完全燃焼に起因して発生する炭化水素や一酸化炭素やＳｍｏｋｅの発生量を顕著に減少させることが可能である。

（２−２）動作原理
次に、図４を参照して、本実施形態に係る、内燃機関の排気浄化装置に適用される、ＥＧＲ弁の開度、及び、電子スロットル弁の開度の制御方法の動作原理について説明する。

（２−２−１）ＥＧＲ弁の開度、及び、電子スロットル弁の開度の制御処理
先ず、図４を参照して、本実施形態に係る、内燃機関の排気浄化装置に適用されるＥＧＲ弁の開度、及び、電子スロットル弁の開度の制御処理について説明する。ここに、図４は、本実施形態に係る、内燃機関の排気浄化装置に適用されるＥＧＲ弁の開度、及び、電子スロットル弁の開度の制御処理の流れを示したフローチャートである。尚、このＥＧＲ弁の開度、及び、電子スロットル弁の開度の制御処理は、ＥＣＵによって、例えば、数十μ秒、又は数μ秒等の所定の周期で繰り返し実行される。

図４に示されるように、ＥＣＵの制御下で、ドライバーによって、クラッチの開放が行われる前のＥＧＲ弁の開度が記憶される（ステップＳ１０１）。加えて、ＥＣＵの制御下で、ドライバーによって、クラッチの開放が行われる前の電子スロットル弁の開度が記憶される（ステップＳ１０２）。

次に、ＥＣＵの制御下で、クラッチが開放されたか否かが判定される（ステップＳ１０３）。この判定の結果、クラッチが開放された場合（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、ＥＣＵの制御下で、ＥＧＲ弁の開度、及び、電子スロットル弁の開度のフィードバック制御（以下、適宜「Ｆ／Ｂ制御」と称す）が停止される（ステップＳ１０４）。ここに、本実施形態に係る「ＥＧＲ弁の開度のフィードバック制御」とは、測定されたＥＧＲ弁の開度と、目標ＥＧＲ率に対応されるＥＧＲ弁の目標開度との差分を入力情報とするフィードバック制御を意味する。また、本実施形態に係る「電子スロットル弁の開度のフィードバック制御」とは、測定された電子スロットル弁の開度と、目標となる電子スロットル弁の目標開度との差分を入力情報とするフィードバック制御を意味する。

次に、ＥＣＵの制御下で、クラッチの開放が行われる前に記憶された、ＥＧＲ弁の開度と、クラッチの開放が行われ、シフト変化の最中におけるＥＧＲ弁の開度との第１偏差を規定する第１マップ情報に基づいて、ＥＧＲ弁の開度が、閉弁側において、制御される（ステップＳ１０５）。

加えて、ＥＣＵの制御下で、クラッチの開放が行われる前に記憶された、電子スロットル弁の開度と、クラッチの開放が行われ、シフト変化の最中における電子スロットル弁の開度との第２偏差を規定する第２マップ情報に基づいて、電子スロットル弁の開度が、開弁側において、制御される（ステップＳ１０６）。

次に、ＥＣＵの制御下で、シフト変化（所謂、ドライバーによるマニュアルトランスミッションの変速操作）が完了したか否かが判定される（ステップＳ１０７）。この判定の結果、シフト変化が完了した場合（ステップＳ１０７：Ｙｅｓ）、ＥＣＵの制御下で、シフト変化の完了後、加速する際に、（i）シフト変化の後におけるＥＧＲ弁の開度と、（ii）目標ＥＧＲ率に対応されるＥＧＲ弁の目標開度とを連続的に近づけるように、ＥＧＲ弁の開度が制御される（ステップＳ１０８）。言い換えると、（i）シフト変化の後におけるＥＧＲ弁の開度と、（ii）目標ＥＧＲ率に対応されるＥＧＲ弁の目標開度と差が０％になるように徐々に変化される。

加えて、ＥＣＵの制御下で、シフト変化の完了後、加速する際に、（i）シフト変化の後における電子スロットル弁の開度と、（ii）電子スロットル弁の目標となる目標開度とを連続的に近づけるように、電子スロットル弁の開度が制御される（ステップＳ１０９）。言い換えると、（i）シフト変化の後における電子スロットル弁の開度と、（ii）電子スロットル弁の目標開度と差が０％になるように徐々に変化される。

（３）本実施形態の作用と効果との一の検討
次に、図５、及び図６を参照して、本実施形態に係る作用と効果とについて一の検討を行う。ここに、図５は、本実施形態に係る、速度の変化、内燃機関の回転数の変化、ＥＧＲ弁の開度の変化の一具体例を図式的に示したグラフ（図５（ａ）、図５（ｂ）、及び図５（ｃ））である。図６は、本実施形態に係る、Ｓｍｏｋｅの発生量の変化、及びＮＯｘの発生量の変化の一具体例を図式的に示したグラフ（図６（ａ）、及び図６（ｂ））である。尚、図５及び図６中における太い実線は、本実施形態に対応され、点線は、比較例に対応される。また、図５及び図６中の横軸は、時間軸を示す。また、図５（ｃ）におけるＥＧＲ弁の開度は、全開を１００％とする。

図５（ａ）から図５（ｃ）に示されるように、本実施形態では、前述したように、ＥＣＵの制御下で、シフト変化の際に、クラッチの開放が行われる前に記憶された、ＥＧＲ弁の開度と、シフト変化の最中におけるＥＧＲ弁の開度との第１偏差を規定する第１マップ情報に基づいて、ＥＧＲ弁の開度が、閉弁側において、制御される。

この結果、ＥＣＵの制御下で、シフト変化の最中において、ＥＧＲ弁の開度の急激な変化が緩衝されることによって、還流ガスの流量が急激に変化することを効果的に防止することが可能である。従って、シフト変化の最中において、燃焼温度の急上昇や、燃焼状態の悪化等の燃焼の不安定性の顕在化を、より効果的に抑制することが可能である。

具体的には、図５（ｂ）に示されるように、内燃機関のギヤが３段から４段へ、シフト変化、所謂、変速される最中（図５（ｂ）中の「３ｒｄ−＞４ｔｈ」を参照）においては、上述したように、ＥＣＵの制御下で、第１マップ情報に基づいて、ＥＧＲ弁の開度が、閉弁側において、制御される。従って、図６（ａ）に示されるように、内燃機関のギヤが３段から４段へ、シフト変化されることに対応して発生するＳｍｏｋｅの発生量を顕著に減少させることが可能である。

加えて、図５（ａ）に示されるように、内燃機関のギヤが３段から４段へ、シフト変化された後、加速する際に、上述したように、ＥＣＵの制御下で、（i）シフト変化の後におけるＥＧＲ弁の開度と、（ii）目標ＥＧＲ率に対応されるＥＧＲ弁の目標開度とを連続的に近づけるように、ＥＧＲ弁の開度が制御される。言い換えると、（i）シフト変化の後におけるＥＧＲ弁の開度と、（ii）目標ＥＧＲ率に対応されるＥＧＲ弁の目標開度と差が０％になるように徐々に変化される。従って、図６（ｂ）に示されるように、シフト変化された後、加速することに対応して発生するＮＯｘの発生量を顕著に減少させることが可能である。

以上の結果、シフト変化に起因して、燃焼温度が通常よりも高いことに起因して発生するＮＯｘの発生量に加えて、不完全燃焼に起因して発生する炭化水素や一酸化炭素やＳｍｏｋｅの発生量を顕著に減少させることが可能である。

（４）本実施形態の作用と効果との他の検討
次に、図７、及び図８を参照して、本実施形態に係る作用と効果とについて他の検討を行う。ここに、図７は、本実施形態に係る、速度の変化、内燃機関の回転数の変化、ＥＧＲ弁の開度の変化の一具体例を図式的に示したグラフ（図７（ａ）、図７（ｂ）、及び図７（ｃ））である。図８は、本実施形態に係る、電子スロットル弁の開度の変化、Ｓｍｏｋｅの発生量の変化、及び一酸化炭素の発生量の変化の一具体例を図式的に示したグラフ（図８（ａ）、図８（ｂ）、及び図８（ｃ））である。尚、図７及び図８中における太い実線は、本実施形態に対応され、点線は、比較例に対応される。また、図７及び図８中の横軸は、時間軸を示す。また、図７（ｃ）におけるＥＧＲ弁の開度は、全開を１００％とし、図８（ａ）における電子スロットル弁は、全閉を１００％とする。

図７（ａ）から図７（ｃ）に示されるように、本実施形態では、前述したように、ＥＣＵの制御下で、シフト変化の際に、クラッチの開放が行われる前に記憶された、ＥＧＲ弁の開度と、シフト変化の最中におけるＥＧＲ弁の開度との第１偏差を規定する第１マップ情報に基づいて、ＥＧＲ弁の開度が、閉弁側において、制御される。加えて、前述したように、ＥＣＵの制御下で、シフト変化の際に、クラッチの開放が行われる前に記憶された、電子スロットル弁の開度と、クラッチの開放が行われ、シフト変化の最中における電子スロットル弁の開度との第２偏差を規定する第２マップ情報に基づいて、電子スロットル弁の開度が、開弁側において、制御される。

この結果、ＥＣＵの制御下で、シフト変化の最中において、ＥＧＲ弁の開度、及び、電子スロットル弁の開度の急激な変化を緩衝されることによって、還流ガスの流量、及び、空気の吸入量が急激に変化することを効果的に防止することが可能である。従って、シフト変化の最中において、燃焼温度の急上昇や、燃焼状態の悪化等の燃焼の不安定性の顕在化を、より効果的に抑制することが可能である。

具体的には、図７（ｂ）に示されるように、内燃機関のギヤが１段から２段へ、シフト変化、所謂、変速される最中（図７（ｂ）中の「１ｓｔ−＞２ｎｄ」を参照）においては、上述したように、ＥＣＵの制御下で、第１マップ情報に基づいて、ＥＧＲ弁の開度が、閉弁側において、制御される。加えて、図８（ａ）に示されるように、ＥＣＵの制御下で、第２マップ情報に基づいて、電子スロットル弁の開度が、開弁側において、制御される。従って、図８（ｂ）に示されるように、内燃機関のギヤが１段から２段へ、シフト変化されることに対応して発生する一酸化炭素の発生量を顕著に減少させることが可能である。このように、ＥＧＲ弁の制御に加えて、電子スロットル弁を制御することによって、吸入される空気の吸入量を多量にさせることが可能であるので、一酸化炭素の発生を抑制する観点において、顕著に好ましい。

以上の結果、シフト変化に起因して、燃焼温度が通常よりも高いことに起因して発生するＮＯｘの発生量に加えて、不完全燃焼に起因して発生する炭化水素や一酸化炭素やＳｍｏｋｅの発生量を顕著に減少させることが可能である。

本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、種々の形態にて実施してよい。例えば、本発明はディーゼルエンジンに限らず、ガソリンその他の燃料を利用する各種の内燃機関に適用してよい。また、排気通路に配置される排気を浄化する手段は、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に限定されない。パティキュレートフィルタ、酸化触媒が担持されたパティキュレートフィルタ、又は吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が担持されたパティキュレートフィルタが配置されていてもよい。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う内燃機関の排気浄化装置、及び方法もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

本実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置を搭載した車両の基本構成を図式的に示した模式図である。 一般的な内燃機関の排気浄化装置における、内燃機関の回転数、及び燃料の噴射量を変数とする、発生トルクの遷移、排気ガス量の遷移を示したマップ（図２（ａ））、ＮＯｘの発生量の遷移、ＥＧＲ率の遷移を示したマップ（図２（ｂ））、並びに、本実施形態に係る、内燃機関の排気浄化装置に適用されるＥＧＲ弁の開度、及び、電子スロットル弁の開度の制御方法の基本原理を示したマップ（図２（ｃ））である。 一般的な内燃機関の排気浄化装置における、ＥＧＲ率と、還流ガス及び排気ガスとの関係を概念的に示した模式図（図３（ａ）及び図３（ｂ））である。 本実施形態に係る、内燃機関の排気浄化装置に適用されるＥＧＲ弁の開度、及び、電子スロットル弁の開度の制御処理の流れを示したフローチャートである。 本実施形態に係る、速度の変化、内燃機関の回転数の変化、ＥＧＲ弁の開度の変化の一具体例を図式的に示したグラフ（図５（ａ）、図５（ｂ）、及び図５（ｃ））である。 本実施形態に係る、Ｓｍｏｋｅの発生量の変化、及びＮＯｘの発生量の変化の一具体例を図式的に示したグラフ（図６（ａ）、及び図６（ｂ））である。 本実施形態に係る、速度の変化、内燃機関の回転数の変化、ＥＧＲ弁の開度の変化の一具体例を図式的に示したグラフ（図７（ａ）、図７（ｂ）、及び図７（ｃ））である。 本実施形態に係る、電子スロットル弁の開度の変化、Ｓｍｏｋｅの発生量の変化、及び一酸化炭素の発生量の変化の一具体例を図式的に示したグラフ（図８（ａ）、図８（ｂ）、及び図８（ｃ））である。

符号の説明

１ エンジン
２ 電子スロットル弁
２ａ ＡＦＭ（Air Flow Meter）
＃１から＃４ シリンダ
３ 吸気通路
４ 排気通路
５ 吸気濾過用のエアフィルタ
６ ターボ過給機
６ａ コンプレッサ
６ｂ タービン
７ 吸気量調節用の絞り弁
７ａ 過給圧センサ
８ ＤＰＮＲ触媒
９ 排気浄化ユニット
１０ 燃料添加弁
１１ ＥＧＲ通路
１２ ＥＧＲ触媒
１３ ＥＧＲクーラ
１４ ＥＧＲ弁
１５ 排気絞り弁
１６ マフラー
１７ 燃料ポンプ
２０ ＥＣＵ
３０ インジェクタ
３１ コモンレール
３２ 燃料ポンプ
３３ クランク角センサ

Claims (11)

1. 内燃機関の排気通路から吸気通路へ連通し、前記内燃機関から排出される排気ガスの一部である還流ガスを、前記排気通路から前記吸気通路に還流させるＥＧＲ通路と、
   前記還流ガスの流量と、前記内燃機関に吸入される空気の吸入量との合計量に対する、前記還流ガスの流量の割合であるＥＧＲ率を測定する測定手段と、
   前記ＥＧＲ通路に備えられ、前記還流ガスの流量を、変化させるＥＧＲ弁と、
   前記内燃機関のシフト変化の際に、回転数が変化する場合、（i）測定された前記ＥＧＲ率と、目標ＥＧＲ率との偏差を入力情報とする自動制御を停止し、（ii）前記シフト変化の前における前記ＥＧＲ弁の開度と、前記シフト変化の最中における前記ＥＧＲ弁の開度との第１偏差を規定する第１マップ情報に基づいて、前記ＥＧＲ弁の開度を制御する制御手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
2. 前記第１マップ情報は、前記内燃機関の回転数と、前記内燃機関内に噴射される燃料の噴射量とを変数とした、前記第１偏差を規定するマップ情報であ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装置。
3. 前記第１マップ情報は、前記シフト変化の最中における前記ＥＧＲ弁の閉弁側の開度を規定するマップ情報であることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
4. 前記制御手段は、前記シフト変化の後、加速する際に、（i）前記シフト変化の後における前記ＥＧＲ弁の開度と、（ii）前記目標ＥＧＲ率に対応される前記ＥＧＲ弁の目標開度とを連続的に近づけるように、前記ＥＧＲ弁の開度を制御することを特徴とする請求項１から３のうちのいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
5. 前記シフト変化の前における前記ＥＧＲ弁の開度を記憶する第１記憶手段とを更に備えることを特徴とする請求項１から４のうちのいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
6. 前記吸気通路に備えられ、前記空気の流量を変化させる流量変化弁と、を更に備え、
   前記制御手段は、更に、（i）前記流量変化弁の開度と、前記流量変化弁の目標となる目標開度との偏差を入力情報とする自動制御を停止し、（ii）前記シフト変化の前における前記流量変化弁の開度と、前記シフト変化の最中における前記流量変化弁の開度との第２偏差を規定する第２マップ情報に基づいて、前記流量変化弁の開度を制御することを特徴とする請求項１から５のうちのいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
7. 前記第２マップ情報は、前記内燃機関の回転数と、前記内燃機関内に噴射される燃料の噴射量とを変数とした、前記第２偏差を規定するマップ情報であることを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の排気浄化装置。
8. 前記第２マップ情報は、前記シフト変化の後における前記流量変化弁の開弁側の開度を規定するマップ情報であることを特徴とする請求項６又は７に記載の内燃機関の排気浄化装置。
9. 前記制御手段は、前記シフト変化の後、加速する際に、（i）前記シフト変化の後における前記流量変化弁の開度と、（ii）前記流量変化弁の目標となる目標開度とを連続的に近づけるように、前記流量変化弁の開度を制御することを特徴とする請求項６から８のうちいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
10. 前記シフト変化の前における前記流量変化弁の開度を記憶する第２記憶手段とを更に備えることを特徴とする請求項６から９のうちいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
11. 内燃機関の排気通路から吸気通路へ連通し、前記内燃機関から排出される排気ガスの一部である還流ガスを、前記排気通路から前記吸気通路に還流させるＥＧＲ通路と、前記還流ガスの流量と、前記内燃機関に吸入される空気の吸入量との合計量に対する、前記還流ガスの流量の割合であるＥＧＲ率を測定する測定手段と、前記ＥＧＲ通路に備えられ、前記還流ガスの流量を、変化させるＥＧＲ弁と、を備える内燃機関の排気浄化装置における排気浄化方法であって、
    前記内燃機関のシフト変化の際に、回転数が変化する場合、（i）測定された前記ＥＧＲ率と、目標ＥＧＲ率との偏差を入力情報とする自動制御を停止する第１制御工程と、
    （ii）前記シフト変化の前における前記ＥＧＲ弁の開度と、前記シフト変化の最中における前記ＥＧＲ弁の開度との第１偏差を規定する第１マップ情報に基づいて、前記ＥＧＲ弁の開度を制御する第２制御工程と、
    を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化方法。

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