JP2008240559A - 内燃機関の排気浄化システム - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の排気浄化システムにおいて、排気絞り弁を開く前にＥＧＲ弁を開いても失火の発生を抑制することができる技術を提供する。
【解決手段】排気浄化装置１０と、排気浄化装置１０よりも下流の排気絞り弁１１と、排気絞り弁１１よりも上流の排気通路４と吸気通路３とを接続するＥＧＲ通路４１と、ＥＧＲ弁４２と、排気浄化装置１０の浄化能力を回復させるときに排気絞り弁の開度を小さくする排気絞り弁閉弁手段１３と、内燃機関１の気筒２内に燃料を噴射する燃料噴射弁８と、排気絞り弁閉弁手段１３が排気絞り弁１１の開度を小さくした後であって該排気絞り弁１１の開度をそれよりも大きくする前にＥＧＲ弁４２を開くＥＧＲ弁開弁手段１３と、ＥＧＲ弁４２を開くときは燃料噴射弁８からの燃料噴射時期を進角させる燃料噴射時期進角手段１３と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化システムに関する。

排気絞り弁を閉じた状態でパティキュレートフィルタの再生を行い、このパティキュレートフィルタの再生が完了した後であって排気絞り弁を開く前にＥＧＲ弁を開くことにより、排気絞り弁を開くとき伴って発生する騒音を低減する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００５−３１５１８９号公報

しかし、ＥＧＲ弁を開くときには排気絞り弁よりも上流の排気の圧力が高くなっているため、圧力の低い吸気通路に大量のＥＧＲガスが気筒内に流入する。これにより、気筒内の酸素濃度が低下して失火が起こる虞がある。

本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、内燃機関の排気浄化システムにおいて、排気絞り弁を開く前にＥＧＲ弁を開いても失火の発生を抑制することができる技術を提供することを目的とする。

上記課題を達成するために本発明による内燃機関の排気浄化システムは、以下の手段を採用した。すなわち、本発明による内燃機関の排気浄化システムは、
内燃機関の排気通路に設けられる排気浄化装置と、
前記排気浄化装置よりも下流の排気通路に設けられ該排気通路の通路断面積を調節する排気絞り弁と、
前記排気絞り弁よりも上流の排気通路と前記内燃機関の吸気通路とを接続する高圧ＥＧＲ通路と、
前記高圧ＥＧＲ通路の通路断面積を調節する高圧ＥＧＲ弁と、
前記排気浄化装置の浄化能力を回復させるときには、回復させないときよりも、前記排気絞り弁の開度を小さくする排気絞り弁閉弁手段と、
前記内燃機関の気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記排気絞り弁閉弁手段が前記排気絞り弁の開度を小さくした後であって該排気絞り弁の開度をそれよりも大きくする前に前記高圧ＥＧＲ弁を開くＥＧＲ弁開弁手段と、
前記ＥＧＲ弁開弁手段により高圧ＥＧＲ弁を開くときは、該高圧ＥＧＲ弁を開かないときと比較して、前記燃料噴射弁からの燃料噴射時期を進角させる燃料噴射時期進角手段と、
を備えることを特徴とする。

つまり、排気浄化装置の浄化能力を回復させるときに排気絞り弁が閉じられる。その後排気絞り弁を開く前にＥＧＲ弁が開かれる。排気絞り弁を開く前にＥＧＲ弁を開くことにより、排気がＥＧＲ通路を流れて吸気通路へ流入するため、排気絞り弁よりも上流側の排気通路内の圧力を減少させることができる。

ところで、燃料噴射弁からの燃料噴射は、ＮＯxの発生を抑制する等のために上死点よ
りも後に行なわれている。つまり、上死点よりも後になるとピストンが下降するため、気筒内の温度が低下する。そのため、燃料が燃焼したときの温度も低く抑えることができる
ため、ＮＯxの発生を抑制できる。しかし、燃料噴射時の気筒内の温度が低下するため、
燃料に着火し難くなる。したがって、燃料噴射時期を進角させると、燃料に着火し易くなる。

そして、ＥＧＲガスが気筒内へ多く供給されると、酸素濃度が低くなるため、燃料に着火し難くなる。これに対し、燃料噴射弁からの燃料の噴射時期を進角させることにより、燃料に着火し易くなるため、失火の発生を抑制できる。

なお、燃料噴射は主噴射のみ進角させてもよく、複数回の噴射が行なわれる場合には夫々の噴射を進角させてもよい。

上記課題を達成するために本発明による内燃機関の排気浄化システムは、以下の手段を採用してもよい。すなわち、本発明による内燃機関の排気浄化システムは、
内燃機関の排気通路に設けられる排気浄化装置と、
前記排気浄化装置よりも下流の排気通路に設けられ該排気通路の通路断面積を調節する排気絞り弁と、
前記排気絞り弁よりも上流の排気通路と前記内燃機関の吸気通路とを接続する高圧ＥＧＲ通路と、
前記高圧ＥＧＲ通路の通路断面積を調節する高圧ＥＧＲ弁と、
前記排気浄化装置の浄化能力を回復させるときには、回復させないときよりも、前記排気絞り弁の開度を小さくする排気絞り弁閉弁手段と、
前記内燃機関の気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記排気絞り弁閉弁手段が前記排気絞り弁の開度を小さくした後であって該排気絞り弁の開度をそれよりも大きくする前に前記高圧ＥＧＲ弁を開くＥＧＲ弁開弁手段と、
前記ＥＧＲ弁開弁手段により高圧ＥＧＲ弁を開くときは、該高圧ＥＧＲ弁を開かないときと比較して、前記燃料噴射弁からのパイロット噴射量を増加させるパイロット噴射量増加手段と、
を備えることを特徴としてもよい。

パイロット噴射は燃料噴射弁からの主噴射の前に行なわれる。これにより、主噴射前に混合気が作られて燃料に着火し易くなる。そして、パイロット噴射量を増加させることで、燃料により着火し易くなるため、失火の発生を抑制できる。

上記課題を達成するために本発明による内燃機関の排気浄化システムは、以下の手段を採用してもよい。すなわち、本発明による内燃機関の排気浄化システムは、
内燃機関の排気通路に設けられる排気浄化装置と、
前記排気浄化装置よりも下流の排気通路に設けられ該排気通路の通路断面積を調節する排気絞り弁と、
前記排気絞り弁よりも上流の排気通路と前記内燃機関の吸気通路とを接続する高圧ＥＧＲ通路と、
前記高圧ＥＧＲ通路の通路断面積を調節する高圧ＥＧＲ弁と、
前記排気浄化装置の浄化能力を回復させるときには、回復させないときよりも、前記排気絞り弁の開度を小さくする排気絞り弁閉弁手段と、
前記排気絞り弁閉弁手段が前記排気絞り弁の開度を小さくした後であって該排気絞り弁の開度をそれよりも大きくする前に前記高圧ＥＧＲ弁を開くＥＧＲ弁開弁手段と、
前記ＥＧＲ弁開弁手段により高圧ＥＧＲ弁を開くときは、該高圧ＥＧＲ弁が開いている期間を、前記排気絞り弁よりも上流側の排気の圧力が所定圧力以下となるまでの期間として設定する開弁期間設定手段と、
を備えることを特徴としてもよい。

所定圧力とは、排気絞り弁を開いたときに発生する音が許容範囲となる上限値（例えば７５ｋＰａ）である。ＥＧＲ弁を開く期間が長いほど、排気通路内の圧力が低下するため、排気絞り弁を開いたときの音が小さくなる。しかし、ＥＧＲ弁を開いていると大量にＥＧＲガスが気筒内に供給されるため失火が発生し易くなる。これに対し排気の圧力が所定圧力以下となるようにＥＧＲ弁を開く期間を決定すれば、失火の発生の抑制と、騒音の発生の抑制と、を両立させることができる。

上記課題を達成するために本発明による内燃機関の排気浄化システムは、以下の手段を採用してもよい。すなわち、本発明による内燃機関の排気浄化システムは、
内燃機関の排気通路に設けられる排気浄化装置と、
前記排気浄化装置よりも下流の排気通路に設けられ該排気通路の通路断面積を調節する排気絞り弁と、
前記排気絞り弁よりも上流の排気通路と前記内燃機関の吸気通路とを接続する高圧ＥＧＲ通路と、
前記高圧ＥＧＲ通路の通路断面積を調節する高圧ＥＧＲ弁と、
前記排気浄化装置の浄化能力を回復させるときには、回復させないときよりも、前記排気絞り弁の開度を小さくする排気絞り弁閉弁手段と、
前記排気絞り弁閉弁手段が前記排気絞り弁の開度を小さくした後であって該排気絞り弁の開度をそれよりも大きくする前に前記高圧ＥＧＲ弁を開くＥＧＲ弁開弁手段と、
前記排気絞り弁よりも上流側の排気の圧力を検出する排気圧力検出手段と、
を備え、
前記ＥＧＲ弁開弁手段が高圧ＥＧＲ弁を開いてから前記排気圧力検出手段により検出される排気の圧力が所定圧力以下となった後に前記排気絞り弁を開くことを特徴としてもよい。

例えば排気の圧力を実際に測定し、測定された圧力が所定圧力以下となったときにＥＧＲ弁を閉じる。これにより、気筒内に供給されるＥＧＲガス量を減少させることができるため、失火の発生を抑制できる。また、排気の圧力を減少させることができるため、騒音の発生も抑制できる。さらに、ＥＧＲ弁を開く期間を予め決定する必要はなくなる。

本発明においては、排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段をさらに備え、
前記ＥＧＲ弁開弁手段は、前記高圧ＥＧＲ弁を開くときの該高圧ＥＧＲ弁の開度を、排気中の酸素濃度が低いほど小さくすることができる。

ここで、気筒内に供給される排気中の酸素濃度が低いほど、失火が発生し易くなる。これに対し、排気中の酸素濃度が低いほどＥＧＲ弁の開度を小さくすることにより、気筒内に供給される排気の量がより少なくなるため、気筒内の酸素濃度が過剰に低くなることを抑制できる。

本発明においては、前記排気絞り弁よりも下流の排気通路と前記内燃機関の吸気通路とを接続する低圧ＥＧＲ通路と、
前記低圧ＥＧＲ通路の通路断面積を調節する低圧ＥＧＲ弁と、
をさらに備え、
前記ＥＧＲ弁開弁手段が前記高圧ＥＧＲ弁を開くときには、開かないときと比較して、前記低圧ＥＧＲ弁の開度を小さくすることができる。

ここで、低圧ＥＧＲ通路は排気絞り弁よりも下流側の排気通路に接続されているため、排気絞り弁が閉じられているときに低圧ＥＧＲ弁を開いても、該排気絞り弁よりも上流の排気通路内の圧力を低減することができない。つまり、低圧ＥＧＲ弁を開いたとしても、排気絞り弁を開いたときの音を小さくすることはできない。

また、排気絞り弁が閉じているときに高圧ＥＧＲ弁を開くと、高圧ＥＧＲ通路の吸気通路側と排気通路側との圧力差が大きいために、高圧ＥＧＲ通路内を多量の排気が流れる。これにより、排気絞り弁を開いたときの音を小さくすることができる。

つまり、騒音の低減を目的とするのならば、低圧ＥＧＲ弁を開く必要は無い。また、気筒内にＥＧＲガスを供給する必要があったとしても、ＥＧＲガスは高圧ＥＧＲ通路から供給される。そのため、排気絞り弁を開く前には高圧ＥＧＲ通路へより多く排気を流し、低圧ＥＧＲ通路へはより少なく排気を流すことができる。これにより、気筒内に供給される排気の量を減少させることができるため、失火の発生を抑制することができる。

本発明に係る内燃機関の排気浄化システムは、排気絞り弁を開く前にＥＧＲ弁を開いても失火の発生を抑制することができる。

以下、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムの具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。

図１は、本実施例に係る内燃機関の排気浄化システムを適用する内燃機関とその吸・排気系の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、４つの気筒２を有する水冷式の４サイクル・ディーゼルエンジンである。

内燃機関１の各気筒２には、該気筒２内に燃料を噴射する燃料噴射弁８が取り付けられている。

内燃機関１には、吸気通路３および排気通路４が接続されている。この吸気通路３の途中には、排気のエネルギを駆動源として作動するターボチャージャ５のコンプレッサハウジング５ａが設けられている。

また、コンプレッサハウジング５ａよりも上流の吸気通路３には、該吸気通路３内を流通する吸気の流量を調節するスロットル６が設けられている。このスロットル６は、電動アクチュエータにより開閉される。

スロットル６よりも上流の吸気通路３には、該吸気通路３内を流通する吸気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ７が設けられている。このエアフローメータ７により、内燃機関１の吸入空気量が測定される。

一方、排気通路４の途中には、前記ターボチャージャ５のタービンハウジング５ｂが設けられている。また、タービンハウジング５ｂよりも下流の排気通路４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。）１０が設けられている。このフィルタ１０は、排気中のＰＭを捕集する。なお、本実施例においてはフィルタ１０が、本発明における排気浄化装置に相当する。

フィルタ１０よりも下流の排気通路４には、該排気通路４内を流通する排気の流量を調節する排気絞り弁１１が設けられている。この排気絞り弁１１は、電動アクチュエータにより開閉される。

タービンハウジング５ｂよりも上流の排気通路４には、該排気通路４を流通する排気中
に還元剤たる燃料（軽油）を噴射する燃料添加弁１２を備えている。燃料添加弁１２は、後述するＥＣＵ１３からの信号により開弁して排気中へ燃料を噴射する。なお、本実施例においては燃料添加弁１２から燃料を添加することにより、例えばフィルタ１０に担持した触媒で燃料を反応させ、この反応熱によりフィルタ１０の温度を上昇させて該フィルタ１０の再生を行なう。

さらに、内燃機関１には、排気通路４内を流通する排気の一部を高圧で吸気通路３へ再循環させる高圧ＥＧＲ装置４０が備えられている。この高圧ＥＧＲ装置４０は、高圧ＥＧＲ通路４１、および高圧ＥＧＲ弁４２を備えて構成されている。

高圧ＥＧＲ通路４１は、タービンハウジング５ｂよりも上流側の排気通路４と、コンプレッサハウジング５ａよりも下流側の吸気通路３と、を接続している。この高圧ＥＧＲ通路４１を通って、排気が高圧で再循環される。そして、本実施例では、高圧ＥＧＲ通路４１を通って再循環される排気を高圧ＥＧＲガスと称している。

また、高圧ＥＧＲ弁４２は、高圧ＥＧＲ通路４１の通路断面積を調節することにより、該高圧ＥＧＲ通路４１を流れる高圧ＥＧＲガスの量を調節する。

そして、タービンハウジング５ｂよりも下流で且つフィルタ１０よりも上流の排気通路４には、該排気通路４内を流れる排気の酸素濃度を測定する酸素濃度センサ１７が取り付けられている。この酸素濃度センサ１７は空燃比センサであってもよい。また、タービンハウジング５ｂよりも下流で且つフィルタ１０よりも上流の排気通路４には、該排気通路４内を流れる排気の圧力を測定する圧力センサ１８が取り付けられている。なお、本実施例においては圧力センサ１８が、本発明における排気圧力検出手段に相当する。

以上述べたように構成された内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニットであるＥＣＵ１３が併設されている。このＥＣＵ１３は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態を制御するユニットである。

また、ＥＣＵ１３には、上記センサの他、運転者がアクセルペダル１４を踏み込んだ量に応じた電気信号を出力し機関負荷を検出可能なアクセル開度センサ１５、および機関回転数を検出するクランクポジションセンサ１６が電気配線を介して接続され、これら各種センサの出力信号がＥＣＵ１３に入力されるようになっている。

一方、ＥＣＵ１３には、スロットル６及び高圧ＥＧＲ弁４２が電気配線を介して接続されており、該ＥＣＵ１３によりこれらの機器が制御される。

ここで、本実施例では、フィルタ１０の再生を行なうときに排気絞り弁１１を閉じる。これにより、フィルタ１０内の酸素密度が高くなるためフィルタ１０の再生を促進させることができる。しかし、フィルタ１０の再生が完了した後で排気絞り弁１１を開くときに、該排気絞り弁１１よりも上流の圧力が高いままだと騒音が発生する。なお、本実施例においてはこのように排気絞り弁１１を閉じるＥＣＵ１３が、本発明における排気絞り弁閉弁手段に相当する。

これに対し、排気絞り弁１１を開く前に高圧ＥＧＲ弁４２を開いておくと、排気絞り弁１１よりも上流側の圧力が低下する。これにより、排気絞り弁１１を開いたときに発生する音を小さくすることができる。なお、高圧ＥＧＲ弁４２を開いたときにも音が出るが、この音は気筒２を通過することにより小さくなる。なお、本実施例においてはこのように高圧ＥＧＲ弁４２を開くＥＣＵ１３が、本発明におけるＥＧＲ弁開弁手段に相当する。

このように高圧ＥＧＲ弁４２を開くときに、本実施例では燃料噴射弁８からの燃料噴射時期を早くする（進角する）。例えば高圧ＥＧＲ弁４２が開いてから閉じるまでの間は燃料噴射時期を進角してもよい。また、高圧ＥＧＲ弁４２が開いてから、排気絞り弁１１が開くまでの間に燃料噴射時期を進角してもよい。さらに、気筒２内のＥＧＲ率が十分低下したとされる規定値となるまで燃料噴射時期を進角してもよい。

また、燃料噴射時期は、高圧ＥＧＲ弁４２を開かないと仮定したときよりも進角させる。例えば内燃機関１の運転状態に応じて設定される燃料噴射時期よりも進角させてもよい。また、フィルタ１０の再生時において設定される燃料噴射時期より進角させてもよい。なお、進角させる前の燃料噴射時期は、例えば圧縮上死点よりも後である。

このように、燃料噴射時期を進角させると、気筒２内の温度がより高いときに燃料を噴射することができるため、燃料に着火し易くなる。そのため、失火の発生を抑制することができる。

なお、本実施例では、燃料噴射時期の進角に代えて、または燃料噴射時期の進角と共に、パイロット噴射量を増加させてもよい。パイロット噴射は、主噴射よりも前の噴射であり、主に混合気を生成させるために行なわれる。例えば高圧ＥＧＲ弁４２が開いてから閉じるまでの間はパイロット噴射量を増加してもよい。また、高圧ＥＧＲ弁４２が開いてから、排気絞り弁１１が開くまでの間にパイロット噴射量を増加してもよい。さらに、気筒２内のＥＧＲ率が十分低下したとされる規定値となるまでパイロット噴射量を増加してもよい。

また、パイロット噴射量は、高圧ＥＧＲ弁４２を開かないと仮定したときよりも増加させる。例えば内燃機関１の運転状態に応じて設定されるパイロット噴射量よりも増加させてもよい。また、フィルタ１０の再生時において設定されるパイロット噴射量より増加させてもよい。

このように、パイロット噴射量を増加させると、主噴射前の混合気の量をより多くすることができるため、燃料に着火し易くなる。そのため、失火の発生を抑制することができる。

ここで図２は、高圧ＥＧＲ弁４２を開くときの各種値を示した図である。

ＶＳＶ信号は、排気絞り弁１１を開くための信号である。ＶＳＶ信号が０から１５となると排気絞り弁１１を開弁するためのアクチュエータ等が作動を始める。そして、その後に排気絞り弁１１が実際に開く。

ＰＥＧＦＩＮは、高圧ＥＧＲ弁４２の開度の指令値であり、０が全閉、１００が全開を表す。ＰＥＧＡＣＴは、高圧ＥＧＲ弁４２の実際の開度であり、０が全閉、１００が全開を表す。

Ｐ６は、排気絞り弁１１よりも上流の排気の圧力を示している。このＰ６は、ＰＥＧＡＣＴが大きくなるにしたがって低下する。

騒音は、排気絞り弁１１が実際に開いたときに発生するが、本実施例では９０ｄＢＡを少し超える程度に抑えられる。なお、高圧ＥＧＲ弁４２を開かずに排気絞り弁１１を開いた場合の騒音は、例えば１００ｄＢＡ程度となる。

ＧＮは、内燃機関１の吸入空気量を示している。ＥＧＲ率は、気筒２内のガス中に含ま
れるＥＧＲガスの割合を示している。このＥＧＲ率は、高圧ＥＧＲ弁４２が開くと上昇する。ただし、高圧ＥＧＲ弁４２が閉じられても高圧ＥＧＲ通路４１及び吸気通路３には高圧ＥＧＲガスが残留しているため、高圧ＥＧＲ弁４２が全閉となっても、ＥＧＲ率は緩やかに低下する。

噴射進角は、０が圧縮上死点を示し、正の値が遅角角度、負の値が進角角度を示している。

図２に示すように、本実施例では、ＥＧＲ率に応じて燃料噴射時期を変えている。ＥＧＲ率が高くなるほど燃料に着火し難くなるため、燃料噴射時期をより進角させて失火の発生を抑制している。同様に、ＥＧＲ率が高くなるほど、パイロット噴射量をより増加させてもよい。

また、高圧ＥＧＲ弁４２を閉じた後もＥＧＲ率は直ぐには低下しないため、高圧ＥＧＲ弁４２を閉じた後も燃料噴射時期を進角している。

次に図３は、本実施例における排気絞り弁１１を開くときのフローを示したフローチャートである。本ルーチンはフィルタ１０の再生時において所定の時間毎に繰り返し実行される。

ステップＳ１０１では、内燃機関１の運転領域が排気絞りＯＦＦ領域であるか否か判定される。排気絞りＯＦＦ領域とは、排気絞り弁１１を閉じると排気の圧力が高くなりすぎて気筒２内での燃焼状態が不安定となる運転領域である。

ここで図４は、機関回転数及び燃料噴射量と排気絞りＯＦＦ領域との関係を示した図である。このように、高回転または高負荷の少なくとも一方のときに排気絞りＯＦＦ領域となる。なお、排気絞りＯＮ領域は排気絞り弁１１を閉じることができる運転領域である。つまり、排気絞り弁１１を閉じているときに内燃機関１の運転領域が排気絞りＯＦＦ領域となれば、排気絞り弁１１を開かなくてはならない。

ステップＳ１０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０２へ進み、一方否定判定がなされた場合には本ルーチンを一旦終了させる。

ステップＳ１０２では、高圧ＥＧＲ弁４２が開かれ、燃料噴射時期が進角され、さらにパイロット噴射量が増加される。これにより、排気絞り弁１１よりも上流の排気の圧力を減少しつつ、気筒２内で失火が発生することを抑制できる。なお、本実施例においてはステップＳ１０２で燃料噴射時期を進角させるＥＣＵ１３が、本発明における燃料噴射時期進角手段に相当する。また、本実施例においてはステップＳ１０２でパイロット噴射量を増加させるＥＣＵ１３が、本発明におけるパイロット噴射量増加手段に相当する。

ステップＳ１０３では、排気絞り弁１１よりも上流の排気の圧力が所定圧力（例えば７５ｋＰａ）以下となったか否か判定される。

ここで、排気の圧力が下がり切るまで高圧ＥＧＲ弁４２を開いていると、多量の高圧ＥＧＲガスが気筒２内に供給される時間が長くなる。これにより、燃焼状態が不安定になり得る期間が長くなる。そのため、排気絞り弁１１を開いたときに発生する音の大きさが許容範囲内であれば、高圧ＥＧＲ弁４２を閉じる。つまり本ステップでは、排気絞り弁１１を開いたとしても発生する音の大きさが許容範囲内であるか否か判定される。

なお、排気の圧力は圧力センサ１８により実際に測定してもよく、また内燃機関１の運
転状態から推定してもよい。さらに、排気の圧力が所定圧力以下となる期間を予め実験等により求めておき、該期間が経過したときに排気の圧力が所定圧力以下となっているとしてもよい。なお、本実施例においてはステップＳ１０３で高圧ＥＧＲ弁４２の開弁期間を設定するＥＣＵ１３が、本発明における開弁期間設定手段に相当する。

ステップＳ１０３で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０４へ進み、一方否定判定がなされた場合にはステップＳ１０３が再度実行される。

ステップＳ１０４では、排気絞り弁１１が開かれる。このときには、排気の圧力が十分に低くなっているため、騒音の発生が抑制される。

ステップＳ１０５では、高圧ＥＧＲ弁４２が閉じられ、燃料噴射時期が遅角され、パイロット噴射量が減少される。つまり、夫々の値が、内燃機関１の運転状態から設定される通常の値とされる。

このようにして、排気絞り弁１１を開く前に高圧ＥＧＲ弁４２を開き、且つ燃料噴射時期の進角またはパイロット噴射量の増加の少なくとも一方を行なうことで、騒音の発生と失火の発生とを抑制することができる。

また、排気絞り弁１１よりも上流の排気の圧力が所定圧力以下となったときに高圧ＥＧＲ弁４２を閉じるため、燃焼状態が悪化することを抑制できる。

本実施例では、排気中の酸素濃度が低いほど高圧ＥＧＲ弁４２の開度を小さくする。その他の装置については実施例１と同じため説明を省略する。

ここで、排気中の酸素濃度が低くなるほど、高圧ＥＧＲガス中の酸素濃度も低くなる。そのため、気筒２内の酸素濃度も低くなる。そして、高圧ＥＧＲ弁４２を開いている場合には、排気中の酸素濃度が低くなるほど気筒２内で燃料が燃焼し難くなるため、失火が発生する虞がある。

これに対し、排気中の酸素濃度が低いほど高圧ＥＧＲ弁４２の開度を小さくすることにより、高圧ＥＧＲガスの供給量を減少させることができるため、気筒２内の酸素濃度が過剰に低下することを抑制できる。なお、排気中の酸素濃度は酸素濃度センサ１７により測定される。なお、本実施例においては酸素濃度センサ１７が、本発明における酸素濃度検出手段に相当する。

ここで、図５は、排気中の酸素濃度と高圧ＥＧＲ弁４２の開度との関係を示した図である。この関係は予め実験等により求めてＥＣＵ１３に記憶させておく。なお、高圧ＥＧＲ弁４２の開度は、段階的に変えてもよい。

このようにして、高圧ＥＧＲ弁４２を開いたときに気筒２内の酸素濃度が過剰に低下することを抑制できるため、失火が発生することを抑制できる。

図６は、本実施例に係る内燃機関の排気浄化システムを適用する内燃機関とその吸・排気系の概略構成を示す図である。なお、図１と異なる点を主に説明する。

本実施例では、排気通路４内を流通する排気の一部を低圧で吸気通路３へ再循環させる低圧ＥＧＲ装置３０が備えられている。この低圧ＥＧＲ装置３０は、低圧ＥＧＲ通路３１
、および低圧ＥＧＲ弁３２を備えて構成されている。

低圧ＥＧＲ通路３１は、排気絞り弁１１よりも下流側の排気通路４と、コンプレッサハウジング５ａよりも上流且つスロットル６よりも下流の吸気通路３と、を接続している。この低圧ＥＧＲ通路３１を通って、排気が低圧で再循環される。そして、本実施例では、低圧ＥＧＲ通路３１を通って再循環される排気を低圧ＥＧＲガスと称している。

また、低圧ＥＧＲ弁３２は、低圧ＥＧＲ通路３１の通路断面積を調節することにより、該低圧ＥＧＲ通路３１を流れる低圧ＥＧＲガスの量を調節する。

低圧ＥＧＲ弁３２は電気配線を介してＥＣＵ１３に接続されており、該ＥＣＵ１３により低圧ＥＧＲ弁３２の開度が制御される。

例えば、気筒２内に供給される全ＥＧＲガスのうち、高圧ＥＧＲガスの割合または低圧ＥＧＲガスの割合を内燃機関１の運転状態に応じて変えている。つまり、内燃機関１の低回転低負荷時には高圧ＥＧＲガスのみを流している。また、高回転または高負荷時の少なくとも一方のときに低圧ＥＧＲガスのみを流している。その他の運転状態のときには高圧ＥＧＲガス及び低圧ＥＧＲガスの両方を流している。そのときの高圧ＥＧＲガス量または低圧ＥＧＲガス量は、内燃機関１の運転状態（例えば機関回転数及び機関負荷）に応じて決定される。

そして本実施例では、排気絞り弁１１を開く前に高圧ＥＧＲ弁４２を開くときであって、低圧ＥＧＲガスと高圧ＥＧＲガスとの両方を供給する場合には、低圧ＥＧＲ弁３２の開度を小さくする。その他の装置については実施例１と同じため説明を省略する。

なお、低圧ＥＧＲ弁３２の開度は、高圧ＥＧＲ弁４２を開かないと仮定したときよりも小さくする。例えば内燃機関１の運転状態に応じて設定される低圧ＥＧＲ弁３２の開度よりも小さくしてもよい。また、フィルタ１０の再生時において設定される低圧ＥＧＲ弁３２の開度よりも小さくしてもよい。このときの低圧ＥＧＲ弁３２の開度は予め実験等により求めておいてもよい。

そして、例えば高圧ＥＧＲ弁４２が開いてから閉じるまでの間は低圧ＥＧＲ弁３２の開度を小さくしてもよい。また、高圧ＥＧＲ弁４２が開いてから、排気絞り弁１１が開くまでの間に低圧ＥＧＲ弁３２の開度を小さくしてもよい。さらに、気筒２内のＥＧＲ率が十分低下したとされる規定値となるまで低圧ＥＧＲ弁３２の開度を小さくしてもよい。

ここで、排気絞り弁１１が閉じているときに高圧ＥＧＲ弁４２を開くと、気筒２内に多量の高圧ＥＧＲガスが流入する。この状態でさらに低圧ＥＧＲガスを供給すると、気筒２内のＥＧＲ率がより高くなり失火が発生し易くなる。また、気筒２内にＥＧＲガスを供給する必要がある場合であっても、高圧ＥＧＲガスが多量に供給されるため、低圧ＥＧＲガスの供給量は少なくてもよい。さらに、低圧ＥＧＲ通路３１は排気絞り弁１１よりも下流側に接続されているため、低圧ＥＧＲ弁３２を開いても排気絞り弁１１よりも上流の圧力を減少させることはできない。

つまり、高圧ＥＧＲ弁４２を開くときに低圧ＥＧＲ弁３２の開度を小さくすると、気筒２内での酸素濃度の低下を抑制しつつ、排気絞り弁１１よりも上流の排気の圧力を減少させることができる。これにより、失火の発生を抑制しつつ、騒音の発生を抑制することができる。

実施例１，２に係る内燃機関の排気浄化システムを適用する内燃機関とその吸・排気系の概略構成を示す図である。 高圧ＥＧＲ弁を開くときの各種値を示した図である。 実施例における排気絞り弁を開くときのフローを示したフローチャートである。 機関回転数及び燃料噴射量と排気絞りＯＦＦ領域との関係を示した図である。 排気中の酸素濃度と高圧ＥＧＲ弁の開度との関係を示した図である。 実施例３に係る内燃機関の排気浄化システムを適用する内燃機関とその吸・排気系の概略構成を示す図である。

符号の説明

１ 内燃機関
２ 気筒
３ 吸気通路
４ 排気通路
５ ターボチャージャ
５ａ コンプレッサハウジング
５ｂ タービンハウジング
６ スロットル
７ エアフローメータ
８ 燃料噴射弁
１０ パティキュレートフィルタ
１１ 排気絞り弁
１２ 燃料添加弁
１３ ＥＣＵ
１４ アクセルペダル
１５ アクセル開度センサ
１６ クランクポジションセンサ
１７ 酸素濃度センサ
１８ 圧力センサ
３０ 低圧ＥＧＲ装置
３１ 低圧ＥＧＲ通路
３２ 低圧ＥＧＲ弁
４０ 高圧ＥＧＲ装置
４１ 高圧ＥＧＲ通路
４２ 高圧ＥＧＲ弁

Claims (6)

1. 内燃機関の排気通路に設けられる排気浄化装置と、
   前記排気浄化装置よりも下流の排気通路に設けられ該排気通路の通路断面積を調節する排気絞り弁と、
   前記排気絞り弁よりも上流の排気通路と前記内燃機関の吸気通路とを接続する高圧ＥＧＲ通路と、
   前記高圧ＥＧＲ通路の通路断面積を調節する高圧ＥＧＲ弁と、
   前記排気浄化装置の浄化能力を回復させるときには、回復させないときよりも、前記排気絞り弁の開度を小さくする排気絞り弁閉弁手段と、
   前記内燃機関の気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
   前記排気絞り弁閉弁手段が前記排気絞り弁の開度を小さくした後であって該排気絞り弁の開度をそれよりも大きくする前に前記高圧ＥＧＲ弁を開くＥＧＲ弁開弁手段と、
   前記ＥＧＲ弁開弁手段により高圧ＥＧＲ弁を開くときは、該高圧ＥＧＲ弁を開かないときと比較して、前記燃料噴射弁からの燃料噴射時期を進角させる燃料噴射時期進角手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
2. 内燃機関の排気通路に設けられる排気浄化装置と、
   前記排気浄化装置よりも下流の排気通路に設けられ該排気通路の通路断面積を調節する排気絞り弁と、
   前記排気絞り弁よりも上流の排気通路と前記内燃機関の吸気通路とを接続する高圧ＥＧＲ通路と、
   前記高圧ＥＧＲ通路の通路断面積を調節する高圧ＥＧＲ弁と、
   前記排気浄化装置の浄化能力を回復させるときには、回復させないときよりも、前記排気絞り弁の開度を小さくする排気絞り弁閉弁手段と、
   前記内燃機関の気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
   前記排気絞り弁閉弁手段が前記排気絞り弁の開度を小さくした後であって該排気絞り弁の開度をそれよりも大きくする前に前記高圧ＥＧＲ弁を開くＥＧＲ弁開弁手段と、
   前記ＥＧＲ弁開弁手段により高圧ＥＧＲ弁を開くときは、該高圧ＥＧＲ弁を開かないときと比較して、前記燃料噴射弁からのパイロット噴射量を増加させるパイロット噴射量増加手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
3. 内燃機関の排気通路に設けられる排気浄化装置と、
   前記排気浄化装置よりも下流の排気通路に設けられ該排気通路の通路断面積を調節する排気絞り弁と、
   前記排気絞り弁よりも上流の排気通路と前記内燃機関の吸気通路とを接続する高圧ＥＧＲ通路と、
   前記高圧ＥＧＲ通路の通路断面積を調節する高圧ＥＧＲ弁と、
   前記排気浄化装置の浄化能力を回復させるときには、回復させないときよりも、前記排気絞り弁の開度を小さくする排気絞り弁閉弁手段と、
   前記排気絞り弁閉弁手段が前記排気絞り弁の開度を小さくした後であって該排気絞り弁の開度をそれよりも大きくする前に前記高圧ＥＧＲ弁を開くＥＧＲ弁開弁手段と、
   前記ＥＧＲ弁開弁手段により高圧ＥＧＲ弁を開くときは、該高圧ＥＧＲ弁が開いている期間を、前記排気絞り弁よりも上流側の排気の圧力が所定圧力以下となるまでの期間として設定する開弁期間設定手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
4. 内燃機関の排気通路に設けられる排気浄化装置と、
   前記排気浄化装置よりも下流の排気通路に設けられ該排気通路の通路断面積を調節する排気絞り弁と、
   前記排気絞り弁よりも上流の排気通路と前記内燃機関の吸気通路とを接続する高圧ＥＧＲ通路と、
   前記高圧ＥＧＲ通路の通路断面積を調節する高圧ＥＧＲ弁と、
   前記排気浄化装置の浄化能力を回復させるときには、回復させないときよりも、前記排気絞り弁の開度を小さくする排気絞り弁閉弁手段と、
   前記排気絞り弁閉弁手段が前記排気絞り弁の開度を小さくした後であって該排気絞り弁の開度をそれよりも大きくする前に前記高圧ＥＧＲ弁を開くＥＧＲ弁開弁手段と、
   前記排気絞り弁よりも上流側の排気の圧力を検出する排気圧力検出手段と、
   を備え、
   前記ＥＧＲ弁開弁手段が高圧ＥＧＲ弁を開いてから前記排気圧力検出手段により検出される排気の圧力が所定圧力以下となった後に前記排気絞り弁を開くことを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
5. 排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段をさらに備え、
   前記ＥＧＲ弁開弁手段は、前記高圧ＥＧＲ弁を開くときの該高圧ＥＧＲ弁の開度を、排気中の酸素濃度が低いほど小さくすることを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の内燃機関の排気浄化システム。
6. 前記排気絞り弁よりも下流の排気通路と前記内燃機関の吸気通路とを接続する低圧ＥＧＲ通路と、
   前記低圧ＥＧＲ通路の通路断面積を調節する低圧ＥＧＲ弁と、
   をさらに備え、
   前記ＥＧＲ弁開弁手段が前記高圧ＥＧＲ弁を開くときには、開かないときと比較して、前記低圧ＥＧＲ弁の開度を小さくすることを特徴とする請求項１から５の何れかに記載の内燃機関の排気浄化システム。

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