JP2010151075A - 内燃機関の排気還流装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の排気還流装置において、低圧ＥＧＲガスが低圧ＥＧＲフィルタを流通する際の圧力損失を低くし、所望量の低圧ＥＧＲガスを還流させる技術を提供する。
【解決手段】内燃機関１の排気通路５に配置されたタービン６ｂ及び内燃機関１の吸気通路４に配置されたコンプレッサ６ａを有するターボチャージャ６と、タービン６ｂよりも下流の排気通路５から排気の一部を低圧ＥＧＲガスとして取り込み当該低圧ＥＧＲガスをコンプレッサ６ａよりも上流の吸気通路４へ還流する低圧ＥＧＲ通路３１と、低圧ＥＧＲ通路３１に配置され、低圧ＥＧＲ通路３１を流通する低圧ＥＧＲガスを冷却する低圧ＥＧＲクーラ３３と、低圧ＥＧＲクーラ３３よりも下流の低圧ＥＧＲ通路３１に配置され、低圧ＥＧＲ通路３１を流通する低圧ＥＧＲガス中のＰＭを捕集する低圧ＥＧＲフィルタ３４と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の排気還流装置に関する。

内燃機関は、内燃機関から排出された排気の一部をＥＧＲガスとして吸気通路に還流させるＥＧＲ通路を備える場合がある。ＥＧＲ通路によってＥＧＲガスが内燃機関に導入されると、ＥＧＲガス中の不活性ガスの熱容量分、内燃機関の燃焼温度が低下し、機関燃焼に伴って発生するＮＯｘの量を低減できる。このようなＥＧＲ通路を備える内燃機関では、ＥＧＲガスの温度を内燃機関の燃焼温度を低下させることが可能な温度に維持する又は低下させるために、ＥＧＲ通路を流通するＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラをＥＧＲ通路の途中に配置する場合がある。そしてさらに、ＥＧＲガス中の排気系異物を捕集するパティキュレートフィルタ（以下、ＥＧＲフィルタという）をＥＧＲクーラよりも上流のＥＧＲ通路に配置する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。このようにＥＧＲフィルタによって排気系異物を捕集すると、ＥＧＲ通路を流通した排気系異物が吸気通路に還流せず、吸気系及び内燃機関に被害を与えることを回避できる。
特開２００５−１６３９０号公報 特開２００８−１５０９５５号公報 特開２０００−２４９００３号公報 特開２００１−２２７３２４号公報

しかしながら、特許文献１記載の技術のように、ＥＧＲフィルタがＥＧＲクーラよりも上流のＥＧＲ通路に配置されていると、高温のＥＧＲガスがＥＧＲフィルタを流通する際の圧力損失が高くなり、ＥＧＲガスが還流し難く、所望量のＥＧＲガスを確保することが困難であった。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、内燃機関の排気還流装置において、低圧ＥＧＲガスが低圧ＥＧＲフィルタを流通する際の圧力損失を低くし、所望量の低圧ＥＧＲガスを還流させる技術を提供することにある。

本発明にあっては、以下の構成を採用する。すなわち、本発明は、
内燃機関の排気通路に配置されたタービン及び前記内燃機関の吸気通路に配置されたコンプレッサを有するターボチャージャと、
前記タービンよりも下流の前記排気通路から排気の一部を低圧ＥＧＲガスとして取り込み当該低圧ＥＧＲガスを前記コンプレッサよりも上流の前記吸気通路へ還流する低圧ＥＧＲ通路と、
前記低圧ＥＧＲ通路に配置され、前記低圧ＥＧＲ通路を流通する低圧ＥＧＲガスを冷却する低圧ＥＧＲクーラと、
前記低圧ＥＧＲクーラよりも下流の前記低圧ＥＧＲ通路に配置され、前記低圧ＥＧＲ通路を流通する低圧ＥＧＲガス中の排気系異物を捕集する低圧ＥＧＲフィルタと、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気還流装置である。

本発明では、低圧ＥＧＲフィルタが低圧ＥＧＲクーラよりも下流の低圧ＥＧＲ通路に配置される。このため、低圧ＥＧＲフィルタに流入する低圧ＥＧＲガスは、低圧ＥＧＲクーラによって冷却されるので低温である。ここで、低温の低圧ＥＧＲガスは、高温の場合よ
りもガス密度が高く、同じ流量であれば低圧ＥＧＲガスが低圧ＥＧＲフィルタを流通する際の圧力損失は、高温の場合よりも低くなる。したがって本発明によると、低圧ＥＧＲフィルタに流入する低圧ＥＧＲガスが低温なので、低圧ＥＧＲガスが低圧ＥＧＲフィルタを流通する際の圧力損失を低くでき、低圧ＥＧＲガスが還流し易く、所望量の低圧ＥＧＲガスを還流させることができる。

本発明にあっては、以下の構成を採用する。すなわち、本発明は、
内燃機関の排気通路に配置されたタービン及び前記内燃機関の吸気通路に配置されたコンプレッサを有するターボチャージャと、
前記タービンよりも下流の前記排気通路から排気の一部を低圧ＥＧＲガスとして取り込み当該低圧ＥＧＲガスを前記コンプレッサよりも上流の前記吸気通路へ還流する低圧ＥＧＲ通路と、
前記低圧ＥＧＲ通路に配置され、前記低圧ＥＧＲ通路を流通する低圧ＥＧＲガスを冷却する上流側低圧ＥＧＲクーラと、
前記上流側低圧ＥＧＲクーラよりも下流の前記低圧ＥＧＲ通路に配置され、前記低圧ＥＧＲ通路を流通する低圧ＥＧＲガス中の排気系異物を捕集する低圧ＥＧＲフィルタと、
前記低圧ＥＧＲフィルタよりも下流の前記低圧ＥＧＲ通路に配置され、前記低圧ＥＧＲ通路を流通する低圧ＥＧＲガスを冷却する下流側低圧ＥＧＲクーラと、
前記内燃機関の通常運転時には、前記上流側低圧ＥＧＲクーラによって低圧ＥＧＲガスを冷却し、前記低圧ＥＧＲフィルタのフィルタ再生制御時には、前記下流側低圧ＥＧＲクーラによって低圧ＥＧＲガスを冷却するクーラ切替制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気還流装置である。

本発明では、内燃機関の通常運転時には、上流側低圧ＥＧＲクーラによって低圧ＥＧＲガスを冷却し、低圧ＥＧＲフィルタのフィルタ再生制御時には、下流側低圧ＥＧＲクーラによって低圧ＥＧＲガスを冷却する。

このため、内燃機関の通常運転時には、低圧ＥＧＲフィルタに流入する低圧ＥＧＲガスは、上流側低圧ＥＧＲクーラによって冷却されるので低温である。ここで、低温の低圧ＥＧＲガスは、高温の場合よりもガス密度が高く、同じ流量であれば低圧ＥＧＲガスが低圧ＥＧＲフィルタを流通する際の圧力損失は、高温の場合よりも低くなる。したがって本発明によると、内燃機関の通常運転時には、低圧ＥＧＲフィルタに流入する低圧ＥＧＲガスが低温なので、低圧ＥＧＲガスが低圧ＥＧＲフィルタを流通する際の圧力損失を低くでき、低圧ＥＧＲガスが還流し易く、所望量の低圧ＥＧＲガスを還流させることができる。

一方、低圧ＥＧＲフィルタのフィルタ再生制御時には、低圧ＥＧＲフィルタに流入する低圧ＥＧＲガスは、上流側低圧ＥＧＲクーラによって冷却されず高温である。ここで、低圧ＥＧＲフィルタのフィルタ再生制御は、低圧ＥＧＲフィルタを昇温して低圧ＥＧＲフィルタに捕集された排気系異物の酸化除去を行う。したがって本発明によると、低圧ＥＧＲフィルタのフィルタ再生制御時には、低圧ＥＧＲフィルタに流入する低圧ＥＧＲガスが高温なので、低圧ＥＧＲフィルタを容易に昇温できる。

なお、低圧ＥＧＲフィルタのフィルタ再生制御時には、低圧ＥＧＲフィルタから流出した低圧ＥＧＲガスは、下流側低圧ＥＧＲクーラによって冷却されて低温になる。よって、低圧ＥＧＲフィルタのフィルタ再生制御時であっても、内燃機関の通常運転時と同様の低温の低圧ＥＧＲガスを内燃機関に導入でき、機関燃焼に伴って発生するＮＯｘの量を低減できる。

前記上流側低圧ＥＧＲクーラ及び前記下流側低圧ＥＧＲクーラは、低圧ＥＧＲガスと冷却媒体とで熱交換して低圧ＥＧＲガスを冷却するものであり、且つ、個別に冷却媒体が供
給可能であり、前記クーラ切替制御手段は、前記内燃機関の通常運転時には、前記下流側低圧ＥＧＲクーラには冷却媒体を供給せず前記上流側低圧ＥＧＲクーラに冷却媒体を供給し、前記低圧ＥＧＲフィルタのフィルタ再生制御時には、前記上流側低圧ＥＧＲクーラには冷却媒体を供給せず前記下流側低圧ＥＧＲクーラに冷却媒体を供給するとよい。

本発明によると、内燃機関の通常運転時には、上流側低圧ＥＧＲクーラによって低圧ＥＧＲガスを冷却でき、低圧ＥＧＲフィルタのフィルタ再生制御時には、下流側低圧ＥＧＲクーラによって低圧ＥＧＲガスを冷却できる。

前記タービンよりも下流且つ前記低圧ＥＧＲ通路との接続部位よりも上流の前記排気通路に配置され、前記排気通路を流通する排気を浄化する排気浄化装置を備え、前記排気浄化装置を昇温させることが伴う前記排気浄化装置の性能を回復させる制御を行っている場合に、前記低圧ＥＧＲフィルタのフィルタ再生制御を行うとよい。

本発明によると、低圧ＥＧＲフィルタのフィルタ再生制御時に、排気浄化装置を昇温させることが伴う排気浄化装置の性能を回復させる制御によって高温となった排気の一部が低圧ＥＧＲガスとして低圧ＥＧＲ通路に流入する。よって、低圧ＥＧＲフィルタに流入する低圧ＥＧＲガスがより高温になるので、低圧ＥＧＲフィルタをより容易に昇温できる。

本発明によると、内燃機関の排気還流装置において、低圧ＥＧＲガスが低圧ＥＧＲフィルタを流通する際の圧力損失を低くでき、所望量の低圧ＥＧＲガスを還流させることができる。

以下に本発明の具体的な実施例を説明する。

＜実施例１＞
図１は、本実施例に係る内燃機関の排気還流装置を適用する内燃機関及びその吸気系・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、ピストンと共に燃焼室を形成する気筒２を４つ有する水冷式の４ストロークサイクル・ディーゼルエンジンである。内燃機関１は、車両に搭載されている。内燃機関１の各気筒２には、適宜の量及びタイミングで燃料を噴射する燃料噴射弁３が配置されている。内燃機関１には、吸気通路４及び排気通路５が接続されている。

内燃機関１に接続された吸気通路４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６のコンプレッサ６ａが配置されている。コンプレッサ６ａよりも上流の吸気通路４には、吸気通路４内を流通する新気の量に応じた信号を出力するエアフローメータ７が配置されている。エアフローメータ７により、内燃機関１の吸入空気量（新気量）が測定される。コンプレッサ６ａよりも下流の吸気通路４には、吸気と外気とで熱交換を行うインタークーラ８が配置されている。これら吸気通路４及びそれに配置された機器が内燃機関１に吸気を取り入れるための吸気系を構成している。

一方、内燃機関１に接続された排気通路５の途中には、ターボチャージャ６のタービン６ｂが配置されている。タービン６ｂは排気通路５を流れる排気によって駆動され、コンプレッサ６ａは駆動されたタービン６ｂと共に回転して吸気通路４を流れる吸気を過給する。

タービン６ｂよりも下流の排気通路５には、排気浄化装置９が配置されている。排気浄
化装置９は、酸化触媒と当該酸化触媒の後段に配置されたパティキュレートフィルタ（以下単にフィルタという）とを有して構成されている。フィルタは、排気浄化装置９に流入する排気に含有される排気系異物としてのＰＭ（粒子状物質、煤）を捕集して排気を浄化する。

また、フィルタには吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（以下単にＮＯｘ触媒という）が担持されている。ＮＯｘ触媒は、内燃機関１が通常運転時のように流入する排気の酸素濃度が高いときは、排気中のＮＯｘを吸蔵し、流入する排気の空燃比が低下して排気の酸素濃度が低下し且つ燃料等の還元剤が存在するときは、吸蔵されていたＮＯｘを放出還元しＮＯｘ吸蔵性能を回復する特性を有する。また、ＮＯｘ触媒は、内燃機関１が通常運転時のように流入する排気の酸素濃度が高いときは、排気中のＮＯｘと共にＳＯｘをも吸蔵し、高温に昇温され且つ流入する排気の空燃比が低下して排気の酸素濃度が低下し且つ燃料等の還元剤が存在するときは、吸蔵されていたＳＯｘを放出還元しＮＯｘ吸蔵性能を回復する特性を有する。

しかし、排気浄化装置９のフィルタのＰＭ捕集性能や、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵性能には、限界がある。このため、これらの性能を回復させるために、排気浄化装置９に対して、いわゆるＮＯｘ還元制御、Ｓ再生制御（ＳＯｘ被毒回復制御）、及びフィルタ再生制御（ＰＭ酸化除去制御）といった排気浄化装置９の性能を回復させる制御が実施される。

ＮＯｘ還元制御では、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘ吸蔵量が所定量以上になると、内燃機関或いは排気通路５に配置された不図示の燃料添加弁から還元剤として燃料を添加させ、排気浄化装置９に流入する排気の空燃比を低下させ、ＮＯｘ触媒からＮＯｘを放出還元させる。

Ｓ再生制御では、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＳＯｘ吸蔵量が所定量以上になると、内燃機関或いは燃料添加弁から還元剤として燃料を添加させ、酸化触媒或いはＮＯｘ触媒で反応した燃料の酸化熱により排気浄化装置９を昇温すると共に排気浄化装置９に流入する排気の空燃比を低下させ、ＮＯｘ触媒からＳＯｘを放出還元させる。

フィルタ再生制御では、フィルタに捕集されたＰＭが所定量以上になると、内燃機関或いは燃料添加弁から燃料を添加させ、酸化触媒或いはＮＯｘ触媒で反応した燃料の酸化熱により排気浄化装置９を昇温し、フィルタに捕集されたＰＭを酸化除去する。

このように内燃機関１の通常運転時以外に、これら排気浄化装置９の性能を回復させる制御が実施されることで、排気浄化装置９の性能が維持されている。なお、Ｓ再生制御及びフィルタ再生制御が、本発明における排気浄化装置９を昇温させることが伴う排気浄化装置９の性能を回復させる制御に相当する。

これら排気通路５及びそれに配置された機器が内燃機関１から排気を排出させるための排気系を構成している。

内燃機関１には、排気通路５内を流通する排気の一部を高圧で吸気通路４へ還流（再循環）させる高圧ＥＧＲ装置２０が備えられている。高圧ＥＧＲ装置２０は、高圧ＥＧＲ通路２１及び高圧ＥＧＲ弁２２を備えて構成される。

高圧ＥＧＲ通路２１は、タービン６ｂよりも上流の排気通路５と、インタークーラ８よりも下流の吸気通路４と、を接続している。高圧ＥＧＲ通路２１を通って、排気が高圧で内燃機関１へ送り込まれる。高圧ＥＧＲ通路２１を流通して還流される排気が高圧ＥＧＲガスである。

高圧ＥＧＲ弁２２は、高圧ＥＧＲ通路２１の通路断面積を調整することにより、高圧ＥＧＲ通路２１を流通する高圧ＥＧＲガスの量を調節する。高圧ＥＧＲ弁２２は、電動アクチュエータにより開閉される。

内燃機関１には、排気通路５内を流通する排気の一部を低圧で吸気通路４へ還流（再循環）させる低圧ＥＧＲ装置３０が備えられている。低圧ＥＧＲ装置３０は、低圧ＥＧＲ通路３１、低圧ＥＧＲ弁３２、低圧ＥＧＲクーラ３３、及び低圧ＥＧＲフィルタ３４を備えて構成される。

低圧ＥＧＲ通路３１は、排気浄化装置９よりも下流の排気通路５と、コンプレッサ６ａよりも上流且つエアフローメータ７よりも下流の吸気通路４と、を接続している。低圧ＥＧＲ通路３１を通って、排気が低圧で内燃機関１へ送り込まれる。低圧ＥＧＲ通路３１を流通して還流される排気が低圧ＥＧＲガスである。

低圧ＥＧＲ弁３２は、低圧ＥＧＲ通路３１の通路断面積を調整することにより、低圧ＥＧＲ通路３１を流通する低圧ＥＧＲガスの量を調節する。低圧ＥＧＲ弁３２は、電動アクチュエータにより開閉される。

低圧ＥＧＲクーラ３３は、低圧ＥＧＲ弁３２や低圧ＥＧＲフィルタ３４よりも上流の低圧ＥＧＲ通路３１に配置され、低圧ＥＧＲガスと機関冷却水とで熱交換を行い、低圧ＥＧＲ通路３１を流通する低圧ＥＧＲガスを冷却する。これにより、低圧ＥＧＲガスの温度を内燃機関１の燃焼温度を低下させることが可能な温度に維持する又は低下させる。本実施例における機関冷却水が本発明の冷却媒体に相当する。また、冷却媒体としては、機関冷却水に限られず、空気等の気体も用いることができる。

低圧ＥＧＲフィルタ３４は、低圧ＥＧＲクーラ３３よりも下流の低圧ＥＧＲ通路３１に配置され、低圧ＥＧＲ通路３１を流通する低圧ＥＧＲガス中の排気系異物としてのＰＭを捕集する。ここで、低圧ＥＧＲガスとなる排気は、既に排気浄化装置９を通過しているので、ＰＭも低減されているが、低圧ＥＧＲフィルタ３４は、ＰＭをさらに捕集するものである。低圧ＥＧＲフィルタ３４としては、例えば金属系フィルタ等が用いられる。このように低圧ＥＧＲフィルタ３４によってＰＭを捕集すると、低圧ＥＧＲ通路３１を流通したＰＭが吸気通路４に還流せず、吸気系及び内燃機関１に被害を与えることを回避できる。

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ＥＣＵ１０が併設されている。ＥＣＵ１０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。ＥＣＵ１０には、エアフローメータ７の他、クランクポジションセンサ１１及びアクセルポジションセンサ１２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ＥＣＵ１０に入力される。一方、ＥＣＵ１０には、燃料噴射弁３、並びに、高圧ＥＧＲ弁２２及び低圧ＥＧＲ弁３２の各アクチュエータが電気配線を介して接続されており、ＥＣＵ１０によりこれらの機器が制御される。

ところで、従来、低圧ＥＧＲフィルタが低圧ＥＧＲクーラよりも上流の低圧ＥＧＲ通路に配置されていたため、低圧ＥＧＲクーラで冷却されていない高温の低圧ＥＧＲガスが低圧ＥＧＲフィルタに流入していた。この場合には、低圧ＥＧＲガスの温度と、低圧ＥＧＲガスが低圧ＥＧＲフィルタを流通する際の圧力損失との関係を示す図２のＡ印のように、高温の低圧ＥＧＲガスが低圧ＥＧＲフィルタを流通する際の圧力損失が高くなり、低圧ＥＧＲガスが還流し難く、所望量の低圧ＥＧＲガスを確保することが困難であった。そのため、所望量の低圧ＥＧＲガスを還流させようとすると、燃費悪化を招く場合もあった。

そこで本実施例では、低圧ＥＧＲフィルタ３４を低圧ＥＧＲクーラ３３よりも下流の低圧ＥＧＲ通路３１に配置するようにした。

本実施例によると、低圧ＥＧＲフィルタ３４に流入する低圧ＥＧＲガスは、低圧ＥＧＲクーラ３３によって冷却されるので低温である。ここで、低温の低圧ＥＧＲガスは、高温の低圧ＥＧＲガスよりもガス密度が高く、同じ流量であれば低圧ＥＧＲガスが低圧ＥＧＲフィルタ３４を流通する際の圧力損失は、図２のＢ印のように、高温の場合の図２のＡ印に比して低くなる。したがって本実施例によると、低圧ＥＧＲフィルタ３４に流入する低圧ＥＧＲガスが低温なので、低圧ＥＧＲガスが低圧ＥＧＲフィルタ３４を流通する際の圧力損失を低くでき、低圧ＥＧＲガスが還流し易く、所望量の低圧ＥＧＲガスを還流させることができる。そのため、所望量のＥＧＲガスを還流させる際に燃費悪化を招くこともない。

＜実施例２＞
次に実施例２を説明する。本実施例では、上記実施例と異なる部分について説明し、同様な部分については説明を省略する。

本実施例に係る内燃機関とその吸気系・排気系の概略構成を図３に示す。本実施例では、図３に示すように、低圧ＥＧＲフィルタ３４よりも下流且つ低圧ＥＧＲ弁３２よりも上流の低圧ＥＧＲ通路３１に低圧ＥＧＲクーラ３５を備える。以下では、低圧ＥＧＲフィルタ３４の上流側の低圧ＥＧＲクーラ３３を上流側低圧ＥＧＲクーラ３３と称する。また、低圧ＥＧＲフィルタ３４の下流側の低圧ＥＧＲクーラ３５を下流側低圧ＥＧＲクーラ３５と称する。

上流側低圧ＥＧＲクーラ３３及び下流側低圧ＥＧＲクーラ３５は、低圧ＥＧＲガスと機関冷却水とで熱交換を行い、低圧ＥＧＲ通路３１を流通する低圧ＥＧＲガスを冷却する。ここで、上流側低圧ＥＧＲクーラ３３に機関冷却水を供給し、上流側低圧ＥＧＲクーラ３３から機関冷却水を回収する冷却水路３３ａを備える。また、下流側低圧ＥＧＲクーラ３５に機関冷却水を供給し、下流側低圧ＥＧＲクーラ３５から機関冷却水を回収する冷却水路３５ａを備える。冷却水路３３ａ，３５ａはそれぞれ個別に独立して設けられている。そして、各冷却水路３３ａ，３５ａには、上流側低圧ＥＧＲクーラ３３又は下流側低圧ＥＧＲクーラ３５への機関冷却水の供給・停止を制御する冷却水弁３３ｂ，３５ｂが配置されている。冷却水弁３３ｂ，３５ｂは、電動アクチュエータにより開閉され、ＥＣＵ１０には、これらアクチュエータが電気配線を介して接続されており、ＥＣＵ１０により冷却水弁３３ｂ，３５ｂが制御される。

そして本実施例では、内燃機関１の通常運転時には、上流側低圧ＥＧＲクーラ３３によって低圧ＥＧＲガスを冷却する。このため、内燃機関１の通常運転時には、下流側低圧ＥＧＲクーラ３５には機関冷却水を供給しないように冷却水弁３５ｂを閉弁し、上流側低圧ＥＧＲクーラ３３に機関冷却水を供給するように冷却水弁３３ｂを開弁する。

一方、排気浄化装置９についてＳ再生制御及びフィルタ再生制御を行ったときの排気浄化装置９から流出する高温の排気の一部を高温の低圧ＥＧＲガスとして低圧ＥＧＲ通路３１に導入し、高温の低圧ＥＧＲガスを用いて低圧ＥＧＲフィルタ３４に捕集されたＰＭを酸化除去する低圧ＥＧＲフィルタ３４のフィルタ再生制御を行う場合がある。

このとき、上流側低圧ＥＧＲクーラ３３によって低圧ＥＧＲガスを冷却してしまうと、高温の低圧ＥＧＲガスが低圧ＥＧＲフィルタ３４に供給できなくなる。このため、上流側低圧ＥＧＲクーラ３３によって低圧ＥＧＲガスを冷却することを禁止したい。しかし、上
流側低圧ＥＧＲクーラ３３によって低圧ＥＧＲガスを冷却することを禁止するだけであると、高温の低圧ＥＧＲガスが内燃機関１に導入されることになり、内燃機関１の燃焼温度があまり低下しなくなり、機関燃焼に伴って発生するＮＯｘの量を低減できなくなってしまう。

そこで、低圧ＥＧＲフィルタ３４のフィルタ再生制御時には、下流側低圧ＥＧＲクーラ３５によって低圧ＥＧＲガスを冷却する。このため、低圧ＥＧＲフィルタ３４のフィルタ再生制御時には、上流側低圧ＥＧＲクーラ３３には機関冷却水を供給しないように冷却水弁３３ｂを閉弁し、下流側低圧ＥＧＲクーラ３５に機関冷却水を供給するように冷却水弁３５ｂを開弁する。

本実施例によると、内燃機関１の通常運転時には、低圧ＥＧＲフィルタ３４に流入する低圧ＥＧＲガスは、上流側低圧ＥＧＲクーラ３３によって冷却されるので低温である。ここで、低温の低圧ＥＧＲガスは、高温の低圧ＥＧＲガスよりもガス密度が高く、同じ流量であれば低圧ＥＧＲガスが低圧ＥＧＲフィルタ３４を流通する際の圧力損失は、図２のＢ印のように、高温の場合の図２のＡ印に比して低くなる。したがって本実施例によると、内燃機関１の通常運転時には、低圧ＥＧＲフィルタ３４に流入する低圧ＥＧＲガスが低温なので、低圧ＥＧＲガスが低圧ＥＧＲフィルタ３４を流通する際の圧力損失を低くでき、低圧ＥＧＲガスが還流し易く、所望量の低圧ＥＧＲガスを還流させることができる。そのため、所望量のＥＧＲガスを還流させる際に燃費悪化を招くこともない。

一方、低圧ＥＧＲフィルタのフィルタ再生制御時には、低圧ＥＧＲフィルタ３４に流入する低圧ＥＧＲガスは、上流側低圧ＥＧＲクーラ３３によって冷却されず高温である。したがって本実施例によると、低圧ＥＧＲフィルタ３４のフィルタ再生制御時には、低圧ＥＧＲガスが上流側低圧ＥＧＲクーラ３３によって冷却されない。これにより、低圧ＥＧＲフィルタ３４に流入する低圧ＥＧＲガスを、排気浄化装置９のＳ再生制御及びフィルタ再生制御を行ったときの排気浄化装置９から流出する高温の排気のまま高温に維持できる。よって、低圧ＥＧＲフィルタ３４を容易に昇温でき、低圧ＥＧＲフィルタ３４に付着したＰＭを酸化除去することができる。また、高温の低圧ＥＧＲガスは、低圧ＥＧＲフィルタ３４に流入する前に上流側低圧ＥＧＲクーラ３３を通過するので、上流側低圧ＥＧＲクーラ３３に付着したＰＭをも酸化除去することができる。

また、低圧ＥＧＲフィルタ３４のフィルタ再生制御時には、低圧ＥＧＲフィルタ３４から流出した低圧ＥＧＲガスは、下流側低圧ＥＧＲクーラ３５によって冷却されて低温になる。これにより、低圧ＥＧＲフィルタ３４から流出する低圧ＥＧＲガスの温度を内燃機関１の燃焼温度を低下させることが可能な温度に維持する又は低下させる。よって、低圧ＥＧＲフィルタ３４のフィルタ再生制御時であっても、内燃機関１の通常運転時と同様の低温の低圧ＥＧＲガスを内燃機関１に導入でき、機関燃焼に伴って発生するＮＯｘの量を低減できる。

次に、本実施例によるクーラ切替制御ルーチンについて説明する。図４は、本実施例によるクーラ切替制御ルーチンを示したフローチャートである。本ルーチンは、所定の時間毎に繰り返し実行される。本ルーチンを実行するＥＣＵ１０が本発明のクーラ切替制御手段に相当する。

ステップＳ１０１では、内燃機関１の通常運転時であるとして、上流側低圧ＥＧＲクーラ３３を使用する。具体的には、冷却水弁３５ｂを閉弁し、冷却水弁３３ｂを開弁する。

ステップＳ１０２では、低圧ＥＧＲフィルタ３４にフィルタ再生制御が必要か否かを判別する。具体的には、前回の低圧ＥＧＲフィルタ３４のフィルタ再生制御から所定使用時
間を超えた場合等に低圧ＥＧＲフィルタ３４にフィルタ再生制御が必要と判断する。

ステップＳ１０２において、否定判定された場合には、本ルーチンを一旦終了する。また、ステップＳ１０２において、肯定判定された場合には、ステップＳ１０３へ移行する。

ステップＳ１０３では、排気浄化装置９のＳ再生制御又はフィルタ再生制御が実施中か否かを判別する。

ステップＳ１０３において、否定判定された場合には、本ルーチンを一旦終了する。また、ステップＳ１０３において、肯定判定された場合には、ステップＳ１０４へ移行する。

ステップＳ１０４では、低圧ＥＧＲ弁３２を開き側に制御する。なお、低圧ＥＧＲ弁３２の開き側への開度量は、予め求めておけばよく、例えば全開等とされる。また、低圧ＥＧＲ弁３２が幾分でも開弁しており、低圧ＥＧＲガスの流通が妨げられない場合には、本ステップの処理を行わないようにしてもよい。

ステップＳ１０５では、低圧ＥＧＲフィルタ３４のフィルタ再生制御時であるとして、下流側低圧ＥＧＲクーラ３５を使用する。具体的には、冷却水弁３３ｂを閉弁し、冷却水弁３５ｂを開弁する。

以上説明したクーラ切替制御ルーチンによれば、内燃機関１の通常運転時には、低圧ＥＧＲガスが低圧ＥＧＲフィルタ３４を流通する際の圧力損失を低くし、所望量の低圧ＥＧＲガスを還流させることができる。一方、低圧ＥＧＲフィルタのフィルタ再生制御時には、高温の低圧ＥＧＲガスを低圧ＥＧＲフィルタ３４に供給して低圧ＥＧＲフィルタ３４を容易に昇温できると共に、低圧ＥＧＲフィルタ３４から流出した低圧ＥＧＲガスを下流側低圧ＥＧＲクーラ３５で冷却し、低温の低圧ＥＧＲガスを内燃機関１に導入できる。

本発明に係る内燃機関の排気還流装置は、上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えてもよい。

実施例１に係る内燃機関とその吸気系・排気系の概略構成を示す図である。 実施例１に係る低圧ＥＧＲガスの温度と、低圧ＥＧＲガスが低圧ＥＧＲフィルタを流通する際の圧力損失との関係を示す図である。 実施例２に係る内燃機関とその吸気系・排気系の概略構成を示す図である。 実施例２に係るクーラ切替制御ルーチンを示すフローチャートである。

符号の説明

１ 内燃機関
２ 気筒
３ 燃料噴射弁
４ 吸気通路
５ 排気通路
６ ターボチャージャ
６ａ コンプレッサ
６ｂ タービン
７ エアフローメータ
８ インタークーラ
９ 排気浄化装置
１０ ＥＣＵ
１１ クランクポジションセンサ
１２ アクセルポジションセンサ
２０ 高圧ＥＧＲ装置
２１ 高圧ＥＧＲ通路
２２ 高圧ＥＧＲ弁
３０ 低圧ＥＧＲ装置
３１ 低圧ＥＧＲ通路
３２ 低圧ＥＧＲ弁
３３ 低圧ＥＧＲクーラ（上流側低圧ＥＧＲクーラ）
３３ａ 冷却水路
３３ｂ 冷却水弁
３４ 低圧ＥＧＲフィルタ
３５ 下流側低圧ＥＧＲクーラ
３５ａ 冷却水路
３５ｂ 冷却水弁

Claims (4)

1. 内燃機関の排気通路に配置されたタービン及び前記内燃機関の吸気通路に配置されたコンプレッサを有するターボチャージャと、
   前記タービンよりも下流の前記排気通路から排気の一部を低圧ＥＧＲガスとして取り込み当該低圧ＥＧＲガスを前記コンプレッサよりも上流の前記吸気通路へ還流する低圧ＥＧＲ通路と、
   前記低圧ＥＧＲ通路に配置され、前記低圧ＥＧＲ通路を流通する低圧ＥＧＲガスを冷却する低圧ＥＧＲクーラと、
   前記低圧ＥＧＲクーラよりも下流の前記低圧ＥＧＲ通路に配置され、前記低圧ＥＧＲ通路を流通する低圧ＥＧＲガス中の排気系異物を捕集する低圧ＥＧＲフィルタと、
   を備えることを特徴とする内燃機関の排気還流装置。
2. 内燃機関の排気通路に配置されたタービン及び前記内燃機関の吸気通路に配置されたコンプレッサを有するターボチャージャと、
   前記タービンよりも下流の前記排気通路から排気の一部を低圧ＥＧＲガスとして取り込み当該低圧ＥＧＲガスを前記コンプレッサよりも上流の前記吸気通路へ還流する低圧ＥＧＲ通路と、
   前記低圧ＥＧＲ通路に配置され、前記低圧ＥＧＲ通路を流通する低圧ＥＧＲガスを冷却する上流側低圧ＥＧＲクーラと、
   前記上流側低圧ＥＧＲクーラよりも下流の前記低圧ＥＧＲ通路に配置され、前記低圧ＥＧＲ通路を流通する低圧ＥＧＲガス中の排気系異物を捕集する低圧ＥＧＲフィルタと、
   前記低圧ＥＧＲフィルタよりも下流の前記低圧ＥＧＲ通路に配置され、前記低圧ＥＧＲ通路を流通する低圧ＥＧＲガスを冷却する下流側低圧ＥＧＲクーラと、
   前記内燃機関の通常運転時には、前記上流側低圧ＥＧＲクーラによって低圧ＥＧＲガスを冷却し、前記低圧ＥＧＲフィルタのフィルタ再生制御時には、前記下流側低圧ＥＧＲクーラによって低圧ＥＧＲガスを冷却するクーラ切替制御手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の排気還流装置。
3. 前記上流側低圧ＥＧＲクーラ及び前記下流側低圧ＥＧＲクーラは、低圧ＥＧＲガスと冷却媒体とで熱交換して低圧ＥＧＲガスを冷却するものであり、且つ、個別に冷却媒体が供給可能であり、
   前記クーラ切替制御手段は、前記内燃機関の通常運転時には、前記下流側低圧ＥＧＲクーラには冷却媒体を供給せず前記上流側低圧ＥＧＲクーラに冷却媒体を供給し、前記低圧ＥＧＲフィルタのフィルタ再生制御時には、前記上流側低圧ＥＧＲクーラには冷却媒体を供給せず前記下流側低圧ＥＧＲクーラに冷却媒体を供給することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排気還流装置。
4. 前記タービンよりも下流且つ前記低圧ＥＧＲ通路との接続部位よりも上流の前記排気通路に配置され、前記排気通路を流通する排気を浄化する排気浄化装置を備え、
   前記排気浄化装置を昇温させることが伴う前記排気浄化装置の性能を回復させる制御を行っている場合に、前記低圧ＥＧＲフィルタのフィルタ再生制御を行うことを特徴とする請求項２又は３に記載の内燃機関の排気還流装置。

Images