JP4042388B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関し、より詳細には、ＥＧＲ装置等を備える内燃機関の排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼル機関に代表される希薄燃焼式内燃機関では、窒素酸化物（ＮＯｘ）やスモークの排出量を低減するため種々の対策が講じられている。この対策の一つとして、例えば、特許掲載公報（第２８４５０５６号）に開示された排気浄化装置がある。
【０００３】
同特許公報に開示された排気浄化装置によれば、吸気通路に吸気絞り弁を設け、また、排気通路に周知の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒および還元剤添加装置を設けることで、その排気浄化装置を構成している。
【０００４】
また、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を昇温させるとき、或いは吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸蔵された窒素酸化物(ＮＯｘ）の浄化（再生）を促す場合には、その吸気絞り弁を絞る、或いは、還元剤添加装置による排気ガス中への還元剤の添加を実施している。
【０００５】
なお、上記の補足として、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（以下、ＮＯｘ触媒と称す）は、流入排気ガスの酸素濃度が高いとき、すなわち排気ガスの空燃比がリーンのときにその排気ガス中の含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を吸蔵し、流入排気ガスの酸素濃度が低いとき、すなわち排気ガスの空燃比がリッチのときにその吸蔵していた窒素酸化物（ＮＯｘ）を二酸化窒素（ＮＯ₂）や一酸化窒素（ＮＯ）の形で排気ガス中に還元・放出し、同時にその二酸化窒素（ＮＯ₂）や一酸化窒素（ＮＯ）を排気ガス中に含まれている未燃燃料成分（ＣＯ，ＨＣ）と酸化反応せしめることで無害な水蒸気（Ｈ₂Ｏ）及び二酸化炭素（ＣＯ₂）に浄化する排気浄化作用を備えている。
【０００６】
一方、還元剤添加装置は、ＮＯｘ触媒に流れ込む排気ガス中に還元剤たる機関燃料（軽油）を供給することで、その排気ガスの酸素濃度を強制的に低下させる装置である。したがって、還元剤添加装置にて還元剤（機関燃料）を添加すれば、上記の排気浄化作用が促進される。また、還元剤と触媒物質との反応熱によってＮＯｘ触媒の昇温が図られる。
【０００７】
尚、吸気絞り弁を略閉弁することで得られる利点としては、（１）燃焼に供される空気（酸素）の量を少なくでき、それによって還元剤の添加量を少なくすることができる。（２）軽負荷運転時における排気ガスの過剰流入に起因したＮＯｘ触媒の冷却（放熱）を抑制できる。（３）添加した還元剤と触媒物質との反応時間を十分に確保でき、排気浄化率を向上させることができるといった点である。
【０００８】
また、近年では、高ＥＧＲ率での運転をなし得る内燃機関も注目を集めている。この種の内燃機関は、吸気絞り弁に加えＥＧＲ装置（排気再循環装置）を有し、ＥＧＲ率約６５％以上での燃焼を行うことで、煤（スモーク）の発生量を略ゼロに抑えている。すなわち、吸気絞り弁を略全閉状態とし、ＥＧＲ弁を略全開状態にすることで、高ＥＧＲ率での燃焼を実現し、それによって煤の生成を根本から断ちスモークの発生を抑制している。
【０００９】
また、高ＥＧＲ率での運転は、排気ガスの空燃比をリッチ（ストイキ近傍、或いは、ストイキ）にできるから、排気浄化触媒を一気に昇温させるといった利点も得られる。即ち、上記の機関制御は、排気浄化触媒が活性化温度以上であれば、触媒昇温用の制御と換言することもできる。
【００１０】
ところで、吸気絞り弁の略閉弁時には、燃焼に供される空気（吸入空気）の量が大幅に減り、代わりにＥＧＲガス量が増えるため、酸素不足や不活性ガスたるＥＧＲガスの増加に伴う失火、および圧縮圧力の低下（吸気絞り弁の絞り過ぎ、大気圧の低下）に伴う失火、未燃燃料成分（ＨＣ）の増加など、通常の運転では殆ど発生しない種々の不具合が生じる。すなわち、吸気絞り弁の略閉弁時には、燃焼状態が不安定になり易い過酷な燃焼を強いられる。
【００１１】
このため従来では、それらの不具合を改善すべくエアフロメータの出力を監視しながらＥＧＲ弁の開度補正を実施し、ＥＧＲガスの導入量を適切量に維持することで安定した燃焼状態の確保に努めている。すなわち、エアフロメータの出力に基づくＥＧＲ弁のフィードバック制御を実施し、それによって適切なＥＧＲ率での燃焼を可能にしている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本発明者等の鋭意研究によれば、ＥＧＲ率の制御に関し、種々の改善すべき点が見出された。
【００１３】
まず、ＥＧＲ率制御中のフィードバック制御に着目すると、そのパラメータとなる空気の流量はエアフロメータにて計測するが、その計測精度を確保するにはある程度の流量を必要とする。しかしながら、上記した種々の運転条件では、吸気絞り弁が閉弁されるため、その計測精度を確保するにあたって必要とされる吸気通路内の空気流量を十分に確保できなかった。すなわち、エアフロメータの出力に誤差が生じ、フィードバック制御自体が困難になる。また、エアフロメータの出力に基づくフィードバック制御では、大幅な大気圧の変化にも対応できていなかった。つまり、上記した種々の運転条件で要求されるフィードバック制御は、空気量が多い時のフィードバック制御に較べて遙かに精度のよいフィードバック制御が望まれるのに対し、従来の構成では、フィードバック制御の精度や大気圧を加味してのフィードバック制御が実施されていないため、フィードバック制御本来の効果を期待できなかった。
【００１４】
また、排気浄化触媒の昇温の面から捉えると、フィードバック制御においてＥＧＲガス量を減らすことは空気量の増大（リーン化）を招き排気ガスの昇温効率を低下させる。このため好ましくは、吸気絞り弁の開度補正にて所望のＥＧＲ率を得るようにするのがよい。しかしながら、従来ではＥＧＲガス量の補正によりＥＧＲ率を制御するため、時として排気ガスの温度低下を招くこともあった。
【００１５】
また、ＥＧＲ率は、「ＥＧＲガス量／（ＥＧＲガス量＋空気量）」の相対的な割合で定義されるため、ＥＧＲガス側のみにてＥＧＲ率の変更を行うと、吸入空気量が少ない状態（要求ＥＧＲ率が大きい場合）では、燃焼に供される総ガス量（絶対量：ＥＧＲガス量＋空気量）そのものを大幅に減らすこととなる。すなわち、従来のＥＧＲ率制御では、総ガス量の不足に起因した圧縮圧力の低下を引き起こし、それによって失火および排気ガス温度の低下を招くことにもなりかねない。
【００１６】
さらに、本発明者等の研究によれば、吸気絞り弁の閉弁時における燃焼状態の安定性は、湿度によっても大きく左右されることがわかった。
【００１７】
すなわち、湿度が高い時には、燃焼に供される空気中に多量の水分（湿気）が混入するため、この水分の影響を受けて着火遅れ（燃焼の一要素）が長くなる。つまり、ただでさえ過酷な燃焼が要求される運転条件において、燃焼の一要素である着火遅れが長くなれば、自ずと燃焼状態の安定性は大きく損なわれる。
【００１８】
本発明は、以上の点を考慮しなされたもので、運転条件の変更に伴い、その燃焼に供される空気の量が大幅に減少したときにおいても、安定した燃焼状態を確保できる内燃機関の排気浄化装置を提供することを課題とする。また、排気ガスの昇温が望まれる運転条件下において、その燃焼状態の安定性を確保しつつ、排気ガスの温度低下も抑制可能なＥＧＲ率制御技術を提供することを課題とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記した技術的課題を解決するため、本発明では以下の構成とした。すなわち、本発明は、吸入空気量を検出するエアフロメータと、吸気通路内を流れる吸入空気の流量を制御する吸気絞り弁と、前記吸気通路内の圧力を検出する吸気圧検出手段と、内燃機関から排出された排気ガスの一部を内燃機関の吸気系へ還流させる排気再循環通路と、前記排気再循環通路内を流れる排気ガスの流量を調節する排気再循環弁と、内燃機関の排気通路に設けられた吸蔵還元型ＮＯｘ触媒と、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に還元剤を供給する還元剤供給手段と、内燃機関の運転状態に応じて還元剤の添加の可否を判断する可否判断手段と、を備え、前記エアフロメータで検出した吸入空気量が所定吸入空気量以上の場合、前記エアフロメータにて検出した吸入空気量に基づき前記排気再循環弁の開閉制御を行うことでＥＧＲ率を制御し、前記エアフロメータで検出した吸入空気量が所定吸入空気量より少ない場合、前記エアフロメータにて検出した吸気通路内の圧力に基づき前記吸気絞り弁の開閉制御を行うことでＥＧＲ率を制御することを特徴とする。
【００２０】
このように構成された本発明では、エアフロメータにて吸入空気量を検出する。また、吸気系には吸気絞り弁が設けられている。また、吸気圧検出手段にて吸気通路内の圧力を検出する。また、排気系には排気再循環通路、排気再循環弁が設けられている。さらに、排気系には、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒、及び還元剤供給手段が設けられ、内燃機関の運転状態に応じて還元剤添加の可否を判断する可否判断手段にて還元剤添加可と判断したときに、還元剤供給手段から吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に対して還元剤を添加し、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸蔵されていた窒素酸化物（ＮＯｘ）等の浄化を促す。
【００２１】
また、本構成では、エアフロメータで検出した吸入空気量が所定吸入空気量以上の場合、吸入空気量に基づき排気再循環弁の開閉制御を行うことでＥＧＲ率を制御する。そして、エアフロメータで検出した吸入空気量が所定吸入空気量より少ない場合、吸気圧検出手段にて検出した吸気通路内の圧力に基づき吸気絞り弁の開閉制御を行うことでＥＧＲ率を制御する。すなわち、本構成では、吸入空気量が減少したために、エアフロメータで検出した吸入空気量に基づく排気再循環弁の開閉制御ではＥＧＲ率を適切に制御することが困難となった場合は、吸気圧に基づく吸気絞り弁の開閉制御によるＥＧＲ率の制御に切り換えて、適切なＥＧＲ率の制御を継続する。
【００２２】
また、本発明では、吸気通路内の湿度を検出する湿度検出手段と、前記エアフロメータにて検出した吸入空気量が所定吸入空気量より少なく、且つ前記湿度検出手段にて検出した湿度が所定湿度以上である場合に、内燃機関の燃料噴射時期を進角補正する噴射時期補正手段と、をさらに備えてもよい。
【００２３】
このように構成された本発明によれば、エアフロメータに加え、吸気通路内の湿度を検出する湿度検出手段および内燃機関の燃料噴射時期を補正する噴射時期補正手段を備え、噴射時期補正手段では、エアフロメータにて検出した吸入空気量が所定吸入空気量より少なく、且つ湿度検出手段にて検出した湿度が所定湿度以上である場合に、内燃機関の燃料噴射時期を進角補正する。
【００２４】
すなわち、吸入空気が少なく、湿度が高い時に燃料噴射時期を進角補正することで燃料の積極的なガス化を促し、吸入空気量を制限しての過酷な燃焼が要求される運転条件下において、湿気（水分）の吸熱作用や圧縮圧力の緩慢な上昇に伴う着火遅れを改善する。なお、燃料噴射時期の進角補正は、予め定められた規定量を進角させるようにする他、湿度に応じて徐々にその進角量を増やすなど、湿度に応じた燃料噴射制御の進角補正は、適時自由に選択できるものである。また、上記した各種構成と組み合わせれば、さらなる燃焼状態の安定性が確保される。
【００２５】
【発明の実施の形態】
続いて、本発明に係る内燃機関に関し、その好適な実施形態について説明する。尚、以下に示す内燃機関の構造は、あくまでも本発明の一実施形態にすぎず、その詳細は、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で任意に変更可能である。
【００２６】
＜第１の実施の形態＞
本実施の形態に示す内燃機関１は、車両用ディーゼル機関であり、図１に示されるように燃焼室を形成する４つの気筒２の他、燃料供給系、吸気系、排気系、制御系などをその主要構成要素として備えている。
【００２７】
燃料供給系は、燃料噴射弁３、コモンレール（蓄圧室）４、燃料供給管５、燃料ポンプ６、などを備え、各気筒２に対して燃料供給を行っている。燃料噴射弁３は、各気筒２に対して夫々設けられる電磁駆動式の開閉弁であり、各燃料噴射弁３は、燃料の分配管となるコモンレール４に接続されている。また、コモンレール４は、燃料供給管５を介して燃料ポンプ６に連結されている。燃料ポンプ６は、内燃機関１の出力軸たるクランクシャフト１ａの回転を駆動源として回転駆動されている。
【００２８】
このように構成された燃料供給系では、まず、燃料ポンプ６によって燃料タンク（図示略）内の燃料が汲み上げられる。汲み上げられた燃料は、燃料供給管５を介してコモンレール４に供給される。コモンレール４に供給された燃料は、コモンレール４内にて所定燃圧まで高められ、各燃料噴射弁３に分配される。そして、燃料噴射弁３に駆動電圧が印可され燃料噴射弁３が開弁すると、その燃料は、燃料噴射弁３を介して気筒２内に噴射される。
【００２９】
一方、吸気系は、吸気管９、吸気絞り弁１３、吸気枝管８、エアクリーナボックス１０、インタークーラ１６などを備え、各気筒２に対して空気を供給する吸気通路を形成している。
【００３０】
吸気管９は、エアクリーナボックス１０を介して吸入される空気（吸入空気）を吸気枝管８に導く通路を形成している。吸気枝管８は、吸気管９を経て流入する空気を各気筒２に分配する通路を形成している。また、吸気管９とエアクリーナボックス１０との連結部分近傍には、吸気管９を流れる空気の流量を計測するエアフロメータ１１、及びその空気の温度を測定する吸気温センサ１２を備えている。
【００３１】
また、吸気枝管８の直上流には、吸気枝管８を通じて気筒２（燃焼室）に流れ込む空気の流量を加減する吸気絞り弁１３が設けられ、吸気絞り弁１３の開度は、ステッパモータなどにて構成されたアクチュエータ１４によって制御されている。また、吸気絞り弁１３の直下流には、吸気枝管８内の温度を測定する吸気温センサ２４、及び吸気枝管８内の管内圧力を測定する吸気圧センサ（吸気圧検出手段）２３が設けられている。
【００３２】
また、エアクリーナボックス１０から吸気絞り弁１３に至る吸気通路中には、吸入された空気を圧縮するターボチャージャ１５のコンプレッサハウジング１５ａ、及びコンプレッサハウジング１５ａ内にて圧縮された空気を冷却するインタークーラ１６が設けられている。
【００３３】
このように構成された吸気系では、まず、機関運転に伴う負圧の発生により各気筒２に供給されるべき空気が吸入空気としてエアクリーナボックス１０に流入する。エアクリーナボックス１０内に流入した空気は、エアクリーナボックス１０内にて塵や埃を除去された後、吸気管９を経てターボチャージャ１５のコンプレッサハウジング１５ａに流入する。コンプレッサハウジング１５ａに流入した空気は、コンプレッサホイール（図示略）にて圧縮された後、インタークーラ１６によって冷却される。そして、必要に応じて吸気絞り弁１３での流入量調節を受けた後、吸気枝管８内に流入する。吸気枝管８に流入した空気は、各枝管を介して各気筒２に分配され、燃料噴射弁３から噴射供給された燃料と共に燃焼される。尚、エアフロメータ１１および吸気圧センサ２３等の出力は、後述の電子制御ユニット３０に入力されており、例えば、ＥＧＲ率のフィードバック制御等に利用される。
【００３４】
続いて、制御系について説明する。
制御系は、双方向性バス３１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（中央制御装置）３４、入力ポート３５、出力ポート３６を備えた、いわゆる電子制御ユニット３０（ＥＣＵ）である。
【００３５】
入力ポート３５には、上記した各種センサの出力信号の他、アクセルペダル４０の踏込み量を検出する負荷センサ４１、クランクシャフト１ａの回転数を検知するクランク角センサ４２、車速を測定する車速センサ４３等が対応したＡ／Ｄ変換器３７を介して、又は直接入力されている。一方、出力ポート３６には、対応する駆動回路３８を介して燃料噴射弁３、還元剤添加弁６１、吸気絞り弁駆動用のアクチュエータ１４、ＥＧＲ弁２６、などが接続されている。
【００３６】
また、ＲＯＭ３２には、各種装置の制御プログラム、及びそのプログラムの処理時に参照される制御マップ等が記録されている。また、ＲＡＭ３３では、入力ポート３５に入力された各種センサの出力信号、及び出力ポート３６に出力される制御信号などを内燃機関の運転履歴として記録している。ＣＰＵ３４では、ＲＡＭ３３上に記録された各種センサの出力信号およびＲＯＭ３２上に展開された制御マップを所望のプログラム上にて比較し、その処理過程で出力された各種制御信号を出力ポート３６を介して対応する装置に出力し、各種装置を集中管理する。
【００３７】
排気系は、排気枝管１８、排気管１９を備え、各気筒２から排出される排気ガスを機関本体１外部に排出する排気通路を形成している。また、ＥＧＲ装置２０、触媒コンバータ５２、還元剤添加装置６０などを備え、排気ガス中に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）や微粒子（例えば、煤）を浄化せしめる排気浄化装置としての機能を有している。
【００３８】
排気枝管１８は、各気筒２毎に設けられた排気ポート１８ａに接続すると共に各排気ポート１８ａから流出した排気ガスを集合してターボチャージャ１５のタービンハウジング１５ｂに導く通路を形成している。また、排気管１９は、タービンハウジング１５ｂから図示しない消音器までの通路を形成している。
【００３９】
排気浄化装置の一つであるＥＧＲ装置２０は、ＥＧＲ通路２５、ＥＧＲ弁２６、ＥＧＲクーラ２７等を備え、空気及び機関燃料の燃焼によって生成される窒素酸化物（ＮＯｘ）の生成量を減少している。ＥＧＲ通路２５は、機関本体１を迂回して排気枝管１８と吸気枝管８とを接続する通路を形成している。ＥＧＲ弁２６は、ＥＧＲ通路２５中に設けられた電気式の開閉弁であり、電子制御ユニット３０内にて処理されるＥＧＲ率制御等に基づき、ＥＧＲ通路２５内を流れる排気ガス（ＥＧＲガス）量の調節を行っている。ＥＧＲクーラ２７は、機関冷却水を熱媒体としてそのＥＧＲ通路２５内を流れる排気ガスの冷却を行っている。
【００４０】
すなわち、本発明に係る排気再循環通路はＥＧＲ通路２５に相当し、排気再循環弁はＥＧＲ弁２６に相当する。なお、以下の説明では、ＥＧＲ通路２５を流れる排気ガスをＥＧＲガスと称することもある。なお、以下の説明では、ＥＧＲ通路２５を流れる排気ガスをＥＧＲガスと称することもある。
【００４１】
このように構成されたＥＧＲ装置２０によれば、排気枝管１８内を流れる排気ガスの一部が、ＥＧＲ弁２６の開弁量に即した流量でＥＧＲ通路２５内に流入する。ＥＧＲ通路２５内に流入したＥＧＲガス（排気ガス）は、ＥＧＲ通路２５の経路中に配置されたＥＧＲクーラ２７内に流入する。ＥＧＲクーラ２７内に流入したＥＧＲガスは、ＥＧＲクーラ２７を通過する際に冷却されて吸気枝管８に流れ込む。そして、吸気枝管８内に流入したＥＧＲガスは、吸気枝管８上流から流れ込む吸入空気と混ざり合いつつ各気筒２に流れ込み、燃料噴射弁３から噴射された機関燃料と共に燃焼される。
【００４２】
なお、ＥＧＲガスとなる排気ガス中には、水蒸気（Ｈ₂Ｏ）や二酸化炭素（ＣＯ₂）などの不活性ガスが含まれている。このため吸入空気と共にその不活性ガスを含む排気ガスが各気筒２内に流入すると、その不活性ガスの混入に起因して燃焼時の燃焼温度は低下する。その結果、窒素酸化物（ＮＯｘ）の生成が抑制されることとなる。
【００４３】
続いて、触媒コンバータ５２について説明する。
触媒コンバータ５２は、ケーシング５３、及びそのケーシング５３内に設けられる各種排気浄化触媒５２ａ，５２ｂから構成され、機関本体１から排出される排気ガス中の有害物質を浄化せしめる排気浄化作用を有する。
【００４４】
より詳しくは、タービンハウジング１５ｂの出口近傍に配置され、そのケーシング５３内には、上流側から吸蔵還元型ＮＯｘ触媒５２ａ、パティキュレートフィルタ５２ｂの順に排気浄化触媒が配置されている。なお、以下の説明では、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒５２ａを単にＮＯｘ触媒５２ａと称することもある。
【００４５】
排気浄化触媒の一つであるＮＯｘ触媒５２ａは、排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を主として浄化せしめる排気浄化作用を有している。より詳しくは、ＮＯｘ触媒５２ａに流れ込む排気ガスの酸素濃度が高いときすなわち排気ガスの空燃比がリーンのときに、その排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を吸収し、排気ガス中の酸素濃度が低いときすなわち排気ガスの空燃比がリッチ低いときにその吸収していた窒素酸化物（ＮＯｘ）を二酸化窒素（ＮＯ₂）や一酸化窒素（ＮＯ）の形で排気ガス中に還元・放出し、同時にその二酸化窒素（ＮＯ₂）や一酸化窒素（ＮＯ）を排気ガス中に含まれている未燃燃料成分（ＣＯ、ＨＣ）と酸化反応せしめることで無害な水蒸気（Ｈ₂Ｏ）及び二酸化炭素（ＣＯ₂）に浄化する排気浄化作用を備えている。
【００４６】
また、その組成は、例えばアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）を担体として、この担体上にカリウム（Ｋ）、ナトリウム（Ｎａ）、リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属、若しくはバリウム（Ｂａ）、カルシウム（Ｃａ）等のアルカリ土類、又はランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）等の希土類から選ばれた少なくとも一つと、白金（Ｐｔ）のような貴金属とを担持させてなる。
【００４７】
なお、ここで排気浄化作用の補足説明を行うと、ディーゼル機関では、通常、酸素過剰雰囲気下で燃焼が行われている。このため燃焼に伴い排出される排気ガス中の酸素濃度は、上記の還元・放出作用を促す迄に低下することは殆どなく、また、排気ガス中に含まれる未燃燃焼成分（ＣＯ，ＨＣ）の量も極僅かである。
【００４８】
このため本実施の形態では、還元剤たる機関燃料（ＨＣ）を排気ガス中に噴射供給することで、酸素濃度の低下を促すと共にその未燃燃焼成分たる炭化水素（ＨＣ）等を補い、排気浄化作用を促進させている。なお、還元剤の噴射供給は、後述の還元剤添加装置６０によって行われている。また、その詳細は後に説明する。
【００４９】
一方のパティキュレートフィルタ５２ｂは、排気ガス中に含まれる煤などの微粒子を酸化燃焼せしめる排気浄化作用を有している。より詳しくは、活性化酸素放出剤を担持したフィルタ５８を備え、そのフィルタ５８上に捕集された微粒子を活性化酸素にて酸化燃焼せしめることで除去（浄化）する排気浄化作用を備えている。
【００５０】
フィルタ５８単体は、図２に示されるようにコージライトのような多孔質材料から形成されたハニカム形状をなし、互いに平行をなして延びる複数個の流路５５，５６を具備している。より具体的には、下流端が栓５５ａにより閉塞された排気ガス流入通路５５と、上流端が栓５６ａにより閉塞された排気ガス流出通路５６と、を備え、各排気ガス流入通路５５及び排気ガス流出通路５６は薄肉の隔壁５７を介して該フィルタ５８における縦方向及び横方向に並んで配置されている。
【００５１】
また、隔壁５７の表面および内部の細孔には、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）等によって形成された担体の層が設けられており、その担体上には、白金（Ｐｔ）等の貴金属触媒の他、周囲に過剰酸素が存在するとその過剰酸素を吸蔵し、逆に酸素濃度が低下すると、その吸蔵した酸素を活性酸素の形で放出する活性酸素放出剤が担持されている。
【００５２】
なお、活性酸素放出剤としては、カリウム（Ｋ）、ナトリウム（Ｎａ）、リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）、ルビジウム（Ｒｂ）のようなアルカリ金属、バリウム（Ｂａ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）のようなアルカリ土類金属、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）のような希土類、およびセリウム（Ｃｅ）、錫（Ｓｎ）のような遷移金属から選ばれた少なくとも一つを用いることができる。
【００５３】
また、好ましくは、カルシウム（Ｃａ）よりもイオン化傾向の高いアルカリ金属又はアルカリ土類金属、即ちカリウム（Ｋ）、リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）、ルビジウム（Ｒｂ）、バリウム（Ｂａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）などを用いるとよい。
【００５４】
このように構成されたパティキュレートフィルタ５２ｂでは、まず、排気ガス流入通路５５→隔壁５７→排気ガス流出通路５６の順に排気ガスが流れ（図２矢印ａ）、排気ガス中に含まれる煤などの微粒子は、その隔壁５７を通過する過程で、その隔壁５７の表面及び内部に捕集される。そして、隔壁５７に捕集された微粒子は、隔壁５７（フィルタ）に流れ込む排気ガスの酸素濃度を複数回に亘り変化させることで増加する活性化酸素によって酸化せしめられ、ついには輝炎を発することなく燃え尽きてフィルタ５８上から除去される。
【００５５】
このように本実施の形態では、排気通路に吸蔵還元型ＮＯｘ触媒５２ａおよびパティキュレートフィルタ５２ｂを配置することで排気ガス中に含まれるＮＯｘおよび煤などの微粒子を浄化している。
【００５６】
なお、本実施の形態では、上記したように吸蔵還元型ＮＯｘ触媒５２ａとパティキュレートフィルタ５２ｂとを直列に配置している。この理由としては、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒５２ａでの酸化・還元反応に伴う反応熱を利用してパティキュレートフィルタ５２ｂを昇温させる、および吸蔵還元型ＮＯｘ触媒５２ａにおける酸化・還元反応に起因して放出される吸蔵還元型ＮＯｘ触媒５２ａからの活性化酸素をパティキュレートフィルタ５２ｂの排気浄化作用に利用する、などの理由に基づく。なお、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒５２ａは、上記でも明らかなように、活性化酸素放出剤と略同様の物質を担持してなる。したがって、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒５２ａは、活性化酸素放出剤としての機能を有すると言える。また、本実施の形態では、触媒コンバータ５２の下流に、排気ガス中の未燃燃料成分を酸化浄化せしめる酸化触媒コンバータ５９を設けている。
【００５７】
還元剤添加装置６０は、還元剤添加弁６１、還元剤供給路６２、燃圧制御バルブ６４、燃圧センサ６３、緊急遮断弁６６、などを備え、必要に応じて適切量の還元剤（機関燃料）を触媒コンバータ５２上流の排気通路に添加している。すなわち、本発明に係る還元剤供給手段を構成している。
【００５８】
還元剤添加弁６１は、排気枝管１８の集合部分に設けられ、所定電圧が印可されたときに開弁する電気式の開閉弁である。還元剤供給路６２は、前記燃料ポンプ６によって汲み上げられた燃料の一部を還元剤添加弁６１に導く通路を形成している。燃圧制御バルブ６４は、還元剤供給路６２の経路途中に配置され、還元剤供給路６２内の燃圧を所定燃圧に維持している。燃圧センサ６３は、還元剤供給路６２内の燃圧を検出している。緊急遮断弁６６は、還元剤供給路６２内の圧力に異常が生じたとき、その還元剤供給路６２内への燃料供給を停止する。
【００５９】
このように構成された還元剤添加装置６０では、燃料ポンプ６から吐出された燃料が、燃圧制御バルブ６４によって所定燃圧に維持された後、還元剤供給路６２を通じて還元剤添加弁６１に供給される。そして、還元剤添加弁６１に所定電圧が印可され開弁状態になると、その還元剤供給路６２内の燃料は還元剤添加弁６１を通じて排気枝管１８内に噴射供給される。排気枝管１８に供給された燃料（還元剤）は、タービンハウジング１５ｂ内にて撹拌された後、排気管１９を経て触媒コンバータ５２に流入する。よって、触媒コンバータ５２には、酸素濃度が低く、また、未燃燃焼成分たる炭化水素（ＨＣ）混じりの排気ガスが流れ込むこととなり、その結果、上記の排気浄化作用が促進されることとなる。
【００６０】
ところで、還元剤の添加を実施するための条件の一つとして、触媒コンバータ５２の床温度を活性化温度に昇温させる必要がある。すなわち、活性化温度以下での還元剤の添加は、各種触媒物質の活性化力が低いことから有効に作用せず、触媒コンバータ５２をさらに冷却させる虞があるからである。
【００６１】
ところが、実際の運転では、触媒コンバータ５２の温度が十分に保障されない状況も多々ある。例えば、寒冷地で低速走行、長時間に亘るアイドリング、機関始動直後、長い下り勾配での減速走行時等では、触媒コンバータ５２に流れ込む排気ガスの温度が低くなり、以て、触媒コンバータ５２の温度は低くなる。すなわち、燃焼室に流れ込む空気の温度が低いとき、また、機関燃焼の消費量が少ないときには、排気ガスの温度が低くなり、その結果、触媒コンバータ５２の床温度が活性化温度から外れてしまう。
【００６２】
また、上記した排気浄化作用のうち、煤などの微粒子を酸化燃焼せしめる排気浄化作用を促すときには、触媒コンバータ５２を約５００度以上に保つ必要がある。しかしながら、ディーゼル機関の排気ガス温度は、その目標となる床温度に対してかなり低く、通常の運転条件において排気ガスの熱エネルギーので触媒コンバータ５２を５００度以上に維持することは困難であった。
【００６３】
そこで本実施の形態に示す内燃機関では、触媒コンバータ５２の床温度が活性化温度に達していない状況で触媒早期暖気制御を実施し、さらに５００度以上への昇温が要求される状況では、還元剤の添加と触媒早期暖気制御を組み合わせた所謂「低温燃焼制御」を実施することで、上記した種々の走行条件においても排気浄化を可能としている。
【００６４】
なお、触媒早期暖気制御および低温燃焼制御の概略について説明すると、触媒早期暖気制御では、燃焼室に供給される空気の量を大幅に減らし、代わりにＥＧＲガスの導入量を増やすことで高ＥＧＲ率での燃焼状態を形成し、さらに燃焼行程後期で副噴射を行うことで排気ガスの温度を大幅に高め、触媒コンバータ５２を一気に昇温させる。すなわち、吸気絞り弁１３の開度を減らし、ＥＧＲ弁２６の開度を増やし、さらに燃焼行程後期での副噴射を行うことで排気ガスの温度を大幅に昇温させる機関制御である。
【００６５】
また、高ＥＧＲ率での燃焼について補足を行うと、高ＥＧＲ率での燃焼は、排気ガスの空燃比をリッチにできることから、排気ガスの温度を上昇させることができる。したがって、その高温に昇温せしめられた排気ガスを利用すれば、排気浄化触媒の温度を一気に昇温させることができる。
【００６６】
また、高ＥＧＲ率での燃焼は、先の従来技術に説明したように、空気量（酸素量）および総ガス量の不足に起因して失火や圧縮圧力の低下が生じ燃焼状態が不安定になる。このため種々のフィードバック制御を行うことで適切なＥＧＲ率を維持し、燃焼状態を安定性を確保している。なお、ＥＧＲ率の制御に係るフィードバック制御は、後に詳述する。
【００６７】
一方、低温燃焼制御においても同様に、吸気通路９に設けられた吸気絞り弁１３の開度を減らし、ＥＧＲ弁２６の開度を増やすことで高ＥＧＲ率での燃焼状態を確保する。また、還元剤添加装置６０による排気ガス中への還元剤の添加を実施することで触媒コンバータ５２を発熱させ、触媒コンバータ５２の床温度自体を一気を昇温させる機関制御である。
【００６８】
このように本実施の形態に示す内燃機関では、高ＥＧＲ率での燃焼を達成すべくＥＧＲ率の大幅な変更を行い、触媒コンバータ５２の早期暖気に努めている。
【００６９】
なお、図３に示すフローチャートは、触媒コンバータ５２（パティキュレートフィルタ）の再生フラグ、すなわち煤など微粒子を浄化すべき要求がなされたときに処理される処理ルーチンである。以下、図３を参照しながら、上記した触媒早期暖気制御及び低温燃焼制御を踏まえ、本発明に係るＥＧＲ率制御について説明する。
【００７０】
まず、電子制御ユニット３０では、再生フラグの成立を受け、触媒早期暖気制御を実施すべきか否かを各種センサの出力に基づき判定する（ステップ１０１）。すなわち、ステップ１０１では、機関回転数、アクセル開度、排気ガス温度等を各種センサにて取得し、それら各種出力に基づき触媒早期暖気制御の実施条件が成立しているか否かを判定する。
【００７１】
ここで、触媒早期暖気制御の実施条件としては、（１）機関回転数が所定回転数以下且つアクセルペダル４０の踏込み量が所定踏込み量以下であること（すなわち、軽負荷運転状態であること）、（２）触媒コンバータ５２から流れ出る排気ガスの温度が第１の設定温度以下であること（すなわち、触媒コンバータ５２が活性化していないこと）などであり、上記条件（１），（２）の成立を受け、触媒コンバータ５２を昇温させるべく触媒早期暖気制御を実施する（ステップ１０２）。
【００７２】
なお、軽負荷運転時に行うのは（上記条件（１））、本触媒早期暖気制御において吸気通路９の吸気絞り弁１３を閉じる必要があるためである。すなわち、高負荷運転時等に吸気絞り弁１３を閉じると、機関出力の大幅な低下に伴いトルクショックが生じるためである。また、触媒コンバータ５２から流れ出る排気ガスの温度が第１の設定温度以下で行うのは（上記条件（２））、触媒コンバータ５２から流れ出る排気ガスの温度が十分に高ければ、触媒コンバータ５２が活性化しているといえ、本触媒早期暖気制御の必要性がないためである。なお、本実施の形態では、第１の設定温度を約１５０度に設定し、この設定温度を下回るときには、触媒早期暖気制御の必要性有りと判定している。
【００７３】
続くステップ１０２では、高ＥＧＲ率での燃焼を達成すべくＥＧＲ弁２６の開度を所定開度で閉弁し、吸気圧センサ２３の出力を監視しながら吸気絞り弁１３の開度を減らしていくことでＥＧＲ率を制御する。すなわち、吸気通路９内の圧力をパラメータとした吸気絞り弁１３のフィードバック制御を実施することで、所望のＥＧＲ率を得る。
【００７４】
なお、ＥＧＲ弁２６側でなく、吸気絞り弁１３側でＥＧＲ率を制御する理由としては、（１）燃焼に供される総ガス量（ＥＧＲガス量＋空気量）を必要以上に減らすことなく大きなＥＧＲ率の変化を得る。（２）ＥＧＲガスの導入量を相対的に増やす、等の理由による。また、吸気通路９内の圧力をパラメータとする理由は、（３）フィードバック制御の信頼性を確保するためである。
【００７５】
すなわち、ＥＧＲ率は、（ＥＧＲガス量／（ＥＧＲガス量＋空気量））の関係で定義され、そのＥＧＲガス量と空気量との相対的な割合を変えることで所望のＥＧＲ率が得られる。しかしながら、空気量の少ない状態すなわち要求ＥＧＲ率が大きい状態では、ＥＧＲガス量を制御しても、その制御量はＥＧＲ率の変化にはさほど反映されない。
【００７６】
一方、空気量側での制御では、その空気量の制御に同期してＥＧＲ率が大きく変動する。つまり、少ない空気量の変化でＥＧＲ率を大きく変化させることが可能となり、結果として、燃焼に供される総ガス量を減らすことなく所望のＥＧＲ率を得ることができる（上記理由（１））。よって、圧縮行程での圧縮圧力を十分に確保でき、圧縮圧力の低下に伴う失火や機関出力の低下などを抑制できる。
【００７７】
また、上記の説明を裏返せば、ＥＧＲ弁２６側にてＥＧＲ率を変えるには、その制御量を大きく取る必要がある。つまり、場合によってはＥＧＲガスの導入量を大幅に減らすこととにも成りかねず、それによって十分な排気ガスの温度上昇を望めなくなる場合もある。その点、吸気絞り弁１３側にてＥＧＲ率を制御すれば、ＥＧＲガスの導入量（ＥＧＲガス量）を減らすことなく所望のＥＧＲ率を維持できるため、吸気絞り弁１３側でのＥＧＲ率制御では、ＥＧＲ弁２６側での制御に較べ、相対的にＥＧＲガス量（導入量）を増やすこととなる（上記理由（２））。よって、さらなる排気ガス温度の上昇が可能となる。
【００７８】
また、フィードバック制御の信頼性について説明すると、触媒早期暖気制御時には、吸気絞り弁１３の開度減少に伴い吸気通路９内を流れる空気の流量も大幅に減る。すなわち、空気の流量がエアフロメータ１１の計測限界を超えて低下するため、エアフロメータ１１を使用しての空気量の推定が不正確となり、以て適切なＥＧＲ率の制御が困難になる。その点、本制御では、空気の流量に依存せず吸気通路９内の圧力変化にてＥＧＲ率の制御に必要な空気量を推定するため、空気量が少ない触媒早期暖気制御時においても、正確なＥＧＲ率のフィードバック制御をなし得る（上記理由（３））。すなわち、本実施の形態では、本発明でいう所定吸入空気量を、吸気絞り弁１３の開度減少時における吸入空気量で設定している。
【００７９】
なお、吸気圧センサ２３では、真空（絶対圧）を基準圧力として吸気通路９内の圧力を計測するため、空気の流れが微量であっても十分に正確な計測精度が得られる。加えて、大気圧の変化をも吸収できるため、エアフロメータ１１の出力に基づく空気量の推定に較べ遙かに精度の高い空気量の推定をなし得る。よって、過酷な燃焼が強いられる高ＥＧＲ率での燃焼においても、その燃焼状態の安定性を継続させることができる。
【００８０】
このように本ステップ１０２では、吸気通路９内の圧力に基づいた吸気絞り弁１３のフィードバック制御を実施することで、燃焼に供される総ガス量、およびＥＧＲガスの導入量を減らすことなく所望のＥＧＲ率を得ることができる。よって、燃焼に供される空気の量が大幅に減少したときにおいても、安定した燃焼状態を確保され、また、同時に排気ガスの温度低下をも抑制できる。
【００８１】
続いて、電子制御ユニット３０では、触媒コンバータ５２の温度が第２の設定温度に達したことを受け（ステップ１０３）、低温燃焼制御を実施すべくステップ１０４に移る。なお、ステップ１０３にて、未だ第２の設定温度に達していないと判断したときには、上記ステップ１０２を継続し、引き続き触媒早期暖気制御を処理する。なお、第２の設定温度は、勿論第１の設定温度に対して高く、本実施の形態では、触媒コンバータ５２の温度が活性化温度に達したと推定される約１８０度の排気ガス温度で第２の設定温度を定めている。
【００８２】
続いて、低温燃焼制御を実施するステップ１０４では、上記ステップ１０２同様、吸気通路９内の圧力に基づく吸気絞り弁１３側でのフィードバック制御を開始する。なお、吸気絞り弁１３側にてフィードバック制御を開始する利点は、上記した触媒早期暖気制御の説明に殉ずるため、上記の説明に変えてこれを省略する。
【００８３】
そして、電子制御ユニット３０では、触媒コンバータ５２から流れ出る排気ガスの温度が第３の設定温度、すなわち煤などの微粒子を酸化浄化し得る排気浄化可能な温度に達したことを受け（ステップ１０５）、微粒子の酸化浄化に必要とされるべき適切量の還元剤を排気ガス中に添加し、微粒子を酸化燃焼させる（ステップ１０６）。また、本ステップ１０５にて本発明に係る可否判定手段が構成されている。
【００８４】
このように本処理ルーチンでは、触媒早期暖気制御及び低温燃焼制御を実施することで触媒コンバータ５２を急速に昇温させ、触媒コンバータ５２上に捕集された微粒子を酸化燃焼（浄化）している。
【００８５】
なお、本処理ルーチンでは、上記ステップ１０６に続きＳＯｘ被毒回復制御を処理した後に（ステップ１０７）、本処理ルーチンを終了している。なお、ＳＯｘ被毒とは、排気ガス中に含まれる硫黄酸化物（ＳＯｘ）が化学的に安定した硫酸塩（ＢａＳＯ₄）に変化して触媒コンバータ５２に蓄積し、排気浄化能を低下させる現象である。
【００８６】
また、「ＳＯｘ被毒回復制御」とは、触媒コンバータ５２上に蓄積した硫酸塩（ＢａＳＯ₄）を放出させて排気浄化能の回復を図るための制御である。より具体的には、触媒コンバータ５２を５００度以上の高温に維持し、その状態で排気ガス中に還元剤を添加して硫酸塩（ＢａＳＯ₄）を放出させる。すなわち、硫酸塩（ＢａＳＯ₄）の熱分解を促し、その熱分解した硫酸塩（ＢａＳＯ₄）を還元剤たる炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）と反応させ気体上にすることで触媒コンバータ５２から放出させる。つまり、本処理ルーチンでは、低温燃焼制御を実施することで触媒コンバータ５２の温度が５００度以上に達するため、その熱を利用してＳＯｘ被毒回復制御を処理している。なお、本ステップ１０７は必ずしも必要とされるものではなく、適時その実行の必要性を判断してもよい。
【００８７】
また、上記した一連の説明は、ステップ１０１にて肯定判定されたときの説明であるが、ステップ１０１にて否定判定されたときには、以下の流れに従い本処理ルーチンが処理される。
【００８８】
まず、上記ステップ１０１にて否定判定されたときには、低温燃焼制御を実施すべきか否かをステップ１０８にて処理する。
【００８９】
本ステップ１０８では、以下の条件をもって低温燃焼制御の実施条件を判定している。まず、（１）機関回転数が所定回転数以下且つアクセルペダル４０の踏込み量が所定踏込み量以下であること（すなわち、軽負荷運転状態であること）、（２）触媒コンバータ５２から排出される排気ガスの温度が前記第２の設定温度以上に達していること（すなわち、触媒コンバータが活性化状態にあること）、などあり、上記条件（１），（２）の成立を受け、先に説明したステップ１０４に移り、以降、低温燃焼制御及び、並びに微粒子を酸化浄化せしめる還元剤の添加実施する。すなわち、上記したステップ１０４〜ステップ１０６の流れで本処理ルーチンを処理する。
【００９０】
また、ステップ１０８にて否定判定されたときには、触媒早期暖気制御及び低温燃焼制御の必要性がない、または、両制御の実施が困難な状況と判断し、触媒昇温制御及び低温燃焼制御を実施することなく、通常の運転条件に対応したＥＧＲ制御を行い（ステップ１０９）、本処理ルーチンを一旦終了する。
【００９１】
なお、通常の運転条件に対応したＥＧＲ制御とは、窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出抑制に適したＥＧＲ率を得る制御であり、上記した触媒早期暖気制御および低温燃焼制御時のＥＧＲ率に較べて、低いＥＧＲ率を要求ＥＧＲ率としている。
【００９２】
また、通常の運転条件においては、吸気絞り弁１３を略全開状態に保持することで燃焼室に供給される吸入空気量を確保し、また、エアフロメータ１１の出力を監視しながらＥＧＲ弁２６の開度補正を行うことで所望のＥＧＲ率を得るようにしている。すなわち、吸気通路９内を流れる空気の流量をパラメータとしたＥＧＲ弁２６のフィードバック制御を実施することで、所望のＥＧＲ率を得る。
【００９３】
なお、ＥＧＲ弁２６側でＥＧＲ率を制御する理由としては、（１）燃焼に供される空気の量を減らすことなくＥＧＲ率の大きな変化を得る。（２）燃焼に供される空気の量を相対的に増やす、などの理由であり、また、吸気通路９内を流れる空気の流量をパラメータとする理由は、（３）フィードバック制御の応答特性を向上させるためである。
【００９４】
すなわち、上記の如くＥＧＲ率は（ＥＧＲガス量／（ＥＧＲガス量＋空気量））の関係で定義されるため、空気量が十分に確保されている状態（要求ＥＧＲ率が小さい状態）では、空気量側での制御に較べＥＧＲガス側での制御の方が、ＥＧＲ率の大きな変化量を得ることができる（上記理由（１））。
【００９５】
また、逆を返せば、吸気絞り弁１３側にてＥＧＲ率を変えるには、その制御量を大きく取る必要がある。つまり、場合によっては燃焼に供される空気の流量を大幅に減少させることにも成りかねず、それによってスモークの発生などを引き起こす虞もある。その点、ＥＧＲ弁２６側にてＥＧＲ率を制御すれば、空気量を減らすことなく所望のＥＧＲ率を維持できるため、吸気絞り弁１３側での制御に較べ、相対的に空気量を増やすこととなり（上記理由（２））、その結果、スモークの発生などを低減できる。
【００９６】
また、フィードバック制御の応答特性について説明すると、エアフロメータ１１の出力に基づくフィードバック制御は、空気の流量から直に空気量を算出するため、制御上の応答性が良いとされる。一方、吸気圧センサ２３に基づくフィードバック制御では、吸気通路９内の圧力に補正を加えて間接的に空気量を算出するため、空気の流量が多い状態では、エアフロメータ１１でのフィードバック制御に対し若干応答特性が劣ってしまう。よって空気の流量が多く、機関回転数の変化も激しい通常の運転条件では、エアフロメータ１１の出力を利用してのフィードバック制御の方が、より精度の高いフィードバック制御を行える（上記理由（３））。
【００９７】
このように本ステップ１１０では、吸気通路９内を流れる空気の流量に基づいたＥＧＲ弁２６のフィードバック制御を実施することで、燃焼に供される空気の量を減らすことなく所望のＥＧＲ率を得ることができ、以てＥＧＲ率の制御におけるさらなる適正化を図ることができる。
【００９８】
なお、上記した処理ルーチン上の説明は、あくまでも本発明の一実施例であり、その詳細については種々の対応を考えることができる。例えば、上記では触媒昇温制御及び低温燃焼制御の開始に伴い吸気絞り弁１３側でのフィードバック制御に基づくＥＧＲ率の制御を実施しているが、ＥＧＲ率は、吸気絞り弁１３およびＥＧＲ弁２６の制御開始後徐々に変化するため、その経時変化を加味して吸気絞り弁１３側でのフィードバック制御、及びＥＧＲ弁２６側でのフィードバック制御の切換えタイミングを変えることも可能である。
【００９９】
また、吸気通路を流れる空気の流量、および排気ガスたるＥＧＲガスの導入量、ＥＧＲ率の目標値、燃焼状態の切り換え開始後における経過時間などから、実際の燃焼に供される空気の量を推定し、その推定した空気量が所定空気以下に達したことを受け、吸気絞り弁１３側でのフィードバック制御に基づくＥＧＲ率制御を開始させるようにしてもよい。つまり、燃焼室に供給される空気の量が所定空気量以下となる状況において、吸気絞り弁１３側でのフィードバック制御に基づくＥＧＲ率の制御を実施できれば、上記処理ルーチンの詳細は変更可能である。
【０１００】
また、上記ではディーゼル機関を例にあげ、本発明を説明したが、本発明の適用範囲は、勿論、ディーゼル機関に限られることはない。すなわち、ＥＧＲ装置及び吸気絞り弁等を備え、燃焼に供される空気の量を大幅に減少させた状態での運転が要求される種々の内燃機関において適用可能なものである。また、上記では、吸入空気量を絞る手段として吸気絞り弁１３を例に説明したが、可変容量式ターボチャージャを採用すれば、吸気絞り弁１３での空気量制御に替えて、ターボチャージャ側においても吸入空気量を制御できる。
【０１０１】
＜第２の実施の形態＞
続いて、本発明第２の実施形態について説明する。
本発明第２の実施形態では、上記ＥＧＲ率の制御に加え、燃料噴射時期の補正を行うことで、燃焼状態をさらに安定性させている。また、その補正は、燃焼室に供給される空気の湿度に応じて補正有無を決定するようにしている。
【０１０２】
なお、図４に示されるフローチャートは、燃料噴射時期の補正に係る処理ルーチンであり、以下、図４を参照して、その燃料噴射時期の補正について説明する。なお、本実施の形態では、燃料噴射時期の補正を独立した制御として処理しているが、勿論、上記した触媒早期暖気制御や低温燃焼制御の処理ルーチン上にて同時に処理するようにしてもよい。
【０１０３】
まず、電子制御ユニット３０では、触媒早期暖気制御や低温燃焼制御の開始を受け（ステップ２０１）、燃焼室に供給される空気の湿度が所定湿度以下になっているか否かを推定する（ステップ２０２）。なお、ステップ２０１にて、触媒早期暖気制御や低温燃焼制御が実施される状況でないと判断したときには、本処理ルーチンを終了する。
【０１０４】
ステップ２０２では、湿度の推定にあたり、図示しないワイパースイッチの操作をトリガーとして湿度の低下を検知している。すなわち、ワイパースイッチの操作を受け、雨天での走行と判断し、燃料噴射時期の補正を実施すべく次なるステップを処理する。
【０１０５】
なお、ステップ２０２では、ワイパースイッチの操作に基づき湿度の低下を検知しているが、勿論、他の装置構成に基づいて湿度の低下を推定することもできる。例えば、湿度検出センサの出力に基づく湿度の推定の他、車載用路上監視カメラで捉えた路面のウェット状況や、ＶＩＣＳ（広域道路情報網）で得た天気予報から湿度を把握することも可能である。すなわち、本発明で湿度検出手段とは、湿度の低下を検出できるものであればよく、より好ましくは、上記したワイパースイッチ、路上監視カメラ、ＶＩＣＳ、などの車載装置にて構成するのが望ましい。
【０１０６】
続いて、電子制御ユニット３０では、燃料噴射時期を適正化すべく、燃料噴射時期を進角補正して（ステップ２０３）、本処理ルーチンを終了する。また、このようにして本発明に係る噴射時期補正手段が構成されている。また、本発明でいう所定湿度は、触媒早期暖気制御や低温燃焼時において燃焼状態が不安定になり易い状態での湿度に相当する。
【０１０７】
また、燃料噴射時期の進角補正は、予め定められた規定量を進角させるようにする他、湿度に応じて徐々にその進角量を増やすなど、湿度に応じた燃料噴射制御の進角補正は、適時変更可能である。
【０１０８】
このように本制御では、触媒早期暖気制御および低温燃焼制御等、吸気通路内流れる空気の流量が少なく、また、湿度が所定湿度以上になっている状態で、燃料噴射時期を進角補正する。よって、触媒早期暖気制御や低温燃焼制御など、過酷な燃焼が要求される特定の運転条件下において、湿気（水分）の吸熱作用や圧縮圧力の緩慢な上昇に起因した着火遅れが改善され、その結果、燃焼状態を安定させることができる。
【０１０９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、運転条件の変更に伴い、その燃焼に供される空気の量が大幅に減少したときにおいても、安定した燃焼状態を確保できる。また、排気ガスの昇温が望まれる運転条件下において、その燃焼状態の安定性を確保しつつ、排気ガスの温度低下も抑制可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る内燃機関の概略構成図。
【図２】排気通路に設置されたパティキュレートフィルタの断面構造を示す図。
【図３】本実施の形態に係るＥＧＲ率の制御を説明するためのフローチャート。
【図４】本実施の形態に係る燃料噴射時期の補正を説明するためのフローチャート。
【符号の説明】
１ 内燃機関（機関本体）
１ａ クランクシャフト
２ 気筒
３ 燃料噴射弁
４ コモンレール
５ 燃料供給管
６ 燃料ポンプ
８ 吸気枝管
９ 吸気管
１０ エアクリーナボックス
１１ エアフロメータ
１２ 吸気温センサ
１３ 吸気絞り弁
１４ アクチュエータ
１５ ターボチャージャ
１５ａ コンプレッサハウジング
１５ｂ タービンハウジング
１６ インタークーラ
１８ 排気枝管
１８ａ 排気ポート
１９ 排気管
２０ ＥＧＲ装置
２３ 吸気圧センサ
２４ 吸気温センサ
２５ ＥＧＲ通路
２６ ＥＧＲ弁
２７ ＥＧＲクーラ
３０ 電子制御ユニット
３１ 双方向性バス
３５ 入力ポート
３６ 出力ポート
３７ Ａ／Ｄ変換器
３８ 駆動回路
４０ アクセルペダル
４１ 負荷センサ
４２ クランク角センサ
４３ 車速センサ
５２ 触媒コンバータ
５２ａ 吸蔵還元型ＮＯｘ触媒
５２ｂ パティキュレートフィルタ
５３ ケーシング
５５ 排気ガス流入通路
５５ａ 栓
５６ 排気ガス流出通路
５６ａ 栓
５７ 隔壁
５８ フィルタ
５９ 酸化触媒コンバータ
６０ 還元剤添加装置
６１ 還元剤添加弁
６２ 還元剤供給路
６３ 燃圧センサ
６４ 燃圧制御バルブ
６６ 緊急遮断弁

Claims (2)

1. 吸入空気量を検出するエアフロメータと、
   吸気通路内を流れる吸入空気の流量を制御する吸気絞り弁と、
   前記吸気通路内の圧力を検出する吸気圧検出手段と、
   内燃機関から排出された排気ガスの一部を内燃機関の吸気系へ還流させる排気再循環通路と、
   前記排気再循環通路内を流れる排気ガスの流量を調節する排気再循環弁と、
   内燃機関の排気通路に設けられた吸蔵還元型ＮＯｘ触媒と、
   前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に還元剤を供給する還元剤供給手段と、
   内燃機関の運転状態に応じて還元剤の添加の可否を判断する可否判断手段と、を備え、
   前記可否判断手段により還元剤の添加可と判断された時に前記還元剤供給手段から還元剤を添加する内燃機関の排気浄化装置であって、
   前記エアフロメータで検出した吸入空気量が所定吸入空気量以上の場合、前記エアフロメータにて検出した吸入空気量に基づき前記排気再循環弁の開閉制御を行うことでＥＧＲ率を制御し、前記エアフロメータで検出した吸入空気量が前記所定吸入空気量より少ない場合、前記エアフロメータにて検出した吸気通路内の圧力に基づき前記吸気絞り弁の開閉制御を行うことでＥＧＲ率を制御することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
2. 吸気通路内の湿度を検出する湿度検出手段と、前記エアフロメータにて検出した吸入空気量が前記所定吸入空気量より少なく、且つ前記湿度検出手段にて検出した湿度が所定湿度以上である場合に、内燃機関の燃料噴射時期を進角補正する噴射時期補正手段と、をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。

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