内燃機関の排気再循環システム
【課題】低圧ＥＧＲ装置を用いて厳しいＮＯｘ低減要求に応えつつ主要部品の腐食を有効に抑制することのできる内燃機関の排気再循環システムを提供する。
【解決手段】低圧ＥＧＲ装置１７と、排気浄化ユニット４４のＰＭ再生処理の制御および低圧ＥＧＲ装置１７における排気ガス還流量の制御をそれぞれに実行するＥＣＵ５０と、を備えた内燃機関の排気再循環システムであって、ＥＣＵ５０は、低圧側排気再循環経路Ｌ２中に閾値量以上の凝縮水が発生するか否かを判定する凝縮水発生判定部５１と、凝縮水発生判定部５１により閾値量以上の凝縮水が発生すると判定されたことを条件として、ＰＭ再生処理の実行期間内にその再生処理の実行開始時点からの一定時間内に含まれるＥＧＲ制限期間を設定し、再生処理の実行期間内の残余の期間に比較してそのＥＧＲ制限期間中は低圧ＥＧＲ装置１７における排気ガス還流量を制限する還流量制限部５２と、を有している。
【解決手段】低圧ＥＧＲ装置１７と、排気浄化ユニット４４のＰＭ再生処理の制御および低圧ＥＧＲ装置１７における排気ガス還流量の制御をそれぞれに実行するＥＣＵ５０と、を備えた内燃機関の排気再循環システムであって、ＥＣＵ５０は、低圧側排気再循環経路Ｌ２中に閾値量以上の凝縮水が発生するか否かを判定する凝縮水発生判定部５１と、凝縮水発生判定部５１により閾値量以上の凝縮水が発生すると判定されたことを条件として、ＰＭ再生処理の実行期間内にその再生処理の実行開始時点からの一定時間内に含まれるＥＧＲ制限期間を設定し、再生処理の実行期間内の残余の期間に比較してそのＥＧＲ制限期間中は低圧ＥＧＲ装置１７における排気ガス還流量を制限する還流量制限部５２と、を有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気再循環システムに関し、特にその排気還流通路中における凝縮水の発生を抑制する制御を実行する内燃機関の排気再循環システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用のエンジン（内燃機関）においては、ＮＯｘ（窒素酸化物）の低減に効果的な排気再循環を行うＥＧＲ（排気再循環）システムを装着したものが多くなっており、希薄燃焼が可能でＥＧＲ流量が多くなるエンジンにおいては、排気再循環される排気ガス、すなわちＥＧＲガスの温度を下げるＥＧＲクーラ（排気冷却器）が多用されている。また、ディーゼルエンジンにおいては、ポスト噴射や燃料添加等により排気温度を昇温状態にすることにより、ＰＭフィルタに堆積したＰＭ（粒子状物質）を酸化し除去するＰＭ再生手段を備えたものが普及している。さらに、高温の排気ガスの一部を吸気側に還流させるＨＰＬ（高圧ループ）−ＥＧＲ回路とは別に、排気後処理装置を通過した後の排気ガスをターボ過給機のコンプレッサより上流側に還流させることで低温かつ大量の排気再循環を可能にしたＬＰＬ（低圧ループ）−ＥＧＲ回路を装備するものも普及し始めている。
【０００３】
このような内燃機関の排気再循環システムとしては、例えばＨＰＬ−ＥＧＲ回路およびＬＰＬ−ＥＧＲ回路を併有し、排気絞り弁が所定開度より閉じ側に絞られる運転条件下では、排気行程から吸気行程にかけて気筒内に残留する内部ＥＧＲガスの量と外部ＥＧＲガスの量とを合計した全ＥＧＲガス量が他の運転条件下での全ＥＧＲガス量よりも少なくなるようにＬＰＬ弁開度を制御して、ＰＭ再生時でも十分なＥＧＲ制御精度を確保できるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
ＮＯｘ吸蔵還元触媒およびフィルタに吸蔵されたＮＯｘをＮ２、ＣＯ２およびＨ２Ｏに還元して放出させるＮＯｘ還元制御を実行する一方、触媒コンバータ内のフィルタへの硫黄化合物、特にサルフェートの堆積量を燃料噴射弁からの燃料量および触媒床温等に基づいて計算し、その計算結果に応じて添加弁からの比較的時間をおいた間欠的な燃料添加を実行することで触媒床温を比較的低温（例えば、摂氏２５０〜５００度）にしつつ、空燃比をストイキまたはストイキよりも低下させ、ＰＭを浄化するのと同時にサルフェートを放出させるようにしたものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
その他に、例えばセンサにより検出されるＮＯｘ吸蔵還元触媒の触媒床温の昇温度合に基づいてＮＯｘ吸蔵還元触媒の硫黄推定度合を推定するようにしたもの（例えば、特許文献３参照）、あるいは、ＰＭ再生モードではストイキより高い空燃比で添加弁からの燃料添加を繰り返して触媒床温を高温（例えば、摂氏６００〜７００度）にし、Ｓ（硫黄）被毒回復制御モードでは、添加弁からの燃料添加を繰り返して触媒床温を高温化するとともに空燃比をストイキまたはストイキよりもわずかに低い空燃比とすることで、Ｓ被毒過多により触媒表面に堆積したＳ成分を離脱させて除去するようにしたもの（例えば、特許文献４参照）が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２６１２５６号公報
【特許文献２】特開２００６−２９１８２３号公報
【特許文献３】特開２００９−１３８５２５号公報
【特許文献４】特開２００５−０７６５０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述のような従来の内燃機関の排気再循環システムにあっては、触媒表面に堆積した硫黄化合物等の堆積量を触媒床温の昇温によって減少させることが可能になるものの、ＥＧＲ回路中の凝縮水が溜まり易い箇所等において凝縮水の酸性度が高くなり、ＥＧＲ配管やアルミナ系材料を用いる酸化触媒等の腐食が生じ易くなるという問題があった。
【０００８】
すなわち、ＰＭ捕集フィルタ等の表面に付着し堆積した硫黄化合物がＰＭ再生処理のための燃料添加等によって温度上昇すると、硫黄化合物から水に溶け易い硫黄成分（を含む微粒子）が脱離する離脱反応が生じる。この脱離した硫黄成分は水に溶け易いため、硫黄成分が溶け込んだ酸性の凝縮水が発生し、この凝縮水がＥＧＲ回路中の特定の箇所に溜まると、そこで凝縮水の蒸発が進むのと同時にその凝縮水の酸性度が高くなる。
【０００９】
特に、低圧ＥＧＲ装置が装備される排気再循環システムにあっては、低温かつ大量の排気再循環によって厳しいＮＯｘ低減要求に応え得る一方で、ＰＭ再生処理中であっても低圧ＥＧＲを実行することが要求されるため、凝縮水の発生量および還流排気ガス量が共に多くなり、ＬＰＬ−ＥＧＲ回路中に硫黄成分が溶け込んだ凝縮水が多量に発生し易い。そして、その多量の凝縮水の蒸発が進行する運転状態になると、その凝縮水の酸性度が高くなり、凝縮水の溜まり易い個所でＥＧＲ配管やアルミナ系材料を用いる酸化触媒等の腐食を招き易くなる。
【００１０】
本発明は、上述のような従来技術の不具合に鑑みてなされたものであり、低圧ＥＧＲ装置を用いて厳しいＮＯｘ低減要求に応えながら、主要部品の腐食を有効に抑制することのできる内燃機関の排気再循環システムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る内燃機関の排気再循環システムは、上記課題解決のため、（１）過給用のコンプレッサが装着された吸気管および排気浄化装置が設けられた排気管を有する内燃機関に装備され、前記内燃機関の前記排気浄化装置を通過した後の低圧側の排気ガスを前記排気浄化装置より下流側の排気管から前記コンプレッサより上流側の吸気管に還流させる低圧側排気再循環経路を形成する低圧ＥＧＲ装置と、前記排気浄化装置の内部に堆積した堆積物を該内部を設定温度に昇温させる再生処理により除去する制御および前記低圧ＥＧＲ装置における排気ガスの還流量の制御をそれぞれに実行する制御装置と、を備えた内燃機関の排気再循環システムであって、前記制御装置は、前記低圧側排気再循環経路中に予め設定した閾値量以上の凝縮水が発生するか否かを判定する凝縮水発生判定部と、前記凝縮水発生判定部により前記閾値量以上の凝縮水が発生すると判定されたことを条件として、前記再生処理の実行期間内に該再生処理の実行開始時点からの一定時間内に含まれるＥＧＲ制限期間を設定し、前記再生処理の実行期間内の残余の期間に比較して該ＥＧＲ制限期間中は、前記低圧ＥＧＲ装置における排気ガスの還流量を制限する還流量制限部と、を有していることを特徴とする。
【００１２】
この構成により、低圧側排気再循環経路中に閾値量以上の凝縮水が発生している状態で再生処理が開始されるときには、再生処理の実行開始時点から一定期間内のＥＧＲ制限期間中、低圧ＥＧＲ装置における排気ガスの還流量が制限されることになる。したがって、排気浄化装置内で脱離する硫黄成分等の濃度が高まるときには排気ガスの還流量が制限され、低圧側排気再循環経路中の凝縮水に硫黄成分等が多量に溶け込むことが抑制され、凝縮水の酸性度が高くなることが有効に抑制されることになる。しかも、低圧ＥＧＲ装置の作動の制限期間が一定期間内に制限されるので、厳しいＮＯｘ低減要求に応えることができる。
【００１３】
本発明においては、（２）前記ＥＧＲ制限期間は、前記再生処理の実行開始によって前記排気浄化装置の内部が前記実行開始時点の温度から前記設定温度まで昇温する間に始まり、前記再生処理の実行期間中に終了することが好ましい。この場合、再生処理の開始によって排気浄化装置の内部温度が上昇し、堆積物からの硫黄成分の離脱反応速度が高まるとき、低圧ＥＧＲ装置における排気ガスの還流量が制限されることになり、低圧側排気再循環経路中の凝縮水に硫黄成分が多量に溶け込むことが有効に抑制されるとともに、低圧ＥＧＲ装置の作動制限期間を狭めることで厳しいＮＯｘ低減要求に応えることができる。
【００１４】
本発明においては、（３）前記制御装置は、前記再生処理を予め設定された再生処理周期で実行し、前記ＥＧＲ制限期間は、前記再生処理周期に応じて設定されていることが好ましい。この場合、再生処理周期が長く堆積物の堆積量が多いか、再生処理周期が短く堆積物の堆積量が少ないかによって、ＥＧＲ制限期間の長さが的確に制御されることになる。すなわち、堆積物の堆積量が多ければＥＧＲ制限期間が長く設定され、堆積物の堆積量が少なければＥＧＲ制限期間が短く設定されることになる。
【００１５】
上記（３）の内燃機関の排気再循環システムにおいては、（４）前記制御装置は、前記再生処理周期中における前記堆積物の堆積量を推定する堆積量推定部を有し、該堆積量推定部の推定結果に応じて前記ＥＧＲ制限期間を設定することが好ましい。この場合、堆積物の堆積量に応じてＥＧＲ制限期間を最適な時間に設定できる。
【００１６】
上記（４）の内燃機関の排気再循環システムにおいては、（５）前記制御装置は、前記内燃機関の燃料消費量を検出する燃料消費量検出部を有し、前記堆積量推定部は、前記再生処理周期中における前記燃料消費量検出部の検出情報に基づいて前記堆積物の堆積量を推定することが好ましい。この場合、堆積物の堆積量を精度良く推定でき、ＥＧＲ制限期間を最適な時間に設定できる。
【００１７】
上記（４）または（５）の内燃機関の排気再循環システムにおいては、（６）前記制御装置は、前記排気浄化装置の内部の温度を検出する温度センサを有し、前記堆積量推定部は、前記再生処理周期中における前記温度センサの検出情報に基づいて前記堆積物の堆積量を推定することを特徴とする。この場合、排気浄化装置の内部の温度に応じて変化する硫黄成分等の脱離濃度を的確に把握でき、ＥＧＲ制限期間を最適な時間に設定できる。
【００１８】
本発明においては、（７）前記制御装置は、前記堆積物から脱離する硫黄成分の濃度値が所定濃度値を超えると推定される期間として、前記ＥＧＲ制限期間を設定することが好ましい。これにより、ＥＧＲ制限期間を短時間に抑えることができ、厳しいＮＯｘ低減要求に応えることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、低圧側排気再循環経路中に閾値量以上の凝縮水が発生している状態で再生処理が開始されるときには、再生処理の実行開始時点から一定期間内のＥＧＲ制限期間中は低圧ＥＧＲ装置における排気ガスの還流量が制限されるようにしているので、低圧側排気再循環経路中に硫黄成分が溶け込んだ凝縮水が多量に発生して低圧側排気再循環経路中に溜まる凝縮水の酸性度が高くなることを有効に抑制するとともに、低圧ＥＧＲ装置の作動の制限期間を一定期間内に制限して厳しいＮＯｘ低減要求に応えることができる。その結果、低圧ＥＧＲ装置を装備して厳しいＮＯｘ低減要求に応えつつ主要部品の腐食を有効に抑制することのできる内燃機関の排気再循環システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る内燃機関の排気再循環システムの概略構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御系のブロック構成図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る内燃機関の排気再循環システムにおける制御装置で実行される再生処理中の触媒床温の変化とそれに伴う硫黄成分の脱離反応の速度変化および低圧側排気還流経路（ＬＰＬ）による排気還流の禁止時間の関係を示すグラフであり、縦軸はその脱離速度および触媒床温を、横軸は時間を示している。
【図４】本発明の一実施形態に係る内燃機関の排気再循環システムにおける制御装置で実行されるＥＧＲ制御の概略手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２２】
（一実施形態）
図１〜図４は、本発明に係る内燃機関の排気再循環システムの一実施形態を示しており、この実施形態は、本発明を多気筒内燃機関である直列４気筒のディーゼルエンジン１０（以下、単にエンジン１０という）に適用したものである。
【００２３】
図１に示すように、本実施形態のエンジン１０は、その本体ブロック１０Ｍに複数の気筒１１を有しており、このエンジン１０には、各気筒１１内の燃焼室（詳細を図示していない）に燃料を噴射するコモンレール型の燃料噴射装置１２と、燃焼室に空気を吸入させる吸気装置１３と、燃焼室からの排気ガスを排気させる排気装置１４と、排気装置１４内の排気エネルギを利用して吸気装置１３内で吸入空気を圧縮し燃焼室に空気を過給するターボ過給機１５と、このターボ過給機１５より上流側の高圧側の排気ガスの一部を吸気側に還流させ再循環させる高圧ＥＧＲ装置であるＨＰＬ−ＥＧＲ装置１６と、このターボ過給機１５より下流側の低圧側の排気ガスの一部を吸気側に還流させ再循環させる低圧ＥＧＲ装置であるＬＰＬ−ＥＧＲ装置１７とが装備されている。
【００２４】
燃料噴射装置１２は、図外の燃料タンクから燃料を汲み上げて高圧の燃圧（燃料圧力）に加圧し吐出するサプライポンプ２１と、そのサプライポンプ２１からの燃料が導入されるコモンレール２２と、このコモンレール２２を通して供給される燃料を後述する電子制御ユニット５０（制御装置；以下、ＥＣＵ５０という）からの噴射指令信号に対応するタイミングおよび開度（デューティー比）で燃焼室内に噴射する燃料噴射弁２３とを含んで構成されている。なお、サプライポンプ２１は、例えばエンジン１０の回転動力を利用して駆動され、コモンレール２２はサプライポンプ２１から供給された高圧燃料を均等な圧力に保ちながら複数の燃料噴射弁２３に分配・供給する。燃料噴射弁２３は、電磁駆動される公知のニードル弁で構成され、噴射指令信号に応じてその開弁時間を制御されることにより噴射指令信号に応じた噴射量の燃料（例えば軽油）を燃焼室内に噴射・供給することができる。
【００２５】
吸気装置１３には、吸気マニホールド３１と、それより上流側の吸気管３２と、吸気管３２の最上流部でフィルタにより吸入空気を清浄化するエアクリーナ３３と、ターボ過給機１５より下流側の吸気管部３２ｂ内で吸入空気コンプレッサ１５ａによる圧縮により昇温した過給空気を冷却するインタークーラ３４（冷却器）と、新気の吸入流量を検出するエアフローメータ３５と、エンジン１０内への吸気量を調整するスロットル弁３６と、吸気マニホールド３１より上流側で吸気温度を検出する吸気温度センサ３７（図２参照）とが、それぞれ装着されている。
【００２６】
排気装置１４は、排気マニホールド４１と、それより下流側の排気管４２と、アイドル時に排気温度を上げることができるとともにＬＰＬ−ＥＧＲ装置１７の背圧を制御することができる排気絞り弁４３と、ターボ過給機１５より下流側の排気管４２に装着された公知の酸化触媒４４ａおよびＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）４４ｂからなる排気浄化ユニット４４と、排気浄化ユニット４４の内部に流入する排気ガスの排気空燃比を検出するＡ／Ｆセンサ４６と、排気浄化ユニット４４の内部の排気ガスの温度を検出する排気温度センサ４７と、排気浄化ユニット４４のＤＰＦ４４ｂの前後の差圧を検出するＤＰＦ前後差圧センサ４８と、排気浄化ユニット４４を通過した排気ガスの温度を検出する排気温度センサ４９とを含んで構成されている。
【００２７】
ターボ過給機１５は、互いに回転方向一体に結合された吸入空気コンプレッサ１５ａおよび排気タービン１５ｂを有し、排気エネルギにより排気タービン１５ｂを回転させるとともに吸入空気コンプレッサ１５ａを回転させることで、この吸入空気コンプレッサ１５ａにより吸入空気を圧縮してエンジン１０内に正圧の空気を供給することができる。
【００２８】
ＨＰＬ−ＥＧＲ装置１６は、排気マニホールド４１および吸気管３２の間に介装されたＨＰＬ−ＥＧＲパイプ６１と、このＨＰＬ−ＥＧＲパイプ６１の途中に装着されて排気ガスの還流量を調整することができるＨＰＬ−ＥＧＲ弁６２（高圧ＥＧＲ弁）と、を有している。
【００２９】
ＨＰＬ−ＥＧＲパイプ６１は、排気マニホールド４１の内部あるいは排気管４２内の排気通路のうち排気タービン１５ｂより上流側の上流側排気管部４２ａと、吸気管３２のうち吸入空気コンプレッサ１５ａより下流側の下流側吸気管部３２ｂまたは吸気マニホールド３１の内部とを連通させ、排気タービン１５ｂや排気浄化ユニット４４を抵抗要素としてそれらより上流側で高圧となる高圧側の排気ガスをエンジン１０の吸気マニホールド３１の直前または内部に還流させることができるようになっている。すなわち、ＨＰＬ−ＥＧＲパイプ６１は、還流させた高圧側の排気ガスを吸入空気コンプレッサ１５ａ側から過給される空気と共にエンジン１０に吸入させることができるようになっている。このＨＰＬ−ＥＧＲパイプ６１は、吸気マニホールド３１および排気マニホールド４１と共にエンジン１０に高圧側の排気ガスを再循環させる高圧側排気再循環経路Ｌ１を形成するとともに、その内部に高圧側排気再循環経路Ｌ１の主要部をなす高圧側排気還流通路６１ｗを形成している。また、ＨＰＬ−ＥＧＲ弁６２は、ＨＰＬ−ＥＧＲパイプ６１内の高圧側排気還流通路６１ｗを開通させる開弁状態と、この高圧側排気還流通路６１ｗの開通を制限（例えば遮断）する閉弁状態とに切替え可能になっている。
【００３０】
ＬＰＬ−ＥＧＲ装置１７は、排気管４２および吸気管３２の間に介装されたＬＰＬ−ＥＧＲパイプ７１（低圧側の排気還流管）と、このＬＰＬ−ＥＧＲパイプ７１の途中に装着されて排気ガスの還流量を調整することができるＬＰＬ−ＥＧＲ弁７２（低圧ＥＧＲ弁）と、ＬＰＬ−ＥＧＲパイプ７１内を通る排気ガスをその途中で冷却水等との熱交換により冷却することができる排気冷却器としてのＬＰＬ−ＥＧＲクーラ７３と、下流側の排気管４２内の排気通路４２ｗのうち排気浄化ユニット４４より下流側の排気通路部分でその通路断面積を絞るように開度を縮小させることができる前述の排気絞り弁４３と、を有している。
【００３１】
ＬＰＬ−ＥＧＲパイプ７１は、排気管４２のうち排気タービン１５ｂより下流側の下流側排気管部４２ｂと吸気管３２のうち吸入空気コンプレッサ１５ａより上流側の上流側吸気管部３２ａとを連通可能に接続させ、排気タービン１５ｂや排気浄化ユニット４４を抵抗要素としてそれらより下流側で低圧となる低圧側の排気ガスを上流側吸気管部３２ａ内に還流させることができるようになっており、還流させた排気ガスを上流側吸気管部３２ａ内に導入された吸入空気と共に吸入空気コンプレッサ１５ａにより圧縮させた後にエンジン１０に再度吸入させることができるようになっている。
【００３２】
また、ＬＰＬ−ＥＧＲパイプ７１は、そのＬＰＬ−ＥＧＲパイプ７１が吸気管３２に接続される位置Ｊ１より下流側の吸気管３２およびＬＰＬ−ＥＧＲパイプ７１が排気管４２に接続される位置Ｊ２より上流側の排気管４２と共に、エンジン１０に低圧側の排気ガスを再循環させる低圧側排気再循環経路Ｌ２を形成するとともに、その内部に低圧側排気再循環経路Ｌ２の主要部をなす低圧側排気還流通路７１ｗを形成している。
【００３３】
ＬＰＬ−ＥＧＲ弁７２は、ＬＰＬ−ＥＧＲクーラ７３と吸気管３２の上流側吸気管部３２ａとの間に配置されて低圧側の排気ガスの還流量を制御する、開閉および開度制御可能な弁であり、低圧側排気還流通路７１ｗを開通させる開弁状態と、この低圧側排気還流通路７１ｗの開通を制限（例えば遮断）する閉弁状態とに切替え可能になっている。
【００３４】
ＬＰＬ−ＥＧＲクーラ７３は、詳細を図示しないが、低圧側排気還流通路７１ｗの一部を形成するガス管部と、そのガス管部の周囲に冷却用流体通路７３ｗｐを形成するハウジング部とを有しており、ハウジング部に導入される冷却用流体（例えば、エンジン冷却水）とガス管部内の低圧側排気還流通路７１ｗの一部を通る還流排気ガスとの間における熱交換によって、低圧側の還流排気ガスを冷却できるようになっている。
【００３５】
インタークーラ３４は、ＬＰＬ−ＥＧＲ装置１７によって形成される低圧側排気再循環経路Ｌ２のうち吸入空気コンプレッサ１５ａより下流側の第３区間内において、吸入空気コンプレッサ１５ａからの過給空気（圧縮により昇温した空気）を冷却するようになっている。このインタークーラ３４は、詳細を図示しないが、低圧側排気再循環経路Ｌ２の一部となる吸気通路３２ｗの第３区間の一部を形成するガス管部と、そのガス管部の周囲に冷却用流体通路を形成するハウジング部とを有しており、ハウジング部に導入される冷却用流体（例えば、エンジン冷却水）とガス管部内を通る低圧側の還流排気ガスとの間における熱交換によって、低圧側の還流排気ガスを冷却できるようになっている。
【００３６】
ＨＰＬ−ＥＧＲ装置１６およびＬＰＬ−ＥＧＲ装置１７は、ＥＣＵ５０によりＨＰＬ−ＥＧＲ弁６２およびＬＰＬ−ＥＧＲ弁７２の開閉動作および開度を制御されることで、吸気管３２の下流側吸気管部３２ｂへの高圧側排気ガスの還流量（以下、ＨＰ流量ともいう）と、吸気管３２の上流側吸気管部３２ａへの低圧側排気ガスの還流量（以下、ＬＰ流量ともいう）とをそれぞれに制御するようになっている。
【００３７】
ＥＣＵ５０は、詳細なハードウェア構成を図示しないが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory）等の不揮発性メモリ、Ａ／Ｄ変換器やバッファ等を有する入力インターフェース回路、および、駆動回路等を有する出力インターフェース回路を含んで構成されている。
【００３８】
図２に示すように、ＥＣＵ５０の出力インターフェース回路側には、例えばサプライポンプ２１の吐出制御（例えば、その電磁スピル弁の制御）を行うポンプ制御回路２４や、燃料噴射弁２３の他、スロットル弁３６、ＨＰＬ−ＥＧＲ弁６２、ＬＰＬ−ＥＧＲ弁７２および排気絞り弁４３（具体的には、これらの電磁駆動部（符号無し））等が接続されている。
【００３９】
ＥＣＵ５０の入力インターフェース回路側には、エアフローメータ３５、吸気温度センサ３７、Ａ／Ｆセンサ４６、排気温度センサ４７，４９およびＤＰＦ前後差圧センサ４８の他に、図外のアクセルペダルの踏み込みを検出するアクセル開度センサ１０１、スロットル弁３６の開度を検出するスロットル開度センサ１０２、所定角度単位のクランク軸回転信号を出力するクランク角センサ１０３、エンジン１０の冷却水温を検出する水温センサ１０４、吸気マニホールド３１の入口付近でエンジン１０の過給圧を検出する吸気管内圧力センサ１０５、外気温度を検出する外気温度センサ１０６、低圧側排気還流通路７１ｗの両端（図１中の位置ｊ１、ｊ２）の間の差圧を検出するＬＰ差圧センサ１０７、エンジン１０が搭載された車両の走行速度または車輪回転速度を検出する車速センサ１０８等がそれぞれ接続されている。そして、これらのセンサ群３５，３７，４６〜４９および１０１〜１０８からのセンサ情報がＥＣＵ５０に取り込まれるようになっている。
【００４０】
また、ＥＣＵ５０のＲＯＭには、入力インターフェース回路に取り込まれるアクセル開度センサ１０１からの加速要求やクランク角センサ１０３からのエンジン回転数等を所定時間毎に取り込んでエンジン１０の燃焼室内への燃料噴射量等を算出するための演算処理プログラムやマップ等が格納されている。
【００４１】
さらに、ＥＣＵ５０のＲＯＭには、排気浄化ユニット４４におけるＰＭ堆積量を許容範囲内に抑えるべく、予め設定された繰返し周期および実行条件で公知のポスト噴射あるいは図示しない燃料添加弁からの燃料添加を実行するＰＭ再生処理プログラムが格納されており、このポスト噴射や燃料添加により生じる未燃ＨＣ（炭化水素）を排気浄化ユニット４４の酸化触媒４４ａにより燃焼させて排気浄化ユニット４４の内部温度を上昇させ、排気浄化ユニット４４のＤＰＦ４４ｂに堆積したＰＭを燃焼により除去することができるようになっている。なお、ＰＭ再生処理プログラム自体は公知であり、詳述しないが、予め設定された一定の周期で実行されてもよいし、エンジン１０の運転状態と燃料噴射量の積算値や排気浄化ユニット４４におけるＤＰＦ４４ｂの前後差圧とを基にマップを参照し、その燃料噴射量の積算値やＤＰＦ４４ｂの前後差圧が所定値に達したときにＰＭ再生処理が実行されてもよい。ここでは、後者の場合とする。
【００４２】
一方、エンジン１０においては、ＨＰＬ−ＥＧＲ装置１６およびＬＰＬ−ＥＧＲ装置１７により排気管４２側から吸気管３２側に排気ガスを還流させてエンジン１０に再度吸入させる高圧側排気再循環経路Ｌ１および低圧側排気再循環経路Ｌ２を形成し、かつ、低圧側排気再循環経路Ｌ２中の排気ガスをＬＰＬ−ＥＧＲクーラ７３により冷却するとともに、吸気管３２内の吸気通路のうち吸入空気コンプレッサ１５ａより下流側の過給空気をインタークーラ３４により冷却するようにしている。したがって、ＬＰＬ−ＥＧＲクーラ７３やインタークーラ３４により還流排気ガスやそれが混じった吸入空気（以下、双方を指してＥＧＲガスという）が冷却され、ＥＧＲガス中の水分が冷やされることで、酸性の凝縮水が発生し易くなる。また、特に、排気浄化ユニット４４の内部の表面に付着し堆積した硫黄化合物がＰＭ再生処理によって温度上昇するとき、特に酸化触媒４４ａの表面温度である触媒床温が所定温度に達して水に溶け易い硫黄成分の離脱反応の速度が急に大きくなる期間において、凝縮水の酸性度が高められ易くなる。
【００４３】
そこで、ＨＰＬ−ＥＧＲ装置１６およびＬＰＬ−ＥＧＲ装置１７を制御するＥＣＵ５０は、次に述べる凝縮水発生判定部５１および還流量制限部５２（ＥＧＲ制限期間設定部）の機能を発揮するように、ＲＯＭ内にこれらの機能部に対応する制御プログラムを内蔵している。
【００４４】
凝縮水発生判定部５１は、少なくとも低圧側排気再循環経路Ｌ２のうちＬＰＬ−ＥＧＲクーラ７３の付近に、あるいはインタークーラ３４の付近に予め設定した閾値水量以上の凝縮水が発生するか否かを判定するようになっており、還流量制限部５２は、凝縮水発生判定部５１により閾値水量以上の凝縮水が発生すると判定されたことを条件として、再生処理の実行期間内にその再生処理の実行開始時点からの一定時間内に含まれるＬＰＬ禁止時間ＴＰ２（ＥＧＲ制限期間）を設定し、再生処理の実行期間内の残余の期間に比較してそのＬＰＬ禁止時間ＴＰ２中は低圧ＥＧＲ装置における排気ガスの還流量を禁止（制限）するようになっている。
【００４５】
具体的には、凝縮水発生判定部５１は、低圧側排気再循環経路Ｌ２中に発生する凝縮水量の概略値を公知の方法により推定するもの、例えば排気管温度が所定値より低い時間が継続した低温継続時間に応じて凝縮水量の概略値を推定するもの（特開２００７−２０５３０３号公報参照）、さらにＬＰＬ−ＥＧＲクーラ７３やＥＧＲ配管の管壁温度等を考慮して凝縮水量を算出・推定するもの（特開２００９−２２８５６４号公報参照）であってもよいが、ＥＣＵ５０の処理負荷や装置コストを抑えつつ凝縮水量をある程度精度良くかつ安定して推定できる推定モデルを用いるのがより好ましい。
【００４６】
すなわち、凝縮水発生判定部５１は、凝縮水量をエンジン１０に対応する算出モデルで精度良く算出するもの、例えば、吸入空気の温度（外気温度）や大気圧、吸気マニホールド３１の入口付近の吸入空気の温度および圧力等を基に、吸入空気中の水分量（蒸気／空気）および露点温度を算出するとともに吸入空気の組成（各気体分子および水のモル比）を求める一方、センサ情報として得られる吸入空気量および制御値として把握している燃料噴射量から求まる空燃比と既知の燃料および吸入空気組成成分の分子量とに基づいて、燃焼前後のガスの組成と既燃ガスの分子量とを算出し、それらの算出結果と既燃ガス（ＥＧＲガス）の温度および圧力とから求まる既燃ガスの蒸気圧、分子量および密度等に基づいて、既燃ガス中の水分量（既燃ガスの絶対湿度）を算出することで、その水分量と冷却時における相対湿度１００％の既燃ガス中の水分量との差として、凝縮水量を算出するようなものである。
【００４７】
この凝縮水発生判定部５１は、例えばＡ／Ｆセンサ４６で検出される排気空燃比に基づいて算出される排気ガス中の水分濃度と、ＬＰＬ−ＥＧＲクーラ７３やインタークーラ３４における冷媒温度（例えば、ＬＰＬ−ＥＧＲクーラ７３に供給される冷却水の温度、インタークーラ３４に供給される大気の温度）およびガス温度等に基づいて、インタークーラ３４についてはさらにＬＰＬ−ＥＧＲ装置１７におけるＬＰＬ−ＥＧＲ率（インタークーラ３４に基づいて、凝縮水量を算出することができる。すなわち、排気ガス中の水分は略Ａ／Ｆで算出できるので、吸気の温度と圧力のセンサ情報から水分濃度を算出して、その算出値と参照情報Ｍ１の一部として予め記憶された飽和水蒸気濃度に基づいて、凝縮水の発生の有無を判定することができる。
【００４８】
凝縮水発生判定部５１は、また、予めの実験結果を基に作成したマップとその引数となるセンサ情報とにより、単位時間毎に発生する凝縮水量のうち下流側に持ち去られる凝縮水量を推定して、凝縮水の発生量の推定値からその持ち去られる凝縮水量の推定値を差し引いて実際に発生したことになる凝縮水量を算出・推定するものであってもよい。
【００４９】
凝縮水発生判定部５１は、さらに、予め設定され計算周期毎の単位期間内において発生する凝縮水量［ｇ／ｓ］またはその発生量と計算対象通路区間内の残存量を含むトータルの凝縮水量を推定する算出処理を実行し、その算出した凝縮水量を吸気系部品の腐食防止等のために抑制すべき水量の上限値に相当する基準発生量または基準残存量（以下、単に基準量という）と比較することにより、低圧側排気再循環経路Ｌ２中に基準量以上の凝縮水が存在することになるか否かを判定するものであってもよい。
【００５０】
還流量制限部５２は、凝縮水発生判定部５１により判定閾値水量である基準量以上の凝縮水が発生すると判定されたことを条件として、図３に示すように、ＰＭ再生処理の実行期間内にそのＰＭ再生処理の実行開始時点ｐ１からの一定時間内に含まれるＬＰＬ禁止時間ＴＰ２（ＥＧＲ制限期間）を設定し、ＰＭ再生処理の実行期間内の残余の期間ＴＰ１，ＴＰ３に比較してそのＬＰＬ禁止時間ＴＰ２中は低圧ＥＧＲ装置における排気ガスの還流量を制限、例えば排気ガスの還流を禁止するようになっている。
【００５１】
ここで、ＬＰＬ禁止時間ＴＰ２は、ＰＭ再生処理の実行開始によって排気浄化ユニット４４の内部が実行開始時点ｐ１の温度ｔｈ０から設定温度ｔｈ１まで昇温する昇温期間中に始まり、実行開始時点ｐ１から一定時間（ＴＰ１＋ＴＰ２）経過後の再生処理の実行期間ＴＰ３中に終了するように設定されている。
【００５２】
より具体的には、ＬＰＬ禁止時間ＴＰ２は、排気浄化ユニット４４の酸化触媒４４ａの内部に堆積した硫黄化合物等の堆積物からの硫黄成分の離脱反応速度および離脱濃度［ｍｏｌ／ｍ３］が予め設定された或る一定の濃度値（以下、所定濃度値という）を超えて上昇し始める離脱濃度上昇開始時点ｐ２から始まり、その硫黄成分離脱速度ｒｄが所定濃度値以下に低下し始める離脱濃度低下時点ｐ３で終了するようになっている。ここにいう硫黄化合物等の堆積物からの硫黄成分の離脱反応速度は、例えば次式（１）により算出される硫黄成分離脱速度ｒｄであり、触媒床温Ｔが高くなるとその離脱反応速度値が高まることになる。
【００５３】
ｒｄ＝ｋ１・σ・ｅｘｐ（−Ｅｄ／ＲＴ）・・・ ・・・ 式（１）
なお、この式（１）中において、ｋ１は、硫黄成分の離脱反応の頻度因子であり、σは、硫黄成分の堆積量であり、Ｅｄは、硫黄成分の脱離に必要な活性化エネルギである。また、式（１）中において、Ｒは気体定数、Ｔは触媒床温としての排気浄化ユニット４４の内部の温度である。頻度因子ｋ１および活性化エネルギＥｄは、それぞれ予めの実験結果に基づいて設定され、ＥＣＵ５０のＲＯＭ内に予め格納されている。離脱濃度上昇開始時点ｐ２は、硫黄成分の離脱濃度が前記所定濃度値に近い値となる触媒床温ｔｈａとして決定することも可能である。
【００５４】
図３に示す再生処理の実行開始時点ｐ１から離脱濃度上昇開始時点ｐ２までの待ち時間ＴＰ１は、実行開始時点ｐ１後の硫黄成分離脱速度ｒｄの所定時間毎の変化から硫黄成分の離脱濃度を所定時間毎に求めていき、その離脱濃度が所定濃度値に達するまでの時間である。ＬＰＬ禁止時間ＴＰ２の設定については、後述する。
【００５５】
ＥＣＵ５０は、さらに、ＲＯＭ内に予め格納された制御プログラムによって、ＰＭ再生処理の周期中における硫黄成分の堆積物の堆積量σを推定する堆積量推定部５３と、エンジン１０の燃料噴射装置１２における燃料消費量を検出する燃料消費量算出部５４（燃料消費量検出部）との機能を発揮するようになっている。
【００５６】
堆積量推定部５３は、ＰＭ再生処理の周期中における燃料消費量算出部５４の検出情報および排気温度センサ４７の検出情報に基づいて、堆積量推定部５３によって硫黄化合物等の堆積物の堆積量σを推定するようになっている。
【００５７】
そして、還流量制限部５２は、凝縮水発生判定部５１により判定閾値水量である基準量以上の凝縮水が発生すると判定されたことを条件として、例えば堆積量推定部５３による堆積量σの推定結果に応じたＬＰＬ禁止時間ＴＰ２を予めの実験等により最適値に設定したマップＭ２を参照し、ＬＰＬ禁止時間ＴＰ２を設定するようになっている。この場合、堆積量σ（硫黄成分等の吸着量）が大きく、触媒床温Ｔが高いほど、硫黄成分の離脱速度ｒｄや離脱量［ｍｏｌ］が大きくなり、ＰＭ再生直後であって触媒床温Ｔが高いほど硫黄成分の離脱量および離脱濃度が増大するので、ＬＰＬ禁止時間ＴＰ２が長く設定されることとなる。すなわち、堆積量σが大きければＬＰＬ禁止時間ＴＰ２が長く設定され、堆積物の堆積量が少なければＬＰＬ禁止時間ＴＰ２が短く設定されることになる。なお、堆積量σは、ＰＭ再生処理を実行する周期が長ければ増加し、ＰＭ再生処理を実行する周期が短ければ減少する傾向となるので、堆積量推定部５３により堆積量σを推定しない場合に、ＬＰＬ禁止時間ＴＰ２を再生処理周期に応じて設定してもよい。
【００５８】
次に、作用について説明する。
【００５９】
図４は、ＥＣＵ５０で所定時間毎に実行される制御プログラムの概略の処理手順を示すフローチャートである。この制御プログラムは、ＥＣＵ５０により上述した燃料噴射量の制御等を実行させるための制御プログラムと並行して、ＥＣＵ５０に凝縮水発生判定部５１、還流量制限部５２および堆積量推定部５３のそれぞれの機能を発揮させるべく、所定時間毎に繰り返し実行される。
【００６０】
図４に示すように、この制御においては、まず、各種センサ群３５，３７，４６〜４９および１０１〜１０８からのセンサ情報がＥＣＵ５０に取り込まれて、エンジン１０の運転状態が取得される（ステップＳ１１）。
【００６１】
次いで、ＰＭ再生処理の条件が成立するか否かが判定され（ステップＳ１２）、例えばエンジン１０の或る運転状態で燃料噴射量の積算値またはＤＰＦ４４ｂの前後差圧が所定値に達したとき、ＰＭ再生条件が成立する。
【００６２】
この場合（ステップＳ１２でＹＥＳの場合）、次いで、凝縮水発生判定部５１によって少なくとも低圧側排気再循環経路Ｌ２のうちＬＰＬ−ＥＧＲクーラ７３の付近に基準値以上の凝縮水が発生するか否かが判定され（ステップＳ１３）、その判定結果がＹＥＳであれば、次いで、排気温度センサ４７の検出温度から触媒床温Ｔが検出される（ステップＳ１４）。
【００６３】
なお、ステップＳ１２、Ｓ１３のいずれかで判定結果がＮＯであれば、ステップＳ１１に戻る。
【００６４】
触媒床温Ｔが検出されると、次いで、堆積量推定部５３により、ＰＭ再生処理の周期中における燃料消費量算出部５４の検出情報および排気温度センサ４７の検出情報に基づいて硫黄化合物等の堆積物の堆積量σが算出されるとともに、硫黄化合物等の堆積物の堆積量σの算出値および触媒床温Ｔの検出値に応じた長さのＬＰＬ禁止時間ＴＰ２が設定される（ステップＳ１５）。
【００６５】
次いで、その堆積量σの算出値および触媒床温Ｔの検出値と、ＲＯＭ内に予め格納された頻度因子ｋ１および活性化エネルギＥｄの値とに基づいて、硫黄成分離脱速度ｒｄが算出されるとともに、ＰＭ再生処理の実行開始時点ｐ１後の硫黄成分離脱速度ｒｄの変化から硫黄成分の離脱濃度が求められる（ステップＳ１６）。
【００６６】
次いで、硫黄成分の離脱濃度が所定濃度値に達したか否かが判定され（ステップＳ１７）、その判定結果がＹＥＳになるまで、すなわち、ＰＭ再生処理の実行開始時点ｐ１から待ち時間ＴＰ１が経過するまで、触媒床温Ｔの検出から硫黄成分の離脱濃度の算出までの処理が繰り返し実行される（ステップＳ１４〜Ｓ１７）。
【００６７】
次いで、ＰＭ再生処理の実行開始時点ｐ１から待ち時間ＴＰ１が経過すると、ＬＰＬ−ＥＧＲ弁７２が閉弁され（ステップＳ１８）、その閉弁時点からＬＰＬ禁止時間ＴＰ２が経過するまでその閉弁状態が維持され（ステップＳ１９でＮＯの場合）、ＬＰＬ禁止時間ＴＰ２が経過すると（ステップＳ１９でＹＥＳの場合）、ＬＰＬ−ＥＧＲ弁７２が再度開弁されて（ステップＳ２０）、今回の処理が終了する。
【００６８】
このように、本実施形態では、低圧側排気再循環経路Ｌ２中に基準値（閾値量）以上の凝縮水が発生している状態でＰＭ再生処理が開始されるときには、ＰＭ再生処理の実行開始時点ｐ１から一定期間（ＴＰ１＋ＴＰ２）内のＬＰＬ禁止時間ＴＰ２中において、低圧ＥＧＲ装置１７における排気ガスの還流量が制限されることになる。したがって、低圧側排気再循環経路Ｌ２中の凝縮水に硫黄成分が多量に溶け込むことが抑制され、凝縮水の酸性度が高くなることが有効に抑制されることになる。しかも、低圧ＥＧＲ装置１７の作動の制限期間が一定の比較的短い期間ＴＰ２内に制限されるので、厳しいＮＯｘ低減要求に応えることができる。
【００６９】
また、低圧ＥＧＲの制限期間であるＬＰＬ禁止時間ＴＰ２が、ＰＭ再生処理の実行開始によって排気浄化ユニット４４の内部が実行開始時点ｐ１の温度ｔｈ０から設定温度ｔｈ１まで昇温する間に始まり、かつ、ＰＭ再生処理の実行期間中に終了するので、ＰＭ再生処理の開始によって排気浄化ユニット４４の酸化触媒４４ａの内部温度が上昇し、硫黄化合物等の堆積物からの硫黄成分の離脱反応速度が高まるとき、低圧ＥＧＲ装置１６における排気ガスの還流量が制限されることになる。したがって、低圧側排気再循環経路Ｌ２中の凝縮水に硫黄成分が多量に溶け込むことが有効に抑制されるとともに、低圧ＥＧＲ装置１６の作動の制限期間を狭めることで厳しいＮＯｘ低減要求に応えることができる。
【００７０】
しかも、ＥＧＲ制限期間であるＬＰＬ禁止時間ＴＰ２は、ＰＭ再生処理周期に応じて設定されているので、ＰＭ再生処理周期が長く硫黄化合物等の堆積物の堆積量が多いか、ＰＭ再生処理周期が短くその堆積物の堆積量が少ないかによって、ＥＧＲ制限期間が的確に制御されることになる。
【００７１】
また、ＰＭ再生処理周期中における堆積物の堆積量を推定する堆積量推定部５３の推定結果に応じてＬＰＬ禁止時間ＴＰ２が設定されるので、硫黄化合物等の堆積物の堆積量に応じてＬＰＬ禁止時間ＴＰ２を最適な時間に設定できる。
【００７２】
さらに、堆積量推定部５３は、ＰＭ再生処理周期中における燃料消費量算出部５４の検出情報に基づいて硫黄化合物等の堆積物の堆積量を推定するので、その堆積物の堆積量を精度良く推定でき、ＬＰＬ禁止時間ＴＰ２を最適な時間に設定できる。
【００７３】
加えて、堆積量推定部５３は、ＰＭ再生処理周期中における排気温度センサ４７の検出情報に基づいて堆積物の堆積量を推定することで、排気浄化ユニット４４の内部の温度に応じて変化する硫黄成分等の脱離速度および濃度を的確に把握でき、ＥＧＲ制限期間を最適な時間に設定できる。
【００７４】
また、ＥＣＵ５０は、堆積物から脱離する硫黄成分の濃度値が所定濃度値を超えると推定される期間としてＬＰＬ禁止時間ＴＰ２を設定するので、ＬＰＬ禁止時間ＴＰ２を短時間に抑えることができ、厳しいＮＯｘ低減要求に応えることができる。
【００７５】
このように、本実施形態の排気再循環システムにおいては、低圧側排気再循環経路Ｌ２中に閾値量以上の凝縮水が発生している状態でＰＭ再生処理が開始されるときには、ＰＭ再生処理の実行開始時点ｐ１から一定期間内のＥＧＲ制限期間中は低圧ＥＧＲ装置１６における排気ガスの還流量が制限され、硫黄成分等の濃度が高い排気ガスが低圧側排気再循環経路Ｌ２中に進入し難くなるようにしているので、低圧側排気再循環経路Ｌ２中に硫黄成分が溶け込んだ凝縮水が多量に発生して低圧側排気再循環経路Ｌ２中に溜まる凝縮水の酸性度が高くなることを有効に抑制することができる。しかも、低圧ＥＧＲ装置１６の作動の制限期間は一定期間内に制限されるので、厳しいＮＯｘ低減要求に応えることができる。その結果、低圧ＥＧＲ装置１６を装備して厳しいＮＯｘ低減要求に応えながらも、主要部品の腐食を有効に抑制することのできる内燃機関の排気再循環システムを提供することができる。
【００７６】
また、本実施形態においては、厳しいＮＯｘ低減要求に対し大量の排気再循環を実行する場合であっても、低圧側排気再循環経路Ｌ２を通る排気ガスのエネルギによって排気タービン１５ｂの回転数［ｒｐｍ］が十分に確保されるので、車両走行時の良好な加速応答性が得られることになる。
【００７７】
なお、上述の各実施形態においては、エンジン１０にターボ過給機１５が装着されるとともに、排気管４２内の排気通路を高圧側と低圧側に区画する抵抗要素がターボ過給機１５の排気タービン１５ｂおよび排気浄化ユニット４４で構成されていたが、本発明は、ターボ過給機以外の過給機を有する内燃機関についても適用可能である。例えば、排気管４２内を通る排気ガスを浄化する排気浄化ユニット４４によって本発明にいう抵抗要素が構成され、排気タービン１５ｂを有しないような場合にも本発明は適用可能である。そして、そのような構成を採用する場合においても、ＰＭ再生時に凝縮水量が多ければ、硫黄成分のように凝縮水の酸性度を高める脱離成分の濃度が高まるときには低圧ＥＧＲが的確に制限されるので、凝縮水の酸性度が高まることを有効に抑制でき、しかも、低圧ＥＧＲによるＮＯｘ低減効果を十分に確保できる。
【００７８】
また、上述の一実施形態は、低圧ＥＧＲ装置１７による排気ガスの還流量を制限するＥＧＲ制限期間として、ＬＰＬ−ＥＧＲ弁７２を閉弁させるＬＰＬ禁止時間ＴＰ２を設定するものであったが、ＬＰＬ−ＥＧＲ弁７２を全閉させるのではなく、凝縮水の酸性度を高めるような脱離成分の濃度が高まるときにＬＰＬ−ＥＧＲ弁７２の開度を他のＰＭ再生処理期間よりも小開度に制限することができることは勿論である。
【００７９】
さらに、上述の実施形態においては、一般に燃料中の硫黄成分の含有量（比率）は比較的安定しているので、硫黄成分の堆積量σをＰＭ再生処理の周期やその周期中におけるエンジン１０の燃料消費量に基づいて推定するものとしたが、エンジン１０の運転中の複数のセンサ情報を基に燃料中に含まれる硫黄成分の含有量を推定したり燃料中の硫黄成分の含有比率をセンサで検出したりして、硫黄成分の堆積量の算出値を補正するようにすればより高精度に硫黄成分の堆積量を算出できることは、いうまでもない。また、燃料消費量算出部５４に代えて、燃料消費量を検出可能な手段により燃料消費量検出部を構成することができることも、勿論である。
【００８０】
以上説明したように、本発明に係る内燃機関の排気再循環システムは、低圧側排気再循環経路中に閾値量以上の凝縮水が発生している状態で再生処理が開始されるときには、再生処理の実行開始時点から一定期間内のＥＧＲ制限期間中は低圧ＥＧＲ装置における排気ガスの還流量が制限されるようにしているので、低圧側排気再循環経路中に硫黄成分が溶け込んだ凝縮水が多量に発生して低圧側排気再循環経路中に溜まる凝縮水の酸性度が高くなることを有効に抑制するとともに、低圧ＥＧＲ装置の作動の制限期間を一定期間内に制限して厳しいＮＯｘ低減要求に応えることができ、その結果、低圧ＥＧＲ装置を装備して厳しいＮＯｘ低減要求に応えつつ主要部品の腐食を有効に抑制することのできる内燃機関の排気再循環システムを提供することができるという効果を奏するものであり、排気還流通路中における凝縮水の発生を抑制する制御を実行する内燃機関の排気再循環システム全般に有用である。
【符号の説明】
【００８１】
１０ エンジン（内燃機関、ディーゼルエンジン）
１２ 燃料噴射装置
１５ａ 吸入空気コンプレッサ（コンプレッサ）
１５ｂ 排気タービン（抵抗要素）
１６ ＨＰＬ−ＥＧＲ装置（高圧ＥＧＲ装置）
１７ ＬＰＬ−ＥＧＲ装置（低圧ＥＧＲ装置）
３２ 吸気管
３２ｗ 吸気通路
３４ インタークーラ（中間冷却器）
４２ 排気管
４３ 排気絞り弁
４４ 排気浄化ユニット（抵抗要素）
４４ａ 酸化触媒
４４ｂ ＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）
４６ Ａ／Ｆセンサ（空燃比センサ）
４７，４９ 排気温度センサ（温度センサ）
４８ ＤＰＦ前後差圧センサ
５０ ＥＣＵ（電子制御ユニット、制御装置）
５１ 凝縮水発生判定部
５２ 還流量制限部
５３ 堆積量推定部
５４ 燃料消費量算出部（燃料消費量検出部）
７１ｗ 低圧側排気還流通路
７２ ＬＰＬ−ＥＧＲ弁（低圧ＥＧＲ弁）
７３ ＬＰＬ−ＥＧＲクーラ（排気冷却器、低圧ＥＧＲクーラ）
Ｌ１ 高圧側排気再循環経路
Ｌ２ 低圧側排気再循環経路
ｐ１ 実行開始時点
ｐ２ 離脱濃度上昇開始時点
ｐ３ 離脱濃度低下時点
Ｔ 触媒床温（排気浄化ユニットの内部の温度）
ＴＰ１ 待ち時間（残余の期間、昇温期間の一部）
ＴＰ２ ＬＰＬ禁止時間（ＥＧＲ制限期間）
ＴＰ３ 残余の期間（昇温後の再生処理実行期間）
σ 堆積量
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気再循環システムに関し、特にその排気還流通路中における凝縮水の発生を抑制する制御を実行する内燃機関の排気再循環システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用のエンジン（内燃機関）においては、ＮＯｘ（窒素酸化物）の低減に効果的な排気再循環を行うＥＧＲ（排気再循環）システムを装着したものが多くなっており、希薄燃焼が可能でＥＧＲ流量が多くなるエンジンにおいては、排気再循環される排気ガス、すなわちＥＧＲガスの温度を下げるＥＧＲクーラ（排気冷却器）が多用されている。また、ディーゼルエンジンにおいては、ポスト噴射や燃料添加等により排気温度を昇温状態にすることにより、ＰＭフィルタに堆積したＰＭ（粒子状物質）を酸化し除去するＰＭ再生手段を備えたものが普及している。さらに、高温の排気ガスの一部を吸気側に還流させるＨＰＬ（高圧ループ）−ＥＧＲ回路とは別に、排気後処理装置を通過した後の排気ガスをターボ過給機のコンプレッサより上流側に還流させることで低温かつ大量の排気再循環を可能にしたＬＰＬ（低圧ループ）−ＥＧＲ回路を装備するものも普及し始めている。
【０００３】
このような内燃機関の排気再循環システムとしては、例えばＨＰＬ−ＥＧＲ回路およびＬＰＬ−ＥＧＲ回路を併有し、排気絞り弁が所定開度より閉じ側に絞られる運転条件下では、排気行程から吸気行程にかけて気筒内に残留する内部ＥＧＲガスの量と外部ＥＧＲガスの量とを合計した全ＥＧＲガス量が他の運転条件下での全ＥＧＲガス量よりも少なくなるようにＬＰＬ弁開度を制御して、ＰＭ再生時でも十分なＥＧＲ制御精度を確保できるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
ＮＯｘ吸蔵還元触媒およびフィルタに吸蔵されたＮＯｘをＮ２、ＣＯ２およびＨ２Ｏに還元して放出させるＮＯｘ還元制御を実行する一方、触媒コンバータ内のフィルタへの硫黄化合物、特にサルフェートの堆積量を燃料噴射弁からの燃料量および触媒床温等に基づいて計算し、その計算結果に応じて添加弁からの比較的時間をおいた間欠的な燃料添加を実行することで触媒床温を比較的低温（例えば、摂氏２５０〜５００度）にしつつ、空燃比をストイキまたはストイキよりも低下させ、ＰＭを浄化するのと同時にサルフェートを放出させるようにしたものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
その他に、例えばセンサにより検出されるＮＯｘ吸蔵還元触媒の触媒床温の昇温度合に基づいてＮＯｘ吸蔵還元触媒の硫黄推定度合を推定するようにしたもの（例えば、特許文献３参照）、あるいは、ＰＭ再生モードではストイキより高い空燃比で添加弁からの燃料添加を繰り返して触媒床温を高温（例えば、摂氏６００〜７００度）にし、Ｓ（硫黄）被毒回復制御モードでは、添加弁からの燃料添加を繰り返して触媒床温を高温化するとともに空燃比をストイキまたはストイキよりもわずかに低い空燃比とすることで、Ｓ被毒過多により触媒表面に堆積したＳ成分を離脱させて除去するようにしたもの（例えば、特許文献４参照）が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２６１２５６号公報
【特許文献２】特開２００６−２９１８２３号公報
【特許文献３】特開２００９−１３８５２５号公報
【特許文献４】特開２００５−０７６５０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述のような従来の内燃機関の排気再循環システムにあっては、触媒表面に堆積した硫黄化合物等の堆積量を触媒床温の昇温によって減少させることが可能になるものの、ＥＧＲ回路中の凝縮水が溜まり易い箇所等において凝縮水の酸性度が高くなり、ＥＧＲ配管やアルミナ系材料を用いる酸化触媒等の腐食が生じ易くなるという問題があった。
【０００８】
すなわち、ＰＭ捕集フィルタ等の表面に付着し堆積した硫黄化合物がＰＭ再生処理のための燃料添加等によって温度上昇すると、硫黄化合物から水に溶け易い硫黄成分（を含む微粒子）が脱離する離脱反応が生じる。この脱離した硫黄成分は水に溶け易いため、硫黄成分が溶け込んだ酸性の凝縮水が発生し、この凝縮水がＥＧＲ回路中の特定の箇所に溜まると、そこで凝縮水の蒸発が進むのと同時にその凝縮水の酸性度が高くなる。
【０００９】
特に、低圧ＥＧＲ装置が装備される排気再循環システムにあっては、低温かつ大量の排気再循環によって厳しいＮＯｘ低減要求に応え得る一方で、ＰＭ再生処理中であっても低圧ＥＧＲを実行することが要求されるため、凝縮水の発生量および還流排気ガス量が共に多くなり、ＬＰＬ−ＥＧＲ回路中に硫黄成分が溶け込んだ凝縮水が多量に発生し易い。そして、その多量の凝縮水の蒸発が進行する運転状態になると、その凝縮水の酸性度が高くなり、凝縮水の溜まり易い個所でＥＧＲ配管やアルミナ系材料を用いる酸化触媒等の腐食を招き易くなる。
【００１０】
本発明は、上述のような従来技術の不具合に鑑みてなされたものであり、低圧ＥＧＲ装置を用いて厳しいＮＯｘ低減要求に応えながら、主要部品の腐食を有効に抑制することのできる内燃機関の排気再循環システムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る内燃機関の排気再循環システムは、上記課題解決のため、（１）過給用のコンプレッサが装着された吸気管および排気浄化装置が設けられた排気管を有する内燃機関に装備され、前記内燃機関の前記排気浄化装置を通過した後の低圧側の排気ガスを前記排気浄化装置より下流側の排気管から前記コンプレッサより上流側の吸気管に還流させる低圧側排気再循環経路を形成する低圧ＥＧＲ装置と、前記排気浄化装置の内部に堆積した堆積物を該内部を設定温度に昇温させる再生処理により除去する制御および前記低圧ＥＧＲ装置における排気ガスの還流量の制御をそれぞれに実行する制御装置と、を備えた内燃機関の排気再循環システムであって、前記制御装置は、前記低圧側排気再循環経路中に予め設定した閾値量以上の凝縮水が発生するか否かを判定する凝縮水発生判定部と、前記凝縮水発生判定部により前記閾値量以上の凝縮水が発生すると判定されたことを条件として、前記再生処理の実行期間内に該再生処理の実行開始時点からの一定時間内に含まれるＥＧＲ制限期間を設定し、前記再生処理の実行期間内の残余の期間に比較して該ＥＧＲ制限期間中は、前記低圧ＥＧＲ装置における排気ガスの還流量を制限する還流量制限部と、を有していることを特徴とする。
【００１２】
この構成により、低圧側排気再循環経路中に閾値量以上の凝縮水が発生している状態で再生処理が開始されるときには、再生処理の実行開始時点から一定期間内のＥＧＲ制限期間中、低圧ＥＧＲ装置における排気ガスの還流量が制限されることになる。したがって、排気浄化装置内で脱離する硫黄成分等の濃度が高まるときには排気ガスの還流量が制限され、低圧側排気再循環経路中の凝縮水に硫黄成分等が多量に溶け込むことが抑制され、凝縮水の酸性度が高くなることが有効に抑制されることになる。しかも、低圧ＥＧＲ装置の作動の制限期間が一定期間内に制限されるので、厳しいＮＯｘ低減要求に応えることができる。
【００１３】
本発明においては、（２）前記ＥＧＲ制限期間は、前記再生処理の実行開始によって前記排気浄化装置の内部が前記実行開始時点の温度から前記設定温度まで昇温する間に始まり、前記再生処理の実行期間中に終了することが好ましい。この場合、再生処理の開始によって排気浄化装置の内部温度が上昇し、堆積物からの硫黄成分の離脱反応速度が高まるとき、低圧ＥＧＲ装置における排気ガスの還流量が制限されることになり、低圧側排気再循環経路中の凝縮水に硫黄成分が多量に溶け込むことが有効に抑制されるとともに、低圧ＥＧＲ装置の作動制限期間を狭めることで厳しいＮＯｘ低減要求に応えることができる。
【００１４】
本発明においては、（３）前記制御装置は、前記再生処理を予め設定された再生処理周期で実行し、前記ＥＧＲ制限期間は、前記再生処理周期に応じて設定されていることが好ましい。この場合、再生処理周期が長く堆積物の堆積量が多いか、再生処理周期が短く堆積物の堆積量が少ないかによって、ＥＧＲ制限期間の長さが的確に制御されることになる。すなわち、堆積物の堆積量が多ければＥＧＲ制限期間が長く設定され、堆積物の堆積量が少なければＥＧＲ制限期間が短く設定されることになる。
【００１５】
上記（３）の内燃機関の排気再循環システムにおいては、（４）前記制御装置は、前記再生処理周期中における前記堆積物の堆積量を推定する堆積量推定部を有し、該堆積量推定部の推定結果に応じて前記ＥＧＲ制限期間を設定することが好ましい。この場合、堆積物の堆積量に応じてＥＧＲ制限期間を最適な時間に設定できる。
【００１６】
上記（４）の内燃機関の排気再循環システムにおいては、（５）前記制御装置は、前記内燃機関の燃料消費量を検出する燃料消費量検出部を有し、前記堆積量推定部は、前記再生処理周期中における前記燃料消費量検出部の検出情報に基づいて前記堆積物の堆積量を推定することが好ましい。この場合、堆積物の堆積量を精度良く推定でき、ＥＧＲ制限期間を最適な時間に設定できる。
【００１７】
上記（４）または（５）の内燃機関の排気再循環システムにおいては、（６）前記制御装置は、前記排気浄化装置の内部の温度を検出する温度センサを有し、前記堆積量推定部は、前記再生処理周期中における前記温度センサの検出情報に基づいて前記堆積物の堆積量を推定することを特徴とする。この場合、排気浄化装置の内部の温度に応じて変化する硫黄成分等の脱離濃度を的確に把握でき、ＥＧＲ制限期間を最適な時間に設定できる。
【００１８】
本発明においては、（７）前記制御装置は、前記堆積物から脱離する硫黄成分の濃度値が所定濃度値を超えると推定される期間として、前記ＥＧＲ制限期間を設定することが好ましい。これにより、ＥＧＲ制限期間を短時間に抑えることができ、厳しいＮＯｘ低減要求に応えることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、低圧側排気再循環経路中に閾値量以上の凝縮水が発生している状態で再生処理が開始されるときには、再生処理の実行開始時点から一定期間内のＥＧＲ制限期間中は低圧ＥＧＲ装置における排気ガスの還流量が制限されるようにしているので、低圧側排気再循環経路中に硫黄成分が溶け込んだ凝縮水が多量に発生して低圧側排気再循環経路中に溜まる凝縮水の酸性度が高くなることを有効に抑制するとともに、低圧ＥＧＲ装置の作動の制限期間を一定期間内に制限して厳しいＮＯｘ低減要求に応えることができる。その結果、低圧ＥＧＲ装置を装備して厳しいＮＯｘ低減要求に応えつつ主要部品の腐食を有効に抑制することのできる内燃機関の排気再循環システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る内燃機関の排気再循環システムの概略構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御系のブロック構成図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る内燃機関の排気再循環システムにおける制御装置で実行される再生処理中の触媒床温の変化とそれに伴う硫黄成分の脱離反応の速度変化および低圧側排気還流経路（ＬＰＬ）による排気還流の禁止時間の関係を示すグラフであり、縦軸はその脱離速度および触媒床温を、横軸は時間を示している。
【図４】本発明の一実施形態に係る内燃機関の排気再循環システムにおける制御装置で実行されるＥＧＲ制御の概略手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２２】
（一実施形態）
図１〜図４は、本発明に係る内燃機関の排気再循環システムの一実施形態を示しており、この実施形態は、本発明を多気筒内燃機関である直列４気筒のディーゼルエンジン１０（以下、単にエンジン１０という）に適用したものである。
【００２３】
図１に示すように、本実施形態のエンジン１０は、その本体ブロック１０Ｍに複数の気筒１１を有しており、このエンジン１０には、各気筒１１内の燃焼室（詳細を図示していない）に燃料を噴射するコモンレール型の燃料噴射装置１２と、燃焼室に空気を吸入させる吸気装置１３と、燃焼室からの排気ガスを排気させる排気装置１４と、排気装置１４内の排気エネルギを利用して吸気装置１３内で吸入空気を圧縮し燃焼室に空気を過給するターボ過給機１５と、このターボ過給機１５より上流側の高圧側の排気ガスの一部を吸気側に還流させ再循環させる高圧ＥＧＲ装置であるＨＰＬ−ＥＧＲ装置１６と、このターボ過給機１５より下流側の低圧側の排気ガスの一部を吸気側に還流させ再循環させる低圧ＥＧＲ装置であるＬＰＬ−ＥＧＲ装置１７とが装備されている。
【００２４】
燃料噴射装置１２は、図外の燃料タンクから燃料を汲み上げて高圧の燃圧（燃料圧力）に加圧し吐出するサプライポンプ２１と、そのサプライポンプ２１からの燃料が導入されるコモンレール２２と、このコモンレール２２を通して供給される燃料を後述する電子制御ユニット５０（制御装置；以下、ＥＣＵ５０という）からの噴射指令信号に対応するタイミングおよび開度（デューティー比）で燃焼室内に噴射する燃料噴射弁２３とを含んで構成されている。なお、サプライポンプ２１は、例えばエンジン１０の回転動力を利用して駆動され、コモンレール２２はサプライポンプ２１から供給された高圧燃料を均等な圧力に保ちながら複数の燃料噴射弁２３に分配・供給する。燃料噴射弁２３は、電磁駆動される公知のニードル弁で構成され、噴射指令信号に応じてその開弁時間を制御されることにより噴射指令信号に応じた噴射量の燃料（例えば軽油）を燃焼室内に噴射・供給することができる。
【００２５】
吸気装置１３には、吸気マニホールド３１と、それより上流側の吸気管３２と、吸気管３２の最上流部でフィルタにより吸入空気を清浄化するエアクリーナ３３と、ターボ過給機１５より下流側の吸気管部３２ｂ内で吸入空気コンプレッサ１５ａによる圧縮により昇温した過給空気を冷却するインタークーラ３４（冷却器）と、新気の吸入流量を検出するエアフローメータ３５と、エンジン１０内への吸気量を調整するスロットル弁３６と、吸気マニホールド３１より上流側で吸気温度を検出する吸気温度センサ３７（図２参照）とが、それぞれ装着されている。
【００２６】
排気装置１４は、排気マニホールド４１と、それより下流側の排気管４２と、アイドル時に排気温度を上げることができるとともにＬＰＬ−ＥＧＲ装置１７の背圧を制御することができる排気絞り弁４３と、ターボ過給機１５より下流側の排気管４２に装着された公知の酸化触媒４４ａおよびＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）４４ｂからなる排気浄化ユニット４４と、排気浄化ユニット４４の内部に流入する排気ガスの排気空燃比を検出するＡ／Ｆセンサ４６と、排気浄化ユニット４４の内部の排気ガスの温度を検出する排気温度センサ４７と、排気浄化ユニット４４のＤＰＦ４４ｂの前後の差圧を検出するＤＰＦ前後差圧センサ４８と、排気浄化ユニット４４を通過した排気ガスの温度を検出する排気温度センサ４９とを含んで構成されている。
【００２７】
ターボ過給機１５は、互いに回転方向一体に結合された吸入空気コンプレッサ１５ａおよび排気タービン１５ｂを有し、排気エネルギにより排気タービン１５ｂを回転させるとともに吸入空気コンプレッサ１５ａを回転させることで、この吸入空気コンプレッサ１５ａにより吸入空気を圧縮してエンジン１０内に正圧の空気を供給することができる。
【００２８】
ＨＰＬ−ＥＧＲ装置１６は、排気マニホールド４１および吸気管３２の間に介装されたＨＰＬ−ＥＧＲパイプ６１と、このＨＰＬ−ＥＧＲパイプ６１の途中に装着されて排気ガスの還流量を調整することができるＨＰＬ−ＥＧＲ弁６２（高圧ＥＧＲ弁）と、を有している。
【００２９】
ＨＰＬ−ＥＧＲパイプ６１は、排気マニホールド４１の内部あるいは排気管４２内の排気通路のうち排気タービン１５ｂより上流側の上流側排気管部４２ａと、吸気管３２のうち吸入空気コンプレッサ１５ａより下流側の下流側吸気管部３２ｂまたは吸気マニホールド３１の内部とを連通させ、排気タービン１５ｂや排気浄化ユニット４４を抵抗要素としてそれらより上流側で高圧となる高圧側の排気ガスをエンジン１０の吸気マニホールド３１の直前または内部に還流させることができるようになっている。すなわち、ＨＰＬ−ＥＧＲパイプ６１は、還流させた高圧側の排気ガスを吸入空気コンプレッサ１５ａ側から過給される空気と共にエンジン１０に吸入させることができるようになっている。このＨＰＬ−ＥＧＲパイプ６１は、吸気マニホールド３１および排気マニホールド４１と共にエンジン１０に高圧側の排気ガスを再循環させる高圧側排気再循環経路Ｌ１を形成するとともに、その内部に高圧側排気再循環経路Ｌ１の主要部をなす高圧側排気還流通路６１ｗを形成している。また、ＨＰＬ−ＥＧＲ弁６２は、ＨＰＬ−ＥＧＲパイプ６１内の高圧側排気還流通路６１ｗを開通させる開弁状態と、この高圧側排気還流通路６１ｗの開通を制限（例えば遮断）する閉弁状態とに切替え可能になっている。
【００３０】
ＬＰＬ−ＥＧＲ装置１７は、排気管４２および吸気管３２の間に介装されたＬＰＬ−ＥＧＲパイプ７１（低圧側の排気還流管）と、このＬＰＬ−ＥＧＲパイプ７１の途中に装着されて排気ガスの還流量を調整することができるＬＰＬ−ＥＧＲ弁７２（低圧ＥＧＲ弁）と、ＬＰＬ−ＥＧＲパイプ７１内を通る排気ガスをその途中で冷却水等との熱交換により冷却することができる排気冷却器としてのＬＰＬ−ＥＧＲクーラ７３と、下流側の排気管４２内の排気通路４２ｗのうち排気浄化ユニット４４より下流側の排気通路部分でその通路断面積を絞るように開度を縮小させることができる前述の排気絞り弁４３と、を有している。
【００３１】
ＬＰＬ−ＥＧＲパイプ７１は、排気管４２のうち排気タービン１５ｂより下流側の下流側排気管部４２ｂと吸気管３２のうち吸入空気コンプレッサ１５ａより上流側の上流側吸気管部３２ａとを連通可能に接続させ、排気タービン１５ｂや排気浄化ユニット４４を抵抗要素としてそれらより下流側で低圧となる低圧側の排気ガスを上流側吸気管部３２ａ内に還流させることができるようになっており、還流させた排気ガスを上流側吸気管部３２ａ内に導入された吸入空気と共に吸入空気コンプレッサ１５ａにより圧縮させた後にエンジン１０に再度吸入させることができるようになっている。
【００３２】
また、ＬＰＬ−ＥＧＲパイプ７１は、そのＬＰＬ−ＥＧＲパイプ７１が吸気管３２に接続される位置Ｊ１より下流側の吸気管３２およびＬＰＬ−ＥＧＲパイプ７１が排気管４２に接続される位置Ｊ２より上流側の排気管４２と共に、エンジン１０に低圧側の排気ガスを再循環させる低圧側排気再循環経路Ｌ２を形成するとともに、その内部に低圧側排気再循環経路Ｌ２の主要部をなす低圧側排気還流通路７１ｗを形成している。
【００３３】
ＬＰＬ−ＥＧＲ弁７２は、ＬＰＬ−ＥＧＲクーラ７３と吸気管３２の上流側吸気管部３２ａとの間に配置されて低圧側の排気ガスの還流量を制御する、開閉および開度制御可能な弁であり、低圧側排気還流通路７１ｗを開通させる開弁状態と、この低圧側排気還流通路７１ｗの開通を制限（例えば遮断）する閉弁状態とに切替え可能になっている。
【００３４】
ＬＰＬ−ＥＧＲクーラ７３は、詳細を図示しないが、低圧側排気還流通路７１ｗの一部を形成するガス管部と、そのガス管部の周囲に冷却用流体通路７３ｗｐを形成するハウジング部とを有しており、ハウジング部に導入される冷却用流体（例えば、エンジン冷却水）とガス管部内の低圧側排気還流通路７１ｗの一部を通る還流排気ガスとの間における熱交換によって、低圧側の還流排気ガスを冷却できるようになっている。
【００３５】
インタークーラ３４は、ＬＰＬ−ＥＧＲ装置１７によって形成される低圧側排気再循環経路Ｌ２のうち吸入空気コンプレッサ１５ａより下流側の第３区間内において、吸入空気コンプレッサ１５ａからの過給空気（圧縮により昇温した空気）を冷却するようになっている。このインタークーラ３４は、詳細を図示しないが、低圧側排気再循環経路Ｌ２の一部となる吸気通路３２ｗの第３区間の一部を形成するガス管部と、そのガス管部の周囲に冷却用流体通路を形成するハウジング部とを有しており、ハウジング部に導入される冷却用流体（例えば、エンジン冷却水）とガス管部内を通る低圧側の還流排気ガスとの間における熱交換によって、低圧側の還流排気ガスを冷却できるようになっている。
【００３６】
ＨＰＬ−ＥＧＲ装置１６およびＬＰＬ−ＥＧＲ装置１７は、ＥＣＵ５０によりＨＰＬ−ＥＧＲ弁６２およびＬＰＬ−ＥＧＲ弁７２の開閉動作および開度を制御されることで、吸気管３２の下流側吸気管部３２ｂへの高圧側排気ガスの還流量（以下、ＨＰ流量ともいう）と、吸気管３２の上流側吸気管部３２ａへの低圧側排気ガスの還流量（以下、ＬＰ流量ともいう）とをそれぞれに制御するようになっている。
【００３７】
ＥＣＵ５０は、詳細なハードウェア構成を図示しないが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory）等の不揮発性メモリ、Ａ／Ｄ変換器やバッファ等を有する入力インターフェース回路、および、駆動回路等を有する出力インターフェース回路を含んで構成されている。
【００３８】
図２に示すように、ＥＣＵ５０の出力インターフェース回路側には、例えばサプライポンプ２１の吐出制御（例えば、その電磁スピル弁の制御）を行うポンプ制御回路２４や、燃料噴射弁２３の他、スロットル弁３６、ＨＰＬ−ＥＧＲ弁６２、ＬＰＬ−ＥＧＲ弁７２および排気絞り弁４３（具体的には、これらの電磁駆動部（符号無し））等が接続されている。
【００３９】
ＥＣＵ５０の入力インターフェース回路側には、エアフローメータ３５、吸気温度センサ３７、Ａ／Ｆセンサ４６、排気温度センサ４７，４９およびＤＰＦ前後差圧センサ４８の他に、図外のアクセルペダルの踏み込みを検出するアクセル開度センサ１０１、スロットル弁３６の開度を検出するスロットル開度センサ１０２、所定角度単位のクランク軸回転信号を出力するクランク角センサ１０３、エンジン１０の冷却水温を検出する水温センサ１０４、吸気マニホールド３１の入口付近でエンジン１０の過給圧を検出する吸気管内圧力センサ１０５、外気温度を検出する外気温度センサ１０６、低圧側排気還流通路７１ｗの両端（図１中の位置ｊ１、ｊ２）の間の差圧を検出するＬＰ差圧センサ１０７、エンジン１０が搭載された車両の走行速度または車輪回転速度を検出する車速センサ１０８等がそれぞれ接続されている。そして、これらのセンサ群３５，３７，４６〜４９および１０１〜１０８からのセンサ情報がＥＣＵ５０に取り込まれるようになっている。
【００４０】
また、ＥＣＵ５０のＲＯＭには、入力インターフェース回路に取り込まれるアクセル開度センサ１０１からの加速要求やクランク角センサ１０３からのエンジン回転数等を所定時間毎に取り込んでエンジン１０の燃焼室内への燃料噴射量等を算出するための演算処理プログラムやマップ等が格納されている。
【００４１】
さらに、ＥＣＵ５０のＲＯＭには、排気浄化ユニット４４におけるＰＭ堆積量を許容範囲内に抑えるべく、予め設定された繰返し周期および実行条件で公知のポスト噴射あるいは図示しない燃料添加弁からの燃料添加を実行するＰＭ再生処理プログラムが格納されており、このポスト噴射や燃料添加により生じる未燃ＨＣ（炭化水素）を排気浄化ユニット４４の酸化触媒４４ａにより燃焼させて排気浄化ユニット４４の内部温度を上昇させ、排気浄化ユニット４４のＤＰＦ４４ｂに堆積したＰＭを燃焼により除去することができるようになっている。なお、ＰＭ再生処理プログラム自体は公知であり、詳述しないが、予め設定された一定の周期で実行されてもよいし、エンジン１０の運転状態と燃料噴射量の積算値や排気浄化ユニット４４におけるＤＰＦ４４ｂの前後差圧とを基にマップを参照し、その燃料噴射量の積算値やＤＰＦ４４ｂの前後差圧が所定値に達したときにＰＭ再生処理が実行されてもよい。ここでは、後者の場合とする。
【００４２】
一方、エンジン１０においては、ＨＰＬ−ＥＧＲ装置１６およびＬＰＬ−ＥＧＲ装置１７により排気管４２側から吸気管３２側に排気ガスを還流させてエンジン１０に再度吸入させる高圧側排気再循環経路Ｌ１および低圧側排気再循環経路Ｌ２を形成し、かつ、低圧側排気再循環経路Ｌ２中の排気ガスをＬＰＬ−ＥＧＲクーラ７３により冷却するとともに、吸気管３２内の吸気通路のうち吸入空気コンプレッサ１５ａより下流側の過給空気をインタークーラ３４により冷却するようにしている。したがって、ＬＰＬ−ＥＧＲクーラ７３やインタークーラ３４により還流排気ガスやそれが混じった吸入空気（以下、双方を指してＥＧＲガスという）が冷却され、ＥＧＲガス中の水分が冷やされることで、酸性の凝縮水が発生し易くなる。また、特に、排気浄化ユニット４４の内部の表面に付着し堆積した硫黄化合物がＰＭ再生処理によって温度上昇するとき、特に酸化触媒４４ａの表面温度である触媒床温が所定温度に達して水に溶け易い硫黄成分の離脱反応の速度が急に大きくなる期間において、凝縮水の酸性度が高められ易くなる。
【００４３】
そこで、ＨＰＬ−ＥＧＲ装置１６およびＬＰＬ−ＥＧＲ装置１７を制御するＥＣＵ５０は、次に述べる凝縮水発生判定部５１および還流量制限部５２（ＥＧＲ制限期間設定部）の機能を発揮するように、ＲＯＭ内にこれらの機能部に対応する制御プログラムを内蔵している。
【００４４】
凝縮水発生判定部５１は、少なくとも低圧側排気再循環経路Ｌ２のうちＬＰＬ−ＥＧＲクーラ７３の付近に、あるいはインタークーラ３４の付近に予め設定した閾値水量以上の凝縮水が発生するか否かを判定するようになっており、還流量制限部５２は、凝縮水発生判定部５１により閾値水量以上の凝縮水が発生すると判定されたことを条件として、再生処理の実行期間内にその再生処理の実行開始時点からの一定時間内に含まれるＬＰＬ禁止時間ＴＰ２（ＥＧＲ制限期間）を設定し、再生処理の実行期間内の残余の期間に比較してそのＬＰＬ禁止時間ＴＰ２中は低圧ＥＧＲ装置における排気ガスの還流量を禁止（制限）するようになっている。
【００４５】
具体的には、凝縮水発生判定部５１は、低圧側排気再循環経路Ｌ２中に発生する凝縮水量の概略値を公知の方法により推定するもの、例えば排気管温度が所定値より低い時間が継続した低温継続時間に応じて凝縮水量の概略値を推定するもの（特開２００７−２０５３０３号公報参照）、さらにＬＰＬ−ＥＧＲクーラ７３やＥＧＲ配管の管壁温度等を考慮して凝縮水量を算出・推定するもの（特開２００９−２２８５６４号公報参照）であってもよいが、ＥＣＵ５０の処理負荷や装置コストを抑えつつ凝縮水量をある程度精度良くかつ安定して推定できる推定モデルを用いるのがより好ましい。
【００４６】
すなわち、凝縮水発生判定部５１は、凝縮水量をエンジン１０に対応する算出モデルで精度良く算出するもの、例えば、吸入空気の温度（外気温度）や大気圧、吸気マニホールド３１の入口付近の吸入空気の温度および圧力等を基に、吸入空気中の水分量（蒸気／空気）および露点温度を算出するとともに吸入空気の組成（各気体分子および水のモル比）を求める一方、センサ情報として得られる吸入空気量および制御値として把握している燃料噴射量から求まる空燃比と既知の燃料および吸入空気組成成分の分子量とに基づいて、燃焼前後のガスの組成と既燃ガスの分子量とを算出し、それらの算出結果と既燃ガス（ＥＧＲガス）の温度および圧力とから求まる既燃ガスの蒸気圧、分子量および密度等に基づいて、既燃ガス中の水分量（既燃ガスの絶対湿度）を算出することで、その水分量と冷却時における相対湿度１００％の既燃ガス中の水分量との差として、凝縮水量を算出するようなものである。
【００４７】
この凝縮水発生判定部５１は、例えばＡ／Ｆセンサ４６で検出される排気空燃比に基づいて算出される排気ガス中の水分濃度と、ＬＰＬ−ＥＧＲクーラ７３やインタークーラ３４における冷媒温度（例えば、ＬＰＬ−ＥＧＲクーラ７３に供給される冷却水の温度、インタークーラ３４に供給される大気の温度）およびガス温度等に基づいて、インタークーラ３４についてはさらにＬＰＬ−ＥＧＲ装置１７におけるＬＰＬ−ＥＧＲ率（インタークーラ３４に基づいて、凝縮水量を算出することができる。すなわち、排気ガス中の水分は略Ａ／Ｆで算出できるので、吸気の温度と圧力のセンサ情報から水分濃度を算出して、その算出値と参照情報Ｍ１の一部として予め記憶された飽和水蒸気濃度に基づいて、凝縮水の発生の有無を判定することができる。
【００４８】
凝縮水発生判定部５１は、また、予めの実験結果を基に作成したマップとその引数となるセンサ情報とにより、単位時間毎に発生する凝縮水量のうち下流側に持ち去られる凝縮水量を推定して、凝縮水の発生量の推定値からその持ち去られる凝縮水量の推定値を差し引いて実際に発生したことになる凝縮水量を算出・推定するものであってもよい。
【００４９】
凝縮水発生判定部５１は、さらに、予め設定され計算周期毎の単位期間内において発生する凝縮水量［ｇ／ｓ］またはその発生量と計算対象通路区間内の残存量を含むトータルの凝縮水量を推定する算出処理を実行し、その算出した凝縮水量を吸気系部品の腐食防止等のために抑制すべき水量の上限値に相当する基準発生量または基準残存量（以下、単に基準量という）と比較することにより、低圧側排気再循環経路Ｌ２中に基準量以上の凝縮水が存在することになるか否かを判定するものであってもよい。
【００５０】
還流量制限部５２は、凝縮水発生判定部５１により判定閾値水量である基準量以上の凝縮水が発生すると判定されたことを条件として、図３に示すように、ＰＭ再生処理の実行期間内にそのＰＭ再生処理の実行開始時点ｐ１からの一定時間内に含まれるＬＰＬ禁止時間ＴＰ２（ＥＧＲ制限期間）を設定し、ＰＭ再生処理の実行期間内の残余の期間ＴＰ１，ＴＰ３に比較してそのＬＰＬ禁止時間ＴＰ２中は低圧ＥＧＲ装置における排気ガスの還流量を制限、例えば排気ガスの還流を禁止するようになっている。
【００５１】
ここで、ＬＰＬ禁止時間ＴＰ２は、ＰＭ再生処理の実行開始によって排気浄化ユニット４４の内部が実行開始時点ｐ１の温度ｔｈ０から設定温度ｔｈ１まで昇温する昇温期間中に始まり、実行開始時点ｐ１から一定時間（ＴＰ１＋ＴＰ２）経過後の再生処理の実行期間ＴＰ３中に終了するように設定されている。
【００５２】
より具体的には、ＬＰＬ禁止時間ＴＰ２は、排気浄化ユニット４４の酸化触媒４４ａの内部に堆積した硫黄化合物等の堆積物からの硫黄成分の離脱反応速度および離脱濃度［ｍｏｌ／ｍ３］が予め設定された或る一定の濃度値（以下、所定濃度値という）を超えて上昇し始める離脱濃度上昇開始時点ｐ２から始まり、その硫黄成分離脱速度ｒｄが所定濃度値以下に低下し始める離脱濃度低下時点ｐ３で終了するようになっている。ここにいう硫黄化合物等の堆積物からの硫黄成分の離脱反応速度は、例えば次式（１）により算出される硫黄成分離脱速度ｒｄであり、触媒床温Ｔが高くなるとその離脱反応速度値が高まることになる。
【００５３】
ｒｄ＝ｋ１・σ・ｅｘｐ（−Ｅｄ／ＲＴ）・・・ ・・・ 式（１）
なお、この式（１）中において、ｋ１は、硫黄成分の離脱反応の頻度因子であり、σは、硫黄成分の堆積量であり、Ｅｄは、硫黄成分の脱離に必要な活性化エネルギである。また、式（１）中において、Ｒは気体定数、Ｔは触媒床温としての排気浄化ユニット４４の内部の温度である。頻度因子ｋ１および活性化エネルギＥｄは、それぞれ予めの実験結果に基づいて設定され、ＥＣＵ５０のＲＯＭ内に予め格納されている。離脱濃度上昇開始時点ｐ２は、硫黄成分の離脱濃度が前記所定濃度値に近い値となる触媒床温ｔｈａとして決定することも可能である。
【００５４】
図３に示す再生処理の実行開始時点ｐ１から離脱濃度上昇開始時点ｐ２までの待ち時間ＴＰ１は、実行開始時点ｐ１後の硫黄成分離脱速度ｒｄの所定時間毎の変化から硫黄成分の離脱濃度を所定時間毎に求めていき、その離脱濃度が所定濃度値に達するまでの時間である。ＬＰＬ禁止時間ＴＰ２の設定については、後述する。
【００５５】
ＥＣＵ５０は、さらに、ＲＯＭ内に予め格納された制御プログラムによって、ＰＭ再生処理の周期中における硫黄成分の堆積物の堆積量σを推定する堆積量推定部５３と、エンジン１０の燃料噴射装置１２における燃料消費量を検出する燃料消費量算出部５４（燃料消費量検出部）との機能を発揮するようになっている。
【００５６】
堆積量推定部５３は、ＰＭ再生処理の周期中における燃料消費量算出部５４の検出情報および排気温度センサ４７の検出情報に基づいて、堆積量推定部５３によって硫黄化合物等の堆積物の堆積量σを推定するようになっている。
【００５７】
そして、還流量制限部５２は、凝縮水発生判定部５１により判定閾値水量である基準量以上の凝縮水が発生すると判定されたことを条件として、例えば堆積量推定部５３による堆積量σの推定結果に応じたＬＰＬ禁止時間ＴＰ２を予めの実験等により最適値に設定したマップＭ２を参照し、ＬＰＬ禁止時間ＴＰ２を設定するようになっている。この場合、堆積量σ（硫黄成分等の吸着量）が大きく、触媒床温Ｔが高いほど、硫黄成分の離脱速度ｒｄや離脱量［ｍｏｌ］が大きくなり、ＰＭ再生直後であって触媒床温Ｔが高いほど硫黄成分の離脱量および離脱濃度が増大するので、ＬＰＬ禁止時間ＴＰ２が長く設定されることとなる。すなわち、堆積量σが大きければＬＰＬ禁止時間ＴＰ２が長く設定され、堆積物の堆積量が少なければＬＰＬ禁止時間ＴＰ２が短く設定されることになる。なお、堆積量σは、ＰＭ再生処理を実行する周期が長ければ増加し、ＰＭ再生処理を実行する周期が短ければ減少する傾向となるので、堆積量推定部５３により堆積量σを推定しない場合に、ＬＰＬ禁止時間ＴＰ２を再生処理周期に応じて設定してもよい。
【００５８】
次に、作用について説明する。
【００５９】
図４は、ＥＣＵ５０で所定時間毎に実行される制御プログラムの概略の処理手順を示すフローチャートである。この制御プログラムは、ＥＣＵ５０により上述した燃料噴射量の制御等を実行させるための制御プログラムと並行して、ＥＣＵ５０に凝縮水発生判定部５１、還流量制限部５２および堆積量推定部５３のそれぞれの機能を発揮させるべく、所定時間毎に繰り返し実行される。
【００６０】
図４に示すように、この制御においては、まず、各種センサ群３５，３７，４６〜４９および１０１〜１０８からのセンサ情報がＥＣＵ５０に取り込まれて、エンジン１０の運転状態が取得される（ステップＳ１１）。
【００６１】
次いで、ＰＭ再生処理の条件が成立するか否かが判定され（ステップＳ１２）、例えばエンジン１０の或る運転状態で燃料噴射量の積算値またはＤＰＦ４４ｂの前後差圧が所定値に達したとき、ＰＭ再生条件が成立する。
【００６２】
この場合（ステップＳ１２でＹＥＳの場合）、次いで、凝縮水発生判定部５１によって少なくとも低圧側排気再循環経路Ｌ２のうちＬＰＬ−ＥＧＲクーラ７３の付近に基準値以上の凝縮水が発生するか否かが判定され（ステップＳ１３）、その判定結果がＹＥＳであれば、次いで、排気温度センサ４７の検出温度から触媒床温Ｔが検出される（ステップＳ１４）。
【００６３】
なお、ステップＳ１２、Ｓ１３のいずれかで判定結果がＮＯであれば、ステップＳ１１に戻る。
【００６４】
触媒床温Ｔが検出されると、次いで、堆積量推定部５３により、ＰＭ再生処理の周期中における燃料消費量算出部５４の検出情報および排気温度センサ４７の検出情報に基づいて硫黄化合物等の堆積物の堆積量σが算出されるとともに、硫黄化合物等の堆積物の堆積量σの算出値および触媒床温Ｔの検出値に応じた長さのＬＰＬ禁止時間ＴＰ２が設定される（ステップＳ１５）。
【００６５】
次いで、その堆積量σの算出値および触媒床温Ｔの検出値と、ＲＯＭ内に予め格納された頻度因子ｋ１および活性化エネルギＥｄの値とに基づいて、硫黄成分離脱速度ｒｄが算出されるとともに、ＰＭ再生処理の実行開始時点ｐ１後の硫黄成分離脱速度ｒｄの変化から硫黄成分の離脱濃度が求められる（ステップＳ１６）。
【００６６】
次いで、硫黄成分の離脱濃度が所定濃度値に達したか否かが判定され（ステップＳ１７）、その判定結果がＹＥＳになるまで、すなわち、ＰＭ再生処理の実行開始時点ｐ１から待ち時間ＴＰ１が経過するまで、触媒床温Ｔの検出から硫黄成分の離脱濃度の算出までの処理が繰り返し実行される（ステップＳ１４〜Ｓ１７）。
【００６７】
次いで、ＰＭ再生処理の実行開始時点ｐ１から待ち時間ＴＰ１が経過すると、ＬＰＬ−ＥＧＲ弁７２が閉弁され（ステップＳ１８）、その閉弁時点からＬＰＬ禁止時間ＴＰ２が経過するまでその閉弁状態が維持され（ステップＳ１９でＮＯの場合）、ＬＰＬ禁止時間ＴＰ２が経過すると（ステップＳ１９でＹＥＳの場合）、ＬＰＬ−ＥＧＲ弁７２が再度開弁されて（ステップＳ２０）、今回の処理が終了する。
【００６８】
このように、本実施形態では、低圧側排気再循環経路Ｌ２中に基準値（閾値量）以上の凝縮水が発生している状態でＰＭ再生処理が開始されるときには、ＰＭ再生処理の実行開始時点ｐ１から一定期間（ＴＰ１＋ＴＰ２）内のＬＰＬ禁止時間ＴＰ２中において、低圧ＥＧＲ装置１７における排気ガスの還流量が制限されることになる。したがって、低圧側排気再循環経路Ｌ２中の凝縮水に硫黄成分が多量に溶け込むことが抑制され、凝縮水の酸性度が高くなることが有効に抑制されることになる。しかも、低圧ＥＧＲ装置１７の作動の制限期間が一定の比較的短い期間ＴＰ２内に制限されるので、厳しいＮＯｘ低減要求に応えることができる。
【００６９】
また、低圧ＥＧＲの制限期間であるＬＰＬ禁止時間ＴＰ２が、ＰＭ再生処理の実行開始によって排気浄化ユニット４４の内部が実行開始時点ｐ１の温度ｔｈ０から設定温度ｔｈ１まで昇温する間に始まり、かつ、ＰＭ再生処理の実行期間中に終了するので、ＰＭ再生処理の開始によって排気浄化ユニット４４の酸化触媒４４ａの内部温度が上昇し、硫黄化合物等の堆積物からの硫黄成分の離脱反応速度が高まるとき、低圧ＥＧＲ装置１６における排気ガスの還流量が制限されることになる。したがって、低圧側排気再循環経路Ｌ２中の凝縮水に硫黄成分が多量に溶け込むことが有効に抑制されるとともに、低圧ＥＧＲ装置１６の作動の制限期間を狭めることで厳しいＮＯｘ低減要求に応えることができる。
【００７０】
しかも、ＥＧＲ制限期間であるＬＰＬ禁止時間ＴＰ２は、ＰＭ再生処理周期に応じて設定されているので、ＰＭ再生処理周期が長く硫黄化合物等の堆積物の堆積量が多いか、ＰＭ再生処理周期が短くその堆積物の堆積量が少ないかによって、ＥＧＲ制限期間が的確に制御されることになる。
【００７１】
また、ＰＭ再生処理周期中における堆積物の堆積量を推定する堆積量推定部５３の推定結果に応じてＬＰＬ禁止時間ＴＰ２が設定されるので、硫黄化合物等の堆積物の堆積量に応じてＬＰＬ禁止時間ＴＰ２を最適な時間に設定できる。
【００７２】
さらに、堆積量推定部５３は、ＰＭ再生処理周期中における燃料消費量算出部５４の検出情報に基づいて硫黄化合物等の堆積物の堆積量を推定するので、その堆積物の堆積量を精度良く推定でき、ＬＰＬ禁止時間ＴＰ２を最適な時間に設定できる。
【００７３】
加えて、堆積量推定部５３は、ＰＭ再生処理周期中における排気温度センサ４７の検出情報に基づいて堆積物の堆積量を推定することで、排気浄化ユニット４４の内部の温度に応じて変化する硫黄成分等の脱離速度および濃度を的確に把握でき、ＥＧＲ制限期間を最適な時間に設定できる。
【００７４】
また、ＥＣＵ５０は、堆積物から脱離する硫黄成分の濃度値が所定濃度値を超えると推定される期間としてＬＰＬ禁止時間ＴＰ２を設定するので、ＬＰＬ禁止時間ＴＰ２を短時間に抑えることができ、厳しいＮＯｘ低減要求に応えることができる。
【００７５】
このように、本実施形態の排気再循環システムにおいては、低圧側排気再循環経路Ｌ２中に閾値量以上の凝縮水が発生している状態でＰＭ再生処理が開始されるときには、ＰＭ再生処理の実行開始時点ｐ１から一定期間内のＥＧＲ制限期間中は低圧ＥＧＲ装置１６における排気ガスの還流量が制限され、硫黄成分等の濃度が高い排気ガスが低圧側排気再循環経路Ｌ２中に進入し難くなるようにしているので、低圧側排気再循環経路Ｌ２中に硫黄成分が溶け込んだ凝縮水が多量に発生して低圧側排気再循環経路Ｌ２中に溜まる凝縮水の酸性度が高くなることを有効に抑制することができる。しかも、低圧ＥＧＲ装置１６の作動の制限期間は一定期間内に制限されるので、厳しいＮＯｘ低減要求に応えることができる。その結果、低圧ＥＧＲ装置１６を装備して厳しいＮＯｘ低減要求に応えながらも、主要部品の腐食を有効に抑制することのできる内燃機関の排気再循環システムを提供することができる。
【００７６】
また、本実施形態においては、厳しいＮＯｘ低減要求に対し大量の排気再循環を実行する場合であっても、低圧側排気再循環経路Ｌ２を通る排気ガスのエネルギによって排気タービン１５ｂの回転数［ｒｐｍ］が十分に確保されるので、車両走行時の良好な加速応答性が得られることになる。
【００７７】
なお、上述の各実施形態においては、エンジン１０にターボ過給機１５が装着されるとともに、排気管４２内の排気通路を高圧側と低圧側に区画する抵抗要素がターボ過給機１５の排気タービン１５ｂおよび排気浄化ユニット４４で構成されていたが、本発明は、ターボ過給機以外の過給機を有する内燃機関についても適用可能である。例えば、排気管４２内を通る排気ガスを浄化する排気浄化ユニット４４によって本発明にいう抵抗要素が構成され、排気タービン１５ｂを有しないような場合にも本発明は適用可能である。そして、そのような構成を採用する場合においても、ＰＭ再生時に凝縮水量が多ければ、硫黄成分のように凝縮水の酸性度を高める脱離成分の濃度が高まるときには低圧ＥＧＲが的確に制限されるので、凝縮水の酸性度が高まることを有効に抑制でき、しかも、低圧ＥＧＲによるＮＯｘ低減効果を十分に確保できる。
【００７８】
また、上述の一実施形態は、低圧ＥＧＲ装置１７による排気ガスの還流量を制限するＥＧＲ制限期間として、ＬＰＬ−ＥＧＲ弁７２を閉弁させるＬＰＬ禁止時間ＴＰ２を設定するものであったが、ＬＰＬ−ＥＧＲ弁７２を全閉させるのではなく、凝縮水の酸性度を高めるような脱離成分の濃度が高まるときにＬＰＬ−ＥＧＲ弁７２の開度を他のＰＭ再生処理期間よりも小開度に制限することができることは勿論である。
【００７９】
さらに、上述の実施形態においては、一般に燃料中の硫黄成分の含有量（比率）は比較的安定しているので、硫黄成分の堆積量σをＰＭ再生処理の周期やその周期中におけるエンジン１０の燃料消費量に基づいて推定するものとしたが、エンジン１０の運転中の複数のセンサ情報を基に燃料中に含まれる硫黄成分の含有量を推定したり燃料中の硫黄成分の含有比率をセンサで検出したりして、硫黄成分の堆積量の算出値を補正するようにすればより高精度に硫黄成分の堆積量を算出できることは、いうまでもない。また、燃料消費量算出部５４に代えて、燃料消費量を検出可能な手段により燃料消費量検出部を構成することができることも、勿論である。
【００８０】
以上説明したように、本発明に係る内燃機関の排気再循環システムは、低圧側排気再循環経路中に閾値量以上の凝縮水が発生している状態で再生処理が開始されるときには、再生処理の実行開始時点から一定期間内のＥＧＲ制限期間中は低圧ＥＧＲ装置における排気ガスの還流量が制限されるようにしているので、低圧側排気再循環経路中に硫黄成分が溶け込んだ凝縮水が多量に発生して低圧側排気再循環経路中に溜まる凝縮水の酸性度が高くなることを有効に抑制するとともに、低圧ＥＧＲ装置の作動の制限期間を一定期間内に制限して厳しいＮＯｘ低減要求に応えることができ、その結果、低圧ＥＧＲ装置を装備して厳しいＮＯｘ低減要求に応えつつ主要部品の腐食を有効に抑制することのできる内燃機関の排気再循環システムを提供することができるという効果を奏するものであり、排気還流通路中における凝縮水の発生を抑制する制御を実行する内燃機関の排気再循環システム全般に有用である。
【符号の説明】
【００８１】
１０ エンジン（内燃機関、ディーゼルエンジン）
１２ 燃料噴射装置
１５ａ 吸入空気コンプレッサ（コンプレッサ）
１５ｂ 排気タービン（抵抗要素）
１６ ＨＰＬ−ＥＧＲ装置（高圧ＥＧＲ装置）
１７ ＬＰＬ−ＥＧＲ装置（低圧ＥＧＲ装置）
３２ 吸気管
３２ｗ 吸気通路
３４ インタークーラ（中間冷却器）
４２ 排気管
４３ 排気絞り弁
４４ 排気浄化ユニット（抵抗要素）
４４ａ 酸化触媒
４４ｂ ＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）
４６ Ａ／Ｆセンサ（空燃比センサ）
４７，４９ 排気温度センサ（温度センサ）
４８ ＤＰＦ前後差圧センサ
５０ ＥＣＵ（電子制御ユニット、制御装置）
５１ 凝縮水発生判定部
５２ 還流量制限部
５３ 堆積量推定部
５４ 燃料消費量算出部（燃料消費量検出部）
７１ｗ 低圧側排気還流通路
７２ ＬＰＬ−ＥＧＲ弁（低圧ＥＧＲ弁）
７３ ＬＰＬ−ＥＧＲクーラ（排気冷却器、低圧ＥＧＲクーラ）
Ｌ１ 高圧側排気再循環経路
Ｌ２ 低圧側排気再循環経路
ｐ１ 実行開始時点
ｐ２ 離脱濃度上昇開始時点
ｐ３ 離脱濃度低下時点
Ｔ 触媒床温（排気浄化ユニットの内部の温度）
ＴＰ１ 待ち時間（残余の期間、昇温期間の一部）
ＴＰ２ ＬＰＬ禁止時間（ＥＧＲ制限期間）
ＴＰ３ 残余の期間（昇温後の再生処理実行期間）
σ 堆積量
【特許請求の範囲】
【請求項１】
過給用のコンプレッサが装着された吸気管および排気浄化装置が設けられた排気管を有する内燃機関に装備され、前記内燃機関の前記排気浄化装置を通過した後の低圧側の排気ガスを前記排気浄化装置より下流側の排気管から前記コンプレッサより上流側の吸気管に還流させる低圧側排気再循環経路を形成する低圧ＥＧＲ装置と、前記排気浄化装置の内部に堆積した堆積物を該内部を設定温度に昇温させる再生処理により除去する制御および前記低圧ＥＧＲ装置における排気ガスの還流量の制御をそれぞれに実行する制御装置と、を備えた内燃機関の排気再循環システムであって、
前記制御装置は、
前記低圧側排気再循環経路中に予め設定した閾値量以上の凝縮水が発生するか否かを判定する凝縮水発生判定部と、
前記凝縮水発生判定部により前記閾値量以上の凝縮水が発生すると判定されたことを条件として、前記再生処理の実行期間内に該再生処理の実行開始時点からの一定時間内に含まれるＥＧＲ制限期間を設定し、前記再生処理の実行期間内の残余の期間に比較して該ＥＧＲ制限期間中は前記低圧ＥＧＲ装置における排気ガスの還流量を制限する還流量制限部と、を有していることを特徴とする内燃機関の排気再循環システム。
【請求項２】
前記ＥＧＲ制限期間は、前記再生処理の実行開始によって前記排気浄化装置の内部が前記実行開始時点の温度から前記設定温度まで昇温する間に始まり、前記再生処理の実行期間中に終了する請求項１に記載の内燃機関の排気再循環システム。
【請求項３】
前記制御装置は、前記再生処理を予め設定された再生処理周期で実行し、
前記ＥＧＲ制限期間は、前記再生処理周期に応じて設定されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の排気再循環システム。
【請求項４】
前記制御装置は、前記再生処理周期中における前記堆積物の堆積量を推定する堆積量推定部を有し、
該堆積量推定部の推定結果に応じて前記ＥＧＲ制限期間を設定することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の排気再循環システム。
【請求項５】
前記制御装置は、前記内燃機関の燃料消費量を検出する燃料消費量検出部を有し、
前記堆積量推定部は、前記再生処理周期中における前記燃料消費量検出部の検出情報に基づいて前記堆積物の堆積量を推定することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の排気再循環システム。
【請求項６】
前記制御装置は、前記排気浄化装置の内部の温度を検出する温度センサを有し、
前記堆積量推定部は、前記再生処理周期中における前記温度センサの検出情報に基づいて前記堆積物の堆積量を推定することを特徴とする請求項４または請求項５に記載の内燃機関の排気再循環システム。
【請求項７】
前記制御装置は、前記堆積物から脱離する硫黄成分の濃度値が所定濃度値を超えると推定される期間として、前記ＥＧＲ制限期間を設定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気再循環システム。
【請求項１】
過給用のコンプレッサが装着された吸気管および排気浄化装置が設けられた排気管を有する内燃機関に装備され、前記内燃機関の前記排気浄化装置を通過した後の低圧側の排気ガスを前記排気浄化装置より下流側の排気管から前記コンプレッサより上流側の吸気管に還流させる低圧側排気再循環経路を形成する低圧ＥＧＲ装置と、前記排気浄化装置の内部に堆積した堆積物を該内部を設定温度に昇温させる再生処理により除去する制御および前記低圧ＥＧＲ装置における排気ガスの還流量の制御をそれぞれに実行する制御装置と、を備えた内燃機関の排気再循環システムであって、
前記制御装置は、
前記低圧側排気再循環経路中に予め設定した閾値量以上の凝縮水が発生するか否かを判定する凝縮水発生判定部と、
前記凝縮水発生判定部により前記閾値量以上の凝縮水が発生すると判定されたことを条件として、前記再生処理の実行期間内に該再生処理の実行開始時点からの一定時間内に含まれるＥＧＲ制限期間を設定し、前記再生処理の実行期間内の残余の期間に比較して該ＥＧＲ制限期間中は前記低圧ＥＧＲ装置における排気ガスの還流量を制限する還流量制限部と、を有していることを特徴とする内燃機関の排気再循環システム。
【請求項２】
前記ＥＧＲ制限期間は、前記再生処理の実行開始によって前記排気浄化装置の内部が前記実行開始時点の温度から前記設定温度まで昇温する間に始まり、前記再生処理の実行期間中に終了する請求項１に記載の内燃機関の排気再循環システム。
【請求項３】
前記制御装置は、前記再生処理を予め設定された再生処理周期で実行し、
前記ＥＧＲ制限期間は、前記再生処理周期に応じて設定されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の排気再循環システム。
【請求項４】
前記制御装置は、前記再生処理周期中における前記堆積物の堆積量を推定する堆積量推定部を有し、
該堆積量推定部の推定結果に応じて前記ＥＧＲ制限期間を設定することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の排気再循環システム。
【請求項５】
前記制御装置は、前記内燃機関の燃料消費量を検出する燃料消費量検出部を有し、
前記堆積量推定部は、前記再生処理周期中における前記燃料消費量検出部の検出情報に基づいて前記堆積物の堆積量を推定することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の排気再循環システム。
【請求項６】
前記制御装置は、前記排気浄化装置の内部の温度を検出する温度センサを有し、
前記堆積量推定部は、前記再生処理周期中における前記温度センサの検出情報に基づいて前記堆積物の堆積量を推定することを特徴とする請求項４または請求項５に記載の内燃機関の排気再循環システム。
【請求項７】
前記制御装置は、前記堆積物から脱離する硫黄成分の濃度値が所定濃度値を超えると推定される期間として、前記ＥＧＲ制限期間を設定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気再循環システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−２２９６７９（Ｐ２０１２−２２９６７９Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９９６７２（Ｐ２０１１−９９６７２）
【出願日】平成２３年４月２７日（２０１１．４．２７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２７日（２０１１．４．２７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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