JP2008232092A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 排気浄化用の触媒の活性化を従来よりさらに早めることができる内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】 三元触媒３１の活性化を早めることが必要であるときは、吸気圧上昇制御が行われる（Ｓ１２）。すなわち、ターボチャージャ９が作動していないときは作動を開始させ、既に作動しているときは過給圧を高めるように可変ベーン９ｄの開度を制御する。過給圧を高めることにより、排気流量が増加し、三元触媒３１の昇温が促進される。さらに、三元触媒３１の下流側と吸気管７とを接続する低圧排気還流通路４１を介して排気を還流させる（Ｓ１８）。これにより、排気還流を行いつつ排気の全量が三元触媒３１を通過するので、昇温が促進される。
【選択図】 図２

Description

本発明は内燃機関の制御装置に関し、特に排気浄化用の触媒、排気還流通路及び過給機を備える内燃機関の制御装置に関する。

特許文献１には、排気浄化用の触媒と、排気通路の触媒上流側と吸気通路とを接続する第１ＥＧＲ通路と、触媒下流側と吸気通路とを接続する第２ＥＧＲ通路とを備える内燃機関の制御装置が示されている。この制御装置によれば、触媒が低温状態にあることを検出した場合には、第２ＥＧＲ通路を介して排気が還流され、触媒が低温状態にないことを検出した場合には、第１ＥＧＲ通路を介して排気が還流される。これにより、触媒が低温状態にあるときは、触媒の温度上昇が早められ、低温状態にないときは、排気温が触媒温度より低い場合に触媒の温度低下が抑制される。

特開平１１−２２９９７３号公報

特許文献１に示された手法により、冷間始動時において触媒の活性化を早めることができるが、排気浄化の観点から触媒の活性化をより一層早めることが望ましい。

本発明はこの点に着目してなされたものであり、排気浄化用の触媒の活性化を従来よりさらに早めることができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、排気通路（８）に設けられた排気浄化用の触媒（３１）と、前記排気通路（８）の前記触媒（３１）の下流側と吸気通路（７）とを接続する第１排気還流通路（４１）と、吸気の圧縮を行う過給機（９）とを備える内燃機関の制御装置において、前記触媒（３１）の昇温を促進する触媒昇温制御を行うか否かを判定する活性化判定手段と、前記触媒昇温制御を行うときは、前記第１排気還流通路（４１）を介して排気還流を行うとともに、前記触媒昇温制御を行わないときより吸気圧（ＰＢ）を高めるように前記過給機（９）を制御する触媒昇温制御手段とを備えることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、前記機関は、前記排気通路（８）の前記触媒（３１）の上流側と前記吸気通路（７）とを接続する第２排気還流通路（２５）を備え、前記触媒昇温制御手段が作動していない場合において、前記機関の負荷（ＴＲＱ）が判定閾値（ＴＲＱＴＨＲ，ＴＲＱＴＨＰ，ＴＲＱＴＨＬ）以下であるときは、前記第２排気還流通路（２５）を介して排気還流を行う一方、前記機関の負荷（ＴＲＱ）が前記判定閾値（ＴＲＱＴＨＲ，ＴＲＱＴＨＰ，ＴＲＱＴＨＬ）より大きいときは、前記第１排気還流通路（４１）を介して排気還流を行う排気還流制御手段をさらに備えることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の内燃機関の制御装置において、排気を還元雰囲気とするリッチ化制御を行うリッチ化制御手段をさらに備え、前記排気還流制御手段は、前記リッチ化制御手段が作動しているか否かに応じて前記判定閾値（ＴＲＱＴＨＲ，ＴＲＱＴＨＰ，ＴＲＱＴＨＬ）を変更することを特徴とする。

ここで「リッチ化制御」は、燃焼室内の燃焼前の混合気の空燃比をリッチ化すること及び／またはポスト噴射によって実行される。ポスト噴射は、通常の燃料噴射実行後に膨張行程または排気行程において実行される燃料噴射である。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３の何れか１項に記載の内燃機関の制御装置において、前記触媒昇温制御手段は、前記触媒昇温制御を行うときは、燃料噴射時期の遅角、燃料噴射圧力の低減、排気還流量の増量、燃料噴射回数の増加、ポスト噴射、吸入空気流量の低減の少なくとも１つをさらに実行することを特徴する。

請求項１に記載の発明によれば、触媒昇温制御を行うときは、第１排気還流通路を介して排気還流が行われるとともに、触媒昇温制御を行わないときより吸気圧を高めるように過給機が制御される。第１排気還流通路を介した排気還流を行うことにより、排気全体が触媒を通過し、触媒を通過した排気の一部が吸気通路に還流されるので、従来と同様の触媒昇温促進効果を得ることができる。さらに吸気圧を高めることにより、触媒を通過する排気流量が増加し、触媒昇温をより促進することができる。

請求項２に記載の発明によれば、触媒昇温制御が行われておらず、かつ機関負荷が判定閾値以下であるときは、第２排気還流通路を介して排気が還流され、機関負荷が判定閾値より大きいときは、第１排気還流通路を介して排気が還流される。機関負荷が小さいときは第２排気還流通路を使用することにより、比較的高温の排気を還流させて安定した燃焼を維持し、機関負荷が大きいときは第１排気還流通路を使用して排気還流量を増量することにより、燃焼室から排出されて触媒に流入する排気（フィードガス）中のＮＯｘ量を十分に低減することができる。

請求項３に記載の発明によれば、排気を還元雰囲気とするリッチ化制御が行われているか否かに応じて判定閾値が変更される。リッチ化制御中は、フィードガス中のＮＯｘ量が通常のリーン運転中に比べて減少するので、燃焼の安定性を重視した判定閾値の設定とし、リーン運転中はフィードガス中のＮＯｘ量を低減することを重視した判定閾値の設定とすることにより、それぞれの運転状態に適した排気還流を行うことができる。

請求項４に記載の発明によれば、触媒昇温制御を行うときは、燃料噴射時期の遅角、燃料噴射圧力の低減、排気還流量の増量、燃料噴射回数の増加、ポスト噴射、吸入空気流量の低減の少なくとも１つがさらに実行されるので、触媒の昇温をさらに促進することができる。

以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
［第１の実施形態］
図１は本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。内燃機関（以下「エンジン」という）１は、シリンダ内に燃料を直接噴射するディーゼルエンジンであり、各気筒に燃料噴射弁６が設けられている。燃料噴射弁６は、電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）４に電気的に接続されており、燃料噴射弁６の開弁時期及び開弁時間（燃料噴射時期及び燃料噴射時間）は、ＥＣＵ４により制御される。

エンジン１は、吸気管（吸気通路）７，排気管（排気通路）８、及びターボチャージャ９を備えている。ターボチャージャ９は、排気の運動エネルギにより回転駆動されるタービン９ａと、タービン９ａとシャフトを介して連結されたコンプレッサ９ｂとを備えている。ターボチャージャ９は、エンジン１に吸入される空気の加圧（圧縮）を行う。

タービン９ａは、タービンホイール９ｃと、タービンホイール９ｃに吹き付けられる排気の流量を変化させるべく開閉駆動される複数の可変ベーン９ｄ（２個のみ図示）と、該可変ベーン９ｄを開閉駆動するアクチュエータ（図示せず）とを有しており、可変ベーン９ｄの開度（以下「ベーン開度」という）ＶＯを変化させることにより、タービンホイール９ｃに吹き付けられる排気の流量を変化させ、タービンホイール９ｃの回転速度を変更できるように構成されている。可変ベーン９ｄを駆動するアクチュエータは、ＥＣＵ４に接続されており、ベーン開度ＶＯは、ＥＣＵ４により制御される。より具体的には、ＥＣＵ４は、デューティ比可変の制御信号をアクチュエータに供給し、これによってベーン開度ＶＯを制御する。なお、可変ベーンを有するターボチャージャの構成は広く知られており、例えば特開平１−２０８５０１号公報に示されている。

吸気管７のコンプレッサ９ｂの上流側にはインテークシャッタ２２が設けられている。インテークシャッタ２２は、図示しないアクチュエータを介してＥＣＵ４によりその開度が制御可能に構成されている。吸気管７のコンプレッサ９ｂの下流側にはインタークーラ２１、インタークーラ２１をバイパスするバイパス通路２３、及び空気の吸入経路をバイパス通路２３側と、インタークーラ２１側とに切り換える第１切換弁２４とが設けられている。第１切換弁２４は、ＥＣＵ４に接続されており、その作動はＥＣＵ４により制御される。

排気管８のタービン９ａの上流側と、吸気管７のインタークーラ２１の下流側との間には、排気の一部を吸気管７に還流する高圧排気還流通路２５が設けられている。高圧排気還流通路２５には、排気還流量を制御するための第１排気還流制御弁（以下「第１ＥＧＲ弁」という）２６が設けられている。第１ＥＧＲ弁２６は、ソレノイドを有する電磁弁であり、その弁開度はＥＣＵ４により制御される。

吸気管７には、コンプレッサ９ｂの下流側の吸気圧（過給圧）ＰＢを検出する過給圧センサ５１、及び吸気温ＴＩを検出する吸気温センサ５２が設けられている。これらのセンサ５１，５２は、ＥＣＵ４と接続されており、センサ５１，５２検出信号は、ＥＣＵ４に供給される。

排気管８の、タービン９ａの下流側には、排気中に含まれる炭化水素（未燃燃料成分）及び一酸化炭素の酸化、並びにＮＯｘの還元を行う三元触媒３１と、排気中の粒子状物質（主としてすすからなる）を捕集するＤＰＦ（ディーゼルパーティキュレートフィルタ）３２と、排気中のＮＯｘの捕集及び還元を行うＮＯｘ浄化触媒３３とが設けられている。

排気管８の、ＤＰＦ３２とＮＯｘ浄化触媒３３との間の部分と、吸気管７のコンプレッサ９ｂの上流側とを接続する低圧排気還流通路４１が設けられており、低圧排気還流通路４１には、第１ＥＧＲ弁と同様の電磁弁である第２排気還流制御弁（以下「第２ＥＧＲ弁」という）が設けられている。また、低圧排気還流通路４１には、還流される排気の冷却を行う還流排気クーラ４３と、還流排気クーラ４３をバイパスするバイパス通路４４と、還流される排気の通路を、還流排気クーラ４３側と、バイパス通路４４側とに切り換える第２切換弁４５とが設けられている。第２切換弁４５は、ＥＣＵ４に接続されており、その作動はＥＣＵ４により制御される。

ＥＣＵ４には、エンジン１により駆動される車両のアクセルペダルの操作量ＡＰを検出するアクセルセンサ５３、エンジン１の冷却水温ＴＷを検出する冷却水温センサ５４、エンジン回転数ＮＥを検出するエンジン回転数センサ５５、及び三元触媒３１の温度ＴＣＡＴを検出する触媒温度センサ５６が接続されており、これらのセンサの検出信号がＥＣＵ４に供給される。

ＥＣＵ４は、エンジン１の各気筒の燃焼室に設けられた燃料噴射弁６に接続されており、ＥＣＵ４から駆動信号が燃料噴射弁６に供給される。

ＥＣＵ４は、各種センサからの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路、中央演算処理ユニット(以下 「ＣＰＵ」という)、ＣＰＵで実行される各種演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶回路、燃料噴射弁６、ＥＧＲ弁２６，４２、可変ベーン９ｄのアクチュエータ、切換弁２４，４５などに制御信号を供給する出力回路から構成される。

低圧排気還流通路４１を介して還流される排気の温度は、高圧排気還流通路２５を介して還流される排気の温度より低いため、排気還流量を多くすることができる。したがって、基本的にはエンジン負荷が比較的高い高負荷運転状態においては、低圧排気還流通路４１が使用される。本実施形態では、ＤＰＦ３２の下流側から排気が還流されるので、排気中の粒子状物質が少ないため、排気還流量の多少に拘わらず過給圧ＰＢを高く維持することができる。

一方、高圧排気還流通路２５を介して還流される排気の温度は、低圧排気還流通路４１を介して還流される排気の温度より高いため、排気還流量を多くすることはできないが、排気還流を行ったときの着火性は低圧排気還流通路４１を使用する場合より高くなる。したがって、高圧排気還流通路２５は、燃焼安定性を確保するため主としてエンジン負荷が比較的低い低負荷運転状態で使用される。

第１切換弁２４は、基本的にはインタークーラ２１側に制御されるが、吸気温ＴＩが低いときは、燃焼安定性を確保するためにバイパス通路２３側に制御される。

第２切換弁４５は、基本的には還流排気クーラ４３側に切り換えられるが、高い過給圧を維持する必要があるとき、あるいは還流排気温度を下げることなく排気還流による排気浄化効果を得たいときに、バイパス通路４４側に切り換えられる。

図２は、低圧排気還流通路４１と高圧排気還流通路２５の切換制御処理のフローチャートである。この処理は、ＥＣＵ４のＣＰＵで所定時間毎に実行される。
ステップＳ１１では、触媒昇温制御フラグＦＴＣＡＴが「１」であるか否かを判別する。触媒昇温制御フラグＦＴＣＡＴは、検出される触媒温度ＴＣＡＴが所定温度ＴＣＡＴＴＨ（例えば２００℃）以下であるとき「１」に設定される。ＦＴＣＡＴ＝１であって触媒昇温制御を実行するときは、吸気圧上昇制御を行う（ステップＳ１２）とともに、低圧排気還流通路４１を介した排気還流を行う（ステップＳ１８）。すなわち、第１ＥＧＲ弁２６を閉弁し、第２ＥＧＲ弁４２のデューティ制御を行う。

吸気圧上昇制御では、具体的にはターボチャージャ９が作動していないときは作動を開始させ、ターボチャージャ９が既に作動しているときは、過給圧ＰＢが通常制御時より高くなるようにベーン開度ＶＯを大きくする。ベーン開度ＶＯは、可変ベーン９ｄのアクチュエータに供給する駆動信号のデューティ比ＤＵＴＹを変化させることにより制御され、デューティ比ＤＵＴＹは下記式（１）により算出される。デューティ比ＤＵＴＹを増加させることにより、ベーン開度ＶＯが増加する。
ＤＵＴＹ＝ＤＵＴＹＭ＋ＤＵＴＣＡＴ （１）

ここでＤＵＴＹＭは、要求トルクＴＲＱ及びエンジン回転数ＮＥに応じて設定されたＤＵＴＹＭマップ（図示せず）を検索することにより算出される基本デューティ比である。要求トルクＴＲＱは、アクセルペダル操作量ＡＰに応じて算出され、アクセルペダル操作量ＡＰが増加するほど増加するように算出される。ＤＵＴＣＡＴは触媒昇温補正項であり、ステップＳ１２で吸気圧上昇制御を実行するときは所定値（＞０）に設定され、吸気圧上昇制御を行わないときは「０」に設定される。

ステップＳ１１でＦＴＣＡＴ＝０であって触媒昇温制御を実行しないときは、空燃比リッチ化フラグＦＲＩＣＨが「１」であるか否かを判別する。空燃比リッチ化フラグＦＲＩＣＨは、燃焼室内の混合気の空燃比を理論空燃比近傍または理論空燃比よりリッチ側に設定する空燃比リッチ化制御を実行するとき「１」に設定される。空燃比リッチ化制御は、例えばＤＰＦ３２に蓄積したすすを燃焼させる再生処理を実行するとき、ＮＯｘ浄化触媒３３に蓄積した硫黄酸化物（ＳＯｘ）を除去する再生処理を実行するときなどに行われる。空燃比リッチ化制御は、燃料噴射量の増量及び／または吸入空気流量の減量により行われる。

ステップＳ１３の答が肯定（ＹＥＳ）であって空燃比リッチ化制御を実行しているときは、エンジン回転数ＮＥに応じて図３に破線で示すＴＲＱＴＨＲテーブルを検索し、空燃比リッチ化制御閾値ＴＲＱＴＨＲを算出する（ステップＳ１４）。ＴＲＱＴＨＲテーブルは、エンジン回転数ＮＥが高くなるほど空燃比リッチ化制御閾値ＴＲＱＴＨＲが減少するように設定されている。

ステップＳ１５では、エンジンの要求トルクＴＲＱがステップＳ１４で算出した空燃比リッチ化制御閾値ＴＲＱＴＨＲ以下であるか否かを判別する。この答が肯定（ＹＥＳ）、すなわちエンジン１が低負荷運転状態にあるときは高圧排気還流通路２５を介した排気還流を行う（ステップＳ１９）。すなわち、第２ＥＧＲ弁４２を閉弁し、第１ＥＧＲ弁２６のデューティ制御を行う。一方ステップＳ１５で、ＴＲＱ＞ＴＲＱＴＨＲであるときは前記ステップＳ１８に進む。

ステップＳ１３で、ＦＲＩＣＨ＝０であって空燃比リッチ化制御を実行していないときは、エンジン回転数ＮＥに応じて図３に実線で示すＴＲＱＴＨＬテーブルを検索し、通常運転閾値（リーン運転閾値）ＴＲＱＴＨＬを算出する（ステップＳ１６）。ＴＲＱＴＨＬテーブルは、空燃比リッチ化制御閾値ＴＲＱＴＨＲと同様にエンジン回転数ＮＥが高くなるほど、通常運転閾値ＴＲＱＴＨＬが減少するように設定されている。また、エンジン回転数ＮＥが同一であれば、ＴＲＱＴＨＲ＞ＴＲＱＴＨＬが成立する。

ステップＳ１７では、エンジンの要求トルクＴＲＱがステップＳ１６で算出した通常運転閾値ＴＲＱＴＨＬ以下であるか否かを判別する。この答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、ステップＳ１９に進み、高圧排気還流通路２５を介した排気還流を行う一方、ＴＲＱ＞ＴＲＱＴＨＬであるときは、ステップＳ１７からステップＳ１８に進み、低圧排気還流通路４１を介した排気還流を行う。

図２の処理によれば、触媒昇温制御を行うときは、低圧排気還流通路４１を介して排気還流が行われるとともに、触媒昇温制御を行わないときより過給圧（吸気圧）ＰＢを高めるようにベーン開度ＶＯが制御される。低圧排気還流通路４１を介した排気還流を行うことにより、排気全体が三元触媒３１を通過し、三元触媒３１を通過した排気の一部が吸気通路に還流されるので、昇温促進効果を得ることができる。さらに過給圧ＰＢを高めることにより、三元触媒３１を通過する排気流量が増加し、昇温をより促進することができる。

また、触媒昇温制御が行われておらず、かつ要求トルクＴＲＱが空燃比リッチ化制御閾値ＴＲＱＴＨＲまたは通常運転閾値ＴＲＱＴＨＬ以下であるときは、高圧排気還流通路２５を介して排気が還流されるので、要求トルクＴＲＱが小さい低負荷運転状態では、高圧排気還流通路２５を使用することにより、比較的高温の排気を還流させて安定した燃焼を維持することができる。一方、要求トルクＴＲＱが空燃比リッチ化制御閾値ＴＲＱＴＨＲまたは通常運転閾値ＴＲＱＴＨＬより大きいときは、低圧排気還流通路４１を介して排気が還流されるので、排気還流量を増量することにより、燃焼室から排出される排気（フィードガス）中のＮＯｘ量を十分に低減することができる。

また、排気を還元雰囲気とする空燃比リッチ化制御が行われているか否かに応じて、空燃比リッチ化制御閾値ＴＲＱＴＨＲまたは通常運転閾値ＴＲＱＴＨＬが選択される。空燃比リッチ化制御中は、フィードガス中のＮＯｘ量が通常のリーン運転中に比べて減少するので、燃焼の安定性を重視した空燃比リッチ化制御閾値ＴＲＱＴＨＲを使用し、通常運転（リーン運転）中はフィードガス中のＮＯｘ量を低減することを重視した通常運転閾値ＴＲＱＴＨＬを使用することにより、それぞれの運転状態に適した排気還流を行うことができる。

本実施形態では、低圧排気還流通路４１が第１排気還流通路に相当し、高圧排気還流通路２５が第２排気還流通路に相当し、第１ＥＧＲ弁２６及び第２ＥＧＲ弁４２が排気還流制御手段の一部を構成する。またＥＣＵ４が活性化判定手段、触媒昇温制御手段、排気還流制御手段の一部、及びリッチ化制御手段を構成する。具体的には、図２のステップＳ１１が活性化判定手段に相当し、ステップＳ１２及びＳ１８が触媒昇温制御手段に相当し、ステップＳ１３〜Ｓ１９が排気還流制御手段に相当する。またリッチ化制御手段は、ＥＣＵ４のＣＰＵで実行される、図示しない燃料噴射制御処理により実現される。

［第２の実施形態］
本実施形態では、リッチ化制御として上述した空燃比リッチ化制御に加えて、ポスト噴射制御を実行するようにしたものであり、図２の処理に代えて図４の処理により、使用する排気還流通路の切換を行う。例えばＮＯｘ浄化触媒３３の再生処理を行う場合において、ＮＯｘ浄化触媒３３の温度ＴＬＮＯＸが所定温度閾値ＴＣＴＨより低いときは、ポスト噴射制御が実行され、温度ＴＬＮＯＸが所定温度閾値ＴＣＴＨ以上であるときは、空燃比リッチ化制御が実行される。これらの点及び以下に説明する点以外は、第１の実施形態と同一である。

図４は、図２の処理にステップＳ２１〜Ｓ２３を追加したものである。ステップＳ１３の答が否定（ＮＯ）、すなわち空燃比リッチ化制御が行われていないときは、ステップＳ２１に進み、ポスト噴射フラグＦＰＩＮＪが「１」であるか否かを判別する。ポスト噴射フラグＦＰＩＮＪは、ポスト噴射を実行するとき「１」に設定される。ポスト噴射フラグＦＰＩＮＪは、例えばＤＰＦ３２に蓄積したすすを燃焼させる再生処理を実行するとき、ＮＯｘ浄化触媒３３に蓄積した硫黄酸化物（ＳＯｘ）を除去する再生処理を実行するときなどに「１」に設定される。

ステップＳ２１の答が肯定（ＹＥＳ）であってポスト噴射が実行されているときは、エンジン回転数ＮＥに応じて図５に一点鎖線で示すＴＲＱＴＨＰテーブルを検索し、ポスト噴射制御閾値ＴＲＱＴＨＰを算出する（ステップＳ２２）。ＴＲＱＴＨＰテーブルは、空燃比リッチ化制御閾値ＴＲＱＴＨＲと同様にエンジン回転数ＮＥが高くなるほど、ポスト噴射制御閾値ＴＲＱＴＨＰが減少するように設定されている。また、エンジン回転数ＮＥが同一であれば、ＴＲＱＴＨＲ＞ＴＲＱＴＨＰ＞ＴＲＱＴＨＬが成立する。

ステップＳ２３では、エンジンの要求トルクＴＲＱがステップＳ２２で算出したポスト噴射制御閾値ＴＲＱＴＨＰ以下であるか否かを判別する。この答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、ステップＳ１９に進み、高圧排気還流通路２５を介した排気還流を行う一方、ＴＲＱ＞ＴＲＱＴＨＰであるときは、ステップＳ２３からステップＳ１８に進み、低圧排気還流通路４１を介した排気還流を行う。

図５に示した３つの閾値テーブルは、エンジン回転数ＮＥが同一であれば、ＴＲＱＴＨＲ＞ＴＲＱＴＨＰ＞ＴＲＱＴＨＬとなるように設定されている。以下この理由を説明する。

排気を還元雰囲気にするためには吸入空気流量を減少させる必要があり、通常運転状態（リーン運転状態）より着火性が悪化する傾向がある。したがって、リッチ化制御（空燃比リッチ化制御またはポスト噴射制御）を行うときは、高圧排気還流通路２５を使用する領域が通常運転を行うときより相対的に広くなるように、空燃比リッチ化制御閾値ＴＲＱＴＨＲ及びポスト噴射制御閾値ＴＲＱＴＨＰは、通常運転閾値ＴＲＱＴＨＬより高負荷側に設定される。また、空燃比リッチ化制御とポスト噴射制御とを比較した場合、空燃比リッチ化制御の方がフィードガス中のＮＯｘを低減するために排気還流量を大きくする必要があり、かつ吸入空気流量の絞り（インテークシャッタ２２による絞り）をより大きくする必要があるので、燃焼安定化の観点から空燃比リッチ化制御閾値ＴＲＱＴＨＲは、ポスト噴射制御閾値ＴＲＱＴＨＰより高負荷側に設定される。よって、図５に示したように、各閾値テーブルが設定されている。このように設定することにより、各運転状態に適した排気還流を行い、燃焼の安定性を確保（失火を回避）しつつ良好な排気特性を得ることができる。

なお、空燃比リッチ化制御閾値ＴＲＱＴＨＲ、ポスト噴射制御閾値ＴＲＱＴＨＰ、及び通常運転閾値ＴＲＱＴＨＬの相対的関係は、図５に示すものに限るものではない。例えば燃焼の安定性及び排気特性をともに最適化するという観点で、閾値テーブルの設定を行う場合には、例えばＮＯｘ浄化触媒３３の浄化性能に依存して、必要な排気還流量が変化するので、上記相対関係も変化させる必要が生じる可能性がある。

本実施形態では、図４のステップＳ１３〜Ｓ１９及びＳ２１〜Ｓ２３が排気還流制御手段に相当する。

なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、図２に示す処理に代えて図６に示す処理を用いてもよい。図６の処理は、図２の処理にステップＳ３１を追加したものである。

ステップＳ３１では、以下の１）〜６）の制御のうちの少なくとも１つを実行し、排気温を高める排気温昇温制御を行う。
１）燃料噴射時期の遅角
２）燃料噴射圧力の低減
３）排気還流量の増量
４）燃料噴射回数の増加
５）ポスト噴射
６）吸入空気流量の低減
ステップＳ３１を実行することにより、冷間始動直後において、三元触媒３１の昇温（活性化）をさらに早めることができる。

また、低圧排気還流通路４１は、図７（ａ）に示すように、排気管８の三元触媒３１とＤＰＦ３２の間の部分から排気を吸気管７に還流する低圧排気還流通路４１ａに代えてもよい。あるいは、図７（ｂ）に示すように、ＮＯｘ浄化触媒３３の下流側から排気を吸気管７に環流する低圧排気還流通路４１ｂに代えてもよい。また三元触媒３１は、ディーゼル酸化触媒に代えてもよい。

また、上述した実施形態では、触媒温度ＴＣＡＴが所定温度ＴＣＡＴＴＨ以下であるときに触媒昇温制御を実行するようにしたが、例えばエンジン始動直後の冷却水温ＴＷ０に応じて設定される所定期間内において触媒昇温制御を実行するようにしてもよい。その場合の「所定期間」は、通常のタイマにより計測される経過時間が所定時間に達するまでの期間、またはエンジン回転数ＮＥの積算値が所定値に達するまでの期間として定義される。

また本発明は、クランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶推進機用エンジンなどの制御にも適用が可能である。

本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。 高圧排気還流通路及び低圧排気還流通路の一方を選択する処理のフローチャート（第１の実施形態）である。 図２の処理で参照されるテーブルを示す図である。 高圧排気還流通路及び低圧排気還流通路の一方を選択する処理のフローチャート（第２の実施形態）である。 図４の処理で参照されるテーブルを示す図である。 図２に示す処理の変形例を示すフローチャートである。 低圧排気還流通路の変形例を示す図である。

符号の説明

１ 内燃機関
４ 電子制御ユニット（活性化判定手段、触媒昇温制御手段、排気還流制御手段、リッチ化制御手段）
６ 燃料噴射弁
７ 吸気管（吸気通路）
８ 排気管（排気通路）
９ ターボチャージャ（過給機）
９ａ タービン
９ｂ コンプレッサ
９ｄ 可変ベーン
２５ 高圧排気還流通路（第２排気還流通路）
２６ 第１排気還流制御弁（排気還流制御手段）
３１ 三元触媒
４１ 低圧排気還流通路（第１排気還流通路）
４２ 第２排気還流制御弁（排気還流制御手段）

Claims (4)

1. 排気通路に設けられた排気浄化用の触媒と、前記排気通路の前記触媒の下流側と吸気通路とを接続する第１排気還流通路と、吸気の圧縮を行う過給機とを備える内燃機関の制御装置において、
   前記触媒の昇温を促進する触媒昇温制御を行うか否かを判定する活性化判定手段と、
   前記触媒昇温制御を行うときは、前記第１排気還流通路を介して排気還流を行うとともに、前記触媒昇温制御を行わないときより吸気圧を高めるように前記過給機を制御する触媒昇温制御手段とを備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記機関は、前記排気通路の前記触媒の上流側と前記吸気通路とを接続する第２排気還流通路を備え、
   前記触媒昇温制御手段が作動していない場合において、前記機関の負荷が判定閾値以下であるときは、前記第２排気還流通路を介して排気還流を行う一方、前記機関の負荷が前記判定閾値より大きいときは、前記第１排気還流通路を介して排気還流を行う排気還流制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 排気を還元雰囲気とするリッチ化制御を行うリッチ化制御手段をさらに備え、
   前記排気還流制御手段は、前記リッチ化制御手段が作動しているか否かに応じて前記判定閾値を変更することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記触媒昇温制御手段は、前記触媒昇温制御を行うときは、燃料噴射時期の遅角、燃料噴射圧力の低減、排気還流量の増量、燃料噴射回数の増加、ポスト噴射、吸入空気流量の低減の少なくとも１つをさらに実行することを特徴する請求項１から３の何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。

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