(57)【要約】【課題】酸性の凝縮水に起因してＥＧＲクーラなどで発生する金属腐食を抑制する。【解決手段】内燃機関１００の制御装置２００は、ＥＧＲガス冷却器の内部で発生し、ＥＧＲガス中の酸性物質に起因して酸性化するＥＧＲ側凝縮水による金属腐食のしやすさを表す腐食指標値と、所定閾値と、を比較することで、ＥＧＲ側凝縮水による金属腐食が発生するか否かを判定し、金属腐食が発生すると判定したときに、ドレン弁を開弁して吸気側凝縮水をＥＧＲガス冷却器に流入させるように構成される。【選択図】図１
2020016170.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関本体と、
前記機関本体の吸気通路に設けられ、前記吸気通路を流れる吸気を冷却するための吸気冷却器と、
前記機関本体の排気通路と、前記吸気冷却器よりも下流側の前記吸気通路と、を連通し、前記排気通路を流れる酸性物質を含む排気の少なくとも一部を、ＥＧＲガスとして前記吸気通路に還流させるためのＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路に設けられ、前記ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲガス冷却器と、
前記吸気冷却器の内部で発生した吸気側凝縮水を貯留するための貯留部と、
前記貯留部と、前記ＥＧＲガス冷却器よりも上流側の前記ＥＧＲ通路と、を連通するドレン通路と、
前記ドレン通路に設けられ、開弁されたときに、前記貯留部に貯留された前記吸気側凝縮水を、前記ドレン通路を介して前記ＥＧＲ通路に排出して前記ＥＧＲガス冷却器に流入させるドレン弁と、
を備える内燃機関を制御するための内燃機関の制御装置であって、
前記ＥＧＲガス冷却器の内部で発生し、ＥＧＲガス中の酸性物質に起因して酸性化するＥＧＲ側凝縮水による金属腐食のしやすさを表す腐食指標値と、所定閾値と、を比較することで、前記ＥＧＲ側凝縮水による金属腐食が発生するか否かを判定し、
金属腐食が発生すると判定したときに、前記ドレン弁を開弁して前記吸気側凝縮水を前記ＥＧＲガス冷却器に流入させる、
内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載された従来の内燃機関は、排気浄化触媒によって浄化された後の排気の一部を低圧ＥＧＲガスとして吸気通路に還流させ、低圧ＥＧＲガスを含む吸気をインタクーラで冷却したときに発生する凝縮水を、凝縮水捕集装置によって捕集するように構成されている。さらに、この従来の内燃機関は、排気浄化触媒によって浄化される前の硫黄酸化物や窒素酸化物などの水を酸性化させる原因となる物質（以下「酸性物質」という。）を含む排気の一部を、凝縮水捕集装置によって捕集した凝縮水と共に高圧ＥＧＲガスとしてＥＧＲクーラに導入することができるように構成されており、これにより、酸性物質を含む高圧ＥＧＲガスに曝されて酸性となった凝縮水によってＥＧＲクーラ内の煤を除去できるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−２０６９８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前述した従来の内燃機関の場合、酸性の凝縮水に起因する金属腐食がＥＧＲクーラなどで発生するおそれがある。
【０００５】
本発明はこのような問題点に着目してなされたものであり、酸性の凝縮水に起因する金属腐食がＥＧＲクーラなどで発生するのを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のある態様による内燃機関は、機関本体と、機関本体の吸気通路に設けられ、吸気通路を流れる吸気を冷却するための吸気冷却器と、機関本体の排気通路と第１冷却器よりも下流側の吸気通路とを連通し、排気通路を流れる酸性物質を含む排気の少なくとも一部を、ＥＧＲガスとして吸気通路に還流させるためのＥＧＲ通路と、ＥＧＲ通路に設けられ、ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲガス冷却器と、吸気冷却器の内部で発生した吸気側凝縮水を貯留するための貯留部と、貯留部とＥＧＲガス冷却器よりも上流側のＥＧＲ通路とを連通するドレン通路と、ドレン通路に設けられ、開弁されたときに、貯留部に貯留された吸気側凝縮水を、ドレン通路を介してＥＧＲ通路に排出してＥＧＲガス冷却器に流入させるドレン弁と、を備える。そして、この内燃機関を制御するための内燃機関の制御装置が、ＥＧＲガス冷却器の内部で発生し、ＥＧＲガス中の酸性物質に起因して酸性化するＥＧＲ側凝縮水による金属腐食のしやすさを表す腐食指標値と、所定閾値と、を比較することで、ＥＧＲ側凝縮水による金属腐食が発生するか否かを判定し、金属腐食が発生すると判定したときに、ドレン弁を開弁して吸気側凝縮水をＥＧＲガス冷却器に流入させるように構成されている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のこの態様によれば、酸性のＥＧＲ側凝縮水に起因する金属腐食が、ＥＧＲガス冷却器などで発生するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態による内燃機関、及び内燃機関を制御する電子制御ユニットの概略構成図である。
【図２】図２は、本発明の第１実施形態による希釈制御について説明するフローチャートである。
【図３】図３は、本発明の第１実施形態による希釈制御の動作について説明するタイムチャートである。
【図４】図４は、貯留部からの吸気側凝縮水の排出量に応じたＥＧＲ側凝縮水のｐＨ値の変化を示す図である。
【図５】図５は、本発明の第１実施形態による希釈制御を実施した場合と、実施しなかった場合とで、金属腐食の進行速度の違いを比較した図である。
【図６】図６は、本発明の第２実施形態による希釈制御について説明するフローチャートである。
【図７】図７は、本発明の第３実施形態による内燃機関、及び内燃機関を制御する電子制御ユニットの概略構成図である。
【図８】図８は、本発明の第３実施形態による希釈制御について説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。
【００１０】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態による内燃機関１００、及び内燃機関１００を制御する電子制御ユニット２００の概略構成図である。
【００１１】
図１に示すように、内燃機関１００は、複数の気筒１０を備える機関本体１と、吸気装置２と、排気装置３と、排気還流装置４と、を備える。なお図１では、図面の煩雑を防止するため、本発明に関連する主要な構成部品のみを図示しており、例えば燃料供給装置などの図示は省略している。
【００１２】
機関本体１は、各気筒１０に形成される燃焼室内で燃料を燃焼させて、例えば車両などを駆動するための動力を発生させる。
【００１３】
吸気装置２は、各気筒１０内に空気を導くための装置であって、エアクリーナ２０と、吸気管２１と、ターボチャージャ２２のコンプレッサ２２ａと、インタクーラ２３と、吸気マニホールド２４と、電子制御式のスロットル弁２５と、を備える。
【００１４】
エアクリーナ２０は、空気中に含まれる砂などの異物を除去する。
【００１５】
吸気管２１は、一端がエアクリーナ２０に連結され、他端が吸気マニホールド２４のサージタンク２４ａに連結される。
【００１６】
ターボチャージャ２２は過給機の一種であり、排気のエネルギを利用して空気を強制的に圧縮し、その圧縮した空気を各気筒１０に供給する。これにより充填効率が高められるので、機関出力が増大する。コンプレッサ２２ａは、ターボチャージャ２２の一部を構成する部品であり、吸気管２１に設けられる。コンプレッサ２２ａは、同軸上に設けられた後述するターボチャージャ２２のタービン２２ｂによって回されて、空気を強制的に圧縮する。なおターボチャージャ２２に替えて、クランクシャフト（図示せず）の回転力を利用して機械的に駆動される過給機（スーパチャージャ）を用いても良い。
【００１７】
インタクーラ２３は、コンプレッサ２２ａよりも下流の吸気管２１に設けられ、コンプレッサ２２ａによって圧縮されて高温となった空気を冷却する。
【００１８】
吸気マニホールド２４は、サージタンク２４ａと、サージタンク２４ａから分岐して機関本体１の内部に形成されている各吸気ポート（図示せず）の開口に連結される複数の吸気枝管２４ｂと、を備える。サージタンク２４ａに導かれた空気は、吸気枝管２４ｂ、及び各吸気ポートを介して各気筒１０内に均等に分配される。このように、吸気管２１、吸気マニホールド２４及び各吸気ポートが、各気筒１０内に空気を導くための吸気通路を形成する。
【００１９】
スロットル弁２５は、インタクーラ２３とサージタンク２４ａとの間の吸気管２１内に設けられる。スロットル弁２５は、吸気管２１の通路断面積を連続的又は段階的に変化させる。スロットル弁２５の開度を調整することで、各気筒１０内に吸入される空気の流量を調整することができる。
【００２０】
排気装置３は、各気筒１０内で生じた排気を浄化して外気に排出するための装置であって、排気マニホールド３０と、排気管３１と、ターボチャージャ２２のタービン２２ｂと、排気後処理装置３２ａ、３２ｂと、を備える。
【００２１】
排気マニホールド３０は、機関本体１の内部に形成されている各排気ポート（図示せず）の開口と連結される複数の排気枝管３０ａと、排気枝管３０ａを集合させて１本にまとめた集合管３０ｂと、を備える。
【００２２】
排気管３１は、一端が排気マニホールド３０の集合管に連結され、他端が開口端となっている。各燃焼室１１から排気ポートを介して排気マニホールド３０に排出された排気は、排気管３１を流れて外気に排出される。このように、排気ポート、排気マニホールド３０、及び吸気管２１が、各気筒１０内で生じた排気を外気に排出するための排気通路を形成する。
【００２３】
タービン２２ｂは、ターボチャージャ２２の一部を構成する部品であり、排気管３１に設けられる。タービン２２ｂは、排気のエネルギによって回されて、同軸上に設けられたコンプレッサ２２ａを駆動する。
【００２４】
排気後処理装置３２ａ，３２ｂは、タービン２２ｂよりも下流側の排気管３１に設けられる。排気後処理装置３２ａ，３２ｂは、それぞれ排気を浄化した上で外気に排出するための装置であって、有害物質を浄化する各種の触媒（例えば参加触媒や三元触媒など）を担体に担持させたものである。
【００２５】
排気還流装置４は、各気筒１０から排出された排気の一部を吸気通路に還流させるための装置であって、高圧ＥＧＲ通路４１と、高圧ＥＧＲクーラ４２と、高圧ＥＧＲ弁４３と、を備える。
【００２６】
高圧ＥＧＲ通路４１は、排気マニホールド３０の集合管３０ｂとサージタンク２４ａの近傍の吸気管２１とを連通し、各気筒１０から排出された排気の一部を圧力差によってサージタンク２４ａに戻すための通路である。以下、高圧ＥＧＲ通路４１に流入した排気のことを「高圧ＥＧＲガス」といい、筒内ガス量に占める高圧ＥＧＲガス量の割合、すなわち排気の還流率のことを「ＥＧＲ率」という。
【００２７】
高圧ＥＧＲクーラ４２は、高圧ＥＧＲ通路４１に設けられる。高圧ＥＧＲクーラ４２は、高圧ＥＧＲガスを、例えば走行風や冷却水などによって冷却するための熱交換器である。
【００２８】
高圧ＥＧＲ弁４３は、高圧ＥＧＲクーラ４２よりも高圧ＥＧＲガスの流れ方向下流側の高圧ＥＧＲ通路４１に設けられる。高圧ＥＧＲ弁４３は、連続的又は段階的に開度を調整することができる電磁弁であり、その開度は電子制御ユニット２００によって制御される。高圧ＥＧＲ弁４３の開度を制御することで、吸気通路に還流させる高圧ＥＧＲガスの流量が調節される。すなわち、吸入空気量や吸気圧力（過給圧）等に応じて高圧ＥＧＲ弁４３の開度を適切な開度に制御することで、ＥＧＲ率を任意の値に制御することができる。
【００２９】
ここで本実施形態のように、排気後処理装置３２ａ、３２ｂによって浄化される前の酸性物質を含む排気の一部を高圧ＥＧＲガスとして吸気通路に還流させる場合、酸性物質を含む高圧ＥＧＲガスが高圧ＥＧＲクーラ４２で冷却されることになる。このとき、高圧ＥＧＲガス中の水分が高圧ＥＧＲクーラ４２の内部で結露して凝縮水が生じると、この凝縮水が酸性物質を含む高圧ＥＧＲガスに曝されることになる。その結果、高圧ＥＧＲクーラ４２の内部で生じた凝縮水（以下「ＥＧＲ側凝縮水」という。）が、徐々に酸性を示すようになる。
【００３０】
このようにして発生する酸性のＥＧＲ側凝縮水は、金属腐食を発生させる原因となり、例えば酸性のＥＧＲ側凝縮水が高圧ＥＧＲクーラ４２の内部に滞留した場合には、高圧ＥＧＲクーラ４２を腐食させる原因となる。また、酸性のＥＧＲ側凝縮水が、高圧ＥＧＲガスと共に高圧ＥＧＲクーラ４２から排出されて高圧ＥＧＲクーラ４２よりも高圧ＥＧＲガスの流れ方向下流側に存在する各種の金属部品（例えば高圧ＥＧＲ通路４１や吸気マニホールド２４、機関本体１の各気筒１０の内部など）に付着すると、金属腐食を発生させる原因となる。
【００３１】
そこで本実施形態では、必要に応じてＥＧＲ側凝縮水を希釈してＥＧＲ側凝縮水を中性に近づけるための希釈装置５をさらに設けることとした。以下、この本実施形態による希釈装置５について説明する。
【００３２】
希釈装置５は、貯留部５１と、水位センサ２１１と、ドレン通路５２と、ドレン弁５３と、を備える。
【００３３】
貯留部５１は、中性の水を貯留しておくための例えばタンクであって、本実施形態では、インタクーラ２３の内部で空気中の水分が結露することによって生じた凝縮水（以下「吸気側凝縮水」という。）を溜めておくことができるように、インタクーラ２３の重力方向下側に配置される。インタクーラ２３は、空気を冷却するものなので、インタクーラ２３の内部で生じて貯留部５１に溜められる吸気側凝縮水は中性を示す。
【００３４】
水位センサ２１１は、貯留部５１に設けられ、貯留部５１に貯留された吸気側凝縮水の水量（以下「貯留水量」という。）を検出する。
【００３５】
ドレン通路５２は、貯留部５１に溜めた吸気側凝縮水を、高圧ＥＧＲクーラ４２に流入させることができるように、一端部が貯留部５１に連結され、他端部が高圧ＥＧＲクーラ４２よりもＥＧＲガスの流れ方向上流側の高圧ＥＧＲ通路４１に連結された通路である。
【００３６】
ドレン弁５３は、電子制御ユニット２００によって開閉される電磁弁であって、ドレン通路５２に設けられる。ドレン弁５３を開くことで、貯留部５１に溜めた吸気側凝縮水を、ドレン通路５２を介して高圧ＥＧＲクーラ４２よりも高圧ＥＧＲガスの流れ方向上流側の高圧ＥＧＲ通路４１に排出し、高圧ＥＧＲクーラ４２に流入させることができる。
【００３７】
この本実施形態による希釈装置５によれば、ドレン弁５３を開くことで貯留部５１に溜めた中性の吸気側凝縮水を高圧ＥＧＲクーラ４２に流入させることができるので、高圧ＥＧＲクーラ４２の内部に存在している酸性のＥＧＲ側凝縮水を希釈して、ＥＧＲ側凝縮水に起因して発生する金属腐食を抑制することができる。
【００３８】
なお本実施形態では、ドレン弁５３を開いたときに、貯留部５１内の吸気側凝縮水が重力によって自然にドレン通路５２を介して高圧ＥＧＲ通路４１、ひいては高圧ＥＧＲクーラ４２に流入するように、ドレン通路５２の一端側が他端側よりも重力方向上側に位置するようになっているが、ドレン通路５２の一端側を他端側よりも重力方向上側に位置させることが無理な場合には、例えばドレン通路５２にポンプを設け、ポンプによって貯留部５１内の吸気側凝縮水を強制的に高圧ＥＧＲ通路４１に排出することができるようにしてもよい。
【００３９】
電子制御ユニット２００は、デジタルコンピュータから構成され、双方性バス２０１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）２０２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）２０３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）２０４、入力ポート２０５及び出力ポート２０６を備える。
【００４０】
入力ポート２０５には、前述した水位センサ２１１などの出力信号の他にも、機関本体１を冷却する冷却水の温度を検出するための水温センサ２１２の出力信号が、対応する各ＡＤ変換器２０７を介して入力される。また入力ポート２０５には、機関負荷を検出するための信号として、アクセルペダル２２０の踏み込み量（以下「アクセル踏込量」という。）に比例した出力電圧を発生する負荷センサ２２１の出力電圧が、対応するＡＤ変換器２０７を介して入力される。また入力ポート２０５には、機関回転速度などを算出するための信号として、機関本体１のクランクシャフトが例えば１５°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ２２２の出力信号が入力される。このように入力ポート２０５には、内燃機関１００を制御するために必要な各種センサの出力信号が入力される。
【００４１】
出力ポート２０６は、対応する駆動回路２０８を介して、スロットル弁２５などの各制御部品に接続される。
【００４２】
電子制御ユニット２００は、入力ポート２０５に入力された各種センサの出力信号に基づいて、各制御部品を制御するための制御信号を出力ポート２０６から出力して内燃機関１００を制御する。以下、電子制御ユニット２００が実施する内燃機関１００の制御のうち、酸性のＥＧＲ側凝縮水を希釈するための希釈制御について説明する。
【００４３】
図２は、本実施形態による希釈制御について説明するフローチャートである。
【００４４】
ステップＳ１において、電子制御ユニット２００は、クランク角センサ２２２の出力信号に基づいて算出された機関回転速度と、負荷センサ２２１によって検出された機関負荷と、水温センサによって検出された機関温度と、を読み込み、機関運転状態を検出する。
【００４５】
ステップＳ２において、電子制御ユニット２００は、ＥＧＲ側凝縮水による金属腐食のしやすさを表す腐食指標値を算出する。本実施形態では、腐食指標値をＥＧＲ側凝縮水のｐＨ値としており、電子制御ユニット２００は、予め実験等によって設定された腐食指標値マップを参照し、機関運転状態に基づいて、ＥＧＲ側凝縮水の推定ｐＨ値を算出する。
【００４６】
なお本実施形態では、機関回転速度が低くなるほど、また機関負荷が低くなるほど目標ＥＧＲ率が高くなるように設定しているため、機関回転速度が低くなるほど、また機関負荷が低くなるほど、腐食指標値マップを参照して算出される推定ｐＨ値は、中性値（＝７）から小さくなる傾向にある。また、冷間始動直後などの機関温度が低いときほど、高圧ＥＧＲガスとの温度差が大きくなって高圧ＥＧＲクーラ４２の内部で発生するＥＧＲ側凝縮水の水量が多くなるので、腐食指標値マップを参照して算出される推定ｐＨ値は、中性値に向かって高くなる傾向にある。
【００４７】
ステップＳ３において、電子制御ユニット２００は、推定ｐＨ値が、予め設定された所定の腐食閾値未満か否かを判定する。電子制御ユニット２００は、推定ｐＨ値が腐食閾値未満であればステップＳ４の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、推定ｐＨ値が腐食閾値以上であれば今回の処理を終了する。
【００４８】
ステップＳ４において、電子制御ユニット２００は、予め設定された希釈水量テーブルを参照し、推定ｐＨ値に基づいて、ＥＧＲ側凝縮水のｐＨ値を少なくとも腐食閾値よりも高くすることが可能な吸気側凝縮水の水量（以下「目標希釈水量」という。）を算出する。
【００４９】
本実施形態では、希釈水量テーブルによって算出される目標希釈水量を、高圧ＥＧＲクーラ４２内に存在するＥＧＲ側凝縮水量として想定される最大水量を基準として、最大水量のＥＧＲ側凝縮水が推定ｐＨ値のときに、その最大水量のＥＧＲ側凝縮水を目標ｐＨ値まで希釈することのできる水量としている。しかしながら、このような方法に限らず、ＥＧＲ側凝縮水量を正確に推定できる場合には、その推定したＥＧＲ側凝縮水量に応じて目標希釈水量を算出するようにしてもよい。
【００５０】
ステップＳ５において、電子制御ユニット２００は、水位センサ２１１によって検出された貯留水量が、目標希釈水量以上か否かを判定する。電子制御ユニット２００は、貯留水量が目標希釈水量以上であれば、ステップＳ６の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、貯留水量が目標希釈水量未満であれば、ステップＳ９の処理に進む。
【００５１】
ステップＳ６において、電子制御ユニット２００は、ドレン弁５３を開弁させる。
【００５２】
ステップＳ７において、電子制御ユニット２００は、水位センサ２１１によって検出される貯留水量を監視し、目標希釈水量分の吸気側凝縮水が貯留部５１から排出されたか否かを判定する。電子制御ユニット２００は、目標希釈水量分の吸気側凝縮水が貯留部５１から排出されるまでは貯留水量の監視を続け、目標希釈水量分の吸気側凝縮水が貯留部５１から排出されるとステップＳ８の処理に進む。
【００５３】
ステップＳ８において、電子制御ユニット２００は、ドレン弁５３を閉弁させる。
【００５４】
ステップＳ９において、電子制御ユニット２００は、インタクーラ２３の冷却性能を向上させる制御を実施して、貯留部５１の貯留水量を増加させる。インタクーラ２３の冷却性能を向上させる制御としては、インタクーラ２３が空冷式の場合であれば、電動ファンの風量を増加させる制御が挙げられる。またインタクーラ２３が水冷式の場合であれば、電動ウォーターポンプによる冷却水の循環水量を増加させる制御が挙げられる。
【００５５】
ステップＳ１０において、電子制御ユニット２００は、水位センサ２１１によって検出される貯留水量を監視し、貯留部５１の貯留水量が目標希釈水量まで増加したか否かを判定する。電子制御ユニット２００は、貯留水量が目標希釈水量となるまで貯留水量の監視を続け、貯留部５１の貯留水量が目標希釈水量まで増加するとステップＳ１１の処理に進む。
【００５６】
ステップＳ１１において、電子制御ユニット２００は、インタクーラ２３の冷却性能を向上させるための制御を終了する。
【００５７】
図３は、本実施形態による希釈制御の動作について説明するタイムチャートである。
【００５８】
時刻ｔ１で、ＥＧＲ側凝縮水のｐＨ値（推定ｐＨ値）が腐食閾値未満になると、目標希釈水量が算出される。図３に示す例では、時刻ｔ１の時点では、貯留水量が目標希釈水量未満なので、貯留水量を目標希釈水量まで増加させるために、時刻ｔ１からインタクーラ２３の冷却性能を向上させるための制御が開始される。これにより、時刻ｔ１以降において、徐々に貯留水量が増加していく。
【００５９】
時刻ｔ２で、貯留水量が目標希釈水量以上になると、インタクーラ２３の冷却性能を向上させるための制御が終了されると共に、貯留部５１から目標希釈水量分の中性の吸気側凝縮水を、ドレン通路５２を介して高圧ＥＧＲ通路４１に排出して、高圧ＥＧＲクーラ４２に流入させるために、ドレン弁５３が開かれる。これにより、ＥＧＲ側凝縮水が中性の吸気側凝縮水によって希釈されるので、時刻ｔ２以降において、ＥＧＲ側凝縮水のｐＨ値が徐々に増加していく。
【００６０】
その結果、貯留部５１から目標希釈水量分の中性の吸気側凝縮水を排出してドレン弁５３が閉じられた時刻ｔ３の時点において、ＥＧＲ側凝縮水のｐＨ値を少なくとも腐食閾値よりも高い値にすることができる。
【００６１】
図４は、貯留部５１からの吸気側凝縮水の排出量に応じたＥＧＲ側凝縮水のｐＨ値の変化を示す図である。
【００６２】
図４に示すように、貯留部５１から中性の吸気側凝縮水を排出してＥＧＲ側凝縮水を希釈することで、ＥＧＲ側凝縮水の水素イオン濃度を小さくして、ＥＧＲ側凝縮水のｐＨ値を中性値に向けて高くすることができる。
【００６３】
図５は、本実施形態による希釈制御を実施した場合と実施しなかった場合の、金属腐食の進行速度の違いを比較した図である。
【００６４】
図５に示すように、本実施形態による希釈制御を実施することで、腐食限界深さに到達するまでの時間を長くできる。すなわち、本実施形態による希釈制御を実施することで、金属腐食の進行速度を遅くできる。
【００６５】
以上説明した本実施形態による内燃機関１００は、機関本体１と、機関本体１の吸気通路に設けられ、吸気通路を流れる吸気を冷却するためのインタクーラ２３（吸気冷却器）と、機関本体１の排気通路とインタクーラ２３よりも下流側の吸気通路とを連通し、排気通路を流れる酸性物質を含む排気の少なくとも一部を、高圧ＥＧＲガスとして吸気通路に還流させるための高圧ＥＧＲ通路４１（ＥＧＲ通路）と、高圧ＥＧＲ通路４１に設けられ、高圧ＥＧＲ通路４１を流れる高圧ＥＧＲガスを冷却するための高圧ＥＧＲクーラ４２（ＥＧＲガス冷却器）と、インタクーラ２３の内部で発生した吸気側凝縮水を貯留するための貯留部５１と、貯留部５１と高圧ＥＧＲクーラ４２よりも上流側の高圧ＥＧＲ通路４１とを連通するドレン通路５２と、ドレン通路５２に設けられ、開弁されたときに、貯留部５１に貯留された吸気側凝縮水を、ドレン通路５２を介して高圧ＥＧＲ通路４１に排出して高圧ＥＧＲクーラ４２に流入させるドレン弁５３と、を備える。そして、この内燃機関１００を制御するための電子制御ユニット２００（制御装置）が、高圧ＥＧＲクーラ４２の内部で発生し、高圧ＥＧＲガス中の酸性物質に起因して酸性化するＥＧＲ側凝縮水による金属腐食のしやすさを表す腐食指標値と、所定の腐食閾値と、を比較することで、ＥＧＲ側凝縮水による金属腐食が発生するか否かを判定し、金属腐食が発生すると判定したときに、ドレン弁５３を開弁して吸気側凝縮水を高圧ＥＧＲクーラ４２に流入させるように構成される。
【００６６】
これにより、貯留部５１に溜めた中性の吸気側凝縮水を高圧ＥＧＲクーラ４２に流入させることができるので、高圧ＥＧＲクーラ４２の内部に存在している酸性のＥＧＲ側凝縮水を希釈して、ＥＧＲ側凝縮水に起因して発生する金属腐食を抑制することができる。
【００６７】
（第２実施形態）
次に本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、ｐＨ値ではなく暖機運転回数を腐食指標値としている点で、希釈制御の内容が第１実施形態と相違する。以下、その相違点を中心に説明する。
【００６８】
冷間始動直後などの機関温度が低いときほど、高圧ＥＧＲガスとの温度差が大きくなるため、高圧ＥＧＲクーラ４２の内部でＥＧＲ側凝縮水が発生しやすくなる。そのため、暖機運転の回数が増えるに従って、徐々に酸性のＥＧＲ側凝縮水が増加していく傾向にある。
【００６９】
そこで本実施形態では、暖機運転回数を腐食指標値とし、暖機運転回数が所定の腐食判定回数以上となったときに、貯留部５１から中性の吸気側凝縮水を排出して、ＥＧＲ側凝縮水を希釈することとした。以下、この本実施形態による希釈制御について説明する。
【００７０】
図６は、本実施形態による希釈制御について説明するフローチャートである。なお、図６のフローチャートにおいて、ステップＳ１、及びステップＳ４からステップＳ１１までの処理は第１実施形態と同様なので、ここでは説明を省略する。
【００７１】
ステップＳ２１において、電子制御ユニット２００は、暖機運転が実施されるたびにカウントされている暖機運転回数が腐食判定回数以上か否かを判定する。電子制御ユニット２００は、暖機運転回数が腐食判定回数以上であれば、ステップＳ４の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、暖機運転回数が腐食判定回数未満であれば、今回の処理を終了する。
【００７２】
ステップＳ２２において、電子制御ユニット２００は、カウントしていた暖機運転回数をゼロに戻す。
【００７３】
以上説明した本実施形態のように、腐食指標値として暖機運転回数を用いることでも、第１実施形態と同様に、高圧ＥＧＲクーラ４２の内部に存在している酸性のＥＧＲ側凝縮水を希釈して、ＥＧＲ側凝縮水に起因して発生する金属腐食を抑制することができる。
【００７４】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。本発明は、内燃機関１００の構成、及び希釈制御の内容が、第１実施形態と相違する。以下、その相違点を中心に説明する。
【００７５】
図７は、本発明の第３実施形態による内燃機関１００、及び内燃機関１００を制御する電子制御ユニット２００の概略構成図である。
【００７６】
本実施形態による内燃機関１００の排気還流装置４は、第１実施形態と同様の高圧ＥＧＲ通路４１、高圧ＥＧＲクーラ４２、及び高圧ＥＧＲ弁４３に加えて、低圧ＥＧＲ通路４４と、低圧ＥＧＲ弁４５と、排気シャッタ弁４６と、を備える。
【００７７】
低圧ＥＧＲ通路４４は、排気後処理装置３２ａ、３２ｂよりも排気流れ方向下流側の排気管３１と、コンプレッサ２２ａよりも吸気流れ方向上流側の吸気管２１とを連通し、排気後処理装置３２ａ、３２ｂによって浄化された後の酸性物質を含まない排気の一部を、少なくともインタクーラ２３よりも吸気流れ方向上流側の吸気通路に還流させるための通路である。以下、低圧ＥＧＲ通路４４に流入した排気のことを「低圧ＥＧＲガス」という。また本実施形態では、筒内ガス量に占める高圧ＥＧＲガス量及び低圧ＥＧＲガス量の割合が「ＥＧＲ率」となる。
【００７８】
低圧ＥＧＲ弁４５は、低圧ＥＧＲ通路４４に設けられる。低圧ＥＧＲ弁４５は、連続的又は段階的に開度を調整することができる電磁弁であり、その開度は電子制御ユニット２００によって制御される。
【００７９】
排気シャッタ弁４６は、低圧ＥＧＲ通路４４と排気管３１との接続位置よりも排気流れ方向下流側の排気管３１に設けられる。排気シャッタ弁４６は、連続的又は段階的に開度を調整することができる電磁弁であり、その開度は電子制御ユニット２００によって制御される。
【００８０】
排気シャッタ弁４６の開度を小さくして排気後処理装置３２によって浄化された後の排気の圧力を高くしつつ、低圧ＥＧＲ弁４５を開くことで、圧力差によって低圧ＥＧＲガスを吸気通路に還流させることができる。
【００８１】
そして本実施形態による内燃機関１００の希釈装置５は、第１実施形態と同様の吸気側凝縮水用の貯留部５１、ドレン通路５２、及びドレン弁５３に加えて、ＥＧＲ側凝縮水用の貯留部５４、ドレン通路５５、及びドレン弁５６を備える。本実施形態では、便宜上、吸気側凝縮水用の貯留部５１、ドレン通路５２、及びドレン弁５３のことを、それぞれ「第１貯留部５１」、「第１ドレン通路５２」、及び「第１ドレン弁５３」といい、ＥＧＲ側凝縮水用の貯留部５４、ドレン通路５５、及びドレン弁５６のことを、それぞれ「第２貯留部５４」、「第２ドレン通路５５」、及び「第２ドレン弁５６」という。
【００８２】
以下、第２貯留部５４、第２ドレン通路５５、及び第２ドレン弁５６の詳細について説明する。
【００８３】
第２貯留部５４は、ＥＧＲ側凝縮水を貯留しておくための例えばタンクであって、本実施形態では、高圧ＥＧＲクーラ４２と高圧ＥＧＲ弁４３との間の高圧ＥＧＲ通路４１に設けられる。
【００８４】
第２ドレン通路５５は、第２貯留部５４に溜めたＥＧＲ側凝縮水を、タービン２２ｂよりも排気流れ方向下流側の排気通路に排出することができるように、一端部が第２貯留部５４に連結され、他端部が排気後処理装置３２ｂの入口側に連結された通路である。
【００８５】
第２ドレン弁５６は、第２電子制御ユニット２００によって開閉される電磁弁であって、第２ドレン通路５５に設けられる。第２ドレン弁５６を開くことで、第２貯留部５４に溜めたＥＧＲ側凝縮水を排気通路に排出することができる。
【００８６】
なお本実施形態では、第２ドレン弁５６を開いたときに、第２貯留部５４内のＥＧＲ側凝縮水が重力によって自然に第２ドレン通路５５を流れて排気通路に排出されるように、第２ドレン通路５５の一端側が他端側よりも重力方向上側に位置するようになっているが、第２ドレン通路５５の一端側を他端側よりも重力方向上側に位置させることが無理な場合には、例えば第２ドレン通路５５にポンプを設け、ポンプによって第２貯留部５４内のＥＧＲ側凝縮水を強制的に排気通路に排出することができるようにしてもよい。
【００８７】
この本実施形態による希釈装置５によれば、空気（新気）と共に、空気よりも高温の低圧ＥＧＲガスをインタクーラ２３に流入させることができるので、インタクーラ２３の内部で結露によって生じる吸気側凝縮水の発生量を増加させることができる。このとき、低圧ＥＧＲガスは、排気後処理装置３２ａ、３２ｂによって浄化された後の酸性物質を含まない排気であるため、吸気側凝縮水は中性に保たれる。
【００８８】
また、高圧ＥＧＲクーラ４２よりもＥＧＲガスの流れ方向下流側に第２貯留部５４を設けることで、ＥＧＲ側凝縮水を貯めておくことができると共に、吸気側凝縮水で希釈した後のＥＧＲ側凝縮水を機関本体の各気筒１０に流入させることなく第２ドレン通路５５を介して排気通路に排出することができる。そのため、機関本体にＥＧＲ側凝縮水が付着することを抑制でき、機関本体の金属腐食を一層抑制することができる。
【００８９】
以下、図８を参照して本実施形態による希釈制御について説明する。
【００９０】
図８は、本実施形態による希釈制御について説明するフローチャートである。なお、図８のフローチャートにおいて、ステップＳ１からステップＳ８、及びステップＳ１０までの処理は第１実施形態と同様なので、ここでは説明を省略する。
【００９１】
ステップＳ３１において、電子制御ユニット２００は、第１貯留部５１の貯留水量を増量させる制御を開始する。本実施形態では電子制御ユニット２００は、第１実施形態と同様にインタクーラ２３の冷却性能を向上させる制御を実施すると共に、排気シャッタ弁４６の開度を小さくして、低圧ＥＧＲ弁４５を開くことで、低圧ＥＧＲガスを吸気通路に還流させる。
【００９２】
これにより、空気（新気）と共に、空気よりも高温の低圧ＥＧＲガスをインタクーラ２３に流入させることができるので、低圧ＥＧＲガスを還流させない場合と比較して、インタクーラ２３の内部で結露によって生じる吸気側凝縮水の発生量を増加させることができる。
【００９３】
ステップＳ３２において、電子制御ユニット２００は、第１貯留部５１の貯留水量を増量させる制御を終了する。
【００９４】
ステップＳ３３において、電子制御ユニット２００は、第２ドレン弁５６を所定時間だけ開き、吸気側凝縮水で希釈した後のＥＧＲ側凝縮水を、第２貯留部５４から第２ドレン通路５５を介して排気通路に排出する。なお、本実施形態では第２ドレン弁５６を所定時間だけ開くようにしているが、第２貯留部５４に水位センサ２１１を別途に設けている場合であれば、第２貯留部５４内の貯留水量の所定水量になるまで第２ドレン弁５６を開くようにしてもよい。
【００９５】
これにより、吸気側凝縮水で希釈した後のＥＧＲ側凝縮水を機関本体の各気筒１０に流入させることなく第２ドレン通路５５を介して排気通路に排出することができる。そのため、機関本体にＥＧＲ側凝縮水が付着することを抑制でき、機関本体の金属腐食を一層抑制することができる。
【００９６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【符号の説明】
【００９７】
１    機関本体
２３    インタクーラ（吸気冷却器）
４１    高圧ＥＧＲ通路（ＥＧＲ通路）
４２    高圧ＥＧＲクーラ（ＥＧＲガス冷却器）
５１    貯留部
５２    ドレン通路
５３    ドレン弁
１００    内燃機関
２００    電子制御ユニット（制御装置）
【図１】
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【図２】
2020016170.tif 000004
【図３】
2020016170.tif 000005
【図４】
2020016170.tif 000006
【図５】
2020016170.tif 000007
【図６】
2020016170.tif 000008
【図７】
2020016170.tif 000009
【図８】
2020016170.tif 000010