(57)【要約】【課題】ＥＧＲクーラ通過後の吸気通路中で凝縮水が発生することを防止することができる低圧ＥＧＲ装置を備えた内燃機関を提供する。【解決手段】低圧ＥＧＲ装置を備えたディーゼルエンジン１０は、ターボチャージャ１９と、ＥＧＲ通路３０と、ＥＧＲクーラ３１と、ＥＧＲクーラ３１に供給する冷媒の流量を調整する冷媒ポンプ３７とを備える。ディーゼルエンジン１０のＥＣＵ４３は、ＥＧＲガスと新気とを合わせた吸気ガスの飽和水蒸気圧未満の目標水蒸気分圧を推定するとともに目標水蒸気分圧に対応した目標ＥＧＲガス温を推定する。さらに、ＥＣＵ４３は冷媒ポンプ３７の駆動を制御する。そして、ＥＣＵ４３は、ＥＧＲクーラ３１通過後のＥＧＲガス温が推定された目標ＥＧＲガス温にまで冷却されるように冷媒ポンプ３７の駆動を制御してＥＧＲクーラ３１に供給される冷媒の流量を調整する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に配置されたタービン、及び前記内燃機関の吸気通路に配置されたコンプレッサを有するターボチャージャと、
前記タービンよりも下流の排気通路から排気ガスの一部をＥＧＲガスとして取り込み前記コンプレッサよりも上流の吸気通路へ前記ＥＧＲガスを還流させるＥＧＲ通路、前記ＥＧＲ通路に配置され前記ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ、及び前記ＥＧＲクーラで発生した凝縮水の排出手段を有する低圧ＥＧＲ装置と、を備えた内燃機関において、
前記ＥＧＲクーラの冷却能力を可変制御するＥＧＲガス温制御手段と、
前記吸気通路における吸気温を検出する吸気温検出手段と、
前記吸気通路における吸気圧を検出する吸気圧検出手段と、
前記吸気通路における前記ＥＧＲガスと吸入空気との合流部より上流側にて前記吸入空気の湿度を検出する湿度検出手段と、
前記吸気温検出手段、吸気圧検出手段、及び湿度検出手段の検出結果に基づいて、前記合流部より下流側の吸気通路内での凝縮水の発生を推定する凝縮水発生推定手段と、を備え、前記凝縮水発生推定手段により前記凝縮水が発生すると推定された場合には、前記ＥＧＲガス温制御手段により、前記ＥＧＲクーラより下流側の前記ＥＧＲガス温を低下させる制御を行うことを特徴とする低圧ＥＧＲ装置を備えた内燃機関。
【請求項２】
前記ＥＧＲクーラよりも下流の前記ＥＧＲ通路に設けられ前記ＥＧＲクーラを通過した後の前記ＥＧＲガス温を検出するＥＧＲガス温検出手段を備える請求項１に記載の低圧ＥＧＲ装置を備えた内燃機関。
【請求項３】
前記吸気温検出手段は、前記合流部より下流に配置された温度センサであり、前記吸気圧検出手段は前記合流部より下流に配置された吸気圧センサである請求項１又は請求項２に記載の低圧ＥＧＲ装置を備えた内燃機関。
【請求項４】
前記吸気通路における少なくとも前記合流部と前記コンプレッサとの間に、第１温度センサ及び第１吸気圧センサが配置されている請求項３に記載の低圧ＥＧＲ装置を備えた内燃機関。
【請求項５】
前記吸気通路における前記コンプレッサより下流にインタークーラが配置され、前記インタークーラより下流側に、第２温度センサ及び第２吸気圧センサが配置されている請求項４に記載の低圧ＥＧＲ装置を備えた内燃機関。
【請求項６】
前記ＥＧＲガス温制御手段としての冷媒ポンプを備え、前記冷媒ポンプの回転数の変更により前記ＥＧＲクーラに流れる冷媒の流量を変更することで、前記ＥＧＲクーラの冷却能力が可変制御される請求項１〜請求項５のうちいずれか一項に記載の低圧ＥＧＲ装置を備えた内燃機関。
【請求項７】
前記ＥＧＲクーラよりも下流の前記ＥＧＲ通路には前記ＥＧＲクーラを通過した後の前記ＥＧＲガスを加熱する加熱手段を備える請求項１〜請求項６のうちいずれか一項に記載の低圧ＥＧＲ装置を備えた内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低圧ＥＧＲ装置を備えた内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボチャージャを備えた内燃機関のＥＧＲ装置には、タービンよりも下流の排気通路から排気ガスの一部をＥＧＲガスとして取り込むとともに、取り込んだＥＧＲガスをコンプレッサよりも上流の吸気通路へ還流させるＥＧＲ通路を備えるものがある。このようなＥＧＲ装置は、タービンよりも上流の排気通路から、コンプレッサよりも下流の吸気通路へＥＧＲガスを環流させるＥＧＲ装置と区別して、低圧ＥＧＲ装置と呼称されることがある。低圧ＥＧＲ装置においては、他のＥＧＲ装置よりも環流されるガス温度が相対的に低いため、ＥＧＲガスが冷却されると、ＥＧＲガスに含まれる水分が酸性の凝縮水（凝縮物）となって発生しやすい。この酸性の凝縮水がＥＧＲガスと共に吸気通路へ環流されると、環流された位置よりも下流側に配置された部品、例えばコンプレッサが損傷を受ける、又は吸気系部品の腐食が生じる等の不具合が発生してしまう。
【０００３】
特許文献１に開示の低排出形ディーゼルサイクルエンジンでは、排気管（排気通路）から分岐したＥＧＲ通路に設けた冷却装置によってＥＧＲガスを冷却して凝縮物を発生させる。そして、発生させた凝縮物、及び排気から除去された汚染物質を、戻し管を介して排気管へ戻すことで、凝縮物及び汚染物質が除去された排気をＥＧＲガスとしてコンプレッサに供給し、排気によりポンプ（コンプレッサ）が汚れないようにして凝縮物による不具合の発生を防止している。
【０００４】
また、特許文献２に開示のＥＧＲクーラ装置は、排気の一部をＥＧＲガスとしてＥＧＲクーラを介して吸気管（吸気通路）に還流させる還流路を備え、この環流路にはＥＧＲガス還流量を制御するＥＧＲバルブが設けられている。また、ＥＧＲクーラ装置は、ＥＧＲクーラにエンジン冷却水を循環させる冷却水循環路を備えている。この冷却水循環路には冷却水流量を調整する冷却水調整弁が設けられ、さらに、ＥＧＲクーラの冷却水吐出側に冷却水温度センサ、還流路にＥＧＲガス温度センサ、エンジンに回転センサと負荷センサが設けられている。そして、ＥＧＲ制御装置は、ＥＧＲバルブと冷却水調整弁とを制御して、ＥＧＲクーラでＥＧＲガスが過冷されることを防ぐように制御し、過冷による凝縮水の発生を防ぐようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００３−５０５６４２号公報
【特許文献２】特開平１１−３５１０７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の低排出形ディーゼルサイクルエンジンは、ＥＧＲガスが吸気管の空気と合流される前に、凝縮物（凝縮水）を発生させることで汚染物質（排気中のＰＭ等）を除去し、ポンプ（コンプレッサ）の汚れ（凝縮物による不具合）を防止するものである。ところで、ＥＧＲ通路上の冷却装置として一般的に利用されるＥＧＲクーラでは、内燃機関の冷却水を利用するために、供給される冷却水温度が比較的高く、温度制御も行われていない。このため、ＥＧＲガスが、吸入ポートから吸入された空気に合流した後、空気の湿度や水蒸気分圧、さらには外気温度等の影響によって、吸気通路中で凝縮水が発生してしまうことがある。すなわち、特許文献１においては汚染物質の除去には支障は無いが、凝縮水への対策としての不十分である。
【０００７】
また、特許文献２のＥＧＲクーラ装置は、ＥＧＲクーラを可変制御することでＥＧＲクーラでＥＧＲガスが過冷され、凝縮水が発生することを防ぐものである。よって、ＥＧＲクーラにおいては過冷を防ぐことで凝縮水の発生を防ぐことは可能であるが、ＥＧＲガスがＥＧＲクーラを通過し、吸気管から吸入された空気と合流した後のことが考慮されていないため、空気の湿度や水蒸気分圧、さらには外気温度等の影響によって、吸気管中で凝縮水が発生してしまうという問題があった。
【０００８】
本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的は、ＥＧＲクーラ通過後の吸気通路中で凝縮水が発生することを防止することができる低圧ＥＧＲ装置を備えた内燃機関を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、内燃機関の排気通路に配置されたタービン、及び前記内燃機関の吸気通路に配置されたコンプレッサを有するターボチャージャと、前記タービンよりも下流の排気通路から排気ガスの一部をＥＧＲガスとして取り込み前記コンプレッサよりも上流の吸気通路へ前記ＥＧＲガスを還流させるＥＧＲ通路、前記ＥＧＲ通路に配置され前記ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ、及び前記ＥＧＲクーラで発生した凝縮水の排出手段を有する低圧ＥＧＲ装置と、を備えた内燃機関において、前記ＥＧＲクーラの冷却能力を可変制御するＥＧＲガス温制御手段と、前記吸気通路における吸気温を検出する吸気温検出手段と、前記吸気通路における吸気圧を検出する吸気圧検出手段と、前記吸気通路における前記ＥＧＲガスと吸入空気との合流部より上流側にて前記吸入空気の湿度を検出する湿度検出手段と、前記吸気温検出手段、吸気圧検出手段、及び湿度検出手段の検出結果に基づいて、前記合流部より下流側の吸気通路内での凝縮水の発生を推定する凝縮水発生推定手段と、を備え、前記凝縮水発生推定手段により前記凝縮水が発生すると推定された場合には、前記ＥＧＲガス温制御手段により、前記ＥＧＲクーラより下流側の前記ＥＧＲガス温を低下させる制御を行うことを要旨とする。
【００１０】
これによれば、吸気通路上の合流部でＥＧＲガスが吸入空気に混合された後、各検出手段からの検出結果に基づいて、凝縮水発生推定手段により合流部より下流側で凝縮水が発生すると推定された場合には、ＥＧＲガス温制御手段はＥＧＲクーラより下流側のＥＧＲガス温を低下させる。その結果、ＥＧＲクーラ及びその下流で凝縮水の発生が促され、除湿が進み、吸入空気とＥＧＲガスとが混合された後に、吸気通路中で凝縮水が発生してしまうことを防止することができる。
【００１１】
また、前記ＥＧＲクーラよりも下流の前記ＥＧＲ通路に設けられ前記ＥＧＲクーラを通過した後の前記ＥＧＲガス温を検出するＥＧＲガス温検出手段を備えていてもよい。
これによれば、ＥＧＲクーラ通過後のＥＧＲガス温をＥＧＲガス温検出手段により正確に検出することができる。そして、ＥＧＲガス温検出手段によって得られた検出結果に基づいてＥＧＲガス温制御手段がＥＧＲガス温を制御することで、ＥＧＲガス温制御手段が行うＥＧＲガス温の制御を正確に行うことができる。
【００１２】
また、前記吸気温検出手段は、前記合流部より下流に配置された温度センサであり、前記吸気圧検出手段は前記合流部より下流に配置された吸気圧センサであってもよい。この場合、前記吸気通路における少なくとも前記合流部と前記コンプレッサとの間に、第１温度センサ及び第１吸気圧センサが配置されていてもよく、さらには、前記吸気通路における前記コンプレッサより下流にインタークーラが配置され、前記インタークーラより下流側に、第２温度センサ及び第２吸気圧センサが配置されていてもよい。
【００１３】
これによれば、温度センサと吸気圧センサを用いることで、合流部より下流での吸気温及び吸気圧を直接検出する。このため、各吸気温及び吸気圧の値を、推定により得る場合と比較して正確な値を得ることができ、吸入空気とＥＧＲガスとが混合された後の吸気ガスを確実に除湿するための制御をより正確に行うことができる。
【００１４】
また、前記ＥＧＲガス温制御手段としての冷媒ポンプを備え、前記冷媒ポンプの回転数の変更により前記ＥＧＲクーラに流れる冷媒の流量を変更することで、前記ＥＧＲクーラの冷却能力が可変制御されるようにしてもよい。
【００１５】
これによれば、冷媒ポンプによりＥＧＲクーラに供給する冷媒流量を正確に調整することができ、ＥＧＲクーラより下流側のＥＧＲガス温を正確に調整することができる。
また、前記ＥＧＲクーラよりも下流の前記ＥＧＲ通路には前記ＥＧＲクーラを通過した後の前記ＥＧＲガスを加熱する加熱手段を備えていてもよい。
【００１６】
これによれば、ＥＧＲクーラでＥＧＲガスが目標ＥＧＲガス温より冷えてしまった場合には、加熱手段の加熱によってＥＧＲガスを加熱して、ＥＧＲガス温を目標ＥＧＲガス温に調整することができる。ＥＧＲガスが過冷されると、ＥＧＲガスが空気と混合されたとき、ＥＧＲガスによって空気が冷やされ、凝縮水が発生してしまう虞がある。よって、加熱手段によってＥＧＲガスを加熱することで、ＥＧＲガスと空気が混合されたときの凝縮水発生を防止することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ＥＧＲクーラ通過後の吸気通路中で凝縮水が発生することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態の低圧ＥＧＲ装置を備えたディーゼルエンジンを示す図。
【図２】ＥＧＲガス温制御のための処理を示すフローチャート。
【図３】目標ＥＧＲガス温を算出するための行程を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の低圧ＥＧＲ装置を備えた内燃機関を、低圧ＥＧＲ装置を備えたディーゼルエンジンに具体化した一実施形態を図１〜図３にしたがって説明する。
図１に示すように、低圧ＥＧＲ装置を備えたディーゼルエンジン（以下、単にディーゼルエンジン１０と記載する）のシリンダブロック（図示せず）には複数の気筒１１が設けられるとともに、シリンダブロックに連結されたシリンダヘッド１２には気筒１１毎に燃料噴射ノズル１３が取り付けられている。ディーゼルエンジン１０において、燃料は燃料ポンプ１４及びコモンレール１５を経由して燃料噴射ノズル１３へ供給されるとともに、各燃料噴射ノズル１３は各気筒１１内に燃料を噴射する。
【００２０】
シリンダヘッド１２にはインテークマニホールド１６が接続されるとともに、このインテークマニホールド１６には、集合部１６ａと、集合部１６ａから各気筒１１に分岐する複数の枝管１６ｂとが設けられている。このインテークマニホールド１６の集合部１６ａには第１吸気管１７ａの一端が接続されるとともに、この第１吸気管１７ａの他端にはターボチャージャ１９のコンプレッサ１９１が設けられている。ターボチャージャ１９は、排気ガス流によって作動される公知の可変ノズル式ターボチャージャである。第１吸気管１７ａの途中にはインタークーラ２１が設けられている。インタークーラ２１は、第１吸気管１７ａ内の吸気通路を流れる空気を冷却する。
【００２１】
ターボチャージャ１９のコンプレッサ１９１には第２吸気管１７ｂの一端が接続されるとともに、この第２吸気管１７ｂの途中にはＥＧＲバルブ１８が配設されている。また、第２吸気管１７ｂの途中にはＥＧＲ通路３０の一端が接続されている。さらに、第２吸気管１７ｂの他端にはエアクリーナ２０が接続されている。そして、第１吸気管１７ａ、第２吸気管１７ｂ、及びインテークマニホールド１６の内側には、エアクリーナ２０を介して吸入された空気（吸入空気、所謂新気）が流れ、第１〜第２吸気管１７ａ〜１７ｂの内側及びインテークマニホールド１６の内側に吸気通路が形成されている。
【００２２】
シリンダヘッド１２にはエキゾーストマニホールド２３が接続されている。エキゾーストマニホールド２３には、排気管２４が接続されるとともに、この排気管２４内には排気通路が形成されている。排気管２４の途中には、ターボチャージャ１９のタービン１９２、及びＤＰＦを用いた排気浄化装置２６が介在されている。そして、気筒１１から排出された排気は、エキゾーストマニホールド２３、ターボチャージャ１９のタービン１９２及び排気浄化装置２６を経由して大気に放出される。
【００２３】
排気管２４において、排気浄化装置２６よりも下流にはＥＧＲ通路３０の他端が接続されるとともに、このＥＧＲ通路３０の一端はＥＧＲバルブ１８に接続されている。このＥＧＲ通路３０は、排気管２４内を流れる排気ガスの一部を吸気通路（第２吸気管１７ｂ）へ環流させる。すなわち、ＥＧＲ通路３０は、タービン１９２よりも下流の排気通路から排気ガスの一部をＥＧＲガスとして取り込み、そのＥＧＲガスをコンプレッサ１９１よりも上流の吸気通路へ還流させる。そして、第２吸気管１７ｂ上のＥＧＲバルブ１８が、ＥＧＲガスと吸入空気との合流部となる。
【００２４】
ＥＧＲ通路３０の途中にはＥＧＲクーラ３１が設けられている。ＥＧＲクーラ３１は、ＥＧＲ通路３０を流れる排気ガスを冷却する。また、ＥＧＲクーラ３１には、ＥＧＲクーラ３１で発生した凝縮水をＥＧＲクーラ３１から排出し、貯留する排出手段としての貯留タンク３１ａが一体に設けられている。そして、ＥＧＲ通路３０、ＥＧＲクーラ３１、及び貯留タンク３１ａとから低圧ＥＧＲ装置が構成されている。
【００２５】
また、ＥＧＲクーラ３１には、冷媒循環通路３５を介して熱交換器３６が接続されている。冷媒循環通路３５は、熱交換器３６で冷却された冷媒（例えば、冷却水）をＥＧＲクーラ３１に導入する冷媒導入路３５ａと、ＥＧＲガス冷却後の冷媒を熱交換器３６へ導出する冷媒導出路３５ｂとからなる。冷媒導入路３５ａにはＥＧＲクーラ３１へ導入する冷媒の流量を調整するＥＧＲガス温制御手段としての冷媒ポンプ３７が設けられている。さらに、ＥＧＲ通路３０において、ＥＧＲクーラ３１よりも下流には、ＥＧＲクーラ３１通過後のＥＧＲガスを加熱する加熱手段としてのヒータ３３が設けられている。
【００２６】
このディーゼルエンジン１０は、ＥＣＵ４３によって駆動が制御される。ＥＣＵ４３は、ＣＰＵ（中央処理制御装置）、各種プログラムや各種情報、マップ等を予め記憶したメモリ、入力インターフェース（図示せず）、出力インターフェース（図示せず）等を備えた電子制御ユニットである。また、ＥＣＵ４３には、エアフロメータ４４、湿度センサ４５、第１吸気温センサ４６、第１吸気圧センサ４７、第２吸気温センサ４８、第２吸気圧センサ４９、及びＥＧＲガス温センサ５０が信号接続されている。
【００２７】
エアフロメータ４４は、第２吸気管１７ｂに設けられるとともに、エアクリーナ２０を介して第２吸気管１７ｂに吸入された空気（新気）の流量（以下、新気量Ｇａと記載する）を検出する。エアフロメータ４４によって得られた新気量Ｇａに関する情報（検出信号）は、ＥＣＵ４３へ送られる。湿度検出手段としての湿度センサ４５は、第２吸気管１７ｂにおけるエアフロメータ４４よりも下流に設けられ、ＥＧＲガスと新気との合流部（ＥＧＲバルブ１８）より上流側にて吸入された新気の湿度を検出する。湿度センサ４５によって得られた湿度に関する情報（検出信号）は、ＥＣＵ４３へ送られる。
【００２８】
吸気温検出手段としての第１吸気温センサ４６は、第２吸気管１７ｂにおけるＥＧＲバルブ１８（合流部）よりも下流、すなわちＥＧＲバルブ１８とコンプレッサ１９１との間に配置され、新気とＥＧＲガスとが混合された吸気ガスの吸気温を検出する。第１吸気温センサ４６によって得られた吸気温に関する情報（検出信号）は、ＥＣＵ４３へ送られる。吸気圧検出手段としての第１吸気圧センサ４７は、第２吸気管１７ｂにおけるＥＧＲバルブ１８（合流部）よりも下流、すなわち、ＥＧＲバルブ１８とコンプレッサ１９１との間に配置され、新気とＥＧＲガスとが混合された吸気ガスの吸気圧を検出する。第１吸気圧センサ４７によって得られた吸気圧に関する情報（検出信号）は、ＥＣＵ４３へ送られる。
【００２９】
吸気温検出手段としての第２吸気温センサ４８は、第２吸気管１７ｂにおけるＥＧＲバルブ１８より下流であり、さらには第１吸気管１７ａにおけるインタークーラ２１よりも下流に配置されている。この第２吸気温センサ４８は、気筒１１に吸入される直前の吸気ガスの吸気温を検出する。第２吸気温センサ４８によって得られた吸気温に関する情報（検出信号）は、ＥＣＵ４３へ送られる。吸気圧検出手段としての第２吸気圧センサ４９は、第２吸気管１７ｂにおけるＥＧＲバルブ１８より下流であり、さらには第１吸気管１７ａにおけるインタークーラ２１よりも下流に配置されている。この第２吸気圧センサ４９は、気筒１１に吸入される直前の吸気ガスの吸気圧を検出する。第２吸気圧センサ４９によって得られた吸気圧に関する情報（検出信号）は、ＥＣＵ４３へ送られる。
【００３０】
ＥＧＲガス温検出手段としてのＥＧＲガス温センサ５０は、ＥＧＲ通路３０におけるＥＧＲクーラ３１よりも下流に配置されるとともに、ＥＧＲクーラ３１通過後のＥＧＲガス温を検出する。ＥＧＲガス温センサ５０によって得られたＥＧＲガス温に関する情報（検出信号）は、ＥＣＵ４３へ送られる。また、ＥＣＵ４３には、ヒータ３３及び冷媒ポンプ３７が信号接続されており、ヒータ３３及び冷媒ポンプ３７はＥＣＵ４３によって駆動が制御される。そして、冷媒ポンプ３７によってＥＧＲクーラ３１へ導入する冷媒の流量が調整される結果、ＥＧＲクーラ３１によるＥＧＲガスの冷却能力が可変制御されるため、ＥＣＵ４３がＥＧＲガス温制御手段を構成している。
【００３１】
次に、上記構成の低圧ＥＧＲ装置を備えたディーゼルエンジン１０において実行されるＥＧＲガス温を制御するための処理について図２に基づいて説明するとともに、その処理中に行われる目標ＥＧＲガス温の算出方法について図３に基づいて説明する。なお、目標ＥＧＲガス温の算出の順序は、適宜変更されてもよい。
【００３２】
さて、ディーゼルエンジン１０において、気筒１１から排出された排気ガスは、エキゾーストマニホールド２３、ターボチャージャ１９のタービン１９２、及び排気浄化装置２６を経由して大気に放出される。低圧ＥＧＲ装置がＯＮされると、排気ガスの一部は、ディーゼルエンジン１０の運転状況に応じて予め設定されたＥＧＲガス量が、ＥＧＲ通路３０に取り込まれる。そして、低圧ＥＧＲ装置がＯＮされると、ＥＣＵ４３は、冷媒ポンプ３７を駆動させるため、ＥＧＲクーラ３１には冷媒導入路３５ａを介して熱交換器３６から冷媒が導入される。このため、ＥＧＲ通路３０に取り込まれたＥＧＲガスは、ＥＧＲクーラ３１を通過する際に、冷媒によって冷却される。なお、ＥＧＲクーラ３１から導出された冷媒は、冷媒導出路３５ｂを介して熱交換器３６へ戻され、熱交換器３６で熱交換されて冷却される。
【００３３】
ＥＧＲガスは、ＥＧＲクーラ３１で冷却された後、ＥＧＲバルブ１８で流量が調整されて第２吸気管１７ｂに取り込まれる。そして、第２吸気管１７ｂに取り込まれたＥＧＲガスは、第２吸気管１７ｂに吸入された新気と共に、コンプレッサ１９１で圧縮された後、第１吸気管１７ａ、インタークーラ２１、及びインテークマニホールド１６を介して気筒１１に吸入される。
【００３４】
ディーゼルエンジン１０において、ＥＧＲクーラ３１通過後の第１吸気管１７ａや第２吸気管１７ｂで凝縮水が発生することを防止するために、ＥＣＵ４３は、低圧ＥＧＲ装置がＯＮされると冷媒ポンプ３７の回転数を適宜制御し、その制御により、ＥＧＲクーラ３１より下流側のＥＧＲガス温を制御する。具体的には、まず、ＥＣＵ４３は、所定期間毎に、各センサ４４，４５，４６，４７，４８，４９の検出に係る検出信号から目標ＥＧＲガス温を算出する（図２のステップＳ１）。すなわち、ディーゼルエンジン１０において、図３に示すように、エアフロメータ４４は、第２吸気管１７ｂに吸入された新気量Ｇａを検出する（行程Ｋ１）。また、湿度センサ４５は、第２吸気管１７ｂに吸入された新気量Ｇａ中の湿度を検出する（行程Ｋ２）。
【００３５】
また、ディーゼルエンジン１０において、第１吸気温センサ４６及び第１吸気圧センサ４７は、第２吸気管１７ｂにおいて、新気とＥＧＲガスとが混合された吸気ガスの吸気温及び吸気圧を検出する（行程Ｋ３）。さらに、ディーゼルエンジン１０において、第２吸気温センサ４８及び第２吸気圧センサ４９は、第１吸気管１７ａにおいて、インタークーラ２１通過後の吸気ガスの吸気温及び吸気圧を検出する（行程Ｋ４）。
【００３６】
そして、ステップＳ１において、ＥＣＵ４３は、エアフロメータ４４によって得られた新気量Ｇａに関する情報（検出信号）、及び湿度センサ４５によって得られた湿度に関する情報（検出信号）に基づいて、予めＥＣＵ４３に記憶されたマップから新気中の水蒸気量Ｇａｗを算出する（行程Ｋ５）。なお、水蒸気量Ｇａｗは、エアフロメータ４４によって得られた新気量Ｇａに関する情報、及び湿度センサ４５によって得られた湿度に関する情報とから理論式を用いて演算し、算出してもよい。
【００３７】
また、ＥＣＵ４３は、ＥＧＲ率「（ＥＧＲガス量Ｇｅ／（新気量Ｇａ＋ＥＧＲガス量Ｇｅ）×１００％」という指標を用いてディーゼルエンジン１０の運転状態に応じてＥＧＲガス量を制御している。そして、ＥＣＵ４３は、予め設定されたＥＧＲ率に関する指標と、エアフロメータ４４によって得られた新気量Ｇａに関する情報（検出信号）から、ＥＧＲガス量Ｇｅを算出する（行程Ｋ６）。さらに、ＥＣＵ４３は、燃料噴射量及びＥＧＲ率に基づいて、予めＥＣＵ４３に記憶されたマップからＥＧＲガス中の水蒸気量Ｇｅｗを算出する（行程Ｋ７）。なお、水蒸気量Ｇｅｗは、燃料噴射量及びＥＧＲ率に基づいて理論式を用いて演算し、算出してもよい。
【００３８】
また、ＥＣＵ４３は、得られた吸気温及び吸気圧に関する情報（検出信号）に基づいて、予めＥＣＵ４３に記憶されたマップから、第２吸気管１７ｂ中での新気とＥＧＲガス混合直後の吸気ガスの飽和水蒸気圧を算出する（行程Ｋ８）。なお、飽和水蒸気圧は、吸気温及び吸気圧から理論式を用いて演算し、算出してもよい。
【００３９】
さらに、ＥＣＵ４３は、得られた吸気温及び吸気圧に関する情報（検出信号）に基づいて、予めＥＣＵ４３に記憶されたマップから、第１吸気管１７ａ中でのインタークーラ２１通過後の吸気ガスの飽和水蒸気圧を算出する（行程Ｋ９）。なお、飽和水蒸気圧は、吸気温及び吸気圧から理論式を用いて演算し、算出してもよい。
【００４０】
その後、ＥＣＵ４３は、第２吸気管１７ｂにおいて、ＥＧＲバルブ１８より上流側と下流側の飽和水蒸気圧を比較して低い方の飽和水蒸気圧を選択する（行程Ｋ１０）。この選択された飽和水蒸気圧が、ＥＣＵ４３によって推定される、吸気通路中の最低飽和水蒸気圧Ｐｓとなる。
【００４１】
次に、ＥＣＵ４３は、以下の行程を得て目標ＥＧＲガス温を算出する。
新気量Ｇａ、新気中の水蒸気量Ｇａｗ、ＥＧＲガス量Ｇｅ、ＥＧＲガス中の水蒸気量Ｇｅｗ、吸気ガスの最低飽和水蒸気圧Ｐｓ、吸気ガスの水蒸気分圧Ｐｗ、吸気ガスの全圧Ｐ、ＥＧＲクーラ３１の内圧Ｐｅとすると、吸気ガスの絶対湿度Ｘは
絶対湿度Ｘ＝（Ｇａｗ＋Ｇｅｗ）／（Ｇａ＋Ｇｅ）…条件式１
で表され、吸気ガスの相対湿度φは
相対湿度φ＝Ｐｗ／Ｐｓ…条件式２
で表される。条件式１，２を用いると
絶対湿度Ｘと相対湿度φとは、
Ｘ＝０．６２２×φ×Ｐｓ／（Ｐ−φＰｓ）
の関係より、
Ｘ＝０．６２２×Ｐｗ／（Ｐ−Ｐｓ）
となり、飽和状態ではＰｗ＝Ｐｓより
Ｘ＝０．６２２×Ｐｓ／（Ｐ−Ｐｓ）
となる。
【００４２】
よって、吸気ガス中の水蒸気が凝縮しないためのＥＧＲガス中の水蒸気量Ｇｅｗ’は
（Ｇａｗ＋Ｇｅｗ’）／（Ｇａ＋Ｇｅ）＝０．６２２×Ｐｓ／（Ｐ−Ｐｓ）
より
Ｇｅｗ’＝０．６２２×Ｐｓ／（Ｐ−Ｐｓ）×（Ｇａ＋Ｇｅ）−Ｇａｗ
と表され、ＥＧＲクーラ３１での目標絶対湿度Ｘ’は、
Ｘ’＝Ｇｅｗ／Ｇｅと算出される（行程Ｋ１１）。
【００４３】
さらに、ＥＧＲクーラ３１での目標水蒸気分圧Ｐｓｅ’は、
Ｐｓｅ’＝Ｘ’／（０．６２２＋Ｘ’）×Ｐｅ
と算出される（行程Ｋ１１）。
【００４４】
ＥＣＵ４３は、目標絶対湿度Ｘ’と目標水蒸気分圧Ｐｓｅ’とから、予めＥＣＵ４３に記憶されたマップから目標ＥＧＲガス温を算出する（行程Ｋ１２）。目標絶対湿度Ｘ’と目標水蒸気分圧Ｐｓｅ’は、ＥＧＲガスが新気に混合されて吸気ガスとなっても、吸気ガスの飽和水蒸気圧が最低飽和水蒸気圧Ｐｓ未満となるための、吸気ガスの絶対湿度と水蒸気分圧である。そして、ＥＣＵ４３によって推定される目標ＥＧＲガス温は、吸気ガスが目標絶対湿度Ｘ’と目標水蒸気分圧Ｐｓｅ’となるときの温度に設定されている。
【００４５】
上記のように、ステップＳ１でＥＣＵ４３により目標ＥＧＲガス温が算出された後、ＥＣＵ４３は、ＥＧＲガス温センサ５０によって検出されたＥＧＲガス温と、目標ＥＧＲガス温とを比較する（ステップＳ２）。そして、ＥＣＵ４３は、比較した結果、凝縮水が発生する条件下となると推定した場合には、ＥＧＲガス温が目標ＥＧＲガス温になるように冷媒ポンプ３７の駆動（回転数）を補正し（ステップＳ３）、ＥＧＲクーラ３１より下流側のＥＧＲガス温を低下させる。すると、ＥＧＲクーラ３１において、冷媒によってＥＧＲガスが冷却されることによって発生した凝縮水は、ＥＧＲクーラ３１から排出され貯留タンク３１ａに貯留される。貯留タンク３１ａに貯留された凝縮水は適宜排出される。
【００４６】
ステップＳ３が終了した後、次の周期での制御が行われ、行程Ｋ１〜行程Ｋ１２が実行される。よって、ＥＣＵ４３が、凝縮水の発生を推定する凝縮水発生推定手段を構成している。
【００４７】
なお、上記の目標ＥＧＲガス温の算出方法では、算出行程を簡易にする為に、新気とＥＧＲガスの合流後の吸気ガスの温度について、ＥＧＲガス温が目標ＥＧＲガス温となったときの値を推定していない。よって、所定周期で前記制御が繰返されることで、吸気ガスの温度、及びＥＧＲクーラより下流のＥＧＲガス温は、合流後に凝縮水の発生しない値に収束するが、その値は、最初に算出された目標ＥＧＲガス温よりずれることもある。
【００４８】
ＥＧＲクーラ３１で目標ＥＧＲガス温に調整（冷却）されたＥＧＲガスは、ＥＧＲバルブ１８によって新気と合流され、ＥＧＲガスと新気とが混合された吸気ガスは、第２吸気管１７ｂ、コンプレッサ１９１、及び第１吸気管１７ａを通過し、さらに、インタークーラ２１を介して気筒１１に吸入される。
【００４９】
なお、ＥＧＲクーラ３１でＥＧＲガスが過冷されてしまい、ＥＧＲガス温センサ５０によって得られたＥＧＲガス温が目標ＥＧＲガス温より低くなってしまった場合には、ＥＣＵ４３はヒータ３３を制御して、ＥＧＲガスが目標ＥＧＲガス温になるように加熱する。
【００５０】
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）ＥＣＵ４３は、エアフロメータ４４、湿度センサ４５、第１吸気温センサ４６、第１吸気圧センサ４７、第２吸気温センサ４８、及び第２吸気圧センサ４９から得られる情報を用いて、新気とＥＧＲガスとの混合後の吸気ガスの最低飽和水蒸気圧Ｐｓを推定する。また、ＥＣＵ４３は、ＥＧＲガスが新気に混合された後、吸気ガスの水蒸気分圧が、推定された最低飽和水蒸気圧Ｐｓ未満となるように、目標水蒸気分圧及び目標ＥＧＲガス温を算出する。そして、ＥＣＵ４３は、吸気通路で凝縮水が発生する条件となったときには、目標ＥＧＲガス温になるようにＥＧＲクーラ３１へ供給される冷媒流量を冷媒ポンプ３７で制御する。すなわち、本実施形態の低圧ＥＧＲ装置を備えたディーゼルエンジン１０は、新気とＥＧＲガスとが混合された場合には、ＥＧＲクーラ３１でのＥＧＲガスの冷やし方を調整し、ＥＧＲガスを除湿する。よって、吸気ガスが新気の温度等の影響を大きく受けても、吸気ガスから凝縮水が発生してしまうことを防止することができる。したがって、酸性の凝縮水がコンプレッサ１９１に供給されることを防止してコンプレッサ１９１の損傷や吸気系部品の腐食の発生を防止することができる。
【００５１】
（２）吸気通路中の最低飽和水蒸気圧Ｐｓを推定する場合、ＥＣＵ４３は、ＥＧＲバルブ１８下流の新気とＥＧＲガスとが混合された直後の吸気ガスの飽和水蒸気圧と、インタークーラ２１通過後の吸気ガスの飽和水蒸気圧とを比較して、低い方の飽和水蒸気圧を選択する。すなわち、吸気通路の上流と下流での飽和水蒸気圧のうち低い方を選択するため、より低い飽和水蒸気圧を吸気ガス中の最低飽和水蒸気圧Ｐｓとすることができ、凝縮水の発生を確実に防止することができる。
【００５２】
（３）吸気通路中の最低飽和水蒸気圧Ｐｓを推定する場合、ＥＣＵ４３は、ＥＧＲバルブ１８下流の新気とＥＧＲガスとが混合された直後の吸気ガスの飽和水蒸気圧と、インタークーラ２１通過後の吸気ガスの飽和水蒸気圧とを算出する。よって、例えば、吸気通路中の１箇所だけの飽和水蒸気圧を算出する場合と異なり、より正確に吸気ガスの最低飽和水蒸気圧Ｐｓを算出することができる。
【００５３】
（４）冷媒ポンプ３７の駆動をＥＣＵ４３によって制御可能にし、冷媒ポンプ３７の駆動を制御することでＥＧＲクーラ３１に供給される冷媒の流量を調整可能にした。例えば、ＥＧＲクーラ３１の冷媒をエンジン冷却水とした場合は、エンジン回転速度に応じた流量がＥＧＲクーラ３１に供給され、ＥＧＲクーラ３１の冷却効率を調整することができない。よって、ＥＣＵ４３で冷媒ポンプ３７の駆動を制御可能にしたことで、ＥＧＲクーラ３１でＥＧＲガスを目標ＥＧＲガス温に確実に調整することができ、吸気経路中での凝縮水の発生を確実に防止することができる。
【００５４】
（５）ＥＧＲ通路３０において、ＥＧＲクーラ３１より下流にヒータ３３を設け、ＥＧＲクーラ３１通過後のＥＧＲガスを加熱可能にした。そして、ＥＧＲクーラ３１でＥＧＲガスが目標ＥＧＲガス温より冷えてしまった場合には、ヒータ３３によってＥＧＲガスを加熱して、ＥＧＲガス温を目標ＥＧＲガス温に調整することができる。ＥＧＲガスが過冷されると、ＥＧＲガスが新気と混合されたとき、ＥＧＲガスによって新気が冷やされ、凝縮水が発生してしまう虞がある。よって、ヒータ３３によってＥＧＲガスを加熱することで、ＥＧＲガスと新気が混合されたときの凝縮水発生を防止することができる。
【００５５】
（６）ＥＧＲクーラ３１には貯留タンク３１ａが設けられている。よって、ＥＧＲクーラ３１でＥＧＲガスを冷却する際に発生した凝縮水を貯留タンク３１ａに排出し、貯留することができる。そして、貯留タンク３１ａに貯留した凝縮水を適宜排出することができる。
【００５６】
（７）特許文献２のように、ＥＧＲクーラ３１の冷媒にエンジン冷却水を用いると、エンジン冷却水自体が比較的高温であるため、ＥＧＲクーラ３１において十分な除湿を行うことが困難である。さらに、ＥＧＲガスから凝縮水が発生しないような比較的高温までしかＥＧＲガスを冷却しない場合は、十分なＥＧＲガスを気筒１１内に供給することができず、気筒１１内における燃焼温度を低下させ難くなり、ＮＯｘの生成低減効果が十分に得ることができない。しかし、本実施形態では、ＥＧＲクーラ３１では、凝縮水が発生するまでＥＧＲガスを冷却する。よって、気筒１１内における燃焼温度を十分に低下させ、ＮＯｘの生成低減効果を十分に得ることができる。
【００５７】
（８）冷媒ポンプ３７の駆動をＥＣＵ４３によって制御可能にし、冷媒ポンプ３７の駆動を制御することでＥＧＲクーラ３１に供給される冷媒の流量を調整可能にした。また、ヒータ３３の駆動をＥＣＵ４３によって制御可能にし、ヒータ３３の駆動を制御することで、ＥＧＲガス温を調整可能にした。よって、冷媒ポンプ３７及びヒータ３３を制御することで、ＥＧＲガスの過冷や過熱に伴うエネルギー損失を無くすことができる。
【００５８】
（９）ＥＧＲクーラ３１には冷媒循環通路３５を介して熱交換器３６が接続され、ＥＧＲクーラ３１から環流した冷媒は、熱交換器３６によって冷却される。よって、熱交換器３６で冷却された冷媒によってＥＧＲガスを効率良く冷却することができる。
【００５９】
（１０）ＥＧＲガス温は、ディーゼルエンジン１０の運転状態（噴射量、着火時期等）により大きく変化する。このため、ＥＧＲ通路３０におけるＥＧＲクーラ３１より下流にＥＧＲガス温センサ５０を設けることにより、ＥＧＲクーラ３１通過後のＥＧＲガス温をＥＧＲガス温センサ５０により正確に検出することができる。よって、ＥＧＲガス温を正確に把握して、ＥＧＲガス温を目標ＥＧＲガス温にする制御を正確に行うことができる。
【００６０】
（１１）ＥＧＲガスと新気の合流部より下流の吸気温及び吸気圧は、合流部より下流に設けた第１吸気温センサ４６、第１吸気圧センサ４７、第２吸気温センサ４８、及び第２吸気圧センサ４９により直接検出した。このため、例えば、各吸気温及び吸気圧を、推定により得る場合と比較して正確に得ることができ、吸気ガスを確実に除湿するための目標ＥＧＲガス温をより正確に算出することができる。
【００６１】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○  インタークーラ２１通過後の吸気ガスの吸気温が、気筒１１内における燃焼温度を低下させず、ＮＯｘの生成を抑制する目標吸気温になるように、インタークーラ２１で吸気ガスの温度を調整してもよい。この場合、インタークーラ２１に循環する冷却水量をポンプによって調整可能にし、インタークーラ２１の冷却効率を可変とする。そして、ＥＧＲクーラ３１で除湿されたＥＧＲガスは、ヒータ３３によって凝縮水が発生しない温度にまでヒータ３３で加熱される。その後、インタークーラ２１で目標吸気温になるように吸気ガスの温度を調整する。
【００６２】
このように構成すると、実施形態では、吸気通路中の最低飽和水蒸気圧Ｐｓを推定する場合、ＥＣＵ４３は、ＥＧＲバルブ１８下流の新気とＥＧＲガスとが混合された直後の吸気ガスの飽和水蒸気圧と、インタークーラ２１通過後の吸気ガスの飽和水蒸気圧とを比較して、低い方の飽和水蒸気圧を選択する。ここで、ＥＧＲバルブ１８下流の新気とＥＧＲガスとが混合された直後の吸気ガスの飽和水蒸気圧が選択された場合、インタークーラ２１通過後の吸気温は、比較的高温になり、気筒１１内における燃焼温度が低下しにくく、ＮＯｘの生成を抑制しにくくなる。しかし、この形態のように、ＥＧＲクーラ３１通過時と、インタークーラ２１通過時のそれぞれで吸気温を調整するため、凝縮水の発生防止と、ＮＯｘの生成抑制の両方が達成可能になる。
【００６３】
○  ＥＧＲクーラ３１を冷却する冷媒は、ガスであってもよい。
○  ＥＧＲガス温制御手段として、冷媒ポンプ３７に替えて、ＥＧＲ通路３０の通路断面積を変更する流量調整弁に具体化してもよい。
【００６４】
○  ＥＧＲガスと新気の合流部より下流の吸気温及び吸気圧は、合流部より上流の吸気温や吸気圧から推定してもよい。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
【００６５】
（１）前記ＥＧＲクーラに冷媒循環通路を介して接続され前記ＥＧＲクーラから環流した冷媒を冷却する熱交換器を備える請求項１〜請求項７のうちいずれか一項に記載の低圧ＥＧＲ装置を備えた内燃機関。
【符号の説明】
【００６６】
１０…内燃機関としてのディーゼルエンジン、１６…吸気通路を形成するインテークマニホールド、１７ａ…吸気通路を形成する第１吸気管、１７ｂ…吸気通路を形成する第２吸気管、１９…ターボチャージャ、２１…インタークーラ、２４…排気通路を形成する排気管、３０…低圧ＥＧＲ装置を構成するＥＧＲ通路、３１…低圧ＥＧＲ装置を構成するＥＧＲクーラ、３１ａ…低圧ＥＧＲ装置を構成するとともに排出手段としての貯留タンク、３３…加熱手段としてのヒータ、３７…ＥＧＲガス温制御手段としての冷媒ポンプ、４３…凝縮水発生推定手段としてのＥＣＵ、４５…湿度検出手段としての湿度センサ、４６…吸気温検出手段としての第１吸気温センサ、４７…吸気圧検出手段としての第１吸気圧センサ、４８…吸気温検出手段としての第２吸気温センサ、４９…吸気圧検出手段としての第２吸気圧センサ、５０…ＥＧＲガス温検出手段としてのＥＧＲガス温センサ、１９１…コンプレッサ、１９２…タービン。
【図１】
2010223179.tif 000003
【図２】
2010223179.tif 000004
【図３】
2010223179.tif 000005