(57)【要約】【課題】ＥＧＲ機構内でのデポジットの生成過程における水分の関与を明らかにするとともに、実際のデポジットの生成過程に即した適切なタイミングでこれを除去する制御を行うことができる内燃機関の排気還流制御装置を提供すること。【解決手段】排気還流制御装置は、排気の一部を還流するＥＧＲ機構と、ＥＧＲ機構内の壁温を取得する温度取得手段と、ＥＧＲ機構内に堆積したデポジットの温度を上昇させることで、当該デポジットを除去する除去制御を行う除去制御手段と、を備える。除去制御手段は、壁温がＥＧＲ機構内における凝縮水の発生と関連付けられた凝縮水連続発生上限温度Ｔｄ以上でありかつＥＧＲ機構内における凝縮水の蒸発と関連付けられた凝縮水完全乾燥温度Ｔｅ以下であった時間ΔＤに基づいて除去制御を行う。【選択図】図５
2014208987.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路から吸気通路へ排気の一部を還流する還流装置と、
前記還流装置の還流装置温度を取得する温度取得手段と、
前記還流装置内に堆積したデポジットの温度を上昇させることで、当該デポジットを除去する除去制御を行う除去制御手段と、を備えた内燃機関の排気還流制御装置であって、
前記除去制御手段は、前記還流装置温度が前記還流装置内における凝縮水の発生と関連付けられた第１温度以上でありかつ前記還流装置内における凝縮水の蒸発と関連付けられた第２温度以下であった時間に基づいて前記除去制御を行うことを特徴とする内燃機関の排気還流制御装置。
【請求項２】
前記第１温度は、前記還流装置内において凝縮水が継続的に発生する温度の上限に相当し、
前記第２温度は、前記還流装置内の凝縮水が全て蒸発する温度の下限に相当し、
前記還流装置温度が前記第１温度以上でありかつ前記第２温度以下であるとき、前記還流装置内の凝縮水は蒸発し減少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還流制御装置。
【請求項３】
前記昇温制御手段は、前記還流装置温度が前記第１温度以上でありかつ前記第２温度以下であったデポジット生成時間から、前記還流装置温度が前記還流装置内のデポジットの熱分解が開始する温度と関連付けられた第３温度以上であったデポジット分解時間を減算して得られる時間に基づいて前記除去制御を行うことを特徴とする１又は２に記載の内燃機関の排気還流制御装置。
【請求項４】
前記除去制御では、デポジットに含まれる水分が蒸発する温度よりも高く、かつデポジットが加熱分解されて有機成分が放出され始める温度よりも高い温度まで前記還流装置温度を上昇させることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の内燃機関の排気還流制御装置。
【請求項５】
前記還流装置温度が前記第１温度以下である状態から、その後前記第２温度を超えるまでの間は前記還流装置内には凝縮水が存在した状態であると判定する凝縮水生成判定手段をさらに備え、
前記昇温制御手段は、前記還流装置温度前記第１温度以上前記第２温度以下でありかつ前記凝縮水生成判定手段によって凝縮水が存在した状態であると判定されていた時間をデポジット生成時間と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還流制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気還流制御装置に関する。より詳しくは、内燃機関の排気の一部を吸気に還流する還流装置内に堆積したデポジットを除去する排気還流制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気中のＮＯｘを低減したり燃費を向上する技術として、排気の一部を取り出し吸気に再び導入する排気再循環（Exhaust  Gas  Recirculation）が知られている。この排気再循環を行う装置は、排気還流装置と呼称され、排気系と吸気系とを接続するＥＧＲ管、このＥＧＲ管を開閉するＥＧＲ弁、及びＥＧＲ管内のガスを冷却するＥＧＲクーラなどで構成される。
【０００３】
排気還流装置によって排気を還流すると、排気中に含まれる粒子状物質や未燃炭化水素などの成分が装置内で固形状に堆積する場合がある。以下では、このような排気還流装置内における堆積物を総称してデポジットという。デポジットが装置内に過剰に堆積すると、ＥＧＲ管内のガスの流れが悪化したり、ＥＧＲ弁のシール性能が低下したりする場合がある。また、デポジットは粘性があるため、ＥＧＲ弁の制御性が悪化する場合もある。このため、排気還流装置内におけるデポジットの堆積を抑制したり、堆積したデポジットを除去したりするための技術（特許文献１〜３参照）が提案されている。
【０００４】
特許文献１の技術は、ＥＧＲ管を流れる排気の温度がデポジットの生成と相関があることに着目したものである。より具体的には、特許文献１の技術では、約１１０℃以下をデポジット生成領域と定義し、排気の温度がこのデポジット生成領域内である場合には、排気の温度をデポジット生成領域より高くすることにより、デポジットの生成を抑制している。
【０００５】
特許文献２の技術は、排気の温度だけでなく排気の可溶有機分濃度もデポジットの生成と相関があることに着目したものである。より具体的には、特許文献２の技術では、排気の温度と可溶有機分濃度に基づいてデポジットが堆積するか否かを判定している。
【０００６】
特許文献３の技術は、排気の温度が低下すると、排気中のカーボン等の成分の粘性が高くなり、壁面への付着（すなわち、デポジットの堆積）が促進されやすくなることに着目したものである。より具体的には、特許文献３の技術では、排気の温度が壁面にデポジットが堆積する可能性のある第１の温度未満となったときには、排気還流装置によって還流する排気の量を減量する減量制御を行い、デポジットのもととなる排気そのものの量を減らすことにより、デポジットの堆積を抑制する。また特許文献３の技術では、排気の温度が、上記第１の温度よりも高く、壁面に付着したデポジットの除去が可能である第２の温度以上となったときには、上記減量制御を解除し、堆積したデポジットの除去を促進している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平８−６１１５６号公報
【特許文献２】特開２００７−１６２５５６号公報
【特許文献３】特開２００３−１３８９９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
以上の３つの技術は、何れもその時の排気の温度がデポジットの生成に最も相関があるものとしてなされたものである。上述のように実際に排気還流装置において生成されるデポジットは粘性があることから、その生成には排気中の水分が何等かの影響を及ぼしているものと考えられる。しかしながら、このような水分の存在とデポジットの生成との相関はこれまで十分に検討されておらず、したがって従来の排気還流装置のデポジット抑制技術では精度良くデポジットの生成を抑制できているとはいえない。すなわち、従来の技術では、実際のデポジットの生成領域を正しく判定できていない。
【０００９】
また、デポジットの生成領域を正しく判定できなければ、実際に排気還流装置内で生成されているデポジットの量も精度良く判定することはできない。このため例えば、特許文献３の技術のように、デポジットを高温環境下にさらすことによって一旦堆積したデポジットを除去するとしても、このようなデポジット除去制御を開始する適切なタイミングを計ることは難しい。
【００１０】
本発明は、排気還流装置内でのデポジットの生成過程における水分の関与を明らかにするとともに、実際のデポジットの生成過程に即した適切なタイミングでこれを除去する制御を行うことができる内燃機関の排気還流制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（１）本発明の内燃機関（例えば、後述のエンジン１）の排気還流制御装置は、内燃機関の排気通路から吸気通路へ排気の一部を還流する還流装置（例えば、後述のＥＧＲ機構６）と、前記還流装置の還流装置温度を取得する温度取得手段（例えば、後述の水温センサ８２、及びＥＣＵ７等）と、前記還流装置内に堆積したデポジットの温度を上昇させることで、当該デポジットを除去する除去制御（例えば、後述の図１５のＳ１５３の処理）を行う除去制御手段（例えば、後述のＥＣＵ７）と、を備える。前記除去制御手段は、前記還流装置温度が前記還流装置内における凝縮水の発生と関連付けられた第１温度（例えば、後述の凝縮水連続発生上限温度Ｔｄ）以上でありかつ前記還流装置内における凝縮水の蒸発と関連付けられた第２温度（例えば、後述の凝縮水完全乾燥温度Ｔｅ）以下であった時間（ΔＤ）に基づいて前記除去制御を行う。
【００１２】
（２）この場合、前記第１温度は、前記還流装置内において凝縮水が継続的に発生する温度の上限に相当し、前記第２温度は、前記還流装置内の凝縮水が全て蒸発する温度の下限に相当することが好ましい。この場合、前記還流装置温度が前記第１温度以上でありかつ前記第２温度以下であるとき、前記還流装置内の凝縮水は蒸発し減少する。
【００１３】
（３）この場合、前記昇温制御手段は、前記還流装置温度が前記第１温度以上でありかつ前記第２温度以下であったデポジット生成時間（Ｄ１）から、前記還流装置温度が前記還流装置内のデポジットの熱分解が開始する温度と関連付けられた第３温度以上であったデポジット分解時間（Ｄ２）を減算して得られる時間に基づいて前記除去制御を行うことが好ましい。
【００１４】
（４）この場合、前記除去制御では、デポジットに含まれる水分が蒸発する温度よりも高く、かつデポジットが加熱分解されて有機成分が放出され始める温度（例えば、後述のデポジット分解壁温Ｔｂ）まで前記還流装置温度を上昇させることが好ましい。
【００１５】
（５）この場合、前記排気還流制御装置は、前記還流装置温度が前記第１温度以下である状態から、その後前記第２温度を超えるまでの間は前記還流装置内には凝縮水が存在した状態であると判定する凝縮水生成判定手段（例えば、後述のＥＣＵ７、及び図１１のＳ１１６〜Ｓ１２０の実行に係る手段）をさらに備え、前記昇温制御手段は、前記還流装置温度前記第１温度以上前記第２温度以下でありかつ前記凝縮水生成判定手段によって凝縮水が存在した状態であると判定されていた時間をデポジット生成時間とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
（１）本願発明者によれば、還流装置内におけるデポジットの生成には、還流装置の管路内で冷却された排気によって発生する凝縮水の存在とその蒸発の過程が関与することが明らかになった。より詳しくは、本願発明者によれば、このデポジットの堆積量は、一旦生じた凝縮水が還流装置内において乾燥して無くなるまでにかかった時間が長くなるほど増加することが明らかになった（後述の試験１、２参照）。このような新たな知見に基づき、本発明では、還流装置を流れる排気の温度ではなく還流装置の代表温度である還流装置温度を取得し、この還流装置温度が凝縮水の発生と関連付けられた第１温度以上でありかつ凝縮水の蒸発と関連付けられた第２温度以下であった時間に基づいてデポジットの除去制御を行う。
【００１７】
本発明によれば、排気の温度よりも還流装置内における凝縮水の発生や蒸発に相関の強い還流装置温度を取得し、この還流装置温度が第１温度から第２温度の間に属していた時間に基づいて除去制御の実行を判断することにより、排気の温度に基づいて除去制御の実行を判断した場合と比べればより適切なタイミングで除去制御を開始できる。また、還流装置温度が凝縮水の発生と関連のある第１温度以上でありかつ凝縮水の蒸発と関連のある第２温度以下であった時間とは、上記本願発明者によればデポジットの堆積量に概ね比例すると考えられる。本発明では、このようなデポジットの堆積量に比例すると考えられる時間に基づいてデポジットの除去制御を行うことにより、適切なタイミングで除去制御を開始できる。
【００１８】
（２）本発明では、第１温度を還流装置内において凝縮水が継続的に発生する温度の上限とし、第２温度をその凝縮水が全て蒸発する温度の下限とする。すなわち、還流装置温度がこれら第１温度から第２温度の間にある場合、還流装置内ではそれまでに発生していた凝縮水が徐々に蒸発すると考えられる。また、上述のようにデポジットの堆積量は、還流装置内で凝縮水が乾燥して無くなるまでにかかった時間が長くなるほど増加する。すなわち、還流装置温度が第１〜第２温度領域内にある時間は、概ねデポジットの堆積量に比例する。本発明では、デポジットの堆積量とほぼ比例した時間に基づいてデポジットの除去制御を行うことにより、適切なタイミングで除去制御を開始できる。
【００１９】
（３）一旦堆積したデポジットは、熱分解させることによって除去できる。本発明では、還流装置温度がこのようなデポジットの熱分解が開始する温度と関連付けられた第３温度以上であった時間をデポジット分解時間とする。このデポジット分解時間は、熱分解されたデポジットの量にほぼ比例する。すなわち、デポジットの総堆積量にほぼ比例したデポジット生成時間から、デポジットの総分解量にほぼ比例したデポジット分解時間を減算して得られる時間は、そのときのデポジット堆積量にほぼ比例する。本発明では、このようなデポジット堆積量にほぼ比例した時間に基づいて除去制御を行うことにより、適切なタイミングで除去制御を開始できる。
【００２０】
（４）本願発明者によれば、還流装置内に堆積したデポジットを加熱し温度を上昇させると、始めに約１００℃で水分が蒸発し、その後約１５０℃から加熱分解されてＣＯ２や低分子有機成分が放出され始めることが明らかになった。このような新たな知見に基づき、本発明では、除去制御ではこのようなデポジットの熱分解が確実に開始する温度まで還流装置温度を上昇させることにより、確実に堆積したデポジットを除去できる。
【００２１】
（５）上述のように、デポジットは、生成された凝縮水が蒸発する過程で生成されることが明らかとなった。すなわち、還流装置内の温度がどのように変化しようが、凝縮水が存在しない限りデポジットは生成されない。そこで本発明では、還流装置温度が第１温度以下であり凝縮水が生成され得る状態から、その後第２温度を超え、存在していた凝縮水が蒸発したと推定されるまでの間は還流装置内には凝縮水が存在した状態であると判定する。さらに本発明では、凝縮水が存在した状態であると判定され、かつ還流装置温度が第１〜第２温度の範囲内であって、生成された凝縮水が蒸発する過程にある時間をデポジット生成時間とする。これにより、デポジット堆積量をより正確に推定できるので、さらに適切なタイミングで除去制御を開始できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係るエンジン及びその排気還流制御装置の構成を示す図である。
【図２】試験１の結果を示す図である。
【図３】試験２の手順を模式的に示す図である。
【図４】試験２の結果を示す図である。
【図５】本実施形態に係るデポジット生成促進温度域の概念を説明するための図である。
【図６】試験３の結果であって、デポジットを加熱した場合の外観の変化を示す図である。
【図７】試験３の結果であって、デポジットを加熱した際に放出されるガスの成分とその瞬間発生量の変化を示す図である。
【図８】試験３の結果であって、デポジットを加熱した際に放出されるガスの成分とその総発生量の変化を示す図である。
【図９】エンジン始動直後に実行されるエンジン及びその水温を暖機する暖機制御の具体的な手順を示すフローチャートである。
【図１０】ＥＧＲガスの導入を判断する手順を示すフローチャートである。
【図１１】ＥＧＲ機構内の壁温の取得及び凝縮水フラグの更新に係る手順を示すフローチャートである。
【図１２】エンジン停止後の水温及びＥＧＲ機構内の壁温の変化を模式的に示す図である。
【図１３】取得した壁温に基づいてデポジットの堆積を抑制する制御の手順を示すフローチャートである。
【図１４】ＥＧＲ機構内に堆積しているデポジットの量を算出する具体的な手順を示すフローチャートである。
【図１５】ＥＧＲ機構内に堆積したデポジットを除去する具体的な手順を示すフローチャートである。
【図１６】除去制御開始判定時間を模式的に示す図である。
【図１７】除去制御の具体的な例を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る内燃機関（以下、「エンジン」という）１及びその排気還流制御装置の構成を示す図である。
【００２４】
エンジン１には、吸気が流れる吸気管３と、排気が流れる排気管４と、排気の圧力を利用して吸気を圧送する過給機５と、排気管４内の排気の一部をＥＧＲガスとして吸気管３に還流するＥＧＲ機構６と、これらの電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ(Electronic  Control  Unit」という)７と、が設けられている。
【００２５】
エンジン１は、軽油を燃料とし、これを圧縮着火によって燃焼するディーゼルエンジンであるが、本発明はこれに限らない。エンジン１には、図示しない燃料ポンプを介して供給された燃料を、シリンダ内に直接噴射する燃料噴射弁１１が設けられている。燃料噴射弁１１は、図示しないドライバを介してＥＣＵ７に接続されている。燃料噴射弁１１の開弁時期及び開弁時間、すなわち燃料噴射時期及び燃料噴射量は、ＥＣＵ７における後述の燃料噴射制御によって制御される。
【００２６】
過給機５は、排気管４に設けられたタービン５１と、吸気管３に設けられたコンプレッサ５２と、を備える。タービン５１は、排気管４を流れる排気の運動エネルギーによって駆動される。コンプレッサ５２は、タービン５１によって回転駆動され、吸気管３内の吸気をエンジン１へ圧送する。
【００２７】
吸気管３には、上流側から下流側へ向かって順に、過給機５のコンプレッサ５２と、スロットル弁３２とが設けられている。スロットル弁３２は、エンジン１に供給される空気の量（以下、「吸気量」という）を制御する。スロットル弁３２は、図示しないドライバを介してＥＣＵ７に接続されている。すなわち、このスロットル弁３２は、運転車が操作するアクセルペダル（図示せず）と機械的な接続が絶たれたいわゆるＤＢＷ（Drive  By  Wire）スロットルと呼称されるものである。スロットル弁３２の開度、すなわち吸気流量は、ＥＣＵ７における後述の吸気量制御によって制御される。
【００２８】
排気管４には、上流側から下流側へ向かって順に、過給機５のタービン５１と、排気を浄化する排気浄化触媒４１とが設けられている。
【００２９】
ＥＧＲ機構６は、排気管４のうちタービン５１より上流側と吸気管３のうちコンプレッサ５２より下流側とを連通するＥＧＲ管６１と、ＥＧＲ管６１内のＥＧＲガスの流路を開閉するＥＧＲ弁６２と、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ６３と、を含んで構成される。
【００３０】
ＥＧＲ弁６２は、ＥＧＲ管６１内に設けられ、ＥＧＲガスの流路を開閉する弁体６２１と、この弁体６２１を進退させるソレノイドアクチュエータ６２２と、を含んで構成される。このソレノイドアクチュエータ６２２は、図示しないドライバを介してＥＣＵ７に接続されている。弁体６２１のリフト量、すなわちＥＧＲ管６１を介して還流されるＥＧＲガスの量（以下、「ＥＧＲ量」という）は、ＥＣＵ７における図示しない吸気量制御によって制御される。
【００３１】
ＥＣＵ７は、エンジン１及びＥＧＲ機構２に設けられた各種装置を制御する電子制御ユニットであり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及び各種インターフェースなどの電子回路を含んで構成される。ＥＣＵ７には、エンジン１の状態及びＥＧＲ機構２の状態等を把握するため、複数のセンサ８１〜８６が接続されている。
【００３２】
吸気温度センサ８１は、吸気管３のうち過給機５のコンプレッサ５２より上流側の吸気の温度に略比例した検出信号をＥＣＵ７に出力する。なお、吸気管３のうちコンプレッサ５２より上流側は、ほぼ大気圧と等しい。
【００３３】
水温センサ８２は、エンジン１のシリンダブロックに形成された冷却水路（図示せず）内を流れる冷却水の温度（以下、単に「水温」という）に略比例した検出信号をＥＣＵ７に出力する。ＥＣＵ７では、水温センサ８２によって検出された水温をエンジン１の代表温度とするが、これに限るものではない。
アクセルペダルセンサ８３は、運転者が操作するアクセルペダルの踏み込み量を検出し、これに応じた検出信号をＥＣＵ７に出力する。
【００３４】
クランク角センサ８４は、エンジン１の図示しないクランクシャフトの回転に応じて所定のクランク角ごとにパルス信号をＥＣＵ７へ出力する。ＥＣＵ７では、クランク角センサの出力に基づいて実際のエンジン１の回転数が把握される。
【００３５】
ＬＡＦセンサ８５は、排気管４のうち排気浄化触媒４１より上流側に設けられ、排気の酸素濃度（空燃比）に略比例した検出信号をＥＣＵ７へ出力する。
エアフローメータ８６は、吸気管３のうち過給機５のコンプレッサ５２より上流側の吸気の流量に略比例した検出信号をＥＣＵ７へ出力する。
【００３６】
イグニッションスイッチＩＧは、運転者が操作可能な位置に設けられている。イグニッションスイッチＩＧは、ＯＦＦの状態からＯＮにされると、エンジン１の始動を要求する始動要求信号をＥＣＵ７へ出力する。また、イグニッションスイッチＩＧは、ＯＮの状態からＯＦＦにされると、エンジン１の停止を要求する停止要求信号をＥＣＵ７へ出力する。
【００３７】
警告灯ＭＩは、運転者から視認可能な位置に設けられている。警告灯ＭＩは、ＥＣＵ７から送信される制御信号に基づいて点灯し、所定の処理を実行中であることを運転者に報知する。
【００３８】
ＥＣＵ７では、以上のような複数のセンサ８１〜８６の出力に基づいて、以下のような吸気量制御及び燃料噴射制御を実行する。
【００３９】
吸気量制御部７１は、エンジン回転数、アクセルペダルの踏み込み量、及び車速等に基づいて予め定められたマップを検索することによってエンジン１の要求出力を算出する。吸気量制御部７１は、エンジン回転数、吸気流量、吸気温度、要求出力、及び燃料噴射制御部７２において算出された燃料噴射量等に基づいて予め定められたマップを検索することによってエンジン１への吸気量の目標となる目標吸気量、及びＥＧＲ量の目標となる目標ＥＧＲ量を算出する。さらに吸気量制御部７１は、算出した目標吸気量及び目標ＥＧＲ量に基づいて、予め定められたマップを検索することによってスロットル弁の開度の目標となる目標スロットル開度及びＥＧＲ弁の開度の目標となる目標ＥＧＲ開度を算出し、これが実現されるようにスロットル弁３２及びＥＧＲ弁６２に対する制御入力を決定し、各々のドライバへ入力する。このように最終的にスロットル弁３２及びＥＧＲ弁６２に対する制御入力を決定するために吸気量制御部７１において用いられる複数のマップは、燃費や排気浄化触媒による浄化性能の向上に重点を置いて定められる。以下では、このようなマップに基づく吸気量制御を通常吸気量制御という。
【００４０】
燃料噴射制御部７２は、エンジン回転数、吸気流量、吸気温度、及び水温等に基づいて予め定められたマップを検索することによって燃料噴射量及び燃料噴射時期に対する基本値を算出する。さらに燃料噴射制御部７２は、決定した基本値に、ＬＡＦセンサの出力に基づいて算出された補正係数を加算又は乗算することによって燃料噴射量及び燃料噴射時期を算出し、これが実現するように燃料噴射弁１１に対する制御入力を決定し、そのドライバへ入力する。このように最終的に燃料噴射弁１１に対する制御入力を決定するために燃料噴射制御部７２において用いられる複数のマップは、燃費や排気浄化触媒による浄化性能の向上に重点を置いて定められる。以下では、このように予め定められたマップに基づく燃料噴射制御を通常噴射制御という。
【００４１】
次に、ＥＧＲ機構２内におけるデポジットの生成過程及び分解過程等を明らかにするために行った試験とその結果について説明する。
【００４２】
＜試験１＞
実際にＥＧＲ機構内に堆積するデポジットは粘性がある。このため、デポジットの生成過程には、ＥＧＲ機構内に存在する水分が何等かの影響を及ぼしていると考えられる。また、長時間にわたって車両を停止させた後にエンジンを始動した場合、ＥＧＲ機構の温度は、ほぼ外気と等しくなっている。このようにＥＧＲ機構の配管や弁の温度が低い状態でエンジンの排気を導入すると、排気に含まれる水蒸気が配管内で冷却されることによって凝縮水が発生する。したがって、凝縮水がデポジットの生成に影響を及ぼしていると考えられる。
【００４３】
試験１及び試験２では、特にエンジン始動直後に発生しやすい凝縮水がデポジットの生成に及ぼす影響について検証した。より具体的には、試験１では、冷え切った状態の実際の車両のエンジンを始動した後、ＥＧＲ機構内に発生した凝縮水が乾燥して無くなった後のＥＧＲ弁の座面への貼り付き荷重を測定した。特にこの試験１では、始動時のエンジンの燃料噴射量や吸気量を調整することによって、エンジンからの排熱で昇温するＥＧＲ機構の昇温速度、すなわち凝縮水の乾燥速度を３段階に分け、それぞれの場合におけるＥＧＲ弁の貼り付き荷重を測定した。
【００４４】
図２は、試験１の結果を示す図である。図２において、横軸は凝縮水の乾燥にかかった時間［ｓｅｃ］であり、縦軸はＥＧＲ弁の貼り付き荷重［ｋｇｆ］である。
図２に示すように、エンジンの始動直後に発生する凝縮水の乾燥時間が長くなるほど貼り付き荷重が増加する。乾燥時間が約２８０秒であった場合、ＥＧＲ弁及びその周囲には、タール（デポジット）が付着することによる光沢が目視で確認された。これに対し、乾燥時間が約３０秒程度であった場合、ＥＧＲ弁及びその周囲にはタールが全く付着しておらず、光沢も確認されなかった。したがって、貼り付き荷重がデポジットの堆積量に比例すると仮定すれば、図２の結果から、デポジットの堆積量はＥＧＲ機構内に生成された凝縮水の乾燥にかかった時間にほぼ比例することが検証された。
【００４５】
＜試験２＞
上記試験１では、冷え切った状態の車両のエンジンを始動した後、発生した凝縮水が乾燥するまでエンジンを始動し続けた。これに対し試験２では、低温環境下で冷え切った状態の車両のエンジンを始動した後、断続的にエンジンの停止及び始動を繰り返すことにより、ＥＧＲ機構のうちＥＧＲガスが直に接触する特定箇所の温度（以下、「壁温」という）が所定の上限温度を超えないようにした。特に試験２では、ＥＧＲ機構の壁温に対する上限温度を、ＥＧＲ機構内で連続的に凝縮水が発生し、かつ発生した凝縮水が乾燥しないような温度（例えば、４０℃）とした。
【００４６】
図３は、試験２の手順を模式的に示す図である。図３において横軸は時間［ｓｅｃ］であり、縦軸はＥＧＲ機構内の壁温［℃］である。
図３で模式的に示すように、試験２では、ＥＧＲ機構も含めて車両全体が冷え切った状態からエンジンを始動し、その後所定のアイドル時間にわたってアイドル運転を行ってからエンジンを停止し、所定のソーク時間にわたって車両を放置した後、再びエンジンを始動する。試験２では、ＥＧＲ機構内の壁温が所定の上限温度を超えないように、所定のアイドル時間にわたるアイドル運転と所定のソーク時間にわたる車両の放置とを繰り返し行った。なお、実際の車両では、エンジンを始動した直後はエンジンの暖機制御を行い、この暖機制御によって水温がある程度上昇してからＥＧＲガスの導入（ＥＧＲ弁の開弁）を開始する。したがって、実際の試験では、図３で模式的に示すものとは異なり、エンジンの始動を開始してから、ＥＧＲ機構内の温度が上昇し始めるまでの間に数秒程度の遅れが生じる。
【００４７】
試験２では、外気温度＝１℃、試験開始時の水温＝３℃、アイドル時間＝１分、ソーク時間＝２分の条件下で、アイドル運転と車両の放置とを繰り返し行った。
図４は、試験２の結果を示す図である。より具体的には、図４は、試験２が終わった後のＥＧＲ機構内のＥＧＲ弁近傍を示す図である。図４に示すように、試験２後のＥＧＲ機構内には凝縮水が残留していた。また、凝縮水を透かしてＥＧＲ弁の金属表面を目視で確認でき、したがってデポジットの生成は確認できなかった。したがって試験２の結果によれば、凝縮水が沢山発生しても、発生した凝縮水が乾燥しなければデポジットも発生しないことが検証された。すなわち、凝縮水が多く発生したからといってそれだけ多くのデポジットが堆積するとは限らないといえる。
【００４８】
図５は、上記試験１，２の結果から導かれるデポジット生成促進温度域の概念を説明するための図である。
図５において、横軸はエンジンを始動してから経過した時間［ｓ］であり、縦軸はＥＧＲ機構内の壁温［℃］である。
【００４９】
試験１の結果によれば、ＥＧＲ機構内に発生した凝縮水が乾燥するのにかかった時間が長くなるほど、デポジットの堆積量は増加する。また、試験２の結果によれば、ＥＧＲ機構内に発生した凝縮水の量はデポジットの堆積量と無関係であり、かつ壁温が凝縮水が蒸発し始める温度を超えない限りデポジットが堆積することはない。これらより、デポジットの堆積量は、一旦生じた凝縮水がＥＧＲ機構内において乾燥して無くなるまでにかかった時間が長くなるほど増加するものと考えられる。すなわち、ＥＧＲ機構内において乾燥過程にある凝縮水では、排気中の粒子状物質や未燃炭化水素などの成分の溶解吸収が促進され、これによってデポジットの堆積が促進されるものと考えられる。
【００５０】
以上より、図５に示すように、ＥＧＲ機構内の壁温に対して、凝縮水の発生と関連付けられた温度Ｔｄから凝縮水の蒸発と関連付けられた温度Ｔｅまでの間をデポジット生成促進温度域と定義すると、デポジットの堆積量は、ＥＧＲ機構内に凝縮水が生じた状態でデポジット生成促進温度域を通過した時間に比例すると考えられる。デポジット生成促進温度域の下限、すなわち図５の温度Ｔｄは、ＥＧＲ機構内において排気が冷却されることによって排気中の水蒸気から凝縮水が連続的に生成され、かつ発生した凝縮水が蒸発しない壁温の上限に相当し、以下では凝縮水連続発生上限温度という。また、デポジット生成促進温度域の上限、すなわち温度Ｔｅは、ＥＧＲ機構内の凝縮水が全て蒸発し、壁面の乾燥状態が常に保たれるような壁温の下限に相当し、以下では凝縮水完全乾燥温度という。したがって、壁温が凝縮水連続発生上限温度以上でありかつ凝縮水完全乾燥温度以下であるとき、ＥＧＲ機構内に凝縮水が存在していた場合これは蒸発し減少する傾向がある。なお、凝縮水連続発生上限温度は、例えば４０℃であり、凝縮水完全乾燥温度は、例えば１００℃である。
【００５１】
エンジンの始動後、破線５１で示すような態様でＥＧＲ機構内の壁温が昇温された場合と、実線５２で示すような態様で壁温が昇温された場合とを比較すると、実線５２の態様で壁温が昇温された場合の方が、デポジット生成促進温度域を通過する時間が短いので、デポジットの堆積量は少ないと考えられる。したがって、本実施形態では、凝縮水が存在した状態で壁温がデポジット生成促進温度域内にある場合には、壁温を上昇させる昇温制御を行うことによってデポジット生成促進温度域を速やかに通過させ、デポジットの生成及び堆積を抑制する。
【００５２】
また、一旦、壁温が凝縮水完全乾燥温度Ｔｅを超えた場合、その後、壁温が凝縮水連続発生上限温度Ｔｄを下回らない限り、ＥＧＲ機構内には凝縮水はほとんど生成されないと考えられる。したがって、一点鎖線５３で示すように、壁温が凝縮水完全乾燥温度Ｔｅより高い状態から低下し、デポジット生成促進温度域に入った場合、その後、壁温が凝縮水連続発生上限温度を下回らない限り凝縮水が発生することはないので、デポジット生成促進温度域を速やかに通過させるための壁温の昇温は不要である。
【００５３】
＜試験３＞
試験３では、実際にＥＧＲ機構内に生成されたデポジットを採取し、これを加熱することによってデポジットが熱分解される過程を検証した。
図６は、試験３の結果であって、デポジットを加熱した場合の外観の変化を示す図である。図６には、左側から順に、（ａ）常温時、（ｂ）１００℃以上に加熱した時、（ｃ）１５０℃以上に加熱した時のデポジットの外観を示す。
実際のデポジットは、ＥＧＲ機構内において漆のように壁面に貼り付いている。図６の（ａ）は、壁面に貼り付いたデポジットをへらで削ぎ落として採取したものである。したがって、図６の（ａ）に示すように常温では削ぎ落とした際に生じた角が確認される。
【００５４】
図６の（ｂ）に示すように、削ぎ落としたデポジットを１００℃以上まで加熱すると、デポジットに含まれていた水分が蒸発し角が取れて丸くなる。すなわち、デポジットは、加熱すると軟化し冷却すると再び固化する熱可塑性を有する。
図６の（ｃ）に示すように、さらに１５０℃以上まで加熱すると、水分だけでなく有機成分も飛び、ほぼ粉末状になるまで小さくなる。これは実際の車両に置き換えれば、堆積していたデポジットが熱分解され、ほぼ完全に除去された状態であるといえる。
【００５５】
試験３では、以上のようにデポジットを加熱した際に放出されるガスの成分及びその発生量を、昇温脱離分析法及びガスクロマトグラフィーによって詳細に特定した。
図７は、試験３の結果であって、デポジットを加熱した際に放出される成分とその瞬間発生量［ｐｐｍ／ｓ］の変化を示す図であり、図８は総発生量［ｐｐｍ］の変化を示す図である。
図７に示すように、常温からデポジットを加熱し始めると、ほぼ１００℃において水の瞬間発生量がピークを迎え、デポジットの軟化が開始する。ただし、１００℃程度ではデポジットからは水しか抜けていないため、この温度から常温に戻ると再び固化してしまう。すなわち、１００℃程度ではデポジットを除去できない。１００℃からさらに加熱すると、約１５０℃からＣＯ２、低分子有機ガス、酢酸、クレゾール、アセトン、Ｃ８Ｈ１０、ＳＯ２、及びＮ２等のガスが放出されることが確認された。なお、図７では、図示を明確にするため、酢酸、Ｃ８Ｈ１０、ＳＯ２、及びＮ２は省略した。これらＣＯ２、有機ガス等は、デポジットの熱分解によって生じたものである。したがって、一旦生成されたデポジットは、少なくとも１５０℃程度まで加熱しなければ除去できないことが確認された。以下では、このようなデポジットに含まれる水分が蒸発する温度よりも高く、かつデポジットが加熱分解されて有機成分等が放出され始める温度をデポジット分解温度という。
【００５６】
＜デポジット生成抑制制御＞
次に、上記試験１，２によって明らかとなったデポジットの生成過程を考慮したデポジットの堆積抑制制御と、このデポジット堆積抑制制御と関連したエンジン始動時の制御の具体的な手順について、図９から図１３を参照して説明する。
【００５７】
図９は、エンジン始動直後に実行されるエンジン及びその水温を暖機する暖機制御の具体的な手順を示すフローチャートである。この処理は、イグニッションスイッチがＯＦＦからＯＮにされたことを契機として、ＥＣＵにより実行される。
【００５８】
Ｓ９１では、ＥＣＵは、各種センサからの出力に基づいて始動直後のエンジンの初期状態（例えば、吸気温度、水温等）を取得する。なお、このステップＳ９１においてエンジン始動時に取得された吸気温度は、以下では始動時吸気温度ｓＴａとし、水温は、始動時冷却水温ｓＴｗとし、後の処理において適宜利用される。
【００５９】
Ｓ９２では、低温始動か否か、より具体的には、エンジンの排気を供給するとＥＧＲ機構内に凝縮水が発生しうる状態であるか否かを判別する。後に図１２を参照して説明するように、エンジンの水温はＥＧＲ機構内の壁温とほぼ等しいとみなすことができる。したがって、始動時冷却水温ｓＴｗが凝縮水連続発生上限温度Ｔｄ以下である場合、排気をＥＧＲ機構内に導入すると、ＥＧＲ機構内には凝縮水が発生すると考えられる。Ｓ９２の判別がＹＥＳである場合（ｓＴｗ≦Ｔｄの場合）、凝縮水フラグＦ＿ｃｏｎｄを１にセットし（Ｓ９３）、ＮＯである場合（ｓＴｗ＞Ｔｄの場合）、凝縮水フラグＦ＿ｃｏｎｄを０にセットする（Ｓ９４）。この凝縮水フラグＦ＿ｃｏｎｄは、ＥＧＲ機構内に凝縮水が存在するか、又はＥＧＲ機構内にＥＧＲガスを導入すると凝縮水が発生すると推定されることを示すフラグである。凝縮水フラグＦ＿ｃｏｎｄは、エンジン始動後は、後述の図１１のＳ１１６〜Ｓ１２０において壁温に応じて更新される。
【００６０】
Ｓ９５では、エンジン暖機制御を開始する。より具体的には、Ｓ９５では、所定の暖機完了条件が満たされるまで（Ｓ９６）、エンジンの燃料噴射量を通常噴射制御時に定められる量よりも所定量だけ増量し続ける。これにより、エンジン、エンジン水温、及び排気浄化触媒等の温度が通常噴射制御時よりも速く上昇する。なお、この暖機完了条件には、例えば、エンジンの水温が所定の暖機完了温度（例えば、６０℃）に達すること、及び排気浄化触媒が所定の活性温度に達すること、等が含まれる。また、後に図１０を参照して説明するように、ＥＧＲ弁は、エンジンの暖機が完了するまで開かれることがない。すなわち、Ｓ９５においてエンジン暖機制御を行っている間は、ＥＧＲ弁は閉じられたままであり、ＥＧＲ管内に排気が導入されることがないので、ＥＧＲ機構内の壁温はほとんど上昇しない。
【００６１】
図１０は、ＥＧＲガスの導入を判断する手順を示すフローチャートである。この処理は、イグニッションスイッチがＯＦＦからＯＮにされた後、ＥＣＵにより所定の周期で実行される。
【００６２】
Ｓ１０１では、ＥＣＵは、エンジンの水温Ｔｗが暖機完了温度Ｔｗａｒｍ（例えば、６０℃）を超えたか否か（Ｔｗ＞Ｔｗａｒｍ？）を判別する。Ｓ１０１の判別がＮＯである場合、ＥＧＲ弁を閉じ（Ｓ１０２）、この処理を終了する。したがって、図９のＳ９５で説明したエンジンの暖機制御が完了していない間は、ＥＧＲ弁を閉じＥＧＲガスを導入しない。また、Ｓ１０１の判別がＹＥＳである場合にのみ、Ｓ１０３に移り、ＥＧＲガスの導入を開始する。
【００６３】
Ｓ１０３では、エンジン回転数及びエンジン負荷に比例した吸気量等の基本パラメータに基づいて、所定のＥＧＲ導入領域判定マップを検索することにより、現在のエンジンの運転状態がＥＧＲ導入領域内であるか否かを判別する。Ｓ１０３の判別がＮＯである場合には、Ｓ１０２に移り、ＥＧＲガスの導入を停止する。Ｓ１０３の判別がＹＥＳである場合には、Ｓ１０４に移り、通常吸気量制御に基づいてＥＧＲ弁を開き、ＥＧＲガスを導入し、この処理を終了する。
【００６４】
図１１は、ＥＧＲ機構内の壁温の取得及び凝縮水フラグＦ＿ｃｏｎｄの更新に係る手順を示すフローチャートである。この処理は、イグニッションスイッチがＯＦＦからＯＮにされた後、ＥＣＵにより所定の周期で実行される。
【００６５】
Ｓ１１１では、現在、ＥＧＲガスの導入中であるか否かを判別する。Ｓ１１１の判別がＮＯである場合、すなわちＥＧＲガスが導入されていない場合には、デポジットが堆積することはないので、Ｓ１１１以降の処理を行うことなく、この処理を終了する。Ｓ１１１の判別がＹＥＳである場合、Ｓ１１２へ移り、壁温を取得する。以下では、既存のセンサから壁温を推定する場合について説明するが（Ｓ１１２〜Ｓ１１５）、壁温を取得する具体的な手順はこれに限るものではない。例えば、ＥＧＲ機構内のうち適当な検出箇所（例えば、デポジットの堆積をできるだけ抑制したいＥＧＲ弁の近傍、又はデポジットが発生しやすい箇所）を特定し、この検出箇所の温度を壁温として温度センサによって直接検出してもよい。すなわち、Ｓ１１２〜Ｓ１１５の処理は、温度センサの出力に基づいて壁温Ｔを検出する処理と置き換えてもよい。
【００６６】
Ｓ１１２では、現在の水温Ｔｗと吸気温度Ｔａの温度差ΔＴ＝｜Ｔｗ−Ｔａ｜を算出し、Ｓ１１３へ移る。上述のように、吸気温度センサは、ほぼ大気圧と等しい環境下に設けられているため、ここで検出された吸気温度Ｔａは、ほぼ外気温度と等しい。したがって温度差ΔＴは、水温と外気温度の差とみなすことができ、車両全体の暖機状態を判断する目安となる。もちろん、吸気温度センサとは別に外気の温度を検出するセンサがある場合、その出力から得られた外気温度を用いてもよい。
【００６７】
図１２は、エンジン停止後の水温及びＥＧＲ機構内の壁温の変化を模式的に示す図である。図１２において横軸は、エンジン停止後に経過した時間（ソーク時間）［ｓｅｃ］であり、縦軸は温度［℃］である。
ＥＧＲ機構のうちＥＧＲ弁の周囲及びこれを駆動するアクチュエータは、エンジンの冷却水によって暖められる。したがって、エンジンの暖機が終了し、ＥＧＲガスの導入が開始し、さらにその後十分な時間が経過すると、ＥＧＲ機構内の壁温は水温と概ね等しくなる。このため、エンジン暖機後十分に時間が経過した後であれば、壁温は水温とほぼ等しい。ただし、ＥＧＲ機構内には排気が導入されるため、図１２に示すように、ＥＧＲ機構内の壁温は水温より少し高くなる傾向がある。また、エンジンを停止すると、壁温及び水温はともに低下し、最終的には何れも外気温とほぼ等しくなる。
【００６８】
したがって、Ｓ１１２で算出した温度差ΔＴは、現在の車両の状態が、車両全体が暖められた暖状態であるか、冷え切った冷状態であるかを判別する目安として用いられる。
ここで、暖状態とは、より具体的には、エンジンの暖機が完了し、ＥＧＲガスの導入を開始し、さらにその後十分に暖められた冷却水がエンジンルーム内の各種装置に行き渡る程度に十分な時間が経過した後の状態に相当する。また、エンジンの暖機完了直後であっても、例えばソーク時間が短くエンジンルーム内が冷え切らない状態で始動された場合も、この暖状態に相当する。
冷状態とは、上記暖状態以外の状態をいう。より具体的には、冷状態とは、エンジンの始動直後（エンジンの暖機中）や、エンジンの暖機が完了し、ＥＧＲガスの導入を開始してから間もない状態に相当する。また、エンジンの暖機が完了し、ＥＧＲガスの導入を開始してから十分な時間が経過した後であっても、例えばソーク時間が長くエンジンルーム内が冷え切った状態で始動された場合も、この冷状態に相当する。
【００６９】
図１１に戻って、Ｓ１１３では、温度差ΔＴが所定の温度差ΔＴｓ以上であるか否かを判別する。Ｓ１１３の判別がＹＥＳである場合、現在の車両の状態は暖状態であると判断し、現在の水温Ｔｗを壁温Ｔとする（Ｓ１１４）。Ｓ１１３の判別がＮＯである場合、現在の車両の状態は冷状態であると判断し、始動時冷却水温ｓＴｗを壁温Ｔする。なお、現在の状態が冷状態である場合、エンジンの暖機が完了した直後であると推定される。また、上述のようにエンジンの暖機中は、ＥＧＲガスの導入を開始しないため、その壁温は始動時の温度とさほど変わりないと考えられる。したがって、冷状態である場合には、始動時冷却水温ｓＴｗを壁温Ｔとみなすことは妥当である。
【００７０】
以上の手順によって壁温Ｔを取得した後、Ｓ１１６では、凝縮水フラグＦ＿ｃｏｎｄが１であるか否かを判別する。Ｓ１１６の判別がＹＥＳである場合、Ｓ１１７へ移り、前回のＳ１１７の実行時から今回のＳ１１７の実行時にかけて壁温Ｔが凝縮水完全乾燥温度Ｔｅを超えたか否かを判別する。Ｓ１１７の判別がＹＥＳである場合、ＥＧＲ機構内に存在していた凝縮水は、前回から今回にかけて全て蒸発したと推定されるので、凝縮水フラグＦ＿ｃｏｎｄを１から０にリセットし（Ｓ１１８）、この処理を終了する。Ｓ１１６の判別がＮＯである場合、Ｓ８９へ移り、前回のＳ１１９の実行時から今回のＳ１１９の実行時にかけて壁温Ｔが凝縮水連続発生上限温度Ｔｄを下回ったか否かを判別する。Ｓ１１９の判別がＹＥＳである場合、ＥＧＲ機構内には凝縮水が発生し始めると推定されるので、凝縮水フラグＦ＿ｃｏｎｄを０から１にセットし（Ｓ１２０）、この処理を終了する。
【００７１】
図１３は、図１１に示す手順に従って取得した壁温Ｔに基づいてデポジットの堆積を抑制する制御の手順を示すフローチャートである。この処理は、イグニッションスイッチがＯＦＦからＯＮにされたことを契機として、他の処理と並行してＥＣＵにより所定の周期で実行される。
【００７２】
Ｓ１３１では、現在、ＥＧＲガスの導入中であるか否かを判別する。Ｓ１３１の判別がＮＯである場合、すなわちＥＧＲガスが導入されていない場合には、デポジットが堆積することはないので、Ｓ１３２以降の処理を行うことなく、この処理を終了する。
【００７３】
Ｓ１３１の判別がＹＥＳである場合、Ｓ１３２へ移り、凝縮水フラグＦ＿ｃｏｎｄが１であるか否かを判別する。Ｓ１３２の判別がＮＯである場合、ＥＧＲ機構内には凝縮水が発生しておらず、したがって壁温がどのような温度であってもデポジットは堆積することがないので、Ｓ１３３以降の処理を行うことなく、この処理を終了する。
【００７４】
Ｓ１３２の判別がＹＥＳである場合、Ｓ１３３へ移り、図１１の処理で取得した壁温Ｔがデポジット生成促進温度域内であるか否か（Ｔｄ≦Ｔ≦Ｔｅ？）を判別する。Ｓ１３３の判別がＹＥＳである場合、すなわち、ＥＧＲ機構内に凝縮水が存在し（Ｆ＿ｃｏｎｄ＝１）かつ壁温Ｔがデポジット生成促進温度域内である場合には、デポジット生成促進温度域を速やかに通過させるべく、Ｓ１３４へ移り、ＥＧＲ機構内の壁温を上昇させる昇温制御を行う。この昇温制御は、より具体的には、壁温Ｔが少なくとも凝縮水完全乾燥温度Ｔｅを超えるまで（Ｓ１４７）、エンジンの燃料噴射量を通常噴射制御時に定められる量よりも所定量だけ増量した状態を維持する。これにより、通常噴射制御時よりも熱い排気がＥＧＲ機構内に導入されるので、壁温が上昇する。また、昇温制御では、ＥＧＲ弁を通常吸気量制御時よりも大きく開くなどして、ＥＧＲ機構内に導入されるＥＧＲガス量を増加させることによって壁温を上昇させてもよい。さらに、ＥＧＲ機構を加熱する加熱装置を備える場合、この昇温制御では、加熱装置を駆動することによって壁温を上昇させてもよい。
【００７５】
Ｓ１３３の判別がＮＯである場合、すなわちＥＧＲ機構内に残留水が存在するが壁温がデポジット生成促進温度域内でない場合には、デポジットが生成されることはないので、Ｓ１０４の昇温制御を行うことなくこの処理を終了する。
【００７６】
＜デポジット除去制御＞
次に、上記試験３によって明らかとなったデポジットの分解過程を考慮したデポジットの除去制御の具体的な手順について、図１４から図１７を参照して説明する。
【００７７】
図１４は、ＥＧＲ機構内に堆積しているデポジットの量を算出する具体的な手順を示すフローチャートである。この処理は、イグニッションスイッチがＯＦＦからＯＮにされたことに応じて、ＥＣＵにより所定の周期で実行される。
【００７８】
Ｓ１４１では、現在、ＥＧＲガスを導入しているか否かを判別する。Ｓ１４１の判別がＮＯである場合、すなわちＥＧＲガスが導入されていない場合には、ＥＧＲ機構内にデポジットが堆積することも除去されることもないので、Ｓ１４２以降の処理を行うことなく、この処理を終了する。
【００７９】
Ｓ１４１の判別がＹＥＳである場合、Ｓ１４２へ移り、凝縮水フラグＦ＿ｃｏｎｄが１であるか否かを判別する。凝縮水フラグＦ＿ｃｏｎｄが０である場合、ＥＧＲ機構内には凝縮水が発生しておらず、したがって壁温がどのような温度であってもデポジットは堆積することがない。また、凝縮水フラグＦ＿ｃｏｎｄが１である場合、ＥＧＲ機構内には凝縮水が存在しており、したがって壁温がデポジット生成促進温度域内である場合、デポジットが生成され得る。
【００８０】
Ｓ１４２の判別がＮＯである場合、Ｓ１４３へ移り、壁温が所定のデポジット分解壁温Ｔｂよりも高いか否かを判別する（Ｔ≧Ｔｂ？）。このデポジット分解壁温Ｔｂは、試験３において明らかになったデポジット分解温度（約１５０℃）と関連付けられた壁温であり、実験的に定められる。Ｓ１４３の判別がＮＯである場合、デポジットの熱分解は進行しないと推定されるので、Ｓ１４４以降の処理を行うことなく、この処理を終了する。Ｓ１４３の判別がＹＥＳである場合、壁温Ｔがデポジット分解壁温Ｔｂ以上であった時間Ｄ２を積算し（Ｓ１４４）、Ｓ１４７へ移る。上述のように、壁温Ｔがデポジット分解壁温Ｔｂ以上になると、壁面に付着していたデポジットの熱分解が進行すると考えられる。したがって積算時間Ｄ２は、堆積していたデポジットのうち除去された分に比例し、以下ではデポジット分解時間という。
【００８１】
Ｓ１４２の判別がＹＥＳである場合、Ｓ１４５へ移り、壁温がデポジット生成促進温度域内であるか否かを判別する（Ｔｄ≦Ｔ≦Ｔｅ？）。Ｓ１４５の判別がＮＯである場合、デポジットの堆積は進行しないと推定されるので、Ｓ１４６以降の処理を行うことなく、この処理を終了する。Ｓ１４５の判別がＹＥＳである場合、壁温Ｔがデポジット生成促進温度域内であった時間Ｄ１を積算し（Ｓ１４６）、Ｓ１４７へ移る。デポジットの生成量は、壁温Ｔがデポジット生成促進温度域内にある時間（乾燥時間）に比例する。したがって、積算時間Ｄ１は、以下ではデポジット生成時間という。
【００８２】
Ｓ１４７では、デポジット生成時間からデポジット分解時間を減算することによって時間差ΔＤ（＝Ｄ１−Ｄ２）を算出し、この処理を終了する。
【００８３】
図１５は、ＥＧＲ機構内に堆積したデポジットを除去する具体的な手順を示すフローチャートである。この処理は、イグニッションスイッチがＯＦＦからＯＮにされたことに応じて、ＥＣＵにより所定の周期で実行される。
【００８４】
Ｓ１５１では、現在、ＥＧＲガスの導入中であるか否かを判別する。Ｓ１５１の判別がＮＯである場合、すなわちＥＧＲガスが導入されていない場合には、デポジットが堆積していたとしてもこれを除去することができないので、Ｓ１５２以降の処理を行うことなく、この処理を終了する。Ｓ１５１の判別がＹＥＳである場合、Ｓ１５２へ移り、時間差ΔＤが所定の開始判定時間ＤＬ以上であるか否かを判別する（ΔＤ≧ＤＬ？）。
【００８５】
図１６は、除去制御開始判定時間ＤＬを模式的に示す図である。図１６において、縦軸はＥＧＲ機構内に堆積したデポジットの量［ｇ］であり、横軸はデポジット生成時間Ｄ１とデポジット分解時間Ｄ２の時間差ΔＤ［ｓｅｃ］である。
まず、デポジット生成時間Ｄ１はデポジットの生成量に比例し、デポジット分解時間Ｄ２は除去されたデポジットの量に比例する。したがって、時間差ΔＤは、図１６に示すように、実際にＥＧＲ機構内に堆積しているデポジットの量に比例する。そしてＳ１５２における開始判定時間ＤＬは、ＥＧＲ機構内に堆積させておくことができるデポジットの限界量を、時間に換算したものである。すなわち、この限界量を超えてデポジットが堆積すると、ＥＧＲ管内における排気の流れやＥＧＲ弁の動特性に悪影響が生じる可能性がある。
【００８６】
図１５に戻って、Ｓ１５２の判別がＮＯである場合、ＥＧＲ機構内には悪影響が生じるほどデポジットは堆積していないと推定されるので、Ｓ１５３以降の処理を行うことなくこの処理を終了する。Ｓ１５２の判別がＹＥＳである場合、Ｓ１５３へ移り、ＥＧＲ機構内の壁温を上昇し、ひいては壁面に堆積したデポジットの温度を上昇させることによってデポジットを除去する除去制御を行う。より具体的には、この除去制御では、壁温Ｔが少なくともデポジット分解壁温Ｔｂを超えた状態を、所定の時間にわたって維持し続けることによって、堆積したデポジットを除去する。ここで、壁温Ｔをデポジット分解壁温Ｔｂより高くする手段としては、Ｓ１０４の昇温制御と同様に、燃料噴射量の増加、ＥＧＲ機構内に導入される排気の量の増加、及び加熱装置による昇温が適宜用いられる。
【００８７】
この除去制御によって壁温が昇温された状態は、デポジット堆積量に比例した時間差ΔＤが、開始判定時間ＤＬより小さな終了判定時間Ｄｓ（図１６参照）以下になるまで維持される（Ｓ１５６）。また、この除去制御が実行されている間は、イグニッションスイッチがＯＦＦにされてもエンジンが停止するのを禁止するとともに（Ｓ１５４）、警告灯を点灯することによって、デポジットの除去制御が行われた状態であることを運転者に報知することが好ましい（Ｓ１５５）。除去制御の実行中にイグニッションスイッチがＯＦＦにされた場合、時間差ΔＴが終了判定時間Ｄｓ以下となり、除去制御が完了してからエンジンを停止する。
【００８８】
図１７は、以上のような除去制御の具体的な例を示すタイムチャートである。図１７において、エンジンを始動してから経過した時間［ｓｅｃ］であり、縦軸はデポジットの堆積量［ｇ］に比例した時間差ΔＤ［ｓｅｃ］である。
【００８９】
上述のように、エンジンを始動してからＥＧＲガスをＥＧＲ機構内に導入すると凝縮水が発生する。そしてこの凝縮水が存在した状態で壁温がデポジット生成促進温度域（Ｔｄ〜Ｔｅ）内にあると、凝縮水が蒸発しこの過程でデポジットが生成される。ただし、一旦生成されたデポジットは、壁温がデポジット分解壁温Ｔｂより高くなると加熱分解され、除去される。
【００９０】
図１４に示す処理では、壁温Ｔがデポジット生成促進温度域（Ｔｄ〜Ｔｅ）内にあった時間はデポジット生成時間Ｄ１として積算され（Ｓ１４６）、壁温Ｔがデポジット分解壁温Ｔｂを超えた時間はデポジット分解時間Ｄ２として積算される（Ｓ１４４）。したがって、図１４に示すように、デポジットの堆積量に比例した時間差ΔＤは、デポジット生成時間Ｄ１が加算される区間では上昇し、デポジット分解時間Ｄ２が加算される区間では低下する。そして時間差ΔＤが開始判定時間ＤＬを超えたことを契機として、壁温を上昇させるデポジットの除去制御が開始する（Ｓ１５５）。なお、時間差ΔＤが一定で変化しない区間とは、例えばＥＧＲガスが導入されていない場合や、凝縮水が発生しているが壁温Ｔが凝縮水連続発生上限温度Ｔｄより低く蒸発しない場合や、凝縮水は発生していないが壁温Ｔがデポジット分解壁温Ｔｂより低くデポジットの水分のみ放出されている場合等に相当する。
【００９１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限るものではない。
上記実施形態では、ＥＧＲ機構の壁温を推定し、この推定した壁温に基づいてデポジット抑制制御及びデポジット除去制御を開始するタイミングを決定したが、本発明はこれに限らない。推定した壁温ではなく、温度センサによって直接検出された壁温に基づいて、これらデポジット抑制制御やデポジット除去制御を開始するタイミングを決定してもよい。またこの場合、温度センサを設ける場所、すなわち温度センサの検出箇所は、ＥＧＲ機構のうちデポジットが生成され得る場所であればどこでもよい。
【符号の説明】
【００９２】
１…エンジン（内燃機関）
３…吸気管（吸気通路）
４…排気管（排気通路）
６…ＥＧＲ機構（還流装置）
７…ＥＣＵ（温度取得手段、除去制御手段、凝縮水生成判定手段）
８２…水温センサ（温度取得手段）
Ｔｄ…凝縮水連続発生上限温度
Ｔｅ…凝縮水完全乾燥温度
Ｔｂ…デポジット分解壁温
【図１】
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【図３】
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【図５】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図２】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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