(57)【要約】【課題】ＥＧＲ配管にＥＧＲクーラが設けられるエンジンにおいて、ＥＧＲクーラで発生した凝縮水が吸気通路に流入するか否かを適切に判定する。【解決手段】ＥＣＵは、ＥＧＲ配管にＥＧＲプレクーラおよびＥＧＲメインクーラが設けられるエンジンを制御する。ＥＣＵは、ＥＧＲ配管におけるＥＧＲプレクーラへの入口部（プレクーラ入口部）付近の排気に含まれる水蒸気量を示す「プレクーラ入口湿度Ｈａ」を算出するとともに、ＥＧＲ配管における吸気通路への出口部（ＥＧＲガス出口部）付近の排気に含まれる水蒸気量を示す「ＥＧＲガス出口湿度Ｈｂ」をＥＧＲガス出口部に設けられた湿度センサより取得する。ＥＣＵは、プレクーラ入口湿度ＨａがＥＧＲガス出口湿度Ｈｂよりも大きい場合に、ＥＧＲプレクーラで発生した凝縮水が吸気通路に流入すると判定する。【選択図】図６
2019218916.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの制御システムであって、
前記エンジンは、
排気通路内の排気の一部を吸気通路に還流させるためのＥＧＲ配管と、
前記ＥＧＲ配管に設けられるＥＧＲクーラとを備え、
前記制御システムは、前記ＥＧＲクーラで発生した凝縮水が前記吸気通路に流入するか否かを判定するように構成された制御装置を含み、
前記制御装置は、
前記ＥＧＲ配管における前記ＥＧＲクーラへの入口部分の排気に含まれる第１水蒸気量と、前記ＥＧＲ配管における前記吸気通路への出口部分の排気に含まれる第２水蒸気量とを比較し、
前記第１水蒸気量が前記第２水蒸気量よりも大きい場合に前記凝縮水が前記吸気通路に流入すると判定する、エンジンの制御システム。
【請求項２】
前記制御装置は、前記凝縮水が前記吸気通路に流入すると判定された場合、前記ＥＧＲクーラを暖機する暖機処理を実行する、請求項１に記載のエンジンの制御システム。
【請求項３】
前記制御システムは、前記ＥＧＲ配管から前記吸気通路に還流されるＥＧＲガス流量を調整するように構成されたＥＧＲ弁をさらに備え、
前記暖機処理は、前記ＥＧＲ弁の開度を増加させる処理を含む、請求項２に記載のエンジンの制御システム。
【請求項４】
前記暖機処理は、前記エンジンの排気の温度を増加させる処理を含む、請求項２に記載のエンジンの制御システム。
【請求項５】
前記ＥＧＲクーラは、冷却液によって前記ＥＧＲ配管内のＥＧＲガスを冷却し、
前記暖機処理は、前記冷却液の温度を増加させる処理を含む、請求項２に記載のエンジンの制御システム。
【請求項６】
前記制御システムは、
前記吸気通路内の吸気流量を検出するエアフローメータと、
前記出口部分に設けられた湿度センサとを備え、
前記制御装置は、
前記エアフローメータの検出結果を用いて前記第１水蒸気量を算出し、
前記湿度センサの検出結果を前記第２水蒸気量として取得する、請求項１〜５のいずれかに記載のエンジンの制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ＥＧＲ（Exhaust  Gas  Recirculation）装置を備えるエンジンの制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２０１５−１９７０７８号公報（特許文献１）には、排気通路内の排気の一部を吸気通路に還流させるためのＥＧＲ配管と、ＥＧＲ配管に設けられるＥＧＲクーラとを備えたエンジンの制御システムが開示されている。この制御システムは、ＥＧＲクーラにおけるガス温度と露点温度を算出し、露点温度に対してガス温度が低い場合にＥＧＲクーラで凝縮水が発生すると判定して、ＥＧＲを停止する。これにより、ＥＧＲクーラでの凝縮水の発生が抑制されるため、ＥＧＲクーラで発生した凝縮水が吸気通路に流入して筒内が腐食するといった問題が生じることが防止される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１９７０７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＥＧＲ装置で発生した凝縮水による筒内腐食を防止するためには、ＥＧＲクーラで発生した凝縮水が吸気通路に流入するか否かを適切に判定することが望ましい。
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された制御システムは、ＥＧＲクーラで凝縮水が発生するか否かを判定するものに過ぎないため、ＥＧＲクーラで発生した凝縮水が吸気通路に流入するか否かを適切に判定することはできない。
【０００６】
たとえば、ＥＧＲクーラで凝縮水が発生した場合において、その凝縮水が吸気通路に至るまでに蒸発せずにＥＧＲ配管内に残存する場合には凝縮水が吸気通路に流入することが想定されるが、凝縮水が吸気通路に至るまでに蒸発する場合には吸気通路に凝縮水は流入しないことが想定される。しかしながら、特許文献１に開示された制御システムでは、ＥＧＲクーラで凝縮水が発生するか否かを判定するものに過ぎず凝縮水が吸気通路に至るまでに蒸発するか否かを判定することはできないため、凝縮水が吸気通路に流入するか否かを適切に判定することはできない。
【０００７】
本開示は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、ＥＧＲ配管にＥＧＲクーラが設けられるエンジンにおいて、ＥＧＲクーラで発生した凝縮水が吸気通路に流入するか否かを適切に判定することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）  本開示による制御システムは、エンジンの制御システムである。エンジンは、排気通路内の排気の一部を吸気通路に還流させるためのＥＧＲ配管と、ＥＧＲ配管に設けられるＥＧＲクーラとを備える。制御システムは、ＥＧＲクーラで発生した凝縮水が吸気通路に流入するか否かを判定するように構成された制御装置を含む。制御装置は、ＥＧＲ配管におけるＥＧＲクーラへの入口部分の排気に含まれる第１水蒸気量と、ＥＧＲ配管における吸気通路への出口部分の排気に含まれる第２水蒸気量とを比較する。制御装置は、第１水蒸気量が第２水蒸気量よりも大きい場合にＥＧＲクーラで発生した凝縮水が吸気通路に流入すると判定する。
【０００９】
上記システムによれば、ＥＧＲ配管におけるＥＧＲクーラへの入口部分の排気に含まれる第１水蒸気量と、ＥＧＲ配管における吸気通路への出口部分の排気に含まれる第２水蒸気量とを比較することによって、凝縮水が吸気通路に流入するか否かが判定される。そのため、ＥＧＲクーラで発生した凝縮水が吸気通路に至るまでに蒸発せずに残存しているのか、それとも蒸発して消失しているのかを適切に判定することができる。その結果、ＥＧＲクーラで発生した凝縮水が吸気通路に流入するか否かを適切に判定することができる。
【００１０】
（２）  ある形態においては、制御装置は、凝縮水が吸気通路に流入すると判定された場合、ＥＧＲクーラを暖機する暖機処理を実行する。
【００１１】
上記形態においては、凝縮水が吸気通路に流入すると判定された場合、ＥＧＲクーラを暖機する暖機処理が実行される。これにより、ＥＧＲクーラにおいて凝縮水を発生し難くすることができる。
【００１２】
（３）  ある形態においては、制御システムは、ＥＧＲ配管から吸気通路に還流されるＥＧＲガス流量を調整するように構成されたＥＧＲ弁をさらに備える。暖機処理は、ＥＧＲ弁の開度を増加させる処理を含む。
【００１３】
上記形態においては、暖機処理として、ＥＧＲ弁の開度を増加させる処理が実行される。これにより、ＥＧＲガスの流量が増加し、増量されたＥＧＲガスの熱によってＥＧＲクーラが暖機される。その結果、ＥＧＲを継続しつつ、ＥＧＲクーラにおいて凝縮水を発生し難くすることができる。
【００１４】
（４）  ある形態においては、暖機処理は、エンジンの排気の温度を増加させる処理を含む。
【００１５】
暖機処理としてＥＧＲ弁の開度を増加させる場合には、ＥＧＲガス流量が増加することによってＥＧＲ配管内の凝縮水が吸気通路に流入し易くなることが懸念される。
【００１６】
そこで、上記形態においては、暖機処理として、エンジンの排気の温度を増加させる（エンジンの負荷を増加させる）処理が実行される。これにより、ＥＧＲクーラ内を流れるＥＧＲガスの温度が増加するため、ＥＧＲクーラが暖機される。その結果、ＥＧＲを継続しつつ、かつＥＧＲガス流量を増加させることなく、ＥＧＲクーラにおいて凝縮水を発生し難くすることができる。
【００１７】
（５）  ある形態においては、ＥＧＲクーラは、冷却液によってＥＧＲ配管内のＥＧＲガスを冷却する。暖機処理は、冷却液の温度を増加させる処理を含む。
【００１８】
暖機処理としてＥＧＲ弁の開度を増加させる場合には、ＥＧＲガス流量が増加することによってＥＧＲ配管内の凝縮水が吸気通路に流入し易くなることが懸念される。また、暖機処理としてエンジンの排気の温度を増加させる場合には、エンジンの負荷を増加させることになるため、燃費悪化等の背反が生じることが懸念される。
【００１９】
そこで、上記形態においては、暖機処理として、ＥＧＲクーラの冷却液の温度を増加させる処理（たとえば冷却液の流量を低下させる処理）が実行される。これにより、ＥＧＲを継続しつつ、かつＥＧＲガス流量を増加させることなく、かつエンジンの負荷を増加させることなく、ＥＧＲクーラにおいて凝縮水を発生し難くすることができる。
【００２０】
（６）  ある形態においては、制御システムは、吸気通路内の吸気流量を検出するエアフローメータと、出口部分に設けられた湿度センサとを備える。制御装置は、エアフローメータの検出結果を用いて第１水蒸気量を算出する。制御装置は、湿度センサの検出結果を第２水蒸気量として取得する。
【００２１】
ＥＧＲクーラへの入口部分は、ＥＧＲクーラによって冷却される前のＥＧＲガスが流れるため、高温となる。そのため、ＥＧＲクーラへの入口部分にセンサを取り付けることは難しい。そこで、上記形態においては、吸気通路内に設けられるエアフローメータの検出結果を用いて第１水蒸気量が算出される。
【００２２】
一方、ＥＧＲ配管における吸気通路への出口部分は、ＥＧＲクーラによって冷却された後のＥＧＲガスが流れるため、それほど高温にはならない。そこで、上記形態においては、ＥＧＲ配管における吸気通路への出口部分に湿度センサが設けられる。そのため、湿度センサの検出値を第２水蒸気量として用いることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本開示によれば、ＥＧＲ配管にＥＧＲクーラが設けられるエンジンにおいて、ＥＧＲクーラで発生した凝縮水が吸気通路に流入するか否かを適切に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】エンジンシステムの全体構成を模式的に示す図である。
【図２】ＥＧＲプレクーラ内で発生した凝縮水が吸気管に流入する原理を模式的に示す図である。
【図３】プレクーラ入口部ＡからＥＧＲガス出口部ＢまでのＥＧＲ配管内に凝縮水が存在していない状態を模式的に示す図である。
【図４】ＥＧＲプレクーラ内で発生した凝縮水がＥＧＲガス出口部Ｂに達するまでに蒸発して水蒸気に戻っている状態を模式的に示す図である。
【図５】ＥＧＲプレクーラ内で発生した凝縮水がＥＧＲガス出口部Ｂに流れ込んでいる状態を模式的に示す図である。
【図６】ＥＣＵの処理手順の一例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】
【００２５】
以下、図面を参照しつつ、本開示の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。
【００２６】
図１は、本実施の形態によるエンジンシステム１の全体構成を模式的に示す図である。エンジンシステム１は、車両に搭載され、車両を走行させるための駆動力を発生するために用いられる。
【００２７】
エンジンシステム１は、エンジン（エンジン本体）１０と、吸気管２０と吸気マニホルド２５とを含む吸気通路と、排気マニホルド３５と排気管３０とを含む排気通路と、ＥＧＲ装置４０と、エアフローメータ８１と、エンジン回転速度センサ８２と、湿度センサ８３と、ＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）１００とを備える。
【００２８】
エンジン１０は、複数（図１に示す例では３つ）の気筒を有するディーゼルエンジンである。なお、気筒の数は複数に限定されるものではなく、単数であってもよい。また、本開示を適用可能なエンジンは、ディーゼルエンジンに限定されるものではなく、たとえばガソリンエンジンにも適用可能である。
【００２９】
エンジン１０の各気筒の吸気ポートは、吸気マニホルド２５を介して吸気管２０に連通される。各気筒での燃焼に必要な空気（新気）は、吸気管２０から吸気マニホルド２５に集められた後、各気筒に分配される。
【００３０】
エンジン１０の各気筒の排気ポートは、排気マニホルド３５を介して排気管３０に連通される。各気筒で発生する排気は、排気マニホルド３５に集められた後、排気管３０に排出される。排気管３０には、排気を浄化するための排気浄化触媒（図示せず）が設けられている。排気管３０を流れる排気は、排気浄化触媒によって浄化された後、車外に排出される。
【００３１】
ＥＧＲ装置４０は、排気管３０を流れる排気の一部を取り入れて冷却し、冷却後の排気を吸気管２０に還流するように構成される。これにより、排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）の低減が図られる。
【００３２】
ＥＧＲ装置４０は、ＥＧＲ配管Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３と、バイパス配管Ｇ４と、ＥＧＲプレクーラ４１と、ＥＧＲメインクーラ４２と、切替弁４３と、ＥＧＲ弁４４とを備える。
【００３３】
ＥＧＲ配管Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３は、排気管３０から吸気管２０に向かう方向にこの順に直列に接続されて、排気管３０と吸気管２０とを連通する。なお、ＥＧＲ配管Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３は、排気通路と吸気通路とを連通するものであればよく、たとえば排気マニホルド３５と吸気マニホルド２５とを連通するものであってもよい。
【００３４】
ＥＧＲ配管Ｇ２，Ｇ３間にはＥＧＲメインクーラ４２が設けられる。排気の一部がＥＧＲメインクーラ４２によって冷却された後に吸気管２０に還流されることによって、エンジン１０の各気筒での燃焼温度の上昇が抑制されるため、排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）が低減される。
【００３５】
さらに、本実施の形態においては、排気中の窒素酸化物をより一層低減するために、ＥＧＲメインクーラ４２に加えて、ＥＧＲメインクーラ４２よりも上流側のＥＧＲ配管Ｇ１，Ｇ２間にＥＧＲプレクーラ４１が設けられる。したがって、排気管３０からＥＧＲ装置４０を通って吸気管２０に還流される排気（以下「ＥＧＲガス」ともいう）は、ＥＧＲプレクーラ４１およびＥＧＲメインクーラ４２の双方によって冷却されることになる。これにより、ＥＧＲプレクーラ４１が設けられない場合に比べて、各気筒での燃焼温度の上昇がより抑制されるため、排気中の窒素酸化物がより低減される。
【００３６】
ＥＧＲプレクーラ（以下、単に「プレクーラ」ともいう）４１およびＥＧＲメインクーラ（以下、単に「メインクーラ」ともいう）４２は、どちらも、内部を流れるＥＧＲガスと冷却水との間で熱交換するように構成される、水冷式の冷却装置である。本実施の形態において、プレクーラ４１およびメインクーラ４２の冷却水は、エンジン１０の冷却水と共用される。具体的には、ウォータポンプ４５が作動することによって、エンジン１０のウォータジャケット内の冷却水が、冷却水配管Ｗ１、プレクーラ４１、冷却水配管Ｗ２、メインクーラ４２、冷却水配管Ｗ３を通ってラジエータ（図示せず）に供給される。ラジエータで外気に放熱した後の冷却水は、冷却水配管Ｗ４を通って再びエンジン１０のウォータジャケット内に戻される。なお、冷却水の循環経路は上記の経路に限定されるものではない。
【００３７】
バイパス配管Ｇ４は、メインクーラ４２の入口側のＥＧＲ配管Ｇ２と、メインクーラ４２の出口側のＥＧＲ配管Ｇ３とを、メインクーラ４２を介さずに連通する。切替弁４３は、ＥＧＲ配管Ｇ２とバイパス配管Ｇ４との分岐部分に設けられる。切替弁４３は、ＥＣＵ１００からの制御信号によって、ＥＧＲガスがメインクーラ４２を流れる第１状態と、ＥＧＲガスがメインクーラ４２を流れずにバイパス配管Ｇ４を流れる第２状態とのどちらかの状態に切り替えられる。そのため、たとえば特定の動作条件では、切替弁４３を第２状態に切り替えることによって、メインクーラ４２の冷却機能を無効化することができる。
【００３８】
なお、本実施の形態においては、メインクーラ４２をバイパスするためのバイパス配管Ｇ４は設けられているが、プレクーラ４１をバイパスするためのバイパス配管は搭載スペースの制約等によって設けられていない。
【００３９】
ＥＧＲ弁４４は、ＥＧＲ配管Ｇ３におけるバイパス配管Ｇ４との合流部分よりも下流側に設けられる。ＥＧＲ弁４４は、ＥＣＵ１００からの制御信号によって、吸気管２０に還流されるＥＧＲガスの流量を調整するように構成される。
【００４０】
エアフローメータ８１は、吸気管２０内を流れる吸気の流量（吸入空気流量）Ｇｉｎを検出し、検出結果をＥＣＵ１００に送信する。吸入空気流量Ｇｉｎの単位は「ｇ／ｓ」である。エンジン回転速度センサ８２は、エンジン１０のクランク軸の回転速度（エンジン回転速度）ＮＥを検出し、検出結果をＥＣＵ１００に送信する。エンジン回転速度ＮＥの単位は「回転数／分」である。湿度センサ８３については後述する。
【００４１】
ＥＣＵ１００は、図示しないＣＰＵ（Central  Processing  Unit）およびメモリを内蔵する。ＥＣＵ１００は、当該メモリに記憶された情報および各センサ（エアフローメータ８１等）からの情報を用いて所定の演算処理を実行し、その結果に基づいてエンジン１０の出力（具体的には燃料噴射、点火時期等）、切替弁４３の状態、ＥＧＲ弁４４の開度、ウォータポンプ４５の回転速度（冷却水の流量）などを制御する。
【００４２】
＜ＥＧＲ装置から吸気通路への凝縮水の流入防止＞
上述のように、本実施の形態によるＥＧＲ装置４０においては、排気中の窒素酸化物をより一層低減するために、メインクーラ４２に加えて、プレクーラ４１が設けられる。したがって、ＥＧＲガスは、プレクーラ４１およびメインクーラ４２で冷却された後、吸気管２０に戻される。
【００４３】
ここで、ＥＧＲガスには、燃焼によって生成した水蒸気が含まれる。したがって、ＥＧＲガスがプレクーラ４１およびメインクーラ４２によって冷却されると、各クーラ内で水蒸気が凝縮されて凝縮水が発生し得る。メインクーラ４２においては、凝縮水発生対策のために、バイパス配管Ｇ４が設けられ、凝縮水が発生し得る環境下（たとえばメインクーラ４２内の冷却水温が過剰に低い場合）において、切替弁４３を第２状態にすることによってＥＧＲガスがメインクーラ４２を通らないようにすることが可能である。
【００４４】
しかしながら、プレクーラ４１には、上述したように、搭載スペースの制約等により、バイパス配管は設けられていない。そのため、凝縮水が発生し得る環境下（たとえばプレクーラ４１内の冷却水温が過剰に低い場合）においても、ＥＧＲガスはプレクーラ４１で冷却されることになる。これにより、プレクーラ４１内で凝縮水が発生し、その凝縮水が吸気管２０に流入することが懸念される。
【００４５】
図２は、プレクーラ４１内で凝縮水が発生し、その凝縮水が吸気管２０に流入する原理を模式的に示す図である。プレクーラ４１の内部は、ＥＧＲガスが流れるＥＧＲガス流路Ｇｐと、冷却水が流れる冷却水路Ｗｐとが備えられる。ＥＧＲガス流路Ｇｐの内壁は、冷却水路Ｗｐによって形成される。ＥＧＲガス流路Ｇｐを流れるＥＧＲガスに含まれる水蒸気がＥＧＲガス流路Ｇｐの内壁（冷却水路Ｗｐ）に当接して冷却されると、凝縮（液化）されて凝縮水が発生する。この凝縮水がＥＧＲガスの流れに沿って移動すると、やがて吸気管２０に流入する。
【００４６】
ＥＧＲガスには、水蒸気の他、燃料によって発生した硫黄酸化物（ＳＯｘ）あるいは窒素酸化物（ＮＯｘ）が含まれる。硫黄酸化物（ＳＯｘ）あるいは窒素酸化物（ＮＯｘ）が凝縮水に溶け込むと、凝縮水が酸性となる。このような酸性の凝縮水が吸気管２０に流入すると、酸性の凝縮水が各気筒内に達して筒内の腐食の要因となり得る。
【００４７】
そこで、本実施の形態によるＥＣＵ１００は、ＥＧＲ配管Ｇ１におけるプレクーラ４１の入口付近の部分（以下「プレクーラ入口部Ａ」ともいう）の湿度と、ＥＧＲ配管Ｇ３における吸気管２０への出口付近の部分（以下「ＥＧＲガス出口部Ｂ」ともいう）の湿度とを比較することによって、プレクーラ４１で発生した凝縮水が吸気管２０に流入するか否かを判定する。そして、凝縮水が吸気管２０に流入すると判定された場合、ＥＣＵ１００は、プレクーラ４１内での凝縮水の発生を抑制するための処理を実行する。以下、これらの処理内容について詳述する。
【００４８】
なお、以下では、プレクーラ入口部Ａの湿度を「プレクーラ入口湿度Ｈａ」とも記載し、ＥＧＲガス出口部Ｂの湿度を「ＥＧＲガス出口湿度Ｈｂ」とも記載する。プレクーラ入口湿度ＨａおよびＥＧＲガス出口湿度Ｈｂは、どちらも絶対湿度であり、単位は「ｇ／ｍ３」である。
【００４９】
＜＜プレクーラ入口湿度Ｈａの把握（算出）＞＞
プレクーラ入口部Ａは燃焼後の排気によって非常に高温となるため、プレクーラ入口部Ａにセンサを取り付けることは難しい。そのため、本実施の形態によるＥＣＵ１００は、プレクーラ入口湿度Ｈａをセンサで検出するのではなく、エアフローメータ８１によって検出される吸入空気流量Ｇｉｎなどを用いてプレクーラ入口湿度Ｈａを算出する。
【００５０】
なお、プレクーラ入口湿度Ｈａの単位は上述したように「ｇ／ｍ３」である。したがって、プレクーラ入口湿度Ｈａは、プレクーラ入口部Ａを流れるＥＧＲガスの単位体積あたりに含まれる水蒸気量（第１水蒸気量）を示す値である。
【００５１】
以下、プレクーラ入口湿度Ｈａの算出手法の一例について説明する。燃料と吸気が筒内で完全に反応した場合、その反応式は下記の式（１）で表わされる。
【００５２】
ＣＨｘ＋（１＋ｘ／４＋ｙ）Ｏ２＋ｚＨ２Ｏ＝ＣＯ２＋（ｘ／２＋ｚ）Ｈ２Ｏ＋ｙＯ２・・・（１）
式（１）の左辺において、「ＣＨｘ」は燃料中の成分、「Ｏ２」および「Ｈ２Ｏ」は吸気中の成分である。１秒（単位時間）あたりに噴射される燃料中の「ＣＨｘ」の質量（ｇ／ｓ）は、単位時間あたりに各気筒へ噴射される燃料量から算出することができる。また、１秒あたりに吸入される空気中の「Ｈ２Ｏ」の質量（単位：ｇ／ｓ）は、エアフローメータ８１によって検出される吸入空気流量Ｇｉｎに所定の割合（たとえば空気中に含まれる水蒸気量の割合の平均的な値）を乗ずることによって算出することができる。したがって、上述の式（１）により、ＥＧＲガス中の「Ｈ２Ｏ」のモル数、すなわち水蒸気量を算出することができる。
【００５３】
たとえば、ｘ＝４であり、燃料中のＣＨ４の質量が１．６（ｇ／ｓ）、吸気中のＨ２Ｏが１４．４（ｇ／ｓ）である場合を想定する。この場合、ＣＨ４の１モルあたりの質量は１６ｇ、Ｈ２Ｏの１モルあたりの質量は１８ｇであることから、燃料中のＣＨ４が０．１モル、吸気中のＨ２Ｏが０．８モル反応したことになるため、式（１）において、ｚ＝８であることが導かれる。これにより、燃料中のＣＨ４のモル数と排気中のＨ２Ｏのモル数との比が、１：（ｘ／２＋ｚ）＝１：（４／２＋８）＝１：１０になることが分る。したがって、燃料中のＣＨ４が０．１モル反応した場合には、排気中に１．０モル（＝１８ｇ）のＨ２Ｏが含まれることになる。そして、排気中のＨ２Ｏのうち、たとえば１０％がＥＧＲガスとして還流することを想定すると、単位時間あたりに還流されるＥＧＲガス中に含まれる水蒸気質量Ｍｔは１８×０．１＝１．８（ｇ／ｓ）と算出することができる。
【００５４】
ＥＣＵ１００は、上記のような算出手法で、単位時間あたりに還流されるＥＧＲガス中に含まれる水蒸気質量Ｍｔを算出する。そして、ＥＣＵ１００は、算出された水蒸気質量Ｍｔ（ｇ／ｓ）を、単位体積（１ｍ３）あたりのＥＧＲガス中に含まれる水蒸気質量に換算することによって、プレクーラ入口湿度Ｈａ（ｇ／ｍ３）を算出する。
【００５５】
たとえば、エンジン１回転あたりの流入ガス質量を「α」（単位：ｇ／回転）とすると、１秒あたりの流入ガス質量は、エンジン回転速度ＮＥ（回転数／分）を用いて「α・ＮＥ／６０」（単位：ｇ／ｓ）と表わされる。なお、「α」は、エンジン運転時に計測される値であってもよいし、たとえばエンジン回転速度ＮＥをパラメータとして算出される値であってもよい。
【００５６】
さらに、流入ガス量の密度を「β」（単位：ｇ／ｍ３）とすると、１秒あたりの流入ガス体積は「α・ＮＥ／６０／β」（単位：ｍ３／ｓ）となる。なお、「β」は予め定められた固定値とすることができる。
【００５７】
そこで、ＥＣＵ１００は、下記の式（２）に示すように、１秒あたりの水蒸気質量Ｍｔ（ｇ／ｓ）を、１秒あたりの流入ガス体積「α・ＮＥ／６０／β」（ｍ３／ｓ）で除算した値を、プレクーラ入口湿度Ｈａ（ｇ／ｍ３）として算出する。
【００５８】
Ｈａ＝Ｍｔ／（α・ＮＥ／６０／β）・・・（２）
このようにプレクーラ入口湿度Ｈａを算出することによって、プレクーラ入口部Ａにセンサを取り付けることなく、プレクーラ入口湿度Ｈａを把握することができる。
【００５９】
なお、上記のプレクーラ入口湿度Ｈａの算出手法は、あくまで一例であって、これに限定されるものではない。たとえば、吸入空気流量Ｇｉｎとエンジン回転速度ＮＥとプレクーラ入口湿度Ｈａとの対応関係を実験等によって予め求めてマップ化しておき、実際に検出された吸入空気流量Ｇｉｎおよびエンジン回転速度ＮＥに対応するプレクーラ入口湿度Ｈａをこのマップを参照して算出するようにしてもよい。
【００６０】
＜＜ＥＧＲガス出口湿度Ｈｂの把握（検出）＞＞
ＥＧＲガス出口部Ｂは、プレクーラ４１およびメインクーラ４２によって冷却された後のＥＧＲガスが流れるため、それほど高温にはならない。そのため、本実施の形態においては、ＥＧＲガス出口部Ｂに湿度センサ８３が設けられる。湿度センサ８３は、ＥＧＲガス出口湿度Ｈｂ（ＥＧＲガス出口部Ｂの湿度）を検出する。なお、ＥＧＲガス出口湿度Ｈｂの単位は上述したように「ｇ／ｍ３」である。したがって、ＥＧＲガス出口湿度Ｈｂは、ＥＧＲガス出口部Ｂを流れるＥＧＲガスの単位体積あたりに含まれる水蒸気量（第２水蒸気量）を示す値である。
【００６１】
したがって、ＥＣＵ１００は、湿度センサ８３の検出結果を湿度センサ８３から取得することによって、ＥＧＲガス出口湿度Ｈｂを把握することができる。
【００６２】
＜＜凝縮水が吸気管に流入するか否かの判定＞＞
ＥＣＵ１００は、上述のように把握されたプレクーラ入口湿度ＨａとＥＧＲガス出口湿度Ｈｂとを比較することによって、プレクーラ４１で発生した凝縮水が吸気管２０に流入するか否かを判定する。
【００６３】
図３は、プレクーラ入口部ＡからＥＧＲガス出口部ＢまでのＥＧＲ配管内に凝縮水が存在していない状態を模式的に示す図である。このような状態である場合、プレクーラ入口部Ａを通過する水蒸気がそのままＥＧＲガス出口部Ｂも通過することになるため、プレクーラ入口湿度ＨａとＥＧＲガス出口湿度Ｈｂとはほぼ同じ値となる。
【００６４】
図４は、プレクーラ４１内で凝縮水が発生しているが、ＥＧＲガス出口部Ｂに達するまでにその凝縮水が蒸発して水蒸気に戻っている状態を模式的に示す図である。このような状態である場合にも、プレクーラ入口部Ａを通過する水蒸気とほぼ同量の水蒸気がＥＧＲガス出口部Ｂを通過することになるため、プレクーラ入口湿度ＨａとＥＧＲガス出口湿度Ｈｂとはほぼ同じ値となる。
【００６５】
図３、図４に示す状態である場合、すなわちプレクーラ入口湿度ＨａとＥＧＲガス出口湿度Ｈｂとがほぼ同じ値である場合には、ＥＣＵ１００は、プレクーラ４１で発生した凝縮水が吸気管２０に流入しないと判定する。
【００６６】
図５は、プレクーラ４１内で凝縮水が発生し、その凝縮水が蒸発せずにＥＧＲガス出口部Ｂに流れ込んでいる状態を模式的に示す図である。このような状態である場合、プレクーラ入口部Ａを通過する水蒸気量に比べてＥＧＲガス出口部Ｂを通過する水蒸気量が凝縮水の量だけ少なくなる。その結果、プレクーラ入口湿度ＨａはＥＧＲガス出口湿度Ｈｂよりも大きい値となる。
【００６７】
図５に示す状態である場合、すなわちプレクーラ入口湿度ＨａがＥＧＲガス出口湿度Ｈｂよりも大きい場合には、ＥＣＵ１００は、プレクーラ４１で発生した凝縮水が吸気管２０に流入すると判定する。
【００６８】
＜＜凝縮水発生の抑制＞＞
プレクーラ４１で発生した凝縮水が吸気管２０に流入すると判定された場合、ＥＣＵ１００は、プレクーラ４１内での凝縮水の発生を抑制するための処理を行なう。
【００６９】
上述の図２を用いて説明したように、プレクーラ４１内におけるＥＧＲガス流路Ｇｐの内壁（以下「プレクーラ壁面」ともいう）に水蒸気が当接して冷却されることによって、プレクーラ４１内に凝縮水が発生する。この点に鑑み、ＥＣＵ１００は、プレクーラ壁面の温度上昇を促す処理（以下「プレクーラ暖機処理」ともいう）を行なうことによって、プレクーラ４１内での凝縮水の発生を抑制する。
【００７０】
本実施の形態においては、ＥＣＵ１００は、プレクーラ暖機処理として、ＥＧＲ弁４４の開度を現在の開度よりも増加させる処理を行なう。これにより、プレクーラ４１を通過するＥＧＲガス流量が増加し、増量されたＥＧＲガスの熱によってプレクーラ壁面が暖機される。その結果、ＥＧＲを継続しつつ、プレクーラ４１での凝縮水の発生を抑制することができる。
【００７１】
＜＜処理フロー＞＞
図６は、ＥＣＵ１００が行なう処理手順の一例を示すフローチャートである。このフローチャートは、たとえば所定周期で繰り返し実行される。
【００７２】
ＥＣＵ１００は、エアフローメータ８１によって検出される吸入空気流量Ｇｉｎなどを用いてプレクーラ入口湿度Ｈａを算出する（ステップＳ１０）。なお、プレクーラ入口湿度Ｈａの算出手法については既に詳述したため、詳細な説明はここでは繰り返さない。
【００７３】
次いで、ＥＣＵ１００は、湿度センサ８３の検出結果をＥＧＲガス出口湿度Ｈｂとして取得する（ステップＳ２０）。
【００７４】
次いで、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０において算出されたプレクーラ入口湿度ＨａがステップＳ２０において取得されたＥＧＲガス出口湿度Ｈｂよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ３０）。
【００７５】
プレクーラ入口湿度ＨａがＥＧＲガス出口湿度Ｈｂよりも大きいと判定された場合（ステップＳ３０においてＹＥＳ）、上述の図５に示す状態であることが想定されるため、ＥＣＵ１００は、プレクーラ４１で発生した凝縮水が吸気管２０に流入すると判定する（ステップＳ４０）。この場合、ＥＣＵ１００は、上述のプレクーラ暖機処理を行なうことによって、プレクーラ４１内での凝縮水の発生を抑制する（ステップＳ５０）。具体的には、ＥＣＵ１００は、プレクーラ暖機処理として、ＥＧＲ弁４４の開度を現在の開度よりも増加させる処理を行なう。
【００７６】
一方、プレクーラ入口湿度ＨａがＥＧＲガス出口湿度Ｈｂよりも大きいと判定されない場合（ステップＳ３０においてＮＯ）、上述の図３あるいは図４に示す状態であることが想定されるため、ＥＣＵ１００は、プレクーラ４１で発生した凝縮水が吸気管２０に流入しないと判定する（ステップＳ６０）。その後、ＥＣＵ１００は、リターンへと処理を移す。
【００７７】
以上のように、本実施の形態によるＥＣＵ１００は、プレクーラ入口部Ａの排気に含まれる水蒸気量を示す「プレクーラ入口湿度Ｈａ」と、ＥＧＲガス出口部Ｂの排気に含まれる水蒸気量を示す「ＥＧＲガス出口湿度Ｈｂ」とを比較し、プレクーラ入口湿度ＨａがＥＧＲガス出口湿度Ｈｂよりも大きい場合に、プレクーラ４１で発生した凝縮水が吸気管２０に流入すると判定する。そのため、プレクーラ４１で発生した凝縮水が吸気管２０に流入するか否かを適切に判定することができる。
【００７８】
さらに、ＥＣＵ１００は、凝縮水が吸気管２０に流入すると判定された場合、プレクーラ壁面の温度上昇を促す「プレクーラ暖機処理」を実行する。これにより、プレクーラ４１において凝縮水を発生し難くすることができる。
【００７９】
特に、本実施の形態によるＥＣＵ１００は、プレクーラ暖機処理として、ＥＧＲ弁４４の開度を現在の開度よりも増加させる処理を行なう。これにより、プレクーラ４１を通過するＥＧＲガス流量が増加し、増量されたＥＧＲガスの熱によってプレクーラ壁面が暖機される。その結果、ＥＧＲを継続しつつ、プレクーラ４１において凝縮水を発生し難くすることができる。
【００８０】
＜変形例１＞
上述の実施の形態においては、プレクーラ暖機処理として、ＥＧＲ弁４４の開度を増加させる処理を行なう例を示した。この場合、ＥＧＲガス流量が増加することによってＥＧＲ配管内の凝縮水が吸気管２０に流入し易くなることが懸念される。
【００８１】
この点に鑑み、本変形例１においては、プレクーラ暖機処理として、エンジン１０の負荷を高くする（たとえば燃料噴射量を増加する）ことによって、エンジン１０の排気温度を増加させる処理を行なうようにする。これにより、プレクーラ４１内を流れるＥＧＲガスの温度が増加するため、プレクーラ４１が暖機される。その結果、ＥＧＲを継続しつつ、かつＥＧＲガス流量を増加させることなく、プレクーラ４１において凝縮水を発生し難くすることができる。
【００８２】
＜変形例２＞
上述の実施の形態においては、プレクーラ暖機処理として、ＥＧＲ弁４４の開度を増加させる処理を行なう例を示した。この場合、ＥＧＲガス流量が増加することによってＥＧＲ配管内の凝縮水が吸気管２０に流入し易くなることが懸念される。
【００８３】
また、上述の変形例１においては、プレクーラ暖機処理として、エンジン１０の排気温度を増加させる処理を行なう例を示した。この場合、エンジン１０の負荷を高くする（燃料噴射量を増加する）ことになるため、燃費悪化、あるいは、燃料中の炭化水素（ＣＨｘ）の増加による水蒸気量の増加といった背反が生じることが懸念される。
【００８４】
これらの点に鑑み、本変形例２においては、プレクーラ暖機処理として、ウォータポンプ４５の回転速度を低下させて冷却水の流量を低下させることによって、プレクーラ４１内の冷却水の温度を増加させる処理を行なうようにする。これにより、ＥＧＲを継続しつつ、かつＥＧＲガス流量を増加させることなく、かつエンジン１０の負荷を高くすることなく、プレクーラ４１において凝縮水を発生し難くすることができる。
【００８５】
なお、プレクーラ暖機処理として、ＥＧＲ弁４４の開度を増加させる処理、エンジン１０の排気温度を増加させる処理、プレクーラ４１内の冷却水の温度を増加させる処理を適宜組み合わせて実行するようにしてもよい。
【００８６】
＜変形例３＞
上述の実施の形態においてはＥＧＲ配管に２つのＥＧＲクーラ（プレクーラ４１およびメインクーラ４２）が設けられる例を示したが、ＥＧＲ配管に設けられるＥＧＲクーラの数は２つに限定されるものではなく、１つであっても、３つ以上であってもよい。
【００８７】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００８８】
１  エンジンシステム、１０  エンジン、２０  吸気管、２５  吸気マニホルド、３０  排気管、３５  排気マニホルド、４０  ＥＧＲ装置、４１  ＥＧＲプレクーラ、４２  ＥＧＲメインクーラ、４３  切替弁、４４  ＥＧＲ弁、４５  ウォータポンプ、８１  エアフローメータ、８２  エンジン回転速度センサ、８３  湿度センサ、１００  ＥＣＵ、Ａ  プレクーラ入口部、Ｂ  ガス出口部、Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３  ＥＧＲ配管、Ｇ４  バイパス配管、Ｇｐ  ガス流路、Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４  冷却水配管、Ｗｐ  冷却水路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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