(57)【要約】【課題】この発明は、内燃機関に関し、ＥＧＲバルブを早期に暖めてＥＧＲバルブ周りに凝縮水が存在していない状態でのＥＧＲガスの導入を早期に開始できるようにすることを目的とする。【解決手段】吸入空気を過給するコンプレッサ２２ａよりも上流側の吸気通路１２と排気通路１４とを接続するＥＧＲ通路３４と、ＥＧＲ通路３４における吸気通路１２側の端部もしくは当該ＥＧＲ通路３４の途中に設けられたＥＧＲバルブ３８とを備える。ＥＧＲ通路３４と排気通路１４とを接続する連通路５０と、連通路５０を開閉する開閉バルブ５２とを備える。連通路５０は、ＥＧＲガスの流れ方向におけるＥＧＲバルブ３８の直上の位置においてＥＧＲ通路３４に接続され、かつ、ＥＧＲ通路３４と排気通路１４との接続位置３４ａとの間に下流側触媒３０を介在するように排気通路１４に接続されている。【選択図】図２
2015178777.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸入空気を過給するコンプレッサと、
前記コンプレッサよりも上流側の吸気通路と排気通路とを接続するＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路における前記吸気通路の側の端部もしくは当該ＥＧＲ通路の途中に設けられ、前記ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスの流量を調整するＥＧＲバルブと、
前記ＥＧＲ通路と前記排気通路とを接続する連通路と、
前記連通路を開閉する開閉バルブと、を備え、
前記連通路は、ＥＧＲガスの流れ方向における前記ＥＧＲバルブの直上の位置において前記ＥＧＲ通路に接続され、かつ、前記ＥＧＲ通路と前記排気通路との接続位置での排気通路内圧力に対する圧力差が生じている位置もしくは当該圧力差が所定のアクチュエータの動作に伴って生じる位置において前記排気通路に接続されていることを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
前記ＥＧＲバルブが閉じている状態で前記ＥＧＲバルブにて凝縮水が発生している場合もしくは発生する可能性がある場合に、前記開閉バルブを開く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。
【請求項３】
前記ＥＧＲバルブにて凝縮水が発生している場合もしくは発生する可能性がある場合とは、前記ＥＧＲバルブの温度が所定値以下となる場合であることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記排気通路には、前記ＥＧＲ通路と前記排気通路との前記接続位置と前記連通路と前記排気通路との接続位置との間の部位に、排気通路内圧力を降下させる機器が少なくとも１つ介在していることを特徴とする請求項１〜３の何れか１つに記載の内燃機関。
【請求項５】
前記排気通路には、前記ＥＧＲ通路と前記排気通路との前記接続位置と前記連通路と前記排気通路との接続位置との間の部位に、前記開閉バルブが開かれる際に前記排気通路を絞る絞り弁が前記所定のアクチュエータとして配置されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１つに記載の内燃機関。
【請求項６】
前記ＥＧＲバルブよりもＥＧＲガス流れの上流側の前記ＥＧＲ通路に配置され、当該ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラーをさらに備え、
前記連通路と前記排気通路との接続位置は、前記ＥＧＲ通路と前記排気通路との前記接続位置よりも前記排気通路内の排気ガスの流れの上流側に設けられていることを特徴とする請求項１〜５の何れか１つに記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関に係り、特に、ＥＧＲガスを導入可能な内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１には、ターボ過給機付きの内燃機関が開示されている。この内燃機関は、過給された吸入空気を冷却するインタークーラーと、コンプレッサよりも上流側の吸気通路に導入されるＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラーとを備えている。そして、インタークーラーおよびＥＧＲクーラーにて凝縮水が発生しないようにＥＧＲガス量が制御されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−０８７７７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスの流量を調整するＥＧＲバルブがＥＧＲ通路における吸気通路側の端部もしくは当該ＥＧＲ通路の途中に設けられている構成を想定する。冷間状態からの始動開始後の暖機初期においては、凝縮水が発生し易いのでＥＧＲバルブは閉じられる。しかしながら、ＥＧＲバルブが閉じられていても、排気脈動によってＥＧＲバルブよりもＥＧＲガス流れの上流側のＥＧＲ通路は排気ガスで満たされており、ここでは絶えずガス交換が生じている。このため、冷えているＥＧＲバルブに排気ガス中の水分が触れることで結露が生じることがある。このように、ＥＧＲバルブが閉じている冷間時には、ＥＧＲバルブの排気通路側のバルブ表面およびその付近において凝縮水が発生し得る。
【０００５】
上記のようなＥＧＲバルブでの凝縮水の発生に対して何らの配慮なしにＥＧＲバルブを開いてＥＧＲガスの導入を行うと、この凝縮水が吸気通路に流入してしまう。一方、内燃機関が完全に暖機することによってＥＧＲバルブでの凝縮水が消滅するまでＥＧＲガスの導入を禁止すると、ＥＧＲガスの導入による燃費効果が得られなくなってしまう。
【０００６】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、ＥＧＲバルブを早期に暖めてＥＧＲバルブ周りに凝縮水が存在していない状態でのＥＧＲガスの導入を早期に開始できるようにした内燃機関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】
【０００７】
第１の発明は、内燃機関であって、
吸入空気を過給するコンプレッサと、
前記コンプレッサよりも上流側の吸気通路と排気通路とを接続するＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路における前記吸気通路の側の端部もしくは当該ＥＧＲ通路の途中に設けられ、前記ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスの流量を調整するＥＧＲバルブと、
前記ＥＧＲ通路と前記排気通路とを接続する連通路と、
前記連通路を開閉する開閉バルブと、を備え、
前記連通路は、ＥＧＲガスの流れ方向における前記ＥＧＲバルブの直上の位置において前記ＥＧＲ通路に接続され、かつ、前記ＥＧＲ通路と前記排気通路との接続位置での排気通路内圧力に対する圧力差が生じている位置もしくは当該圧力差が所定のアクチュエータの動作に伴って生じる位置において前記排気通路に接続されていることを特徴とする。
【０００８】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記ＥＧＲバルブが閉じている状態で前記ＥＧＲバルブにて凝縮水が発生している場合もしくは発生する可能性がある場合に、前記開閉バルブを開く制御手段をさらに備えることを特徴とする。
【０００９】
また、第３の発明は、第２の発明において、
前記ＥＧＲバルブにて凝縮水が発生している場合もしくは発生する可能性がある場合とは、前記ＥＧＲバルブの温度が所定値以下となる場合であることを特徴とする。
【００１０】
また、第４の発明は、第１〜第３の発明の何れか１つにおいて、
前記排気通路には、前記ＥＧＲ通路と前記排気通路との前記接続位置と前記連通路と前記排気通路との接続位置との間の部位に、排気通路内圧力を降下させる機器が少なくとも１つ介在していることを特徴とする。
【００１１】
また、第５の発明は、第１〜第３の発明の何れか１つにおいて、
前記排気通路には、前記ＥＧＲ通路と前記排気通路との前記接続位置と前記連通路と前記排気通路との接続位置との間の部位に、前記開閉バルブが開かれる際に前記排気通路を絞る絞り弁が前記所定のアクチュエータとして配置されていることを特徴とする。
【００１２】
また、第６の発明は、第１〜第５の発明の何れか１つにおいて、
前記ＥＧＲバルブよりもＥＧＲガス流れの上流側の前記ＥＧＲ通路に配置され、当該ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラーをさらに備え、
前記連通路と前記排気通路との接続位置は、前記ＥＧＲ通路と前記排気通路との前記接続位置よりも前記排気通路内の排気ガスの流れの上流側に設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
第１の発明によれば、ＥＧＲバルブが閉じている冷間時に開閉バルブを開くこととすれば、ＥＧＲ通路および連通路を利用して、排気通路を流れる排気ガスの一部がＥＧＲバルブに触れながら流れるようにすることができる。その結果、当該排気ガスの熱によってＥＧＲバルブを加熱することができる。これにより、ＥＧＲバルブでの凝縮水の発生を抑止し、あるいは発生した凝縮水の除去（乾燥）を行うことができる。このため、ＥＧＲバルブを早期に暖めてＥＧＲバルブ周りに凝縮水が存在していない状態でのＥＧＲガスの導入を早期に開始させられる内燃機関を実現することができる。
【００１４】
第２および第３の発明によれば、ＥＧＲバルブにて凝縮水が発生している場合もしくは発生する可能性がある場合に、ＥＧＲ通路および連通路を利用して導入した排気ガスの熱によってＥＧＲバルブを加熱することができる。これにより、ＥＧＲバルブでの凝縮水の発生を抑止し、あるいは発生した凝縮水の除去（乾燥）を行うことができる。
【００１５】
第４の発明によれば、排気通路内圧力を降下させる機器を利用して、ＥＧＲバルブが閉じている状態で開閉バルブを開いた際にＥＧＲバルブに触れながら流れる排気ガスの流れを生じさせることができる。
【００１６】
第５の発明によれば、開閉バルブが開かれる際に排気通路を絞る絞り弁を利用して、ＥＧＲバルブが閉じている状態で開閉バルブを開いた際にＥＧＲバルブに触れながら流れる排気ガスの流れを生じさせることができる。
【００１７】
第６の発明によれば、開閉バルブが開かれる際に、排気ガスが排気通路から連通路に流入したうえでＥＧＲ通路に流れるという流路形態を形成することができる。これにより、ＥＧＲバルブよりもＥＧＲガス流れの上流側の排気通路にＥＧＲクーラーが備えられるという一般的な構成が採用されている場合においてＥＧＲバルブを加熱する際に、ＥＧＲバルブに到達する前にＥＧＲクーラーによって排気ガスが冷却されるのを回避することができる。これにより、ＥＧＲバルブの加熱時にＥＧＲバルブに到達する排気ガスの温度を高く保つことができるようになる。このため、ＥＧＲバルブの暖機性を良好に確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態１における内燃機関のシステム構成を概略的に説明するための図である。
【図２】図１に示すＬＰＬ式のＥＧＲ装置周りの特徴的な構成を表した図である。
【図３】本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図４】ＥＧＲバルブの温度推定手法を説明するための図である。
【図５】ＥＧＲバルブ暖機動作の効果を表した図である。
【図６】排気通路に対するＥＧＲ通路および連通路の接続位置の他の一例を表した図である。
【図７】本発明の実施の形態２におけるＥＧＲ装置周りの特徴的な構成を表した図である。
【図８】本発明の実施の形態２において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図９】本発明の実施の形態３におけるＥＧＲ装置周りの特徴的な構成を表した図である。
【図１０】本発明の実施の形態３において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図１１】本発明の実施の形態３におけるＥＧＲ装置周りの構成の変形例を表した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
実施の形態１．
［内燃機関のシステム構成］
図１は、本発明の実施の形態１における内燃機関１０のシステム構成を概略的に説明するための図である。本実施形態のシステムは、内燃機関（一例として火花点火式エンジン）１０を備えている。内燃機関１０の各気筒には、吸気通路１２および排気通路１４が連通している。
【００２０】
吸気通路１２の入口近傍には、エアクリーナ１６が取り付けられている。エアクリーナ１６の下流近傍には、吸気通路１２に吸入される空気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ１８、および吸入空気の温度を検出する吸気温度センサ２０がそれぞれ設けられている。
【００２１】
エアフローメータ１８の下流には、ターボ過給機２２のコンプレッサ２２ａが設置されている。コンプレッサ２２ａは、排気通路１４に配置されたタービン２２ｂと連結軸を介して一体的に連結されている。コンプレッサ２２ａの下流には、コンプレッサ２２ａにより圧縮された空気を冷却するためのインタークーラー２４が設けられている。インタークーラー２４の下流には、電子制御式のスロットルバルブ２６が設けられている。
【００２２】
タービン２２ｂよりも下流側の排気通路１４には、排気ガスを浄化するための各種触媒が配置されている。ここでは、一例として、排気ガスの上流側から順に、ともに三元触媒である上流側触媒（Ｓ／Ｃ）２８および下流側触媒（Ｕ／Ｆ）３０が備えられている。
【００２３】
また、図１に示す内燃機関１０は、低圧ループ（ＬＰＬ）式のＥＧＲ装置３２を備えている。ＥＧＲ装置３２は、タービン２２ｂよりも下流側の排気通路１４と、コンプレッサ２２ａよりも上流側の吸気通路１２とを接続するＥＧＲ通路３４を備えている。このＥＧＲ通路３４には、吸気通路１２に導入される際のＥＧＲガスの流れの上流側から順に、ＥＧＲクーラー３６およびＥＧＲバルブ３８が設けられている。ＥＧＲクーラー３６は、ＥＧＲ通路３４を流れるＥＧＲガスを冷却するために備えられた水冷式のクーラーである。ＥＧＲバルブ３８は、ＥＧＲ通路３４を通って吸気通路１２に還流されるＥＧＲガスの量を調整するために備えられている。なお、ＥＧＲバルブ３８のバルブボディ３８ａ（図２参照）はエンジン冷却水によって暖められるようになっている。また、ＥＧＲクーラー３６に供給されるエンジン冷却水の温度は、ＥＧＲクーラー３６と通過する排気ガス（ＥＧＲガス）の露点温度よりも高い温度に制御されるようになっているものとする。
【００２４】
本実施形態のシステムは、ＥＧＲ装置３２周りの構成に特徴を有している。この特徴的な構成については図２を参照して詳述する。さらに、図１に示すシステムは、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)４０を備えている。ＥＣＵ４０の入力部には、上述したエアフローメータ１８および吸気温度センサ２０に加え、エンジン回転数を検知するためのクランク角センサ４２、およびエンジン冷却水温度を検出するための水温センサ４４等の内燃機関１０の運転状態を検知するための各種センサが接続されている。一方、ＥＣＵ４０の出力部には、上述したスロットルバルブ２６およびＥＧＲバルブ３８に加え、内燃機関１０の筒内もしくは吸気ポートに燃料を噴射するための燃料噴射弁４６、および、筒内の混合気に点火するための点火装置４８等の内燃機関１０の運転を制御するための各種アクチュエータが接続されている。ＥＣＵ４０は、上述した各種センサの出力と所定のプログラムとに従って各種アクチュエータを作動させることにより、内燃機関１０の運転を制御するものである。
【００２５】
［実施の形態１におけるＥＧＲ装置周りの特徴的な構成］
図２は、図１に示すＬＰＬ式のＥＧＲ装置３２周りの特徴的な構成を表した図である。図２に示す構成では、ＥＧＲ通路３４の排気通路１４側の端部は、上流側触媒２８と下流側触媒３０との間の部位において排気通路１４に接続されている。また、この例では、ＥＧＲバルブ３８は、吸気通路１２側のＥＧＲ通路３４の端部に設けられているが、本発明におけるＥＧＲバルブ３８は、ＥＧＲ通路３４の途中の部位に配置されるものであってもよい。
【００２６】
冷間状態からの始動開始後の暖機初期においては、良好な燃焼を維持するために、また、凝縮水が発生し易いので、ＥＧＲバルブ３８は通常閉じられる。しかしながら、ＥＧＲバルブ３８が閉じられていても、排気脈動によってＥＧＲバルブ３８よりもＥＧＲガス流れの上流側（排気通路１４側）のＥＧＲ通路３４は排気ガスで満たされており、ここでは絶えずガス交換が生じている。このため、冷えているＥＧＲバルブ３８に排気ガス中の水分が触れることで結露が生じることがある。このように、ＥＧＲバルブ３８が閉じている冷間時には、ＥＧＲバルブ３８の排気通路１４側のバルブ表面およびその付近において凝縮水が発生し得る。
【００２７】
上記のようなＥＧＲバルブ３８での凝縮水の発生に対して何らの配慮なしにＥＧＲバルブ３８を開いてＥＧＲガスの導入を行うと、この凝縮水が吸気通路１２に流入してしまう。その結果、吸気系部品の腐食が発生することが懸念される。また、本実施形態の内燃機関１０のようにコンプレッサ２２ａよりも上流側の吸気通路１２にＥＧＲガスを導入する場合には、コンプレッサ２２ａの腐食だけでなく凝縮水の衝突によるコンプレッサ２２ａの摩耗（エロージョン）が発生することが懸念される。一方、内燃機関１０が完全に暖機することによってＥＧＲバルブ３８での凝縮水が消滅するまでＥＧＲガスの導入を禁止した場合、完全な暖機による凝縮水の除去（乾燥）には多くの時間を要するため、その時間内はＥＧＲガスの導入による燃費効果を引き出せなくなってしまう。
【００２８】
そこで、本実施形態では、ＥＧＲバルブ３８を早期に暖めてＥＧＲバルブ３８周りに凝縮水が存在していない状態でのＥＧＲガスの導入を早められるようにするために、図２に示す連通路５０と開閉バルブ５２とを備えることとした。連通路５０は、ＥＧＲガスの流れ方向におけるＥＧＲバルブ３８の直上のＥＧＲ通路３４と、下流側触媒３０よりも下流側の排気通路１４とを接続するものである。開閉バルブ５２は、連通路５０を開閉するために連通路５０に設置されている。開閉バルブ５２は上述したＥＣＵ４０に電気的に接続されている。
【００２９】
連通路５０と排気通路１４との接続位置５０ａは、ＥＧＲ通路３４と排気通路１４との接続位置３４ａとの間に下流側触媒３０を介している。これにより、連通路５０は、下流側触媒３０の圧力損失を利用して、ＥＧＲ通路３４の接続位置３４ａでの排気通路内圧力に対する圧力差が生じている位置（接続位置５０ａ）において排気通路１４に接続されているといえる。言い換えると、排気通路１４には、ＥＧＲ通路３４の接続位置３４ａと連通路５０の接続位置５０ａとの間の部位に、排気通路内圧力を降下させる機器としての下流側触媒３０が配置されている。
【００３０】
以上説明した構成では、ＥＧＲバルブ３８が閉じている冷間時に開閉バルブ５２を開くことにより、排気通路１４を流れる排気ガスの一部によって、ＥＧＲ通路３４および連通路５０を順に通過して下流側触媒３０の下流側の排気通路１４に戻される排気ガス流れが形成される。上述したように、連通路５０とＥＧＲ通路３４との接続位置は、（ＥＧＲガス導入時の）ＥＧＲガスの流れ方向におけるＥＧＲバルブ３８の直上の位置とされている。これにより、排気ガスがＥＧＲ通路３４から連通路５０に向けて流れる際に、排気ガスがＥＧＲバルブ３８に触れながら流れていくようになる。その結果、当該排気ガスの熱によってＥＧＲバルブ３８を加熱することができる。より具体的には、排気脈動によってＥＧＲバルブ３８位置に間欠的に到来する排気ガスの熱を利用する場合と比べ、ＥＧＲバルブ３８に常に触れるように継続的に流れる排気ガスの熱を利用することができるので、ＥＧＲバルブ３８を早期に暖めることができる。これにより、凝縮水の発生を抑止し、あるいは発生した凝縮水の除去（乾燥）を行うことができる。
【００３１】
［実施の形態１の特徴的な制御］
以上説明した構成によれば、ＥＧＲバルブ３８が閉じている状態で開閉バルブ５２を開くことにより、冷えているＥＧＲバルブ３８を早期に暖めることができる。そこで、本実施形態では、ＥＧＲバルブ３８が閉じている状態でＥＧＲバルブ３８にて凝縮水が発生している場合もしくは発生する可能性がある場合に開閉バルブ５２を開く制御を行うこととした。より具体的には、ＥＧＲバルブ３８の温度推定を行い、ＥＧＲバルブ３８の推定温度が所定値Ｘ１以下となる場合には、エンジン冷却水温度ＴＨＷが所定の条件を満たすことを条件として開閉バルブ５２を開く制御（ＥＧＲバルブ暖機動作）を行うこととした。
【００３２】
図３は、本発明の実施の形態１の特徴的な制御を実現するために、ＥＣＵ４０が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。なお、本ルーチンは、冷間始動時に起動され、所定の制御周期毎に繰り返し実行されるものとする。また、ＥＧＲバルブ３８は冷間始動時には閉じられているものとする。
【００３３】
図３に示すルーチンでは、ＥＣＵ４０は、ステップ１００においてＥＧＲバルブ推定温度を算出する。ここでは、ＥＧＲバルブ推定温度は、一例として、吸気温度ＴＨＡ、エンジン冷却水温度ＴＨＷおよび時間の関数によって算出される。図４は、ＥＧＲバルブ３８の温度推定手法を説明するための図である。ＥＣＵ４０は、図４に示すように吸気温度ＴＨＡとエンジン冷却水温度ＴＨＷとの関係でＥＧＲバルブ３８の温度のベース値Ｔｅｏを定めたマップを記憶している。ここでいうベース値Ｔｅｏとは、吸気温度ＴＨＡおよびエンジン冷却水温度ＴＨＷがそれぞれ任意の温度であるときの定常的なＥＧＲバルブ３８の温度のことである。
【００３４】
本ステップ１００では、吸気温度センサ２０により検出される吸気温度ＴＨＡと水温センサ４４により検出されるエンジン冷却水温度ＴＨＷとに対応する値Ｔｅｏが図４に示すようなマップを参照して取得される。そして、この値Ｔｅｏを基礎として、（１）式に従って、吸気温度ＴＨＡおよびエンジン冷却水温度ＴＨＷの変化の影響を受けて時間的な遅れを伴って変化するＥＧＲバルブ３８の現在の温度Ｔｎが算出される。なお、（１）式において、Ｔｎ−１はＥＧＲバルブ３８の温度の前回値であり、ｋは事前に設定されたなまし係数（０＜ｋ＜１）である。また、水温センサ４４は、バルブボディ３８ａでのエンジン冷却水温度と相関のある位置にてエンジン冷却水温度ＴＨＷを計測しているものとする。
【数１】
2015178777.tif 000003
【００３５】
次に、ＥＣＵ４０は、ステップ１０２に進み、ＥＧＲバルブ推定温度Ｔｎが所定値Ｘ１以下であるか否かを判定する。所定値Ｘ１は、ＥＧＲバルブ３８にて結露が発生し始める温度（すなわち、ＥＧＲバルブ３８付近の排気ガスの露点温度）である。本ステップ１０２の処理により、ＥＧＲバルブ３８にて凝縮水が発生している場合もしくは発生する可能性がある場合であるか否かが判断される。
【００３６】
ステップ１０２の判定が不成立となる場合には、ＥＣＵ４０は、ステップ１０４に進み、開閉バルブ５２を閉じるもしくは閉じられた状態を維持する。すなわち、この場合には、ＥＧＲバルブ暖機動作は不実行とされる。一方、ステップ１０２の判定が成立する場合には、ＥＣＵ４０は、ステップ１０６に進み、エンジン冷却水温度ＴＨＷが所定値Ｘ２よりも高いか否かを判定する。水温センサ４４は、ＥＧＲクーラー３６でのエンジン冷却水温度とも相関を有する位置にてエンジン冷却水温度ＴＨＷを計測しているものとする。所定値Ｘ２は、ＥＧＲクーラー３６でのエンジン冷却水温度がＥＧＲクーラー３６付近の排気ガスの露点温度である時に水温センサ４４によって検出されるエンジン冷却水温度ＴＨＷの値に相当するものである。
【００３７】
ＥＣＵ４０は、ステップ１０６の判定が不成立となる場合には、ステップ１０４に進み、ＥＧＲバルブ暖機動作を実行しない。一方、ＥＣＵ４０は、ステップ１０６の判定が成立する場合には、ステップ１０８に進み、ＥＧＲバルブ暖機動作を実行する（すなわち、開閉バルブ５２を開くもしくは開かれた状態を維持する）。
【００３８】
以上説明した図３に示すルーチンによれば、ＥＧＲバルブ推定温度が所定値Ｘ１以下であることでＥＧＲバルブ３８にて凝縮水が発生している場合もしくは発生する可能性があると判断された場合には、ステップ１０６の判定成立を条件としてＥＧＲバルブ暖機動作が実行される。これにより、ＥＧＲバルブ３８を早期に暖めてＥＧＲバルブ３８の周りに凝縮水が存在していない状態でのＥＧＲガスの導入を早期に開始できるようになる。
【００３９】
また、上記ルーチンによれば、エンジン冷却水温度が所定値Ｘ２よりも高いためにＥＧＲクーラー３６でのエンジン冷却水温度がＥＧＲガスの露点よりも高くなったと判断されることを条件として、ＥＧＲバルブ暖機動作の実行を許可することとしている。これにより、排気ガスがＥＧＲクーラー３６を通過する際に凝縮水が発生しないようにしたうえで、ＥＧＲバルブ３８の加熱のためにＥＧＲバルブ３８の周りに排気ガスを導入できるようになる。ただし、本発明におけるＥＧＲバルブ暖機動作の実施は、必ずしも、このエンジン冷却水温度の判定条件を伴っているものに限られない。
【００４０】
図５は、ＥＧＲバルブ暖機動作の効果を表した図である。図５より、ＥＧＲバルブ暖機動作のための開閉バルブ５２の制御を行うことで、冷間始動時におけるＥＧＲバルブ３８の温度（より具体的には、ＥＧＲガス流れの上流側の傘部の表面温度）が、当該制御を行わない場合と比べて早期に上昇しているのが分かる。また、本制御によって、ＥＧＲバルブ３８の温度がＥＧＲガスの露点温度に到達するのに要する時間が短縮されていることも分かる。このように、本制御によれば、ＥＧＲバルブ３８の暖機性を改善することができる。
【００４１】
ところで、上述した実施の形態１においては、ＥＧＲ通路３４の接続位置３４ａと連通路５０の接続位置５０ａとの間の排気通路１４に下流側触媒３０が介在するように、ＥＧＲ通路３４および連通路５０が構成されている。しかしながら、ＥＧＲバルブ暖機動作時の排気ガス流量を十分に確保するために下流側触媒３０などの機器での圧力損失を利用する例は、上記のものに限定されず、例えば、以下の図６に示す構成であってもよい。
【００４２】
図６は、排気通路に対するＥＧＲ通路および連通路の接続位置の他の一例を表した図である。なお、図６において、上記図２に示す構成要素と同一の要素については、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。図６に示すＥＧＲ装置６０は、ＥＧＲ通路６２がタービン２２ｂよりも上流側の排気通路１４に接続されている点において図２に示すＥＧＲ装置３２と相違している。また、図６に示す構成は、連通路６４がタービン２２ｂよりも下流側（かつ、上流側触媒２８よりは上流側）の排気通路１４に接続されている点において、図２に示す構成と相違している。
【００４３】
上記のように、図６に示す構成では、ＥＧＲ通路６２の接続位置６２ａと連通路６４の接続位置６４ａとの間の排気通路１４にタービン２２ｂが介在するように、ＥＧＲ通路６２および連通路６４が構成されている。すなわち、この例では、タービン２２ｂの圧力損失をＥＧＲバルブ暖機動作のために利用している。このように、本発明の対象となるＥＧＲ装置は、上述したＥＧＲ装置３２等のＬＰＬ式のＥＧＲ装置に限られるものではなく、高圧ループ（ＨＰＬ）式であってもよい。また、この例では、連通路６４の接続位置６４ａは上流側触媒２８よりも上流側の排気通路１４となっているが、連通路６４の接続位置６４ａは、上流側触媒２８と下流側触媒３０との間の部位であってもよいし、さらには、下流側触媒３０よりも下流側の部位であってもよい。このように、これらの接続位置６２ａ、６４ａの間の排気通路１４に介在する機器は複数であってもよい。また、このような機器は、排気通路内圧力を降下させて接続位置６２ａ、６４ａ間で圧力差を適切に発生させられるものであれば、三元触媒およびタービン以外のものであってもよく、例えば、三元触媒以外の排気浄化触媒、あるいは、排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するためのパティキュレートフィルタであってもよい。
【００４４】
なお、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ４０が上記図３に示すルーチンの一連の処理を実行することにより前記第２の発明における「制御手段」が実現されている。
【００４５】
実施の形態２．
次に、図７および図８を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。
【００４６】
［実施の形態２におけるＥＧＲ装置周りの特徴的な構成］
図７は、本発明の実施の形態２におけるＥＧＲ装置３２周りの特徴的な構成を表した図である。なお、図７において、上記図２に示す構成要素と同一の要素については、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。図７に示す構成は、連通路７０がＥＧＲ通路３４と同様に上流側触媒２８と下流側触媒３０との間の部位において排気通路１４に接続されており、かつ、排気通路１４に絞り弁７２が備えられている点において、図２に示す構成と相違している。より具体的には、絞り弁７２は、ＥＧＲ通路３４の接続位置３４ａと連通路７０の接続位置７０ａとの間の部位において排気通路１４に設置されている。絞り弁７２は、上述したＥＣＵ４０により開度を変更可能に構成されているものとする。
【００４７】
本構成では、三元触媒などの圧力損失を利用して開閉バルブ５２の前後の圧力差を確保するのではなく、２つの接続位置３４ａ、７０ａ間に備えた絞り弁７２を用いてＥＧＲバルブ暖機動作時に排気通路１４を絞ることによって開閉バルブ５２の前後の圧力差（接続位置３４ａ、７０ａ間の圧力差）が確保される。
【００４８】
［実施の形態２の特徴的な制御］
図８は、本発明の実施の形態２の特徴的な制御を実現するために、ＥＣＵ４０が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。なお、図８において、実施の形態１における図３に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【００４９】
図８に示すルーチンでは、ステップ１０６の判定が成立する場合、つまり、ＥＧＲバルブ暖機動作を実行する条件が成立した場合には、ＥＣＵ４０は、ステップ２００に進み、ＥＧＲバルブ暖機動作を実行する。本ルーチンにおけるＥＧＲバルブ暖機動作には、開閉バルブ５２を開く動作だけでなく、絞り弁７２によって排気流れを絞る動作も加わる。具体的には、絞り弁７２は、ＥＧＲバルブ３８の加熱のために必要とされる排気ガス流量を得るための開閉バルブ５２の前後の圧力差が得られる開度に制御される。
【００５０】
以上説明した図８に示すルーチンによっても、ＥＧＲバルブ３８を早期に暖めてＥＧＲバルブ３８の周りに凝縮水が存在していない状態でのＥＧＲガスの導入を早期に開始できるようになる。
【００５１】
なお、上述した実施の形態２においては、絞り弁７２が前記第１の発明における「所定のアクチュエータ」に相当している。
また、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ４０が上記図８に示すルーチンの一連の処理を実行することにより前記第２の発明における「制御手段」が実現されている。
【００５２】
実施の形態３．
次に、図９および図１０を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。
【００５３】
［実施の形態３におけるＥＧＲ装置周りの特徴的な構成］
図９は、本発明の実施の形態３におけるＥＧＲ装置３２周りの特徴的な構成を表した図である。なお、図９において、上記図７に示す構成要素と同一の要素については、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。図９に示す構成は、以下の点において、図７に示す構成と相違している。すなわち、この構成における連通路８０は、連通路８０の接続位置８０ａがＥＧＲ通路３４の接続位置３４ａよりも排気通路１４内の排気ガスの流れの上流側、かつ、上流側触媒２８と下流側触媒３０との間の部位において排気通路１４に接続されるように構成されている。そして、絞り弁７２は、連通路８０の接続位置８０ａとＥＧＲ通路３４の接続位置３４ａとの間の部位において排気通路１４に設置されている。
【００５４】
図７に示す構成（実施の形態２）の場合には、ＥＧＲバルブ３８が閉じられ、かつ絞り弁７２によって排気流が絞られている状態で開閉バルブ５２が開かれた際には、排気ガスの一部が排気通路１４からＥＧＲ通路３４に流入した後に連通路７０を通って排気通路１４に戻るという流路形態が実現される。図７に示す構成がそうであるようにＥＧＲクーラーはＥＧＲバルブよりもＥＧＲガス流れの上流側の部位においてＥＧＲ通路に配置されるのが通常である。このため、図７に示す構成では、ＥＧＲバルブ暖機動作時に排気ガスがＥＧＲバルブ３８に到達する前にＥＧＲクーラー３６によって冷却されてしまい、ＥＧＲバルブ３８の暖機性が悪化する可能性がある。
【００５５】
これに対し、本構成の場合には、ＥＧＲバルブ３８が閉じられ、かつ絞り弁７２によって排気流れが絞られている状態で開閉バルブ５２が開かれた際には、排気ガスの一部が排気通路１４から連通路８０に流入した後にＥＧＲ通路３４を通って排気通路１４に戻るという上記とは逆回りの流路形態が実現される。その結果、ＥＧＲバルブ３８を加熱した後の排気ガスがＥＧＲクーラー３６を通過するようになる。これにより、ＥＧＲクーラー３６がＥＧＲバルブ３８よりもＥＧＲガス流れの上流側に配置されているという基本構成を変更することなく、ＥＧＲバルブ暖機時にＥＧＲバルブ３８に到達する排気ガスの温度を高く保つことができるようになる。このため、ＥＧＲバルブ３８の暖機性を良好に確保することができる。また、ＥＧＲバルブ３８に到達する排気ガスの温度を高く保つための対策として本構成とは異なり、ＥＧＲクーラーを全く介さない流路形態を構成することも考えられる。しかしながら、そのような構成と比べ、本構成によれば、冷間時にＥＧＲバルブ３８の加熱を行いつつ、ＥＧＲクーラー３６によって排熱回収を行えるので、エンジン冷却水の早期暖機効果も得られる。
【００５６】
［実施の形態３の特徴的な制御］
図１０は、本発明の実施の形態３の特徴的な制御を実現するために、ＥＣＵ４０が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。図１０に示すように、本ルーチンは、ステップ１０６の処理を備えていないという点を除き、図８に示すルーチンと同じである。これは、上述のように、図９に示す構成が採用されている場合には、ＥＧＲバルブ暖機時にＥＧＲバルブ３８に到達する前にＥＧＲクーラー３６によって排気ガスが冷却されることがないためである。
【００５７】
ところで、上述した実施の形態３においては、連通路８０の接続位置８０ａとＥＧＲ通路３４の接続位置３４ａとの間の排気通路１４に絞り弁７２が備えられている例について説明を行った。しかしながら、連通路の接続位置がＥＧＲ通路の接続位置よりも上流側の排気通路１４となるように構成される連通路の例は、上記のものに限られず、例えば、以下の図１１に示す構成であってもよい。
【００５８】
図１１は、本発明の実施の形態３におけるＥＧＲ装置３２周りの構成の変形例を表した図である。なお、図１１において、上記図９に示す構成要素と同一の要素については、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。図１１に示す構成は、絞り弁７２が備えられておらず、かつ、連通路９０の接続位置９０ａが上流側触媒２８よりも上流側の排気通路１４とされている点において、図９に示す構成と相違している。図１１に示す構成によって例示されるように、連通路の接続位置がＥＧＲ通路の接続位置よりも上流側の排気通路１４となるように構成する場合においても、絞り弁７２に代えて、排気通路内圧力を降下させる少なくとも１つの機器（三元触媒など）を利用するようにしてもよい。
【００５９】
なお、上述した実施の形態３においては、ＥＣＵ４０が上記図１０に示すルーチンの一連の処理を実行することにより前記第２の発明における「制御手段」が実現されている。
【００６０】
ところで、上述した実施の形態１〜３およびそれらの変形例においては、ＥＧＲ通路３４または６２にＥＧＲクーラー３６を備えているＥＧＲ装置３２または６０を例に挙げて説明を行ったが、本発明は、ＥＧＲ通路にＥＧＲクーラーを備えていない構成に対しても適用することができる。
【００６１】
また、上述した実施の形態１〜３およびそれらの変形例においては、吸入空気を過給するコンプレッサ２２ａを有する過給機として、排気エネルギーを駆動力として利用するターボ過給機２２を例に挙げて説明を行った。しかしながら、本発明における過給機は、ターボ過給機に限定されるものではない。すなわち、本発明におけるコンプレッサは、吸入空気を過給するものであれば、例えば、内燃機関のクランク軸からの動力を駆動力として利用するものであってもよく、或いは、電動モータを駆動力として利用するものであってもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１０  内燃機関
１２  吸気通路
１４  排気通路
１６  エアクリーナ
１８  エアフローメータ
２０  吸気温度センサ
２２  ターボ過給機
２２ａ  コンプレッサ
２２ｂ  タービン
２４  インタークーラー
２６  スロットルバルブ
２８  上流側触媒
３０  下流側触媒
３２、６０  ＥＧＲ装置
３４、６２  ＥＧＲ通路
３４ａ、６２ａ  ＥＧＲ通路と排気通路との接続位置
３６  ＥＧＲクーラー
３８  ＥＧＲバルブ
３８ａ  バルブボディ
４０  ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
４２  クランク角センサ
４４  水温センサ
４６  燃料噴射弁
４８  点火装置
５０、６４、７０、８０、９０  連通路
５０ａ、６４ａ、７０ａ、８０ａ、９０ａ  連通路と排気通路との接続位置
５２  開閉バルブ
７２  絞り弁
【図１】
2015178777.tif 000004
【図２】
2015178777.tif 000005
【図３】
2015178777.tif 000006
【図４】
2015178777.tif 000007
【図５】
2015178777.tif 000008
【図６】
2015178777.tif 000009
【図７】
2015178777.tif 000010
【図８】
2015178777.tif 000011
【図９】
2015178777.tif 000012
【図１０】
2015178777.tif 000013
【図１１】
2015178777.tif 000014