(57)【要約】【課題】エンジン暖機時から早期にＥＧＲガスをエンジンへ還流させること。【解決手段】エンジン１の吸気通路３にはスロットル弁５が設けられる。燃焼室２から排気通路４へ導出される排気の一部をＥＧＲガスとして吸気通路３へ流し、燃焼室２へ還流させるＥＧＲ通路１１が設けられる。ＥＧＲ通路１１には、ＥＧＲ弁１３とＥＧＲクーラ１２が設けられる。吸気通路３を流れる吸気の一部をＥＧＲ通路１１へ導入するための吸気導入通路１６が設けられ、吸気導入通路１６からＥＧＲ通路１１へ導入される吸気の流れを調節する吸気導入弁１７が設けられる。吸気導入通路１６の出口１６ｂからＥＧＲ通路１１へ導入された吸気をＥＧＲガスと混合させ、その混合ＥＧＲガスをＥＧＲ通路１１の出口１１ｂから吸気通路３へ導入するように構成される。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの燃焼室に吸気を導入するための吸気通路と、
前記燃焼室から排気を導出するための排気通路と、
前記吸気通路にて吸気の流れを調節するための吸気調節弁と、
前記燃焼室から前記排気通路へ導出される排気の一部を排気還流ガスとして前記吸気通路へ導入して前記燃焼室へ還流させるための排気還流通路と、
前記排気還流通路は、入口と出口とを含み、前記入口が前記排気通路に接続され、前記出口が前記吸気調節弁より下流にて前記吸気通路に接続されることと、
前記排気還流通路にて前記排気還流ガスの流れを調節するための排気還流弁と、
前記排気還流通路にて前記排気還流ガスを冷却するための排気還流ガス冷却手段と
を備えた排気還流装置において、
前記吸気通路を流れる吸気の一部を前記排気還流通路へ導入するための吸気導入通路と、
前記吸気導入通路は、入口と出口とを含み、前記入口が前記吸気通路に接続され、前記出口が前記排気還流通路に接続されることと、
前記吸気導入通路から前記排気還流通路へ導入される吸気の流れを調節するための吸気導入調節手段と
を備え、前記吸気導入通路の前記出口から前記排気還流通路へ導入された吸気を前記排気還流ガスと混合させてから、その混合排気還流ガスを前記排気還流通路の前記出口から前記吸気通路へ導入するように構成したことを特徴とする排気還流装置。
【請求項２】
前記排気還流弁は、前記排気還流ガス冷却手段より下流の前記排気還流通路に設けられ、前記吸気導入通路の前記出口は、前記排気還流ガス冷却手段より下流の前記排気還流通路に接続されたことを特徴とする請求項１に記載の排気還流装置。
【請求項３】
前記排気還流弁は、前記排気還流ガス冷却手段より上流の前記排気還流通路に設けられ、前記吸気導入通路の前記出口は、前記排気還流ガス冷却手段より上流の前記排気還流通路に接続されたことを特徴とする請求項１に記載の排気還流装置。
【請求項４】
前記吸気導入調節手段は、前記吸気導入通路に設けられ、前記吸気導入通路の前記入口は、前記吸気調節弁より上流の前記吸気通路に接続されたことを特徴とする請求項２に記載の排気還流装置。
【請求項５】
前記吸気導入調節手段は、前記吸気導入通路に設けられ、前記吸気導入通路の前記入口は、前記吸気調節弁より上流の前記吸気通路に接続されたことを特徴とする請求項３に記載の排気還流装置。
【請求項６】
前記吸気通路において、前記排気還流通路の前記出口より上流に前記吸気導入調節手段と前記吸気調節弁が設けられ、前記吸気導入通路の前記入口より上流に前記吸気調節弁が設けられ、前記吸気導入通路の前記入口より下流に前記吸気導入調節手段が設けられたことを特徴とする請求項２に記載の排気還流装置。
【請求項７】
前記吸気通路において、前記排気還流通路の前記出口より上流に前記吸気導入調節手段と前記吸気調節弁が設けられ、前記吸気導入通路の前記入口より上流に前記吸気調節弁が設けられ、前記吸気導入通路の前記入口より下流に前記吸気導入調節手段が設けられたことを特徴とする請求項３に記載の排気還流装置。
【請求項８】
前記吸気導入調節手段は、前記吸気導入通路に設けられ、前記排気還流通路へ吸気を圧送するための送風機であり、前記吸気導入通路の前記入口は、前記吸気調節弁より下流の前記吸気通路に接続されたことを特徴とする請求項３に記載の排気還流装置。
【請求項９】
前記吸気導入調節手段を制御するための第１制御手段を更に備え、
前記第１制御手段は、前記エンジンの運転状態に応じた前記エンジンの周囲温度又は前記エンジンの要求吸気量に応じて前記吸気導入調節手段を制御することを特徴とする請求項４乃至８の何れかに記載の排気還流装置。
【請求項１０】
前記吸気調節弁及び前記吸気導入調節手段を制御するための第２制御手段を更に備え、
前記第２制御手段は、前記エンジンの運転状態に応じた要求吸気量が所定値より少ないときに、前記吸気調節弁を全閉又は微小開度に制御し、前記吸気導入調節手段を前記要求吸気量に応じて制御することを特徴とする請求項４又は５に記載の排気還流装置。
【請求項１１】
前記エンジンの運転状態に応じて前記排気還流弁の開度を制御するための第３制御手段を更に備え、
前記第３制御手段は、前記排気還流通路における前記排気還流ガス冷却手段に対する前記排気還流弁の配置に応じて前記排気還流弁の前記開度を補正することを特徴とする請求項３，５，７，８のいずれかに記載の排気還流装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エンジンの燃焼室から排気通路へ排出される排気の一部を排気還流ガスとして排気還流通路を介して燃焼室へ還流させる排気還流装置に関する。詳しくは、排気還流通路を流れる排気還流ガスを、同通路に設けられた排気還流ガス冷却手段により冷却するように構成した排気還流装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の技術として、例えば、自動車用エンジンに採用される排気還流装置（Exhaust Gas Recirculation（ＥＧＲ）装置）が知られている。このＥＧＲ装置は、エンジンの燃焼室から排気通路へ排出される排気の一部をＥＧＲガスとしてＥＧＲ通路を介して吸気通路へ導き、吸気通路を流れる吸気と混合させて燃焼室へ還流させるようになっている。ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスは、ＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲ弁により調節されるようになっている。このＥＧＲを実行することにより、主として排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減させることができ、エンジンの部分負荷時における燃費向上を図ることができる。
【０００３】
ここで、エンジンの排気は、酸素が含まれていないか酸素が希薄な状態にある。従って、ＥＧＲにより排気の一部を吸気と混ぜることで、吸気中の酸素濃度が低下する。このため、燃焼室では、酸素濃度が低い状態で燃料が燃焼することから、燃焼時のピーク温度が低下し、ＮＯｘの発生を抑制することができる。ガソリンエンジンでは、ＥＧＲガス分だけ余分にスロットルを開くことができるため、ポンピングロスを低減することができる。
【０００４】
ところで、エンジンの冷間始動時に、ＥＧＲ弁を直ちに開弁してＥＧＲ通路と吸気通路へＥＧＲガスを流すと、ＥＧＲガス中の水分が冷えてＥＧＲ通路やＥＧＲ弁、あるいは吸気通路にて凝縮水が発生するおそれがある。この凝縮水が燃焼室に取り込まれると、エンジンに失火等が生じるおそれがある。ここで、ＥＧＲ通路にＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラが設けられる場合がある。ＥＧＲクーラには、エンジンを冷却するための冷却水の一部が循環するように構成される。エンジンの冷間始動時には、このＥＧＲクーラで凝縮水が発生するおそれがある。
【０００５】
例えば、下記の特許文献１には、ＥＧＲクーラに冷却水を流すように構成したエンジンの冷却システムが記載されている。この冷却システムは、エンジンを冷却するための冷却水が流れる第１経路と、冷却水を昇温させる熱源を有し、エンジンより下流で第１経路と合流する第２経路と、第１経路と第２経路の合流部より下流に位置し、ＥＧＲクーラの冷却水が流れる第３経路と、第１経路及び第２経路のそれぞれに設けられた制御弁と、ＥＧＲクーラより上流の第３経路における冷却水温度を検出する水温センサとを備える。そして、電子制御装置（ＥＣＵ）は、エンジン暖気時に、第１経路に対する冷却水の通水を停止すると共に、第２経路に対する冷却水の通水を実行するように二つの制御弁を制御する。その後、ＥＣＵは、水温センサにより検出される冷却水温度がＥＧＲガスの露点温度以上となった場合に、ＥＧＲガスの還流を開始するようにＥＧＲ装置を制御するようになっている。この冷却システムによれば、このように冷却水の流れを制御することで、ＥＧＲ装置における凝縮水の発生を確実に防止し、エンジンの暖機を効率的に実現するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４−９６３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、特許文献１に記載される冷却システムでは、エンジンの暖機後でないとＥＧＲ装置にＥＧＲガスを流すことができず、その分だけエンジンに対するＥＧＲガスの導入時期が遅れることになった。エンジンの更なる燃費向上を図るためには、エンジン暖機時から早期にＥＧＲガスをエンジンへ還流させることが望まれる。
【０００８】
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、エンジン暖機時から早期に排気還流ガスをエンジンへ還流させることを可能とした排気還流装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、エンジンの燃焼室に吸気を導入するための吸気通路と、燃焼室から排気を導出するための排気通路と、吸気通路にて吸気の流れを調節するための吸気調節弁と、燃焼室から排気通路へ導出される排気の一部を排気還流ガスとして吸気通路へ導入して燃焼室へ還流させるための排気還流通路と、排気還流通路は、入口と出口とを含み、入口が排気通路に接続され、出口が吸気調節弁より下流にて吸気通路に接続されることと、排気還流通路にて排気還流ガスの流れを調節するための排気還流弁と、排気還流通路にて排気還流ガスを冷却するための排気還流ガス冷却手段とを備えた排気還流装置において、吸気通路を流れる吸気の一部を排気還流通路へ導入するための吸気導入通路と、吸気導入通路は、入口と出口とを含み、入口が吸気通路に接続され、出口が排気還流通路に接続されることと、吸気導入通路から排気還流通路へ導入される吸気の流れを調節するための吸気導入調節手段とを備え、吸気導入通路の出口から排気還流通路へ導入された吸気を排気還流ガスと混合させてから、その混合排気還流ガスを排気還流通路の出口から吸気通路へ導入するように構成したことを趣旨とする。
【００１０】
上記発明の構成によれば、吸気通路を通じてエンジンの燃焼室に導入される吸気は、吸気調節弁により調節される。燃焼室で生じた排気は、排気通路へ導出されて外部へ排出される。排気通路へ導出される排気の一部は、排気還流ガスとして排気還流通路を流れ、吸気通路へ導入されてから燃焼室へ還流される。排気還流ガスは、吸気調節弁より下流にて排気還流通路の出口から吸気通路へ導入される。排気還流通路を流れる排気還流ガスは、排気還流弁により調節され、排気還流ガス冷却手段により冷却される。ここで、吸気通路を流れる吸気の一部は、吸気導入通路を通じて排気還流通路に導入される。吸気導入通路から排気還流通路へ導入される吸気の流れは、吸気導入調節手段により調節される。吸気導入通路から排気還流通路へ導入された吸気は、排気還流ガスと混合され、その混合排気還流ガスが排気還流通路の出口から吸気通路へ導入される。従って、排気還流通路から吸気通路へ導入される混合排気還流ガスには、その導入前に吸気が混合されるので、その中の水分率が低下し、その露点温度が低下する。
【００１１】
上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、排気還流弁は、排気還流ガス冷却手段より下流の排気還流通路に設けられ、吸気導入通路の出口は、排気還流ガス冷却手段より下流の排気還流通路に接続されたことを趣旨とする。
【００１２】
上記発明の構成によれば、請求項１に記載の発明の作用に加え、排気還流通路を流れる排気還流ガスが、排気還流ガス冷却手段により冷却されてから排気還流弁により調節される。また、吸気導入通路を流れる吸気は、排気還流ガス冷却手段より下流にて排気還流通路に導入される。従って、排気還流ガス冷却手段により冷却された排気還流ガスに吸気が混合され、その露点温度が低下する。
【００１３】
上記目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、排気還流弁は、排気還流ガス冷却手段より上流の排気還流通路に設けられ、吸気導入通路の出口は、排気還流ガス冷却手段より上流の排気還流通路に接続されたことを趣旨とする。
【００１４】
上記発明の構成によれば、請求項１に記載の発明の作用に加え、排気還流通路を流れる排気還流ガスが、排気還流ガス冷却手段により冷却される前に排気還流弁により調節される。また、吸気導入通路を流れる吸気は、排気還流ガス冷却手段より上流にて排気還流通路に導入される。従って、排気還流ガス冷却手段により冷却される前の排気還流ガスに吸気が混合され、その露点温度が低下する。
【００１５】
上記目的を達成するために、請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、吸気導入調節手段は、吸気導入通路に設けられ、吸気導入通路の入口は、吸気調節弁より上流の吸気通路に接続されたことを趣旨とする。
【００１６】
上記発明の構成によれば、請求項２に記載の発明の作用に加え、吸気調節弁より上流の吸気通路から吸気導入通路へ流れる吸気は、同通路にて吸気導入調節手段により調節可能である。
【００１７】
上記目的を達成するために、請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、吸気導入調節手段は、吸気導入通路に設けられ、吸気導入通路の入口は、吸気調節弁より上流の吸気通路に接続されたことを趣旨とする。
【００１８】
上記発明の構成によれば、請求項３に記載の発明の作用に加え、吸気調節弁より上流の吸気通路から吸気導入通路へ流れる吸気は、同通路にて吸気導入調節手段により調節可能である。
【００１９】
上記目的を達成するために、請求項６に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、吸気通路において、排気還流通路の出口より上流に吸気導入調節手段と吸気調節弁が設けられ、吸気導入通路の入口より上流に吸気調節弁が設けられ、吸気導入通路の入口より下流に吸気導入調節手段が設けられたことを趣旨とする。
【００２０】
上記発明の構成によれば、請求項２に記載の発明の作用に加え、排気還流通路の出口より上流の吸気通路に吸気導入調節手段と吸気調節弁が設けられるので、吸気導入調節手段と吸気調節弁を排気還流ガスが流れることがない。また、吸気導入通路の入口より上流に吸気調節弁が設けられ、同入口より下流に吸気導入調節手段が設けられるので、吸気調節弁で調整された吸気が、吸気導入調節手段により、吸気通路へ流れる吸気と吸気導入通路へ流れる吸気とに分配される。
【００２１】
上記目的を達成するために、請求項７に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、吸気通路において、排気還流通路の出口より上流に吸気導入調節手段と吸気調節弁が設けられ、吸気導入通路の入口より上流に吸気調節弁が設けられ、吸気導入通路の入口より下流に吸気導入調節手段が設けられたことを趣旨とする。
【００２２】
上記発明の構成によれば、請求項３に記載の発明の作用に加え、排気還流通路の出口より上流の吸気通路に吸気導入調節手段と吸気調節弁が設けられるので、吸気導入調節手段と吸気調節弁を排気還流ガスが流れることがない。また、吸気導入通路の入口より上流に吸気調節弁が設けられ、同入口より下流に吸気導入調節手段が設けられるので、吸気調節弁で調整された吸気が、吸気導入調節手段により、吸気通路へ流れる吸気と吸気導入通路へ流れる吸気とに分配される。
【００２３】
上記目的を達成するために、請求項８に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、吸気導入調節手段は、吸気導入通路に設けられ、排気還流通路へ吸気を圧送するための送風機であり、吸気導入通路の入口は、吸気調節弁より下流の吸気通路に接続されたことを趣旨とする。
【００２４】
上記発明の構成によれば、請求項３に記載の発明の作用に加え、送風機を作動させることにより、吸気通路から吸気導入通路を通じて排気還流通路へ吸気が圧送され、その吸気が排気還流通路へ導入される。吸気導入通路の入口が吸気調節弁より下流の吸気通路に接続されるので、吸気調節弁により調節された吸気の一部が吸気導入通路へ流れる。
【００２５】
上記目的を達成するために、請求項９に記載の発明は、請求項４乃至８の何れかに記載の発明において、吸気導入調節手段を制御するための第１制御手段を更に備え、第１制御手段は、エンジンの運転状態に応じたエンジンの周囲温度又はエンジンの要求吸気量に応じて吸気導入調節手段を制御することを趣旨とする。
【００２６】
上記発明の構成によれば、請求項４乃至８の何れかに記載の発明の作用に加え、吸気導入調節手段が、エンジンの運転状態に応じたエンジンの周囲温度又はエンジンの要求吸気量に応じて第１制御手段により制御されるので、エンジンの周囲温度又はエンジンの要求吸気量により変わりうる排気還流ガス中の水分率に応じて、排気還流ガスへ混合される吸気の導入量が調節される。
【００２７】
上記目的を達成するために、請求項１０に記載の発明は、請求項４又は５に記載の発明において、吸気調節弁及び吸気導入調節手段を制御するための第２制御手段を更に備え、第２制御手段は、エンジンの運転状態に応じた要求吸気量が所定値より少ないときに、吸気調節弁を全閉又は微小開度に制御し、吸気導入調節手段を要求吸気量に応じて制御することを趣旨とする。
【００２８】
上記発明の構成によれば、請求項４又は５に記載の発明の作用に加え、エンジンの要求吸気量が所定値より少ないときに、第２制御手段により、吸気調節弁が全閉又は微小開度に制御され、吸気導入調節手段が要求吸気量に応じて制御される。従って、エンジンの要求吸気量が少ないときは、排気還流ガスに混合される吸気の導入量が吸気導入調節手段のみにより調節される。
【００２９】
上記目的を達成するために、請求項１１に記載の発明は、請求項３，５，７，８のいずれかに記載の発明において、エンジンの運転状態に応じて排気還流弁の開度を制御するための第３制御手段を更に備え、第３制御手段は、排気還流通路における排気還流ガス冷却手段に対する排気還流弁の配置に応じて排気還流弁の開度を補正することを趣旨とする。
【００３０】
上記発明の構成によれば、請求項３，５，７，８のいずれかに記載の発明の作用に加え、排気還流弁の開度が、第３制御手段により、排気還流ガス冷却手段に対する排気還流弁の配置に応じて補正されるので、排気還流弁での排気還流ガス冷却手段による圧力損失の違いが補われる。
【発明の効果】
【００３１】
請求項１に記載の発明によれば、排気還流ガスが吸気通路へ導入されるときの凝縮水の発生を抑えることができ、エンジン暖機時から早期に排気還流ガスを燃焼室へ還流させることができる。
【００３２】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、排気還流弁を流れる排気還流ガスの温度が低下し、排気還流弁の耐熱に関する構成を簡略化することができる。また、排気還流ガス冷却手段より下流の排気還流通路と、排気還流通路の出口より下流の吸気通路における凝縮水の発生を抑えることができる。
【００３３】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、排気還流ガス冷却手段を含む排気還流通路と、排気還流通路の出口より下流の吸気通路における凝縮水の発生を抑えることができる。
【００３４】
請求項４に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明の効果に加え、吸気調節弁が全閉になっても、エンジンに供給される吸気を吸気導入調節手段により調節することができる。
【００３５】
請求項５に記載の発明によれば、請求項３に記載の発明の効果に加え、吸気調節弁が全閉になっても、エンジンに供給される吸気を吸気導入調節手段により調節することができる。
【００３６】
請求項６に記載の発明によれば、吸気導入調節手段と吸気調節弁を排気還流ガス中のデポジット等から保護することができ、吸気導入通路へ流れる吸気をより精密に調節することができる。
【００３７】
請求項７に記載の発明によれば、請求項３に記載の発明の効果に加え、吸気導入調節手段と吸気調節弁を排気還流ガス中のデポジット等から保護することができ、吸気導入通路へ流れる吸気をより精密に調節することができる。
【００３８】
請求項８に記載の発明によれば、請求項３に記載の発明の効果に加え、吸気導入通路へ流れる吸気をより精密に調節することができる。
【００３９】
請求項９に記載の発明によれば、請求項４乃至８のいずれかに記載の発明の効果に加え、排気還流ガスが吸気通路へ導入されるときの凝縮水の発生を、エンジンの運転状態に応じて抑えることができる。
【００４０】
請求項１０に記載の発明によれば、請求項４又は５に記載の発明の効果に加え、エンジンの要求吸気量が少ないときは、早期から排気還流ガスに対し吸気を導入することができ、排気還流ガスが吸気通路へ導入されるときの凝縮水の発生を早期から効果的に抑えることができる。
【００４１】
請求項１１に記載の発明によれば、請求項３，５，７，８のいずれかに記載の発明の効果に加え、排気還流ガス冷却手段に対する排気還流弁の配置にかかわらず、排気還流ガスの流量を適正に調節することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】第１実施形態に係り、ＥＧＲ装置を含むエンジンシステムを示す概略図。
【図２】第１実施形態に係り、吸気通路、排気通路、ＥＧＲ通路及び吸気導入通路の配置を示す概略図。
【図３】第１実施形態に係り、ＥＧＲ制御の内容を示すフローチャート。
【図４】第１実施形態に係り、ＥＧＲガスの混合率に対する露点温度の関係を示すグラフ。
【図５】第１実施形態に係り、第１混合部における混合ＥＧＲガスの体積を「１」とした場合の吸気の割合に対するＥＧＲ率の関係を示すグラフ。
【図６】第２実施形態に係り、ＥＧＲ装置を含むエンジンシステムを示す概略図。
【図７】第２実施形態に係り、ＥＧＲ制御の内容を示すフローチャート。
【図８】第２実施形態に係り、ＥＧＲ通路に対するＥＧＲクーラ、ＥＧＲ弁及び吸気導入通路の吸気出口の配置と、ＥＧＲ通路におけるＥＧＲガスの圧力変化との関係を第２実施形態（ａ）を従来例（ｂ）と比較して示す模式図。
【図９】第３実施形態に係り、ＥＧＲ装置を含むエンジンシステムを示す概略図。
【図１０】第３実施形態に係り、ＥＧＲ制御の内容を示すフローチャート。
【図１１】第４実施形態に係り、ＥＧＲ装置を含むエンジンシステムを示す概略図。
【図１２】第４実施形態に係り、ＥＧＲ制御の内容を示すフローチャート。
【図１３】第５実施形態に係り、ＥＧＲ装置を含むエンジンシステムを示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
＜第１実施形態＞
以下、本発明の排気還流装置（ＥＧＲ装置）を具体化した第１実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
【００４４】
図１に、この実施形態のＥＧＲ装置を含むエンジンシステムを概略図により示す。このエンジンシステムは、レシプロタイプのエンジン１を備える。エンジン１の燃焼室２には、吸気通路３と排気通路４が接続される。吸気通路３には、同通路３にて吸気の流れを調節するためのスロットル弁５が設けられる。スロットル弁５は、本発明の吸気調節弁の一例に相当する。周知のように、エンジン１には、燃焼室２へ燃料を供給するための燃料供給装置、燃料に点火するための点火装置等（それぞれ図示略）が設けられる。スロットル弁５は、電動式のバタフライ弁により開度可変に構成される。スロットル弁５より上流の吸気通路３には、エアクリーナ（図示略）が設けられる。排気通路４には、触媒コンバータ等（図示略）が設けられる。エンジン１には、エンジンを冷却するために冷却水が流れる冷却水通路を含む周知の冷却装置（図示略）が設けられる。
【００４５】
この実施形態で、ＥＧＲ装置は、エンジン１の燃焼室２から排気通路４へ導出される排気の一部をＥＧＲガスとして吸気通路３へ導入して燃焼室２へ還流させるための排気還流通路（ＥＧＲ通路）１１を備える。ＥＧＲ通路１１は、ＥＧＲ入口１１ａとＥＧＲ出口１１ｂとを含む。ＥＧＲ入口１１ａは排気通路４に接続され、ＥＧＲ出口１１ｂはスロットル弁５より下流の吸気通路３に接続される。ＥＧＲ通路１１には、その上流側から順に、ＥＧＲクーラ１２とＥＧＲ弁１３が設けられる。
【００４６】
ＥＧＲクーラ１２は、エンジン１の冷却水通路を流れる冷却水の一部が流れることでＥＧＲ通路１１にてＥＧＲガスを冷却するように構成される。ＥＧＲクーラ１２は、本発明の排気還流ガス冷却手段の一例に相当する。ＥＧＲ弁１３は、ＥＧＲ通路１１にてＥＧＲガスの流れを調節するように構成され、電磁弁により開度可変に構成される。ＥＧＲ弁１３は、本発明の排気還流弁の一例に相当する。
【００４７】
この実施形態では、ＥＧＲ装置に対する新な付属構成として、吸気通路３を流れる吸気の一部を導入吸気としてＥＧＲ通路１１へ導入するための吸気導入通路１６が設けられる。吸気導入通路１６は、吸気入口１６ａと吸気出口１６ｂとを含み、吸気入口１６ａがスロットル弁５より上流の吸気通路３に接続され、吸気出口１６ｂがＥＧＲ弁１３より下流のＥＧＲ通路１１に接続される。吸気導入通路１６には、吸気導入通路１６からＥＧＲ通路１１へ導入される導入吸気の流れを調節するための吸気導入弁１７が設けられる。この吸気導入弁１７は、電磁弁により開度可変に構成される。吸気導入弁１７は、本発明の吸気導入調節手段の一例に相当する。このように吸気導入通路１６を設けることで、吸気出口１６ｂからＥＧＲ通路１１へ導入される導入吸気をＥＧＲガスと混合させるようになっている。また、導入吸気と混合された混合ＥＧＲガスは、ＥＧＲ出口１１ｂから吸気通路３へ導入され、吸気と混合されて燃焼室２へ還流されるようになっている。
【００４８】
エンジン１には、その運転状態を検出するための各種センサ等が設けられる。すなわち、エンジン１には、その回転速度をエンジン回転速度ＮＥとして検出するための回転速度センサ３１が設けられる。また、エンジン１には、エンジン負荷ＫＬを検出するための負荷センサ３２が設けられる。スロットル弁５には、その開度（スロットル開度）ＴＡを検出するためのスロットルセンサ３３が設けられる。そして、このＥＧＲ装置は、エンジン１の運転状態に応じてＥＧＲ制御を実行するための電子制御装置（ＥＣＵ）４０を備える。ＥＣＵ４０の出力側には、スロットル弁５、ＥＧＲ弁１３及び吸気導入弁１７が接続される。ＥＣＵ４０の入力側には、回転速度センサ３１、負荷センサ３２及びスロットルセンサ３３が接続される。ＥＣＵ４０は、ＥＧＲ制御を実行するために、検出されるエンジン回転速度ＮＥ、エンジン負荷ＫＬ及びスロットル開度ＴＡに基づきスロットル弁５、ＥＧＲ弁１３及び吸気導入弁１７を制御するようになっている。ＥＣＵ４０は、本発明の第１制御手段、第２制御手段及び第３制御手段の一例に相当する。
【００４９】
ここで、この実施形態における吸気通路３、排気通路４、ＥＧＲ通路１１及び吸気導入通路１６の配置の関係を更に詳しく説明する。図２には、吸気通路３、排気通路４、ＥＧＲ通路１１及び吸気導入通路１６の配置を概略図により示す。図２の上下は、エンジン１を含む各構成要素の配置の上下方向（垂直方向）を示す。図２に示すように、この実施形態では、ＥＧＲ通路１１のＥＧＲ出口１１ｂは、ＥＧＲ入口１１ａよりも垂直方向において高い位置に配置される。また、ＥＧＲ通路１１における吸気導入通路１６の吸気出口１６ｂでは、その吸気出口１６の位置より下流の部位から吸気出口１６ｂの位置より上流の部位へ向けて液体が流下可能にＥＧＲ通路１１に傾きが与えられている。
【００５０】
次に、ＥＣＵ４０が実行するＥＧＲ制御について説明する。図３に、ＥＧＲ制御の内容をフローチャートにより示す。処理がこのルーチンへ移行すると、ＥＣＵ４０は、ステップ１００で、回転速度センサ３１及び負荷センサ３２の検出値に基づきエンジン回転速度ＮＥとエンジン負荷ＫＬを取り込む。
【００５１】
次に、ステップ１１０で、ＥＣＵ４０は、スロットルセンサ３３の検出値に基づきスロットル開度ＴＡを取り込む。
【００５２】
次に、ステップ１２０で、ＥＣＵ４０は、取り込まれたエンジン回転速度ＮＥとエンジン負荷ＫＬに基づき、ＥＧＲ弁１３のためのベースＥＧＲ開度ＢＥＯを算出する。ＥＣＵ４０は、所定の開度マップを参照することにより、エンジン回転速度ＮＥとエンジン負荷ＫＬに応じたベースＥＧＲ開度ＢＥＯを算出することができる。
【００５３】
次に、ステップ１３０で、ＥＣＵ４０は、取り込まれたスロットル開度ＴＡに基づき要求吸気量ＤＱＡを算出する。ＥＣＵ４０は、所定の吸気量マップを参照することにより、スロットル開度ＴＡに応じた要求吸気量ＤＱＡを算出することができる。
【００５４】
次に、ステップ１４０で、ＥＣＵ４０は、算出された要求吸気量ＤＱＡが、吸気導入弁１７を流れる最大流量ＶＸＱより少ないか否かを判断する。ＥＣＵ４０は、この判断結果が肯定の場合に処理をステップ１５０へ移行し、この判断結果が否定の場合に処理をステップ２１０へ移行する。
【００５５】
ステップ１５０では、ＥＣＵ４０は、スロットル弁５を全閉に制御する。
【００５６】
次に、ステップ１６０で、ＥＣＵ４０は、吸気導入弁１７の目標開度を目標導入開度ＴＶＯとして決定する。ＥＣＵ４０は、算出された要求吸気量ＤＱＡに応じて目標導入開度ＴＶＯを決定することができる。
【００５７】
次に、ステップ１７０で、吸気導入弁１７を目標導入開度ＴＶＯに制御した後、処理をステップ１８０へ移行する。
【００５８】
一方、ステップ１４０から移行してステップ２１０では、ＥＣＵ４０は、吸気導入弁１７を全開に制御する。
【００５９】
次に、ステップ２２０で、ＥＣＵ４０は、スロットル弁５を通過するスロットル吸気量ＴＨＱＡを算出する。ＥＣＵ４０は、要求吸気量ＤＱＡから吸気導入弁１７の最大流量ＶＸＱを減算することにより、スロットル吸気量ＴＨＱＡを算出することができる。
【００６０】
次に、ステップ２３０で、ＥＣＵ４０は、スロットル弁５の目標開度を目標スロットル開度ＴＴＨＯとして決定する。ＥＣＵ４０は、算出されたスロットル吸気量ＴＨＱＡに応じて目標スロットル開度ＴＴＨＯを決定することができる。
【００６１】
次に、ステップ２４０で、ＥＣＵ４０は、スロットル弁５を目標スロットル開度ＴＴＨＯに制御した後、処理をステップ１８０へ移行する。
【００６２】
ステップ１７０又はステップ２４０から移行してステップ１８０では、ＥＣＵ４０は、ＥＧＲオンか否かを判断する。すなわち、ＥＣＵ４０は、ＥＧＲ実行要求があるか否かを判断する。ＥＣＵ４０は、この判断をエンジン回転速度ＮＥやエンジン負荷ＫＬに基づいて判断することができる。ＥＣＵ４０は、この判断結果が肯定の場合に処理をステップ１９０へ移行し、この判断結果が否定の場合に処理をステップ２５０へ移行する。
【００６３】
ステップ１９０では、ＥＣＵ４０は、ＥＧＲ弁１３の目標開度を目標ＥＧＲ開度ＴＥＯとして決定する。ＥＣＵ４０は、ベースＥＧＲ開度ＢＥＯから目標ＥＧＲ開度ＴＥＯを決定することができる。
【００６４】
そして、ステップ２００で、ＥＣＵ４０は、ＥＧＲ弁１３を目標ＥＧＲ開度ＴＥＯに制御した後、処理をステップ１００へ戻す。
【００６５】
一方、ステップ１８０から移行してステップ２５０では、ＥＣＵ４０は、ＥＧＲ弁１３を全閉にした後、処理をステップ１００へ戻す。
【００６６】
上記制御によれば、ＥＣＵ４０は、エンジン１の要求吸気量ＤＱＡが少ない場合は、燃焼室２へ取り込まれる吸気量ＱＡを、吸気導入弁１７だけで調節し、要求吸気量ＤＱＡが多くなった場合は、燃焼室２へ取り込まれる吸気量ＱＡを、吸気導入弁１７とスロットル弁５により調節する。具体的には、ＥＣＵ４０は、ステップ１４０で、要求吸気量ＤＱＡと吸気導入弁１７の最大流量ＶＸＱとを比較し、吸気導入弁１７だけを開くことで要求吸気量ＤＱＡの分だけ燃焼室２へ吸気を流せるか否かを判断する。そして、吸気導入弁１７だけで対応できる場合は、ＥＣＵ４０は、ステップ１５０でスロットル弁５を全閉にし、ステップ１６０，１７０で吸気導入弁１７を目標導入開度ＴＶＯに制御する。その後、エンジン１への要求トルクの増加により吸気導入弁１７だけで要求吸気量ＤＱＡに対応だきなくなった場合は、ＥＣＵ４０は、ステップ２１０で吸気導入弁１７を全開にすると共に、ステップ２２０〜２４０でスロットル弁５を目標スロットル開度ＴＴＨＯに制御し、要求吸気量ＤＱＡの不足分に対応する。このとき、ＥＣＵ４０は、要求吸気量ＤＱＡと最大流量ＶＸＯとの差からスロットル吸気量ＴＨＱＡを算出して目標スロットル開度ＴＴＨＯを決定する。そして、ＥＧＲ制御を実行するために、ＥＣＵ４０は、目標ＥＧＲ開度ＴＥＯを決定し、ＥＧＲ弁１３をその目標ＥＧＲ開度ＴＥＯに制御するようになっている。ここで、吸気導入弁１７のみの制御から、吸気導入弁１７とスロットル弁５の両方を制御する状態へ移行するときに、吸気通路３を流れる吸気量を滑らかに変化させるために、吸気導入弁１７が全開になる前からスロットル弁５を若干開け始めるように制御することも考えられる。
【００６７】
以上説明したこの実施形態のＥＧＲ装置によれば、吸気通路３を通じてエンジン１の燃焼室２に導入される吸気は、スロットル弁５により調節される。燃焼室２で生じた排気は、排気通路４へ導出されて外部へ排出される。ここで、排気通路４へ導出される排気の一部は、ＥＧＲガスとしてＥＧＲ通路１１を流れ、吸気通路３へ導入されてから燃焼室２へ還流される。ＥＧＲガスは、スロットル弁５より下流にてＥＧＲ通路１１のＥＧＲ出口１１ｂから吸気通路３へ導入される。ＥＧＲ通路１１を流れるＥＧＲガスは、ＥＧＲクーラ１２により冷却され、ＥＧＲ弁１３により調節される。ここで、吸気通路３を流れる吸気の一部は、吸気導入通路１６を通じてＥＧＲ通路１１に導入される。吸気導入通路１６からＥＧＲ通路１１へ導入される吸気の流れは、吸気導入弁１７により調節される。吸気導入通路１６からＥＧＲ通路１１へ導入された吸気は、ＥＧＲガスと混合され、その混合ＥＧＲガスがＥＧＲ出口１１ｂから吸気通路３へ導入される。従って、ＥＧＲ通路１１から吸気通路３へ導入される混合ＥＧＲガスには、その導入前に吸気が混合されるので、そのガス中の水分率が低下し、そのガスの露点温度が低下する。このため、ＥＧＲガスが吸気通路３へ導入されるときの凝縮水の発生を抑えることができ、エンジン１の暖機時から早期にＥＧＲガスを燃焼室２へ還流させることができる。すなわち、エンジン１の始動時には、吸気通路３が暖機されるのを待つことなく、従来よりも早期にＥＧＲガスを吸気通路３へ導入して燃焼室２へ還流させることができる。これにより、エンジン１の燃費向上を図ることができる。上記した作用効果を、以下において、本発明の「特有の作用効果」と言う。
【００６８】
ここで、ＥＧＲガスに対する吸気の混合による露点温度の低下について説明する。計算条件として、ＥＧＲガスの露点温度を「６０℃」、吸気温度を「２５℃」、吸気湿度を「５０％」、吸気に対するＥＧＲガスの混合割合を「０.２」とする。これにより、ＥＧＲガスに含まれる水分量は「１２９.８（ｇ／ｍ3）」となり、吸気に含まれる水分量は「１１.６（ｇ／ｍ3）」となり、吸気が混合されたＥＧＲガス（混合ＥＧＲガス）の水分量は「３５.２（ｇ／ｍ3）」となる。従って、混合ＥＧＲガスの水分量が「３５.２（ｇ／ｍ3）」のとき、その露点温度は「３３℃」となり、ＥＧＲ通路１１や吸気通路３の温度が「３３℃」以上になれば、水分が結露することはなく、凝縮水は発生しない。以上より、従来のＥＧＲ装置では、ＥＧＲ通路１１の途中に吸気を導入する構成がないことから、ＥＧＲガスが露点温度である「６０℃°」になるまでＥＧＲガスをＥＧＲ通路に導入することができなかった。これに対し、この実施形態では、ＥＧＲガスが「３３℃」より高くなれば、ＥＧＲ通路１１にＥＧＲガスを導入することができ、従来のＥＧＲ装置よりも早期にＥＧＲガスをＥＧＲ通路１１に導入することができる。
【００６９】
ここで、図１において、ＥＧＲ通路１１における吸気出口１６ｂの接続部位を、ＥＧＲガスに吸気を混合させる第１混合部Ｍ１とする。ここで、第１混合部Ｍ１での効果について検証する。第１混合部Ｍ１にてＥＧＲガスに吸気を混合することにより、ＥＧＲ通路１１、ＥＧＲクーラ１２及びＥＧＲ弁１３にて凝縮水が発生しないようにすることができる。図４に、ＥＧＲガスの混合率（混合ＥＧＲガスに対するＥＧＲガスの割合）に対する露点温度の関係をグラフにより示す。このグラフより、エンジン１の周囲温度を「４５℃」とすると、露点温度が「４５℃」以下、すなわち混合率を「０.４５」以下とすれば凝縮水は発生しないことがわかる。
【００７０】
次に、図１において、吸気通路３におけるＥＧＲ出口１１ｂの接続部位を、吸気に混合ＥＧＲガスを混合させる第２混合部Ｍ２とする。ここで、第２混合部Ｍ２での効果について検証する。第２混合部Ｍ２にて吸気に混合ＥＧＲガスを混合することにより、エンジン１に取り込まれる気体のＥＧＲ率を調整し、そのＥＧＲ率をエンジン１の要求ＥＧＲ率に合わせることができる。図５に、第１混合部Ｍ１における混合ＥＧＲガスの体積を「１」とした場合の吸気の割合に対するＥＧＲ率の関係をグラフにより示す。このグラフにおいて、１点鎖線は混合率ＭＲが「０.２」の場合を、太線は混合率ＭＲが「０.３」の場合を、破線は混合率ＭＲが「０.４」の場合を、２点鎖線は混合率ＭＲが「０.５」の場合をそれぞれ示す。このグラフにおいて、混合率ＭＲが「０.３」の混合ＥＧＲガスを、ＥＧＲ率ＭＲで「０.２５」に調整する場合、第２混合部Ｍ２では吸気を混合ＥＧＲガスに対して「０.１６」の割合で混合することにより、ＥＧＲ率ＭＲを「０.２５」に調整できることがわかる。
【００７１】
この実施形態では、ＥＧＲ通路１１を流れるＥＧＲガスが、ＥＧＲクーラ１２により冷却されてからＥＧＲ弁１３により調節される。このため、ＥＧＲ弁１３を流れるＥＧＲガスの温度が低下し、ＥＧＲ弁１３の耐熱に関する構成を簡略化することができる。また、吸気導入通路１６を流れる吸気は、ＥＧＲクーラ１２及びＥＧＲ弁１３より下流にてＥＧＲ通路１１に導入される。従って、ＥＧＲクーラ１２により冷却され、ＥＧＲ弁１３により調節されたＥＧＲガスに吸気が混合され、その露点温度が低下する。このため、ＥＧＲクーラ１２及びＥＧＲ弁１３より下流のＥＧＲ通路１１と、ＥＧＲ出口１１ｂより下流の吸気通路３における凝縮水の発生を抑えることができる。
【００７２】
この実施形態では、吸気出口１６ｂより上流のＥＧＲ通路１１（ＥＧＲ弁１３とＥＧＲクーラ１２を含む。）における凝縮水の発生を抑えることができないので、例えば、ＥＧＲクーラ１２に凝縮水を捕集するための凝縮水トラップを設けることが望ましい。しかしながら、この実施形態では、ＥＧＲ通路１１の下流寄り位置にてＥＧＲ弁１３より下流のＥＧＲ通路１１に、吸気導入通路１６の吸気出口１６ｂが配置されるので、ＥＧＲ弁１３によるＥＧＲ通路１１へのＥＧＲガスの導入／遮断につき良好な応答性を確保することができる。
【００７３】
この実施形態では、スロットル弁５より上流の吸気通路３から吸気導入通路１６へ流れる吸気は、同通路１６にて吸気導入弁１７により調節可能である。このため、スロットル弁５が全閉になっても、エンジン１に供給される吸気を吸気導入弁１７により調節することができる。
【００７４】
この実施形態では、吸気導入弁１７が、エンジン１の運転状態に応じたエンジン１の要求吸気量ＤＱＡに応じてＥＣＵ４０により制御される。従って、エンジン１の要求吸気量ＤＱＡにより変わりうるＥＧＲガス中の水分率に応じて、ＥＧＲガスへ混合される吸気の導入量が調節される。このため、ＥＧＲガスが吸気通路３へ導入されるときの凝縮水の発生を、エンジン１の運転状態に応じて抑えることができる。
【００７５】
この実施形態では、ＥＧＲ通路１１のＥＧＲ出口１１ｂがＥＧＲ入口１１ａよりも垂直方向において高い位置に配置されるので、ＥＧＲ通路１１では、そのＥＧＲ出口１１ｂからＥＧＲ入口１１ａへ向けて水分が流れる。また、ＥＧＲ通路１１にて吸気導入通路１６の吸気出口１６ｂの位置より下流の部位から吸気出口１６ｂの位置より上流の部位へ向けて液体が流下可能なので、ＥＧＲ通路１１にて吸気出口１６ｂ付近では、ＥＧＲ入口１１ａへ向けて水分が流れる。このため、仮に、ＥＧＲ通路１１の中で凝縮水が発生したとしても、その凝縮水が吸気通路３へ流れ込むことがなく、凝縮水が燃焼室２に吸入されることを防止することができる。
【００７６】
この実施形態では、エンジン１の要求吸気量ＤＱＡが所定値（最大流量ＶＸＱ）より少ないときは、ＥＣＵ４０により、スロットル弁５が全閉に制御され、吸気導入弁１７が要求吸気量ＤＱＡに応じた目標導入開度ＴＶＯに制御される。従って、エンジン１の要求吸気量ＤＱＡが少ないときは、ＥＧＲガスに混合される吸気の導入量が吸気導入弁１７のみにより調節される。このため、エンジン１の要求吸気量ＤＱＡが少ないときは、早期からＥＧＲガスに対し吸気を導入することができ、ＥＧＲガスが吸気通路３へ導入されるときの凝縮水の発生を早期から効果的に抑えることができる。
【００７７】
＜第２実施形態＞
次に、本発明のＥＧＲ装置を具体化した第２実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
【００７８】
なお、以下の説明において前記第１実施形態と同等の構成要素については同一の符号を付して説明を省略し、異なった点を中心に説明する。
【００７９】
図６に、この実施形態のＥＧＲ装置を含むエンジンシステムを概略図により示す。この実施形態では、ＥＧＲ弁１３がＥＧＲクーラ１２より上流のＥＧＲ通路１１に配置され、吸気導入通路１６の吸気出口１６ｂが、ＥＧＲ弁１３とＥＧＲクーラ１２との間のＥＧＲ通路１１に接続される点で第１実施形態の構成と異なる。この構成の違いに合わせ、この実施形態では、ＥＧＲ制御の内容の一部が第１実施形態と異なる。図７に、この実施形態におけるＥＧＲ制御の内容をフローチャートにより示す。
【００８０】
図７のフローチャートでは、図３のフローチャートのステップ１９０の代わりにステップ１９５が設けられ、ステップ１８０とステップ１９５との間にステップ３００の処理が新に設けられる点で図３のフローチャートと構成が異なる。
【００８１】
このルーチンでは、ステップ１８０から移行してステップ３００で、ＥＣＵ４０は、ＥＧＲ弁１３の制御に係る補正ＥＧＲ開度ＫＥＯを取り込む。この補正ＥＧＲ開度ＫＥＯは、ＥＧＲ通路１１におけるＥＧＲ弁１３の取り付け位置に応じて予め設定された値である。この実施形態では、ＥＧＲ弁１３がＥＧＲクーラ１２より上流のＥＧＲ通路１１に設けられ、ＥＧＲクーラ１２による圧力損失がないことから、ＥＧＲ弁１３がＥＧＲクーラ１２より下流のＥＧＲ通路１１に設けられる場合と比べＥＧＲ弁１３の目標ＥＧＲ開度ＴＥＯを相対的に小さくする補正ＥＧＲ開度ＫＥＯが設定される。
【００８２】
そして、ステップ１９５で、ＥＣＵ４０は、ＥＧＲ弁１３のための目標ＥＧＲ開度ＴＥＯを決定する。ＥＣＵ４０は、ベースＥＧＲ開度ＢＥＯに補正ＥＧＲ開度ＫＥＯを加算することにより、目標ＥＧＲ開度ＴＥＯを決定することができる。
【００８３】
その後、ＥＣＵ４０は、ステップ２００の処理を実行した後、処理をステップ１００へ戻す。
【００８４】
この実施形態では、ＥＧＲ通路１１においてＥＧＲ弁１３がＥＧＲクーラ１２より上流に配置されるので、ＥＧＲクーラ１２より下流に配置された第１実施形態の構成と比べ、ＥＧＲ弁１３での圧力損失が異なる。この実施形態のＥＧＲ弁１３を、第１実施形態のＥＧＲ弁１３と同じ開度で制御したとすると、ＥＧＲガス流量が減少すると考えられる。そこで、その減少流量を補正するために、この実施形態では、ステップ３００で、補正ＥＧＲ開度ＫＥＯを求め、ステップ１９５で、ベースＥＧＲ開度ＢＥＯに補正ＥＧＲ開度ＫＥＯを加算することで目標ＥＧＲ開度ＴＥＯを決定している。
【００８５】
図８に、ＥＧＲ通路１１に対するＥＧＲクーラ１２、ＥＧＲ弁１３及び吸気導入通路１６の吸気出口１６ｂの配置と、ＥＧＲ通路１１におけるＥＧＲガスの圧力変化Ｅ２，ＥＰとの関係を第２実施形態（ａ）を従来例（ｂ）と比較して模式図により示す。図８（ａ）に示すように、第２実施形態では、圧力損失が小さくなるようにＥＧＲ弁１３が開弁されることから、圧力変化Ｅ２は、ＥＧＲ弁１３の出口では比較的小さく、吸気出口１６ｂでは比較的大きく、ＥＧＲクーラ１２にて更に低下して出口圧力に至る。これに対し、図８（ｂ）に示すように、従来例では、圧力変化ＥＰは、最初にＥＧＲクーラ１２では比較的大きく、次のＥＧＲ弁１３にて緩やかに低下して出口圧力に至る。
【００８６】
以上説明した第２実施形態のＥＧＲ装置によれば、第１実施形態と次の点で作用効果が異なる。すなわち、この実施形態では、ＥＧＲ通路１１を流れるＥＧＲガスが、ＥＧＲクーラ１２により冷却される前にＥＧＲ弁１３により調節される。また、吸気導入通路１６を流れる吸気は、ＥＧＲクーラ１２より上流にてＥＧＲ通路１１に導入される。従って、ＥＧＲクーラ１２により冷却される前のＥＧＲガスに吸気が混合され、その露点温度が低下する。このため、ＥＧＲクーラ１２を含むＥＧＲ通路１１と、ＥＧＲ出口１１ｂより下流の吸気通路３における凝縮水の発生を抑えることができる。
【００８７】
この実施形態では、ＥＧＲ通路１１の上流寄り位置にてＥＧＲ弁１３とＥＧＲクーラ１２との間のＥＧＲ通路１１に、吸気導入通路１６の吸気出口１６ｂが配置される。そのため、ＥＧＲ弁１３によるＥＧＲ通路１１へのＥＧＲガスの導入／遮断の応答性が低下するおそれがある。そこで、このＥＧＲガスの導入／遮断の応答性を確保するために、ＥＧＲクーラ１２より下流のＥＧＲ通路１１に第２ＥＧＲ弁を設けることが考えられる。
【００８８】
この実施形態では、第１実施形態と異なり、ＥＧＲ通路１１においてＥＧＲ弁１３がＥＧＲクーラ１２より上流に配置される。そして、この実施形態では、ＥＧＲ弁１３の開度が、ＥＣＵ４０により、ＥＧＲクーラ１２に対するＥＧＲ弁１３の配置に応じて補正されるので、ＥＧＲ弁１３でのＥＧＲクーラ１２による圧力損失の違いが補われる。このため、ＥＧＲクーラ１２に対するＥＧＲ弁１３の配置にかかわらず、ＥＧＲガスの流量を適正に調節することができる。
【００８９】
＜第３実施形態＞
次に、本発明のＥＧＲ装置を具体化した第３実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
【００９０】
図９に、この実施形態のＥＧＲ装置を含むエンジンシステムを概略図により示す。この実施形態では、吸気導入通路１６から吸気導入弁１７が取り除かれ、その代わりにエンジン１とスロットル弁５との間の吸気通路３に絞り弁２１が設けられ、ＥＧＲ通路１１のＥＧＲ出口１１ｂがエンジン１と絞り弁２１との間の吸気通路３に接続され、吸気導入通路１６の吸気入口１６ａが絞り弁２１とスロットル弁５との間の吸気通路３に接続される点で第２実施形態の構成と異なる。ここで、絞り弁２１は電磁弁より構成され、吸気通路３における吸気の流れを絞るために開度可変に構成される。また、車両において、エンジン１を収容するエンジンコンパートメント（エンコパ）の中には、エンジン１の周囲の温度（周囲温度）ＴＨＭを検出するための温度センサ３５が設けられる。ＥＣＵ４０の入力側には、この温度センサ３５が接続される。また、ＥＣＵ４０の出力側には、絞り弁２１が接続される。この構成の違いに合わせて、この実施形態では、ＥＧＲ制御の内容の一部が第２実施形態と異なる。図１０に、この実施形態におけるＥＧＲ制御の内容をフローチャートにより示す。
【００９１】
図１０のフローチャートでは、図７のフローチャートのステップ１３０，１４０，１５０，１６０，１７０，２１０，２２０，２３０，２４０の処理の代わりにステップ４００，４１０，４２０，４３０，４４０，４５０，４６０の処理が設けられる点で図７のフローチャートと構成が異なる。
【００９２】
このルーチンでは、ステップ１２０から移行してステップ４００で、ＥＣＵ４０は、温度センサ３５の検出値に基づき周囲温度ＴＨＭを取り込む。
【００９３】
次に、ステップ４１０では、ＥＣＵ４０は、スロットル弁５のためのベーススロットル開度ＢＴＨＯを算出する。ＥＣＵ４０は、取り込まれたエンジン回転速度ＮＥとエンジン負荷ＫＬに基づき、ベーススロットル開度ＢＴＨＯを算出することができる。
【００９４】
次に、ステップ４２０で、ＥＣＵ４０は、取り込まれた周囲温度ＴＨＭに応じてスロットル弁５のための補正スロットル開度ＫＴＨＯを算出する。ＥＣＵ４０は、所定の補正マップを参照することにより、周囲温度ＴＨＭに応じた補正スロットル開度ＫＴＨＯを算出することができる。
【００９５】
次に、ステップ４３０で、ＥＣＵ４０は、スロットル弁５のための目標スロットル開度ＴＴＨＯを決定する。ＥＣＵ４０は、ベーススロットル開度ＢＴＨＯに補正スロットル開度ＫＴＨＯを加算することにより、目標スロットル開度ＴＴＨＯを決定することができる。
【００９６】
次に、ステップ４４０で、ＥＣＵ４０は、スロットル弁５を、目標スロットル開度ＴＴＨＯに制御した後、処理をステップ１８０へ移行する。
【００９７】
また、ＥＣＵ４０は、ステップ４１０〜４４０の処理と並行してステップ４５０，４６０の処理を実行する。すなわち、ステップ４５０では、ＥＣＵ４０は、周囲温度ＴＨＭに基づき絞り弁２１のための絞り量ＴＱＤを算出する。ＥＣＵ４０は、所定の絞り量マップを参照することにより、周囲温度ＴＨＭに応じた絞り量ＴＱＤを算出することができる。
【００９８】
次に、ステップ４６０で、ＥＣＵ４０は、絞り弁２１を絞り量ＴＱＤに制御した後、処理をステップ１８０へ移行する。
【００９９】
その後、ＥＣＵ４０は、ステップ１８０，３００，１９５，２００，２５０の処理を実行する。
【０１００】
この実施形態では、最終的にエンジン１に取り込まれる吸気量の調節は、スロットル弁５を制御することで行い、吸気導入通路１６を流れる吸気の調節は、絞り弁２１を制御することで行うようになっている。ＥＣＵ４０は、エンジン１の運転状態に応じたベーススロットル開度ＢＴＨＯを算出する。しかし、吸気通路３及びＥＧＲ通路１１には、絞り弁２１やＥＧＲクーラ１２による圧力損失があることから、スロットル弁５をベーススロットル開度ＢＴＨＯだけで制御しても最終的にエンジン１に取り込まれる吸気量が不足すると考えられる。そこで、その吸気不足を補うために、ＥＣＵ４０は、周囲温度ＴＨＭから補正スロットル開度ＫＴＨＯを求め、その補正スロットル開度ＫＴＨＯをベーススロットル開度ＢＴＨＯに加算することで目標スロットル開度ＴＴＨＯを決定するようにしている。
【０１０１】
ここで、ＥＧＲガスの混合率は、ＥＧＲ通路１１の第１混合部Ｍ１での露点温度から求めることができる。つまり、周囲温度ＴＨＭより第１混合部Ｍ１の露点温度の方が低くなるような割合で第１混合部Ｍ１に吸気を導入する必要がある。ここでは、ＥＧＲ率が決まっていないことから、最大ＥＧＲ率のときにも露結しないような混合率となるように、吸気通路３及び吸気導入通路１６での圧損比を絞り弁２１で調整するようになっている。その他、この実施形態で、ＥＧＲ弁１３の開度を補正するのは、第２実施形態の場合と同じである。
【０１０２】
以上説明した第３実施形態のＥＧＲ装置によれば、第２実施形態と次の点で作用効果が異なる。すなわち、この実施形態では、ＥＧＲ通路１１のＥＧＲ出口１１ｂより上流の吸気通路３に絞り弁２１とスロットル弁５が設けられるので、絞り弁２１とスロットル弁５をＥＧＲガスが流れることがない。このため、絞り弁２１とスロットル弁５をＥＧＲガス中のデポジット等から保護することができる。また、吸気導入通路１６の吸気入口１６ａより上流にスロットル弁５が設けられ、同吸気入口１６ａより下流に絞り弁２１が設けられるので、スロットル弁５で調整された吸気が、絞り弁２１によって吸気通路３へ流れる吸気と吸気導入通路１６へ流れる吸気とに分配される。このため、吸気導入通路１６へ流れる吸気をより精密に調節することができる。
【０１０３】
この実施形態では、絞り弁２１が、エンジン１の周囲温度ＴＨＭに応じてＥＣＵ４０により制御されるので、エンジン１の周囲温度ＴＨＭにより変わりうるＥＧＲガス中の水分率に応じて、ＥＧＲガスへ混合される吸気の導入量が調節される。このため、ＥＧＲガスが吸気通路３へ導入されるときの凝縮水の発生を、エンジン１の運転状態に応じて抑えることができる。
【０１０４】
＜第４実施形態＞
次に、本発明のＥＧＲ装置を具体化した第４実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
【０１０５】
図１１に、この実施形態のＥＧＲ装置を含むエンジンシステムを概略図により示す。この実施形態では、吸気通路３から絞り弁２１が取り除かれ、その代わりに吸気導入通路１６に送風機２６が設けられる点で第３実施形態の構成と異なる。ここで、送風機２６はモータ駆動式であり、その送風機２６のモータ回転速度を制御することで吸気導入通路１６における吸気の加圧量を可変にすることができる。ＥＣＵ４０の出力側には、送風機２６が接続される。この構成の違いに合わせて、この実施形態では、ＥＧＲ制御の内容の一部が第３実施形態と異なる。図１２に、この実施形態におけるＥＧＲ制御の内容をフローチャートにより示す。
【０１０６】
図１２のフローチャートでは、図１０のフローチャートのステップ４５０，４６０の処理の代わりにステップ５００，５１０の処理が設けられる点で図１０のフローチャートと構成が異なる。
【０１０７】
このルーチンでは、ステップ４００から移行してステップ５００では、ＥＣＵ４０は、周囲温度ＴＨＭに基づき送風機２６のための加圧量ＴＱＰを算出する。ＥＣＵ４０は、所定の加圧量マップを参照することにより、周囲温度ＴＨＭに応じた加圧量ＴＱＰを算出することができる。
【０１０８】
次に、ステップ５１０で、ＥＣＵ４０は、送風機２６を加圧量ＴＱＰに制御した後、処理をステップ１８０へ移行する。
【０１０９】
この実施形態では、最終的にエンジン１に取り込まれる吸気量の調節は、スロットル弁５を制御することで行い、吸気導入通路１６を流れる吸気の調節は、送風機２６を制御することで行うようになっている。この実施形態では、第２実施形態の吸気導入弁１７の代わりに吸気導入通路１６に送風機２６が設けられるので、スロットル弁５を通過する吸気は、第２実施形態のそれよりも若干増加する可能性がある。そこで、この実施形態では、送風機２６のモータ回転速度に合わせて送風機２６による加圧量ＴＱＰを補正する。送風機２６のモータ回転速度、すなわち加圧量ＴＱＰは、周囲温度ＴＨＭに基づき算出される。そのため、スロットル弁５の目標スロットル開度ＴＴＨＯも、ベーススロットル開度ＢＴＨＯに、周囲温度ＴＨＭに応じた補正スロットル開度ＫＴＨＯを加算することで決定するようになっている。
【０１１０】
ここで、吸気導入通路１６を介してＥＧＲ通路１１に導入される吸気は、ＥＧＲクーラ１２を通過することから、吸気導入通路１６がない場合に比べて吸気に圧損が存在する。この圧損の是正と吸気導入通路１６に吸気を引き込むための補助として送風機２６が使用される。吸気通路３から吸気導入通路１６へ流れる吸気の量は、第１混合部Ｍ１でのＥＧＲガスとの混合率、つまり混合ＥＧＲガスの露点温度に影響する。そのため、混合ＥＧＲガスの露点温度が周囲温度ＴＨＭより低くなるような吸気の流量が得られるように送風機２６の加圧量ＴＱＰを決定する。
【０１１１】
以上説明した第４実施形態のＥＧＲ装置によれば、第２実施形態と次の点で作用効果が異なる。すなわち、この実施形態では、送風機２６を作動させることにより、吸気通路３から吸気導入通路１６を通じてＥＧＲ通路１１へ吸気が圧送され、その吸気がＥＧＲ通路１１へ導入される。吸気導入通路１６の吸気入口１６ａがスロットル弁５より下流の吸気通路３に接続されるので、スロットル弁５により調節された吸気の一部が吸気導入通路１６へ流れる。このため、吸気導入通路１６へ流れる吸気をより精密に調節することができる。
【０１１２】
この実施形態では、送風機２６が、エンジン１の周囲温度ＴＨＭに応じてＥＣＵ４０により制御されるので、エンジン１の周囲温度ＴＨＭにより変わりうるＥＧＲガス中の水分率に応じて、ＥＧＲガスへ混合される吸気の導入量が調節される。このため、ＥＧＲガスが吸気通路３へ導入されるときの凝縮水の発生を、エンジン１の運転状態に応じて抑えることができる。
【０１１３】
＜第５実施形態＞
次に、本発明のＥＧＲ装置を具体化した第５実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
【０１１４】
図１３に、この実施形態のＥＧＲ装置を含むエンジンシステムを概略図により示す。この実施形態では、ＥＧＲ通路１１においてＥＧＲ弁１３がＥＧＲクーラ１２より下流に配置され、吸気導入通路１６の吸気度口１６ｂが、ＥＧＲ弁１３より下流のＥＧＲ通路１１に接続される点で第３実施形態の構成と異なる。
【０１１５】
以上説明した第５実施形態のＥＧＲ装置によれば、第３実施形態と次の点で作用効果が異なる。すなわち、この実施形態では、ＥＧＲ通路１１を流れるＥＧＲガスが、ＥＧＲクーラ１２により冷却されてからＥＧＲ弁１３により調節される。このため、ＥＧＲ弁１３を流れるＥＧＲガスの温度が低下し、ＥＧＲ弁１３の耐熱に関する構成を簡略化することができる。また、吸気導入通路１６を流れる吸気は、ＥＧＲクーラ１２及びＥＧＲ弁１３より下流にてＥＧＲ通路１１に導入される。従って、ＥＧＲクーラ１２により冷却され、ＥＧＲ弁１３により調節されたＥＧＲガスに吸気が混合され、その露点温度が低下する。このため、ＥＧＲクーラ１２及びＥＧＲ弁１３より下流のＥＧＲ通路１１と、ＥＧＲ出口１１ｂより下流の吸気通路３における凝縮水の発生を抑えることができる。
【０１１６】
なお、この発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更して実施することもできる。
【０１１７】
例えば、前記第１実施形態では、図１において、ＥＧＲ弁１３より下流のＥＧＲ通路１１に、吸気導入通路１６の吸気出口１６ｂを接続したが、ＥＧＲクーラより上流のＥＧＲ通路に吸気導入通路の吸気出口を接続することもできる。
【産業上の利用可能性】
【０１１８】
この発明は、車両用のガソリンエンジンやディーゼルエンジンに利用することができる。
【符号の説明】
【０１１９】
１  エンジン
２  燃焼室
３  吸気通路
４  排気通路
５  スロットル弁（吸気調節弁）
１１  ＥＧＲ通路（排気還流通路）
１１ａ  ＥＧＲ入口
１１ｂ  ＥＧＲ出口
１２  ＥＧＲクーラ（排気還流ガス冷却手段）
１３  ＥＧＲ弁（排気還流弁）
１６  吸気導入通路
１６ａ  吸気入口
１６ｂ  吸気出口
１７  吸気導入弁（吸気導入調節手段）
２１  絞り弁（吸気導入調節手段）
２６  送風機（吸気導入調節手段）
４０  ＥＣＵ（第１制御手段、第２制御手段、第３制御手段）
【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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【図７】
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【図８】
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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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