(57)【要約】【課題】状況下における排気浄化性能を向上させる。【解決手段】吸気管２０に備えられたインタークーラ２４と、排気の一部をインタークーラ２４の上流側の吸気管２０に還流する低圧排気還流通路４５と、インタークーラ２４を通過した吸気から発生した凝縮水を吸気管２０から排気管３０へ排出する排水路５０と、排水路５０を開閉する開閉弁５１と、低圧排気還流通路４５を開閉する排気還流バルブ４８を備えたエンジン１の制御装置であって、排水路５０の出口温度Ｔoutの温度変化に基づいて凝縮水の排出の有無を検出し、開閉弁５１の開閉制御と凝縮水の排出の有無とに基づいて開閉弁５１の故障判定を行なう故障判定部７３と、故障判定された場合には排気の還流を規制し、外気温度が所定温度以下で凝縮水の排出が検出された場合には排気の還流を許可する排気還流制御部７６と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気通路に備えられた吸気冷却部と、排気の一部を前記吸気冷却部の上流側の前記吸気通路に還流する排気還流部と、前記吸気冷却部の下流側の前記吸気通路と前記内燃機関の排気通路とを連通し前記吸気冷却部を通過した吸気から発生した凝縮水を前記吸気通路から前記排気通路へ排出する排水路と、前記排水路を開閉する開閉弁と、前記排気還流部による排気の還流を規制する排気還流規制部と、を有する内燃機関の制御装置であって、
前記排水路または前記排気通路の温度変化に基づいて、前記凝縮水の排出の有無を検出する排出検出部と、
前記開閉弁の開閉制御と前記凝縮水の排出の有無とに基づいて、前記開閉弁の故障判定を行なう故障判定部と、
外気温度を検出する外気温度検出部と、
前記故障判定部により前記故障判定された場合には前記排気還流規制部により前記排気の還流を規制し、前記外気温度が所定温度以下で前記排出検出部により前記凝縮水の排出が検出された場合には前記排気の還流を許可する排気還流制御部と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記所定温度は、前記凝縮水の少なくとも一部が凍結する凍結温度であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記吸気通路における前記凝縮水の貯留量が所定の閾値より大きい場合に前記開閉弁を開弁して前記凝縮水の前記排気通路への排出を開始する凝縮水排出開始制御部を更に備え、
前記外気温度が前記所定温度以下での前記閾値は、前記外気温度が前記所定温度より高い場合での前記閾値より低く設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気還流装置及び凝縮水排出装置を備えた内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気浄化装置の一つとして、排気還流装置が知られている。過給機を備えた内燃機関に採用される排気還流装置としては、過給機のタービン上流側の排気通路からコンプレッサ下流側の吸気通路に排気の一部を還流させる高圧排気還流装置と、タービン下流側の排気通路からコンプレッサ上流側の吸気通路に排気の一部を還流させる低圧排気還流装置がある。更に、過給機を備えた内燃機関においては、コンプレッサ下流側の吸気通路に吸気を冷却するインタークーラ等の冷却装置を備えたものが多い。しかし、このように吸気通路にインタークーラを備えるとともに低圧排気還流装置を備えた内燃機関においては、低圧排気還流装置によって吸気通路に還流された排気がインタークーラを通過することで排気中の水分が凝縮して凝縮水が発生し、この凝縮水が吸気とともに内燃機関の燃焼室に進入してしまう虞がある。
【０００３】
そこで、特許文献１には、低圧排気還流装置と吸気通路にインタークーラを備えた内燃機関において、インタークーラの下流側の吸気通路から低圧排気還流装置の排気導入位置よりも下流側の排気通路に凝縮水を排水する排水路を設ける技術が開示されている。特許文献１では、この排水路に開閉弁を設け、排気通路の温度に基づいて、排水路による排水完了時期、即ち開閉弁の閉弁時期を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１０２０１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記のように低圧排気還流装置を備えた内燃機関では、低温状況下において排水路内で凝縮水が凍結してしまうと排水が不能となるので、通常は、凍結の可能性のある温度以下では低圧排気還流装置による排気還流を規制する。しかし、排気還流を規制すると内燃機関の排気浄化性能が低下してしまう。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、低温状況下における排気浄化性能を向上させる内燃機関の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、請求項１の内燃機関の制御装置は、吸気通路に備えられた吸気冷却部と、排気の一部を前記吸気冷却部の上流側の前記吸気通路に還流する排気還流部と、前記吸気冷却部の下流側の前記吸気通路と前記内燃機関の排気通路とを連通し前記吸気冷却部を通過した吸気から発生した凝縮水を前記吸気通路から前記排気通路へ排出する排水路と、前記排水路を開閉する開閉弁と、前記排気還流部による排気の還流を規制する排気還流規制部と、を有する内燃機関の制御装置であって、前記排水路または前記排気通路の温度変化に基づいて、前記凝縮水の排出の有無を検出する排出検出部と、前記開閉弁の開閉制御と前記凝縮水の排出の有無とに基づいて、前記開閉弁の故障判定を行なう故障判定部と、外気温度を検出する外気温度検出部と、前記故障判定部により前記故障判定された場合には前記排気還流規制部により前記排気の還流を規制し、前記外気温度が所定温度以下で前記排出検出部により前記凝縮水の排出が検出された場合には前記排気の還流を許可する排気還流制御部と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
また、好ましくは、前記所定温度は、前記凝縮水の少なくとも一部が凍結する凍結温度であることを特徴とする。
また、好ましくは、前記制御装置は、前記吸気通路における前記凝縮水の貯留量が所定の閾値より大きい場合に前記開閉弁を開弁して前記凝縮水の前記排気通路への排出を開始する凝縮水排出開始制御部を更に備え、前記外気温度が前記所定温度以下での前記閾値は、前記外気温度が前記所定温度より高い場合での前記閾値より低く設定されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の内燃機関の凝縮水排出装置によれば、開閉弁の開閉制御と凝縮水の排出の有無とに基づいて凝縮水排出装置の故障判定が行なわれ、故障判定された場合には排気還流規制部により排気の還流が規制されるので、凝縮水の増加を抑制することができる。
そして、外気温度が所定温度以下で凝縮水の排出が検出された場合には排気の還流を許可するので、排気浄化性能を向上させることができる。このとき凝縮水の排出が検出されており排水路による凝縮水の排出機能は確保されているので、排気の還流を許可しても凝縮水の内燃機関への流入を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態におけるディーゼルエンジンの吸排気系の概略構成図である。
【図２】低圧排気還流通路と排気管との接続部の詳細な構造を示す断面図である。
【図３】エンジンコントロールユニットにおいて実行する凝縮水の排出制御の制御要領を示すフローチャートである。
【図４】排出許可条件設定制御要領を示すフローチャートである。
【図５】排出制御の終了判定制御要領を示すフローチャートである。
【図６】本実施形態における凝縮水捕集量と排出許可条件との関係の一例を示すマップである。
【図７】凝縮水捕集量と排出許可条件との関係の他の実施例を示すマップである。
【図８】凝縮水捕集量と排出許可条件との関係の他の実施例を示すマップである。
【図９】本実施形態における凝縮水排出装置の故障判定制御要領を示すフローチャートである。
【図１０】外気温度に基づく開弁側判定時間設定用のマップである。
【図１１】凝縮水が一部凍結した状態で開閉弁を開弁制御した場合の、出口温度の推移の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の排気浄化装置が適用されたディーゼルエンジン（以下、エンジン１という）の吸排気系の概略構成図である。
エンジン１は、走行駆動源として車両に搭載されており、ターボチャージャ２を備えた多気筒の筒内直接噴射式エンジン（例えばコモンレール式ディーゼルエンジン）である。詳しくは、エンジン１は、シリンダブロック３の上部にシリンダヘッド４が設けられている。エンジン１の気筒毎にシリンダヘッド４に燃料噴射ノズル５が設けられており、燃料ポンプ６によってコモンレール７に蓄圧された高圧燃料を、当該燃料噴射ノズル５に供給し、任意の噴射時期及び噴射量で当該燃料噴射ノズル５から各気筒の燃焼室８内に噴射可能な構成を成している。
【００１１】
エンジン１の燃焼室８には、インテークポート１０とエキゾーストポート１１とが連通されている。
インテークポート１０には、燃焼室８と当該インテークポート１０との連通と遮断を行うインテークバルブ１２が設けられている。また、エキゾーストポート１１には、燃焼室８と当該エキゾーストポート１１との連通と遮断とを行うエキゾーストバルブ１３が設けられている。
【００１２】
インテークポート１０の上流には、吸入した空気を各気筒に分配するインテークマニフォールド１４が連通するように設けられている。そして、エキゾーストポート１１の下流には、各気筒から排出される排気をまとめるエキゾーストマニフォールド１５が連通するように設けられている。
インテークマニフォールド１４には、吸気通路である吸気管２０が接続され、吸気管２０には、上流側からインテークマニフォールド１４に向かって順番に、新気中のゴミを取り除くエアークリーナ２１と、新気の流量を調整しつつ、後述する低圧排気還流通路４５により導入される低圧の排気の流量を調整するための電子制御スロットルバルブ２２と、ターボチャージャ２のコンプレッサ２３と、コンプレッサ２３により圧縮され高温となった吸気を冷却するインタークーラ２４（吸気冷却部）と、インタークーラ２４通過後の吸気の流量を調整するための電子制御スロットルバルブ２５が介装されている。
【００１３】
エキゾーストマニフォールド１５の下流の排気通路である排気管３０には、上流側より順番に、ターボチャージャ２のタービン３１、排気中の被酸化成分を酸化する酸化触媒３２と、排気中の黒鉛を主成分とする微粒子状物資を捕集し燃焼させるディーゼルパティキュレートフィルタ３３と、排気中の窒素酸化物（以下、ＮＯx）を捕集、浄化するＮＯxトラップ触媒３４（排気浄化触媒）とが設けられている。なお、酸化触媒３２とディーゼルパティキュレートフィルタ３３は、同一のケーシング内に収納されている。
【００１４】
また、エンジン１のシリンダヘッド４と、エアークリーナ２１と電子制御スロットルバルブ２２との間の吸気管２０との間には、エンジン１のブローバイガスを吸気管２０に戻すブローバイガス通路３５が設けられている。
電子制御スロットルバルブ２５より下流側の吸気管２０と、タービン３１より上流側の排気管３０との間には、排気の一部を吸気へ戻す、即ち高温・高圧の排気を吸気に導入する高圧排気還流通路４０が設けられている。また、高圧排気還流通路４０と吸気管２０との接続部には、高温・高圧の排気が吸気に戻る量を調整する排気還流バルブ４１が設けられている。更に、高圧排気還流通路４０には、インテークマニフォールド１４に導入する排気を冷却する排気還流クーラ４２が設けられている。
【００１５】
また、電子制御スロットルバルブ２２とコンプレッサ２３との間の吸気管２０と、ディーゼルパティキュレートフィルタ３３とＮＯxトラップ触媒３４との間の排気管３０とを連通する低圧排気還流通路４５（排気還流部）が設けられている。低圧排気還流通路４５は、タービン３１、酸化触媒３２及びディーゼルパティキュレートフィルタ３３を通過した低温・低圧の排気の一部を吸気に導入する（還流する）機能を有する。
【００１６】
低圧排気還流通路４５には、還流する排気を冷却する排気還流クーラ４７が設けられている。また、低圧排気還流通路４５と吸気管２０との接続部には、低圧排気還流通路４５を開閉する排気還流バルブ４８（排気還流規制部）が設けられている。
更に、本実施形態では、インタークーラ２４より下流の吸気管２０から排気管３０に凝縮水を排水する凝縮水排出装置を備えている。凝縮水排出装置は、インタークーラ２４と電子制御スロットルバルブ２５との間の吸気管２０と、低圧排気還流通路４５との接続部とＮＯxトラップ触媒３４との間の排気管３０とを接続し、当該吸気管２０から当該排気管３０へ凝縮水を排水する排水路５０を備えている。排水路５０には、電子制御の開閉弁５１が設けられている。吸気管２０と排水路５０との接続部には、凝縮水を貯留可能な凝縮水捕集タンク５２が設けられている。
【００１７】
インテークマニフォールド１４には、吸気圧を検出するブーストセンサ５５が設けられている。また、インタークーラ２４と電子制御スロットルバルブ２５との間の吸気管２０には、インタークーラ２４通過後の吸気の圧力を検出する吸気圧センサ５６が設けられている。
低圧排気還流通路４５との接続部とＮＯxトラップ触媒３４との間の排気管３０には、排気圧を検出する排気圧センサ５７が設けられている。
【００１８】
更に、排水路５０と排気管３０との接続部には、排水路５０の出口温度を検出する出口温度センサ５８（排出検出部）が設けられている。
また、エンジン１を搭載した車両には、外気温度Ｔを検出する外気温度センサ５９（外気温度検出部）が備えられている。
そして、ブーストセンサ５５、吸気圧センサ５６（圧力検出部）、排気圧センサ５７、出口温度センサ５８、外気温度センサ５９や図示しないエンジン回転速度センサ、吸気温度センサ、その他排気温度センサ、空燃比センサ等の各種センサと、燃料噴射ノズル５、電子制御スロットルバルブ２２、２５、排気還流バルブ４１、４８及び開閉弁５１等の各種機器は、エンジンコントロールユニット７０に電気的に接続されている。
【００１９】
図２は、排水路５０と排気管３０との接続部の詳細な構造を示す断面図である。
図２に示すように、出口温度センサ５８は、排水路５０と排気管３０との接続位置よりも排水路５０の上流側（吸気管２０側）に若干遡った位置に設けられている。出口温度センサ５８は、排気管３０内を通過する排気を直接検出するのではなく、排気管３０を伝う熱伝導、あるいは排水路５０を遡った排気の温度を検出する。これにより、出口温度センサ５８は、高温側の検出範囲を抑えることができ、部品コストを低減することができる。
【００２０】
エンジンコントロールユニット７０は、入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）、タイマ及び中央演算処理装置（ＣＰＵ）等を含んで構成され、上記各センサからの検出情報及びアクセル操作量等の情報を入力し、当該各種情報に基づいて目標トルクを演算し、燃料噴射量、燃料噴射時期、電子制御スロットルバルブ２２、２５及び排気還流バルブ４１、４８の開度を演算して、上記各種機器の作動制御を行うことで、エンジン１の運転制御を行う。
【００２１】
エンジンコントロールユニット７０は、エンジン１の目標トルクに基づいて、高圧排気還流通路４０による排気還流と、低圧排気還流通路４５による排気還流とを切換える。
例えば、目標トルクが適宜設定された所定値より低い低負荷では、排気還流バルブ４８を開弁制御して、高圧排気還流通路４０により排気を還流させ、目標トルクが当該所定値以上の高負荷では、排気還流バルブ４１を開弁制御して、低圧排気還流通路４５により排気を還流させる。
【００２２】
以上のように低圧排気還流通路４５による排気還流装置（低圧排気還流装置）を備えたエンジン１では、高負荷時に低圧排気還流装置により吸気管２０に排気を還流させた際に、当該吸気管２０に還流した排気がインタークーラ２４を通過して吸気管２０内で凝縮水が発生する可能性がある。この凝縮水は凝縮水捕集タンク５２に貯留される。ところで、排水路５０の開閉弁５１は、通常は吸気が排水路５０を介して排気管３０に流出しないように閉弁制御されており、高負荷運転が継続されることで凝縮水が凝縮水捕集タンク５２から溢れて、インテークマニフォールド１４を介してエンジン１の燃焼室８に流入してしまう虞がある。
【００２３】
そこで、エンジンコントロールユニット７０は、凝縮水捕集タンク５２における凝縮水捕集量(貯留量)に基づいて、開閉弁５１の開閉制御、即ち排水路５０による凝縮水の排出制御を行なう凝縮水排出制御部７５を備えている。
図３は、エンジンコントロールユニット７０の凝縮水排出制御部７５において実行する凝縮水の排出制御の制御要領を示すフローチャートである。図４は、排出許可条件設定制御要領を示すフローチャートである。図５は、排出制御の終了判定制御要領を示すフローチャートである。なお、図３に示す凝縮水の排出制御と図４に示す排出許可条件設定制御は、本発明の凝縮水排出開始制御部に該当する。
【００２４】
図３に示す凝縮水の排出制御、図４に示す排出許可条件設定制御、図５に示す排出制御の終了判定制御は、エンジン１の運転中に夫々所定時間（例えば数ｍｓｅｃ）毎に繰り返し行なわれる。
図３に示すように、始めにステップＳ１０では、凝縮水捕集タンク５２における凝縮水捕集量Ｍを演算する。凝縮水捕集量Ｍは、例えば外気の飽和水蒸気量からインタークーラ通過水分量を減算して求めればよい。インタークーラ通過水分量は、吸入空気中水分量と排気還流ガス中水分量を加算して求められる。排気還流ガス中水分量は、吸入空気中水分量、燃焼生成水分量、吸入空気量、投入燃料量、排気還流ガス質量に基づいて求められる。吸入空気中水分量は、外気の飽和水蒸気量と相対湿度を用いて求められ、燃焼生成水分量は投入燃料量に基づいて求められる。本ステップにおける凝縮水捕集量Ｍの演算は、エンジンコントロールユニット７０における捕集量推定部７１によって演算される。
【００２５】
なお、このような演算の代わりに、凝縮水捕集タンク５２に凝縮水捕集量Ｍを検出するレベルセンサを設け、このレベルセンサの検出値を用いてもよい。そして、ステップＳ２０に進む。
ステップＳ２０では、ステップＳ１０で算出した凝縮水捕集量Ｍが排出要求値Ｍcより大きいか否かを判別する。排出要求値Ｍcは、凝縮水捕集タンク５２における凝縮水の最大可能捕集量Ｍmaxより小さい値に設定すればよい。凝縮水捕集量Ｍが排出要求値Ｍcより大きい場合には、ステップＳ３０に進む。凝縮水捕集量Ｍが排出要求値Ｍc以下の場合には、ステップＳ４０に進む。
【００２６】
ステップＳ３０では、排水路５０による凝縮水の排出制御の要求フラグをＯＮにする。そして、ステップＳ４０に進む。
ステップＳ４０では、凝縮水の排出許可条件が成立したか否かを判別する。排出許可条件は、後述する図４に示す排出制御の許可判定制御によって設定された排出許可条件である。排出許可条件が成立した場合には、ステップＳ５０に進む。排出許可条件が成立しない場合には、ステップＳ６０に進む。
【００２７】
ステップＳ５０では、排水路５０による凝縮水の排出制御の許可フラグをＯＮにする。そして、ステップＳ６０に進む。
ステップＳ６０では、排出制御の要求フラグがＯＮであるか否かを判別する。排出制御の要求フラグがＯＮである場合には、ステップＳ７０に進む。排出制御の要求フラグがＯＦＦである場合には、本ルーチンを終了する。
【００２８】
ステップＳ７０では、排出制御の許可フラグがＯＮであるか否かを判別する。排出制御の許可フラグがＯＮである場合には、ステップＳ８０に進む。排出制御の許可フラグがＯＦＦである場合には、本ルーチンを終了する。
ステップＳ８０では、排出制御を実施する。具体的には、開閉弁５１を開弁制御する。そして、本ルーチンを終了する。
【００２９】
次に、図３に示す凝縮水の排出制御と並行して行なわれる排出許可条件設定制御について、図４を用いて説明する。なお、この排出許可条件設定制御については、図３のステップＳ４０において排出許可条件が成立したか否かを判別する際に、その判別前に都度行なってもよい。
図４に示すように、排出許可条件設定制御は、はじめにステップＳ１００では、ステップＳ１０で演算した直近の凝縮水捕集量Ｍが閾値Ｍaより大きいか否かを判別する。閾値Ｍaは、排出要求値Ｍcより大きく、凝縮水捕集タンク５２における凝縮水の最大可能捕集量Ｍmaxより小さい値である。凝縮水捕集量Ｍが閾値Ｍaより大きい場合には、ステップＳ１２０に進む。凝縮水捕集量Ｍが閾値Ｍa以下の場合には、ステップ１１０に進む。
【００３０】
ステップＳ１１０では、ステップＳ１０で演算した直近の凝縮水捕集量Ｍが閾値Ｍbより大きいか否かを判別する。閾値Ｍbは、排出要求値Ｍcより大きく、閾値Ｍaより小さい値である。凝縮水捕集量Ｍが閾値Ｍbより大きい場合には、ステップＳ１３０に進む。凝縮水捕集量Ｍが閾値Ｍb以下の場合には、ステップＳ１４０に進む。
ステップＳ１２０では、凝縮水の排出許可条件として、許可条件（１）に設定する。
【００３１】
第１の許可条件である許可条件（１）は、下記式（Ａ）に示すように吸気管２０と排気管３０との間で凝縮水排出に必要な圧力差があることと、下記式（Ｂ）に示すように外気温度センサ５９により検出した外気温度Ｔが０℃（凝縮水が凍結する温度）より高いことの２つの条件である。凝縮水排出に必要な圧力差があることについては、詳しくは、吸気圧センサ５６によりインタークーラ２４下流の吸気圧Ｐinを検出するとともに、排気圧センサ５７により排気管３０の圧力Ｐoutを検出し、その差圧（Ｐin−Ｐout）が排出可能差圧Ｐａ以上である場合に凝縮水排出に必要な圧力差があると判定する。排出可能差圧Ｐａは、排水路５０によって凝縮水が吸気管２０から排気管３０に排出可能な値に適宜設定すればよい。
【００３２】
Ｐin−Ｐout≧Ｐa・・・（Ａ）
Ｔ＞０（℃）・・・（Ｂ）
そして、本ルーチンを終了する。
ステップＳ１３０では、凝縮水の排出許可条件として、許可条件（１）＋（２）に設定する。
【００３３】
第２の許可条件である許可条件（２）は、下記式（Ｃ）に示すように、目標過給圧Ｐtgtとブーストセンサ５５により検出したインマニ圧Ｐimとの差が所定圧Ｐb以下であることである。所定圧Ｐbは、開閉弁５１の開弁により吸気の一部が排気管３０に流出してしまってもトルク立ち上がりやレスポンスの悪化が許容範囲内になるような状況、例えば車両加速時を除く状況が判定できるような値に設定すればよい。
【００３４】
Ｐtgt−Ｐim≦Ｐb・・・（Ｃ）
そして、本ルーチンを終了する。
ステップＳ１４０では、凝縮水の排出許可条件として、許可条件（１）＋（２）＋（３）に設定する。
第３の許可条件である許可条件（３）は、ＮＯxトラップ触媒３４の再生制御をしていないことである。
【００３５】
ＮＯxトラップ触媒３４の再生制御は、エンジンコントロールユニット７０の触媒再生制御部７２において実行される。ＮＯxトラップ触媒３４の再生制御とは、エンジン１の運転時間経過とともに低下するＮＯxトラップ触媒３４によるＮＯxの吸着性能を回復させるための制御であって、公知のＮＯx浄化制御及び硫黄除去制御である。これらのＮＯx浄化制御及び硫黄除去制御では、ＮＯxトラップ触媒３４に流入する排気の空燃比をストイキ以下に制御する。このようなＮＯxトラップ触媒３４の再生制御の実行中に開閉弁５１を開弁すると、吸気の一部が排水路５０を通過して排気管３０に流入し、ＮＯxトラップ触媒３４に流入する排気の空燃比が上昇して再生制御を阻害してしまうので、許可条件（３）はこのような再生制御の機能を確保するためのものである。そして、本ルーチンを終了する。
【００３６】
図５に示す排出制御の終了判定制御は、図３に示す凝縮水の排出制御と並行して行なわれる。
始めにステップＳ２００では、開閉弁５１を開弁制御しているか否か、即ち排出制御の実行中であるか否かを判別する。開閉弁５１を開弁制御している場合には、ステップＳ２１０に進む。開閉弁５１を開弁制御していない場合には、ステップＳ２００を繰り返して待機する。
【００３７】
ステップＳ２１０では、出口温度センサ５８により検出した出口温度Ｔoutが高温側へ移行したか否かを判別する。凝縮水の排出が完了して凝縮水が凝縮水捕集タンク５２や排水路５０からなくなると、出口温度センサ５８により検出した出口温度Ｔoutが上昇するので、ここでは当該出口温度Ｔoutが所定値（例えば１００℃）より高くなった場合に高温側へ推移したとして、ステップＳ２２０に進む。出口温度センサ５８により検出した出口温度Ｔoutが当該所定値以下の場合には、高温側へ推移していないとして、ステップ２１０を繰り返して待機する。
【００３８】
ステップＳ２２０では、開閉弁５１を閉弁して排出制御を終了させる。そして、本ルーチンを終了する。
なお、この図５に示す排出制御の終了判定制御を行なわず、排出制御の実行を開始してから所定時間経過したら排出制御を終了させるように制御してもよい。
図４に示すように、本実施形態では、凝縮水の排出許可条件としては、凝縮水捕集量Ｍに基づいて３種類の許可条件が設定される。
【００３９】
図６は、本実施形態における凝縮水捕集量Ｍと排出許可条件との関係の一例を示すマップである。
図６に示すように、凝縮水捕集量Ｍが閾値Ｍaより大きい場合、即ち凝縮水捕集量Ｍが最大可能捕集量Ｍmaxに近く排出要求が高い場合には、許可条件（１）のみとしている。許可条件（１）は、凝縮水排出に必要な圧力差があることと、凝縮水が凍結してないことであるので、排出制御の必須要件である。このように、排出要求が高い場合には、排出制御の必須要件を満たした上で、比較的容易に排出制御が実行される。
【００４０】
凝縮水捕集量Ｍが閾値Ｍa以下、閾値Ｍbより大きい場合には、即ち排出要求が中程度の場合には、排出許可条件として許可条件（１）と（２）を必要とする。許可条件（２）は、目標過給圧Ｐtgtとインマニ圧Ｐimとの差が所定圧Ｐb以下、即ち車両加速時ではないことを排出許可条件としている。これにより、排出要求が中程度では、車両加速時に排出制御を許可せずに、車両加速性能を確保することができる。
【００４１】
凝縮水捕集量Ｍが閾値Ｍb以下の場合、即ち排出要求が低い場合には、排出許可条件として許可条件（１）、（２）更に（３）を必要とする。許可条件（３）は、ＮＯxトラップ触媒３４の再生制御を実施していないことを条件としている。再生制御の実施時に排水制御を行なうと、排水路５０を介して排気管３０に流入する吸気によって、ＮＯxトラップ触媒３４に流入する排気の空燃比が上昇してしまい、再生制御の効率が低下してしまうので、本実施形態では排出要求が低い場合に再生制御が実行していないことを排出許可条件として加えて、再生制御の効率を確保することができる。
【００４２】
このように、排出許可判定される凝縮水捕集量Ｍの閾値を複数有し、凝縮水捕集量Ｍに基づいて凝縮水の排出許可条件を変更することで、排出要求（排水必要度合い）に応じた排出許可条件に設定される。したがって、凝縮水捕集量Ｍが凝縮水捕集タンク５２の最大可能捕集量Ｍmaxを超えることを抑制しつつ、凝縮水捕集量Ｍに余裕がある場合には、排出制御を段階的に抑制して、車両加速性能及び再生制御の効率を確保することができる。これにより、凝縮水の排出機能と車両の加速や再生制御等の内燃機関の運転への影響の抑制とを両立できるような、効率的な排水が可能となる。
【００４３】
なお、以上の実施形態では、凝縮水捕集量Ｍに基づいて排出許可条件を設定しているが、凝縮水捕集量Ｍと外気温度Ｔに基づいて排出許可条件を設定してもよい。
図７は、凝縮水捕集量Ｍ及び外気温度Ｔと排出許可条件との関係の他の実施例を示すマップである。
図７に示すように、本実施例では、外気温度Ｔが排出可否判定温度Ｔb以上である場合には、上記図６に示す実施例と同様に、凝縮水捕集量Ｍに基づいて排出許可条件を３段階に設定しているが、外気温度Ｔが排出可否判定温度Ｔb未満である場合には、排出許可条件を（１）のみとする。なお、排出可否判定温度Ｔbは、０℃よりも高く、かつ０℃に近い低温域に設定されている。
【００４４】
このように、本実施例では、外気温度Ｔが排出可否判定温度Ｔbよりも低下した場合には、排出許可条件を（１）のみとすることで、０℃に近い低温域で排水制御が実行され易くなる。これにより、例えば外気温度Ｔが０℃以下に向かって徐々に低下していくような場合に、外気温度Ｔが０℃以下に低下する手前で、排水制御が積極的に行なわれ、排水制御が不能となる外気温度が０℃以下になったときに、凝縮水捕集量Ｍをあらかじめ少なくしておき、凝縮水の凍結を抑制することができる。
【００４５】
図８は、凝縮水捕集量Ｍ及び外気温度Ｔと排出許可条件との関係の他の実施例を示すマップである。
図８に示すように、本実施例では、図７に示す実施例と同様に、外気温度Ｔが排出可否判定温度Ｔb未満である場合には、排出許可条件を（１）のみとする。また、外気温度Ｔが排出可否判定温度Ｔb以上である場合には、上記図８に示す実施例と同様に凝縮水捕集量Ｍに基づいて排出許可条件を３段階に設定するが、外気温度Ｔに基づいて排出許可条件を切換える閾値Ｍa、Ｍbが変化する。詳しくは、外気温度Ｔが低下するに伴って排出許可条件を切換える閾値Ｍa、Ｍbが低下する。なお、外気温度Ｔが排出可否判定温度Ｔbである場合には、排出許可条件を切換える閾値Ｍa、Ｍbはいずれも排出要求値Ｍcと同一であり、排出可否判定温度Ｔbから外気温度Ｔが上昇するに伴って、閾値Ｍaの方が閾値Ｍbよりも大きくなる。
【００４６】
このように本実施例では、外気温度Ｔが排出可否判定温度Ｔb以上である場合でも、外気温度Ｔが低下するに伴ってより少ない凝縮水捕集量Ｍで許可条件（１）となる。したがって、図８に示す実施例では、図７に示す実施例よりも、外気温度が０℃に低下するまでに凝縮水捕集量Ｍをより少なくしておくことができる。
更に、エンジンコントロールユニット７０は、凝縮水排出装置の故障判定制御を行なう故障判定部７３を有している。
【００４７】
図９は、エンジンコントロールユニット７０の故障判定部７３において行なわれる本実施形態に係る凝縮水排出装置の故障判定制御要領を示すフローチャートである。
本発明の実施形態に係る故障判定制御は、図３に示す凝縮水の排出制御とともに、エンジン１の運転中に所定時間（例えば数ｍｓｅｃ）毎に繰り返し行なわれる。
図９に示すように、始めにステップＳ３００では、開閉弁５１を開弁制御したか否かを判別する。開閉弁５１を開弁制御した場合には、ステップＳ３１０に進む。開閉弁５１を開弁制御していない場合には、ステップＳ３５０に進む。
【００４８】
ステップＳ３１０では、出口温度センサ５８により検出した出口温度Ｔoutが低温側へ変化したか否かを判別する。具体的には、開弁制御を開始してから出口温度Ｔoutが判定温度Ｔaより低くなったか否かを判別する。判定温度Ｔaは、開閉弁５１の開弁制御開始時において検出した出口温度Ｔoutよりも例えば数十℃低く、実際に凝縮水が排出された際に低下する温度に設定すればよい。出口温度Ｔoutが低温側へ変化した場合には、ステップＳ３７０に進む。出口温度Ｔoutが低温側へ変化しない場合には、ステップＳ３２０に進む。
【００４９】
ステップＳ３２０では、開弁制御を開始してからの経過時間である開弁時間ｔが、開弁側判定時間ｔaより大きいか否かを判別する。開弁側判定時間ｔaは、外気温度Ｔに基づいて設定される。
図１０は、外気温度Ｔに基づく開弁側判定時間ｔa設定用のマップである。図１０に示すように、外気温度Ｔが判定温度Ｔc以上の場合は、開弁側判定時間ｔaは一定の値である時間ｔ1となり、外気温度Ｔが判定温度Ｔc未満の場合には、外気温度Ｔが低下するに伴って、開弁側判定時間ｔaが少なく設定される。判定温度Ｔcは、排出可否判定温度Ｔbよりも高い温度である。時間ｔ1は、開閉弁５１の正常時、かつ凝縮水が全く凍結していない状態において、開弁制御開始から出口温度Ｔoutが低下するのに最大必要な時間である。
【００５０】
開弁時間ｔが、開弁側判定時間ｔaより大きい場合には、ステップＳ３３０に進む。開弁側判定時間ｔa以下の場合には、ステップＳ３１０に戻る。
ステップＳ３３０では、外気温度センサ５９により外気温度Ｔを検出し、当該外気温度Ｔが凍結温度Ｔf（所定温度）より高いか否かを判別する。外気温度Ｔが凍結温度Ｔfより高い場合には、ステップＳ３４０に進む。外気温度Ｔが凍結温度Ｔf以下の場合には、本ルーチンを終了する。凍結温度Ｔfは、０℃よりも高く、凝縮水の少なくとも一部が凍結している可能性がある温度の上限値に設定すればよい。また、凍結温度Ｔfは、上述の排出可否判定温度Ｔbと同一の温度でもよい。
【００５１】
ステップＳ３４０では、凝縮水排出装置が故障した状態である故障判定をする。なお、ここでの故障判定は、開閉弁５１の故障である。故障判定された場合には、例えば車両の警告灯などにより運転者に警告するとよい。そして、ステップＳ３８０に進む。
ステップＳ３５０では、開閉弁５１が閉弁制御したか否かを判別する。開閉弁５１を閉弁制御した場合には、ステップＳ３６０に進む。開閉弁５１を閉弁制御していない場合には、ステップＳ３００に戻る。
【００５２】
ステップＳ３６０では、出口温度センサ５８により検出した出口温度Ｔoutが高温側へ変化したか否かを判別する。具体的には、閉弁制御を開始してから適宜設定された閉弁側判定時間ｔb内に出口温度Ｔoutが判定温度Ｔcより高くなったか否かを判別する。判定温度Ｔcは、開閉弁５１の閉弁制御開始時において検出した出口温度Ｔoutよりも例えば数十℃高く、凝縮水の排出が終了した際に上昇する温度に設定すればよい。出口温度Ｔoutが高温側へ変化した場合には、ステップＳ３７０に進む。出口温度Ｔoutが高温側へ変化しない場合には、ステップＳ３３０に進む。
【００５３】
ステップＳ３７０では、低圧排気還流通路４５による排気還流を許可、あるいは継続する。そして、本ルーチンを終了する。
ステップＳ３８０では、低圧排気還流通路４５による排気還流を禁止する。即ち、排気還流バルブ４８を閉弁制御する。そして、本ルーチンを終了する。なお、ステップＳ３７０及びステップＳ３８０における排気還流バルブ４８の開閉制御はエンジンコントロールユニット７０の排気還流制御部７６によって行なわれる。
【００５４】
以上のように制御することで、本実施形態では、開閉弁５１を開弁制御した際に出口温度Ｔoutが低下しない場合には、実際に凝縮水が排出されていないので、開閉弁５１が閉固着している故障判定をすることができる。更に、本実施形態では、外気温度Ｔに基づいて故障判定をしており、開閉弁５１を開弁制御した際に出口温度Ｔoutが低下しない場合に、外気温度Ｔが凍結温度Ｔf以下の０℃に近い低温域、即ち凝縮水が一部でも凍結している可能性のある温度では、故障判定を行なわない。これにより、凝縮水の少なくとも一部が凍結している可能性のある場合には故障判定を行なわないので、不要な故障判定を防止して、故障判定の信頼性を向上させることができる。凝縮水の凍結は、例えば気温上昇やエンジン１の運転による温度上昇とともに解消されるので、故障判定による警報を行なわずに開弁制御を継続して排水を可能にしておくことで、エンジン１の燃焼室８へ凝縮水が流入する可能性を低下させることができる。
【００５５】
また、ステップＳ３１０において出口温度Ｔoutが低温側へ変化しないことが判定されたとしても、すぐに外気温度Ｔが排出可否判定温度Ｔbより高いか否かを判別して故障判定をするのではなく、開弁側判定時間ｔa経過するまでに出口温度Ｔoutが低温側へ変化すれば故障判定されない。
外気温度Ｔが排出可否判定温度Ｔbより低い場合には凝縮水の凍結が溶解するまでに時間がかかり、凝縮水が一部凍結しているような状態が考えられので、本実施形態のように制御することで、凝縮水が十分に溶解するのを待って故障判定をすることで、故障判定の信頼性をより高めることができる。
【００５６】
図１１は、凝縮水が一部凍結した状態で開閉弁５１を開弁制御した場合の、出口温度Ｔoutの推移の一例を示す。図１１中の実線は外気温度Ｔが温度Ｔ1の場合、破線は外気温度Ｔが温度Ｔ1よりも低い温度Ｔ2の場合での出口温度Ｔoutの推移を示している。なお、温度Ｔ1及び温度Ｔ2のいずれも、排出可否判定温度Ｔbより高い温度である。
例えば、図１１に示すように、凝縮水が凍結した状態で開閉弁５１が閉弁状態から開弁制御され、凝縮水が徐々に溶解していく場合には、出口温度Ｔoutが徐々に低下していく。そして、外気温度が例えば温度Ｔ1である場合よりも、外気温度が温度Ｔ1よりも低い温度Ｔ2である場合の方が、出口温度Ｔoutが緩やかに低下していき、出口温度Ｔoutが判定温度Ｔaまで低下するまでの時間は、外気温度Ｔが温度Ｔ1のときの時間である時間ｔ1よりも、温度Ｔ2のときの時間ｔ2が長くなる。
【００５７】
本実施形態では、外気温度Ｔに基づいて開弁側判定時間ｔaを変更するので、凝縮水の溶解する早さに応じた開弁側判定時間ｔaに設定することができ、凝縮水が徐々に溶解しているにも拘わらず故障判定してしまうようなことを回避することができる。
外気温度Ｔが高い場合には、温度上昇とともにすぐに凍結が解消されるので、開弁側判定時間ｔaを短くすることで、開閉弁５１が閉固着している場合に故障判定するまでの無駄な待機時間を減らし、故障判定を迅速に行なうことができる。
【００５８】
また、開閉弁５１を閉弁制御した際に、開閉弁５１の閉弁制御開始時から出口温度Ｔoutが上昇しない場合には、凝縮水が排出され続けている状態、または、すでに凝縮水が排出されていない状態が推定される。このような場合には、開閉弁５１が開弁状態で固着しているか、凝縮水が凍結している状態であることが推定される。本実施形態では更に外気温度が凍結温度Ｔf以下の場合には、故障判定を行なわないようにすることで、凝縮水が凍結している状態を除いて、詳しくは凝縮水が開弁制御中から凍結し続けている状態あるいは開弁制御中において凍結した状態を除いて、故障判定をすることができ、故障判定の信頼性を向上させることができる。
【００５９】
そして、本実施形態では、故障判定された際には、低圧排気還流通路４５による低圧排気還流を禁止する制御を行なう。また、外気温度Ｔが凍結温度Ｔf以下で、開閉弁５１の開弁制御時に出口温度Ｔoutが開弁側判定時間ｔa内に判定温度Ｔaまで低下しなかった場合、あるいは開閉弁５１の閉弁制御時に出口温度Ｔoutが閉弁側判定時間ｔb内に判定温度Ｔcまで上昇しなかった場合、即ち凝縮水の排出が検出されない場合には、故障判定されなくとも、排気還流を禁止する制御を行なう。これにより、開閉弁５１の故障だけでなく、凝縮水が凍結して凝縮水の排出が十分に行なわれない場合でも、低圧排気還流が規制されるので、凝縮水の増加を防ぎ、凝縮水の燃焼室８への流入を更に防止することができる。
【００６０】
また、外気温度Ｔが凍結温度Ｔf以下であっても、開閉弁５１の開弁制御時に出口温度Ｔoutが開弁側判定時間ｔa内に判定温度Ｔaまで低下した場合、または開閉弁５１の閉弁制御時に出口温度Ｔoutが閉弁側判定時間ｔb内に判定温度Ｔcまで上昇した場合、即ち凝縮水の排出が検出されている場合には、低圧排気還流は許容される。これにより、凝縮水が完全に凍結するまでは低圧排気還流をし続けることが可能となり、排気浄化性能を向上させることができる。このように凝縮水の排出が検出されている場合には、排水路５０による凝縮水の排水機能が確保されているので、例え外気温度Ｔが凍結温度Ｔf以下であっても低圧排気還流が可能である。
【００６１】
更に、凝縮水の排出が検出されている場合には、外気温度Ｔが凍結温度Ｔfより高い場合よりも外気温度Ｔが凍結温度Ｔf以下の場合の方が、凝縮水の排出開始判定をするための凝縮水捕集量Ｍの閾値（Ｍa〜Ｍc）を小さく設定するとよい。このように、閾値（Ｍa〜Ｍc）を小さく設定することで、凝縮水排出の開始時期を早めることができ、余裕を持って凝縮水排出が開始される。したがって、低圧排気還流をし続けたとしても凝縮水が最大可能捕集量Ｍmaxに到達し難くなり、凝縮水の燃焼室８への流入を更に防止することができる。
【００６２】
なお、本発明は上記実施形態に限定するものではない。本発明は、低圧排気還流装置と排水路を有する内燃機関に広く適用することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１  エンジン(内燃機関)
２０  吸気管（吸気通路）
２４  インタークーラ（吸気冷却部）
３０  排気管（排気通路）
４５  低圧排気還流通路（排気還流部）
４８  排気還流バルブ（排気還流規制部）
５０  排水路
５１  開閉弁
５８  出口温度センサ（排出検出部）
５９  外気温度センサ(外気温度検出部)
７０  エンジンコントロールユニット
７１  捕集量推定部
７３  故障判定部
７５  凝縮水排出制御部
７６  排気還流制御部
【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】
2017075553.tif 000009
【図８】
2017075553.tif 000010
【図９】
2017075553.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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