(57)【要約】【課題】内燃機関の排気還流装置において、ＥＧＲガスから凝縮水を分離して未燃燃料を回収し再利用する技術を提供する。【解決手段】低圧ＥＧＲ通路３１と、低圧ＥＧＲ通路３１に配置され、低圧ＥＧＲ通路３１を流通する低圧ＥＧＲガスを冷却する冷却室４１を含む冷却手段と、冷却手段で冷却された低圧ＥＧＲガスから凝縮した凝縮液体を貯留する分離槽４２と、分離槽４２に貯留された凝縮液体の内、凝縮水を排気通路７へ排出させる凝縮水排出通路４３を含む機構と、分離槽４２に貯留された凝縮液体の内、軽油を燃料タンク３へ回収する未燃燃料回収通路４５を含む機構と、を備える。【選択図】図１
2009150281.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路から排気の一部をＥＧＲガスとして取り込み、前記内燃機関の吸気通路へ当該ＥＧＲガスを還流させるＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路に配置され、前記ＥＧＲ通路を流通する前記ＥＧＲガスを冷却する冷却手段と、
前記冷却手段で冷却された前記ＥＧＲガスから凝縮した液体を貯留する貯留部と、
前記貯留部に貯留された液体の内、凝縮水を排出させる凝縮水排出機構と、
前記貯留部に貯留された液体の内、未燃燃料を回収する未燃燃料回収機構と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気還流装置。
【請求項２】
前記ＥＧＲガスのＨＣ濃度が所定濃度以上且つ前記ＥＧＲガスの流量が所定流量以上になる場合に、前記冷却手段により前記ＥＧＲガスの冷却を実施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装置。
【請求項３】
前記凝縮水排出機構によって前記貯留部に貯留された液体の内、凝縮水を排出させ、前記貯留部に残留する凝縮水量が所定量以下になると前記未燃燃料回収機構によって前記貯留部に貯留された液体の内、未燃燃料を回収する制御手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の排気還流装置。
【請求項４】
前記未燃燃料回収機構は、前記貯留部に貯留された下層の凝縮水の層と上層の未燃燃料の層とに分離した液体の内、前記貯留部に貯留された下層の凝縮水量が所定量以下になると前記貯留部に貯留された上層の未燃燃料を回収可能となる未燃燃料回収通路を有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装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記内燃機関が搭載された車両の車速が所定速度以下になる場合に、実施されることを特徴とする請求項３又は４に記載の内燃機関の排気還流装置。
【請求項６】
前記排気通路に配置されたタービン及び前記吸気通路に配置されたコンプレッサを有するターボチャージャを備え、
前記ＥＧＲ通路は、前記タービンより下流の前記排気通路から排気の一部を低圧ＥＧＲガスとして取り込み、前記コンプレッサより上流の前記吸気通路へ当該低圧ＥＧＲガスを還流させる低圧ＥＧＲ通路であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の内燃機関の排気還流装置。
【請求項７】
前記低圧ＥＧＲ通路との接続部位よりも上流の前記排気通路に配置され、前記排気通路を流通する排気を浄化する排気浄化装置を備えることを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の排気還流装置。
【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装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気通路から排気の一部をＥＧＲガスとして取り込み、内燃機関の吸気通路へ当該ＥＧＲガスを還流させるＥＧＲ通路に当該ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラを設け、ＥＧＲクーラにてＥＧＲガスから未燃燃料を分離し、分離された未燃燃料を排気通路へ排出する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−３４８８７３号公報
【特許文献２】特開２００１−１３２５５５号公報
【特許文献３】特開２０００−０２７７１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１記載の技術では、ＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲクーラにて分離された未燃燃料は、排気通路へ排出され排気浄化装置へ供給される燃料の一部とされていた。しかしながら、ＥＧＲガス中には水分も多く含まれており、ＥＧＲクーラによって凝縮される未燃燃料には凝縮水が混合している。このため、未燃燃料を再利用するにしても、未燃燃料に凝縮水が混合したままでは再利用できる範囲が限られるものであった。
【０００４】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、内燃機関の排気還流装置において、ＥＧＲガスから凝縮水を分離して未燃燃料を回収し再利用する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明にあっては、以下の構成を採用する。すなわち、本発明は、
内燃機関の排気通路から排気の一部をＥＧＲガスとして取り込み、前記内燃機関の吸気通路へ当該ＥＧＲガスを還流させるＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路に配置され、前記ＥＧＲ通路を流通する前記ＥＧＲガスを冷却する冷却手段と、
前記冷却手段で冷却された前記ＥＧＲガスから凝縮した液体を貯留する貯留部と、
前記貯留部に貯留された液体の内、凝縮水を排出させる凝縮水排出機構と、
前記貯留部に貯留された液体の内、未燃燃料を回収する未燃燃料回収機構と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気還流装置である。
【０００６】
ＥＧＲ通路を流通するＥＧＲガスには未燃燃料成分が含まれている。このため、ＥＧＲガスから未燃燃料だけを回収し再利用することが望まれる。
【０００７】
そこで、本発明では、ＥＧＲ通路を流通するＥＧＲガスを冷却し、冷却されたＥＧＲガスから凝縮した液体を貯留部に貯留する。そして、貯留部に貯留された液体の内、凝縮水を排出させると共に、貯留部に貯留された液体の内、未燃燃料を回収するようにした。
【０００８】
本発明によると、ＥＧＲガスから凝縮水を分離して未燃燃料を回収でき、回収した未燃燃料を再利用することができる。
【０００９】
前記ＥＧＲガスのＨＣ濃度が所定濃度以上且つ前記ＥＧＲガスの流量が所定流量以上になる場合に、前記冷却手段により前記ＥＧＲガスの冷却を実施するとよい。
【００１０】
ここで、ＥＧＲガスのＨＣ濃度とは、ＥＧＲガスの未燃燃料成分の濃度であり、炭化水素濃度である。ＥＧＲガスのＨＣ濃度の所定濃度とは、それ以上のＨＣ濃度になると、ＥＧＲガスに含まれる未燃燃料成分が内燃機関の吸気系に還流して内燃機関の吸気系に対する弊害を生じさせる程に濃い濃度となる閾値のＨＣ濃度である。また、ＥＧＲガスの流量の所定流量とは、それ以上の流量になると、ＥＧＲガスに含まれる未燃燃料成分が内燃機関の吸気系に還流して内燃機関の吸気系に対する弊害を生じさせる程に大流量となる閾値の流量である。
【００１１】
本発明によると、ＥＧＲガスに含まれる未燃燃料成分が内燃機関の吸気系に対する弊害を生じさせるおそれがある場合に、ＥＧＲガスを冷却し、ＥＧＲガスから未燃燃料成分を凝縮させ、ＥＧＲガス中の未燃燃料成分を削減できる。したがって、ＥＧＲガスに含まれる未燃燃料成分が内燃機関の吸気系に還流することに起因する内燃機関の吸気系に対する弊害を抑制できる。また、ＥＧＲガスに含まれる未燃燃料成分が内燃機関の吸気系に対する弊害を生じさせるおそれがある場合は、ＥＧＲガスに含まれる未燃燃料成分が多量であるので、ＥＧＲガスから未燃燃料を効率良く凝縮させて回収できる。
【００１２】
前記凝縮水排出機構によって前記貯留部に貯留された液体の内、凝縮水を排出させ、前記貯留部に残留する凝縮水量が所定量以下になると前記未燃燃料回収機構によって前記貯留部に貯留された液体の内、未燃燃料を回収する制御手段を備えるとよい。
【００１３】
ここで、貯留部に残留する凝縮水量の所定量とは、それ以下の凝縮水量になると、未燃燃料回収機構によって貯留部に貯留された液体の内、未燃燃料を回収することが可能となる閾値の凝縮水量である。
【００１４】
本発明によると、貯留部に貯留された液体の内、凝縮水を排出させた後に、貯留部に貯留された液体の内、未燃燃料を回収するので、未燃燃料から凝縮水を分離して未燃燃料だけを回収できる。
【００１５】
前記未燃燃料回収機構は、前記貯留部に貯留された下層の凝縮水の層と上層の未燃燃料の層とに分離した液体の内、前記貯留部に貯留された下層の凝縮水量が所定量以下になると前記貯留部に貯留された上層の未燃燃料を回収可能となる未燃燃料回収通路を有するとよい。
【００１６】
本発明によると、貯留部に残留する下層の凝縮水量が所定量以下になると、未燃燃料回収通路を用いて貯留部に貯留された上層の未燃燃料を回収できる。
【００１７】
前記制御手段は、前記内燃機関が搭載された車両の車速が所定速度以下になる場合に、実施されるとよい。
【００１８】
ここで、車両の車速の所定速度とは、それ以下の車速になると、貯留部に貯留された液体の内、凝縮水を排出可能となり、貯留部に貯留された液体の内、未燃燃料を回収可能となる閾値の車速であり、車両が停止状態である車速が０の状態も含まれる。
【００１９】
本発明によると、貯留部に貯留された液体の内、凝縮水を排出できると共に、貯留部に貯留された液体の内、未燃燃料を回収できる。
【００２０】
前記排気通路に配置されたタービン及び前記吸気通路に配置されたコンプレッサを有するターボチャージャを備え、前記ＥＧＲ通路は、前記タービンより下流の前記排気通路から排気の一部を低圧ＥＧＲガスとして取り込み、前記コンプレッサより上流の前記吸気通
路へ当該低圧ＥＧＲガスを還流させる低圧ＥＧＲ通路であるとよい。
【００２１】
本発明によると、低圧ＥＧＲガスから凝縮水を分離して未燃燃料を回収でき、回収した未燃燃料を再利用することができる。
【００２２】
前記低圧ＥＧＲ通路との接続部位よりも上流の前記排気通路に配置され、前記排気通路を流通する排気を浄化する排気浄化装置を備えるとよい。
【００２３】
本発明によると、排気浄化装置に対して供給された未燃燃料が排気浄化装置をすり抜けて低圧ＥＧＲガスに含まれる場合も、低圧ＥＧＲガスから凝縮水を分離して未燃燃料を回収でき、回収した未燃燃料を再利用することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によると、内燃機関の排気還流装置において、ＥＧＲガスから凝縮水を分離して未燃燃料を回収し再利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に本発明の具体的な実施例を説明する。
【００２６】
＜実施例１＞
図１は、本実施例に係る内燃機関の排気還流装置を適用する内燃機関、及びその吸気系・排気系の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、ピストンと共に燃焼室を形成する気筒２を４つ有する水冷式の４ストロークサイクル・ディーゼルエンジンである。内燃機関１は、車両に搭載されている。各気筒２には、燃料タンク３から燃料供給通路４を介して燃料としての軽油が供給され、気筒２内へ軽油を適宜の量且つ適宜のタイミングで噴射する燃料噴射弁５が設けられている。内燃機関１には、吸気通路６及び排気通路７が接続されている。
【００２７】
内燃機関１に接続された吸気通路６の途中には、排気のエネルギを駆動源として作動するターボチャージャ８のコンプレッサ８ａが配置されている。コンプレッサ８ａよりも上流の吸気通路６には、該吸気通路６内を流通する吸気の流量を調節する第１スロットル弁９が配置されている。この第１スロットル弁９は、電動アクチュエータにより開閉される。第１スロットル弁９よりも上流の吸気通路６には、該吸気通路６内を流通する新気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ１０が配置されている。このエアフローメータ１０により、内燃機関１に吸入される吸入空気量（新気量）が測定される。
【００２８】
コンプレッサ８ａよりも下流の吸気通路６には、吸気と外気とで熱交換を行うインタークーラ１１が配置されている。インタークーラ１１よりも下流の吸気通路６には、該吸気通路６内を流通する吸気の流量を調節する第２スロットル弁１２が配置されている。この第２スロットル弁１２は、電動アクチュエータにより開閉される。これら吸気通路６及びそれに配置された機器が内燃機関１に吸気を取り入れるための吸気系を構成している。
【００２９】
一方、内燃機関１に接続された排気通路７の途中には、ターボチャージャ８のタービン８ｂが配置されている。タービン８ｂよりも上流の排気通路７には、排気通路７を流れる排気へ軽油を添加する燃料添加弁１３が設けられている。
【００３０】
タービン８ｂよりも下流の排気通路７には、排気浄化装置１４が配置されている。排気浄化装置１４は、酸化触媒と当該酸化触媒の後段に配置されたパティキュレートフィルタ（以下単にフィルタという）とを有して構成される。フィルタには吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（以下単にＮＯｘ触媒という）が担持されている。排気浄化装置１４には、いわゆるＮＯ
ｘ還元制御、ＳＯｘ被毒回復制御、及びＰＭ酸化除去制御といったフィルタの性能を回復させる制御の際に燃料添加弁１３から排気に軽油が添加されることで軽油が供給される。
【００３１】
また、排気浄化装置１４よりも下流の排気通路７には、該排気通路７内を流通する排気のＨＣ濃度（炭化水素濃度）を検出するＨＣ濃度センサ１５が設けられている。これら排気通路７及びそれに配置された機器が内燃機関１から排気を排出させるための排気系を構成している。
【００３２】
そして、内燃機関１には、排気通路７内を流通する排気の一部を高圧で吸気通路６へ還流（再循環）させる高圧ＥＧＲ装置２０が備えられている。本実施例では、高圧ＥＧＲ装置２０によって還流される排気を高圧ＥＧＲガスと称している。
【００３３】
高圧ＥＧＲ装置２０は、高圧ＥＧＲガスが流通する高圧ＥＧＲ通路２１と、高圧ＥＧＲ通路２１を流通する高圧ＥＧＲガスの流量を調節する高圧ＥＧＲ弁２２と、を有する。
【００３４】
高圧ＥＧＲ通路２１は、タービン８ｂよりも上流側の排気通路７と、第２スロットル弁１２よりも下流側の吸気通路６とを接続している。この高圧ＥＧＲ通路２１を通って、排気が高圧ＥＧＲガスとして高圧で内燃機関１へ送り込まれる。
【００３５】
高圧ＥＧＲ弁２２は、高圧ＥＧＲ通路２１に配置され、高圧ＥＧＲ通路２１の通路断面積を調整することにより、該高圧ＥＧＲ通路２１を流れる高圧ＥＧＲガスの流量を調節する。この高圧ＥＧＲ弁２２は、電動アクチュエータにより開閉される。なお、高圧ＥＧＲガス流量の調節は、高圧ＥＧＲ弁２２の開度の調整以外の方法によって行うこともできる。例えば、第２スロットル弁１２の開度を調整することにより、高圧ＥＧＲ通路２１の上流と下流との差圧を変化させ、これにより高圧ＥＧＲガスの流量を調節することができる。
【００３６】
一方、内燃機関１には、排気通路７内を流通する排気の一部を低圧で吸気通路６へ還流（再循環）させる低圧ＥＧＲ装置３０が備えられている。本実施例では、低圧ＥＧＲ装置３０によって還流される排気を低圧ＥＧＲガスと称している。
【００３７】
低圧ＥＧＲ装置３０は、低圧ＥＧＲガスが流通する低圧ＥＧＲ通路３１と、低圧ＥＧＲ通路３１を流通する低圧ＥＧＲガスの流量を調節する低圧ＥＧＲ弁３２と、低圧ＥＧＲガスから凝縮される凝縮液体を処理する凝縮液体処理装置４０と、を有する。
【００３８】
低圧ＥＧＲ通路３１は、ＨＣ濃度センサ１５よりも下流側の排気通路７と、コンプレッサ８ａよりも上流且つ第１スロットル弁９よりも下流側の吸気通路６とを接続している。この低圧ＥＧＲ通路３１を通って、排気が低圧ＥＧＲガスとして低圧で内燃機関１へ送り込まれる。
【００３９】
低圧ＥＧＲ弁３２は、凝縮液体処理装置４０よりも下流の低圧ＥＧＲ通路３１に配置され、低圧ＥＧＲ通路３１の通路断面積を調整することにより、該低圧ＥＧＲ通路３１を流れる低圧ＥＧＲガスの流量を調節する。この低圧ＥＧＲ弁３２は、電動アクチュエータにより開閉される。なお、低圧ＥＧＲガス流量の調節は、低圧ＥＧＲ弁３２の開度の調整以外の方法によって行うこともできる。例えば、第１スロットル弁９の開度を調整することにより、或いは不図示の排気絞り弁の開度を調節することにより、低圧ＥＧＲ通路３１の上流と下流との差圧を変化させ、これにより低圧ＥＧＲガスの流量を調節することができる。
【００４０】
凝縮液体処理装置４０は、低圧ＥＧＲ通路３１の途中に配置される。凝縮液体処理装置
４０は、低圧ＥＧＲガスを冷却する冷却室４１と、冷却室４１で低圧ＥＧＲガスが冷却されて凝縮する凝縮液体を貯留する分離槽４２と、分離槽４２に貯留された凝縮液体の内、凝縮水を排出するための凝縮水排出通路４３と、凝縮水排出通路４３を開閉する凝縮水排出弁４４と、分離槽４２に貯留された凝縮液体の内、未燃燃料としての軽油を回収するための未燃燃料回収通路４５と、未燃燃料回収通路４５を開閉する未燃燃料回収弁４６と、を有する。
【００４１】
冷却室４１は、図２に示すように、低圧ＥＧＲ通路３１に介在した空間部である。冷却室４１内には、流れる低圧ＥＧＲガスが衝突する冷却フィン４７を複数（図示上は３つ）備えている。冷却フィン４７は、冷却室４１内の天面に固定され下方へ延びている。冷却フィン４７内には、内燃機関１の機関冷却水が流通する。このため、冷却室４１では、冷却室４１内を通過する低圧ＥＧＲガスと、冷却フィン４７内の機関冷却水とで熱交換をして、低圧ＥＧＲガスの温度を低下させ、低圧ＥＧＲガスから凝縮液体を凝縮させる。なお、冷却フィン４７内に流通させる機関冷却水については、機関冷却水の流路上に配置された冷却水弁４８を開弁することで冷却フィン４７内に機関冷却水は流通でき、冷却水弁４８を閉弁することで冷却フィン４７内への機関冷却水の流通が阻止できる。この冷却水弁４８は、電動アクチュエータにより開閉される。本実施例における冷却室４１、冷却フィン４７及び冷却水弁４８が本発明の冷却手段に相当する。
【００４２】
分離槽４２は、図２に示すように、冷却室４１の下部に設けられ、冷却室４１に凝縮された凝縮液体を集めるため冷却室４１よりも小型の槽である。ここで、冷却室４１からの凝縮液体が分離槽４２に流れ込むように、冷却室４１の下面は分離槽４２側が下方となった傾斜面になっている。分離槽４２内には、浮遊分離板４９が配置されている。浮遊分離板４９は、水（比重約１）と燃料としての軽油（比重約０．８５）の中間密度（例えば比重約０．９など）を有し、凝縮液体が疎通可能に設けられている。分離槽４２内では、凝縮液体は下層の凝縮水の層と上層の未燃燃料としての軽油の層とに分離して貯留される。このため、浮遊分離板４９は、下層の凝縮水の層と上層の軽油の層との間に常に位置して浮遊する。また、分離槽４２内の下部には、図２に示すように、浮遊分離板４９が下降してきたとき、すなわち下層の凝縮水量が所定量以下になるときに、浮遊分離板４９に接触して浮遊分離板４９を検出する浮遊分離板検出センサ５０が設けられている。ここで、分離槽４２に貯留される凝縮水量の所定量とは、それ以下の凝縮水量になると、分離槽４２に貯留された凝縮液体の内、軽油を回収することが可能となる閾値の凝縮水量である。本実施例では、浮遊分離板検出センサ５０は、分離槽４２の４隅にそれぞれ設置される。本実施例における分離槽４２が本発明の貯留部に相当する。
【００４３】
凝縮水排出通路４３は、図１に示すように分離槽４２と低圧ＥＧＲ通路３１との接続部よりも下流の排気通路７とを接続している。凝縮水排出通路４３は、図１及び図２に示すように分離槽４２の下面に開口しており、当該開口から分離槽４２に貯留された凝縮液体の内、下層の凝縮水を低圧ＥＧＲ通路３１との接続部よりも下流の排気通路７へ排出する。
【００４４】
凝縮水排出弁４４は、図２に示すように、凝縮水排出通路４３に配置され、凝縮水排出弁４４を開弁することで分離槽４２に貯留された凝縮液体の内、下層の凝縮水は凝縮水排出通路４３を流通でき、凝縮水排出弁４４を閉弁することで凝縮水の凝縮水排出通路４３の流通が阻止できる。この凝縮水排出弁４４は、電動アクチュエータにより開閉される。本実施例における凝縮水排出通路４３及び凝縮水排出弁４４が本発明の凝縮水排出機構に相当する。
【００４５】
未燃燃料回収通路４５は、図１に示すように分離槽４２と燃料タンク３とを接続している。未燃燃料回収通路４５は、図１〜図３に示すように分離槽４２の下方側面に開口して
おり、当該開口から分離槽４２に貯留された凝縮液体の内、上層の軽油を燃料タンク３へ戻す。ここで、未燃燃料回収通路４５における分離槽４２の下方側面の開口位置は、分離槽４２に貯留された凝縮液体の内、下層の凝縮水量が所定量以下になると、図３（ｂ）に示すように浮遊分離板４９よりも上方に位置し分離槽４２に貯留された上層の軽油を回収可能となる位置である。このため、この開口位置は、分離槽４２に貯留された凝縮液体の内、下層の凝縮水量が所定量よりも多量であると、図３（ａ）に示すように浮遊分離板４９よりも下方に位置し分離槽に貯留された下層の凝縮水の層に浸る位置でもある。
【００４６】
なお、本実施例では、未燃燃料回収通路４５は、回収した軽油を燃料タンク３へ戻すようにしているが、これに限られず、例えば、回収した軽油は排気通路７の排気へ軽油を添加する燃料添加弁１３に供給するようにしてもよく、いかなる用途にも再利用できるとよい。
【００４７】
未燃燃料回収弁４６は、図２に示すように、未燃燃料回収通路４５に配置され、未燃燃料回収弁４６を開弁することで分離槽４２に貯留された凝縮液体の内、上層の軽油は未燃燃料回収通路４５を流通でき、未燃燃料回収弁４６を閉弁することで軽油の未燃燃料回収通路４５の流通が阻止できる。この未燃燃料回収弁４６は、電動アクチュエータにより開閉される。本実施例における未燃燃料回収通路４５及び未燃燃料回収弁４６が本発明の未燃燃料回収機構に相当する。
【００４８】
以上述べたように構成された内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニットであるＥＣＵ１６が併設されている。ＥＣＵ１６は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態を制御するユニットである。
【００４９】
ＥＣＵ１６には、エアフローメータ１０、ＨＣ濃度センサ１５、浮遊分離板検出センサ５０、機関回転数を検出するクランクポジションセンサ１７、及び車両の車速を検出する車速センサ１８が電気配線を介して接続され、これら各種センサの出力信号がＥＣＵ１６に入力されるようになっている。
【００５０】
一方、ＥＣＵ１６には、燃料噴射弁５、第１スロットル弁９、第２スロットル弁１２、燃料添加弁１３、高圧ＥＧＲ弁２２、低圧ＥＧＲ弁３２、凝縮水排出弁４４、未燃燃料回収弁４６、及び冷却水弁４８の各アクチュエータが電気配線を介して接続されており、該ＥＣＵ１６によりこれらの機器が制御される。
【００５１】
そして、本実施例では、内燃機関１の運転状態に応じて高圧ＥＧＲ弁２２を用い高圧ＥＧＲガス流量を制御すると共に低圧ＥＧＲ弁３２を用い低圧ＥＧＲガス流量を制御する。これにより、内燃機関１に吸入される吸気に高圧ＥＧＲガス及び低圧ＥＧＲガスが含まれた状態で内燃機関１を運転させる、いわゆるＥＧＲ運転を行い、吸気の酸素濃度を低下させて燃焼温度、燃焼速度を低下させて、燃焼時に発生するＮＯｘを低減させる効果を発揮させている。
【００５２】
ところで、低圧ＥＧＲガスは、フィルタの性能を回復させる制御などによって排気浄化装置１４に燃料添加弁１３から供給された軽油がすり抜け、未燃燃料成分として軽油を多量に含有している場合がある。低圧ＥＧＲガスに含有される軽油は、低圧ＥＧＲ通路３１を経て内燃機関１の吸気系に還流されると、コンプレッサ８ａ内で熱により炭化（コーキング）してコンプレッサ８ａのスムーズな回転を阻害したり、低圧ＥＧＲ弁３２や第１、第２スロットル弁９，１２の固着を生じさせたり、ターボインペラやインタークーラ１１の腐食を生じさせたりして、内燃機関１の吸気系に対する弊害を生じさせるおそれがある。
【００５３】
このため、低圧ＥＧＲガスから未燃燃料成分である軽油を取り除く必要がある。一般的に、低圧ＥＧＲガスから未燃燃料成分である軽油を取り除く方法としては、低圧ＥＧＲガスを冷却して低圧ＥＧＲガスから軽油を凝縮させる方法が採られる。しかしながら、低圧ＥＧＲガスを冷却して低圧ＥＧＲガスから凝縮させた凝縮液体には、軽油だけでなく、凝縮水も含有される。そのため、低圧ＥＧＲガスから回収した軽油に凝縮水が混合した凝縮液体のままでは再利用できる範囲が限られるものであった。
【００５４】
そこで本実施例では、低圧ＥＧＲ通路３１の途中に凝縮液体処理装置４０を配置するようにした。凝縮液体処理装置４０は、低圧ＥＧＲガスから凝縮液体を凝縮すると共に、凝縮された凝縮液体の内、凝縮水を排出させ、且つ、凝縮液体の内、軽油を凝縮水と分離して回収する。
【００５５】
ここではまず、凝縮液体処理装置４０で低圧ＥＧＲガスを冷却し、低圧ＥＧＲガスから凝縮液体を凝縮する場合について説明する。
【００５６】
低圧ＥＧＲガスに含有される軽油は、常に一定の量が含有されるのではなく、例えばフィルタの性能を回復させる制御などが実施されている場合に軽油の含有量が多量となり、そうでない場合には軽油の含有量は少量となる。
【００５７】
そこで本実施例では、低圧ＥＧＲガスのＨＣ濃度が所定濃度以上且つ低圧ＥＧＲガスの流量が所定流量以上になる場合に、冷却水弁４８を開弁して冷却フィン４７内に機関冷却水を流通させ、冷却室４１内で低圧ＥＧＲガスの冷却を実施する。
【００５８】
ここで、低圧ＥＧＲガスのＨＣ濃度とは、低圧ＥＧＲガスに含有される未燃燃料成分である軽油の濃度である。低圧ＥＧＲガスのＨＣ濃度の所定濃度とは、それ以上のＨＣ濃度になると、低圧ＥＧＲガスに含有される軽油が内燃機関１の吸気系に還流して内燃機関１の吸気系に対する弊害を生じさせる程に濃い濃度となる閾値のＨＣ濃度である。また、低圧ＥＧＲガスの流量の所定流量とは、それ以上の流量になると、低圧ＥＧＲガスに含有される軽油が内燃機関１の吸気系に還流して内燃機関１の吸気系に対する弊害を生じさせる程に大流量となる閾値の流量である。
【００５９】
本実施例によると、低圧ＥＧＲガスに含有される未燃燃料成分である軽油が内燃機関１の吸気系に対する弊害を生じさせるおそれがある場合に、低圧ＥＧＲガスを冷却し、低圧ＥＧＲガスから軽油を含む凝縮液体を凝縮させ、低圧ＥＧＲガス中の軽油を削減できる。したがって、低圧ＥＧＲガスに含有される未燃燃料成分である軽油が内燃機関１の吸気系に還流することに起因する内燃機関１の吸気系に対する弊害を抑制できる。また、低圧ＥＧＲガスに含有される未燃燃料成分である軽油が内燃機関１の吸気系に対する弊害を生じさせるおそれがある場合は、低圧ＥＧＲガスに含有される軽油が多量であるので、低圧ＥＧＲガスから軽油を効率良く凝縮させて取り除くことができる。
【００６０】
本実施例による低圧ＥＧＲガスの冷却を実施する制御ルーチンについて説明する。図４は、本実施例による低圧ＥＧＲガスの冷却を実施する制御ルーチンを示したフローチャートである。本ルーチンは、所定の時間毎に繰り返し実行される。
【００６１】
ステップＳ１０１では、ＥＣＵ１６は、ＨＣ濃度センサ１５から排気のＨＣ濃度を検出する。低圧ＥＧＲガスは、ＨＣ濃度センサ１５よりも下流の排気通路７からの排気の一部であるため、ＨＣ濃度センサ１５で検出するＨＣ濃度は低圧ＥＧＲガスのＨＣ濃度であるともいえる。
【００６２】
ステップＳ１０２では、ＥＣＵ１６は、低圧ＥＧＲガスの流量を算出する。具体的には
、クランクポジションセンサ１７から読み取った内燃機関１の機関回転数ＮＥと、燃料噴射弁５から筒内に供給される燃料噴射量Ｑと、を予め実験などにより求められたマップに取り込むことで低圧ＥＧＲガス流量を算出する。
【００６３】
ステップＳ１０３では、ＥＣＵ１６は、低圧ＥＧＲガスのＨＣ濃度が所定濃度以上且つ低圧ＥＧＲガスの流量が所定流量以上になるか否か判別する。
【００６４】
ここでの判別には、ステップＳ１０１で検出したＨＣ濃度と、ステップＳ１０２で算出した低圧ＥＧＲガス流量とを用いる。
【００６５】
ステップＳ１０３において低圧ＥＧＲガスのＨＣ濃度が所定濃度以上且つ低圧ＥＧＲガスの流量が所定流量以上であると肯定判定された（ＨＣ濃度≧所定濃度且つ低圧ＥＧＲガス流量≧所定流量）場合には、ステップＳ１０４へ移行する。ステップＳ１０３において低圧ＥＧＲガスのＨＣ濃度が所定濃度よりも低濃度、或いは、低圧ＥＧＲガスの流量が所定流量よりも低流量であると否定判定された（ＨＣ濃度＜所定濃度或いは低圧ＥＧＲガス流量＜所定流量）場合には、ステップＳ１０５へ移行する。
【００６６】
ステップＳ１０４では、ＥＣＵ１６は、冷却水弁４８を開弁する。これにより、機関冷却水が冷却フィン４７内に流れ込み、冷却室４１で低圧ＥＧＲガスを冷却することができる。本ステップの処理の後、本ルーチンを一旦終了する。
【００６７】
一方、ステップＳ１０５では、ＥＣＵ１６は、冷却水弁４８を閉弁する。これにより、機関冷却水は冷却フィン４７内に流れ込まなくなり、冷却室４１内で低圧ＥＧＲガスを冷却することができなくなる。本ステップの処理の後、本ルーチンを一旦終了する。
【００６８】
以上の制御ルーチンを実行することにより、低圧ＥＧＲガスのＨＣ濃度が所定濃度以上且つ低圧ＥＧＲガスの流量が所定流量以上である場合に、低圧ＥＧＲガスの冷却を実施できる。そしてこの場合は、言い換えると低圧ＥＧＲガスに含有される未燃燃料成分である軽油が内燃機関１の吸気系に対する弊害を生じさせるおそれがある場合である。したがって、低圧ＥＧＲガスに含有される未燃燃料成分である軽油が内燃機関１の吸気系に対する弊害を生じさせるおそれがある場合に、低圧ＥＧＲガスの冷却を実施できる。
【００６９】
なお、低圧ＥＧＲガスの冷却を実施する場合は、上記制御ルーチンだけに限られない。例えば排気浄化装置１４に対してフィルタの性能を回復させる制御などが実施されている場合に、低圧ＥＧＲガスの冷却を実施するようにしてもよい。
【００７０】
以上説明したようにして冷却された低圧ＥＧＲガスからは凝縮水と軽油が混合した凝縮液体が凝縮し、冷却フィン４７などに付着した凝縮液体の液滴は冷却室４１の下方の分離槽４２に滴下され、また冷却室４１の傾斜した下面を流れ、分離槽４２に集められ貯留される。
【００７１】
次に、凝縮液体処理装置４０で、分離槽４２に貯留された凝縮液体の内、凝縮水を排出させ、且つ、凝縮液体の内、軽油を凝縮水と分離して回収する場合について説明する。
【００７２】
分離槽４２に貯留される凝縮液体は、凝縮水と軽油からなる混合物であるが、分離槽４２に貯留されてある程度の時間が経過するとそれらの比重差から凝縮水と軽油に分離する。このため、分離槽４２内では、凝縮液体は下層の凝縮水の層と上層の未燃燃料としての軽油の層とに分離して貯留される。そして浮遊分離板４９が、下層の凝縮水の層と上層の軽油の層との間に位置して浮遊している。
【００７３】
本実施例では、先に分離槽４２に貯留された凝縮液体の内、凝縮水を排出させ、分離槽４２に残留する凝縮水量が所定量以下になると、次に分離槽４２に貯留された液体の内、軽油を回収する。この制御を凝縮液体処理制御という。
【００７４】
具体的な凝縮液体処理制御は、分離槽４２内に凝縮液体が下層の凝縮水の層と上層の軽油の層とに分離して貯留されているときに、まず、凝縮水排出弁４４を開弁し、図３（ａ）に示すように凝縮水排出通路４３に分離槽４２に貯留された凝縮液体の内、下層の凝縮水を流し、凝縮水を排気通路７へ排出させる。この間、分離槽４２内では、下層の凝縮水が減少していき、浮遊分離板４９も降下していく。そして、浮遊分離板４９が浮遊分離板検出センサ５０に接触して浮遊分離板検出センサ５０が浮遊分離板４９を検出し、分離槽４２に残留する凝縮水量が所定量以下になる。すると、次に、凝縮水排出弁４４を閉弁すると共に未燃燃料回収弁４６を開弁し、図３（ｂ）に示すように浮遊分離板４９よりも上方に位置する開口を有する未燃燃料回収通路４５に分離槽４２に貯留された液体の内、上層の軽油を流し、軽油を燃料タンク３へ回収する。
【００７５】
本実施例によると、分離槽４２に貯留された液体の内、下層の凝縮水を排出させた後に、分離槽４２に貯留された液体の内、上層の軽油を回収するので、軽油から凝縮水を分離して軽油だけを回収できる。
【００７６】
ここで、車両が走行状態であると、分離槽４２内の凝縮液体が振動してしまい、浮遊分離板４９も振動する。このため、車両が走行状態であると、浮遊分離板検出センサ５０が正確な浮遊分離板４９の位置を検出できない場合がある。正確な浮遊分離板４９の位置が検出できないと、凝縮液体処理制御時に未燃燃料回収通路４５に凝縮水を流してしまい、燃料タンク３の軽油に凝縮水を混入させてしまうおそれもある。
【００７７】
そこで本実施例では、車速センサ１８が検出する車両の車速が０になる車両が停止状態の場合に、凝縮液体処理制御を実施する。
【００７８】
車両が停止状態であると、分離槽４２内の凝縮液体が振動せず、浮遊分離板４９も振動しない。よって本実施例によると、車両が停止状態のときに凝縮液体処理制御を実施するので、浮遊分離板検出センサ５０が正確な浮遊分離板４９の位置を検出できる。したがって、凝縮液体処理制御時に未燃燃料回収通路４５に凝縮水を誤って流してしまうことがなく、燃料タンク３の軽油に凝縮水を混入させてしまうことがない。
【００７９】
なお、本実施例では、車両の車速が０になる車両が停止状態の場合に、凝縮液体処理制御を実施するとしたが、これに限られない。例えば、それ以下の車速であると分離槽４２に貯留された液体の内、凝縮水を排出可能となり、軽油を回収可能となる閾値の所定速度以下の車速であれば、凝縮液体処理制御を実施するようにしてもよい。
【００８０】
本実施例による凝縮液体処理制御を実施する制御ルーチンについて説明する。図５は、本実施例による凝縮液体処理制御を実施する制御ルーチンを示したフローチャートである。本ルーチンは、所定の時間毎に繰り返し実行される。本ルーチンを実行するＥＣＵ１６が本発明の制御手段に相当する。
【００８１】
ステップＳ２０１では、ＥＣＵ１６は、車速センサ１８から内燃機関１が搭載された車両の車速を検出する。
【００８２】
ステップＳ２０２では、ＥＣＵ１６は、車速が０、すなわち車両が停止状態であるか否か判別する。
【００８３】
ステップＳ２０２において車速が０であると肯定判定された（車速＝０）場合には、ステップＳ２０３へ移行する。ステップＳ２０２において車速がではないと否定判定された（車速≠０）場合には、本ルーチンを一旦終了する。
【００８４】
ステップＳ２０３では、ＥＣＵ１６は、浮遊分離板検出センサ５０が浮遊分離板４９を検出しているか否か判別する。
【００８５】
ステップＳ２０３において浮遊分離板４９が検出されないと否定判定された（浮遊分離板非検出）場合には、ステップＳ２０４へ移行する。ステップＳ２０３において浮遊分離板４９が検出されたと肯定判定された（浮遊分離板検出）場合には、ステップＳ２０５へ移行する。
【００８６】
ステップＳ２０４では、ＥＣＵ１６は、凝縮水排出弁４４を開弁すると共に未燃燃料回収弁４６を閉弁する。これにより、凝縮水排出通路４３に分離槽４２に貯留された凝縮液体の内、下層の凝縮水を流し、凝縮水を排気通路７へ排出させる。本ステップの処理の後、ステップＳ２０３へ戻る。
【００８７】
一方、ステップＳ２０５では、ＥＣＵ１６は、凝縮水排出弁４４を閉弁すると共に未燃燃料回収弁４６を開弁する。これにより、未燃燃料回収通路４５に分離槽４２に貯留された液体の内、上層の軽油を流し、軽油を燃料タンク３へ回収する。
【００８８】
ステップＳ２０６では、ＥＣＵ１６は、所定時間の経過を待つ。所定時間は、分離槽４２に貯留された液体の内、上層の回収可能な全ての軽油が未燃燃料回収通路４５に流れるために必要とされる最大時間に設定される。これにより、所定時間経過すると、分離槽４２に貯留された液体の内、上層の回収可能な全ての軽油が未燃燃料回収通路４５に流れ、分離槽４２に貯留された液体の内、回収可能な上層の軽油はなくなる。
【００８９】
ステップＳ２０７では、ＥＣＵ１６は、凝縮水排出弁４４を閉弁すると共に未燃燃料回収弁４６を閉弁する。これにより、分離槽４２に凝縮水及び軽油の凝縮液体を再び貯留できるようにする。本ステップの処理の後、本ルーチンを一旦終了する。
【００９０】
以上の制御ルーチンを実行することにより、凝縮液体処理制御が実行でき、分離槽４２内の凝縮水を排出できると共に、分離槽４２内の軽油を凝縮水と分離して回収できる。
【００９１】
本発明に係る内燃機関の排気還流装置は、上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】実施例１に係る内燃機関、及びその吸気系・排気系の概略構成を示す図。
【図２】実施例１に係る凝縮液体処理装置の概略構成を示す図。
【図３】実施例１に係る凝縮液体処理装置の分離槽における作動状態を示す図であり、（ａ）は凝縮水を排出する際の状態を示し、（ｂ）は軽油を回収する際の状態を示している。
【図４】実施例１に係る低圧ＥＧＲガスの冷却を実施する制御ルーチンを示したフローチャート。
【図５】実施例１に係る凝縮液体処理制御を実施する制御ルーチンを示したフローチャート。
【符号の説明】
【００９３】
１     内燃機関
２     気筒
３     燃料タンク
４     燃料供給通路
５     燃料噴射弁
６     吸気通路
７     排気通路
８     ターボチャージャ
８ａ   コンプレッサ
８ｂ   タービン
１５   ＨＣ濃度センサ
１７   クランクポジションセンサ
１８   車速センサ
３０   低圧ＥＧＲ装置
３１   低圧ＥＧＲ通路
３２   低圧ＥＧＲ弁
４０   凝縮液体処理装置
４１   冷却室
４２   分離槽
４３   凝縮水排出通路
４４   凝縮水排出弁
４５   未燃燃料回収通路
４６   未燃燃料回収弁
４７   冷却フィン
４８   冷却水弁
４９   浮遊分離板
５０   浮遊分離板検出センサ
【図１】
2009150281.tif 000003
【図２】
2009150281.tif 000004
【図３】
2009150281.tif 000005
【図４】
2009150281.tif 000006
【図５】
2009150281.tif 000007