JP2016031063A - 過給機付きエンジンの排気還流装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＥＧＲ弁の全閉時にＥＧＲ弁の下流側へ漏れたＥＧＲガスから生じる凝縮水をエンジン始動前に外部へ排出する。
【解決手段】車両に搭載され、過給機7を備えたエンジン1の低圧ループ式ＥＧＲ装置において、ＥＧＲ通路17は、その入口17bがタービン9より下流の排気通路5に接続され、その出口17aがコンプレッサ8より上流の吸気通路3に接続される。ＥＧＲ通路17にＥＧＲ弁18が設けられる。ＥＧＲ通路17の出口17aが入口17bより垂直方向にて高位置に配置され、ＥＧＲ弁18の下流側から上流側へ凝縮水が流下可能に設けられ、凝縮水がＥＧＲ通路17を排気通路3へ流下可能に設けられる。電子制御装置（ＥＣＵ）50は、エンジン1の停止時に、ＥＧＲ弁18の下流側から上流側へ凝縮水を排出するために、運転席ドアが開けられたことがドアセンサ58により検出されたときに、ＥＧＲ弁18を全閉状態から強制的に開弁する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、過給機を備えたエンジンに係り、そのエンジンの排気の一部を排気還流ガスとして吸気通路へ流してエンジンへ還流させる過給機付きエンジンの排気還流装置に関する。

従来、例えば、自動車用エンジンの排気還流装置（Exhaust Gas Recirculation（ＥＧＲ）装置）は、エンジンの燃焼室から排気通路へ排出される燃焼後の排気の一部を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通路に設けられるＥＧＲ弁により調節されるようになっている。このＥＧＲによって、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。

ところで、過給機を備えたエンジンにもＥＧＲ装置が設けられることは周知である。下記の特許文献１には、この種の過給機を備えたエンジンに設けられる低圧ループ式のＥＧＲ装置が記載される。この過給機は、排気通路に設けられたタービンと、吸気通路に設けられ、タービンにより駆動されるコンプレッサとを備える。低圧ループ式のＥＧＲ装置は、タービンより下流の排気通路とコンプレッサより上流の吸気通路との間にＥＧＲ通路が設けられ、そのＥＧＲ通路にＥＧＲ弁が設けられる。このＥＧＲ装置では、厳しいＮＯｘ低減要求に応えながら、ＥＧＲ通路で発生する凝縮水による腐食を防止するために、ＥＧＲ弁を必要に応じて閉弁することでＥＧＲガスの還流量を制限するようになっている。

特開２０１２−２２９６７９号公報

ところで、特許文献１に記載の低圧ループ式ＥＧＲ装置によれば、ＥＧＲ弁を全閉に閉弁したときに、ＥＧＲ弁より上流のＥＧＲ通路にＥＧＲガスが滞留することがある。このとき、ＥＧＲ弁では、弁座と弁体との間に微細な隙間が生じることがあるので、ＥＧＲ弁の上流側から下流側へのＥＧＲガスの漏れを完全に無くすことは難しい。また、ＥＧＲ弁の全閉時に弁座と弁体との間にデポジット等の異物が噛み込まれることがあり、その場合にもＥＧＲ弁の上流側から下流側へＥＧＲガスが漏れることがある。このようにＥＧＲ弁の下流側へ漏れたＥＧＲガスは、ＥＧＲ通路からコンプレッサより上流の吸気通路へ侵入することがあり、エンジンの停止後等に低温条件下で冷やされると、ＥＧＲガス中の水分により凝縮水が発生することがある。この凝縮水がＥＧＲ弁より下流のＥＧＲ通路やコンプレッサより上流の吸気通路にて多量に滞留すると、それらＥＧＲ通路や吸気通路に腐食が生じたり、滞留した多量の凝縮水がエンジンの燃焼室へ一気に流れてウォータハンマ等の不具合が起きたりするおそれがある。また、極低温化では凝縮水が凍結し、氷片の飛散により、コンプレッサーが破損するおそれもある。

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、排気還流弁の全閉時に排気還流弁の下流側へ漏れた排気還流ガスから生じる凝縮水をエンジンの始動前に外部へ排出することを可能とした過給機付きエンジンの排気還流装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、エンジンの吸気通路と排気通路との間に設けられ、吸気通路における吸気を昇圧させるための過給機と、過給機は、吸気通路に配置されるコンプレッサと、排気通路に配置されるタービンと、コンプレッサとタービンを一体回転可能に連結する回転軸とを含むことと、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吸気通路へ流して燃焼室へ還流させるための排気還流通路と、排気還流通路における排気還流ガスの流れを調節するための排気還流弁と、排気還流通路は、その入口がタービンより下流の排気通路に接続され、その出口がコンプレッサより上流の吸気通路に接続されることと、エンジンの運転状態を検出するための運転状態検出手段と、検出される運転状態に基づき排気還流弁を制御するための制御手段と、制御手段は、エンジンの停止時に排気還流弁を全閉に制御することとを備えた車両に搭載される過給機付きエンジンの排気還流装置において、排気還流通路の出口が入口よりも垂直方向において高い位置に配置され、排気還流弁の下流側から上流側へ凝縮水が流下可能に設けられると共に、凝縮水が排気還流通路を排気通路へ向けて流下するように設けられ、車両は、運転席に対応して設けられる運転席ドアを含み、車両には、運転席ドアが開けられたことを検出すためのドア開検出手段が設けられ、制御手段は、エンジンの停止時において、排気還流弁の下流側から上流側へ凝縮水を排出するために、運転席ドアが開けられたことがドア開検出手段により検出されたときに、排気還流弁を全閉状態から強制的に開弁することを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、制御手段は、エンジンの停止時において、排気還流弁の下流側から上流側へ凝縮水を排出するために、運転席ドアが開けられたことがドア開検出手段により検出されたときに、排気還流弁を全閉状態から強制的に開弁する。ここで、エンジンの始動後に排気還流弁が通常通りエンジンの運転状態に応じて制御されるとしても、運転席ドアが開けられてからエンジンが始動するまでに確実に数秒の時間を要する。従って、この間に排気還流弁が強制的に開弁されることで、排気還流弁の下流側に溜まった凝縮水が、排気還流弁の下流側から上流側へ流下し、更に排気還流通路を排気通路へ向けて流下して外部へ排出される。

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、制御手段は、運転席ドアが開けられたことがドア開検出手段により検出された後、エンジンが始動したことが運転状態検出手段により検出されたときに、排気還流弁を強制的な開弁状態から全閉へ戻すことを趣旨とする。

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、排気還流弁が強制的に開弁された後、エンジンが始動したときに排気還流弁が強制的な開弁状態から全閉へ戻されるので、運転席ドアが開けられてからエンジンが始動するまでの間である程度の時間を確保できる。

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、制御手段は、排気還流弁を強制的に開弁してからの時間経過に応じて排気還流弁を強制的な開弁状態から全閉へ戻すことを趣旨とする。

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、排気還流弁が強制的に開弁された後、その後の時間経過に応じて排気還流弁が強制的な開弁状態から全閉へ戻されるので、エンジンが始動しなかったとしても、排気還流弁が強制的な開弁状態のまま放置されることがない。

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１乃至３の何れかに記載の発明において、運転状態検出手段は、エンジンの冷却水の温度を検出するための冷却水温検出手段を含み、制御手段は、運転席ドアが開けられたことがドア開検出手段により検出されたときに、検出される冷却水の温度が所定の温度より低くないときは、排気還流弁を全閉弁状態から強制的に開弁しないことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１乃至３の何れかに記載の発明の作用に加え、運転席ドアが開けられても、エンジンの温度が相対的に高くなければ排気還流ガス中の水分から凝縮水は発生しないので、この場合に排気還流弁が無駄に開弁されることがない。

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１乃至４の何れかに記載の発明において、制御手段は、運転席ドアが開けられたことがドア開検出手段により検出されたとき、直近に排気還流弁を強制的に開弁した履歴がない場合にのみ、排気還流弁を全閉状態から強制的に開弁することを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１乃至４の何れかに記載の発明の作用に加え、運転席ドアが開けられても、直近に排気還流弁を強制的に開弁した履歴がある場合には排気還流弁が再度強制的に開弁されず、排気還流弁が無駄に開弁されることがない。

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１乃至５の何れかに記載の発明において、吸気通路には、排気還流通路の出口の周囲に凹部が形成され、出口が凹部の最も低い位置に配置されることを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１乃至５の何れかに記載の発明の作用に加え、吸気通路において、排気還流通路の出口の周囲に凹部が形成され、その出口が凹部の最も低い位置に配置されるので、吸気通路の内部で生じた凝縮水が凹部に捕集され、排気還流通路の出口から同通路へ凝縮水が確実に導かれる。

請求項１に記載の発明によれば、排気還流弁の全閉時に排気還流弁の下流側へ漏れた排気還流ガスから生じる凝縮水をエンジンの始動前に外部へ排出することができる。

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、エンジンの始動前に凝縮水を確実に外部へ排出することができる。

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、排気還流弁が開弁したまま放置されることがなく、次にエンジンが始動されるときに不要な排気還流ガスが吸気通路へ流れることを防止することができる。

請求項４に記載の発明によれば、請求項１乃至３の何れかに記載の発明の効果に加え、排気還流弁の使用頻度を最小限に抑えることができ、排気還流弁の耐久性を向上させることができ、バッテリ電力の使用を抑えることができる。

請求項５に記載の発明によれば、請求項１乃至４の何れかに記載の発明の効果に加え、排気還流弁の使用頻度を最小限に抑えることができ、排気還流弁の耐久性を向上させることができ、バッテリ電力の使用を抑えることができる。

請求項６に記載の発明によれば、請求項１乃至５の何れかに記載の発明の効果に加え、コンプレッサより上流の吸気通路に生じた凝縮水がコンプレッサへ侵入することを未然に防止することができ、コンプレッサを凝縮水から保護することができる。

一実施形態に係り、過給機付きエンジンのＥＧＲ装置を含むガソリンエンジンシステムを示す概略構成図。 一実施形態に係り、ＥＧＲ通路の一部であってＥＧＲ弁が設けられる部分を拡大して示す断面図。 一実施形態に係り、車両の概略を示す平面図。 一実施形態に係り、凝縮水排出制御の処理内容の一例を示すフローチャート。

以下、本発明における過給機付きエンジンの排気還流装置（ＥＧＲ装置）を具体化した一実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

図１に、この実施形態における過給機付きエンジンのＥＧＲ装置を含むガソリンエンジンシステムを概略構成図により示す。このエンジンシステムは、自動車に搭載され、レシプロタイプのエンジン１を備える。エンジン１の吸気ポート２には、吸気通路３が接続され、排気ポート４には、排気通路５が接続される。吸気通路３の入口には、エアクリーナ６が設けられる。エアクリーナ６より下流の吸気通路３には、排気通路５との間に、吸気通路３における吸気を昇圧させるための過給機７が設けられる。

過給機７は、吸気通路３に配置されるコンプレッサ８と、排気通路５に配置されるタービン９と、コンプレッサ８とタービン９を一体回転可能に連結する回転軸１０とを含む。過給機７は、排気通路５を流れる排気によりタービン９を回転させて回転軸１０を介してコンプレッサ８を一体的に回転させることにより、吸気通路３における吸気を昇圧させる、すなわち過給を行うようになっている。

過給機７に隣接して排気通路５には、タービン９を迂回する排気バイパス通路１１が設けられる。この排気バイパス通路１１には、ウェイストゲートバルブ１２が設けられる。ウェイストゲートバルブ１２により排気バイパス通路１１を流れる排気が調節されることにより、タービン９に供給される排気流量が調節され、タービン９及びコンプレッサ８の回転速度が調節され、過給機７による過給圧が調節されるようになっている。

吸気通路３において、過給機７のコンプレッサ８とエンジン１との間には、インタークーラ１３が設けられる。このインタークーラ１３は、コンプレッサ８により昇圧されて高温となった吸気を適温に冷却するためのものである。インタークーラ１３とエンジン１との間の吸気通路３には、サージタンク３ａが設けられる。また、インタークーラ１３より下流であってサージタンク３ａより上流の吸気通路３には、本発明の吸気量調節弁の一例に相当し、電動式のスロットル弁である電子スロットル装置１４が設けられる。電子スロットル装置１４は、吸気通路３に配置されるバタフライ形のスロットル弁２１と、そのスロットル弁２１を開閉駆動するためのＤＣモータ２２と、スロットル弁２１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２３とを備える。電子スロットル装置１４は、運転者によるアクセルペダル２６の操作に応じてスロットル弁２１がＤＣモータ２２により開閉駆動されることにより、スロットル弁２１の開度が調節されるように構成される。また、タービン９より下流の排気通路５には、排気を浄化するための排気触媒としての触媒コンバータ１５が設けられる。

エンジン１には、燃焼室１６に燃料を噴射供給するためのインジェクタ２５が設けられる。インジェクタ２５には、燃料タンク（図示略）から燃料が供給されるようになっている。また、エンジン１には、各気筒に対応して点火プラグ２９が設けられる。各点火プラグ２９は、イグナイタ３０から出力される高電圧を受けて点火動作する。各点火プラグ２９の点火時期は、イグナイタ３０による高電圧の出力タイミングにより決定される。点火プラグ２９とイグナイタ３０により点火装置が構成される。

この実施形態において、ＥＧＲ装置は、エンジン１の燃焼室１６から排気通路５へ排出される排気の一部をＥＧＲガスとして吸気通路３へ流して燃焼室１６へ還流させる排気還流通路（ＥＧＲ通路）１７と、ＥＧＲ通路１７におけるＥＧＲガスの流れを調節するためにＥＧＲ通路１７に設けられた排気還流弁（ＥＧＲ弁）１８とを備える。ＥＧＲ装置は、低圧ループ式であって、ＥＧＲ通路１７は、触媒コンバータ１５より下流の排気通路５と、コンプレッサ８より上流の吸気通路３との間に設けられる。すなわち、ＥＧＲ通路１７の出口１７ａは、コンプレッサ８より上流の吸気通路３に接続される。また、ＥＧＲ通路１７の入口１７ｂは、触媒コンバータ１５より下流の排気通路５に接続される。ＥＧＲ通路１７には、同通路１７を流れるＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ２０が設けられる。この実施形態で、ＥＧＲ弁１８は、ＥＧＲクーラ２０より下流のＥＧＲ通路１７に配置される。

図２に、ＥＧＲ通路１７の一部であってＥＧＲ弁１８が設けられる部分を拡大して断面図により示す。図１、図２に示すように、ＥＧＲ弁１８は、ポペット弁として、かつ、電動弁として構成される。すなわち、ＥＧＲ弁１８は、ＤＣモータ３１により駆動される弁体３２を備える。弁体３２は、略円錐形状をなし、ＥＧＲ通路１７に設けられた弁座３３に着座可能に設けられる。ＤＣモータ３１は直進的に往復運動（ストローク運動）可能に構成された出力軸３４を備え、その出力軸３４の先端に弁体３２が固定される。出力軸３４は軸受３５を介してＥＧＲ通路１７を構成するハウジングに支持される。そして、ＤＣモータ３１の出力軸３４をストローク運動させることにより、弁座３３に対する弁体３２の開度が調節されるようになっている。ＥＧＲ弁１８の出力軸３４は、弁体３２が弁座３３に着座する全閉状態から、弁体３２が軸受３５に当接する全開状態までの間で所定のストロークＬ１だけストローク運動可能に設けられる。この実施形態のＥＧＲ装置は、大量ＥＧＲを実現するために、ＥＧＲ弁１８につき、従前の技術に比べて弁座３３の開口面積が拡大されている。それに合わせて、弁体３２が大型化されている。

図１に示すように、この実施形態では、ＥＧＲ通路１７の出口１７ａが入口１７ｂよりも垂直方向において高い位置に配置される。また、ＥＧＲ弁１８の下流側から上流側へ凝縮水が流下可能に設けられると共に、その凝縮水がＥＧＲ通路１７を排気通路５へ向けて流下するように設けられる。より詳細には、図１及び図２に示すように、ＥＧＲ通路１７において、ＥＧＲ弁１８は、弁体３２及び出力軸３４が垂直方向にストローク運動するように配置される。また、ＥＧＲ弁１８より上流のＥＧＲ通路１７は、ＥＧＲ弁１８の直近部分では垂直に伸び、更に上流の部分では排気通路５へ向けて下方へ傾斜するように配置される。その傾斜するＥＧＲ通路１７の部分にＥＧＲクーラ２０が配置される。一方、ＥＧＲ弁１８より下流のＥＧＲ通路１７は、ＥＧＲ弁１８の直近部分では下流側へ向けて上方へ傾斜しており、更に下流の部分は吸気通路３へ向けて垂直に配置される。そして、ＥＧＲ弁１８より下流のＥＧＲ通路１７の傾斜部分が、凝縮水を捕集するためのトラップ４５となっている。これにより、ＥＧＲ弁１８が全閉に閉弁されたときに、ＥＧＲ弁１８の上流側から下流側へ漏れたＥＧＲガスにより発生した凝縮水は、このトラップ４５に捕集されるようになっている。そして、トラップ４５に捕集された凝縮水は、ＥＧＲ弁１８が開弁したときに、ＥＧＲ弁１８の下流側から上流側へ流下するように、ＥＧＲ弁１８の弁座３３の形状と配置が設定される。

従って、ＥＧＲ弁１８の下流側に生じた凝縮水は、ＥＧＲ弁１８とＥＧＲ通路１７の出口１７ａとの間の高低差により、吸気通路３へ流れない。また、ＥＧＲ弁１８の下流側から上流側へ流下した凝縮水は、ＥＧＲ弁１８とＥＧＲ通路１７の入口１７ｂとの間の高低差により、ＥＧＲ通路１７から排気通路５へ向けて流下する。排気通路５へ流下した凝縮水は、排気と共に外部へ排出される。

この実施形態において、吸気通路３には、ＥＧＲ通路１７の出口１７ａの周囲に凹部３ｂが形成される。ここで、凹部３ｂの底壁は、凹部３ｂの外周から凹部３ｂの中心へ向けて下方へ傾斜するテーパ形状をなす。そして、ＥＧＲ通路１７の出口１７ａは、この凹部３ｂの最も低い位置に配置される。従って、コンプレッサ８より上流の吸気通路３の中で生じた凝縮水は、この凹部３ｂに捕集され、ＥＧＲ通路１７の出口１７ａからＥＧＲ通路１７のトラップ４５へ向けてを流下する。

この他、この実施形態のエンジン１には、燃焼室１６からクランクケース１ｂやシリンダヘッド（ヘッドカバーを含む）１ｃの内部へ漏れ出たブローバイガスを吸気通路３へ流して燃焼室１６へ還元するブローバイガス還元装置が設けられる。図１に示すように、ブローバイガス還元装置は、ガス還元通路６１と、ＰＣＶ弁６２と、掃気通路６３とを備える。ガス還元通路６１は、エンジン１で発生するブローバイガスを、負圧を利用して吸気通路３へ流すように構成される。ガス還元通路６１は、その入口側がＰＣＶ弁６２を介してシリンダヘッド１ｃに接続され、その出口側がコンプレッサ８より上流の吸気通路３に接続される。ＰＣＶ弁６２は、ガス還元通路６１へ流れるブローバイガス流量を調整するために負圧を受けて動作するように構成される。ここで、エンジン１の運転時に、吸気通路３に吸気が流れてコンプレッサ８より上流の吸気通路３が負圧になると、その負圧がガス還元通路６１とＰＣＶ弁６２を介してシリンダヘッド１ｃの内部に作用する。この負圧を受けてＰＣＶ弁６２が開弁し、ブローバイガスがシリンダヘッド１ｃからＰＣＶ弁６２及びガス還元通路６１を介してコンプレッサ８より上流の吸気通路３へ流れる。この吸気通路３へ流れたブローバイガスは、吸気と共に燃焼室１６へ取り込まれる。掃気通路６３は、シリンダヘッド１ｃから吸気通路３へブローバイガスが流れるときにシリンダヘッド１ｃの内部を掃気するために、シリンダヘッド１ｃの内部へ新気を導入するように構成される。ここで、ブローバイガスに含まれる水分も、吸気通路３の凹部３ｂにて捕集され、ＥＧＲ通路１７の出口１７ａからＥＧＲ通路１７のトラップ４５へ向けて流下するようになっている。

この実施形態では、エンジン１の運転状態に応じて燃料噴射制御、点火時期制御、吸気量制御及びＥＧＲ制御等をそれぞれ実行するために、インジェクタ２５、イグナイタ３０、電子スロットル装置１４のＤＣモータ２２及びＥＧＲ弁１８のＤＣモータ３１がそれぞれエンジン１の運転状態に応じて電子制御装置（ＥＣＵ）５０により制御されるようになっている。ＥＣＵ５０は、中央処理装置（ＣＰＵ）と、所定の制御プログラム等を予め記憶したり、ＣＰＵの演算結果等を一時的に記憶したりする各種メモリと、これら各部と接続される外部入力回路及び外部出力回路とを備える。ＥＣＵ５０は、本発明の制御手段の一例に相当する。外部出力回路には、イグナイタ３０、インジェクタ２５、ＤＣモータ２２及びＤＣモータ３１が接続される。外部入力回路には、スロットルセンサ２３をはじめエンジン１の運転状態を検出するための本発明の運転状態検出手段の一例に相当する各種センサ等２７，５１〜５８が接続され、各種エンジン信号が入力されるようになっている。

ここで、各種センサとして、スロットルセンサ２３の他に、アクセルセンサ２７、吸気圧センサ５１、回転速度センサ５２、水温センサ５３、エアフローメータ５４、空燃比センサ５５、吸気温センサ５６、イグニションスイッチ５７及びドアセンサ５８が設けられる。アクセルセンサ２７は、アクセルペダル２６の操作量であるアクセル開度ＡＣＣを検出する。吸気圧センサ５１は、サージタンク３ａにおける吸気圧ＰＭを検出する。すなわち、吸気圧センサ５１は、スロットル弁２１より下流のサージタンク３ａにおける吸気圧ＰＭを検出する。回転速度センサ５２は、エンジン１のクランクシャフト１ａの回転角（クランク角）を検出するとともに、そのクランク角の変化をエンジン１の回転速度（エンジン回転速度）ＮＥとして検出する。水温センサ５３は、エンジン１の冷却水温ＴＨＷを検出し、本発明の冷却水温検出手段の一例に相当する。エアフローメータ５４は、エアクリーナ６の直下流の吸気通路３を流れる吸気量Ｇａを検出する。空燃比センサ５５は、触媒コンバータ１５の直上流の排気通路５に設けられ、排気中の空燃比Ａ/Ｆを検出する。エアクリーナ６に設けられた吸気温センサ５６は、吸気通路３へ取り込まれる吸気の温度（吸気温）ＴＨＡを検出する。図３に、車両７１の概略を平面図により示す。図３に示すように、イグニションスイッチ５７は、車両７１の運転席に設けられ、エンジン１を始動又は停止するために運転者により操作され、その操作信号を出力するようになっている。ドアセンサ５８は、車両７１の運転席ドア７２の開きを検出するために設けられ、図３に２点鎖線で示すように運転席ドア７２が開けられたときに開信号を出力するようになっている。

この実施形態で、ＥＣＵ５０は、エンジン１の全運転領域においてエンジン１の運転状態に応じてＥＧＲ制御を実行するために、ＥＧＲ弁１８を制御するようになっている。また、ＥＣＵ５０は、通常は、エンジン１の加速運転時又は定常運転時に検出される運転状態に基づきＥＧＲ弁１８を開弁制御し、エンジン１の停止時、アイドル運転時又は減速運転時にはＥＧＲ弁１８を全閉に閉弁制御するようになっている。

この実施形態で、ＥＣＵ５０は、運転者の要求に応じてエンジン１を運転するために、アクセル開度ＡＣＣに基づき電子スロットル装置１４を制御するようになっている。また、ＥＣＵ５０は、エンジン１の加速運転時又は定常運転時にアクセル開度ＡＣＣに基づき電子スロットル装置１４を開弁制御し、エンジン１の停止時又は減速運転時に電子スロットル装置１４を閉弁制御するようになっている。これにより、スロットル弁２１は、エンジン１の加速運転時又は定常運転時には開弁され、エンジン１の停止時又は減速運転時には全閉に閉弁されるようになっている。

ここで、この低圧ループ式のＥＧＲ装置において、ＥＧＲ弁１８の全閉時に、ＥＧＲ弁１８の上流側から下流側へ漏れたＥＧＲガスが、ＥＧＲ弁１８より下流のＥＧＲ通路１７において、あるいはコンプレッサ８より上流の吸気通路３に侵入し、エンジン１の停止後等の低温条件下（エンジン１の非暖機時を含む）で冷やされて凝縮水が発生するおそれがある。また、この凝縮水がＥＧＲ弁１８より下流のＥＧＲ通路１７やコンプレッサ８より上流の吸気通路３に多量に滞留すると、それらＥＧＲ通路１７や吸気通路３に腐食が生じたり、多量の凝縮水が燃焼室１６へ一気に流れてウォータハンマ等の不具合が起きるおそれがある。そこで、この実施形態では、ＥＧＲ弁１８の全閉時にＥＧＲ弁１８の下流側へ漏れたＥＧＲガスから生じる凝縮水をエンジン１の始動前に外部へ排出するために、ＥＣＵ５０が以下のような凝縮水排出制御を実行するようになっている。

図４に、凝縮水排出制御の処理内容の一例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、先ず、ステップ１００で、ＥＣＵ５０は、ＩＧ（イグニション）オフか否かを判断する。すなわち、ＥＣＵ５０は、イグニションスイッチ５７がオフか否かを判断する。この判断結果が否定となる場合、ＥＣＵ５０は処理をステップ２４０へ移行する。この判断結果が肯定となる場合、ＥＣＵ５０は処理をステップ１１０へ移行する。

ステップ１１０では、ＥＣＵ５０は、運転席ドアが開いたか否かを判断する。すなわち、ＥＣＵ５０は、ドアセンサ５８から開信号が出力されたか否かを判断する。この判断結果が否定となる場合、ＥＣＵ５０は処理をそのままステップ１３０へ移行する。この判断結果が肯定となる場合、ＥＣＵ５０は処理をステップ１２０へ移行する。

そして、ステップ１２０で、ＥＣＵ５０は、運転席ドアが一旦開いたことから、ドア開フラグＸＤＯを「１」に設定する。

次に、ステップ１３０で、ＥＣＵ５０は、ドア開フラグＸＤＯが「１」か否か、すなわち、運転席ドアが一旦開いたか否かを判断する。この判断結果が否定となる場合、ＥＣＵ５０は処理をそのままステップ１００へ戻す。この判断結果が肯定となる場合、ＥＣＵ５０は処理をステップ１４０へ移行する。

そして、ステップ１４０で、ＥＣＵ５０は、エンジン制御をスタンバイする。すなわち、ＥＣＵ５０は、ＥＧＲ制御以外の燃料噴射制御、点火時期制御及び吸気量制御をいつでもできる状態に整えて待機する。

次に、ステップ１５０で、ＥＣＵ５０は、ＥＧＲ弁開フラグＸＥＯが「０」であるか否かを判断する。このフラグＸＥＯは、ＥＧＲ弁１８が開弁されたときに「１」に、全閉に閉弁されたときに「０」に設定されるようになっている。ＥＣＵ５０は、このフラグＸＥＯにより、エンジン１が１回運転される間における直近にＥＧＲ弁１８を強制的に開弁した履歴がないか否かを判断することができる。この判断結果が否定となる場合、ＥＧＲ弁１８が開弁しているので、ＥＣＵ５０は処理をステップ２００へ移行する。この判断結果が肯定となる場合、ＥＧＲ弁１８が全閉に閉弁しているので、ＥＣＵ５０は処理をステップ１６０へ移行する。

ステップ１６０で、ＥＣＵ５０は、水温センサ５３により検出される冷却水温ＴＨＷが、所定の基準温度Ｔ１（例えば「５０℃」）よりも低いか否かを判断する。この判断結果が否定となる場合、エンジン１の温度がＥＧＲガス中の水分を凝縮させる程に相対的に低くないので、ＥＣＵ５０は処理をステップ２２０へ移行する。この判断結果が肯定となる場合、エンジン１の温度がＥＧＲガス中の水分を凝縮させる程に相対的に低いので、ＥＣＵ５０は処理をステップ１７０へ移行する。

ステップ１７０では、ＥＣＵ５０は、エンジン１の温度が相対的に低く、凝縮水が発生しているものとして、ＥＧＲ弁１８を全閉状態から強制的に開弁する。そして、ステップ１８０で、ＥＣＵ５０は、ＥＧＲ弁開フラグＸＥＯを「１」に設定する。

その後、ステップ１９０では、ＥＣＵ５０は、ＥＧＲ弁１８を強制的に開弁してからの経過時間である開弁後時間ＴＥＯを取り込む。ＥＣＵ５０は、この開弁後時間ＴＥＯを別途カウントするようになっている。その後、ＥＣＵ５０は、処理をステップ１００へ戻す。

一方、ステップ１５０から移行してステップ２００では、ＥＣＵ５０は、開弁後時間ＴＥＯが所定の基準時間Ａ１（例えば「３〜５秒」）を超えたか否かを判断する。すなわち、ＥＣＵ５０は、運転席ドア７２が一旦開けられてから所定の基準時間Ａ１が経過したか否かを判断する。この判断結果が否定となる場合、ＥＣＵ５０は、そのまま処理をステップ１００へ戻す。この判断結果が肯定となる場合、凝縮水排出が完了する十分な時間が経過したものとして、ＥＣＵ５０は処理をステップ２１０へ移行する。

そして、ステップ２１０では、ＥＣＵ５０は、ＥＧＲ弁１８を強制的な開弁状態から全閉へ戻す。

次に、ステップ１６０又はステップ２１０から移行してステップ２２０では、ＥＣＵ５０は、エンジン制御スタンバイを解除する。

そして、ステップ２３０で、ＥＣＵ５０は、ドア開フラグＸＤＯを「０」にリセットし、処理をステップ１００へ戻す。

一方、ステップ１００から移行してステップ２４０では、ＩＧオンであるので、ＥＣＵ５０は、ＥＧＲ弁開フラグＸＥＯが「１」であるか否かを判断する。この判断結果が否定となる場合、直近（例えば、前回の制御周期）にＥＧＲ弁１８を強制的に開弁した履歴がないので、ＥＣＵ５０はそのまま処理をステップ２６０へ移行する。この判断結果が肯定となる場合、既にＥＧＲ弁１８を強制的に開弁しているので、ＥＣＵ５０は処理をステップ２５０へ移行する。

そして、ステップ２５０では、ＥＣＵ５０は、ＥＧＲ弁１８を強制的な開弁状態から全閉へ戻す。

その後、ステップ２４０又はステップ２５０から移行してステップ２６０では、ＥＣＵ５０は、エンジン１が始動したか否かを判断する。ＥＣＵ５０は、この判断を、例えば、回転速度センサ５２により検出されるエンジン回転速度ＮＥに基づいて行うことができる。この判断結果が否定となる場合、ＥＣＵ５０はそのまま処理をステップ１００へ戻す。この判断結果が肯定となる場合、ＥＣＵ５０は処理をステップ２７０へ移行する。

ステップ２７０では、ＥＣＵ５０は、エンジン１が始動したことから、ＥＧＲ弁開フラグＸＥＯを「０」にリセットする。

そして、ステップ２８０で、ＥＣＵ５０は、ＥＧＲ弁１８を通常制御する。すなわち、エンジン１の運転状態に基づいて通常のＥＧＲ制御を実行するために、ＥＧＲ弁１８を制御する。ＥＧＲ制御の内容説明は、ここでは省略する。その後、ＥＣＵ５０は、処理をステップ１００へ戻す。

以上説明したこの実施形態の過給機付きエンジンのＥＧＲ装置によれば、ＥＣＵ５０は、エンジン１の停止時において、ＥＧＲ弁１８の下流側から上流側へ凝縮水を排出するために、運転席ドア７２が開けられたことがドアセンサ５８により検出されたときに、ＥＧＲ弁１８を全閉状態から強制的に開弁するようになっている。ここで、エンジン１の始動後にＥＧＲ弁１８が通常通りエンジン１の運転状態に応じて制御されるとしても、運転席ドア７２が開けられてからエンジン１が始動するまでに確実に数秒の時間を要する。従って、この間にＥＧＲ弁１８が強制的に開弁されることで、ＥＧＲ弁１８の下流側に溜まった凝縮水が、ＥＧＲ弁１８の下流側から上流側へ流下し、更にＥＧＲ通路１７を排気通路５へ向けて流下して外部へ排出される。このため、ＥＧＲ弁１８の全閉時にＥＧＲ弁１８の下流側へ漏れたＥＧＲガスから生じる凝縮水をエンジン１の始動前に外部へ排出することができる。また、ＥＧＲ弁１８の全閉時にＥＧＲ弁１８の下流側へ漏れたＥＧＲガスから生じる凝縮水が、ＥＧＲ弁１８の下流側に多量に滞留することを防止することができる。この結果、ＥＧＲ弁１８より下流のＥＧＲ通路１７やコンプレッサ８より上流の吸気通路３にて凝縮水に起因する腐食が生じることを防止することができ、多量の凝縮水がエンジン１の燃焼室１６へ流れることを未然に防止することができ、ウォータハンマ等の不具合を防止することができる。

この実施形態では、ＥＣＵ５０は、運転席ドア７２が開けられたことがドアセンサ５８により検出された後、エンジン１が始動したことが回転速度センサ５２により検出されたときに、ＥＧＲ弁１８を強制的な開弁状態から全閉へ戻すようになっている。従って、ＥＧＲ弁１８が強制的に開弁された後、エンジン１が始動したときにＥＧＲ弁１８が強制的な開弁状態から全閉へ戻されるので、運転席ドア７２が開けられてからエンジン１が始動するまでの間である程度の時間を確保できる。このため、ＥＧＲ弁１８の全閉時にＥＧＲ弁１８の下流側へ漏れたＥＧＲガスから生じる凝縮水をエンジン１の始動前に確実に外部へ排出することができる。

この実施形態では、ＥＣＵ５０は、ＥＧＲ弁１８を強制的に開弁してからの時間経過に応じてＥＧＲ弁１８を強制的な開弁状態から全閉へ戻すようになっている。従って、ＥＧＲ弁１８が強制的に開弁された後、その後の時間経過に応じてＥＧＲ弁１８が強制的な開弁状態から全閉へ戻されるので、エンジン１が始動しなかったとしても、ＥＧＲ弁１８が強制的な開弁状態のまま放置されることがない。このため、ＥＧＲ弁１８が開弁したまま放置されることがなく、次にエンジン１が始動されるときに不要なＥＧＲガスが吸気通路３へ流れることを防止することができる。

この実施形態では、ＥＣＵ５０は、運転席ドア７２が開けられたことがドアセンサ５８により検出されたときに、水温センサ５３により検出される冷却水温ＴＨＷが所定の基準温度Ｔ１より低くないときは、ＥＧＲ弁１８を全閉状態から強制的に開弁しないようになっている。従って、運転席ドア７２が開けられても、エンジン１の温度が相対的に高ければＥＧＲガス中の水分から凝縮水は発生しないので、この場合にＥＧＲ弁１８が無駄に開弁されることがない。このため、ＥＧＲ弁１８の使用頻度を最小限に抑えることができ、ＥＧＲ弁１８の耐久性を向上させることができ、バッテリ電力の使用を抑えることができる。

この実施形態では、ＥＣＵ５０は、運転席ドア７２が開けられたことがドアセンサ５８により検出されたとき、直近にＥＧＲ弁１８を強制的に開弁した履歴がない場合にのみ、ＥＧＲ弁１８を全閉状態から強制的に開弁するようになっている。従って、運転席ドア７２が開けられても、直近にＥＧＲ弁１８を強制的に開弁した履歴がある場合には、ＥＧＲ弁１８が再度強制的に開弁されず、ＥＧＲ弁１８が無駄に開弁されることがない。この意味でも、ＥＧＲ弁１８の使用頻度を最小限に抑えることができ、ＥＧＲ弁１８の耐久性を向上させることができ、バッテリ電力の使用を抑えることができる。

また、この実施形態では、コンプレッサ８より上流の吸気通路３には、ＥＧＲ通路１７の出口１７ａの周囲に凹部３ｂが形成され、出口１７ａが凹部３ｂの最も低い位置に配置される。従って、吸気通路３の内部で生じた凝縮水が凹部３ｂに捕集され、ＥＧＲ通路１７の出口１７ａから同通路１７へ凝縮水が確実に導かれる。このため、コンプレッサ８より上流の吸気通路３に生じた凝縮水がコンプレッサ８へ侵入することを未然に防止することができ、コンプレッサ８を凝縮水から保護することができる。

ここで、仮に、コンプレッサ８より上流の吸気通路３の内壁の最も低い部分をコンプレッサ８の入口の最も低い部分と同レベルにした場合、コンプレッサ８より上流の吸気通路３で発生した凝縮水は表面張力によって水が溜まる。そして、その凝縮水が氷結して固まると、エンジン１の始動時に氷結片がコンプレッサ８の中へ吸引されてコンプレッサ８を破損させるおそれがある。また、コンプレッサ８より上流の吸気通路３の内壁の最も低い部分をコンプレッサ８の入口の最も低い部分より高くした場合、コンプレッサ８より上流の吸気通路３で発生した凝縮水はコンプレッサ８へ流下するおそれがある。一方、コンプレッサ８より上流の吸気通路３の内壁の最も低い部分をコンプレッサ８の入口の最も低い部分より低くした場合、コンプレッサ８より上流の吸気通路３で発生した凝縮水がその吸気通路３の中に溜まってしまう。そして、その凝縮水が氷結して固まると、エンジン１の始動時に氷結片がコンプレッサ８の中へ吸引されてコンプレッサ８を破損させるおそれがある。これに対し、この実施形態では、コンプレッサ８より上流の吸気通路３で発生した凝縮水が凹部３ｂからＥＧＲ通路１７へ流下するので、凝縮水やその氷結片がコンプレッサ８の中へ吸引されることがない。

この実施形態では、ＥＧＲ弁１８の下流側にトラップ４５が設けられるので、ＥＧＲ弁１８の下流側に生じた凝縮水はトラップ４５にて確実に捕集される。そして、ＥＧＲ弁１８が強制的に開弁されたときには、その捕集された凝縮水がトラップ４５からＥＧＲ弁１８の上流側へ、更に排気通路５へ流下して外部へ排出される。このため、ＥＧＲ弁１８の下流側に生じた凝縮水を、確実に捕集し重力により自然に排気通路５へ排出することができる。

この実施形態では、ＥＧＲ弁１８は強制的に開弁されてから必ず全閉へ戻されるので、その後のＥＧＲ弁１８の通常制御に支障がない。このため、ＥＧＲ弁１８が強制的に開弁された後に、ＥＧＲガスが不用意に燃焼室１６へ取り込まれることを防止することができ、ＥＧＲガスによりエンジン１の運転が不安定になることを防止することができる。

また、この実施形態では、エンジン１の始動前にＥＧＲ弁１８が強制的に開弁されるので、ＥＧＲ通路１７から吸気通路３へＥＧＲガスが流れることがなく、エンジン１の始動前にＥＧＲ通路１８にＥＧＲガスが残留することがなく、不要なＥＧＲガスが吸気通路３を通じて燃焼室１６へ取り込まれることもない。このため、ＥＧＲガスによるエンジン１の始動性の悪化を防止することができる。

なお、この発明は前記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。

例えば、前記実施形態では、ＥＧＲ弁１８をポペット弁として、かつ、電動弁として構成したが、ＥＧＲ弁をバタフライ弁として、かつ、電動弁として構成することもできる。

この発明は、例えば、ガソリンエンジン又はディーゼルエンジンにかかわらず自動車用エンジンに利用することができる。

１ エンジン
３ 吸気通路
３ａ サージタンク
３ｂ 凹部
５ 排気通路
７ 過給機
８ コンプレッサ
９ タービン
１０ 回転軸
１６ 燃焼室
１７ ＥＧＲ通路
１７ａ 出口
１７ｂ 入口
１８ ＥＧＲ弁
５０ ＥＣＵ（制御手段）
５２ 回転速度センサ（運転状態検出手段）
５３ 水温センサ（運転状態検出手段，冷却水温検出手段）
５７ イグニションスイッチ（運転状態検出手段）
５８ ドアセンサ（ドア開検出手段）
７１ 車両
７２ 運転席ドア

Claims (6)

1. エンジンの吸気通路と排気通路との間に設けられ、前記吸気通路における吸気を昇圧させるための過給機と、
   前記過給機は、前記吸気通路に配置されるコンプレッサと、前記排気通路に配置されるタービンと、前記コンプレッサと前記タービンを一体回転可能に連結する回転軸とを含むことと、
   前記エンジンの燃焼室から前記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前記吸気通路へ流して前記燃焼室へ還流させるための排気還流通路と、
   前記排気還流通路における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、
   前記排気還流通路は、その入口が前記タービンより下流の前記排気通路に接続され、その出口が前記コンプレッサより上流の前記吸気通路に接続されることと、
   前記エンジンの運転状態を検出するための運転状態検出手段と、
   前記検出される運転状態に基づき前記排気還流弁を制御するための制御手段と、
   前記制御手段は、前記エンジンの停止時に前記排気還流弁を全閉に制御することと
   を備えた車両に搭載される過給機付きエンジンの排気還流装置において、
   前記排気還流通路の前記出口が前記入口よりも垂直方向において高い位置に配置され、前記排気還流弁の下流側から上流側へ凝縮水が流下可能に設けられると共に、前記凝縮水が前記排気還流通路を前記排気通路へ向けて流下するように設けられ、
   前記車両は、前記運転席に対応して設けられる運転席ドアを含み、前記車両には、前記運転席ドアが開けられたことを検出すためのドア開検出手段が設けられ、
   前記制御手段は、前記エンジンの停止時において、前記排気還流弁の前記下流側から前記上流側へ前記凝縮水を排出するために、前記運転席ドアが開けられたことが前記ドア開検出手段により検出されたときに、前記排気還流弁を全閉状態から強制的に開弁する
   ことを特徴とする過給機付きエンジンの排気還流装置。
2. 前記制御手段は、前記運転席ドアが開けられたことが前記ドア開検出手段により検出された後、前記エンジンが始動したことが前記運転状態検出手段により検出されたときに、前記排気還流弁を強制的な開弁状態から全閉へ戻すことを特徴とする請求項１に記載の過給機付きエンジンの排気還流装置。
3. 前記制御手段は、前記排気還流弁を強制的に開弁してからの時間経過に応じて前記排気還流弁を強制的な開弁状態から全閉へ戻すことを特徴とする請求項１に記載の過給機付きエンジンの排気還流装置。
4. 前記運転状態検出手段は、前記エンジンの冷却水の温度を検出するための冷却水温検出手段を含み、
   前記制御手段は、前記運転席ドアが開けられたことが前記ドア開検出手段により検出されたときに、前記検出される冷却水の温度が所定の温度より低くないときは、前記排気還流弁を全閉状態から強制的に開弁しないことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の過給機付きエンジンの排気還流装置。
5. 前記制御手段は、前記運転席ドアが開けられたことが前記ドア開検出手段により検出されたとき、直近に前記排気還流弁を強制的に開弁した履歴がない場合にのみ、前記排気還流弁を全閉状態から強制的に開弁することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の過給機付きエンジンの排気還流装置。
6. 前記吸気通路には、前記排気還流通路の前記出口の周囲に凹部が形成され、前記出口が前記凹部の最も低い位置に配置されることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の過給機付きエンジンの排気還流装置。

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