JP6154315B2 - エンジンの排気還流装置 - Google Patents

Description

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吸気通路へ導いて燃焼室へ還流させるエンジンの排気還流装置に関する。

従来、この種の技術が、例えば、自動車用エンジンにおいて採用されている。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。

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により吸気中の酸素含有量を増加させることなく、スロットルバルブをある程度閉じた状態においても、エンジンのポンピングロスを低減することができる。

ここで、近時は、エンジンの更なる燃費向上を図るために、エンジンの全運転領域でＥＧＲを行うことが考えられ、大量ＥＧＲを実現することが求められている。大量ＥＧＲを実現するためには、従前の技術に対し、ＥＧＲ通路の内径を拡大したり、ＥＧＲ弁の弁体や弁座の流路開口面積を大きくしたりする必要がある。

ところで、ＥＧＲ装置につき、エンジン停止後にＥＧＲ通路に残留したＥＧＲガスが冷えてＥＧＲ通路で凝縮水が発生することがある。この凝縮水は、エンジン停止中にＥＧＲ弁の弁体の上流側や下流側に付着して溜まることがある。エンジンの冷間始動時には、ＥＧＲ弁が全閉状態になっていても排気脈動によりＥＧＲガスがＥＧＲ弁より上流の流路に到達する。このときＥＧＲ弁やＥＧＲ弁周辺が冷えていればＥＧＲ弁の上流側にてＥＧＲガスが冷えて凝縮水が発生する。ここで、低温始動時からエンジンが暖機されてＥＧＲを開始するとき、ＥＧＲ弁の弁体に付着していた凝縮水が、ＥＧＲ弁の開弁と同時にＥＧＲ弁より下流へ一気に流れることがある。このとき、ＥＧＲ通路より下流の吸気通路に過給機のコンプレッサが設けられている場合は、そのインペラに凝縮水が直接かかってインペラが破損等するおそれがある。あるいは、ＥＧＲ通路より下流の吸気通路へ流れた凝縮水が燃焼室へ直接取り込まれた場合は、エンジンに失火等が生じるおそれがある。特に、ＥＧＲ装置が大量ＥＧＲ化するほど凝縮水の発生量は多くなる傾向がある。

ここで、このようなＥＧＲ通路で発生する凝縮水を対策する技術（エンジンのＥＧＲ制御装置）の一例が、下記の特許文献１に提案されている。このＥＧＲ制御装置では、エンジンの停止要求時に、エンジンへの燃料供給を停止する燃料カット制御を行うと共に、吸気通路に設けられるスロットル弁とＥＧＲ通路に設けられるＥＧＲ弁をそれぞれ開弁するようになっている。これにより、エンジンの停止要求時には、燃料カット中に燃焼室に対する空気の吸入が継続され、その空気がそのまま燃焼室から排気通路へ排出され、ＥＧＲ通路を流れて吸気通路へ流入する。このようにＥＧＲ通路を空気が流れることによりＥＧＲ通路に残留していたＥＧＲガスが掃気され、残留ＥＧＲガスからの凝縮水の発生を減少させるようになっている。

特開２０１０−５９９２１号公報 特開２００９−２１６０２８号公報

ところが、特許文献１に記載のＥＧＲ制御装置では、エンジン停止要求時に、残留ＥＧＲガスを掃気するためにエンジンをしばらく空運転させることから、エンジン停止にもたつき感が残ることになった。また、残留ＥＧＲガスが十分に掃気されない場合には、凝縮水の発生を完全に抑えることができなかった。更に、残留ＥＧＲガスに限らず、湿った空気がＥＧＲ通路に入り込んだり、残留していたりした場合にも凝縮水が発生することがある。そのため、エンジンの始動後にＥＧＲ弁が開弁したとき、ＥＧＲ弁の近傍に溜まっていた凝縮水がＥＧＲ弁より下流へ一気に流れて飛散するおそれがあり、エンジンに失火等が生じるおそれがあった。

この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、エンジンの始動後に排気還流弁の近傍に溜まっていた凝縮水が排気還流弁の開弁と同時に排気還流弁より下流へ一気に流れて飛散することを防止できる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整するための排気還流弁と、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いて排気還流弁を制御するための制御手段とを備えたエンジンの排気還流装置において、制御手段は、エンジンの暖機完了後に最初に排気還流を開始するために排気還流弁を運転状態に応じた目標開度へ制御するときは、最初に排気還流ガスを微少量だけ流すために、排気還流弁を目標開度より小さい所定の微少開度へ一旦制御してから目標開度へ制御することを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、エンジンの暖機完了後に最初に排気還流を開始するために排気還流弁が運転状態に応じた目標開度へ制御されるときは、排気還流弁が目標開度より小さい所定の微少開度へ一旦制御されてから目標開度へ制御される。従って、排気還流弁が目標開度へ大きく開弁される前に、排気還流弁が一旦微少開度に制御されるので、最初に排気還流弁を微少量の排気還流ガスが流れるだけとなり、排気還流ガスの流れの勢いが抑えられる。また、最初に排気還流弁が微少開度に開弁されることで、排気還流弁より上流側の圧力と下流側の圧力との間の圧力差が緩和されるので、排気還流弁が微少開度より大きく開弁されても、排気還流ガスが緩やかに下流へ流れるだけとなる。

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、目標開度が微少開度より小さい場合は、排気還流弁を目標開度へ一旦制御してから微少開度より大きい目標開度への制御を許容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に記載の発明の作用に加え、目標開度が微少開度より小さいときも排気還流弁がその目標開度へ一旦制御されるので、最初に排気還流弁を微少量の排気還流ガスが流れるだけとなり、排気還流ガスの流れの勢いが抑えれる。

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又は２に記載の発明において、制御手段は、エンジンの暖機完了後に最初に排気還流を開始するときは、運転状態として検出される外気温に応じて排気還流弁を微少開度に制御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又は２に記載の発明の作用に加え、エンジンの暖機完了後に最初に排気還流を開始するときも、外気温が低ければ排気還流弁の近傍で凝縮水が生じやすくなるので、外気温に応じて排気還流弁が微少開度に制御されることにより、弁排気還流ガスの流れの勢いが抑えられる。

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、制御手段は、運転状態として検出される外気温が低いほど排気還流弁を微少開度に制御する時間を長く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３の何れかに記載の発明の作用に加え、外気温が低いほど排気還流弁を微少開度に制御する時間が長くなるので、外気温が低くなって凝縮水が生じやすくなるほど、排気還流弁が開弁されるときの排気還流ガスの流れの勢いが長く抑えられ、再開時の制御時間を長く設定するようになっている。

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、運転状態として検出される吸気量が所定の基準吸気量以上となるときは、排気還流弁の開弁を禁止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、吸気量が多くなると、微少開度でも排気還流弁を通過する排気還流ガスの流速が高まり、排気還流弁の近傍に溜まった凝縮水が霧状に飛散しながら下流へ流れることがある。従って、吸気量が所定の基準吸気量以上となるときは、排気還流弁の開弁が禁止されるので、排気還流ガスが排気還流弁より下流へ不用意に流れることがない。

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５に記載の発明において、制御手段は、運転状態として検出される外気温が低いほど基準吸気量を少なくすることを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項５に記載の発明の作用に加え、外気温が低いほど吸気量の目安となる基準吸気量が少なくなるので、外気温が低くなって凝縮水が生じやすくなるほど、排気還流弁の開弁が少ない吸気量のときに禁止されることになる。

請求項１に記載の発明によれば、エンジンの始動後に排気還流弁の近傍に溜まっていた凝縮水が排気還流弁の開弁と同時に排気還流弁より下流へ一気に流れて飛散することを防止することができる。

請求項２に記載の発明によれば、エンジンの始動後に排気還流弁の近傍に溜まっていた凝縮水が排気還流弁の開弁と同時に排気還流弁より下流へ一気に流れて飛散することを防止することができる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の発明の効果に対し、エンジンの始動中に排気還流弁の近傍に生じる凝縮水が排気還流弁の開弁と同時に排気還流弁より下流へ一気に流れて飛散す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対し、エンジンの始動後に排気還流弁の近傍に溜まっていた凝縮水が排気還流弁の開弁と同時に排気還流弁より下流へ一気に流れて飛散することをより効果的に防止することができる。

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、エンジンへの吸気量が比較的多い運転状態では、エンジンの始動後に排気還流弁の近傍に溜まっていた凝縮水が排気還流弁の開弁と同時に排気還流弁より下流へ一気に流れて飛散することを防止することができる。

請求項６に記載の発明によれば、請求項５に記載の発明の効果に加え、エンジンの吸気量が多いときは排気還流がカットされるので、排気還流弁より下流の排気還流通路へ凝縮水が流れることを確実に防止することができる。

第１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。 第１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。 第１実施形態に係り、ＥＧＲ制御の処理内容の一例を示すフローチャート。 第１実施形態に係り、エンジン暖機後にＥＧＲを開始するためにＥＧＲ弁を微少開度より大きい目標開度へ制御するときのＥＧＲ弁の開度の挙動を示すタイムチャート。 第２実施形態に係り、ＥＧＲ制御の処理内容の一例を示すフローチャート。 第２実施形態に係り、外気温に応じた基準吸気量を求めるために参照されるマップ。 第３実施形態に係り、ＥＧＲ制御の処理内容の一例を示すフローチャート。 第３実施形態に係り、外気温に応じた制御時間を求めるために参照されるマップ。

＜第１実施形態＞
以下、本発明におけるエンジン
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。

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、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に配置されたコンプレッサ８と、排気通路５に配置されたタービン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、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、低圧ループ式であって、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、排気通路５を流れる排気の一部をＥＧＲガスとしてＥＧＲ通路１７を通じて吸気通路３へ流して燃焼室１６へ還流させるために、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。なお、図１では、図示が省略されているが、ＥＧＲ通路１７は、その出口１７ａがその入口１７ｂよりも高い位置に配置されており、かつ、出口１７ａから入口１７ｂへ向けて傾いて配置される。

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。この実施形態では、大量ＥＧＲを実現するために、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が大径化されている。

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２２，３１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２７，５１〜５６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及び外気温センサ５６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を検出するようになっている。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。外気温センサ５６は、エアクリーナ６に設けられ、外気の温度（外気温）ＴＨＡを検出する。

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ＥＧＲ弁１８を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に基づいて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閉弁されるようになっている。

ここで、この実施形態の低圧ループ式ＥＧＲ装置では、大量ＥＧＲ化に伴い、ＥＧＲ実行中にＥＧＲ弁１８が全閉となったとき、ＥＧＲ弁１８より上流のＥＧＲ通路１７や下流のＥＧＲ通路１７等に多量のＥＧＲガスが残留することがある。また、エンジン１の停止後には、その残留したＥＧＲガスが冷やされて凝縮水が発生することがある。残留ＥＧＲガスが多くなる分だけ発生する凝縮水も多くなる傾向がある。また、その凝縮水がＥＧＲ弁１８の近傍に溜まることがある。そのため、エンジン１の始動後にＥＧＲ弁１８の開弁が開始されたとき、溜まっていた凝縮水がＥＧＲ弁１８より下流へ一気に流れて飛散するおそれがある。このとき、ＥＧＲ通路１７より下流の吸気通路３におけるコンプレッサ８のインペラに凝縮水が直接かかってインペラが破損等するおそれがある。あるいは、ＥＧＲ通路１７より下流の吸気通路３へ流れた凝縮水が燃焼室１６へ取り込まれた場合は、エンジン１に失火が生じるおそれがある。そこで、この実施形態では、エンジン１の始動後にＥＧＲ弁１８の近傍に溜まっていた凝縮水がＥＧＲ弁１８の開弁と同時にＥＧＲ弁１８より下流へ一気に流れて飛散することを対策するために、ＥＣＵ５０が以下のようなＥＧＲ制御を実行するようになっている。

図３に、ＥＧＲ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、水温センサ５３の検出値から冷却水温ＴＨＷを取り込む。

次に、ステップ１１０で、ＥＣＵ５０は、吸気圧センサ５１及び回転速度センサ５２の検出値に基づきエンジン回転速度ＮＥ及びエンジン負荷ＫＬを取り込む。ＥＣＵ５０は、エンジン負荷ＫＬを、吸気圧ＰＭとエンジン回転速度ＮＥの関係から求めることができる。

次に、ステップ１２０で、ＥＣＵ５０は、冷却水温ＴＨＷが所定値Ａ１より高いか否かを判断する。ここで、所定値Ａ１として、例えば「７０℃」を適用することができる。この判断結果が否定となる場合、エンジン１の暖機が完了していないものとして、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の暖機が完了しているものとして、ＥＣＵ５０は処理をステップ１３０へ移行する。

ステップ２２０では、ＥＣＵ５０は、ＥＧＲカット制御を実行するために、ＥＧＲ弁１８の目標開度Ｔegrを「０」に設定する。その後、ステップ２３０で、ＥＧＲ弁１８を「０」に設定された目標開度Ｔegrに制御した後、処理をステップ１００へ戻す。すなわち、ＥＣＵ５０は、ＥＧＲを強制的にカット（遮断）するために、ＥＧＲ弁１８を強制的に全閉に制御する。

一方、ステップ１３０では、ＥＣＵ５０は、エンジン回転速度ＮＥ、エンジン負荷ＫＬ及び冷却水温ＴＨＷに基づきＥＧＲ弁１８の目標開度Ｔegrを求める。ＥＣＵ５０は、所定のマップ（図示略）を参照することにより、エンジン回転速度ＮＥ、エンジン負荷ＫＬ及び冷却水温ＴＨＷに対応した目標開度Ｔegrを求めることができる。

次に、ステップ１４０で、ＥＣＵ５０は、ＥＧＲオン条件、すなわちＥＧＲを実行するための条件が成立しているか否かを判断する。この判断結果が否定となる場合、ＥＣＵ５０は処理をステップ２２０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１５０へ移行する。

ステップ１５０で、ＥＣＵ５０は、開始フラグＸＥＧＲＳが「０」か否かを判断する。この開始フラグＸＥＧＲＳは、ＥＧＲ弁１８が一旦微少開度Ｂ１以下に制御されたときに「１」に設定される。この判断結果が肯定となる場合、ＥＣＵ５０は処理を１６０へ移行する。この判断結果が否定となる場合、ＥＣＵ５０は処理をステップ２１０へ移行する。

ステップ１６０では、ＥＣＵ５０は、目標開度Ｔegrが所定の微少開度Ｂ１以下であるか否かを判断する。この所定の微少開度Ｂ１は、ＥＧＲ弁１８を開弁し始めるときに最初にＥＧＲガスを微少量流すことができる程度の開度を意味し、エンジン１の形式や排気量に応じて任意に設定できる値である。この判断結果が否定となる場合、ＥＣＵ５０は処理をステップ１７０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１８０へ移行する。

ステップ１７０では、ＥＣＵ５０は、所定の微少開度Ｂ１を目標開度Ｔegrとして設定し、処理をステップ１８０へ移行する。

ステップ１６０又はステップ１７０から移行してステップ１８０では、ＥＣＵ５０は、ＥＧＲ弁１８を目標開度Ｔegrに制御する。ここでは、ＥＧＲ弁１８は、微少開度Ｂ１又はそれよりも小さい開度に制御されることになる。

次に、ステップ１９０では、ＥＣＵ５０は、基準時間Ｃｓが経過するのを待って処理をステップ２００へ移行する。ここで、基準時間Ｃｓは、予め任意に設定された時間を意味する。

ステップ２００では、ＥＣＵ５０は、開始フラグＸＥＧＲＳを「１」に設定し、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２１０では、ＥＧＲ弁１８が一旦微少開度Ｂ１以下に制御されたものとして、ＥＧＲ弁１８を微少開度Ｂ１よりも大きい目標開度Ｔegrに制御し、処理をステップ１００へ戻す。

上記制御によれば、ＥＣＵ５０は、エンジン１の暖機後にＥＧＲを開始するためにＥＧＲ弁１８を、エンジン１の運転状態に応じた目標開度Ｔegrへ制御するときは、目標開度Ｔegrが所定の微少開度Ｂ１より大きい場合は、最初にＥＧＲガスを微少量だけ流すために、ＥＧＲ弁１８を目標開度Ｔegrより小さい微少開度Ｂ１へ一旦制御してから目標開度Ｔegrへ制御するようになっている。また、ＥＣＵ５０は、目標開度Ｔegrが微少開度Ｂ１より小さい場合は、ＥＧＲ弁１８をその目標開度Ｔegrへ一旦制御してから微少開度Ｂ１より大きい目標開度Ｔegrへの制御を許容するようになっている。

図４に、エンジン１の暖機後にＥＧＲを開始するためにＥＧＲ弁１８を微少開度Ｂ１よりも大きい目標開度Ｔegrへ制御するときのＥＧＲ弁１８の開度の挙動をタイムチャートにより示す。時刻ｔ０で、ＥＧＲ弁１８が開弁を開始し、時刻ｔ１でその開度が所定の微少開度Ｂ１に達すると、その後、その開度が微少開度Ｂ１に保たれる。そして、時刻ｔ２で時刻ｔ１から基準時間Ｃｓが経過すると、ＥＧＲ弁１８の開度は再び増加を開始し、時刻ｔ３で目標開度Ｔegrに達する。このように、ＥＧＲ弁１８が微少開度Ｂ１より大きい目標開度Ｔegrへ制御されるときは、最初にＥＧＲ流ガスを微少量だけ流すために開弁直後のＥＧＲ弁１８が微少開度Ｂ１に保たれるので、ＥＧＲ弁１８をＥＧＲガスが急激に流れることがない。

以上説明したこの実施形態におけるエンジンの排気還流装置（ＥＧＲ装置）によれば、エンジン１の暖機後にＥＧＲを開始するためにＥＧＲ弁１８がエンジン１の運転状態に応じた目標開度Ｔegrへ制御されるときは、ＥＧＲ弁１８が目標開度Ｔegrより小さい所定の微少開度Ｂ１へ一旦制御されてから目標開度Ｔegrへ制御されることになる。従って、ＥＧＲ弁１８が目標開度Ｔegrへ大きく開弁される前に、ＥＧＲ弁１８が一旦微少開度Ｂ１に制御されるので、最初にＥＧＲ弁１８を微少量のＥＧＲガスが流れるだけとなり、ＥＧＲガスの流れの勢いが抑えれる。また、ＥＧＲを開始する際、最初にＥＧＲ弁１８が微少開度Ｂ１に開弁されることで、ＥＧＲ弁１８より上流のＥＧＲ通路１７における上流側圧力とＥＧＲ弁１８より下流のＥＧＲ通路１７における下流側圧力との間の圧力差が緩和されるので、ＥＧＲ弁１８が微少開度Ｂ１より大きく開弁されても、ＥＧＲガスが緩やかに下流へ流れるだけとなる。このため、エンジン１の始動後にＥＧＲ弁１８の上流側や下流側（ＥＧＲ弁１８の近傍）に溜まっていた凝縮水がＥＧＲ弁１８の開弁と同時にＥＧＲ弁１８より下流のＥＧＲ通路１７へ一気に流れて飛散することを防止することができる。この結果、この実施形態では、ＥＧＲ通路１７の出口１７ａより下流の吸気通路３に位置するコンプレッサ８のインペラに凝縮水が流れてかかることがなく、そのインペラの破損等を未然に防止することができる。また、この実施形態では、ＥＧＲ通路１７は、吸気通路３に接続される部分（下流側部分）が排気通路５に接続される部分（上流側部分）よりも高い位置に配置されるので、たとえ凝縮水がＥＧＲ弁１８より下流へ一旦緩やかに流れたとしても、その凝縮水が重力よってＥＧＲ通路１７を流下し、排気通路５へ流れて外部へ排出されることになる。

また、この実施形態では、ＥＧＲ弁１８の目標開度Ｔegrが微少開度Ｂ１より小さいときも、ＥＧＲ弁１８がその目標開度Ｔegrへ一旦制御されるので、最初にＥＧＲ弁１８を微少量のＥＧＲガスが流れるだけとなり、ＥＧＲガスの流れの勢いが抑えれる。従って、その後にＥＧＲ弁１８が、微少開度Ｂ１より大きい目標開度Ｔegrへ制御されても、ＥＧＲガスの流れの勢いが抑えれる。このため、上記と同様、エンジン１の始動後にＥＧＲ弁１８の近傍に溜まっていた凝縮水がＥＧＲ弁１８の開弁と同時にＥＧＲ弁１８より下流のＥＧＲ通路１７へ一気に流れて飛散することを防止することができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明におけるエンジンの排気還流装置（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。

なお、以下に説明する各実施形態において前記第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。

この実施形態では、ＥＧＲ制御の処理内容の点で第１実施形態と構成が異なる。図５に、この実施形態におけるＥＧＲ制御の処理内容の一例をフローチャートにより示す。図５のフローチャートでは、ステップ１００の前にステップ３００〜３３０の処理が設けられた点で図３のフローチャートと異なる。

処理がこのルーチンへ移行すると、ステップ３００で、ＥＣＵ５０は、外気温センサ５６の検出値から外気温ＴＨＡを取り込む。

次に、ステップ３１０で、ＥＣＵ５０は、エアフローメータ５４の検出値から吸気量Ｇａを取り込む。

次に、ステップ３２０で、ＥＣＵ５０は、外気温ＴＨＡによる基準吸気量Ｇaegrを求める。この基準吸気量Ｇaegrは、ＥＧＲの開始を許可するために基準となる吸気量を意味し、ＥＣＵ５０は、例えば、図６に示すようなマップを参照することにより外気温ＴＨＡに応じた基準吸気量Ｇaegrを求めることができる。このマップでは、外気温ＴＨＡが高いほど基準吸気量Ｇaegrが曲線的に増加するように、また、外気温ＴＨＡが低いほど基準吸気量Ｇaegrを減少するように設定される。

次に、ステップ３３０で、ＥＣＵ５０は、吸気量Ｇａが基準吸気量Ｇaegrより少ないか否かを判断する。この判断結果が肯定となる場合、ＥＣＵ５０は処理をステップ１００へ移行し、ステップ１００〜２３０の処理を実行する。この判断結果が否定となる場合、ＥＧＲ弁１８の開弁を禁止するために（ＥＧＲをカットするために）、ＥＣＵ５０は処理をステップ２２０へ移行し、ステップ２２０及び２３０の処理を実行する。

上記制御によれば、ＥＣＵ５０は、第１実施形態の制御に加えて、吸気量Ｇａが所定の基準吸気量Ｇaegr以上となるときは、ＥＧＲ弁１８の開弁を禁止するようになっている。また、ＥＣＵ５０は、外気温ＴＨＡが低いほど基準吸気量Ｇaegrを少なくするようになっている。

以上説明したこの実施形態におけるエンジンのＥＧＲ装置によれば、第１実施形態のＥＧＲ装置の作用効果に加え、次のような作用効果を有する。すなわち、吸気量Ｇａが多くなると、微少開度Ｂ１でもＥＧＲ弁１８を通過するＥＧＲガスの流速が高まり、ＥＧＲ弁１８の近傍に溜まった凝縮水が霧状に飛散しながら下流へ流れることがある。従って、吸気量Ｇａが所定の基準吸気量Ｇaegr以上となるときは、ＥＧＲ弁１８の開弁が禁止されるので、ＥＧＲガスがＥＧＲ弁１８より下流へ不用意に流れることがない。このため、エンジン１への吸気量Ｇａが比較的多い運転状態では、エンジン１の始動後にＥＧＲ弁１８の上流側や下流側（ＥＧＲ弁１８の近傍）に溜まっていた凝縮水がＥＧＲ弁１８の開弁と同時にＥＧＲ弁１８より下流のＥＧＲ通路１７へ一気に流れて飛散することを防止することができる。

また、この実施形態では、外気温ＴＨＡが低いほど吸気量Ｇａの目安となる基準吸気量Ｇaegrが少なくなるので、外気温ＴＨＡが低くなって凝縮水が生じやすくなるほど、ＥＧＲ弁１８の開弁が少ない吸気量Ｇａのときに禁止されることになる。このため、エンジン１の吸気量が多いときはＥＧＲがカットされるので、ＥＧＲ弁１８より下流のＥＧＲ通路１７へ凝縮水が流れることを確実に防止することができる。

＜第３実施形態＞
次に、本発明におけるエンジンの排気還流装置（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。

この実施形態では、ＥＧＲ制御の処理内容の点で前記各実施形態と構成が異なる。図７に、この実施形態におけるＥＧＲ制御の処理内容の一例をフローチャートにより示す。図７のフローチャートでは、ステップ１００の前にステップ４００の処理が設けられ、ステップ１４０とステップ１５０とステップ１６０との間にステップ４１０〜４５０の処理が設けられ、ステップ２００の後にステップ４６０の処理が設けられ、ステップ１２０とステップ２２０との間にステップ５００の処理が設けられ、ステップ１４０とステップ２２０との間にステップ４７０〜４９０の処理が設けられた点で図３のフローチャートと異なる。

処理がこのルーチンへ移行すると、ステップ４００で、ＥＣＵ５０は、外気温センサ５６の検出値から外気温ＴＨＡを取り込む。

その後、ＥＣＵ５０は、ステップ１００〜ステップ１４０の処理を実行し、ステップ１４０の判断結果が肯定となる場合、処理をステップ４１０へ移行する。ステップ１４０の判断結果が否定となる場合、ＥＣＵ５０は処理をステップ４７０へ移行する。

ステップ４１０では、ＥＣＵ５０は、終了フラグＸＥＧＲＯＦＦが「０」か否かを判断する。ここで、終了フラグＸＥＧＲＯＦＦは、後述するように、ＥＧＲが一旦終了したときに「１」に設定され、そうでないときに「０」に設定されるようになっている。この判断結果が肯定となる場合、ＥＣＵ５０は処理をステップ１５０へ移行する。この判断結果が否定となる場合、ＥＧＲが一旦終了したものとして、ＥＣＵ５０は処理をステップ４４０へ移行する。

ステップ１５０では、ＥＣＵ５０は、開始フラグＸＥＧＲＳが「０」か否か、すなわちＥＧＲ弁１８が一旦微少開度Ｂ１以下に制御されていないか否かを判断する。この判断結果が肯定となる場合、ＥＣＵ５０は処理をステップ４２０へ移行する。この判断結果が否定となる場合、ＥＣＵ５０は処理をステップ２１０へ移行する。

ステップ４２０では、ＥＣＵ５０は、外気温ＴＨＡに応じた所定の制御時間ＫＢ１を求める。この制御時間ＫＢ１は、ＥＧＲ弁１８を微少開度Ｂ１以下に制御するときの継続時間を意味する。ＥＣＵ５０は、例えば、図８に太線で示すマップを参照することにより、外気温ＴＨＡに応じた制御時間ＫＢ１を求めることができる。このマップでは、外気温ＴＨＡが高くなるほど制御時間ＫＢ１が短くなるように設定される。

次に、ステップ４３０で、ＥＣＵ５０は、ＥＧＲ弁１８を微少開度Ｂ１以下に制御する際の基準時間Ｃｓを、今回求められた制御時間ＫＢ１に設定し、処理をステップ１６０へ移行する。

一方、ステップ４１０から移行してステップ４４０では、ＥＣＵ５０は、外気温ＴＨＡに応じた、ＥＧＲ再開時の所定の制御時間ＫＢ２を求める。この制御時間ＫＢ２は、ＥＧＲを再開してＥＧＲ弁１８を微少開度Ｂ１以下に制御するときの継続時間を意味する。ＥＣＵ５０は、例えば、図８に破線で示すマップを参照することにより、外気温ＴＨＡに応じた制御時間ＫＢ２を求めることができる。このマップでは、外気温ＴＨＡが高くなるほど制御時間ＫＢ２が短くなるように設定される。この再開時の制御時間ＫＢ２は、上記制御時間ＫＢ１に比べ、外気温ＴＨＡが比較的低い段階で「０」になるように設定される。

次に、ステップ４５０で、ＥＣＵ５０は、ＥＧＲ弁１８を微少開度Ｂ１以下に制御する際の基準時間Ｃｓを、今回求められた再開時の制御時間ＫＢ２に設定し、処理をステップ１６０へ移行する。

その後、ＥＣＵ５０は、ステップ１６０〜ステップ２００の処理を実行した後、ステップ４６０で、終了フラグＸＥＧＲＯＦＦを「０」に設定し、処理をステップ４００へ戻す。

一方、ステップ１２０から移行してステップ５００では、ＥＣＵ５０は、終了フラグＸＥＧＲＯＦＦを「０」に設定し、処理をステップ２２０へ移行する。

また、ステップ１４０から移行してステップ４７０では、ＥＣＵ５０は、ＥＧＲカット時間ＴＩegroffを求める。このＥＧＲカット時間ＴＩegroffは、この直前までにＥＧＲカットが行われてきた継続時間を意味する。

次に、ステップ４８０では、ＥＣＵ５０は、ＥＧＲカット時間ＴＩegroffが所定時間Ｄ１より長いか否かを判断する。この判断結果が否定となる場合、ＥＣＵ５０は処理をステップ５００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４９０へ移行する。

ステップ４９０では、ＥＣＵ５０は、終了フラグＸＥＧＲＯＦＦを「１」に設定し、処理をステップ２２０へ移行する。

上記の制御によれば、第１実施形態の制御に加えて、ＥＣＵ５０は、エンジン１の暖機完了後に最初に排気還流を開始するときは、外気温ＴＨＡに応じてＥＧＲ弁１８を微少開度に制御するようになっている。また、ＥＣＵ５０は、外気温ＴＨＡが低いほどＥＧＲ弁１８を微少開度Ｂ１以下の開度に制御する時間（制御時間）ＫＢ１を長く設定するようになっている。更に、ＥＣＵ５０は、エンジン１の暖機後にＥＧＲを再開する場合、その再開までに所定時間だけＥＧＲ弁１８が全閉となったときは、外気温ＴＨＡが低いほどＥＧＲ弁１８を微少開度に制御する時間（再開時の制御時間）ＫＢ２を長く設定するようになっている。

以上説明したこの実施形態におけるエンジンのＥＧＲ装置によれば、第１実施形態のＥＧＲ装置の作用効果に加え、次のような作用効果を有する。すなわち、エンジン１の暖機完了後に最初に排気還流を開始するときでも、外気温ＴＨＡが低ければＥＧＲ弁１８の近傍で凝縮水が生じやすくなるので、外気温ＴＨＡに応じてＥＧＲ弁１８が微少開度Ｂ１以下に制御されることにより、ＥＧＲ弁１８をＥＧＲガスが流れ始めるときのＥＧＲガスの勢いが抑えられる。このため、エンジン１の始動中にＥＧＲ弁１８の近傍に生じる凝縮水がＥＧＲ弁１８の開弁と同時にＥＧＲ弁１８より下流へ一気に流れて飛散することを防止することができる。しかも、外気温ＴＨＡが低いほどＥＧＲ弁１８を微少開度Ｂ１以下に制御する基準時間Ｃｓが長くなるので、外気温ＴＨＡが低くなって凝縮水が生じやすくなるほど、ＥＧＲ弁１８が開弁されるときのＥＧＲガスの流れの勢いが長く抑えられ、（再開時の制御時間）ＫＢ２を長く設定するようになっている。このため、エンジン１の始動後にＥＧＲ弁１８の近傍に溜まっていた凝縮水がＥＧＲ弁１８の開弁と同時にＥＧＲ弁１８より下流のＥＧＲ通路１７へ一気に流れて飛散することをより効果的に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の暖機後にＥＧＲを再開する場合、その再開までに所定時間Ｄ１だけＥＧＲ弁１８が全閉となったときは、外気温ＴＨＡが低いほどＥＧＲ弁１８を微少開度Ｂ１に制御する時間が長くなる。従って、外気温ＴＨＡが低くなって凝縮水が生じやすくなるほど、ＥＧＲ弁１８が再び開弁されるときのＥＧＲガスの流れの勢いが長く抑えられ。この意味でも、エンジン１の始動後にＥＧＲを再開するときも、ＥＧＲ弁１８の近傍に溜まっていた凝縮水がＥＧＲ弁１８の開弁と同時にＥＧＲ弁１８より下流のＥＧＲ通路１７へ一気に流れて飛散することを効果的に防止することができる。

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。

前記各実施形態では、過給機７を備えたエンジン１において低圧ループ式のＥＧＲ装置に具体化したが、高圧ループ式のＥＧＲ装置に具体化することもできる。

この発明は、例えば、自動車用のガソリンエンジンやディーゼルエンジンに適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
５ 排気通路
１６ 燃焼室
１７ ＥＧＲ通路
１８ ＥＧＲ弁
５０ ＥＣＵ（制御手段）
５１ 吸気圧センサ（運転状態検出手段）
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）
５４ エアフローメータ（運転状態検出手段）
５５ 空燃比センサ（運転状態検出手段）
５６ 外気温センサ（運転状態検出手段）
Ｂ１ 微少開度
Ｄ１ 所定時間
Ｔegr 目標開度
Ｃｓ 基準時間
Ｇaegr 基準吸気量
ＫＢ１ 制御時間
ＫＢ２ 再開時の制御時間

Claims (6)

1. 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前記燃焼室へ還流させる排気還流通路と、
   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整するための排気還流弁と、
   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いて前記排気還流弁を制御するための制御手段と
   を備えたエンジンの排気還流装置において、
   前記制御手段は、前記エンジンの暖機完了後に最初に排気還流を開始するために前記排気還流弁を前記運転状態に応じた目標開度へ制御するときは、最初に前記排気還流ガスを微少量だけ流すために、前記排気還流弁を前記目標開度より小さい所定の微少開度へ一旦制御してから前記目標開度へ制御することを特徴とするエンジンの排気還流装置。
2. 前記制御手段は、前記目標開度が前記微少開度より小さい場合は、前記排気還流弁を前記目標開度へ一旦制御してから前記微少開度より大きい前記目標開度への制御を許容することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの排気還流装置。
3. 前記制御手段は、前記エンジンの暖機完了後に最初に排気還流を開始するときは、前記運転状態として検出される外気温に応じて前記排気還流弁を前記微少開度に制御することを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジンの排気還流装置。
4. 前記制御手段は、前記運転状態として検出される外気温が低いほど前記排気還流弁を前記微少開度に制御する時間を長くすることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のエンジンの排気還流装置。
5. 前記制御手段は、前記運転状態として検出される吸気量が所定の基準吸気量以上となるときは、前記排気還流弁の開弁を禁止することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のエンジンの排気還流装置。
6. 前記制御手段は、前記運転状態として検出される外気温が低いほど前記基準吸気量を少なくすることを特徴とする請求項５に記載のエンジンの排気還流装置。

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