JP2014231762A - 内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関に関し、コンプレッサの上流での凝縮水の発生防止とコンプレッサの内部でのデポジットの生成抑制とを図る。
【解決手段】吸気通路１２に配置され、吸入空気を過給するコンプレッサ２２ａと、コンプレッサ２２ａよりも上流側の吸気通路１２と排気通路１４とを接続するＬＰＬ３６とを備える。ＬＰＬ３６と吸気通路１２との接続部よりも下流側であってコンプレッサ２２ａよりも上流側に、ヒータ付きエルボを備える。ヒータ付きエルボ１２ａの下流端面１２ａ１とコンプレッサ２２ａの入口端面２２ａ１との間に介在する断熱ガスケット４８を備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、内燃機関に係り、特に、吸入空気を過給するコンプレッサと当該コンプレッサよりも上流側の吸気通路に排気ガスを還流させる排気ガス再循環通路とを備える内燃機関に関する。

従来、例えば特許文献１には、吸入空気を過給するコンプレッサを備えるターボ過給機付き内燃機関が開示されている。この従来の内燃機関は、ブローバイガスに含まれるオイル成分がミスト状となって再循環排気ガス（ＥＧＲガス）中のカーボンに付着することによってデポジットが生成されるのを抑制するために、コンプレッサよりも上流側の吸気通路においてブローバイガス導入部と低圧ＥＧＲガス導入部とが近接配置された部位に、ヒータを備えている。

特開２００８−０３８６９６号公報 特開２００９−１７４４４４号公報 特開２００８−２５５９５７号公報 国際公開第２００７／０８１３４２号公報

上記特許文献１に記載の内燃機関のようにコンプレッサよりも上流側の吸気通路の壁面を加熱することによって、吸気通路に導入されたＥＧＲガスが吸気通路の壁面に触れて凝縮水が発生することを抑制することができる。しかしながら、上記特許文献１に記載の構成によれば、ヒータからの伝熱によってコンプレッサが局所的に熱せられることで、コンプレッサの内部においてデポジットが生成されることが懸念される。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、コンプレッサの上流での凝縮水の発生防止とコンプレッサの内部でのデポジットの生成抑制とを図ることのできる内燃機関を提供することを目的とする。

第１の発明は、内燃機関であって、
吸気通路に配置され、吸入空気を過給するコンプレッサと、
前記コンプレッサよりも上流側の前記吸気通路と排気通路とを接続する排気ガス再循環通路と、
前記排気ガス再循環通路と前記吸気通路との接続部よりも下流側であって前記コンプレッサよりも上流側の前記吸気通路の壁面を加熱するヒータと、
前記ヒータにより加熱される部位と前記コンプレッサの入口との間の前記吸気通路を構成する吸気通路構成部材に配置された断熱ガスケットと、
を備えることを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明において、
前記ヒータは、前記吸気通路の曲がり部に設けられていることを特徴とする。

また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記ヒータによる加熱対象となる加熱対象壁面が周囲から受ける熱量に応じて、前記ヒータを用いて当該加熱対象壁面に供給する熱量を調整する供給熱量調整手段を更に備えることを特徴とする。

また、第４の発明は、第２の発明において、
前記ヒータは、
外部から前記吸気通路に取り込まれた新気が前記曲がり部に流入する際の当該新気の流れと対向する部位を加熱する第１ヒータと、
前記排気ガス再循環通路から前記吸気通路に取り込まれた再循環排気ガスが前記曲がり部に流入する際の当該再循環排気ガスの流れと対向する部位を加熱する第２ヒータと、
を含み、
前記新気の流量と前記再循環排気ガスの流量との関係に基づいて、前記吸気通路の壁面の加熱に用いるヒータを、前記第１ヒータと前記第２ヒータの中から選択するヒータ選択手段を更に備えることを特徴とする。

第１の発明によれば、排気ガス再循環通路と吸気通路との接続部よりも下流側であってコンプレッサよりも上流側の吸気通路の壁面を加熱するヒータを備え、かつ、当該ヒータにより加熱される部位とコンプレッサの入口との間の吸気通路を構成する吸気通路構成部材に配置された断熱ガスケットを備えたことにより、コンプレッサの上流での凝縮水の発生を防止するとともに、ヒータからの電熱でコンプレッサが熱せられることによってコンプレッサの内部でデポジットが生成されるのを抑制することができる。

第２の発明によれば、凝縮水が生じ易い部位を効果的に温めることができ、これにより、凝縮水の発生を効果的に抑制することができる。

第３の発明によれば、加熱対象壁面の周囲の環境の変化を考慮して、当該加熱対象壁面に供給する熱量を適切に設定することができる。

第４の発明によれば、曲がり部に流入する際の新気の流れ方向と再循環排気ガスの流れ方向が異なるものとなる構成を備えている場合において、新気の流量と再循環排気ガスの流量との関係に基づいて凝縮水の発生し易い部位を把握し、そのような部位に対応したヒータを選択して効果的な壁面の加熱を行うことが可能となる。

本発明の実施の形態１の内燃機関のシステム構成を説明するための図である。 本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。 エルボ壁面への供給熱量Ｑ_{ｅｌｂｏｗ}（温水流量ｑｗもしくは電力量Ｑ_{ｈｅａｔｅｒ}）の制御の一例を説明するための図である。 本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態２における内燃機関の特徴部分を説明するための図である。 本発明の実施の形態２において実行されるルーチンのフローチャートである。

実施の形態１．
先ず、図１〜図４を参照して、本発明の実施の形態１について説明する。

［実施の形態１における内燃機関の構成］
図１は、本発明の実施の形態１の内燃機関１０のシステム構成を説明するための図である。図１に示すシステムは、内燃機関１０を備えている。ここでは、内燃機関１０は、４サイクルのディーゼル機関（圧縮着火内燃機関）１０であり、車両に搭載され、その動力源とされているものとする。内燃機関１０は、燃焼室（図示省略）に吸入される空気が流れる吸気通路１２と、燃焼室から排出されるガスが流れる排気通路１４とを備えている。

吸気通路１２の入口近傍には、エアクリーナ１６が設けられている。エアクリーナ１６の下流には、吸気通路１２に吸入される空気の流量を計測するためのエアフローメータ１８と、吸入空気の温度を検出するための吸気温度センサ２０とがそれぞれ設置されている。エアフローメータ１８等の下流には、吸入空気を過給するために、ターボ過給機２２のコンプレッサ２２ａが配置されている。ターボ過給機２２は、コンプレッサ２２ａと一体的に連結され排気ガスの排気エネルギーによって作動するタービン２２ｂを備えている。コンプレッサ２２ａは、タービン２２ｂに入力される排気ガスの排気エネルギーによって回転駆動される。

コンプレッサ２２ａよりも下流側の吸気通路１２には、コンプレッサ２２ａにより圧縮された空気を冷却するためのインタークーラー２４が配置されている。更に、インタークーラー２４の下流には、ディーゼルスロットル２６が配置されている。ターボ過給機２２のタービン２２ｂは、排気通路１４の途中に配置されている。タービン２２ｂよりも下流側の排気通路１４には、排気ガスを浄化するために、酸化触媒２８およびＤＰＦ３０が上流側から順に設置されている。

また、内燃機関１０は、高圧排気ガス還流通路（ＨＰＬ：High Pressure Loop）３２を備えている。ＨＰＬ３２は、タービン２２ｂよりも上流側の排気通路１４とコンプレッサ２２ａよりも下流側の吸気通路１２とを連通するように構成されている。このＨＰＬ３２の途中には、ＨＰＬ３２を通って吸気通路１２に還流する再循環排気ガス（ＥＧＲガス）の量を調整するためのＨＰＬ−ＥＧＲ弁３４が配置されている。

内燃機関１０は、更に、低圧排気ガス還流通路（ＬＰＬ：Low Pressure Loop）３６を備えている。ＬＰＬ３６は、タービン２２ｂよりも下流側かつＤＰＦ３０よりも下流側の排気通路１４とコンプレッサ２２ａよりも上流側の吸気通路１２とを連通するように構成されている。このＬＰＬ３６の途中には、ＥＧＲガスの流れの上流側から順に、ＬＰＬ３６を流れるＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ３８、および、ＬＰＬ３６を通って吸気通路１２に還流するＥＧＲガス量を調整するためのＬＰＬ−ＥＧＲ弁４０が設けられている。また、ＬＰＬ３８と排気通路１４との接続部位よりも下流側の排気通路１４には、排気絞り弁４２が配置されている。

また、内燃機関１０は、内燃機関本体１０ａの内部において発生するブローバイガスをコンプレッサ２２ａよりも上流側の吸気通路１２に還流させるためのＰＣＶ通路４４を備えている。ＰＣＶ通路４４の途中には、ブローバイガス中に含まれるオイルを捕集して除去するためのオイルセパレータ４６が配置されている。

更に、内燃機関１０では、図１に示すように、ＬＰＬ３６と吸気通路１２との接続部よりも下流側であってコンプレッサ２２ａの上流側の吸気通路１２に、曲がり部（エルボ）１２ａが備えられている。曲がり部１２ａは、その内部通路の壁面（すなわち、吸気通路の壁面）を加熱するためのヒータを備えている。このようなヒータとしては、例えば、エンジン冷却水を温水として利用する温水式のものを採用することができる。このような構成のヒータでは、曲がり部１２ａの璧内部にエンジン冷却水流路が形成され、また、曲がり部１２ａの璧内部への温水の供給流量を調整するためのバルブ（図示省略）が備えられる。また、上記ヒータとしては、例えば、電熱式のものを採用することもできる。このような構成のヒータでは、曲がり部１２ａの壁内部もしくは璧外周に電熱線が配置され、電熱線への供給電力は後述のＥＣＵ５０により制御される。以下の明細書中においては、このようなヒータが組み込まれた曲がり部１２ａを、「ヒータ付きエルボ１２ａ」とも称する。

ヒータ付きエルボ１２ａの下流端面１２ａ１は、図示省略する締結具を用いて、コンプレッサ２２ａの入口端面２２ａ１に接合される。本実施形態では、図１に示すように、これらの下流端面１２ａ１と入口端面２２ａ１との間に、シール部材として、断熱性を有する断熱ガスケット４８が用いられている。

更に、本実施形態のシステムは、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０を備えている。ＥＣＵ５０の入力部には、上述したエアフローメータ１８および吸気温度センサ２０に加え、ヒータ付きエルボ１２ａの壁面温度（以下、「エルボ壁面温度」と略する）を検出するための温度センサ５２、および、エンジン冷却水温度を検出するための水温センサ５４等の内燃機関１０の運転状態を検出するための各種センサが接続されている。また、ＥＣＵ５０には、外気温度を検出するための外気温度センサ５６、および、内燃機関１０を搭載する車両の速度を検出するための車速センサ５８が接続されている。更に、ＥＣＵ５０の出力部には、上述したディーゼルスロットル２６、ＨＰＬ−ＥＧＲ弁３４、ＬＰＬ−ＥＧＲ弁４０および排気絞り弁４２に加え、内燃機関１０に燃料を供給するための燃料噴射弁５９等の内燃機関１０の運転を制御するための各種アクチュエータが接続されている。ＥＣＵ５０は、上記各種のセンサ出力と所定のプログラムとに基づいて上記各種アクチュエータを駆動することにより、内燃機関１０の運転状態を制御するものである。

本実施形態の内燃機関１０のように吸気通路にＥＧＲガスを導入する構成を備えている場合には、ＥＧＲガスは水分を多く含むため、吸気通路に導入されたＥＧＲガスと吸気との混合ガスが低温の吸気通路壁面に触れると、凝縮水が発生する。導入されたＥＧＲガスが流れる吸気通路が曲がり部（エルボ）であると、ＥＧＲガスが壁面に当たり易くなるので、凝縮水がより発生し易くなる。発生した凝縮水が液滴となってコンプレッサインペラの外周部（周速が最も高い部分）に当たると、エロージョン摩耗が発生することが懸念される。

これに対し、本実施形態の内燃機関１０は、ＬＰＬ３６の接続部よりも下流側であってコンプレッサ２２ａの上流側の吸気通路１２に、ヒータ付きエルボ１２ａを備えている。このような構成によれば、ＥＧＲガスの導入に先立ってヒータ付きエルボ１２ａの壁面を温めておくことにより、凝縮水の発生を抑制することができる。これにより、エロージョン摩耗に関する懸念を解消することができる。また、上記ヒータを設けたことにより、ＥＧＲガスの導入タイミングに関する制約を軽減させることができる。より具体的には、例えば、本来であれば吸気通路壁面が冷えている冷間始動直後であっても、ヒータを事前に作動させておくことで、ＥＧＲガスの導入を開始させることが可能となる。その結果、ＥＧＲガスを導入可能な運転条件を増やすことができるので、より多くの運転条件においてＥＧＲガスの導入による燃費および排気エミッションの改善が可能となる。そして、ヒータを曲がり部（エルボ）１２ａに備えるようにしたことにより、凝縮水が生じ易い部位を効果的に温めることができ、これにより、凝縮水の発生を効果的に抑制することができる。

そのうえで、本実施形態の内燃機関１０では、ヒータ付きエルボ１２ａとコンプレッサ２２ａの入口部との接合部に、断熱ガスケット４８が介在している。このような構成を採用することにより、ヒータ付きエルボ１２ａからの伝熱によってコンプレッサ２２ａのハウジングが局所的に熱せられて温度上昇するのを防止することができる。これにより、コンプレッサ２２ａの内部でのデポジットの生成を抑制することができる。また、運転条件によっては吸気温度の上昇による出力低下を防止することができる。また、上記の断熱ガスケット４８を備えたことにより、ヒータによる熱エネルギーを効果的に曲がり部１２ａの壁面（エルボ壁面）に与えることが可能となる。

［ヒータ制御］
次に、上述したヒータ付きエルボ１２ａが備えるヒータの制御について説明する。
上記ヒータは、特別な制御を伴わずに内燃機関１０の運転中に常時作動状態となるものであってもよいが、以下に示すようなヒータ制御が行われるようになっていることが好適である。

すなわち、本実施形態では、内燃機関１０が始動してから停止するまでの間は、ＥＧＲガスからの凝縮水の発生を防止するために、エルボ壁面温度Ｔ_{ｅｌｂｏｗ}が所定の目標エルボ壁面温度Ｔ_{Ｔｅｌｂｏｗ}（一例として、５０℃）を常時保持するようにヒータの制御（エルボ壁面の加熱のＯＮ、ＯＦＦ）が行われる。

図２は、上述したエルボ壁面温度Ｔ_{ｅｌｂｏｗ}の制御を実現するために、ＥＣＵ５０が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。
図２に示すルーチンでは、ＥＣＵ５０は、先ず、エルボ壁面温度Ｔ_{ｅｌｂｏｗ}が目標エルボ壁面温度Ｔ_{Ｔｅｌｂｏｗ}以上であるか否かを判定する（ステップ１００）。

上記ステップ１００においてエルボ壁面温度Ｔ_{ｅｌｂｏｗ}が目標エルボ壁面温度Ｔ_{Ｔｅｌｂｏｗ}以上であると判定した場合には、ＥＣＵ５０は、ヒータをＯＦＦとする（ステップ１０２）。より具体的には、温水式のヒータを備えた場合であれば、バルブを閉じることによってエルボ壁面への温水供給が停止され、電熱式のヒータを備えた場合であれば、ヒータへの通電が停止される。

一方、上記ステップ１００においてエルボ壁面温度Ｔ_{ｅｌｂｏｗ}が目標エルボ壁面温度Ｔ_{Ｔｅｌｂｏｗ}を下回ると判定した場合には、ＥＣＵ５０は、ヒータをＯＮとする（ステップ１０４）。より具体的には、温水式のヒータを備えた場合であれば、バルブを開くことによってエルボ壁面への温水供給が実行され、電熱式のヒータを備えた場合であれば、ヒータへの通電が実行される。目標エルボ壁面温度Ｔ_{Ｔｅｌｂｏｗ}に保持するためにヒータ付きエルボ１２ａに供給すべき熱量Ｑ_{ｅｌｂｏｗ}は、温度センサ５２によって検出されるエルボ壁面温度Ｔ_{ｅｌｂｏｗ}、および目標エルボ壁面温度Ｔ_{Ｔｅｌｂｏｗ}をパラメータとして実験により予め求めた関数ｆ（Ｔ_{ｅｌｂｏｗ}、Ｔ_{Ｔｅｌｂｏｗ}）に従って算出可能である。そのうえで、目標エルボ壁面温度Ｔ_{Ｔｅｌｂｏｗ}に保持するためにヒータ付きエルボ１２ａに供給すべき温水流量ｑｗは、上記熱量Ｑ_{ｅｌｂｏｗ}、および水温センサ５４によって検出される温水温度（エンジン冷却水温度）Ｔｗをパラメータとして実験により予め求めた関数ｆ（Ｑ_{ｅｌｂｏｗ}、Ｔｗ）に従って算出可能である。また、目標エルボ壁面温度Ｔ_{Ｔｅｌｂｏｗ}に保持するためにヒータ付きエルボ１２ａに供給すべき電力量Ｑ_{ｈｅａｔｅｒ}は、上記熱量Ｑ_{ｅｌｂｏｗ}、をパラメータとして実験により予め求めた関数ｆ（Ｑ_{ｅｌｂｏｗ}）に従って算出可能である。

以上説明した図２に示すルーチンによれば、エルボ壁面温度Ｔ_{ｅｌｂｏｗ}を目標とする適切な温度に制御することが可能となる。そのうえで、以下に説明するように、外気温度と吸気温度とＬＰＬ−ＥＧＲガス温度とを用いて、エルボ壁面温度Ｔ_{ｅｌｂｏｗ}を目標値Ｔ_{Ｔｅｌｂｏｗ}に保持するために必要なエルボ壁面への供給熱量Ｑ_{ｅｌｂｏｗ}（温水流量ｑｗもしくは電力量Ｑ_{ｈｅａｔｅｒ}）の制御を行うようにしてもよい。

あるエルボ壁面温度Ｔ_{ｅｌｂｏｗ}にあるヒータ付きエルボ１２ａが単位時間内に周囲から与えられる熱量Ｑ_ＡＬＬは、外気からの侵入熱量Ｑ０と吸気（新気）からの侵入熱量Ｑ_ａとＬＰＬ−ＥＧＲガスからの侵入熱量Ｑ_{ＬＰＬ−ＥＧＲ}との和として表すことができる。より具体的には、外気侵入熱量Ｑ０は、補正外気温度Ｔ０_ｃａｌおよびエルボ壁面温度Ｔ_{ｅｌｂｏｗ}をパラメータとして実験により予め求めた関数ｆ（Ｔ０_ｃａｌ、Ｔ_{ｅｌｂｏｗ}）に従って算出可能である。補正外気温度Ｔ０_ｃａｌは、エルボ壁面近傍での正確な外気温度を取得するために、外気温度センサ５６によって検出される外気温度Ｔ０および車速センサ５８によって検出される車速Ｖ_ｃａｒをパラメータとして実験により予め求めた関数ｆ（Ｔ０、Ｖ_ｃａｒ）に従って算出可能である。また、吸気侵入熱量Ｑ_ａは、吸気温度センサ２０によって検出される（コンプレッサ２２ａ上流での）吸気温度Ｔ１、エアフローメータ１８によって計測されるコンプレッサ空気流量Ｇ_ａｉn、およびエルボ壁面温度Ｔ_{ｅｌｂｏｗ}をパラメータとして実験により予め求めた関数ｆ（Ｔ０、Ｇ_ａｉn、Ｔ_{ｅｌｂｏｗ}）に従って算出可能である。ＬＰＬ−ＥＧＲガス侵入熱量Ｑ_{ＬＰＬ−ＥＧＲ}は、ＬＰＬ−ＥＧＲガス温度Ｔ_{ＬＰＬ−ＥＧＲ}、ＬＰＬ−ＥＧＲガス流量Ｇ_{ＬＰＬ−ＥＧＲ}およびエルボ壁面温度Ｔ_{ｅｌｂｏｗ}をパラメータとして実験により予め求めた関数ｆ（Ｔ_{ＬＰＬ−ＥＧＲ}、Ｇ_{ＬＰＬ−ＥＧＲ}、Ｔ_{ｅｌｂｏｗ}）に従って算出可能である。尚、ＬＰＬ−ＥＧＲガス温度Ｔ_{ＬＰＬ−ＥＧＲ}は、センサを用いて取得してもよいし、例えば、排気温度などに基づいて推定してもよい。また、ＬＰＬ−ＥＧＲガス流量Ｇ_{ＬＰＬ−ＥＧＲ}は、例えば、ＬＰＬ３６の流量係数および吸気圧と排気圧との差圧を用いて推定することができる。

図３は、エルボ壁面への供給熱量Ｑ_{ｅｌｂｏｗ}（温水流量ｑｗもしくは電力量Ｑ_{ｈｅａｔｅｒ}）の制御の一例を説明するための図である。
図２を参照して上述したヒータ制御に加え、以下に説明する制御を行うようにしてもよい。すなわち、ヒータ付きエルボ１２ａが周囲から受ける熱量Ｑ_ＡＬＬを上記のように算出したうえで、当該熱量Ｑ_ＡＬＬが所定の判定値ＱＡよりも大きいか否かに応じて、温水流量ｑｗもしくは電力量Ｑ_{ｈｅａｔｅｒ}を変更するようにしてもよい。より具体的には、図３に示すように、上記熱量Ｑ_ＡＬＬが判定値ＱＡよりも大きい場合には、所定の温水流量ｑｗ１（もしくは電力量Ｑ_{ｈｅａｔｅｒ１}）を用いることとし、一方、上記熱量Ｑ_ＡＬＬが判定値ＱＡ以下となる場合には、所定の温水流量ｑｗ２（＞ｑｗ１）（もしくは電力量Ｑ_{ｈｅａｔｅｒ２}（＞Ｑ_{ｈｅａｔｅｒ１}））を用いることとしてもよい。尚、ここでは、温水流量ｑｗもしくは電力量Ｑ_{ｈｅａｔｅｒ}を２段階に切り替える例について説明したが、温水流量ｑｗ等の切り替えは、３段階以上であってもよい。

図４は、図３に示す制御例を実現するために、ＥＣＵ５０が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。尚、本ルーチンの処理は、上記図２に示すルーチンにおいてヒータＯＮとされた場合（ステップ１０４）に実行されるものとする。

図４に示すルーチンでは、ＥＣＵ５０は、先ず、ヒータ付きエルボ１２ａが周囲から受ける熱量Ｑ_ＡＬＬが所定の判定値ＱＡよりも大きいか否かを判定する（ステップ２００）。その結果、本ステップ２００の判定が成立する場合には、ＥＣＵ５０は、上述したように、所定の温水流量ｑｗ１（もしくは電力量Ｑ_{ｈｅａｔｅｒ１}）を選択する（ステップ２０２）。一方、上記ステップ２００の判定が不成立となる場合には、ＥＣＵ５０は、上述したように、所定の温水流量ｑｗ２（＞ｑｗ１）（もしくは電力量Ｑ_{ｈｅａｔｅｒ２}（＞Ｑ_{ｈｅａｔｅｒ１}））を選択する（ステップ２０４）。

以上説明した図４に示すルーチンによれば、外気温度Ｔ０と吸気温度Ｔ１とＬＰＬ−ＥＧＲガス温度Ｔ_{ＬＰＬ−ＥＧＲ}とに基づいて算出した熱量Ｑ_ＡＬＬを用いて、エルボ壁面温度Ｔ_{ｅｌｂｏｗ}を目標値Ｔ_{Ｔｅｌｂｏｗ}に保持するために必要なエルボ壁面への供給熱量Ｑ_{ｅｌｂｏｗ}（温水流量ｑｗもしくは電力量Ｑ_{ｈｅａｔｅｒ}）が調整されることになる。これにより、エルボ壁面の周囲の環境の変化を考慮して、ヒータ付きエルボ１２ａに供給する熱量Ｑ_{ｅｌｂｏｗ}（温水流量ｑｗもしくは電力量Ｑ_{ｈｅａｔｅｒ}）を適切に設定することができる。

尚、上述した実施の形態１においては、低圧排気ガス還流通路（ＬＰＬ）３６が前記第１の発明における「排気ガス再循環通路」に相当している。
また、上述した実施の形態１においては、ヒータ付きエルボ１２ａの内壁面が前記第３の発明における「加熱対象壁面」に相当しているとともに、ＥＣＵ５０が上記図４に示すルーチンの一連の処理を実行することにより前記第３の発明における「供給熱量調整手段」が実現されている。

実施の形態２．
次に、図５および図６を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。

［実施の形態２における特徴的な構成］
図５は、本発明の実施の形態２における内燃機関６０の特徴部分を説明するための図である。尚、図５において、上記図１に示す構成要素と同一の要素については、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。

本実施形態の内燃機関６０は、吸気通路６２の曲がり部（ヒータ付きエルボ）６２ａがヒータ付きエルボ１２ａに代えて備えられている点を除き、上述した実施の形態１の内燃機関１０と同様に構成されているものとする。

図５に示すように、本実施形態のヒータ付きエルボ６２ａは、外部から吸気通路６２に取り込まれた新気がヒータ付きエルボ６２ａに流入する際の新気の流れに対向する部位を加熱するヒータ６４（ヒータＡとも称する）と、ＬＰＬ３６から吸気通路６２に導入されたＥＧＲガスがヒータ付きエルボ６２ａに流入する際のＥＧＲガスの流れに対向する部位を加熱するヒータ６６（ヒータＢとも称する）とを個別に制御可能な態様で備えている。図５に示す構成例では、ヒータ６４は、ヒータ付きエルボ６２ａにおける円弧の外側に配置されており、ヒータ６６は、ヒータ付きエルボ６２ａにおける円弧の内側に配置されている。

上記のように、本実施形態は、ヒータが備えられる部位が曲がり部（エルボ）であり、かつ、吸気通路に対するＬＰＬの接続部が曲がり部の上流端の近傍に設けられていることで、曲がり部に流入する際の吸気の流れ方向とＥＧＲガスの流れ方向が異なるものとなる構成を備えていることを前提としている。

上記の前提構成を備えている場合には、図５に示すヒータ付きエルボ６２ａがそうであるように、吸気（新気）の流れがＬＰＬ−ＥＧＲガスの流れよりも強い場合（図５中における下向きの流れが強い場合）には、ヒータ付きエルボ６２ａ内に流入したガスは、ヒータ６４（ヒータＡ）が備えられている円弧の外側の内壁面に当たり易くなる。一方、吸気（新気）の流れよりもＬＰＬ−ＥＧＲガスの流れの方が強い場合（図５中における右向きの流れが強い場合）には、ヒータ付きエルボ６２ａ内に流入したガスは、ヒータ６６（ヒータＢ）が備えられている円弧の内側の内壁面に当たり易くなる。

そこで、本実施形態では、ヒータ付きエルボ６２ａの入口において吸気の流れがＬＰＬ−ＥＧＲガスの流れよりも強い場合には、吸気の流れ方向にあるヒータＡを作動させることとし、逆に、吸気の流れよりもＬＰＬ−ＥＧＲガスの流れの方が強い場合には、ＬＰＬ−ＥＧＲガスの流れ方向にあるヒータＢを作動させることとした。

図６は、上述したヒータＡ、Ｂの作動の選択を実現するために、ＥＣＵ５０が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。尚、本ルーチンの処理は、上記図２に示すルーチンにおいてヒータＯＮとされた場合（ステップ１０４）に実行されるものとする。

図６に示すルーチンでは、ＥＣＵ５０は、先ず、ＬＰＬ−ＥＧＲガス流量Ｇ_{ＬＰＬ−ＥＧＲ}と吸気流量Ｇ_ａｉｎとの流量比Ｇ_{ＬＰＬ−ＥＧＲ}／Ｇ_ａｉｎが所定の判定値Ｒよりも小さいか否かを判定する（ステップ３００）。

上記ステップ３００において流量比Ｇ_{ＬＰＬ−ＥＧＲ}／Ｇ_ａｉｎが判定値Ｒよりも小さいと判定した場合、すなわち、吸気流量Ｇ_ａｉｎがＬＰＬ−ＥＧＲガス流量Ｇ_{ＬＰＬ−ＥＧＲ}よりも十分に多いためにヒータ付きエルボ６２ａの入口において吸気の流れがＬＰＬ−ＥＧＲガスの流れよりも強いと判断できる場合には、ＥＣＵ５０は、ヒータＡ（ヒータ６４）を作動させる（ステップ３０２）。より具体的には、ヒータＡが温水式の場合であれば、バルブを開くことによってエルボ壁面への温水供給が実行され、電熱式の場合であれば、ヒータＡへの通電が実行される。

一方、上記ステップ３００において流量比Ｇ_{ＬＰＬ−ＥＧＲ}／Ｇ_ａｉｎが判定値Ｒ以上であると判定した場合、すなわち、上記ステップ３００の判定が成立する場合と比べて吸気流量Ｇ_ａｉｎに対するＬＰＬ−ＥＧＲガス流量Ｇ_{ＬＰＬ−ＥＧＲ}割合が大きいためにヒータ付きエルボ６２ａの入口において吸気の流れよりもＬＰＬ−ＥＧＲガスの流れの方が強いと判断できる場合には、ＥＣＵ５０は、ヒータＢ（ヒータ６６）を作動させる（ステップ３０４）。より具体的には、ヒータＢが温水式の場合であれば、バルブを開くことによってエルボ壁面への温水供給が実行され、電熱式の場合であれば、ヒータＢへの通電が実行される。

以上説明した図６に示すルーチンによれば、吸気流量Ｇ_ａｉｎとＬＰＬ−ＥＧＲガス流量Ｇ_{ＬＰＬ−ＥＧＲ}との関係を利用して凝縮水の発生し易い部位を的確に把握し、そのような部位に対応したヒータを選択して当該部位を集中的に加熱することができる。これにより、エルボ壁面の全体をヒータで加熱する場合と比べて、少ない熱エネルギーで効果的なエルボ壁面の加熱を行えるようになる。

尚、上述した実施の形態２においては、ヒータ６４（ヒータＡ）が前記第４の発明における「第１ヒータ」に、ヒータ６６（ヒータＢ）が前記第４の発明における「第２ヒータ」に、それぞれ相当しているとともに、ＥＣＵ５０が上記図６に示すルーチンの一連の処理を実行することにより前記第４の発明における「ヒータ選択手段」が実現されている。

ところで、上述した実施の形態１および２においては、本発明における「ヒータにより加熱される部位」に相当するヒータ付きエルボ１２ａ（もしくは６２ａ）の下流端面１２ａ１（もしくは６２ａ１）と、本発明における「コンプレッサの入口」に相当するコンプレッサ２２ａの入口端面２２ａ１との間に、断熱ガスケット４８を介在させている。しかしながら、本発明における断熱ガスケットの配置部位は、ヒータにより加熱される部位とコンプレッサの入口との間の吸気通路を構成する吸気通路構成部材に配置されるものであれば、上記の態様に限定されるものではない。例えば、ヒータにより加熱される吸気通路の所定部位とコンプレッサの入口との間の吸気通路を構成する吸気通路構成部材が複数に分割された配管として構成されている場合であれば、断熱ガスケットは、その複数の配管同士の接合部のうちの少なくとも１つに介在するものであってもよい。

また、上述した実施の形態１および２においては、吸気通路１２（もしくは６２）の曲がり部（１２ａ（もしくは６２ａ）にヒータを備えることとしている。これにより、ＥＧＲガスが触れて凝縮水が生じやすい部位を効果的に加熱させられるようになる。しかしながら、本発明におけるヒータの配置部位は、必ずしも曲がり部に限定されるものではなく、排気ガス再循環通路の接続部よりも下流側であってコンプレッサよりも上流側に位置する吸気通路の壁面であれば、任意の壁面を加熱するものであってもよい。

また、上述した実施の形態１および２においては、吸入空気を過給するためのコンプレッサとして、排気エネルギーを駆動力として利用するターボ過給機２２のコンプレッサ２２ａを例に挙げて説明を行った。しかしながら、本発明におけるコンプレッサは、ターボ過給機が備えるものに限定されない。すなわち、本発明におけるコンプレッサは、例えば、内燃機関のクランク軸からの動力を利用して駆動されるものであってもよく、或いは、電動モータを利用して駆動されるものであってもよい。

また、上述した実施の形態１および２においては、圧縮着火式のディーゼル機関である内燃機関１０等を例に挙げて説明を行ったが、本発明の対象となる内燃機関は、上記に限定されず、例えば、火花点火式の内燃機関（ガソリンエンジンなど）であってもよい。

１０、６０ 内燃機関
１０ａ 内燃機関本体
１２、６２ 吸気通路
１２ａ、６２ａ 曲がり部（ヒータ付きエルボ）
１２ａ１、６２ａ１ ヒータ付きエルボの下流端面
１４ 排気通路
１６ エアクリーナ
１８ エアフローメータ
２０ 吸気温度センサ
２２ ターボ過給機
２２ａ ターボ過給機のコンプレッサ
２２ａ１ コンプレッサの入口端面
２２ｂ ターボ過給機のタービン
２４ インタークーラー
２６ ディーゼルスロットル
２８ 酸化触媒
３０ ＤＰＦ
３２ 高圧排気ガス還流通路（ＨＰＬ）
３４ ＨＰＬ−ＥＧＲ弁
３６ 低圧排気ガス還流通路（ＬＰＬ）
３８ ＥＧＲクーラ
４０ ＬＰＬ−ＥＧＲ弁
４２ 排気絞り弁
４４ ＰＣＶ通路
４６ オイルセパレータ
４８ 断熱ガスケット
５０ ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
５２ 温度センサ
５４ 水温センサ
５６ 外気温度センサ
５８ 車速センサ
５９ 燃料噴射弁
６４ ヒータ（ヒータＡ）
６６ ヒータ（ヒータＢ）

Claims (4)

1. 吸気通路に配置され、吸入空気を過給するコンプレッサと、
   前記コンプレッサよりも上流側の前記吸気通路と排気通路とを接続する排気ガス再循環通路と、
   前記排気ガス再循環通路と前記吸気通路との接続部よりも下流側であって前記コンプレッサよりも上流側の前記吸気通路の壁面を加熱するヒータと、
   前記ヒータにより加熱される部位と前記コンプレッサの入口との間の前記吸気通路を構成する吸気通路構成部材に配置された断熱ガスケットと、
   を備えることを特徴とする内燃機関。
2. 前記ヒータは、前記吸気通路の曲がり部に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
3. 前記ヒータによる加熱対象となる加熱対象壁面が周囲から受ける熱量に応じて、前記ヒータを用いて当該加熱対象壁面に供給する熱量を調整する供給熱量調整手段を更に備え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。
4. 前記ヒータは、
   外部から前記吸気通路に取り込まれた新気が前記曲がり部に流入する際の当該新気の流れと対向する部位を加熱する第１ヒータと、
   前記排気ガス再循環通路から前記吸気通路に取り込まれた再循環排気ガスが前記曲がり部に流入する際の当該再循環排気ガスの流れと対向する部位を加熱する第２ヒータと、
   を含み、
   前記新気の流量と前記再循環排気ガスの流量との関係に基づいて、前記吸気通路の壁面の加熱に用いるヒータを、前記第１ヒータと前記第２ヒータの中から選択するヒータ選択手段を更に備えることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関。

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