JP2015145621A

JP2015145621A - 内燃機関

Info

Publication number: JP2015145621A
Application number: JP2014017612A
Authority: JP
Inventors: 信樹川本; Nobuki Kawamoto
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-01-31
Filing date: 2014-01-31
Publication date: 2015-08-13
Anticipated expiration: 2034-01-31
Also published as: JP6102772B2

Abstract

【課題】この発明は、コンプレッサよりも上流側の吸気通路にＥＧＲガスが導入される内燃機関に関し、ＥＧＲガスと吸入空気との合流部での凝縮水の発生を抑制することを目的とする。【解決手段】コンプレッサ２４ａよりも上流側の吸気通路１２に対して低温ＥＧＲガスを導入するための低温ＥＧＲ通路３４ａと、高温ＥＧＲガスを導入するための高温ＥＧＲ通路３４ｂとを備える。ＥＧＲ合流部は、吸気通路１２の一部を内管１２ａとし、高温ＥＧＲ通路３４ｂの一部を外管３４ｂ１とする二重管構造を有している。外管３４ｂ１は、外管３４ｂ１に高温ＥＧＲガスを導入するための入口３４ｂ２と、当該入口３４ｂ２よりも吸入空気の上流側に形成され内管１２ａに高温ＥＧＲガスを導入するための出口３４ｂ３とを有する。低温ＥＧＲ通路３４ａは、外管３４ｂ１の出口３４ｂ３と比べて吸入空気の流れ方向の同じ位置から内管１２ａに低温ＥＧＲガスを導入する。【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よりも上流側の吸気通路にＥＧＲガスを導入する構成を備える内燃機関に関する。

従来、例えば特許文献１には、ディーゼルエンジンのＥＧＲ装置が開示されている。この従来のＥＧＲ装置では、ＥＧＲガスを導入するＥＧＲパイプに、ＥＧＲクーラーをバイパスするバイパス通路が接続されている。そして、当該ＥＧＲ装置では、ＥＧＲクーラーの異常な圧力上昇を防止するために、ＥＧＲクーラーの上流側のＥＧＲガスの圧力およびＥＧＲクーラーの出口での冷却水温度のうちのいずれか一方が予め設定された設定値に達したときに、ＥＧＲガスがバイパス通路を流れるようにＥＧＲガスの流路が切り替えられる。

特開２００４−３４６９１８号公報特開２００１−０４１１１０号公報特開２００９−０２４６９２号公報

ところで、吸入空気を過給するコンプレッサよりも上流側の吸気通路にＥＧＲガスを導入する構成を備えている内燃機関では、低吸気温度下においてＥＧＲガスが吸気通路に導入された際に凝縮水が発生し得る。より具体的には、低温の新気によって冷やされた吸気通路の壁面とＥＧＲガスが接触した際にＥＧＲガスが露点以下の温度にまで冷却されると、吸気通路の壁面に結露が発生する。また、ＥＧＲガスが低温の新気と混合した際にＥＧＲガスが露点以下の温度にまで冷却されると、凝結（ミスト）が発生する。このようにして発生した凝縮水がコンプレッサに流入すると、コンプレッサインペラの腐食、エロージョン等が発生す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、吸入空気を過給するコンプレッサよりも上流側の吸気通路にＥＧＲガスが導入される内燃機関であって、ＥＧＲガスと吸入空気との合流部での凝縮水の発生を抑制す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、
吸入空気が流れる吸気通路と、
前記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、
内部を流れるＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラーを有し、前記コンプレッサよりも上流側の前記吸気通路に対して前記ＥＧＲクーラーにより冷却された低温ＥＧＲガスを導入するための低温ＥＧＲ通路と、
内部を流れるＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラーを有さず、もしくは前記低温ＥＧＲ通路が有する前記ＥＧＲクーラーよりも冷却能力の低いＥＧＲクーラーを有し、前記コンプレッサよりも上流側の前記吸気通路に対して低温ＥＧＲガスよりも高温の高温ＥＧＲガスを導入するための高温ＥＧＲ通路と、
前記低温ＥＧＲ通路を流れる低温ＥＧＲガスの流量を調整する低温ＥＧＲ流量調整手段と、
前記高温ＥＧＲ通路を流れる高温ＥＧＲガスの流量を調整する高温ＥＧＲ流量調整手段と、
を備え、
前記コンプレッサよりも上流側の前記吸気通路において低温ＥＧＲガスおよび高温ＥＧＲガスが吸入空気と合流するＥＧＲ合流部は、前記吸気通路の一部を内管とし、前記高温ＥＧＲ通路の一部を外管とする二重管構造を有し、
前記外管は、前記外管に高温ＥＧＲガスを導入するための入口と、当該入口よりも吸入空気の上流側に形成され前記内管に高温ＥＧＲガスを導入するための出口とを有し、
前記低温ＥＧＲ通路は、前記外管の前記出口と比べて吸入空気の流れ方向の下流側の位置もしくは当該流れ方向の同じ位置から前記内管に低温ＥＧＲガスを導入す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、
低温ＥＧＲガスの導入によって前記ＥＧＲ合流部にて凝縮水が発生する状況にある場合に、低温ＥＧＲガスの導入に先立って、高温ＥＧＲガスを導入するＥＧＲ制御手段をさらに備えることを特徴とする。

また、第３の発明は、第２の発明において、
前記ＥＧＲ制御手段は、高温ＥＧＲガスの導入開始後に前記内管の壁面温度が当該内管を流れるガスの露点よりも高くなった後に、低温ＥＧＲガスを導入することを特徴とする。

第１の発明によれば、高温ＥＧＲガスを利用して温度上昇した内管（吸気通路）に対して低温ＥＧＲガスを導入可能なＥＧＲ装置を実現することができる。これにより、ＥＧＲ合流部での凝縮水（凝結および結露）の発生を抑制することができる。

第２の発明によれば、ＥＧＲ合流部にて凝縮水が発生する状況にある場合に、低温ＥＧＲガスの導入に先立って高温ＥＧＲガスを導入することにより、低温ＥＧＲガスの導入時にＥＧＲ合流部での凝縮水の発生を抑制することができる。

第３の発明によれば、低温ＥＧＲガスの導入時にＥＧＲ合流部での凝縮水の発生をより確実に抑制することができる。

本発明の実施の形態１に係る内燃機関のシステム構成を説明するための図である。図１に示すＥＧＲ合流部の具体的な構造を表した図である。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。図３に示すルーチンで参照される各マップの特性を表した図である。

実施の形態１．
［実施の形態１のシステム構成］
図１は、本発明の実施の形態１に係る内燃機関１０のシステム構成を説明するための図である。本実施形態のシステムは、内燃機関（一例として火花点火式ガソリンエンジン）１０を備えている。内燃機関１０の各気筒には、吸気通路１２および排気通路１４が連通している。

吸気通路１２の入口近傍には、エアクリーナ１６が取り付けられている。エアクリーナ１６には、吸気通路１２に吸入される空気（新気）の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ１８、吸入空気の温度を検出するための吸気温度センサ２０、および、吸入空気の湿度を検出するための吸気湿度センサ２２がそれぞれ設けられている。エアクリーナ１６の下流には、ターボ過給機２４のコンプレッサ２４ａが設置されている。コンプレッサ２４ａは、排気通路１４に配置されたタービン２４ｂと連結軸を介して一体的に連結されている。

コンプレッサ２４ａの下流には、コンプレッサ２４ａ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２６が設けられている。インタークーラー２６の下流には、電子制御式のスロットルバルブ２８が設けられている。また、タービン２４ｂよりも下流側の排気通路１４には、排気浄化触媒（ここでは、三元触媒）３０が配置されている。

さらに、図１に示す内燃機関１０は、低圧ループ（ＬＰＬ）式のＥＧＲ装置３２を備えている。ＥＧＲ装置３２は、コンプレッサ２４ａよりも上流側の吸気通路１２に温度の異なる２系統のＥＧＲガスを別々に導入可能とする構成を備えている。具体的には、ＥＧＲ装置３２は、排気浄化触媒３０よりも下流側の排気通路１４とコンプレッサ２４ａよりも上流側の吸気通路１２とを接続するＥＧＲ通路３４を備えている。

ＥＧＲ通路３４は、その途中において二股に分岐した後に吸気通路１２に接続されている。ここでは、ＥＧＲ通路３４の分岐後の一方を「低温ＥＧＲ通路３４ａ」と称し、分岐後の他方を「高温ＥＧＲ通路３４ｂ」と称する。低温ＥＧＲ通路３４ａには、ＥＧＲガスの上流側から順に、ＥＧＲクーラー３６および低温側ＥＧＲバルブ３８が設けられている。ＥＧＲクーラー３６は、低温ＥＧＲ通路３４ａを流れるＥＧＲガスを冷却する。低温側ＥＧＲバルブ３８は、低温ＥＧＲ通路３４ａ内のＥＧＲガス流量を調整する。一方、高温ＥＧＲ通路３４ｂには、その内部のＥＧＲガス流量を調整するための高温側ＥＧＲバルブ４０は設けられているが、ＥＧＲクーラーは設けられていない。

低温ＥＧＲ通路３４ａによれば、ＥＧＲクーラー３６により冷却されたＥＧＲガス（以下、「低温ＥＧＲガス」と称する）を吸気通路１２に導入することができ、高温ＥＧＲ通路３４ｂによれば、低温ＥＧＲガスよりも相対的に高温のＥＧＲガス（以下、「高温ＥＧＲガス」と称する）を吸気通路１２に導入することができる。なお、ここでは、高温ＥＧＲ通路３４ｂにはＥＧＲクーラーを備えていない例について説明した。しかしながら、高温ＥＧＲ通路３４ｂは、低温ＥＧＲガスよりも高温の高温ＥＧＲガスを供給できるようになっていれば、ＥＧＲクーラー３６よりも冷却能力の低いＥＧＲクーラーを備えていてもよい。

低温ＥＧＲ通路３４ａおよび高温ＥＧＲ通路３４ｂからの低温ＥＧＲガスおよび高温ＥＧＲガスが吸入空気と合流する「ＥＧＲ合流部」の構造は、本実施形態の特徴部分であるので、図２を参照して後に詳述する。

さらに、図１に示すシステムは、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、吸気温度センサ２０および吸気湿度センサ２２に加え、吸気圧力センサ５２、クランク角センサ５４、および水温センサ５６等の内燃機関１０の運転状態を検知するための各種センサが接続されている。吸気圧力センサ５２は、ＥＧＲ合流部での吸気通路１２内の圧力を検知し、クランク角センサ５４は、エンジン回転数を検知し、水温センサ５６は、内燃機関１０を冷却する冷却水温度を検知する。また、ＥＣＵ５０の出力部には、上述したスロットルバルブ２８、低温側ＥＧＲバルブ３８および高温側ＥＧＲバルブ４０に加え、内燃機関１０に燃料を供給するための燃料噴射弁５８、および、筒内の混合気に点火するための点火装置６０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、上述した各種センサの出力と所定のプログラムとに従って各種アクチュエータを作動させることにより、内燃機関１０の運転を制御するものである。

［ＥＧＲ合流部の構造］
図２は、図１に示すＥＧＲ合流部の具体的な構造を表した図である。より具体的には、図２（Ａ）はＥＧＲ合流部の縦断面図であり、図２（Ｂ）は図２（Ａ）中に示すＡ−Ａ線断面図である。

図２に示すように、ＥＧＲ合流部は、吸気通路１２の一部を内管１２ａとし、高温ＥＧＲ通路３４ｂの一部を外管３４ｂ１とする二重管構造を利用して構成されている。二重管構造とされた部位は、コンプレッサ２４ａに近接した位置に設けられている。

高温ＥＧＲ通路３４ｂの一部として機能する外管３４ｂ１は、その内部に高温ＥＧＲガスを導入するための入口３４ｂ２と、当該入口３４ｂ２よりも吸入空気の流れの上流側に形成され内管１２ａに高温ＥＧＲガスを導入するための出口３４ｂ３とを有している。一方、低温ＥＧＲ通路３４ａの吸気通路１２への接続口３４ａ１は、図２（Ａ）に示すように吸入空気の流れ方向に関しては外管３４ｂ１の出口３４ｂ３と同じ位置に設けられており、かつ、図２（Ｂ）に示すように内管１２ａの周方向に関しては外管３４ｂ１の出口３４ｂ３と対向する位置に設けられている。より具体的には、低温ＥＧＲ通路３４ａは、外管３４ｂ１とは連通せずに外管３４ｂ１を貫通して内管１２ａに接続されている。

上記の構成により、低温側ＥＧＲバルブ３８の開弁時には、高温ＥＧＲガスは、コンプレッサ２４ａに近い入口３４ｂ２から外管３４ｂ１に流入した後に、内管１２ａを流れる吸入空気と対向して外管３４ｂ１内を吸入空気の上流側に向けて流れる。そして、高温ＥＧＲガスは、入口３４ｂ２よりも吸入空気の上流側の出口３４ｂ３から内管１２ａに導入される。また、高温側ＥＧＲバルブ４０の開弁時には、低温ＥＧＲガスは、高温ＥＧＲガスと対向する位置から内管１２ａに導入される。

従来の１系統のＥＧＲ通路を利用した場合には、ＥＧＲガス温度は運転条件によって一義的に定まる。これに対し、低温ＥＧＲ通路３４ａと高温ＥＧＲ通路３４ｂという２系統のＥＧＲ通路３４を備える本実施形態によれば、低温ＥＧＲガスと高温ＥＧＲガスとの混合割合をＥＧＲバルブ３８、４０で制御することでＥＧＲガス温度を調整することができる。これにより、排気ガスが高温となる高負荷運転時には低温ＥＧＲ通路３４ａを主として用いてＥＧＲガスの冷却を満足しつつ、低負荷運転時には高温ＥＧＲ通路３４ｂを主として用いて高温を保持したＥＧＲガスを導入することができる。

（１）そのうえで、本実施形態では、ＥＧＲ合流部の構造として、吸入空気が流れる内管１２ａと、吸入空気の下流側から上流側に高温ＥＧＲガスが流れる外管３４ｂ１とによる二重管構造を利用したことにより、次のような効果が得られる。すなわち、外管３４ｂ１を流れる高温ＥＧＲガスによって吸気通路１２（内管１２ａ）の壁面温度を速やかに上昇させることができる。より具体的には、高温ＥＧＲガスの流通開始と同時に内管１２ａの壁面が加熱され始めるため、応答性良く壁面温度を高めることができる。また、エンジン冷却水温度が低いことによる制限を受けることなく、ＥＧＲガスを導入できるようになる。

そして、高温ＥＧＲガスを吸入空気の下流側から上流側に向けて流すことで、ＥＧＲガスが新気と合流して流れてくる前に吸気通路１２の壁面温度を高めておくことができる。また、外管３４ｂ１内の高温ＥＧＲガスの流れが内管１２ａ内の新気の流れと対向流になるので、高温ＥＧＲガスから内管１２ａの壁面、さらには新気への熱伝達を効率良く行えるようになる。

（２）さらに、本実施形態では、高温ＥＧＲガスと低温ＥＧＲガスとが別々の経路から対向して新気と合流するように構成したことにより、次のような効果が得られる。すなわち、低温ＥＧＲガスに先立って高温ＥＧＲガスを導入しておくことで、低温ＥＧＲガスと新気との合流部近傍を高温ＥＧＲガスによって高温場とすることができる。これにより、低温ＥＧＲガスが新気に直接的に合流しないようにすることができるので、低吸気温度下においてＥＧＲガスと新気との合流による凝結の発生を抑制することができる。また、高温ＥＧＲガスと低温ＥＧＲガスとを対向して合流させることで、噴流同士がぶつかり合い、乱流が生じる。これにより、ＥＧＲガスと新気との混合が促進するので、コンプレッサ２４ａの上流の温度場が均一となる。その結果、局所的に高温な部位が存在した状態で新気とＥＧＲガスとの混合ガスがコンプレッサ２４ａに流入しにくくすることができるので、コンプレッサインペラへのデポジット堆積を抑制することができる。

また、上記（１）、（２）により、高温ＥＧＲガスによって壁面が温められている吸気通路１２（内管１２ａ）に対して、低温ＥＧＲガスを導入できるようになる。これにより、低吸気温度下において吸気通路１２の壁面での凝縮水（結露）の発生を抑制することができる。その結果、結露の発生と上述した凝結の発生とを抑制することができるので、コンプレッサインペラの腐食、エロージョン等の凝縮水発生に伴う不具合を防止することができる。

［実施の形態１における特徴的なＥＧＲ制御］
温度の異なる２系統のＥＧＲガスを導入可能な本実施形態では、ＥＧＲガスの導入を許可するＥＧＲ作動条件が成立した際には、基本的には、運転条件（エンジン負荷率およびエンジン回転数）に応じた適切な温度でのＥＧＲガスを供給できるように混合割合が調整された低温ＥＧＲガスと高温ＥＧＲガスとの混合ＥＧＲガスが導入されるようになっている。

そのうえで、ＥＧＲ合流部での凝縮水の発生を防止するために、次のようなＥＧＲ制御が行われる。すなわち、低温ＥＧＲガスの導入によってＥＧＲ合流部にて凝縮水（上述した凝結および結露）が発生する状況にあると判断された場合には、低温ＥＧＲガスの導入に先立って高温ＥＧＲガスが導入される。そして、高温ＥＧＲガスの導入開始後に内管１２ａの壁面温度が当該内管１２ａを流れるガスの露点よりも高くなったと判断された後に、低温ＥＧＲガスの導入が許可され、適切に調量された混合ＥＧＲガスが導入される。

図３は、上述したＥＧＲ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。なお、本ルーチンは、所定の制御周期毎に繰り返し実行される。図４は、図３に示すルーチンで参照される各マップの特性を表した図である。

図３に示すルーチンでは、ＥＣＵ５０は、まず、所定のＥＧＲ作動条件が成立するか否かを判定する（ステップ１００）。ＥＧＲ作動条件は、エンジン冷却水温度および吸気温度がそれぞれ所定範囲内にあるか否か等の所定の判定が成立した時に成立する。

ＥＧＲ作動条件が成立したと判定した場合には、ＥＣＵ５０は、低温ＥＧＲガスの導入によってＥＧＲ合流部にて凝縮水が発生する状況にあるか否かを判断するために、ＥＧＲ合流部において吸入空気の温度（吸気温度）が露点よりも低いか否かを判定する（ステップ１０２）。ここでは、ＥＧＲ合流部の吸気温度は吸気温度センサ２０を利用して取得される。また、ＥＧＲ合流部のガスの露点は、吸気温度センサ２０、吸気湿度センサ２２および吸気圧力センサ５２を利用して取得される吸気温度、吸気湿度および吸気圧力に基づいて所定のマップを参照して算出される。

ステップ１０２においてＥＧＲ合流部の吸気温度が露点以上であると判定した場合、すなわち、低温ＥＧＲガスを導入してもＥＧＲ合流部において凝縮水が発生する状況ではないと判断できる場合には、ＥＣＵ５０は、ステップ１１４に進み、低温ＥＧＲガスの導入を許可する。

一方、ステップ１０２においてＥＧＲ合流部の吸気温度が露点よりも低いと判定した場合、すなわち、低温ＥＧＲガスの導入によってＥＧＲ合流部において凝縮水が発生する状況にあると判断できる場合には、ＥＣＵ５０は、ステップ１０４〜１１２に従ったプレヒート制御を実行するためにステップ１０４に進む。ここでいうプレヒート制御とは、低温ＥＧＲガスの導入に先立ち、内管１２ａの壁面温度が当該内管１２ａを流れるガスの露点よりも高くなるまで高温ＥＧＲガスの導入によって内管１２ａを加熱する制御のことである。

ステップ１０４では、ＥＣＵ５０は、内管１２ａの壁面温度を内管１２ａを流れるガスの露点よりも高くするために必要な内管壁面の温度上昇量の目標値を算出する。内管壁面の温度上昇量の目標値は、ステップ１０２におけるガスの露点と温度との差に基づく値として算出される。より具体的には、当該目標値は、ガスの露点と温度との差が大きいほど大きな値として算出される。

次に、ＥＣＵ５０は、上記目標値での内管壁面の温度上昇を実現するための必要熱量を算出する（ステップ１０６）。必要熱量は、図４（Ａ）に示すように、内管壁面の温度上昇量の目標値が大きいほど大きな値として算出される。

次に、ＥＣＵ５０は、算出された必要熱量を確保するために導入する高温ＥＧＲガス量、および、当該高温ＥＧＲガス量を実現するために用いる高温側ＥＧＲバルブ４０の開度を算出する（ステップ１０８）。現在の運転条件（エンジン回転数およびエンジン負荷率）において筒内から排出される排気ガスの温度は、図４（Ｂ）に示すようなマップに従って算出することができる。そして、ＥＧＲガス温度（より具体的には、外管３４ｂ１の入口３４ｂ２での高温ＥＧＲガス温度）は、排気ガスの温度に基づいて推定することができる。

本ステップ１０８では、推定した高温ＥＧＲガス温度の下で上記必要熱量を確保するために必要な高温ＥＧＲガス量が算出される。さらに、本ステップ１０８では、図４（Ｃ）に示す吸排気の差圧マップを利用して、現在の運転条件にて流通可能な高温ＥＧＲガスの流量が算出される。ここで、高温ＥＧＲガスの流量が多過ぎると燃焼に悪影響を与えてしまう。このため、流通可能な高温ＥＧＲガスの流量の範囲内で、燃焼に悪影響を与えない流量に制御するための高温側ＥＧＲバルブ４０のバルブ開度が算出される。また、当該開度の下で上記高温ＥＧＲガス量を満足するための高温ＥＧＲガスの必要流通時間が算出される。

次に、ＥＣＵ５０は、高温ＥＧＲガスを導入するために、算出されたバルブ開度が得られるように高温側ＥＧＲバルブ４０を制御する（ステップ１１０）。なお、高温ＥＧＲガスの導入に伴って、燃焼を悪化させないために必要に応じて点火時期等の補正を実行してもよい。

次に、ＥＣＵ５０は、高温ＥＧＲガスの導入によって供給された熱量が上記必要熱量以上となったか否かを判定する（ステップ１１２）。本判定が成立した場合には、内管１２ａの壁面温度が内管１２ａを流れるガスの露点よりも高くなったと判断することができる。ここでは、本判定の一例として、高温ＥＧＲガスの導入時間が上記必要流通時間に達したか否かが判断される。なお、内管１２ａの壁面温度を検出するための温度センサを備えている場合であれば、上記の時間での判断に代え、温度検出値がガスの露点よりも高くなった否かを判断してもよい。

ステップ１１２の判定が不成立となる間は、プレヒート制御のための高温ＥＧＲガスの導入が継続される。一方、ステップ１１２の判定が成立する場合、すなわち、内管１２ａの壁面温度が内管１２ａを流れるガスの露点よりも高くなったと判断できる場合には、ＥＣＵ５０は、ステップ１１４に進み、低温ＥＧＲガスの導入を許可する。

低温ＥＧＲガスの導入を許可した場合には、ＥＣＵ５０は、低温ＥＧＲガスと高温ＥＧＲガスの混合割合を算出する（ステップ１１６）。具体的には、ＥＣＵ５０は、ＥＧＲ合流部での混合ＥＧＲガス温度の推定値を上記混合割合との関係で定めたマップ（図示省略）を記憶しており、本ステップ１１６では、そのようなマップを参照して、ＥＧＲ合流部での新気と高温ＥＧＲガスと低温ＥＧＲガスとの混合ガスの温度が当該混合ガスの露点よりも高くなるように、混合割合を算出する。当該混合割合は、ＥＧＲ合流部での混合ＥＧＲガス温度が所定範囲（混合ガスの露点により下限値が特定され、コンプレッサインペラへのデポジット抑制の観点で上限値が特定される範囲）内に収まるように決定されることが好ましい。

次に、ＥＣＵ５０は、算出された混合割合を満足し、かつ、低温ＥＧＲガスと高温ＥＧＲガスの合計でのＥＧＲガス流量が現在の運転条件に応じたＥＧＲ率を満足する値となるように、低温側ＥＧＲバルブ３８および高温側ＥＧＲバルブ４０の開度を調整する（ステップ１１８）。

以上説明した図３に示すルーチンによれば、ＥＧＲ作動条件が成立した際に低温ＥＧＲガスの導入によって凝縮水が発生する状況にある場合には、低温ＥＧＲガスの導入を禁止しつつ、プレヒート制御が実行される。そして、内管１２ａの壁面温度が内管１２ａを流れるガスの露点よりも高くなるまでプレヒート制御によって内管１２ａが加熱された後に、上記混合ＥＧＲガスの導入が許可される。このように、凝縮水が発生する状況にある場合には、プレヒート制御の実行に要する時間だけ低温ＥＧＲガスの導入が遅延されることになる。これにより、低吸気温度下においてＥＧＲ合流部での凝縮水の発生を抑制しつつ、プレヒート制御によって出来るだけ早期に所望量でのＥＧＲガスの導入を行えるようになる。

ところで、上述した実施の形態１においては、吸気通路１２への低温ＥＧＲ通路３４ａの接続口３４ａ１は、吸入空気の流れ方向に関しては外管３４ｂ１の出口３４ｂ３と同じ位置に設けられており、かつ、内管１２ａの周方向に関しては外管３４ｂ１の出口３４ｂ３と対向する位置に設けられている。しかしながら、吸入空気の流れ方向における低温ＥＧＲ通路３４ａの接続口３４ａ１は、外管３４ｂ１の出口３４ｂ３と同じ位置に限らず、当該出口３４ｂ３よりも下流側にオフセットした位置であってもよい。また、内管１２ａの周方向に関して、接続口３４ａ１は、外管３４ｂ１の出口３４ｂ３と対向する位置以外の位置に設けられていてもよい。

また、上述した実施の形態１においては、低温ＥＧＲ通路３４ａと高温ＥＧＲ通路３４ｂが排気通路１４との接続部を共有している構成を例に挙げて説明を行った。しかしながら、本発明における低温ＥＧＲ通路および高温ＥＧＲ通路は、上記の構成のように１本のＥＧＲ通路から二股に分岐した後の部位とされたものに限らず、それぞれが独立して排気通路に接続されるものであってもよい。

なお、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ５０が低温側ＥＧＲバルブ３８の開度を制御することにより前記第１の発明における「低温ＥＧＲ流量調整手段」が実現されており、ＥＣＵ５０が高温側ＥＧＲバルブ４０の開度を制御することにより前記第１の発明における「高温ＥＧＲ流量調整手段」が実現されている。
また、ＥＣＵ５０が上記図３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２の発明における「ＥＧＲ制御手段」が実現されている。

１０内燃機関
１２吸気通路
１２ａ内管
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吸気湿度センサ
２４ターボ過給機
２４ａコンプレッサ
２４ｂタービン
２６インタークーラー
２８スロットルバルブ
３０排気浄化触媒
３２ＥＧＲ装置
３４ＥＧＲ通路
３４ａ低温ＥＧＲ通路
３４ａ１低温ＥＧＲ通路の吸気通路への接続口
３４ｂ高温ＥＧＲ通路
３４ｂ１外管
３４ｂ２外管の入口
３４ｂ３外管の出口
３６ＥＧＲクーラー
３８低温側ＥＧＲバルブ
４０高温側ＥＧＲバルブ
５０ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
５２吸気圧力センサ
５４クランク角センサ
５６水温センサ
５８燃料噴射弁
６０点火装置

Claims

吸入空気が流れる吸気通路と、
前記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、
内部を流れるＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラーを有し、前記コンプレッサよりも上流側の前記吸気通路に対して前記ＥＧＲクーラーにより冷却された低温ＥＧＲガスを導入するための低温ＥＧＲ通路と、
内部を流れるＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラーを有さず、もしくは前記低温ＥＧＲ通路が有する前記ＥＧＲクーラーよりも冷却能力の低いＥＧＲクーラーを有し、前記コンプレッサよりも上流側の前記吸気通路に対して低温ＥＧＲガスよりも高温の高温ＥＧＲガスを導入するための高温ＥＧＲ通路と、
前記低温ＥＧＲ通路を流れる低温ＥＧＲガスの流量を調整する低温ＥＧＲ流量調整手段と、
前記高温ＥＧＲ通路を流れる高温ＥＧＲガスの流量を調整する高温ＥＧＲ流量調整手段と、
を備え、
前記コンプレッサよりも上流側の前記吸気通路において低温ＥＧＲガスおよび高温ＥＧＲガスが吸入空気と合流するＥＧＲ合流部は、前記吸気通路の一部を内管とし、前記高温ＥＧＲ通路の一部を外管とする二重管構造を有し、
前記外管は、前記外管に高温ＥＧＲガスを導入するための入口と、当該入口よりも吸入空気の上流側に形成され前記内管に高温ＥＧＲガスを導入するための出口とを有し、
前記低温ＥＧＲ通路は、前記外管の前記出口と比べて吸入空気の流れ方向の下流側の位置もしくは当該流れ方向の同じ位置から前記内管に低温ＥＧＲガスを導入することを特徴とする内燃機関。
低温ＥＧＲガスの導入によって前記ＥＧＲ合流部にて凝縮水が発生する状況にある場合に、低温ＥＧＲガスの導入に先立って、高温ＥＧＲガスを導入するＥＧＲ制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
前記ＥＧＲ制御手段は、高温ＥＧＲガスの導入開始後に前記内管の壁面温度が当該内管を流れるガスの露点よりも高くなった後に、低温ＥＧＲガスを導入することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関。