JP2015222029A - 内燃機関の凝縮水処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】凝縮水の凍結を抑制できる内燃機関の凝縮水処理装置を提供する。【解決手段】凝縮水処理装置３０は、ＥＧＲクーラ２６で生成された凝縮水を貯留する凝縮水タンク３１と、凝縮水タンク３１に貯留された凝縮水を内燃機関１Ａの吸気系に供給する凝縮水供給機構３２と、不凍液を含むエンジン冷却水を貯留するリザーブタンク４１と、凝縮水タンク３１とリザーブタンク４１とを連通する第１接続通路４５、第２接続通路４６及び凝縮水通路３５と、第２接続通路４６を閉鎖した状態と第２接続通路４６と凝縮水通路３５とが開通した状態とを切り替える経路切替弁４８とを備え、外気温が設定外気温以下の場合に経路切替弁４８を第２接続通路４６と凝縮水通路３５とが開通した状態に切り替える。【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の排気系で生成された凝縮水を処理する内燃機関の凝縮水処理装置に関する。

内燃機関の凝縮水処理装置として、排気系に含まれるＥＧＲクーラで生成された凝縮水を凝縮水タンクに貯留し、凝縮水タンクに貯留された凝縮水を吸気通路に添加するものが知られている（特許文献１）。この処理装置によれば、吸気通路に供給された凝縮水が吸気とともに気筒内に導かれて蒸発することによって燃焼温度が抑制される結果、燃焼に伴うＮＯｘの生成量が抑制される。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２及び３が存在する。

特開２０１０−５３７２５号公報 特開２０１１−１１１８９７号公報 特開２０１２−１１２３６７号公報

特許文献１の凝縮水処理装置は、外気温が低い寒冷時に凝縮水タンクに貯留された凝縮水が凍結する場合があり、そのような場合には吸気通路へ凝縮水を添加できなくなったり、凝縮水タンクの破損等の不具合が生じたりする可能性がある。

そこで、本発明は、凝縮水の凍結を抑制できる内燃機関の凝縮水処理装置を提供することを目的とする。

本発明の内燃機関の凝縮水処理装置は、排気系を流れる排気をＥＧＲガスとして吸気系に導くＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラとを備えた内燃機関に適用される内燃機関の凝縮水処理装置において、前記ＥＧＲクーラで生成された凝縮水を貯留する凝縮水タンクと、前記凝縮水タンクに貯留された凝縮水を前記内燃機関の前記吸気系に供給する凝縮水供給手段と、不凍液を含むエンジン冷却水を貯留するリザーブタンクと、前記凝縮水タンクと前記リザーブタンクとを連通する連通部と、前記連通部が閉鎖した状態と、前記連通部が開通した状態とを切り替え可能な切替手段と、外気温が設定外気温以下又は凝縮水の水温が設定水温以下の場合に前記切替手段を前記連通部が開通した状態に切り替える操作手段と、を備えるものである（請求項１）。

この処理装置によれば、外気温又は凝縮水の水温について凝縮水が凍結することを回避し得る設定外気温又は設定水温を定めることによって、凝縮水が凍結する前に操作手段によって連通部が開通して不凍液を含むエンジン冷却水と凝縮水とが混合されるので凝縮水の凍結を抑制できる。また、連通部が限られた条件で開通されることによって無条件でエンジン冷却水と凝縮水とが混合されることがないので、エンジン冷却水が過剰に希釈されることを抑制できる。

本発明の凝縮水処理装置の一態様において、前記凝縮水タンクの貯水量の増加を抑制する貯水量増加抑制手段と、前記凝縮水タンクの前記貯水量が第１の所定値以上の場合に前記貯水量の増加が抑制されるように前記貯水量増加抑制手段を制御するとともに、外気温が前記設定外気温以下かつエンジン冷却水の水温が設定冷却水温以下の場合において前記貯水量が前記第１の所定値よりも小さい第２の所定値以上のときに前記貯水量の増加が抑制されるように前記貯水量増加抑制手段を制御する貯水量増加抑制制御手段と、を更に備えてもよい（請求項２）。寒冷時の短距離又は短時間走行では凝縮水の生成量が多くなるが消費量は少なくなるため凝縮水が過剰となりやすい。この態様によれば、外気温が設定外気温以下かつ凝縮水の水温が設定水温以下の場合に貯水量の増加が抑制される。この状況で用いられる貯水量の判定値である第２の所定値は第１の所定値よりも小さい値であるため凝縮水タンクの貯水量を上記条件に該当しない通常時よりも少なくできる。これにより、外気温が設定外気温以下かつ凝縮水の水温が設定水温以下の場合に凝縮水の生成量が多くなっても凝縮水タンクの貯水量が過剰になることを抑制できる。なお、貯水量の増加を抑制することには、貯水量を維持すること及び貯水量を低下することも含まれる。

以上説明したように本発明の凝縮水処理装置によれば、凝縮水が凍結する前に連通部が開通して不凍液を含むエンジン冷却水と凝縮水とが混合されるので凝縮水の凍結を抑制できるとともに、連通部が限られた条件で開通され無条件にエンジン冷却水と凝縮水とが混合されることがないので、エンジン冷却水が過剰に希釈されることを抑制できる。

第１の形態に係る凝縮水処理装置が適用された内燃機関の全体構成を示した図。 第１の形態に係る制御ルーチンの一例を示したフローチャート。 第１の形態に係る制御ルーチンの他の一例を示したフローチャート。 図３の続きのフローチャート。 第２の形態に係る凝縮水処理装置が適用された内燃機関の全体構成を示した図。 図５の一部を拡大した拡大図。 第３の形態に係る凝縮水処理装置が適用された内燃機関の全体構成を示した図。 第３の形態に係る制御ルーチンの一例を示したフローチャート。

（第１の形態）
図１に示すように、内燃機関１Ａは、４つの気筒２が一方向に配置された直列４気筒型のディーゼルエンジンとして構成されている。内燃機関１Ａは、例えば自動車の走行用動力源として搭載される。内燃機関１Ａの各気筒２内には不図示の燃料噴射弁にて燃料が直接噴射される。各気筒２に噴射された燃料は圧縮行程で自着火して燃焼する。各気筒２には吸気通路５及び排気通路６がそれぞれ接続されている。吸気通路５に導かれた空気は吸気行程で各気筒２に充填される。吸気通路５は気筒２毎に分岐する吸気マニホールド８を含んでいる。吸気マニホールド８の上流にはターボチャージャ９のコンプレッサ９ａが設けられている。排気通路６は各気筒２の排気を集合する排気マニホ−ルド１０を含んでいる。排気マニホールド１０の下流にはターボチャージャ９のタービン９ｂが設けられている。タービン９ｂの下流には排気中の有害物質を浄化する排気浄化装置１１が設けられている。排気浄化装置１１は、排気中の粒子状物質を捕捉するディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）１２と、排気中のＮＯｘを吸蔵及び還元して浄化する吸蔵還元型のＮＯｘ触媒１３とを備えている。

図１に示すように、内燃機関１ＡにはＮＯｘの低減や燃費向上のため排気の一部をＥＧＲガスとして吸気系に還流するＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）を実施する２つのＥＧＲ装置２０Ａ、２０Ｂが設けられている。内燃機関１Ａは負荷に応じて２つのＥＧＲ装置２０Ａ、２０Ｂを使い分ける。第１ＥＧＲ装置２０Ａは、ハイプレッシャーループ型のＥＧＲ装置として構成されていて、排気マニホールド１０と吸気マニホールド８とを結ぶＥＧＲ通路２１と、ＥＧＲガスの流量を調整するＥＧＲ弁２２とを備えている。

第２ＥＧＲ装置２０Ｂは、排気通路６と吸気通路５の吸気マニホールド８とを結ぶＥＧＲ通路２５と、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ２６と、ＥＧＲクーラ２６をバイパスするバイパス通路２７と、ＥＧＲガスの流量を調整するＥＧＲ弁２８とを含む。ＥＧＲ弁２８は排気通路６とＥＧＲ通路２５との合流位置に設けられていて、ＥＧＲ通路２５に導かれる流量を連続的に変更できる。ＥＧＲ弁２８の下流の排気は不図示のテールパイプに導かれる。

バイパス通路２７とＥＧＲ通路２５との合流位置には流量配分変更弁２９が設けられている。流量配分変更弁２９はＥＧＲクーラ２６の流量とバイパス通路２７の流量との流量配分を連続的に変更できる。すなわち、流量配分変更弁２９は、ＥＧＲクーラ２６を閉鎖して流量を０としつつＥＧＲ通路２５を流れる排気の全量がバイパス通路２７を流れる状態から、バイパス通路２７を閉鎖して流量を０としつつＥＧＲ通路２５を流れる排気の全量がＥＧＲクーラ２６を流れる状態までの間で流量配分を変更できる。ＥＧＲクーラ２６は、内燃機関１Ａの冷却水を冷媒として利用し、その冷媒と暖かい排気との間で熱交換を行うことによりＥＧＲガスの温度を下げるものである。ＥＧＲガスの温度が下がることによりＥＧＲガスに含まれる水分が凝縮するためＥＧＲクーラ２６内に凝縮水が生成される。

内燃機関１Ａには、ＥＧＲクーラ２６で生成された凝縮水を回収して処理するため、凝縮水処理装置３０が設けられている。凝縮水処理装置３０は、凝縮水ＣＷを貯留する凝縮水タンク３１と、凝縮水タンク３１に貯留された凝縮水ＣＷを内燃機関１Ａの吸気系に供給する凝縮水供給手段としての凝縮水供給機構３２とを備えている。凝縮水供給機構３２は凝縮水タンク３１と吸気通路５の吸気マニホールド８とを接続する凝縮水通路３５を有する。凝縮水通路３５には電動式のポンプ３６と、ポンプ３６で加圧された凝縮水を吸気通路１０内に噴射して供給する噴射弁３７とが設けられている。噴射弁３７の開弁期間を制御することによって凝縮水の供給量を制御することができる。

凝縮水タンク３１には貯留された凝縮水ＣＷの貯水量（液面レベル）に応じた信号を水位センサ３３が設けられている。水位センサ３３は例えば超音波で水面の位置を特定できるように構成されている。凝縮水タンク３１の貯水量は凝縮水の生成量に相関し、凝縮水の生成量はＥＧＲクーラ２６を流れる排気の流量と相関する。したがって、ＥＧＲクーラ２６を流れる排気の流量を低減して凝縮水の生成量の増加を抑えることによって凝縮水タンク３１の貯水量の増加を抑制できる。したがって、ＥＧＲクーラ２６を流れる排気の流量を変更するバイパス通路２７及び流量配分変更弁２９は本発明に係る貯水量増加抑制手段に相当する。

内燃機関１Ａには、その各部の冷却を行うための冷却装置４０が設けられている。冷却装置４０はエンジン冷却水ＬＬＣを貯留するリザーブタンク４１と、リザーブタンク４１から汲み出されたエンジン冷却水ＬＬＣの温度を下げるためのラジエータ４２とを含んでいる。エンジン冷却水ＬＬＣには不凍液が含まれており、その凍結温度は水の凍結温度よりも低い温度に調整されている。

エンジン冷却水ＬＬＣと凝縮水ＣＷとを混合させて凝縮水ＣＷの凍結を抑制するため、リザーブタンク４１には凝縮水タンク３１に接続される第１接続通路４５と、凝縮水供給機構３２の凝縮水通路３５に接続される第２接続通路４６とが設けられている。第１接続通路４５にはリザーブタンク４１内のエンジン冷却水を凝縮水タンク３１に送り込むための電動式のポンプ４７が設けられている。第２接続通路４６と凝縮水通路３５との接続位置には経路切替弁４８が設けられている。経路切替弁４８は凝縮水通路３５を開通して第２接続通路４６を閉鎖する状態と、凝縮水通路３５と第２接続通路４６とを開通する状態との間で動作できる。

したがって、経路切替弁４８を、凝縮水通路３５と第２接続通路４６とを開通する状態に操作してポンプ３６及びポンプ４７を作動させることにより、エンジン冷却水ＬＬＣを凝縮水ＣＷと混合させつつ循環させることができる。これにより、凝縮水ＣＷの一部がエンジン冷却水ＬＬＣに置換されるので、凝縮水ＣＷにエンジン冷却水ＬＬＣの不凍液成分が混合されて凝縮水ＣＷの凍結温度が下がる結果、凝縮水ＣＷの凍結を抑制できる。第１接続通路４５、凝縮水通路３５及び第２接続通路４６によって凝縮水タンク３１とリザーブタンク４１とが連通するので、第１接続通路４５、凝縮水通路３５及び第２接続通路４６によって本発明に係る連通部が構成される。そして、経路切替弁４８、ポンプ３６、及びポンプ４７の操作によって、凝縮水タンク３１とリザーブタンク４１とが連通した状態と、その連通が阻止された状態とを切り替えることができるので、経路切替弁４８、ポンプ３６、及びポンプ４７は本発明に係る切替手段に相当する。

内燃機関１Ａには内燃機関１Ａの各部を制御するコンピュータとして構成されたエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）５０が設けられている。ＥＣＵ５０は燃料噴射量や噴射時期を制御する主要な動作制御を行う他に、ＥＧＲ装置２０Ａ、２０Ｂや凝縮水処理装置３０の制御にも利用される。ＥＣＵ５０には内燃機関１Ａの運転状態を把握するため種々の物理量を検出する多数のセンサからの信号が入力される。例えば、本発明に関連するセンサとしては、内燃機関１Ａのクランク角に応じた信号を出力するクランク角センサ５１、内燃機関１Ａのアクセル開度に応じた信号を出力するアクセル開度センサ５２、外気温に応じた信号を出力する外気温センサ５３、及びエンジン冷却水ＬＬＣのエンジン出口温度に応じた信号を出力する水温センサ５４等が内燃機関１Ａに設けられていて、これらのセンサの出力信号はＥＣＵ５０に入力される。また、上述した水位センサ３３の出力信号もＥＣＵ５０に入力される。

図２の制御ルーチンのプログラムはＥＣＵ５０に保持されており、適時に読み出されて所定の演算間隔で繰り返し実行される。ステップＳ１において、ＥＣＵ５０はクランク角センサ５１の出力信号を参照して内燃機関１Ａが停止しているか否かを判定する。内燃機関１Ａが停止している場合はステップＳＳに進み、そうでない場合は以後の処理をスキップして今回のルーチンを終了する。

ステップＳ２において、ＥＣＵ５０は外気温センサ５３の出力信号を参照して外気温を取得し、現在の外気温Ｔａが１°Ｃ以下であるか否かを判定する。１°Ｃという判定値は本発明に係る設定外気温に相当し凝縮水ＣＷが凍結しない温度範囲の下限値として設定されている。外気温Ｔａが１°Ｃ以下の場合はステップＳ３に進み、そうでない場合はステップＳ３をスキップして今回のルーチンを終了する。

ステップＳ３において、ＥＣＵ５０はエンジン冷却水ＬＬＣを凝縮水ＣＷと循環させて今回のルーチンを終了する。具体的には、ＥＣＵ５０は経路切替弁４８を、凝縮水通路３５と第２接続通路４６とを開通する状態に操作しつつポンプ３６及びポンプ４７を作動させ、この状態を所定期間、例えば１０秒間継続させる。

次に、図３及び図４を参照しながら、図２の制御とともに実施される制御について説明する。図３及び図４の制御ルーチンのプログラムはＥＣＵ５０に保持されており、所定の間隔で繰り返し実行される。図３に示したように、ステップＳ１１において、ＥＣＵ５０は内燃機関１Ａが前回停止してから現在までの外気温Ｔａを外気温センサ５３の出力信号を参照しながら調査する。ステップＳ１２において、ＥＣＵ５０はステップＳ１１の調査結果に基づいて外気温Ｔａが１°Ｃ以下であるか否かを判定する。外気温Ｔａが１°Ｃ以下である場合はステップＳ１３に進み、そうでない場合は図４のステップＳ１４に進む。この１°Ｃという判定値は図２の制御の場合と共通し、本発明に係る設定外気温に相当する。

ステップＳ１３において、ＥＣＵ５０はエンジン冷却水ＬＬＣの水温Ｔｗを水温センサ５４の出力信号を参照して取得し、その水温Ｔｗが８０°Ｃ以下であるか否かを判定する。この形態では、水温Ｔｗはエンジン出口付近の水温に該当する。エンジン冷却水ＬＬＣの水温Ｔｗが８０°Ｃ以下の場合はステップＳ２６に進み、そうでない場合は図４のステップＳ１４に進む。なお、８０°Ｃという判定値は、本発明に係る設定冷却水温に相当し、内燃機関１Ａの暖機完了を判定する閾値として設定されている。

図４に示したように、ステップＳ１４において、ＥＣＵ５０は水位センサ３３の出力信号を参照して、凝縮水タンク３１の貯水量Ｑｗを取得する。なお、水位センサ３３を使用する代りに、内燃機関１Ａの運転状態と、外気温や冷却水温等の温度情報とに基づいて凝縮水の生成量を推定し、その推定結果に基づいて凝縮水タンク３１の貯水量Ｑｗを推定により取得することも可能である。

ステップＳ１５において、ＥＣＵ５０は凝縮水タンク３１の貯水量Ｑｗが判定値ｔａ以下か否かを判定する。判定値ｔａは凝縮水タンク３１の最大貯水量の１０％に設定されている。貯水量Ｑｗが判定値ｔａ以下の場合は貯水量Ｑｗを増加させるべきであるので、ＥＣＵ５０はステップＳ１６〜ステップＳ１８で特定された貯水量増加制御を実施する。一方、貯水量Ｑｗが設定値ｔａよりも多い場合はステップＳ１９に進む。

ステップＳ１６において、ＥＣＵ５０は流量配分変更弁２９を操作して、バイパス通路２７を閉鎖して流量を０としつつ排気の全量がＥＧＲクーラ２６に流れる状態に変更する。すなわち、ＥＧＲクーラ２６の流量を１００％とし、かつバイパス通路２７の流量を０％とする。これにより、排気の全量がＥＧＲクーラ２６を流れるため、他の流量配分に比べてＥＧＲクーラ２６で生成される凝縮水の生成量が増加する。ステップＳ１７において、ＥＣＵ５０はＥＧＲ弁２８の開度を内燃機関１Ａの運転状態に応じて定められたＥＧＲ率となるように操作する。なお、第１ＥＧＲ装置２０ＡによるＥＧＲも同時に実施される場合にはＥＧＲ弁２２の開度を考慮して、第２ＥＧＲ装置２０ＢのＥＧＲ弁２８の開度が定められる。ＥＧＲを実施する場合はＥＧＲを実施しない場合に比べて排気中の水分が増加するので、ＥＧＲを実施する場合はＥＧＲを実施しない場合よりも凝縮水の生成量が増加する。ステップＳ１８において、ＥＣＵ５０は噴射弁３７を閉弁状態に維持することにより凝縮水供給機構３２による内燃機関１Ａの吸気系への凝縮水の供給を禁止する。凝縮水の供給が禁止されることにより凝縮水タンク３１内の凝縮水の消費量が減少する。

ステップＳ１９において、ＥＣＵ５０は凝縮水タンク３１の貯水量Ｑｗが判定値ｔｂ以上か否かを判定する。例えば凝縮水タンク３１の最大貯水量の８０％が判定値ｔｂとして設定されている。貯水量Ｑｗが判定値ｔｂ以上の場合は、凝縮水タンク３１が満杯になることを回避するために貯水量Ｑｗを減少させるべき、換言すれば貯水量Ｑｗの増加を抑制すべきである。そこで、ステップＳ２０〜ステップＳ２２で特定された貯水量増加抑制制御を実施する。一方、貯水量Ｑｗが判定値ｔｂ未満の場合はステップＳ２３に進む。判定値ｔｂは本発明に係る第１の所定値に該当する。

ステップＳ２０において、ＥＣＵ５０は流量配分変更弁２９を操作して、ＥＧＲクーラ２６を閉鎖して流量を０としつつ排気の全量がバイパス通路２７を流れる状態に変更する。すなわち、ＥＧＲクーラ２６の流量を０％とし、かつバイパス通路２７の流量を１００％とする。これにより、排気の全量がＥＧＲクーラ２６をバイパスするため、ＥＧＲクーラ２６での凝縮水の生成量が減少又はその生成が中断する。ステップＳ２１において、ＥＣＵ５０はＥＧＲ弁２８の開度をＥＧＲ通路２５が閉鎖されるように操作する。これにより、第２ＥＧＲ装置２０ＢによるＥＧＲが中止される。上述した場合とは反対に、ＥＧＲを実施しない場合はＥＧＲを実施する場合に比べて排気中の水分が減少するので、ＥＧＲを実施しない場合はＥＧＲを実施する場合よりも凝縮水の生成量が減少する。ステップＳ２２において、ＥＣＵ５０は噴射弁３７の開弁期間を適宜に操作して内燃機関１Ａの吸気系への凝縮水の供給を実施する。これにより凝縮水タンク３１内の凝縮水の消費量が増加する。

ステップＳ１５及びステップＳ１９のそれぞれで否定的な判定がなされた場合は、凝縮水タンク３１の貯水量Ｑｗは判定値ｔａよりも多く、かつ判定値ｔｂ未満であるから、貯水量Ｑｗが適正範囲に保たれているといえる。そこで、貯水量Ｑｗを意図的に増減する必要がないので、ステップＳ２３〜ステップＳ２５で特定した通常制御を実施する。ステップＳ２３において、ＥＣＵ５０はＥＧＲクーラ２６の流量とバイパス通路２７の流量との流量配分が内燃機関１Ａの運転状態に適した必要な流量配分に調整されるように流量配分変更弁２９を操作する。ステップＳ２４において、ＥＣＵ５０はステップＳ１７と同様にＥＧＲ弁２８の開度を内燃機関１Ａの運転状態に応じて定められたＥＧＲ率となるように操作する。ステップＳ２５において、ＥＣＵ５０はステップＳ２２と同様に噴射弁３７の開弁期間を適宜に操作して内燃機関１Ａの吸気系への凝縮水の供給を実施する。

図３に戻り、ステップＳ２６において、ＥＣＵ５０は水位センサ３３の出力信号を参照して、凝縮水タンク３１の貯水量Ｑｗを取得する。ステップＳ２７において、ＥＣＵ５０は凝縮水タンク３１の貯水量Ｑｗが判定値ｔｃ以上かつ判定値ｔｄ未満か否かを判定する。判定値ｔｃは凝縮水タンク３１の最大貯水量の２０％に設定され、判定値ｔｄは凝縮水タンク３１の最大貯水量の３０％に設定されている。

図３のステップＳ１２及びステップＳ１３でともに肯定的な判定がされた場合は寒冷時における短距離又は短時間走行が想定されるので、凝縮水の生成量が常温の通常時よりも多くなることが予測される。したがって、通常時よりも貯水量Ｑｗが少なめに維持されることが好ましい。そこで、貯水量Ｑｗが判定値ｔｃ以上かつ判定値ｔｄ未満の場合は、ステップＳ２８〜ステップＳ３０で特定された通常制御を実施する。この通常制御は図４のステップＳ２３〜ステップＳ２５と同じである。

ステップＳ３１において、ＥＣＵ５０は凝縮水タンク３１の貯水量Ｑｗが判定値ｔｄ以上であるか否かを判定する。判定値ｔｄは判定値ｔｂよりも小さい値であり、本発明に係る第２の所定値に該当する。上述したように、寒冷時での短距離又は短時間走行では凝縮水の生成量が通常時よりも増加するので、貯水量ＱｗをステップＳ２７で規定する範囲内に収めることが望ましい。そこで、貯水量Ｑｗの増加を抑制するステップＳ３２〜ステップＳ３４で特定する貯水量増加抑制制御を実施する。この貯水量増加抑制制御は図４のステップＳ２０〜ステップＳ２２と同じである。すなわち、ステップＳ３２において、ＥＣＵ５０は流量配分変更弁２９を操作して、ＥＧＲクーラ２６を閉鎖して流量を０としつつ排気の全量がバイパス通路２７を流れる状態に変更し、ＥＧＲクーラ２６での凝縮水の生成量を減少又はその生成を中断させる。ステップＳ３３において、ＥＣＵ５０はＥＧＲ弁２８の開度をＥＧＲ通路２５が閉鎖されるように操作して、第２ＥＧＲ装置２０ＢによるＥＧＲを中止する。ステップＳ３４において、ＥＣＵ５０は噴射弁３７の開弁期間を適宜に操作して内燃機関１Ａの吸気系への凝縮水の供給を実施して、凝縮水タンク３１内の凝縮水の消費量を増加させる。

ステップＳ２７及びステップＳ３１でともに否定的判定がなされた場合は貯水量Ｑｗが不足している状況にあるので、ステップＳ３５において、ＥＣＵ５０は噴射弁３７を閉弁状態に維持して凝縮水の使用を禁止する。

第１の形態によれば、図２の制御を実施することにより、凝縮水ＣＷが凍結する前にエンジン冷却水ＬＬＣが凝縮水ＣＷと循環して不凍液を含むエンジン冷却水ＬＬＣと凝縮水ＣＷとが混合されるので凝縮水ＣＷの凍結を抑制できる。そして、図２のステップＳ１及びステップＳ２の各処理が実施されるとともに、エンジン冷却水ＬＬＣと凝縮水ＣＷとの混合期間が所定期間（１０秒）に限られているので、無条件にエンジン冷却水ＬＬＣと凝縮水ＣＷとが混合されることがない。したがって、エンジン冷却水ＬＬＣが過剰に希釈されることを抑制できる。

また、図３及び図４の制御を実施することにより、外気温Ｔａが設定外気温である１°Ｃ以下かつエンジン冷却水ＬＬＣの水温Ｔｗが設定冷却水温である８０°Ｃ以下の場合にＥＧＲクーラ２６がバイパスされて貯水量の増加が抑制される。この状況で用いられる貯水量の判定値ｔｄは、通常時の判定値ｔｂよりも小さい値であるため凝縮水タンク３１の貯水量Ｑｗを通常時よりも少なくできる。これにより、外気温Ｔａが設定外気温である１°Ｃ以下かつエンジン冷却水ＬＬＣの水温Ｔｗが設定冷却水温である８０°Ｃ以下の場合に凝縮水の生成量が多くなっても凝縮水タンク３１の貯水量Ｑｗが過剰になることを抑制できる。

第１の形態において、ＥＣＵ５０は、図２の制御ルーチンを実行することにより、本発明に係る操作手段として機能するとともに、図３及び図４のステップＳ２０及びステップＳ３２の各処理を実行することにより、本発明に係る貯水量増加抑制制御手段として機能する。

（第２の形態）
次に、図５及び図６を参照しながら本発明の第２の形態を説明する。図５に示したように、第２の形態の内燃機関１Ｂは、凝縮水処理装置及び冷却装置の構成を除いて第１の形態の内燃機関１Ａと共通する。以下、第１の形態と共通する構成には図面に同一の参照符号を付して説明を省略する。

内燃機関１Ｂには、凝縮水処理装置６０の凝縮水タンク６１と冷却装置７０のリザーブタンク７１とが隣接して配置されていて、区画壁７３にてこれらが仕切られている。図６にも示したように、区画壁７３の下端には連通部としての連通孔７４が形成されている。連通孔７４は区画壁７３に開閉自在に取り付けられたプレート７５にて開閉される。プレート７５には開閉機構７６が設けられており、この開閉機構７６によって連通孔７４が開通する状態と連通孔７４が閉鎖する状態との間でプレート７５が操作される。開閉機構７６は凝縮水タンク６１の底部に固定され、グリースＧが封入された本体部７７と、本体部７７に摺動自在に挿入され、プレート７５にリンク結合されたピストン７８とを有する。開閉機構７６は設定温度以下になるとグリースＧが収縮してピストン７８がプレート７５を開く方向に動作するようにグリースＧの組成が調整されている。本形態では、開閉機構７６は凝縮水ＣＷの水温が設定温度である２°Ｃ以下になると連通孔７４がプレート７５にて閉鎖された状態から、連通孔７４がプレート７５によって開かれて開通する図６に示された状態に動作する。

設定温度である２°Ｃは本発明に係る設定水温に相当し、凝縮水ＣＷが凍結しない温度範囲の下限値として設定されている。また、連通孔７４が閉鎖した状態と連通孔７４が開通した状態とを切り替えるプレート７５は本発明に係る切替手段に相当し、設定水温である２°Ｃ以下となった場合に連通孔７４が閉鎖された状態から連通孔７４が開通した状態にプレート７５を操作する開閉機構７６は本発明に係る操作手段に相当する。

第２の形態によれば、凝縮水ＣＷが凍結する前に連通孔７４が開通してエンジン冷却水ＬＬＣと凝縮水ＣＷとが混合されるので凝縮水ＣＷの凍結を抑制できる。また、凝縮水ＣＷの水温が設定水温である２°Ｃ以下に限って連通孔７４が開通するので、無条件にエンジン冷却水ＬＬＣと凝縮水ＣＷとが混合されることがない。したがってエンジン冷却水ＬＬＣが過剰に希釈されることを抑制できる。また、第２の形態は、区画壁７３にてリザーブタンク７１と凝縮水タンク６１とが仕切られて、その区画壁７３に形成された連通孔７４をプレート７５にて開閉し、そのプレート７５を凝縮水ＣＷの温度変化によって動作する開閉機構７６にて操作するものである。したがって、第２の形態は、第１の形態のような配管やバルブあるいはポンプ等の要素を省略することができるので、システムが簡素化される。なお、第２の形態においては、第１の形態で説明した図３及び図４の制御を実施することもできる。この制御を実施することにより、第２の形態においても第１の形態と同様の効果を得ることができる。

（第３の形態）
次に、図７及び図８を参照しながら本発明の第３の形態を説明する。図７に示したように、第３の形態の内燃機関１Ｃは、第２の形態の内燃機関１Ｂの一部を改変したものに相当する。以下、第１の形態又は第２の形態と共通する構成には図面に同一の参照符号を付して説明を省略する。

内燃機関１Ｃには、区画壁７３に形成された連通孔７４の開通と閉鎖とを切り替える切替手段としての電磁弁８１と、凝縮水タンク７１の底部に取り付けられて凝縮水ＣＷの水温に応じた信号を出力する凝縮水水温センサ８２とが設けられている。凝縮水水温センサ８２の出力信号はＥＣＵ５０に入力され、ＥＣＵ５０は凝縮水水温センサ８２の信号に基づいて電磁弁８１を操作する。

図８の制御ルーチンのプログラムはＥＣＵ５０に保持されており、所定の間隔で繰り返し実行される。図８に示すように、ステップＳ４１において、ＥＣＵ５０は凝縮水水温センサ８２の信号を参照して、凝縮水ＣＷの水温Ｔｃｗが２°Ｃ以下であるか否かを判定する。この２°Ｃは凝縮水ＣＷが凍結しない温度範囲の下限値として設定され、本発明に係る設定水温に相当する。水温Ｔｃｗが２°Ｃ以下である場合はステップＳ４２に進み、ＥＣＵ５０は連通孔７４が開通するように電磁バルブ８１を開いて今回のルーチンを終了する。一方、水温Ｔｃｗが２°Ｃ以下でない場合はステップＳ４３に進み、ＥＣＵ５０は連通孔７４が閉鎖するように電磁バルブ８１を閉じて今回のルーチンを終了する。ＥＣＵ５０は、図８の制御ルーチンを実行することにより本発明に係る操作手段として機能する。

第３の形態によれば、凝縮水ＣＷが凍結する前に連通孔７４が開通してエンジン冷却水ＬＬＣと凝縮水ＣＷとが混合されるので凝縮水ＣＷの凍結を抑制できる。また、凝縮水ＣＷの水温が設定水温である２°Ｃ以下に限って連通孔７４が開通するので、無条件にエンジン冷却水ＬＬＣと凝縮水ＣＷとが混合されることがない。したがってエンジン冷却水ＬＬＣが過剰に希釈されることを抑制できる。また、第３の形態は、区画壁７３にてリザーブタンク７１と凝縮水タンク６１とが仕切られて、その区画壁７３に形成された連通孔７４を電磁弁８１にて開閉するものである。したがって、第３の形態は、第２の形態と同様に、第１の形態のような配管やバルブあるいはポンプ等の要素を省略することができるので、システムが簡素化される。なお、第３の形態においても、第１の形態で説明した図３及び図４の制御を実施することもできる。この制御を実施することにより、第３の形態においても第１の形態と同様の効果を得ることができる。

本発明は上記各形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内において種々の形態にて実施できる。上記各形態の内燃機関はディーゼルエンジンとして構成されているが、本発明の適用対象となるエンジンはディーゼルエンジンに限らない。したがって、火花点火型の内燃機関に本発明を適用することもできる。また、ターボチャージャの有無によって本発明の適用が左右されるものではない。したがって、自然吸気型の内燃機関にも本発明を適用できる。自然吸気型の内燃機関に本発明を適用した場合、吸気通路の負圧を利用して凝縮水を吸気系に供給できるので、上記各形態のように凝縮水を加圧するポンプを省略できる。

また、上述した図３及び図４の制御では、凝縮水の貯水量の増加を抑制するために、ＥＧＲクーラの流量を０％とし、バイパス通路の流量を１００％としているがこの流量配分は一例にすぎず、ＥＧＲクーラの流量がバイパス通路の流量に対して偏る流量配分となる形態で本発明を実施することもできる。上記各形態の制御等で使用した設定水温、設定外気温、貯水量の判定値等についての具体的数値は例示にすぎず、内燃機関の仕様等を考慮してこれらの数値を適切な数値に定めることができる。

１Ａ〜１Ｃ 内燃機関
２５ ＥＧＲ通路
２６ ＥＧＲクーラ
３０ 凝縮水処理装置
３１ 凝縮水タンク
３２ 凝縮水供給機構（凝縮水供給手段）
３５ 凝縮水通路（連通部）
４１ リザーブタンク
４５ 第１接続通路（連通部）
４６ 第２接続通路（連通部）
４８ 経路切替弁（切替手段）
５０ ＥＣＵ（操作手段、貯水量増加抑制制御手段）
６０ 凝縮水処理装置
６１ 凝縮水タンク
７１ リザーブタンク
７４ 連通孔（連通部）
７５ プレート（切替手段）
７６ 開閉機構（操作手段）
８１ 電磁弁（切替手段）

Claims (2)

1. 排気系を流れる排気をＥＧＲガスとして吸気系に導くＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラとを備えた内燃機関に適用される内燃機関の凝縮水処理装置において、
   前記ＥＧＲクーラで生成された凝縮水を貯留する凝縮水タンクと、
   前記凝縮水タンクに貯留された凝縮水を前記内燃機関の前記吸気系に供給する凝縮水供給手段と、
   不凍液を含むエンジン冷却水を貯留するリザーブタンクと、
   前記凝縮水タンクと前記リザーブタンクとを連通する連通部と、
   前記連通部が閉鎖した状態と、前記連通部が開通した状態とを切り替え可能な切替手段と、
   外気温が設定外気温以下又は凝縮水の水温が設定水温以下の場合に前記切替手段を前記連通部が開通した状態に切り替える操作手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の凝縮水処理装置。
2. 前記凝縮水タンクの貯水量の増加を抑制する貯水量増加抑制手段と、前記凝縮水タンクの前記貯水量が第１の所定値以上の場合に前記貯水量の増加が抑制されるように前記貯水量増加抑制手段を制御するとともに、外気温が前記設定外気温以下かつエンジン冷却水の水温が設定冷却水温以下の場合において前記貯水量が前記第１の所定値よりも小さい第２の所定値以上のときに前記貯水量の増加が抑制されるように前記貯水量増加抑制手段を制御する貯水量増加抑制制御手段と、を更に備える請求項１に記載の凝縮水処理装置。

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