JP2017180226A - エンジンシステム - Google Patents

Abstract

【課題】吸気通路及びＥＧＲ通路の冷間時又は温度低下時に、吸気通路に加え、ＥＧＲ通路及び流量制御弁にてＥＧＲガスによる凝縮水の発生を比較的低コストで抑えること。【解決手段】高温空気を吸気通路２に導入する高温空気通路２３と、高温空気と外気を吸気通路２へ選択的に流すために制御される吸気切替弁２４と、ＥＧＲガスを吸気通路２を介してエンジン１へ還流させるＥＧＲ通路３２と、吸気通路２に流れた高温空気をスロットル装置７より下流の吸気通路２へ迂回させる空気迂回通路３６と、ＥＧＲ通路３２が空気迂回通路３６に接続され、空気迂回通路３６の一部がＥＧＲ通路３２として機能することと、ＥＧＲガスと高温空気を吸気通路２へ選択的に流すために制御される三方弁３７と、高温空気又はＥＧＲガスの流量を調節する流量制御弁３８と、スロットル装置７、吸気切替弁２４、三方弁３７及び流量制御弁３８を制御する電子制御装置５０とを備える。【選択図】 図１

Description

この発明は、エンジンから排出される排気の一部を排気還流ガスとして吸気通路を介してエンジンへ還流させると共に、高温空気を吸気通路へ導入するように構成したエンジンシステムに関する。

従来、この種の技術として、例えば、下記の特許文献１に記載される制御装置が知られている。この装置は、エンジンから排出される排気の一部を排気還流ガス（ＥＧＲガス）として吸気通路を介してエンジンへ還流させるＥＧＲ通路と、加熱手段により加熱された空気を吸気通路へ導入する加熱空気通路と、吸気通路に対する加熱空気通路の連通と遮断を切り換える切換弁とを備える。そして、吸気通路に導入される外気が所定温度未満の低温となる冷間時には、加熱空気通路が吸気通路へ連通するように切換弁を制御するようになっている。これにより、冷間時に吸気通路へ加熱空気を導入して吸気を温め、吸気通路でのＥＧＲガス導入による凝縮水の発生を抑えるようになっている。

特開２０１０−１８４６６０号公報

ところが、特許文献１に記載の制御装置では、冷間時に加熱空気を吸気通路へ導入することで吸気通路を暖機できるものの、ＥＧＲ通路（ＥＧＲバルブを含む）には加熱空気が流れないことから、ＥＧＲ通路を暖機することが難しかった。このため、吸気通路が暖機されても、ＥＧＲ通路の暖機が遅れ、その内壁の低温状態が長引くことがあった。この結果、低温のＥＧＲ通路にＥＧＲガスが流れると、ＥＧＲ通路で凝縮水が発生するおそれがあり、その凝縮水がエンジンに取り込まれるおそれがあった。

ここで、ＥＧＲ通路の暖機遅れを防止するために、冷間時に吸気通路の他にＥＧＲ通路にも加熱空気を導入することが考えられる。この場合、ＥＧＲ通路に対する加熱空気の導入を制御するには、そのような加熱空気の流量を調節する専用の流量制御弁が別個必要になる。また、ＥＧＲの大流量化要請に対応するためには、ＥＧＲ弁及び流量制御弁の両方を大流量に対応できる電動弁にする必要があり、装置全体がコスト高になるおそれがあった。

一方、吸気通路とＥＧＲ通路の暖機が完了した後は、吸気通路とＥＧＲ通路での凝縮水の発生は抑えられるものの、エンジンの運転変化によっては、ＥＧＲが停止（ＥＧＲカット）されることがある。この場合、外気温度が低下する状況下で、ＥＧＲカットが長引き、車両の走行風等により吸気通路、ＥＧＲ通路及びＥＧＲ弁が冷やされると、それら内壁の温度が凝縮水の露点温度以下に低下することがある。このとき、ＥＧＲが再開されると、吸気通路、ＥＧＲ通路及びＥＧＲ弁で凝縮水が発生するおそれがある。

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、吸気通路及び排気還流通路の冷間時又は温度低下時に、吸気通路に加え、排気還流通路及び排気還流ガス流量を調節するための流量制御弁にて排気還流ガスによる凝縮水の発生を比較的低コストで抑えることを可能としたエンジンシステム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、エンジンに吸気を導入するための吸気通路と、吸気通路は、吸気入口を含み、吸気入口から外気を導入することと、吸気通路における吸気量を調節するために吸気通路に設けられた吸気量調節弁と、高温空気を吸気通路に導入するために吸気通路に接続された高温空気通路と、吸気通路と高温空気通路との接続部に設けられ、高温空気通路からの高温空気と吸気入口からの外気とを吸気通路の下流側へ選択的に流すために流路を切り替える第１流路切替弁と、エンジンから排気通路へ導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エンジンへ還流させる排気還流通路とを備えたエンジンシステムにおいて、吸気通路へ導入された高温空気又は外気の少なくとも一部を吸気量調節弁より下流の吸気通路へ迂回させるための空気迂回通路と、排気還流通路が空気迂回通路に接続され、空気迂回通路の一部が排気還流通路の一部として機能することと、排気還流通路と空気迂回通路との接続部に設けられ、排気還流通路を流れる排気還流ガスと空気迂回通路を流れる高温空気又は外気を吸気通路へ選択的に流すために流路を切り替える第２流路切替弁と、空気迂回通路に設けられ、空気迂回通路を流れる高温空気、外気又は排気還流ガスの流量を調節するための流量制御弁と、吸気量調節弁、第１流路切替弁、第２流路切替弁及び流量制御弁を制御するための制御手段とを備え、制御手段は、エンジンの運転状態に応じて排気還流ガスを吸気通路へ流すために、吸気量調節弁、第２流路切替弁及び流量制御弁を制御し、吸気通路及び排気還流通路の冷間時又は温度低下時には、排気還流ガスを吸気通路へ流す前に、高温空気通路からの高温空気を吸気通路及び空気迂回通路へ流すために吸気量調節弁、第１流路切替弁、第２流路切替弁及び流量制御弁を制御することを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、吸気通路及び排気還流通路の冷間時又は温度低下時に、高温空気通路からの高温空気を吸気通路へ流すために第１流路切替弁が切り替えられることにより、吸気通路の下流側へ高温空気が流れて吸気通路が暖機される。このとき、第２流路切替弁が切り替えられ、流量制御弁が開弁されることにより、吸気通路を流れる高温空気の一部が、空気迂回通路を介して吸気流量調節弁より下流の吸気通路へ迂回される。これにより、排気還流通路の一部として機能する空気迂回通路の一部を含む空気迂回通路の全体、及び流量制御弁が高温空気により暖機される。その後、第２流路切替弁が切り替えられることにより、排気還流通路からの排気還流ガスが第２流路切替弁及び空気迂回通路の一部を介して吸気通路へ流れ、エンジンに還流される。従って、吸気通路に加え、排気還流通路の一部として機能する空気迂回通路の一部を含む空気迂回通路の全体、及び流量制御弁が事前に暖機されるので、その後、同通路等を排気還流ガスが流れても排気還流ガスが冷やされない。また、第２流路切替弁が切り替えられることにより、吸気通路へ高温空気又は外気と排気還流ガスとが選択的に流される。しかも、高温空気又は外気と排気還流ガスの流量が流量制御弁により調節される。従って、排気還流ガスの流量を調節する専用の排気還流弁と、高温空気又は外気の流量を調節する専用の流量制御弁とを、それぞれ別個に設ける必要がない。

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、外気温度が比較的低いときに排気還流ガスの還流が遮断された場合は、排気還流ガスの還流を再開する前に、高温空気通路からの高温空気を吸気通路及び空気迂回通路へ流すために前記吸気量調節弁、第１流路切替弁、第２流路切替弁及び流量制御弁を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に記載の発明と同等の作用が得られる。

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に記載の発明において、制御手段は、エンジンが間欠停止して排気還流ガスの還流が遮断された場合は、エンジンが運転を再開して排気還流ガスの還流を再開する前に、間欠停止の時間と外気温度に応じた強制暖機時間だけ高温空気通路からの高温空気を吸気通路及び空気迂回通路へ流すために吸気量調節弁、第１流路切替弁、第２流路切替弁及び流量制御弁を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に記載の発明と同等の作用が得られる。ここで、エンジンが間欠停止する場合として、通常のエンジンでは、そのエンジンの減速時や減速燃料カット時を想定することができ、ハイブリッド自動車に搭載されるエンジンでは、モータのみが駆動され、エンジンが強制的に停止される場合を想定することができる。

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のいずれかに記載の発明において、空気迂回通路は、迂回入口と迂回出口を含み、迂回入口は吸気量調節弁より上流かつ第１流路切替弁より下流の吸気通路に接続されると共に、迂回出口は吸気量調節弁より下流の吸気通路に接続され、流量制御弁は、迂回出口と第２流路切替弁との間の空気迂回通路に設けら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３のいずれかに記載の発明と同等の作用が得られる。

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３のいずれかに記載の発明において、空気迂回通路は、迂回入口と迂回出口を含み、迂回入口は吸気量調節弁より上流かつ第１流路切替弁より下流の吸気通路に接続されると共に、迂回出口は吸気量調節弁より下流の吸気通路に接続され、流量制御弁は、迂回入口と第２流路切替弁との間の空気迂回通路に設けられることを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項４に記載の発明に対し、排気還流ガスの流れが異なるものの、請求項１に記載の発明と同等の作用が得られる。

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のいずれかに記載の発明において、エンジンは複数の気筒を有するレシプロエンジンであり、吸気通路は、各気筒へ吸気を分配するためにエンジンの直前にて複数の分岐通路に分岐しており、第２流路切替弁より下流の空気迂回通路は、同通路を流れる高温空気、外気又は排気還流ガスを各分岐通路へ分配するための分配管を含むことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明の作用に加え、第２流路切替弁より下流の空気迂回通路へ流れた高温空気、外気又は排気還流ガスは、分配管を介して各分岐通路へ分配される。

上記目的を達成するために、請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載の発明において、流量制御弁は、大流量制御を可能とした電動式の二重偏心弁を含むことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１乃至６のいずれかに記載の発明の作用に加え、流量制御弁に大流量の気体を流すことが可能となる。

上記目的を達成するために、請求項８に記載の発明は、請求項１乃至７のいずれかに記載の発明において、第１流路切替弁より下流の吸気通路を流れる吸気量を検出するための吸気量検出手段と、吸気量調節弁より下流の吸気通路における吸気圧力を検出するための吸気圧力検出手段と、第２流路切替弁及び流量制御弁の異常を診断するための診断手段とを備え、診断手段は、吸気量調節弁の開度が所定の条件となるときに、第２流路切替弁が切り替え制御されると共に流量制御弁が開閉制御される前後で吸気量検出手段により検出される吸気量及び吸気圧力検出手段により検出される吸気圧力に基づいて第２流路切替弁及び流量制御弁の異常を診断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７のいずれかに記載の発明の作用に加え、第２流路切替弁及び流量制御弁の異常を診断するために、エンジンの運転制御に使用される吸気量検出手段及び吸気圧力検出手段を利用することができる。

請求項１に記載の発明によれば、吸気通路及び排気還流通路の冷間時又は温度低下時に、吸気通路に加え、排気還流通路及び排気還流ガス流量を調節するための流量制御弁にて排気還流ガスによる凝縮水の発生を抑えることができ、しかも、それを比較的低コストで達成することができる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同等の効果を得ることができる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同等の効果を得ることができる。

請求項４に記載の発明によれば、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明と同等の効果を得ることができる。加えて、空気迂回通路の第２流路切替弁と迂回出口との間の部分が、排気還流通路の一部として機能する。そのため、排気還流ガスを、迂回出口を通じて、吸気量調節弁より下流の吸気通路で生じる負圧を利用して、効率的にエンジンへ還流することができる。

請求項５に記載の発明によれば、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明と同等の効果を得ることができる。加えて、空気迂回通路の第２流路切替弁と迂回入口との間の部分が、排気還流通路の一部として機能する。そのため、排気還流ガスを、迂回入口を通じて、吸気量調節弁より上流の吸気通路へ流し、効率的に高温空気又は外気と混合することができる。

請求項６に記載の発明によれば、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明の効果に加え、各分岐通路及びエンジンの各気筒へ高温空気、外気又は排気還流ガスを均等に流すことができ、排気還流制御と吸気温度制御の効果を各気筒で均等に得ることができる。加えて、空気迂回通路を流れる高温空気が、各分岐通路より上流の吸気通路の部分を迂回することとなり、かかる吸気通路の部分で熱量が奪われることがないため、効率よく各分岐通路及びエンジンの各気筒を暖機することができる。

請求項７に記載の発明によれば、請求項１乃至６のいずれかに記載の発明の効果に加え、排気還流通路及び空気迂回通路を流れる排気還流ガスと空気迂回通路を流れる高温空気又は外気を、それぞれ大流量で制御することができる。

請求項８に記載の発明によれば、請求項１乃至７のいずれかに記載の発明の効果に加え、比較的簡易な構成で、第２流路切替弁と流量制御弁の異常を診断することができる。

第１実施形態に係り、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、流量制御弁を示す斜視図。 第１実施形態に係り、全閉状態における弁部を一部破断して示す斜視図。 第１実施形態に係り、全開状態における弁部を一部破断して示す斜視図。 第１実施形態に係り、全閉状態の流量制御弁を示す平断面図。 第１実施形態に係り、吸気温度制御とＥＧＲ制御の内容を示すフローチャート。 第１実施形態に係り、エンジンシステムにおける高温空気の流れを示す概略構成図。 第１実施形態に係り、エンジンシステムにおける外気の流れを示す概略構成図。 第１実施形態に係り、エンジンシステムにおける高温空気とＥＧＲガスの流れを示す概略構成図。 第１実施形態に係り、エンジンシステムにおける外気とＥＧＲガスの流れを示す概略構成図。 第１実施形態に係り、三方弁と流量制御弁のための異常診断制御の内容を示すフローチャート。 第２実施形態に係り、エンジンシステムを示す概略構成図。 第２実施形態に係り、エンジンシステムにおける高温空気の流れを示す概略構成図。 第２実施形態に係り、エンジンシステムにおける高温空気とＥＧＲガスの流れを示す概略構成図。 第２実施形態に係り、吸気温度制御及びＥＧＲ制御の内容を示すフローチャート。 第２実施形態に係り、流量制御弁の、エンジン回転速度に応じた目標開度を算出するために参照されるマップ。 第２実施形態に係り、電子スロットル装置の、エンジン回転速度に応じた目標開度を算出するために参照されるマップ。 第２実施形態に係り、エンジンシステムにおける外気の流れを示す概略構成図。 第２実施形態に係り、エンジンシステムにおける外気の流れを示す概略構成図。 第３実施形態に係り、吸気温度制御とＥＧＲ制御の内容を示すフローチャート。 第３実施形態に係り、外気温度に応じた高温空気停止水温度を算出するために参照されるマップ。 第４実施形態に係り、吸気温度制御とＥＧＲ制御の内容を示すフローチャート。 第４実施形態に係り、吸気温度制御とＥＧＲ制御の内容を示すフローチャート。 第４実施形態に係り、外気温度と間欠停止時間に応じた強制暖機時間を算出するために参照されるマップ。 第４実施形態に係り、間欠停止時間及び復帰後時間の算出処理内容を示すフローチャート。 別の実施形態に係り、エンジンシステムを示す概略構成図。 別の実施形態に係り、エンジンシステムを示す概略構成図。

＜第１実施形態＞
以下、この発明のエンジンシステムを具体化した第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、この実施形態のエンジンシステムを概略構成図により示す。自動車に搭載されたエンジンシステムは、エンジン１を備える。このエンジン１は、４気筒、４サイクルのレシプロエンジンであり、ピストン及びクランクシャフト等の周知の構成を含む。エンジン１には、各気筒へ吸気を導入するための吸気通路２と、各気筒から排気を導出するための排気通路３が設けられる。吸気通路２には、その上流側から順に吸気入口２ａ、エアクリーナ４、過給機５のコンプレッサ５ａ、インタークーラ６、電子スロットル装置７及び吸気マニホルド８が設けられる。電子スロットル装置７は、バタフライ式のスロットル弁７ａを開度可変に駆動する電動弁であり、スロットル弁７ａ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４１を備える。電子スロットル装置７は、吸気通路２における吸気量を調節するための装置であり、本発明の吸気量調節弁の一例に相当する。吸気マニホルド８は、サージタンク８ａと、サージタンク８ａからエンジン１の各気筒へ分岐する４つの分岐通路８ｂとを含む。排気通路３には、その上流側から順に排気マニホルド９、過給機５のタービン５ｂ及び触媒１０が設けられる。触媒１０は、排気を浄化するためのものであり、例えば、三元触媒により構成することができる。過給機５は周知の構成を備える。

エンジン１には、各気筒に対応して燃料を噴射するための４つのインジェクタ１１が設けられる。各インジェクタ１１は、燃料供給装置（図示略）から供給される燃料を噴射するように構成される。各気筒では、インジェクタ１１から噴射される燃料と吸気マニホルド８から導入される吸気とにより可燃混合気が形成される。

エンジン１には、各気筒に対応して点火プラグ１２が設けられる。各点火プラグ１２は、イグニションコイル１３から出力される点火信号を受けてスパーク動作するように構成される。両部品１２，１３は、各気筒にて可燃混合気に点火するための点火装置を構成する。各気筒内の可燃混合気は、各点火プラグ１２のスパーク動作により爆発・燃焼する。燃焼後の排気は、各気筒から排気マニホルド９、タービン５ｂ及び触媒１０を経て外部へ排出される。このとき、各気筒でピストンが上下運動し、クランクシャフトが回転することにより、エンジン１に動力が得られる。

この実施形態で、エンジンシステムは、吸気通路２を流れる吸気を高温空気と外気とに選択的に切り替えることで吸気温度を制御するための吸気温度制御装置２１を備える。この装置２１は、排気マニホルド９の周囲で加熱された高温空気を回収するシュラウド２２と、そのシュラウド２２により回収された高温空気をエアクリーナ４より上流の吸気通路２に導入する高温空気通路２３と、エアクリーナ４の上流側にて吸気通路２と高温空気通路２３との接続部に設けられた吸気切替弁２４とを含む。排気マニホルド９の周辺で加熱された高温空気は、シュラウド２２から高温空気通路２３へ流れる。吸気切替弁２４は、高温空気通路２３からの高温空気と吸気入口２ａからの外気を吸気通路２の下流側へ選択的に流すために流路を切り替えるように構成される。すなわち、吸気切替弁２４は、回転軸を中心に揺動可能に構成された弁体２４ａを含む電動弁により構成される。弁体２４ａは、図１に実線で示す外気位置と、図１に２点鎖線で示す高温空気位置との間で切り替え配置可能に設けられる。弁体２４ａが外気位置に配置されることで、高温空気通路２３からの高温空気を遮断し、吸気入口２ａからの外気をエアクリーナ４及びその下流の吸気通路２へ導入するようになっている（外気導入）。一方、弁体２４ａが高温空気位置に配置されることで、吸気入口２ａからの外気を遮断し、高温空気通路２３からの高温空気をエアクリーナ４及びその下流の吸気通路２へ導入するようになっている（高温空気導入）。吸気切替弁２４は、本発明の第１流路切替弁の一例に相当する。

この吸気温度制御装置２１によれば、高温空気導入時には、エアクリーナ４以降の吸気通路２の暖機が促進され、その吸気通路２における凝縮水の発生を抑えることができる。一方、外気導入時には、最適な吸気温度（４０〜５０℃）を維持し、吸気中の酸素密度を安定化させ、エンジン１の吸気効率を向上させることができる。これにより、エンジン１の燃焼効率を向上させることができ、エンジン１のノック抑制を図ることができる。

一方、この実施形態で、エンジンシステムは、各気筒から排気通路３へ排出される排気の一部を排気還流ガス（ＥＧＲガス）として吸気通路２へ流して各気筒へ還流させる排気還流装置（ＥＧＲ装置）３１を更に備える。このＥＧＲ装置３１は、ＥＧＲガスを流す排気還流通路（ＥＧＲ通路）３２と、ＥＧＲ通路３２に設けられ、ＥＧＲガスを冷却するための排気還流クーラ（ＥＧＲクーラ）３３とを含む。ＥＧＲ通路３２は還流入口３２ａと還流出口３２ｂを含み、その還流入口３２ａは触媒１０より下流の排気通路３に接続される。この実施形態のＥＧＲ装置３１は、触媒１０より下流の排気通路３から電子スロットル装置７より下流の吸気通路２（吸気マニホルド８）へＥＧＲガスを流すタイプである。

加えて、この実施形態で、エンジンシステムは、吸気通路２へ導入された高温空気又は外気の少なくとも一部を吸気マニホルド８へ迂回させるための空気迂回通路３６を更に備える。空気迂回通路３６は、迂回入口３６ａと迂回出口３６ｂを含み、その迂回入口３６ａがエアクリーナ４とコンプレッサ５ａとの間の吸気通路２に接続される。この迂回入口３６ａの位置は、空気迂回通路３６へ導入される高温空気の温度低下を極力抑えるために、エアクリーナ４の直下流に設定することが望ましい。また、迂回出口３６ｂは複数あり、吸気マニホルド８の各分岐通路８ｂのそれぞれに接続される。この実施形態では、空気迂回通路３６の下流部が、同通路３６を流れる空気又はガスを各分岐通路８ｂへ分配するために４つの迂回出口３６ｂを含む分配管３９となっている。これら迂回出口３６ｂが各分岐通路８ｂに接続されるのは、高温空気、外気又はＥＧＲガスを各分岐通路８ｂへ均等に導入するためである。また、ＥＧＲ通路３２は、空気迂回通路３６に接続され、空気迂回通路３６の一部がＥＧＲガスを流すＥＧＲ通路の一部として機能するようになっている。ＥＧＲ通路３２と空気迂回通路３６との接続部には、ＥＧＲ通路３２を流れるＥＧＲガスと空気迂回通路３６を流れる高温空気又は外気を各分岐通路８ｂへ選択的に流すために流路を切り替える電動式の三方弁３７が設けられる。三方弁３７は、第１ポート３７ａ、第２ポート３７ｂ及び第３ポート３７ｃを備え、本発明の第２の流路切替弁の一例に相当する。そして、ＥＧＲ通路３２の還流出口３２ｂが、三方弁３７の第１ポート３７ａに接続され、空気迂回通路３６の途中が、三方弁３７の第２ポート３７ｂと第３ポート３７ｃに接続される。三方弁３７は、オン・オフされることにより第３ポート３７ｃから導出される気体を高温空気又は外気とＥＧＲガスとの間で切替えるようになっている。すなわち、三方弁３７がオンされることで、第１ポート３７ａが遮断され、第２ポート３７ｂと第３ポート３７ｃが連通し、迂回入口３６ａから空気迂回通路３６に流入する高温空気又は外気が迂回出口３６ｂから各分岐通路８ｂへ迂回されるようになっている（空気迂回）。一方、三方弁３７がオフされることで、第２ポート３７ｂが遮断され、第１ポート３７ａと第３ポート３７ｃが連通し、還流入口３２ａからＥＧＲ通路３２に流入するＥＧＲガスが迂回出口３６ｂから各分岐通路８ｂへ導入されるようになっている（ＥＧＲガス導入）。また、空気迂回通路３６には、同通路３６を流れる高温空気分、外気又はＥＧＲガスの流量を調節するための流量制御弁３８が設けられる。この実施形態で、流量制御弁３８は、三方弁３７より下流の空気迂回通路３６に設けられる。流量制御弁３８は、開度可変な電動弁により構成される。この流量制御弁３８として、大流量、高応答及び高分解能の特性を有することが望ましい。そこで、この実施形態では、流量制御弁３８の構造として、例えば、特許第５７５９６４６号公報に記載される「二重偏心弁」を採用することができる。この二重偏心弁は、大流量制御に対応して構成される。

ここで、この二重偏心弁を含む電動式の流量制御弁３８の構成の概略について以下に説明する。図２に、この流量制御弁３８を斜視図により示す。流量制御弁３８は、二重偏心弁より構成される弁部６１と、モータ７２（図５参照）を内蔵したモータ部６２と、複数のギヤ８１〜８３（図５参照）を内蔵した減速機構部６３とを備える。弁部６１は、内部に気体が流れる流路６６を有する管部６７を含み、流路６６の中には弁座６８、弁体６９及び回転軸７０が配置される。回転軸７０には、モータ７２（図５参照）の回転力が複数のギヤ８１〜８３（図５参照）を介して伝えられるようになっている。

図３に、弁体６９が弁座６８に着座した全閉状態（全閉位置）における弁部６１を一部破断して斜視図により示す。図４に、弁体６９が弁座６８から最も離れた全開状態（全開位置）における弁部６１を一部破断して斜視図により示す。図３、図４に示すように、流路６６には段部６６ａが形成され、その段部６６ａに弁座６８が組み込まれる。弁座６８は、円環状をなし、中央に弁孔６８ａを有する。弁孔６８ａの縁部には、環状のシート面６８ｂが形成される。弁体６９は、円板状をなし、その外周には、シート面６８ｂに対応する環状のシール面６９ａが形成される。弁体６９は回転軸７０に固定され、回転軸７０と一体的に回動するようになっている。図３、図４において、弁体６９より上の流路６６は気体の流れの上流側を示し、弁座６８より下の流路６６が気体の流れの下流側を示す。すなわち、流路６６において弁体６９は、弁座６８よりも気体の流れの上流側に配置される。

図５に、全閉状態の流量制御弁３８を平断面図により示す。この流量制御弁３８は、主要な構成要素として、回転軸７０と弁体６９の他に、ボディ７１、モータ７２、減速機構７３及び戻し機構７４を備える。

この実施形態で、ボディ７１は、流路６６及び管部６７を含むアルミ製の弁ハウジング７５と、同ハウジング７５の開口端を閉鎖する合成樹脂製のエンドフレーム７６とを含む。回転軸７０及び弁体６９は、弁ハウジング７５に設けられる。すなわち、回転軸７０は、その先端から突出するピン７０ａを含む。回転軸７０は、ピン７０ａがある先端側を自由端とし、その先端部が管部６７の流路６６に挿入されて配置される。また、回転軸７０は、その基端側に沿って離れて配置された２つの軸受、すなわち第１軸受７７と第２軸受７８を介して弁ハウジング７５に対し回転可能に片持ち支持される。第１軸受７７はボールベアリングにより構成され、第２軸受７８はニードルベアリングよりに構成される。弁体６９は、回転軸７０のピン７０ａに対して溶接により固定され、流路６６内に配置される。

図５において、エンドフレーム７６は、弁ハウジング７５に対し複数のクリップ（図示略）により固定される。エンドフレーム７６の内側には、回転軸７０の基端に対応して配置され、弁体６９の開度を検出するための開度センサ７９が設けられる。このセンサ７９は、ホールＩＣ等により構成され、回転軸７０の回転角度を弁開度として検出するように構成される。回転軸７０の基端部には、メインギヤ８１が固定される。メインギヤ８１と弁ハウジング７５との間には、弁体６９を閉方向へ付勢するためのリターンスプリング８０が設けられる。メインギヤ８１の裏側には、凹部８１ａが形成され、その凹部８１ａに磁石８６が収容される。この磁石８６は、その上から板ばねより形成される押さえ板８７により押さえ付けられて固定される。従って、メインギヤ８１が、弁体６９及び回転軸７０と一体的に回転することにより、磁石８６の磁界が変化し、その磁界の変化を開度センサ７９が弁開度として検出するようになっている。

この実施形態で、モータ７２は、弁ハウジング７５に形成された収容凹部７５ａに収容されて固定される。すなわち、モータ７２は、収容凹部７５ａに収容された状態で、その両端に設けられた留め板８８と板ばね８９を介して弁ハウジング７５に固定される。モータ７２は、弁体６９を開閉駆動するために減速機構７３を介して回転軸７０に駆動連結される。すなわち、モータ７２の出力軸（図示略）上には、モータギヤ８３が固定される。このモータギヤ８３は、中間ギヤ８２を介してメインギヤ８１に駆動連結される。中間ギヤ８２は、大径ギヤ８２ａと小径ギヤ８２ｂを含む二段ギヤであり、ピンシャフト８４を介して弁ハウジング７５に回転可能に支持される。大径ギヤ８２ａには、モータギヤ８３が連結され、小径ギヤ８２ｂには、メインギヤ８１が連結される。この実施形態では、減速機構７３を構成する各ギヤ８１〜８３として、軽量化のために樹脂材料よりなる樹脂ギヤが使用される（モータギヤ８３のみ金属製となっている。）。

図５に示すように、弁ハウジング７５とエンドフレーム７６との接合部分には、ゴム製のガスケット９０が介在する。ガスケット９０は、エンドフレーム７６の開口端面の外周に形成された周溝に配置される。このように、弁ハウジング７５とエンドフレーム７６との間にガスケット９０が介在することで、モータ部６２と減速機構部６３の内部が大気に対して密閉可能に設けられる。

従って、図３に示すように、弁体６９の全閉状態から、モータ７２が通電により作動しし、モータギヤ８３が回転することにより、その回転が中間ギヤ８２により減速されてメインギヤ８１に伝達される。これにより、回転軸７０及び弁体６９が、リターンスプリング８０の付勢力に抗して回動され、流路６６が開かれる。すなわち、弁体６９が開弁される。また、弁体６９をある開度に保持するために、モータ７２に通電により回転力を発生させることにより、その回転力がモータギヤ８３、中間ギヤ８２及びメインギヤ８１を介し保持力として回転軸７０及び弁体６９に伝達される。この保持力がリターンスプリング８０の付勢力に均衡することにより、弁体６９がある開度に保持される。

次に、エンジンシステムの電気的構成について説明する。図１において、このエンジンシステムに設けられる各種センサ４１〜４８は、エンジン１の運転状態を検出するための運転状態検出手段を構成する。運転席に設けられたアクセルペダル２７には、アクセルセンサ４２が設けられる。アクセルセンサ４２は、アクセルペダル２７の操作量である踏み込み角度をアクセル開度ＡＣＣとして検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。エンジン１に設けられた水温センサ４３は、エンジン１の内部を流れる冷却水の温度（冷却水温度）ＴＨＷを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。エンジン１に設けられた回転速度センサ４４は、クランクシャフトの回転速度（エンジン回転速度）ＮＥを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。エアクリーナ４に設けられたエアフローメータ４５は、吸気通路２を流れる吸気量Ｇａを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。エアフローメータ４５は、本発明の吸気量検出手段の一例に相当する。エアクリーナ４に設けられた吸気温センサ４６は、エアクリーナ４における吸気温度ＴＨＡを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。サージタンク８ａに設けられた吸気圧センサ４７は、電子スロットル装置７より下流の吸気通路２における吸気圧力ＰＭを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。吸気圧センサ４７は、本発明の吸気圧力検出手段の一例に相当する。触媒１０より上流の排気通路３に設けられた酸素センサ４８は、排気通路３へ排出される排気中の酸素濃度Ｏｘを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。

このエンジンシステムは、エンジン１の運転等を制御するための電子制御装置（ＥＣＵ）５０を備える。ＥＣＵ５０には、各種センサ４１〜４８がそれぞれ接続される。また、ＥＣＵ５０には、電子スロットル装置７、各インジェクタ１１、イグニションコイル１３、吸気切替弁２４、三方弁３７及び流量制御弁３８がそれぞれ接続される。ＥＣＵ５０は、本発明の制御手段及び診断手段の一例に相当する。

この実施形態で、ＥＣＵ５０は、各種センサ４１〜４８からの出力信号に基づき燃料噴射制御、点火時期制御、ＥＧＲ制御及び吸気温度制御等を実行するために、電子スロットル装置７、各インジェクタ１１、イグニションコイル１３、吸気切替弁２４、三方弁３７及び流量制御弁３８をそれぞれ制御するようになっている。

周知のようにＥＣＵ５０は、中央処理装置（ＣＰＵ）、各種メモリ、外部入力回路及び外部出力回路等を備える。メモリには、エンジン１の各種制御に関する所定の制御プログラムが格納される。ＣＰＵは、入力回路を介して入力される各種センサ４１〜４８の検出信号に基づき、所定の制御プログラムに基づいて前述した各種制御を実行する。

ここで、燃料噴射制御とは、エンジン１の運転状態に応じて各インジェクタ１１による燃料噴射量及びその噴射タイミングを制御することである。点火時期制御とは、エンジン１の運転状態に応じてイグニションコイル１３を制御することにより、各点火プラグ１２による点火時期を制御することである。ＥＧＲ制御とは、エンジン１の運転状態に応じて三方弁３７及び流量制御弁３８を制御することにより、各気筒へ還流されるＥＧＲ流量を制御することである。吸気温度制御とは、エンジン１の運転状態に応じて吸気切替弁２４、三方弁３７及び流量制御弁３８を制御することにより、吸気通路２を流れる吸気の温度を制御することである。

次に、この実施形態における吸気温度制御とＥＧＲ制御について詳しく説明する。図６に、その制御内容をフローチャートにより示す。図７〜図１０に、エンジンシステムにおける高温空気、外気又はＥＧＲガスの流れを概略構成図により示す。ＥＣＵ５０は、エンジン１の始動と同時に図６のルーチンの処理を開始するようになっている。

処理がこのルーチンへ移行すると、ステップ１００で、ＥＣＵ５０は、エンジン１が運転中か否かを判断する。ＥＣＵ５０は、例えば、回転速度センサ４４の検出信号に基づきこの判断を行うことができる。ＥＣＵ５０は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ１１０へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ３２０へ移行する。

ステップ３２０では、ＥＣＵ５０は、エンジン１が運転中ではないことから、三方弁３７、流量制御弁３８及び電子スロットル装置７をオフにし、処理をステップ１００へ戻す。

一方、ステップ１１０では、ＥＣＵ５０は、各種センサ等４２〜４６の検出信号に基づきアクセル開度ＡＣＣ、冷却水温度ＴＨＷ、吸気温度ＴＨＡ、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、検出されるエンジン回転速度ＮＥ及び吸気量Ｇａから求めることができる。

次に、ステップ１２０で、ＥＣＵ５０は、冷却水温度ＴＨＷが所定値ＴＨ１より低いか否かを判断する。この所定値ＴＨ１として、例えば「６０℃」を当てはめることができる。ＥＣＵ５０は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ１３０へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ２２０へ移行する。

ステップ１３０では、ＥＣＵ５０は、アクセル開度ＡＣＣが所定値Ａ１より小さいか否かを判断する。ＥＣＵ５０は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ１４０へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ２００へ移行する。

ステップ１４０では、ＥＣＵ５０は、吸気切替弁２４を高温空気位置へ切り替える。これにより吸気通路２には、高温空気通路２３からの高温空気が導入される。

次に、ステップ１５０で、ＥＣＵ５０は、三方弁３７をオンとし、空気迂回の状態に切り替える。これにより、空気迂回通路３６へのＥＧＲガスの導入が遮断され、同通路３６には、吸気通路２に導入された高温空気が導入される。

次に、ステップ１６０で、ＥＣＵ５０は、流量制御弁３８の、アクセル開度ＡＣＣに応じた第１の目標開度ＴＡＧＲ１を算出する。ＥＣＵ５０は、所定のマップを参照することによりこの処理を行うことができる。

次に、ステップ１７０で、ＥＣＵ５０は、電子スロットル装置７の、アクセル開度ＡＣＣに応じた第１の目標開度ＴＴＨＲ１を算出する。ＥＣＵ５０は、所定のマップを参照することによりこの処理を行うことができる。ここでは、冷却水温度ＴＨＷが所定値ＴＨ１よりも低く、アクセル開度ＡＣＣが所定値Ａ１より小さい冷間始動時であることから、第１の目標開度ＴＴＨＲ１は「０％」、すなわち「全閉」に設定される。

次に、ステップ１８０で、ＥＣＵ５０は、流量制御弁３８を第１の目標開度ＴＡＧＲ１に制御する。

次に、ステップ１９０で、ＥＣＵ５０は、電子スロットル装置７を第１の目標開度ＴＴＨＲ１に制御する。その後、ＥＣＵ５０は、処理をステップ１００へ戻す。

また、ステップ１２０から移行してステップ２２０では、ＥＣＵ５０は、冷却水温度ＴＨＷが所定値ＴＨ２（＞ＴＨ１）より低いか否かを判断する。この所定値ＴＨ２として、例えば「８０℃」を当てはめることができる。ＥＣＵ５０は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ２３０へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ３１０へ移行する。

ステップ２３０では、ＥＣＵ５０は、アクセル開度ＡＣＣが所定値Ａ１より小さいか否かを判断する。ＥＣＵ５０は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ２４０へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ３００へ移行する。

ステップ２４０では、ＥＣＵ５０は、吸気切替弁２４を高温空気位置へ切り替える。これにより吸気通路２には、高温空気通路２３からの高温空気が導入される。

次に、ステップ２５０で、ＥＣＵ５０は、三方弁３７をオフとし、ＥＧＲ導入の状態に切り替える。これにより、空気迂回通路３６への高温空気の導入が遮断され、同通路３６には、ＥＧＲ通路３２からＥＧＲガスが導入される。

次に、ステップ２６０で、ＥＣＵ５０は、電子スロットル装置７の、アクセル開度ＡＣＣに応じた第２の目標開度ＴＴＨＲ２を算出する。ＥＣＵ５０は、所定のマップを参照することによりこの処理を行うことができる。ここでは、冷却水温度ＴＨＷが所定値ＴＨ１より高く所定値ＴＨ２より低く、アクセル開度ＡＣＣが所定値Ａ１より小さい暖機過程であることから、第２の目標開度ＴＴＨＲ２はアクセル開度ＡＣＣに応じた微少開度に設定される。

次に、ステップ２７０で、ＥＣＵ５０は、電子スロットル装置７を第２の目標開度ＴＴＨＲ２に制御する。

次に、ステップ２８０で、ＥＣＵ５０は、エンジン回転速度ＮＥ及びエンジン負荷ＫＬに応じた第２の目標開度ＴＡＧＲ２を算出する。ＥＣＵ５０は、所定のマップを参照することによりこの処理を行うことができる。

そして、ステップ２９０で、ＥＣＵ５０は、流量制御弁３８を第２の目標開度ＴＡＧＲ２に制御し、処理をステップ１００へ戻す。

一方、ステップ１３０から移行してステップ２００では、ＥＣＵ５０は、エンジン回転速度ＮＥが所定値Ｎ１より低いか否かを判断する。ＥＣＵ５０は、この判断結果が肯定となる場合は、処理をステップ１４０へ移行し、ステップ１４０〜ステップ１９０の処理を実行した後、処理をステップ１００へ戻す。ＥＣＵ５０は、ステップ２００の判断結果が否定となる場合は、処理をステップ２１０へ移行する。

ステップ２１０では、ＥＣＵ５０は、吸気切替弁２４を外気位置へ切り替える。これにより吸気通路２には、吸気入口２ａからの外気が導入される。その後、ＥＣＵ５０は、ステップ１５０〜１９０の処理を実行した後、処理をステップ１００へ戻す。

また、ステップ２３０から移行してステップ３００では、ＥＣＵ５０は、エンジン回転速度ＮＥが所定値Ｎ１より低いか否かを判断する。ＥＣＵ５０は、この判断結果が肯定となる場合は、処理をステップ２４０へ移行し、ステップ２４０〜ステップ２９０の処理を実行した後、処理をステップ１００へ戻す。また、ＥＣＵ５０は、ステップ３００の判断結果が否定となる場合は、処理をステップ３１０へ移行する。

そして、ステップ２２０又はステップ３００から移行してステップ３１０では、ＥＣＵ５０は、吸気切替弁２４を外気位置へ切り替える。これにより吸気通路２には、吸気入口２ａからの外気が導入される。その後、ＥＣＵ５０は、ステップ２５０〜２９０の処理を実行した後、処理をステップ１００へ戻す。

従って、エンジン１の冷間始動時にアクセル開度ＡＣＣが比較的小さくなる場合、あるいは、エンジン１の冷間始動時にアクセル開度ＡＣＣが小さくなく、エンジン回転速度ＮＥが比較的低くなる場合は、図７に示すように、吸気切替弁２４が高温空気位置に切り替えられ、吸気通路２に高温空気が流れると共に、空気迂回通路３６を介して吸気マニホルド８の各分岐通路８ｂに高温空気が迂回される。また、吸気通路２を流れる高温空気は、アクセル開度ＡＣＣに応じて電子スロットル装置７により調節される。各分岐通路８ｂへ迂回される高温空気は、アクセル開度ＡＣＣに応じて流量制御弁３８により調節される。図７において、太線矢印は高温空気の流れを示し、破線矢印はＥＧＲガスの流れを示す。以下同様。

また、エンジン１の冷間始動時にアクセル開度ＡＣＣが小さくなく、エンジン回転速度ＮＥが低くない場合は、図８に示すように、吸気切替弁２４が外気位置に切り替えられ、吸気通路２に外気が流れると共に、空気迂回通路３６を介して各分岐通路８ｂに外気が迂回される。また、吸気通路２を流れる外気は、アクセル開度ＡＣＣに応じて電子スロットル装置７により調節される。各分岐通路８ｂへ迂回される外気は、アクセル開度ＡＣＣに応じて流量制御弁３８により調節される。図８において、太破線矢印は外気の流れを示す。以下同様。

一方、エンジン１の暖機過程でアクセル開度ＡＣＣが比較的小さくなる場合、あるいは、エンジン１の暖機過程でアクセル開度ＡＣＣが小さくなくエンジン回転速度ＮＥが比較的低くなる場合は、図９に示すように、吸気切替弁２４が高温空気位置に切り替えられ、吸気通路２に高温空気が流れ、その高温空気の流量が、アクセル開度ＡＣＣに応じて電子スロットル装置７により調節される。また、ＥＧＲ通路３２と空気迂回通路３６を介して各分岐通路８ｂにＥＧＲガスが流れ、そのＥＧＲガスの流量が、エンジン回転速度ＮＥ及びエンジン負荷ＫＬに応じて流量制御弁３８により調節される。

また、エンジン１の暖機過程でアクセル開度ＡＣＣが小さくなく、エンジン回転速度ＮＥが低くない場合、あるいは、エンジン１の暖機が完了した場合は、図１０に示すように、吸気切替弁２４が外気位置に切り替えられ、吸気通路２に外気が流れ、その外気の流量が、アクセル開度ＡＣＣに応じて電子スロットル装置７により調節される。また、ＥＧＲ通路３２と空気迂回通路３６を介して各分岐通路８ｂにＥＧＲガスが流れ、そのＥＧＲガスの流量が、エンジン回転速度ＮＥ及びエンジン負荷ＫＬに応じて流量制御弁３８により調節される。

上記の制御によれば、ＥＣＵ５０は、エンジン１の運転状態に応じてＥＧＲガスを吸気通路２へ流すために、電子スロットル装置７、三方弁３７及び流量制御弁３８を制御し、また、吸気通路２及びＥＧＲ通路３２の冷間時には、ＥＧＲガスを吸気通路２へ流す前に、高温空気通路２３からの高温空気を吸気通路２及び空気迂回通路３６へ流すために電子スロットル装置７、吸気切替弁２４、三方弁３７及び流量制御弁３８を制御するようになっている。

以上説明したこの実施形態のエンジンシステムによれば、排気通路３（排気マニホルド９）の周りで加熱された高温空気は、シュラウド２２により回収されて高温空気通路２３へ導かれる。ここで、吸気通路２及びＥＧＲ通路３２の冷間時には、高温空気通路２３からの高温空気を吸気通路２へ流すために、ＥＣＵ５０により、吸気切替弁２４が高温空気位置へ切り替えられることにより、吸気通路２の下流側へ高温空気が流れて吸気通路２が暖機される。このとき、ＥＣＵ５０により、三方弁３７が切り替えられ（オンされ）、流量制御弁３８が開弁されることにより、吸気通路２を流れる高温空気の一部が、空気迂回通路３６を介して電子スロットル装置７より下流の吸気通路２（吸気マニホルド８の分岐通路８ｂ）へ迂回される。これにより、ＥＧＲ通路３２の一部として機能する空気迂回通路３６の一部を含む空気迂回通路３６の全体、及び流量制御弁３８が高温空気により暖機される。その後、三方弁３７が切り替えられ（オフされ）ることにより、ＥＧＲ通路３２からのＥＧＲガスが三方弁３７及び同弁３７より下流の空気迂回通路３６へ流れ、吸気マニホルド８の各分岐通路８ｂへ流れてエンジン１に還流される。従って、吸気通路２に加え、ＥＧＲ通路３２の一部として機能する空気迂回通路３６の一部を含む空気迂回通路３６の全体、及び流量制御弁３８が事前に暖機されるので、その後、同通路３６等をＥＧＲガスが流れてもＥＧＲガスが冷やされない。このため、三方弁３７より下流の空気迂回通路３６にて、ＥＧＲガスによる凝縮水の発生を抑えることができる。すなわち、吸気通路２及びＥＧＲ通路３２（ＥＧＲ通路３２として機能する空気迂回通路３６の一部を含む。）の冷間時に、吸気通路２に加え、ＥＧＲ通路３２として機能する空気迂回通路３６の一部及び流量制御弁３８にてＥＧＲガスによる凝縮水の発生を抑えることができる。この結果、冷間時でも早期にＥＧＲを実施することができる。

しかも、この実施形態では、三方弁３７が切り替えられることにより、吸気マニホルド８の各分岐通路８ｂへ高温空気又は外気とＥＧＲガスとが選択的に流される。しかも、高温空気又は外気とＥＧＲガスの流量が一つの流量制御弁３８により調節される。従って、ＥＧＲガスの流量を調節する専用のＥＧＲ弁と、高温空気又は外気の流量を調節する専用の流量制御弁とを、それぞれ別個に設ける必要がない。すなわち、ＥＧＲ弁と同等の弁を二つ設ける必要がない。このため、比較的安価な三方弁３７と、一つの流量制御弁３８を設ければよく、装置全体を比較的低コストにすることができる。

加えて、この実施形態では、空気迂回通路３６の、三方弁３７と迂回出口３６ｂとの間の部分が、ＥＧＲ通路３２の一部として機能する。そのため、ＥＧＲガスを、迂回出口３６ｂを通じて、電子スロットル装置７より下流の吸気通路２（吸気マニホルド８）で生じる負圧を利用して、効率的にエンジン１へ還流することができる。

この実施形態では、流量制御弁３８が、大流量制御を可能とした電動式の二重偏心弁を含むことから、流量制御弁３８に大流量の気体を流すことが可能となる。このため、ＥＧＲ通路３２及び空気迂回通路３６を流れるＥＧＲガスと空気迂回通路３６を流れる高温空気又は外気を、それぞれ大流量で制御することができる。

この実施形態では、三方弁３７より下流の空気迂回通路３６へ流れた高温空気、外気又はＥＧＲガスは、分配管３９を介して吸気マニホルド８の各分岐通路８ｂへ分配される。このため、各分岐通路８ｂ及びエンジン１の各気筒へ高温空気、外気又はＥＧＲガスを均等に流すことができ、ＥＧＲ制御と吸気温度制御の効果を、エンジン１の各気筒で均等に得ることができる。加えて、空気迂回通路３６を流れる高温空気が、各分岐通路８ｂより上流の吸気通路２の部分を迂回することとなり、かかる吸気通路２の部分で熱量が奪われることがない。このため、効率よく各分岐通路８ｂ及びエンジン１の各気筒を暖機することができる。

次に、上記したエンジンシステムにおける三方弁３７と流量制御弁３８の異常を診断するための異常診断制御について説明する。図１１に、その制御内容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、ステップ５００で、ＥＣＵ５０は、エンジン１が減速燃料カットの状態であるか否かを判断する。減速燃料カットとは、エンジン１の減速時であり、かつ、インジェクタ１１からの燃料噴射が遮断されたことを意味する。ＥＣＵ５０は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ５１０へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ５００へ戻す。

ステップ５１０では、ＥＣＵ５０は、流量制御弁３８をオフする、すなわち全閉とする。また、ステップ５２０では、ＥＣＵ５０は、三方弁３７をオフする、すなわちＥＧＲガス導入の状態に切り替える。

次に、ステップ５３０で、ＥＣＵ５０は、異常診断フラグＸＯＢＤが「０」であるか否かを判断する。このフラグＸＯＢＤは、後述するように、異常診断が完了した場合に「１」に、未完了の場合に「０」に設定されるようになっている。ＥＣＵ５０は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ５４０へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ５００へ戻す。

ステップ５４０では、ＥＣＵ５０は、エアフローメータ４５及び吸気圧センサ４７の検出信号に基づき吸気量Ｇａ及び吸気圧力ＰＭを取り込む。

次に、ステップ５５０で、ＥＣＵ５０は、今回取り込まれた吸気量Ｇａを基準吸気量Ｇａ０として設定し、今回取り込まれた吸気圧力ＰＭを基準吸気圧力ＰＭ０として設定する。

次に、ステップ５６０で、ＥＣＵ５０は、流量制御弁３８をオフからオンへ切り替える、すなわち全閉から所定の微小開度に開弁する。

その後、ステップ５７０で、ＥＣＵ５０は、所定時間が経過するのを待って処理をステップ５８０へ移行する。

ステップ５８０では、ＥＣＵ５０は、エアフローメータ４５及び吸気圧センサ４７の検出信号に基づき吸気量Ｇａ及び吸気圧力ＰＭを再び取り込む。

次に、ステップ５９０で、ＥＣＵ５０は、基準吸気圧力ＰＭ０と所定値αの合計値がステップ５８０で取り込まれた吸気圧力ＰＭより低いか否かを判断する。すなわち、流量制御弁３８の全閉時の吸気圧力ＰＭが開弁時の吸気圧力ＰＭよりある程度低いか否かが判断される。ＥＣＵ５０は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ６００へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ７１０へ移行する。

そして、ステップ６００では、ＥＣＵ５０は、流量制御弁３８を正常判定する。すなわち、流量制御弁３８が指令通りに開弁及び閉弁されることで正常と判断される。ＥＣＵ５０は、この正常判定をメモリに記録しておくことができる。

次に、ステップ６１０で、ＥＣＵ５０は、三方弁３７をオフからオンへ切り替える、すなわち、三方弁３７をＥＧＲガス導入の状態から空気迂回の状態へ切り替える。

その後、ステップ６２０で、ＥＣＵ５０は、所定時間が経過するのを待って処理をステップ６３０へ移行する。

ステップ６３０では、ＥＣＵ５０は、エアフローメータ４５及び吸気圧センサ４７の検出信号に基づき吸気量Ｇａ及び吸気圧力ＰＭを再度取り込む。

次に、ステップ６４０で、ＥＣＵ５０は、基準吸気量Ｇａ０と所定値βの合計値がステップ６３０で取り込まれた吸気量Ｇａより少ないか否かを判断する。すなわち、三方弁３７のオフ時の吸気量Ｇａがオン時の吸気量Ｇａよりある程度少ないか否かが判断される。ＥＣＵ５０は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ６５０へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ６７０へ移行する。

ステップ６５０では、ＥＣＵ５０は、三方弁３７を正常判定する。すなわち、三方弁３７が指令通りに切り替えられることで正常と判断される。ＥＣＵ５０は、この正常判定をメモリに記録しておくことができる。

その後、ステップ６６０で、ＥＣＵ５０は、異常診断フラグＸＯＢＤを「１」に設定し、処理をステップ５００へ戻す。

ステップ６４０から移行してステップ６７０では、ＥＣＵ５０は、ステップ６３０で取り込まれた吸気量Ｇａが第１所定値Ｇ１より少ないか否かを判断する。ＥＣＵ５０は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ６８０へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ６９０へ移行する。

ステップ６８０では、ＥＣＵ５０は、三方弁３７をオフ側固着異常と判定する。すなわち、ＥＣＵ５０は、三方弁３７にオン切り替えを指令したにもかかわらず吸気量Ｇａが少ないことから、三方弁３７がオン側へ切り替わらず、オフ側のままであると考えられ、オフ側固着異常と判定する。その後、ＥＣＵ５０は、ステップ６６０の処理を実行する。

ステップ６９０では、ＥＣＵ５０は、ステップ６３０又はステップ７３０で取り込まれた吸気量Ｇａが第２所定値Ｇ２（＞Ｇ１）より多いか否かを判断する。ＥＣＵ５０は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ７００へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ７７０へ移行する。

ステップ７００では、ＥＣＵ５０は、三方弁３７をオン側固着異常と判定する。すなわち、ＥＣＵ５０は、吸気量Ｇａが必要以上に多いことから、三方弁３７がオフ側に切り替わらず、オン側のままであると考えられ、オン側固着異常と判定する。その後、ＥＣＵ５０は、ステップ６６０の処理を実行する。

一方、ステップ５９０から移行してステップ７１０では、ＥＣＵ５０は、三方弁３７をオフからオンへ切り替える、すなわち、三方弁３７をＥＧＲガス導入の状態から空気迂回の状態へ切り替える。

その後、ステップ７２０で、ＥＣＵ５０は、所定時間が経過するのを待って処理をステップ７３０へ移行する。

ステップ７３０では、ＥＣＵ５０は、エアフローメータ４５及び吸気圧センサ４７の検出信号に基づき吸気量Ｇａ及び吸気圧力ＰＭを再び取り込む。

次に、ステップ７４０で、ＥＣＵ５０は、基準吸気量Ｇａ０と所定値βの合計値がステップ７３０で取り込まれた吸気量Ｇａより少ないか否かを判断する。すなわち、三方弁３７のオフ時の吸気量Ｇａがオン時の吸気量Ｇａよりある程度少ないか否かが判断される。ＥＣＵ５０は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ７５０へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ７６０へ移行する。

ステップ７５０では、ＥＣＵ５０は、三方弁３７を正常と判定する。ＥＣＵ５０は、この正常判定をメモリに記録しておくことができる。

ステップ７６０では、ＥＣＵ５０は、三方弁３７をオフ側固着異常と判定する。すなわち、ＥＣＵ５０は、三方弁３７にオン切り替えを指令したにもかかわらず吸気量Ｇａが少ないことから、三方弁３７がオン側へ切り替わらず、オフ側のままであると考えられ、オフ側固着異常と判定する。その後、ＥＣＵ５０は、処理をステップ７７０へ移行する。

ステップ６９０、ステップ７５０又はステップ７６０から移行してステップ７７０で、ＥＣＵ５０は、ステップ７３０で取り込まれた吸気圧力ＰＭが第１所定値Ｐ１より低いか否かを判断する。ＥＣＵ５０は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ７８０へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ７９０へ移行する。

ステップ７８０では、ＥＣＵ５０は、流量制御弁３８を閉弁固着異常と判定する。すなわち、ＥＣＵ５０は、流量制御弁３８に開弁を指令したにもかかわらず吸気圧力ＰＭが低いことから、流量制御弁３８が正常に開弁せず、閉弁したままであると考えられ、閉弁固着異常と判定する。その後、ＥＣＵ５０は、ステップ６６０の処理を実行する。

ステップ７９０では、ＥＣＵ５０は、ステップ７３０で取り込まれた吸気圧力ＰＭが第２所定値Ｐ２（＞Ｐ１）より高いか否かを判断する。ＥＣＵ５０は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ８００へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ６９０へ移行する。

ステップ８００では、ＥＣＵ５０は、流量制御弁３８を開弁固着異常と判定する。すなわち、ＥＣＵ５０は、流量制御弁３８に微小な開弁を指令したにもかかわらず吸気圧力ＰＭが必要以上に高いことから、流量制御弁３８が微小に開弁せず、大きく開弁したままであると考えられ、開弁固着異常と判定する。その後、ＥＣＵ５０は、ステップ６６０の処理を実行する。

上記制御によれば、ＥＣＵ５０は、電子スロットル装置７の開度が所定の条件（全閉）となるときに、三方弁３７が切り替え制御され、かつ、流量制御弁３８が開閉制御される前後でエアフローメータ４５により検出される吸気量Ｇａ及び吸気圧センサ４７により検出される吸気圧力ＰＭに基づいて三方弁３７及び流量制御弁３８の異常を診断するようになっている。

従って、この実施形態のエンジンシステムによれば、三方弁３７及び流量制御弁３８の異常を診断するために、エンジン１の運転制御に使用されるエアフローメータ４５及び吸気圧センサ４７を利用することができる。このため、比較的簡易な構成で、三方弁３７と流量制御弁３８の異常を診断することができる。

＜第２実施形態＞
次に、この発明のエンジンシステムを具体化した第２実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

なお、以下の説明において、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。

図１２に、この実施形態のエンジンシステムを概略構成図により示す。図１３、図１４に、このエンジンシステムｊにおける高温空気、外気又はＥＧＲガスの流れを概略構成図により示す。この実施形態では、三方弁３７及び流量制御弁３８の配置、ＥＧＲ装置３１のタイプ、並びに吸気温度制御及びＥＧＲ制御の点で第１実施形態と構成が異なる。すなわち、図１２に示すように、この実施形態では、三方弁３７の第２ポート３７ｂと第３ポート３７ｃの位置が第１実施形態の場合と入れ替わり、流量制御弁３８が空気迂回通路３６においてその迂回入口３６ａと三方弁３７との間に配置される。また、ＥＧＲ装置３１が、エアクリーナ４とコンプレッサ５ａとの間の吸気通路２へＥＧＲガスを流すタイプとなっている。

そして、この実施形態で、エンジン１の冷間始動から暖機過程では、図１３に示すように、吸気切替弁２４が高温空気位置に切り替えられ、三方弁３７がオン（空気迂回）される。これにより、エアクリーナ４以降の吸気通路２に高温空気が流れ、その高温空気が空気迂回通路３６を介して吸気マニホルド８の各分岐通路８ｂへ流れて迂回される。この高温空気の流量は、アクセル開度ＡＣＣに応じて流量制御弁３８により調節される。

また、暖機後にＥＧＲが開始されるときは、図１４に示すように、吸気切替弁２４が高温空気位置に切り替えられており、三方弁３７がオフ（ＥＧＲガス導入）される。これにより、エアクリーナ４以降の吸気通路２に高温空気が流れ、その高温空気の流量が、アクセル開度ＡＣＣに応じて電子スロットル装置７により調節される。また、ＥＧＲ通路３２と空気迂回通路３６を介してコンプレッサ５ａより上流の吸気通路２にＥＧＲガスが流れる。このＥＧＲガスの流量は、エンジン回転速度ＮＥ及びエンジン負荷ＫＬに応じて流量制御弁３８により調節される。

次に、完全暖機後にＥＧＲオン状態からエンジン１を減速した場合の吸気温度制御及びＥＧＲ制御の内容について説明する。図１５に、その制御内容をフローチャートにより示す。この状態では、吸気切替弁２４が外気位置に切り替えられ、三方弁３７がオフされている。

処理がこのルーチンへ移行すると、ステップ８００で、ＥＣＵ５０は、アクセルセンサ４２及び回転速度センサ４４の検出信号に基づきアクセル開度ＡＣＣ及びエンジン回転速度ＮＥを取り込む。

次に、ステップ８１０で、ＥＣＵ５０は、ＥＧＲオン状態からのエンジン１の減速（ＥＧＲオフ）であるか否かを判断する。ＥＣＵ５０は、取り込まれたアクセル開度ＡＣＣに基づきこの判断を行うことができる。ＥＣＵ５０は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ８２０へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ８００へ戻す。

ステップ８２０では、ＥＣＵ５０は、三方弁３７を強制オン（空気迂回）制御する。すなわち、ＥＣＵ５０は、三方弁３７をオンすることにより、ＥＧＲガスを遮断し、空気迂回通路３６に高温空気又は外気を導入する状態とする。

次に、ステップ８３０で、ＥＣＵ５０は、電子スロットル装置７を全閉に制御する。これにより吸気通路２の下流（電子スロットル装置７）へ流れる吸気が遮断される。

次に、ステップ８４０で、ＥＣＵ５０は、流量制御弁３８の、エンジン回転速度ＮＥに応じた目標開度ＴＡＧＲＮを算出する。ＥＣＵ５０は、例えば、図１６に示すようなマップを参照することによりこの目標開度ＴＡＧＲＮを求めることができる。このマップでは、エンジン回転速度ＮＥが高くなるに連れて目標開度ＴＡＧＲＮが大きくなるように設定されている。

次に、ステップ８５０で、ＥＣＵ５０は、流量制御弁３８を目標開度ＴＡＧＲＮに制御する。この段階では、図１８に示すように、空気迂回通路３６を介して吸気マニホルド８の各分岐通路８ｂに高温空気又は外気が導入され、その外気の流量が、エンジン回転速度ＮＥに応じて流量制御弁３８により調節される。図１８には、エンジンシステムｊにおける高温空気、外気又はＥＧＲガスの流れを概略構成図により示す。

その後、ステップ８６０で、ＥＣＵ５０は、所定時間が経過するのを待ってステップ８７０へ移行する。

ステップ８７０では、ＥＣＵ５０は、三方弁３７を強制オフ（ＥＧＲガス導入）制御する。これにより、空気迂回通路３６への高温空気又は外気の導入が遮断される。

次に、ステップ８８０で、ＥＣＵ５０は、電子スロットル装置７の、エンジン回転速度ＮＥに応じた目標開度ＴＴＡＮを算出する。ＥＣＵ５０は、例えば、図１７に示すようなマップを参照することによりこの目標開度ＴＴＡＮを求めることができる。このマップでは、エンジン回転速度ＮＥが高くなるに連れて目標開度ＴＴＡＮが大きくなるように設定されている。

そして、ステップ８９０で、ＥＣＵ５０は、流量制御弁３８を全閉に、電子スロットル装置７を目標開度ＴＴＡＮにそれぞれ制御する。その後、ＥＣＵ５０は処理をステップ８００へ戻す。この段階では、図１９に示すように、吸気通路２を高温空気又は外気が吸気として流れ、その吸気量が、エンジン回転速度ＮＥに応じて電子スロットル装置７により調節される。図１９には、エンジンシステムｊにおける高温空気、外気又はＥＧＲガスの流れを概略構成図により示す。

上記制御によれば、ＥＣＵ５０は、完全暖機後のＥＧＲオン状態からのエンジン１の減速時には、一旦、三方弁３７を強制オン（空気迂回）とし、電子スロットル装置７を全閉とし、流量制御弁３８をエンジン回転速度ＮＥに応じて開弁制御する。その後、ＥＣＵ５０は、三方弁３７を強制オフ（ＥＧＲガス導入）とし、流量制御弁３８を全閉とし、電子スロットル装置７をエンジン回転速度ＮＥに応じて開弁制御するようになっている。

以上説明したこの実施形態のエンジンシステムによれば、完全暖機後のＥＧＲオン状態からエンジン１が減速された場合には、ＥＧＲが強制的にオフされ、エンジン１の各気筒へのＥＧＲガス供給が遮断されると共に吸気通路２における吸気の流れが遮断され、空気迂回通路３６を介して必要な空気（新気）が各気筒へ供給される。その後、空気迂回通路３６の空気の流れが遮断され、吸気通路２を介してエンジン１の各気筒へ吸気が導入される。このため、完全暖機後のエンジン１の減速時には、ＥＧＲガスが直ちに遮断され、ＥＧＲガスに代わって空気（新気）が各気筒に供給されるので、エンジン１の減速失火を未然に防止することができる。

また、この実施形態でも、吸気通路２及びＥＧＲ通路３２の冷間時には、ＥＣＵ５０により、吸気切替弁２４が高温空気位置に切り替えられ、三方弁３７がオンされ、流量制御弁３８が開弁されることにより、吸気通路２へ高温空気が流れて吸気通路２が暖機される
また、吸気通路２を流れる高温空気の一部が、空気迂回通路３６を介して吸気マニホルド８の各分岐通路８ｂへ流れて迂回される。これにより、ＥＧＲ通路３２の一部として機能する空気迂回通路３６の一部を含む空気迂回通路３６の全体、及び流量制御弁３８が高温空気により暖機される。その後、三方弁３７がオフされることにより、ＥＧＲ通路３２からのＥＧＲガスが三方弁３７及び同弁３７より上流の空気迂回通路３６へ流れ、コンプレッサ５ａより上流の吸気通路２へ流れてエンジン１に還流される。従って、吸気通路２に加え、ＥＧＲ通路３２の一部として機能する空気迂回通路３６の一部を含む空気迂回通路３６の全体、及び流量制御弁３８が事前に暖機されるので、その後、同通路３６等をＥＧＲガスが流れてもＥＧＲガスが冷やされない。このため、三方弁３７より上流の空気迂回通路３６にて、ＥＧＲガスによる凝縮水の発生を抑えることができる。すなわち、吸気通路２及びＥＧＲ通路３２（ＥＧＲ通路３２として機能する空気迂回通路３６の一部を含む。）の冷間時に、吸気通路２に加え、ＥＧＲ通路３２として機能する空気迂回通路３６の一部及び流量制御弁３８にてＥＧＲガスによる凝縮水の発生を抑えることができる。この結果、冷間時でも早期にＥＧＲを実施することができる。また、比較的安価な三方弁３７と、一つの流量制御弁３８を設ければよく、装置全体を比較的低コストにすることができる。

加えて、この実施形態では、空気迂回通路３６の、三方弁３７と迂回入口３６ａとの間の部分が、ＥＧＲ通路３２の一部として機能する。そのため、ＥＧＲガスを、迂回入口３６ａを通じて、電子スロットル装置７及びコンプレッサ５ａより上流の吸気通路２へ流し、効率的に高温空気又は外気と混合することができる。

＜第３実施形態＞
次に、この発明のエンジンシステムを具体化した第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、吸気温度制御とＥＧＲ制御の内容の点で第１実施形態と構成が異なる。図２０に、この実施形態における吸気温度制御とＥＧＲ制御の内容をフローチャートにより示す。図２０のフローチャートでは、図６のフローチャートのステップ１１０とステップ２２０の代わりにステップ１１５とステップ２２５が設けられる。また、図２０のフローチャートでは、ステップ１２０とステップ２２５との間にステップ９００が設けられ、ステップ２４０とステップ２５０との間にステップ９１０が設けられる点で図６のフローチャートと異なり、その他のステップでは、図６のフローチャートと同じである。

処理がこのルーチンへ移行すると、ＥＣＵ５０は、ステップ１００で、エンジン１が運転中であると判断した場合、ステップ１１５で、各種センサ等４２〜４６の検出信号に基づきアクセル開度ＡＣＣ、冷却水温度ＴＨＷ、吸気温度ＴＨＡ、エンジン回転速度ＮＥ、エンジン負荷ＫＬ及び外気温度ＴＨＡＯを取り込む。ＥＣＵ５０は、エンジン１の始動時に吸気温センサ４６により検出された始動時吸気温度ＴＨＡＳをメモリに記憶しておき、その始動時吸気温度ＴＨＡＳを外気温度ＴＨＡＯとして取り込むことができる。その後、ＥＣＵ５０は、ステップ１２０以降の処理を実行する。

そして、ステップ１２０から移行してステップ９００では、ＥＣＵ５０は、外気温度ＴＨＡＯに応じた高温空気停止水温度ＴＨＷＨＯを算出する。この高温空気停止水温度ＴＨＷＨＯは、吸気通路２への高温空気の導入を停止させて外気の導入へ切り替えるための冷却水温度を意味する。ＥＣＵ５０は、例えば、図２１に示すようなマップを参照することにより、外気温度ＴＨＡＯに応じた高温空気停止水温度ＴＨＷＨＯを算出することができる。このマップでは、外気温度ＴＨＡＯが「−４０〜約−３０℃」の範囲では、高温空気停止水温度ＴＨＷＨＯが「１００℃」で一定となり、外気温度ＴＨＡＯが「約−３０〜４０℃」の範囲で高くなるに連れて、高温空気停止水温度ＴＨＷＨＯが「１００〜６０℃」の範囲で直線的に低下するように設定される。

次に、ステップ２２５では、ＥＣＵ５０は、冷却水温度ＴＨＷが高温空気停止水温度ＴＨＷＨＯ（＞ＴＨ１）より低いか否かを判断する。この高温空気停止水温度ＴＨＷＨＯは、直前のステップ９００で算出された値である。ＥＣＵ５０は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ２３０へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ３１０へ移行する。

ステップ２３０の判断が肯定となる場合は、ＥＣＵ５０は、ステップ２４０の処理を実行した後、ステップ９１０で、ＥＧＲオン条件であるか否か、すなわち、エンジン１の運転状態がＥＧＲをオンにすべき条件であるか否かを判断する。ＥＣＵ５０は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ２５０へ移行し、この判断結果が否定となる場合、すなわちＥＧＲをオフとすべき条件である場合は処理をステップ１５０へ移行する。

上記制御によれば、ＥＣＵ５０は、図６のフローチャートの制御内容に加え、次のような制御を実行する。すなわち、ＥＣＵ５０は、吸気通路２及びＥＧＲ通路３２（ＥＧＲ通路３２として機能する空気迂回通路３６の一部を含む。）の冷間時でなくても、外気温度ＴＨＡＯが比較的低く、アクセル開度ＡＣＣが比較的小さくなる場合、あるいは、エンジン回転速度ＮＥが比較的低くなる場合に、ＥＣＵ５０は、吸気切替弁２４を高温空気位置へ切り替える。加えて、ＥＣＵ５０は、ＥＧＲカットが行われるＥＧＲオフ条件時には、三方弁３７をオンして空気迂回通路３６へ高温空気を導入すると共に、その高温空気の流量を流量制御弁３８により調節するようになっている。換言すると、ＥＣＵ５０は、ＥＧＲ通路３２（ＥＧＲ通路３２として機能する空気迂回通路３６の一部を含む。）の温度が低下するとき（外気温度ＴＨＡＯが比較的低いとき）も、ＥＧＲガスの還流が遮断された場合（ＥＧＲカットされた場合）は、ＥＧＲガスの還流を再開する前に、高温空気通路２３からの高温空気を吸気通路２及び空気迂回通路３６へ流すために電子スロットル装置７、吸気切替弁２４、三方弁３７及び流量制御弁３８を制御するようになっている。

以上説明したこの実施形態のエンジンシステムによれば、第１実施形態と同等の作用効果を得ることができる。加えて、この実施形態では、外気温度ＴＨＡＯが比較的低く、かつＥＧＲカットが行われるとき、すなわち、吸気通路２及びＥＧＲ通路３２（ＥＧＲ通路３２として機能する空気迂回通路３６の一部を含む。）の温度低下時にも、吸気通路２と空気迂回通路３６に高温空気が流れる。これにより、ＥＧＲ通路３２の一部として機能する空気迂回通路３６の一部を含む空気迂回通路３６の全体、及び流量制御弁３８が高温空気により暖機される。その後、三方弁３７がオフされることにより、ＥＧＲ通路３２からのＥＧＲガスが三方弁３７及び同弁３７より下流の空気迂回通路３６へ流れ、同通路３６を介して吸気マニホルド８の各分岐通路８ｂへ流れてエンジン１に還流される。従って、吸気通路２に加え、ＥＧＲ通路３２の一部として機能する空気迂回通路３６の一部を含む空気迂回通路３６の全体、及び流量制御弁３８が事前に暖機されるので、その後、同通路３６等をＥＧＲガスが流れてもＥＧＲガスが冷やされない。このため、三方弁３７より下流の空気迂回通路３６及び流量制御弁３８にて、ＥＧＲガスによる凝縮水の発生を抑えることができる。すなわち、吸気通路２及びＥＧＲ通路３２（ＥＧＲ通路３２として機能する空気迂回通路３６の一部を含む。）の温度低下時に、吸気通路に加え、ＥＧＲ通路３２として機能する空気迂回通路３６の一部及び流量制御弁３８にてＥＧＲガスによる凝縮水の発生を抑えることができる。また、比較的安価な三方弁３７と、一つの流量制御弁３８を設ければよく、装置全体を比較的低コストにすることができる。

なお、この実施形態の構成によれば、高温空気通路２３から吸気通路２へ高温空気が流れる状態で、エンジン１が高負荷運転になると、エンジン１に吸入される吸気量Ｇａが不足するので、吸気切替弁２４を外気位置へ切り替えて吸気通路２に外気を流すようになっている。ここで、高負荷運転状態では、ＥＧＲ通路３２として機能する空気迂回通路３６の一部が冷やされ、同通路３６等で凝縮水が発生するおそれがある。しかし、この場合は、凝縮水が発生しても、吸気の流速が速いので、凝縮水が微小微粒な状態でエンジン１に吸入されるので問題はない。

＜第４実施形態＞
次に、この発明のエンジンシステムを具体化した第４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、図１に示すエンジンシステムを、モータとエンジンを選択的又は協働で使用するハイブリッド自動車（ＨＶ自動車）に適用した場合に具体化した。ＨＶ自動車では、走行中でもエンジンが間欠停止（モータのみが駆動され、エンジン１が強制的に停止される場合）することがあり、その間欠停止条件下では、高温空気によりＥＧＲ通路３２を暖機することができない。これに対処するために、この実施形態では、エンジン１が間欠停止した後、ＥＧＲを再開する前には、ＥＧＲ通路３２（空気迂回通路３６の一部を含む。）を暖機するようになっている。そこで、この実施形態では、吸気温度制御とＥＧＲ制御の内容の点で第３実施形態と構成が異なる。図２２及び図２３に、この実施形態における吸気温度制御とＥＧＲ制御の内容をフローチャートにより示す。図２２及び図２３のフローチャートでは、ステップ９１０、ステップ２５０及びステップ３１０の間にステップ９２０〜ステップ９８０が設けられる点で図２０のフローチャートと異なり、その他のステップでは、図２０のフローチャートと同じである。

図２２及び図２３のフローチャートにおいて、ステップ９１０から移行してステップ９２０では、ＥＣＵ５０は、エンジンの間欠停止からの復帰（エンジン１を間欠停止させてから再始動させること。）であるか否かを判断する。ＥＣＵ５０は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ９３０へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ９８０へ移行する。

ステップ９８０では、ＥＣＵ５０は、ＥＧＲ暖機完了フラグＸＥＧＲＨＯＴが「１」であるか否かを判断する。このフラグＸＥＧＲＨＯＴは、後述するようにＥＧＲ通路３２等の暖機が完了した場合に「１」に、暖機が未完了の場合に「０」に設定されるようになっている。ＥＣＵ５０は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ２５０へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ９３０へ移行する。

ステップ９２０又はステップ９８０から移行してステップ９３０では、ＥＣＵ５０は、間欠停止時間Ｔｅｎｇｏｆｆを取り込む。この時間Ｔｅｎｇｏｆｆの算出方法については後述する。

次に、ステップ９４０で、ＥＣＵ５０は、復帰後時間Ｔｅｎｇｏｎを取り込む。この時間Ｔｅｎｇｏｎの算出方法についても後述する。

次に、ステップ９５０で、ＥＣＵ５０は、外気温度ＴＨＡＯと間欠停止時間Ｔｅｎｇｏｆｆより、強制暖機時間Ｔｈｏｔを算出する。ＥＣＵ５０は、例えば、図２４に示すようなマップを参照することにより、外気温度ＴＨＡＯと間欠停止時間Ｔｅｎｇｏｆｆに応じた強制暖機時間Ｔｈｏｔを算出することができる。このマップでは、間欠停止時間Ｔｅｎｇｏｆｆが「０〜３０秒」の範囲で長くなるに連れて強制暖機時間Ｔｈｏｔが大きく（長く）なるように設定される。また、外気温度ＴＨＡＯが「−４０〜約−３０℃」の範囲では、強制暖機時間Ｔｈｏｔが一定となり、外気温度ＴＨＡＯが「約−３０〜４０℃」の範囲で温度が高くなるに連れて、強制暖機時間Ｔｈｏｔが直線的に短くなるように設定される。

次に、ステップ９６０では、ＥＣＵ５０は、復帰後時間Ｔｅｎｇｏｎが強制暖機時間Ｔｈｏｔより長いか否かを判断する。ＥＣＵ５０は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ９７０へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ１５０へ移行する。これにより、復帰後時間Ｔｅｎｇｏｎが強制暖機時間Ｔｈｏｔより短いときは、ＥＧＲ通路３２等の暖機が未完了であるとして、吸気通路２と空気迂回通路３６に高温空気が流され、復帰後時間Ｔｅｎｇｏｎが強制暖機時間Ｔｈｏｔより長くなると、ＥＧＲ通路３２等の暖機が完了したものとして、ＥＧＲ通路３２（空気迂回通路３６の一部を含む。）にＥＧＲガスが流される。

ステップ９７０では、ＥＣＵ５０は、ＥＧＲ暖機完了フラグＸＥＧＲＨＯＴを「１」に設定したのち、処理をステップ２５０へ移行する。

次に、上記した間欠停止時間Ｔｅｎｇｏｆｆ及び復帰後時間Ｔｅｎｇｏｎの算出処理について説明する。図２５に、その算出処理内容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、ステップ１０００で、ＥＣＵ５０は、エンジン１が間欠停止か否かを判断する。ＥＣＵ５０は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ１０１０へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ１０６０へ移行する。

ステップ１０１０では、ＥＣＵ５０は、間欠停止フラグＸＥＮＧＯＦＦが「１」か否かを判断する。後述するように、このフラグＸＥＮＧＯＦＦは、エンジン１が間欠停止した場合に「１」に設定されるようになっている。ＥＣＵ５０は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ１０３０へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ１０２０へ移行する。

ステップ１０２０では、ＥＣＵ５０は、間欠停止時間Ｔｅｎｇｏｆｆ(i)を「０」にリセットした後、処理をステップ１０３０へ移行する。

ステップ１０１０又はステップ１０２０から移行してステップ１０３０では、ＥＣＵ５０は、今回の間欠停止時間Ｔｅｎｇｏｆｆを加算する。すなわち、前回算出された間欠停止時間Ｔｅｎｇｏｆｆ(i-1)に所定値γ（単位は「ｍｓ」）を加算することにより、今回の間欠停止時間Ｔｅｎｇｏｆｆを求める。

次に、ステップ１０４０で、ＥＣＵ５０は、間欠停止フラグＸＥＮＧＯＦＦを「１」に設定する。

また、ステップ１０５０で、ＥＣＵ５０は、ＥＧＲ暖機完了フラグＸＥＧＲＨＯＴを「１」に設定した後、処理をステップ１０００へ戻す。

一方、ステップ１０００から移行してステップ１０６０では、ＥＣＵ５０は、復帰フラグＸＥＮＧＯＮが「１」であるか否かを判断する。後述するように、このフラグＸＥＮＧＯＮは、エンジン１が間欠停止から復帰した場合に「１」に設定されるようになっている。ＥＣＵ５０は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ１０８０へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ１０７０へ移行する。

ステップ１０７０では、ＥＣＵ５０は、今回の復帰後時間Ｔｅｎｇｏｎ(i)を「０」にリセットした後、処理をステップ１０８０へ移行する。

ステップ１０６０又はステップ１０７０から移行してステップ１０８０では、ＥＣＵ５０は、復帰後時間Ｔｅｎｇｏｎを加算する。すなわち、前回算出された復帰後時間Ｔｅｎｇｏｎ(i-1)に所定値γ（単位は「ｍｓ」）を加算することにより今回の復帰後時間Ｔｅｎｇｏｎを求める。

次に、ステップ１０９０で、ＥＣＵ５０は、復帰フラグＸＥＮＧＯＮを「１」に設定した後、よりをステップ１０００へ戻す。

上記制御によれば、ＥＣＵ５０は、図２０のフローチャートの制御内容に加え、次のような制御を実行する。すなわち、ＥＣＵ５０は、エンジン１が間欠停止してＥＧＲカットされた場合は、エンジン１が運転を再開してＥＧＲガスの還流を再開する前に、間欠停止の時間（間欠停止時間Ｔｅｎｇｏｆｆ）と外気温度ＴＨＡＯに応じた強制暖機時間Ｔｈｏｔだけ高温空気通路２３からの高温空気を吸気通路２及び空気迂回通路３６へ流すために電子スロットル装置７、吸気切替弁２４、三方弁３７及び流量制御弁３８を制御するようになっている。

この実施形態の構成によれば、ＨＶ自動車のエンジンシステムにつき、第３実施形態と同等の作用効果を得ることができる。加えて、この実施形態では、エンジン１が間欠停止したときは、その間欠停止時間Ｔｅｎｇｏｆｆと外気温度ＴＨＡＯに応じた強制暖機時間Ｔｈｏｔに基づき、ＥＧＲの再開前に、吸気通路２と空気迂回通路３６に高温空気が流され吸気通路２と空気迂回通路３６が暖機される。従って、エンジン１の間欠停止からの復帰時には、吸気通路２に加え、ＥＧＲ通路３２の一部として機能する空気迂回通路３６の一部を含む空気迂回通路３６の全体、及び流量制御弁３８が事前に暖機されるので、その後、同通路３６等をＥＧＲガスが流れてもＥＧＲガスが冷やされない。このため、三方弁３７より下流の空気迂回通路３６及び流量制御弁３８にて、ＥＧＲガスによる凝縮水の発生を抑えることができる。すなわち、エンジン１の間欠停止からの復帰時、すなわち吸気通路２やＥＧＲ通路３２（ＥＧＲ通路３２として機能する空気迂回通路３６の一部を含む。）の温度低下時に、吸気通路２に加え、ＥＧＲ通路３２として機能する空気迂回通路３６の一部及び流量制御弁３８にてＥＧＲガスによる凝縮水の発生を抑えることができる。また、比較的安価な三方弁３７と、一つの流量制御弁３８を設ければよく、装置全体を比較的低コストにすることができる。

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。

（１）前記第１実施形態では、本発明を過給機５を備えたエンジンシステムに具体化したが、本発明を、図２６に示すように、過給機を持たないエンジンシステムに具体化することもできる。図２６は、エンジンシステムを概略構成図により示す。図２６において、番号が付された部材は、図１のエンジンシステムと同等の部材を示す。この実施形態でも第１実施形態と同等の作用効果を得ることができる。

（２）前記第２実施形態では、本発明を過給機５を備えたエンジンシステムに具体化したが、本発明を、図２７に示すように、過給機を持たないエンジンシステムに具体化することもできる。図２７は、エンジンシステムを概略構成図により示す。図２７において、番号が付された部材は、図１２のエンジンシステムと同等の部材を示す。この実施形態でも第２実施形態と同等の作用効果を得ることができる。

（３）前記第３及び第４の実施形態では、エンジン１の始動時に検出された始動時吸気温度ＴＨＡＳを外気温度ＴＨＡＯとして取り込むように構成した。これに対し、外気温度を検出する専用の外気温センサを設け、その外気温センサの検出値を外気温度ＴＨＡＯとして取り込むようにしてもよい。

（４）前記第４実施形態では、ＨＶ自動車のエンジンシステムにつき、エンジン１の間欠停止からの復帰後、ＥＧＲ再開前に、吸気通路２と空気迂回通路３６等に高温空気を流して同通路２，３６等を暖機するように構成した。これに対し、ＨＶ自動車でない通常の自動車のエンジンシステムでも、降坂走行にてエンジンの減速燃料カット（エンジンの減速運転時にエンジンへの燃料供給を遮断すること。）が長引いたときは、高温空気の熱源となるエンジン排気温度が低下し、高温空気を流すことができない。そこで、エンジンの減速燃料カットが行われた場合も、エンジンが間欠停止したものとして、減速燃料カットからの復帰後、ＥＧＲ再開前に、吸気通路と空気迂回通路等に高温空気を流して同通路等を暖機するように構成することもできる。

この発明は、排気の一部をエンジンへ還流すると共に、高温空気を吸気通路へ導入するように構成したエンジンシステムに利用することができる。

１ エンジン
２ 吸気通路
２ａ 吸気入口
３ 排気通路
７ 電子スロットル装置（吸気量調節弁）
２３ 高温空気通路
２４ 吸気切替弁（第１流路切替弁）
３２ ＥＧＲ通路（排気還流通路）
３２ａ 還流入口
３２ｂ 還流出口
３６ 空気迂回通路
３６ａ 迂回入口
３６ｂ 迂回出口
３７ 三方弁（第２流路切替弁）
３７ａ 第１ポート
３７ｂ 第２ポート
３７ｃ 第３ポート
３８ 流量制御弁
４５ エアフローメータ（吸気量検出手段）
４７ 吸気圧センサ（吸気圧力検出手段）
５０ ＥＣＵ（制御手段、診断手段）

Claims (8)

1. エンジンに吸気を導入するための吸気通路と、
   前記吸気通路は、吸気入口を含み、前記吸気入口から外気を導入することと、
   前記吸気通路における吸気量を調節するために前記吸気通路に設けられた吸気量調節弁と、
   高温空気を前記吸気通路に導入するために前記吸気通路に接続された高温空気通路と、
   前記吸気通路と前記高温空気通路との接続部に設けられ、前記高温空気通路からの高温空気と前記吸気入口からの前記外気とを前記吸気通路の下流側へ選択的に流すために流路を切り替える第１流路切替弁と、
   前記エンジンから排気通路へ導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エンジンへ還流させる排気還流通路と
   を備えたエンジンシステムにおいて、
   前記吸気通路へ導入された前記高温空気又は前記外気の少なくとも一部を前記吸気量調節弁より下流の前記吸気通路へ迂回させるための空気迂回通路と、
   前記排気還流通路が前記空気迂回通路に接続され、前記空気迂回通路の一部が前記排気還流通路の一部として機能することと、
   前記排気還流通路と前記空気迂回通路との接続部に設けられ、前記排気還流通路を流れる前記排気還流ガスと前記空気迂回通路を流れる前記高温空気又は前記外気を前記吸気通路へ選択的に流すために流路を切り替える第２流路切替弁と、
   前記空気迂回通路に設けられ、前記空気迂回通路を流れる前記高温空気、前記外気又は前記排気還流ガスの流量を調節するための流量制御弁と、
   前記吸気量調節弁、前記第１流路切替弁、前記第２流路切替弁及び前記流量制御弁を制御するための制御手段と
   を備え、前記制御手段は、前記エンジンの運転状態に応じて前記排気還流ガスを前記吸気通路へ流すために、前記吸気量調節弁、前記第２流路切替弁及び前記流量制御弁を制御し、前記吸気通路及び前記排気還流通路の冷間時又は温度低下時には、前記排気還流ガスを前記吸気通路へ流す前に、前記高温空気通路からの前記高温空気を前記吸気通路及び前記空気迂回通路へ流すために前記吸気量調節弁、前記第１流路切替弁、前記第２流路切替弁及び前記流量制御弁を制御する
   ことを特徴とするエンジンシステム。
2. 前記制御手段は、外気温度が比較的低いときに前記排気還流ガスの還流が遮断された場合は、前記排気還流ガスの還流を再開する前に、前記高温空気通路からの前記高温空気を前記吸気通路及び前記空気迂回通路へ流すために前記吸気量調節弁、前記第１流路切替弁、前記第２流路切替弁及び前記流量制御弁を制御することを特徴とする請求項１に記載のエンジンシステム。
3. 前記制御手段は、前記エンジンが間欠停止して前記排気還流ガスの還流が遮断された場合は、前記エンジンが運転を再開して前記排気還流ガスの還流を再開する前に、前記間欠停止の時間と外気温度に応じた強制暖機時間だけ高温空気通路からの前記高温空気を前記吸気通路及び前記空気迂回通路へ流すために前記吸気量調節弁、前記第１流路切替弁、前記第２流路切替弁及び前記流量制御弁を制御することを特徴とする請求項１に記載のエンジンシステム。
4. 前記空気迂回通路は、迂回入口と迂回出口を含み、前記迂回入口は前記吸気量調節弁より上流かつ前記第１流路切替弁より下流の前記吸気通路に接続されると共に、前記迂回出口は前記吸気量調節弁より下流の前記吸気通路に接続され、
   前記流量制御弁は、前記迂回出口と前記第２流路切替弁との間の前記空気迂回通路に設けられる
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のエンジンシステム。
5. 前記空気迂回通路は、迂回入口と迂回出口を含み、前記迂回入口は前記吸気量調節弁より上流かつ前記第１流路切替弁より下流の前記吸気通路に接続されると共に、前記迂回出口は前記吸気量調節弁より下流の前記吸気通路に接続され、
   前記流量制御弁は、前記迂回入口と前記第２流路切替弁との間の前記空気迂回通路に設けられる
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のエンジンシステム。
6. 前記エンジンは複数の気筒を有するレシプロエンジンであり、
   前記吸気通路は、前記各気筒へ前記吸気を分配するために前記エンジンの直前にて複数の分岐通路に分岐しており、
   前記第２流路切替弁より下流の前記空気迂回通路は、同通路を流れる前記高温空気、前記外気又は前記排気還流ガスを前記各分岐通路へ分配するための分配管を含む
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のエンジンシステム。
7. 前記流量制御弁は、大流量制御を可能とした電動式の二重偏心弁を含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のエンジンシステム。
8. 前記第１流路切替弁より下流の前記吸気通路を流れる吸気量を検出するための吸気量検出手段と、
   前記吸気量調節弁より下流の前記吸気通路における吸気圧力を検出するための吸気圧力検出手段と、
   前記第２流路切替弁及び前記流量制御弁の異常を診断するための診断手段と
   を備え、前記診断手段は、前記吸気量調節弁の開度が所定の条件となるときに、前記第２流路切替弁が切り替え制御されると共に前記流量制御弁が開閉制御される前後で前記吸気量検出手段により検出される前記吸気量及び前記吸気圧力検出手段により検出される前記吸気圧力に基づいて前記第２流路切替弁及び前記流量制御弁の異常を診断する
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のエンジンシステム。

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