JP5772707B2 - 内燃機関のｅｇｒ装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の排気の一部を吸気に還流する排ガス再循環装置（ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）装置）に関する。

特許文献１は、ＬＰＬ(LowPressure Loop)と呼ばれるＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）装置を開示する。このＬＰＬ−ＥＧＲ装置は、ターボチャージャのタービンより下流の排気管から排ガスの一部を抜出し、コンプレッサより上流の吸気管へ再循環させる。

特開２００８−２８６０６９号公報

従来技術の構成では、吸気管内に再循環された排ガス（ＥＧＲガス）が残留する場合がある。この場合、残留ガスによって燃焼室における燃焼が妨げられる。例えば、望ましい燃焼状態が得られないという事態が想定される。また、燃焼を開始できない失火を生じるといった事態が想定される。

また、ＥＧＲ装置は、吸気管内に水滴を発生させる場合がある。水滴は吸気管内に溜まり、内燃機関の姿勢変化に応じて滞留水が流れることがある。大量の滞留水が一時に燃焼室に入ると、内燃機関の運転が妨げられる。例えば、望ましい燃焼状態が得られないという事態が想定される。また、圧縮不能な水によって機械的な不具合が発生する事態が想定される。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、残留ＥＧＲガスに起因する不利益と、滞留水に起因する不利益とを抑制することができる内燃機関のＥＧＲ装置を提供することである。

本発明の他の目的は、簡単な付加的な構成によって残留ＥＧＲガスに起因する不利益と、滞留水に起因する不利益との両方を抑制することができる内燃機関のＥＧＲ装置を提供することである。

本発明は上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

開示された発明のひとつは、内燃機関（２）の吸気が流れる吸気通路（４）と内燃機関の排気が流れる排気通路（６）との間にターボチャージャ（７）を備える内燃機関のＥＧＲ装置において、排気通路の低圧部分（６ｂ）に開口するＥＧＲ入口（９ａ）と吸気通路の過給前部分（４ａ）に開口するＥＧＲ出口（９ｂ）とを有するＥＧＲ通路（９）と、ＥＧＲ出口より上流側において吸気通路に開口するバイパス入口（１１ａ）とＥＧＲ出口より下流側において吸気通路に開口するバイパス出口（１１ｂ）とを有するバイパス通路（１１、１３）と、ＥＧＲ出口より下流側であって、バイパス出口より上流側において吸気通路に開口する中間入口（１２ａ）とバイパス通路に連通する合流部（１２ｂ）とを有する水通路（１２）と、バイパス通路を経由して新気を流し、吸気通路に残留した残留ＥＧＲガスを希釈する新気供給制御部（１５ｂ）と、水通路からバイパス通路の一部（１３）を経由して吸気通路に溜まった滞留水を内燃機関に供給する排水制御部（１５ｃ）とを備えることを特徴とする。

この構成によると、バイパス通路を経由して新気が供給されることにより残留ＥＧＲガスが希釈される。このため、残留ＥＧＲガスに起因する不利益を抑制することができる。さらに、バイパス通路と水通路とを使って滞留水が排出される。このため、滞留水に起因する不具合を抑制することができる。しかも、バイパス通路と水通路とによって、残留ＥＧＲガスの希釈と、滞留水の排水とを実行できる。

本発明の第１実施形態に係る内燃機関システムを示すブロック図である。 第１実施形態の吸気系統とバイパス系統とを示すブロック図である。 第１実施形態の新気供給処理を示すフローチャートである。 第１実施形態の排水処理を示すフローチャートである。

以下に、図面を参照しながら開示された発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。また、後続の実施形態においては、先行する実施形態で説明した事項に対応する部分に百以上の位だけが異なる参照符号を付することにより対応関係を示し、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

（第１実施形態）
図１において、本発明の第１実施形態に係る車両用の内燃機関システム１は、内燃機関２を備える。内燃機関（ＥＮＧＮ）２は、道路走行車両のための走行用動力源である。内燃機関２は、自己着火型のディーゼルエンジン、または火花点火型のガソリンエンジンによって提供することができる。内燃機関システム１は、内燃機関２のための吸気系統３を備える。吸気系統３は、内燃機関２が吸入する吸気が流れる吸気通路４を備える。内燃機関システム１は、内燃機関２のための排気系統５を備える。排気系統５は、内燃機関２から排出された排ガスが流れる排気通路６を備える。

内燃機関システム１は、排気系統５と吸気系統３との間にターボチャージャ７を備える。ターボチャージャ７は、排気通路６に流れる排ガスのエネルギを回収し、吸気を圧縮する過給機を提供する。ターボチャージャ７は、排気通路６に設けられたタービン７ａと、吸気通路４に設けられたコンプレッサ７ｂとを備える。タービン７ａは、排ガスのエネルギを回転に変換する。タービン７ａの回転は、コンプレッサ７ｂに伝達され、コンプレッサ７ｂが機能する。コンプレッサ７ｂは吸気を加圧する。

内燃機関システム１は、排気通路６と吸気通路４との間に、排ガス再循環装置（ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）装置）を備える。ＥＧＲ装置は、ＥＧＲ系統８を備える。ＥＧＲ系統８は、排ガスの一部を吸気通路４に還流させるためのＥＧＲ通路９を備える。

内燃機関システム１は、さらに、吸気系統３に、新気と水のためのバイパス系統１０を備える。バイパス系統１０は、新気通路１１、水通路１２、および共通通路１３を備える。

吸気系統３は、エアクリーナ２１、スロットル２２、およびインタークーラ２３を含む。エアクリーナ２１は、吸気通路４の最も上流部に設けられている。エアクリーナ２１は、吸気を濾過する。スロットル２２は、吸気の量を調節するためのバルブである。スロットル２２は、コンプレッサ７ｂと内燃機関２との間に設けられる。この実施形態では、スロットル２２は、コンプレッサ７ｂとインタークーラ２３との間に設けられている。

インタークーラ２３は、吸気を冷却する。インタークーラ２３は、コンプレッサ７ｂと内燃機関２との間に設けられている。この実施形態では、インタークーラ２３は、水冷型のインタークーラである。インタークーラ２３には、低温ラジエータ２４によって冷却された冷却水が供給される。内燃機関２の冷却水は、高温ラジエータ２５によって冷却される。

吸気通路４は、吸気入口もしくはエアクリーナ２１とコンプレッサ７ｂとの間の過給前部分４ａを有する。吸気通路４は、コンプレッサ７ｂと内燃機関２との間の過給後部分４ｂ、４ｃ、４ｄを有する。過給後部分４ｂ、４ｃ、４ｄには、過給された空気が流れることがある。第１の過給後部分４ｂは、コンプレッサ７ｂとスロットル２２との間に位置している。第２の過給後部分４ｃは、スロットル２２とインタークーラ２３との間に位置している。第３の過給後部分４ｄは、インタークーラ２３と内燃機関２との間に位置している。第３の過給後部分４ｄは、内燃機関２に最も近い部分である。

過給後部分４ｂ、４ｃ、４ｄには、ＥＧＲ系統８から供給された排気ガスが流れることがある。排気ガスは比較的高い湿度を有する。このため、過給後部分４ｂ、４ｃ、４ｄには、凝縮水が生じることがある。例えば、吸気通路４の壁面に水滴が生じる。また、インタークーラ２３による冷却によって、凝縮水が生じることがある。凝縮水は、過給後部分４ｂ、４ｃ、４ｄのうちの最も低い部分に溜まる。このような滞留水は、一度に内燃機関２に吸入されると内燃機関２の正常な燃焼を妨げることがある。よって、滞留水は、少しずつ内燃機関２に吸引され、排ガスとともに排出されることが望ましい。

排気通路６は、内燃機関２とタービン７ａとの間の高圧部分６ａを有する。排気通路６は、タービン７ａの下流の低圧部分６ｂを有する。

ＥＧＲ系統８は、ＥＧＲ通路９を少なくとも開閉することができるＥＧＲバルブ３１を備える。ＥＧＲバルブ３１は、電磁弁である。ＥＧＲバルブ３１は、ＥＧＲ通路９を通過するＥＧＲガスの流量を調節する。ＥＧＲ系統８は、ＥＧＲ通路９を流れるＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ３２を備える。ＥＧＲクーラ３２は、内燃機関２の冷却水によってＥＧＲガスを冷却する水冷熱交換器によって提供される。

ＥＧＲ通路９は、排気通路６の低圧部分６ｂに開口するＥＧＲ入口９ａと、吸気通路４の過給前部分４ａに開口するＥＧＲ出口９ｂとを有する。ＥＧＲ系統８は、ＬＰＬ−ＥＧＲ装置を構成する。

新気通路１１は、その一端に、過給前部分４ａに開口するバイパス入口１１ａを有する。バイパス入口１１ａは、ＥＧＲ通路９のＥＧＲ出口９ｂよりも所定の距離Ｌだけ吸気の流れ方向に関して上流側に配置されている。この結果、バイパス入口１１ａは、ＥＧＲガスをほとんど含まない新気を導入することができる。新気通路１１は、共通通路１３に連通している。新気通路１１の他端、すなわち共通通路１３の他端は、第３の過給後部分４ｄに開口するバイパス出口１１ｂを有する。新気通路１１は、過給前部分４ａから新気を導入する。共通通路１３は、新気通路１１の一部として機能する。新気通路１１と共通通路１３とは、第３の過給後部分４ｄ、すなわち内燃機関２に最も近い部分に新気を供給する。

新気通路１１と共通通路１３とは、バイパス通路１１、１３を提供する。バイパス通路１１、１３は、ＥＧＲガスをほとんど含まない新気を、内燃機関２に供給することを可能とする。バイパス通路１１、１３は、過給後部分４ｂ、４ｃ、４ｄにＥＧＲガスが残留しているときでも、内燃機関２に新気を供給することを可能とする。バイパス通路１１、１３は、ＥＧＲ出口９ｂより上流側において吸気通路４に開口するバイパス入口１１ａを有する。バイパス通路１１、１３は、ＥＧＲ出口９ｂより下流側において吸気通路４に開口するバイパス出口１１ｂを有する。バイパス出口１１ｂは、内燃機関２に最も近い部分４ｄに開口している。

水通路１２は、その一端に、ＥＧＲ出口９ｂより下流側であって、バイパス出口１１ｂより上流側において吸気通路４に開口する中間入口１２ａを有する。中間入口１２ａは、第２の過給後部分４ｃに開口する。水通路１２は、その他端に、バイパス通路１１、１３に連通する合流部１２ｂを有する。水通路１２は、共通通路１３を経由して、バイパス出口１１ｂに連通している。水通路１２は、第２の過給後部分４ｃから滞留水を導入する。共通通路１３は、水通路１２の追加的な延長部分として機能する。水通路１２と共通通路１３とは、第３の過給後部分４ｄ、すなわち内燃機関２に最も近い部分に滞留水を供給する。

水通路１２は、その合流部１２ｂにおいてバイパス通路１１、１３に合流している。水通路１２から導入された滞留水は、バイパス通路１１、１３内に入る。滞留水は、バイパス通路１１、１３を流れる新気によって運ばれ、バイパス出口１１ｂに向けて流れる。また、滞留水は、中間入口１２ａとバイパス出口１１ｂとの間における差圧によってバイパス出口１１ｂに向けて流れることがある。

バイパス系統１０は、新気通路１１に設けられた新気バルブ４１と、水通路１２に設けられた水バルブ４２とを備える。新気バルブ４１は、電磁弁である。新気バルブ４１は、新気通路１１を少なくとも開閉することができる。新気バルブ４１は、バイパス通路１１、１３と水通路１２との合流部１２ｂよりも上流側、すなわち合流部１２ｂとバイパス入口１１ａとの間に設けられている。スロットル２２によって十分な差圧が生じているときに新気バルブ４１が開かれると、バイパス通路１１、１３を通して新気が流れる。

水バルブ４２は、電磁弁である。水バルブ４２は、水通路１２を少なくとも開閉することができる。水バルブ４２は、合流部１２ｂよりも上流側、すなわち合流部１２ｂと中間入口１２ａとの間に設けられている。水バルブ４２が開かれると、水通路１２からバイパス通路１１、１３へ水が導入される。

水通路１２には、逆止弁４３と水タンク（ＴＡＮＫ）４４とが設けられている。逆止弁４３は、中間入口１２ａと水タンク４４との間に設けられている。逆止弁４３は、吸気通路４、すなわち中間入口１２ａから水タンク４４への流れを許容し、水タンク４４から中間入口１２ａへの滞留水の逆流を阻止する。水タンク４４は、水通路１２内において滞留水を溜める。水タンク４４は、キャッチタンクとも呼ばれる。水タンク４４は、中間入口１２ａと合流部１２ｂとの間に設けられている。水タンク４４は、中間入口１２ａと水バルブ４２との間に設けられている。水バルブ４２は、水タンク４４と合流部１２ｂとの間に設けられている。この構成によると、吸気通路４に生じた滞留水が水タンク４４に集められ、溜められる。また、逆止弁４３により、水タンク４４から大量の滞留水が吸気通路４に逆流することが阻止される。

水タンク４４には、水位センサ（ＬＶＳ）４５が設けられている。水位センサ４５は、所定量を上回る滞留水が水タンク４４内に溜まっていることを少なくとも検出することができる。水位センサ４５は、水タンク４４内における滞留水の水位が所定水位を上回ると閉じる水位スイッチによって提供することができる。また、水位センサ４５は、水タンク４４内における滞留水の水位を検出するセンサと、このセンサからの信号を閾値と比較することにより滞留水の水位が所定水位を上回ることを判定する判定部とによって提供することができる。

内燃機関システム１は、さらに、制御装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）１５を備える。制御装置１５は、内燃機関システム１を制御するエンジン制御装置である。制御装置１５は、複数のセンサから信号を入力する。例えば、制御装置１５は、内燃機関２の回転数、内燃機関２の吸入空気量などの内燃機関２の運転状態を示す複数の信号を入力する。制御装置１５は、水位センサ４５からの信号も入力する。制御装置１５は、予め設定された制御プログラムを実行することにより、制御処理を実行する。制御装置１５は、複数のアクチュエータを制御する。すなわち、制御装置１５は、複数のセンサからの信号に応答して、複数のアクチュエータを制御する。例えば、制御装置１５は、内燃機関２のための燃料供給装置を制御する。制御装置１５は、ＥＧＲバルブ３１、新気バルブ４１、および水バルブ４２を制御する。

制御装置１５は、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体を備えるマイクロコンピュータによって提供される。記憶媒体は、コンピュータによって読み取り可能なプログラムを非一時的に格納している。記憶媒体は、半導体メモリまたは磁気ディスクによって提供されうる。プログラムは、制御装置１５によって実行されることによって、制御装置１５をこの明細書に記載される装置として機能させ、この明細書に記載される制御方法を実行するように制御装置１５を機能させる。制御装置１５が提供する手段は、所定の機能を達成する機能的ブロック、またはモジュールとも呼ぶことができる。

制御装置１５は、ＥＧＲ制御部１５ａと、新気供給制御部１５ｂと、排水制御部１５ｃとを備える。ＥＧＲ制御部１５ａは、内燃機関２の運転状態に応じてＥＧＲバルブ３１を制御する。ＥＧＲ制御部１５ａは、内燃機関２の燃焼状態が望ましい状態に維持されるように、ＥＧＲバルブ３１の開閉、および開度を制御する。ＥＧＲ制御部１５ａは、ＥＧＲガスが不要であるとき、ＥＧＲバルブ３１を閉じる。ＥＧＲ出口９ｂは、コンプレッサ７ｂの上流側に位置している。よって、ＥＧＲバルブ３１が閉じられた後であっても、ＥＧＲ出口９ｂと内燃機関２との間の吸気系統３、特に過給後部分４ｂ、４ｃ、４ｄにはＥＧＲガスが残留する。残留ＥＧＲガスは、ＥＧＲバルブ３１が閉じられた後も、内燃機関２に吸引される。残留ＥＧＲガスは、内燃機関２の燃焼状態の悪化のような不利益をもたらす場合がある。

新気供給制御部１５ｂは、残留ＥＧＲガスに起因する不利益を抑制するために、内燃機関２に新気を供給する。新気供給制御部１５ｂは、内燃機関２に新気を供給するようにバイパス系統１０を制御する。新気供給制御部１５ｂは、バイパス通路を経由して新気を流し、残留ＥＧＲガスを希釈するようにバイパス系統１０を制御する。新気供給制御部１５ｂは、内燃機関２の吸気における残留ＥＧＲガスの濃度を低減するようにバイパス系統１０を制御する。新気供給制御部１５ｂは、ＥＧＲバルブ３１の制御状態を含む内燃機関２の運転状態に基づいて、内燃機関２に新気を供給するように、新気バルブ４１および水バルブ４２を制御する。

ＥＧＲガスは、比較的多くの水蒸気を含む。このため、ＥＧＲ出口９ｂと内燃機関２との間において水蒸気が凝縮し、水滴を生じることがある。水滴は凝集し、滞留水となって吸気通路４内に溜まることがある。また、ＥＧＲクーラ３２および／またはインタークーラ２３から漏洩水がある場合、この漏洩水も滞留水となって吸気通路４内に溜まることがある。滞留水は、内燃機関２の燃焼の不安定、または内燃機関２の機械的損傷のような不利益をもたらす場合がある。

排水制御部１５ｃは、滞留水に起因する不利益を抑制するために、許容された量の滞留水を内燃機関２に供給することによって滞留水を排出する。排水制御部１５ｃは、許容された量の滞留水を内燃機関２に供給するようにバイパス系統１０を制御する。排水制御部１５ｃは、内燃機関２の燃焼状態を許容範囲に維持しながら、滞留水を減少させるようにバイパス系統１０を制御する。排水制御部１５ｃは、水通路１２からバイパス通路１１、１３の一部、すなわち共通通路１３を経由して吸気通路４に溜まった滞留水を内燃機関２に供給する。排水制御部１５ｃは、水位センサ４５からの信号、および内燃機関２の運転状態に基づいて、内燃機関２に制御された量の滞留水を供給するように、新気バルブ４１および水バルブ４２を制御する。排水制御部１５ｃによって内燃機関２に供給される滞留水の量は、内燃機関２の燃焼状態を許容範囲に維持するように制限され、制御される。例えば、供給される滞留水の量は、内燃機関２のひとつの気筒の一回の燃焼に対して、予め定められた少量の滞留水が供給されるように調節される。

新気供給制御部１５ｂと排水制御部１５ｃとは、バイパス通路１１、１３を残留ＥＧＲガスの希釈と、滞留水の排出との用途に選択的に利用する。特に、共通通路１３は、残留ＥＧＲガスを希釈する新気を流すための用途と、滞留水を排出するための用途とに切換えて利用される。よって、バイパス通路１１、１３は、２つの用途に選択的に利用される。

図中には、複数の系統３、５、８、１０における正常な流れ方向が矢印によって図示されている。内燃機関２のＥＧＲ装置は、ＥＧＲ系統８と、バイパス系統１０と、制御装置１５の一部とによって提供されている。内燃機関２のＥＧＲ装置は、内燃機関２の吸気が流れる吸気通路４と内燃機関２の排気が流れる排気通路６との間にターボチャージャ７を備える。

図２には、吸気系統３とバイパス系統１０との具体的な構成が図示されている。水通路１２の中間入口１２ａは、吸気通路４の壁面に開設されている。中間入口１２ａは、ＥＧＲ出口９ｂより下流における吸気通路４の最も低い部位に配置されている。中間入口１２ａは、第２の過給後部分４ｃの最も低い部位に配置されている。中間入口１２ａは、インタークーラ２３の前後に位置する第２の過給後部分４ｃおよび第３の過給後部分４ｄの最も低い部位に配置されている。中間入口１２ａは、インタークーラ２３より低い部位に配置されている。これにより、インタークーラ２３からの漏洩水を捕捉することができる。中間入口１２ａは、スロットル２２より低い部位に配置されている。吸気通路４の壁面は、中間入口１２ａに向けて徐々に下がる壁面を有する。

水通路１２および水タンク４４は、滞留水を重力によって流すことができるように中間入口１２ａより下に設けられている。さらに、新気通路１１と共通通路１３とが提供するバイパス通路１１、１３と、水通路１２との合流部１２ｂは、水通路１２および水タンク４４より下に配置されている。言い換えると、バイパス通路１１、１３は、水通路１２および水タンク４４の下側を経由するように配置されている。これにより、滞留水は自らの重さによって吸気通路４からバイパス通路１１、１３へ流れ込む。

逆止弁４３は、滞留水の重さによって下方向に開く自動ポペット弁によって提供することができる。水タンク４４は、吸気通路４の下側の壁面の下側に付着するように設けられている。中間入口１２ａを通過した滞留水は、直接的に水タンク４４に流入する。水通路１２は、水タンク４４の最下部から、さらに下方向へ向けて延びている。水通路１２の下端は合流部１２ｂを提供する。

吸気通路４内に生じた滞留水は、逆止弁４３を通して水タンク４４に流れ込む。逆止弁４３は、水タンク４４から吸気通路４内への滞留水の逆流を阻止する。水バルブ４２が開かれると、水タンク４４内の滞留水は、重力によって水通路１２内を流れ下る。滞留水は、水通路１２を経由してバイパス通路１１、１３に流れ込む。

図３は、制御装置１５が実行する新気供給処理１７０を示す。新気供給処理１７０は、新気供給制御部１５ｂを提供する。ステップ１７１では、制御装置１５は、ＥＧＲ出口９ｂより下流にＥＧＲガスが残留しているか否かを判定する。言い換えると、ステップ１７１では、制御装置１５は、内燃機関２の運転状態が所定の運転状態にあるか否かを判定する。この所定の運転状態は、残留するＥＧＲガスに起因する不利益の発生する可能性がある運転状態である。例えば、残留ＥＧＲガスに起因して、適切な着火が得られない失火が生じるような運転状態である。具体的には、ＥＧＲバルブ３１が閉じられた後の所定期間は、吸気通路４の中に残留ＥＧＲガスがあると判定することができる。この所定期間は、所定の時間、または内燃機関２が所定回転数だけ運転される期間とすることができる。残留ＥＧＲガスがある場合、ステップ１７２へ進む。残留ＥＧＲガスがない場合、新気供給処理１７０を終了する。

ステップ１７１は、残留ＥＧＲガスが吸気通路４内にあるか否かを判定する残留判定部を提供する。この判定部は、吸気通路４内に残留ＥＧＲガスがあるときに、残留ＥＧＲガスを希釈するためにバイパス通路１１、１３を経由して新気を流すことを許容する。この構成によると、残留ＥＧＲガスが吸気通路４内にあるときに、残留ＥＧＲガスの希釈が可能となる。

ステップ１７２では、制御装置１５は、新気バルブ４１および水バルブ４２が閉じているか否かを判定する。バルブ４１および４２の少なくとも一方が開いている場合、ステップ１７３へ進む。ステップ１７３では、両方のバルブ４１および４２を閉じる。ステップ１７２とステップ１７３とは、新気を供給する前にバイパス系統１０を初期状態に制御する準備処理を提供する。

ステップ１７２において両方のバルブ４１および４２が閉じている場合、ステップ１７４へ進む。ステップ１７４では、制御装置１５は、バイパス通路１１、１３内に滞留水があるか否かを判定する。ここでは、フラグＷＴ−ＦＬＧが用いられる。フラグＷＴ−ＦＬＧは、後述する排水処理においてセットされることがある。フラグＷＴ−ＦＬＧがセットされている場合、バイパス通路１１、１３には滞留水が溜まっていると考えらえる。バイパス通路１１、１３内に滞留水がある場合、新気供給処理１７０を終了する。これにより、新気を供給する必要があるときの、滞留水の望ましくない供給が回避される。バイパス通路１１、１３に滞留水がない場合、ステップ１７５へ進む。

ステップ１７４は、バイパス通路１１、１３に滞留水があるとき、残留ＥＧＲガスを希釈するためにバイパス通路１１、１３を経由して新気を流すことを禁止する禁止部を提供する。この結果、滞留水がバイパス通路１１、１３内にあるときには、残留ＥＧＲガスを希釈するための新気の供給が禁止される。このため、残留ＥＧＲガスの希釈と、滞留水の排水とにバイパス通路１１、１３を兼用しても、滞留水が望ましくないときに供給されることを防止できる。

ステップ１７５では、制御装置１５は、バイパス通路１１、１３内に新気を流すことができる差圧が発生しているか否かを判定する。言い換えると、ステップ１７５では、制御装置１５は、内燃機関２の運転状態が所定の運転状態にあるか否かを判定する。例えば、スロットル２２の開度と、内燃機関２の回転数との関係に基づいて上記差圧があるか否かを判定することができる。上記差圧がある場合、ステップ１７６へ進む。上記差圧がない場合、新気供給処理１７０を終了する。

ステップ１７６では、制御装置１５は、新気バルブ４１を開く。これにより、ＥＧＲガスを含まない新気がバイパス通路１１、１３を流れ、バイパス出口１１ｂから第３の過給後部分４ｄに供給される。バイパス出口１１ｂから供給される新気は、内燃機関２に吸引される吸気におけるＥＧＲガスの割合を減少させる。このため、残留ＥＧＲガスに起因する不利益が抑制される。

ステップ１７７では、制御装置１５は、残留ＥＧＲガスが依然として過給後部分４ｂ、４ｃ、４ｄ内にあるか否かを判定する。ステップ１７７は、ステップ１７１と同じ判定手法を用いることができる。残留ＥＧＲガスがある場合、ステップ１７６へ戻る。残留ＥＧＲガスがない場合、ステップ１７８へ進む。

ステップ１７８では、制御装置１５は、新気バルブ４１を閉じる。よって、ステップ１７６とステップ１７７との繰り返しにより、残留ＥＧＲガスが消失するまでバイパス通路１１、１３から新気が供給される。

図４は、制御装置１５が実行する排水処理１８０を示す。排水処理１８０は、排水制御部１５ｃを提供する。ステップ１８１では、制御装置１５は、内燃機関２が滞留水を処理可能な運転状態にあるか否かを判定する。言い換えると、ステップ１８１では、制御装置１５は、内燃機関２の運転状態が所定の運転状態にあるか否かを判定する。この所定の運転状態は、内燃機関２に所定量の滞留水を吸引させても燃焼状態の顕著な悪化を生じない運転状態である。例えば、内燃機関２が所定回転数を上回る高回転状態にある場合、滞留水を処理可能であると判定できる。滞留水を処理可能である場合、ステップ１８２へ進む。滞留水を処理できない場合、排水処理１８０を終了する。

ステップ１８１は、内燃機関２が滞留水を吸引可能な運転状態にあるか否かを判定する水判定部を提供する。この判定部は、内燃機関２が滞留水を吸引可能な運転状態にあるとき、水通路１２からバイパス通路１１、１３の一部１３を経由して滞留水を内燃機関２に供給することを許容する。この構成によると、内燃機関２の運転状態が滞留水の処理を許容するときに、滞留水が排出される。

ステップ１８２では、制御装置１５は、水タンク４４に所定量を上回る滞留水が溜まっているか否かを判定する。ステップ１８２では、制御装置１５は、水位スイッチ４５からの信号に基づいて、水タンク４４内に滞留水があるか否かを判定する。水タンク４４内に滞留水がない場合、排水処理１８０を終了する。水タンク４４内に滞留水がある場合、ステップ１８３へ進む。

ステップ１８３では、制御装置１５は、新気バルブ４１および水バルブ４２が閉じているか否かを判定する。バルブ４１および４２の少なくとも一方が開いている場合、ステップ１８４へ進む。ステップ１８４では、両方のバルブ４１および４２を閉じる。ステップ１８３とステップ１８４とは、滞留水を排出する前にバイパス系統１０を初期状態に制御する準備処理を提供する。

ステップ１８３において両方のバルブ４１および４２が閉じている場合、ステップ１８５へ進む。ステップ１８５では、制御装置１５は、スロットル２２の前後において所定の差圧が発生しているか否かを判定する。この所定の差圧は、バイパス通路１１、１３内に新気を流すことができ、しかもバイパス通路１１、１３内に入った滞留水を押し流すことができる差圧である。言い換えると、ステップ１８５では、制御装置１５は、内燃機関２の運転状態が所定の運転状態にあるか否かを判定する。例えば、スロットル２２の開度と、内燃機関２の回転数との関係に基づいて上記差圧があるか否かを判定することができる。上記差圧がある場合、ステップ１８６へ進む。上記差圧がない場合、排水処理１８０を終了する。

ステップ１８６では、制御装置１５は、水バルブ４２を所定時間だけ開く。すなわち、制御装置１５は、水バルブ４２を、閉から、開に操作し、所定時間が経過すると、再び閉に戻す。これにより、所定の量の滞留水がバイパス通路１１、１３に流れ込む。ステップ１８６により、バイパス通路１１、１３に流れ込む滞留水の量が制限される。これにより、バイパス通路１１、１３に流れ込んだ滞留水を確実に排出することができる。また、内燃機関２に供給される滞留水の量を制限することができる。言い換えると、排水処理１８０、すなわち排水制御部１５ｃは、水バルブ４２により、内燃機関２に供給される滞留水の量を制御する。

ステップ１８７では、制御装置１５は、再び、スロットル２２の前後において所定の差圧が発生しているか否かを判定する。上記差圧がない場合、ステップ１８８へ進む。ステップ１８８では、制御装置１５は、水判定フラグＷＴ−ＦＬＧをセットする。ステップ１８６が実行された後は、バイパス通路１１、１３に滞留水が溜まっている。しかし、上記差圧がない場合、その滞留水を排出することができない。よって、水判定フラグＷＴ−ＦＬＧは、バイパス通路１１、１３に滞留水が溜まっていることを示す。ステップ１８８の後、排水処理１８０を終了する。上記差圧がある場合、ステップ１８９へ進む。

ステップ１８９では、新気バルブ４１を所定時間だけ開く。これにより、ＥＧＲガスを含まない新気がバイパス通路１１、１３に供給される。新気は、バイパス通路１１、１３に溜まった滞留水を押し流す。滞留水は、バイパス出口１１ｂから第３の過給後部分４ｄに供給される。バイパス出口１１ｂから供給された滞留水は、内燃機関２の燃焼室に吸入され、蒸発し、排ガスとともに排出される。この結果、滞留水は少しずつ内燃機関２に吸入され、排出される。よって、吸気系統３に大量の滞留水が溜まることが回避される。また、大量の滞留水が内燃機関２に一時に吸引されることによる燃焼状態の悪化、または機械的な損傷のような不利益が抑制される。

ステップ１８６−１８９の処理により、排水処理１８０は、水通路１２からバイパス通路１１、１３へ滞留水を流し込んだ後に、バイパス通路１１、１３に新気を流しバイパス通路１１、１３内の滞留水を内燃機関２に供給する。この構成によると、水通路１２からバイパス通路１１、１３に流し込まれた滞留水が、新気の流れによって内燃機関２へ供給される。

この実施形態によると、ひとつのバイパス系統１０によって残留ＥＧＲガスに起因する不利益と、滞留水に起因する不利益とが抑制される。すなわち、バイパス系統１０は、内燃機関２に新気を供給することにより残留ＥＧＲガスの濃度を低減する新気供給装置として機能する。また、バイパス系統１０は、吸気系統３に溜まった滞留水を排出するための排水装置としても機能する。ひとつのバイパス系統１０が、新気供給装置と、排水装置とに切換えられる。よって、簡単な付加的な構成によって上記作用効果を得ることができる。

（他の実施形態）
以上、開示された発明の好ましい実施形態について説明したが、開示された発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、種々変形して実施することが可能である。上記実施形態の構造は、あくまで例示であって、開示された発明の技術的範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。開示された発明の技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。

例えば、制御装置が提供する手段と機能は、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの組合せによって提供することができる。例えば、制御装置をアナログ回路によって構成してもよい。

また、開示された発明は、上記実施形態では、車両用の内燃機関システム１に基づいて説明された。しかし、開示された発明の適用範囲は、上記実施形態に限定されない。例えば、開示された発明は、定置型の熱電併給システム、定置型の発電装置に用いられる内燃機関に提供することができる。

また、上記実施形態では、スロットル２２は、コンプレッサ７ｂとインタークーラ２３との間に設けた。これに代えて、スロットル２２は、インタークーラ２３と内燃機関２との間に設けてもよい。また、インタークーラ２３は、空冷型のインタークーラによって提供してもよい。また、ＥＧＲクーラ３２は、空冷型のＥＧＲクーラによって提供してもよい。

また、上記実施形態では、滞留水を重力によってバイパス通路１１、１３に流し込み、その後に、バイパス通路１１、１３に新気を流した。これに代えて、バイパス通路１１、１３に新気を流しながら、同時に、水タンク４４から合流部１２ｂへ滞留水を流してもよい。例えば、水バルブ４２を間欠的に開くことにより、滞留水を微小量ずつ新気の流れに乗せてもよい。また、合流部１２ｂにベンチュリを設けてもよい。この場合、水タンク４４内の滞留水は、新気の流れによって吸い上げられ、ベンチュリによって霧化されて新気とともに内燃機関２に供給される。

また、新気供給処理１７０におけるステップ１７１、１７２、１７４、および１７５の順序は上記実施形態に限定されるものではない。これらのステップ１７１、１７２、１７４、および１７５は、並べ替えることができる。同様に、排水処理１８０におけるステップ１８１、１８２、１８３、および１８５の順序は上記実施形態に限定されるものではない。これらのステップ１８１、１８２、１８３、および１８５は、並べ替えることができる。

１ 内燃機関システム、 ２ 内燃機関、 ３ 吸気系統、 ４ 吸気通路、
５ 排気系統、 ６ 排気通路、
７ ターボチャージャ、 ７ａ タービン、 ７ｂ コンプレッサ、
８ ＥＧＲ系統、 ９ ＥＧＲ通路、
１０ バイパス系統、 １１ 新気通路、 １２ 水通路、 １３ 共通通路、
１５ 制御装置、 １５ａ ＥＧＲ制御部、
１５ｂ 新気供給制御部、 １５ｃ 排水制御部、
２１ エアクリーナ、 ２２ スロットル、 ２３ インタークーラ、
３１ ＥＧＲバルブ、 ３２ ＥＧＲクーラ、 ４１ 新気バルブ、
４２ 水バルブ、 ４３ 逆止弁、 ４４ 水タンク、 ４５ 水位センサ。

Claims (9)

1. 内燃機関（２）の吸気が流れる吸気通路（４）と前記内燃機関の排気が流れる排気通路（６）との間にターボチャージャ（７）を備える内燃機関のＥＧＲ装置において、
   前記排気通路の低圧部分（６ｂ）に開口するＥＧＲ入口（９ａ）と前記吸気通路の過給前部分（４ａ）に開口するＥＧＲ出口（９ｂ）とを有するＥＧＲ通路（９）と、
   前記ＥＧＲ出口より上流側において前記吸気通路に開口するバイパス入口（１１ａ）と前記ＥＧＲ出口より下流側において前記吸気通路に開口するバイパス出口（１１ｂ）とを有するバイパス通路（１１、１３）と、
   前記ＥＧＲ出口より下流側であって、前記バイパス出口より上流側において前記吸気通路に開口する中間入口（１２ａ）と前記バイパス通路に連通する合流部（１２ｂ）とを有する水通路（１２）と、
   前記バイパス通路を経由して新気を流し、前記吸気通路に残留した残留ＥＧＲガスを希釈する新気供給制御部（１５ｂ）と、
   前記水通路から前記バイパス通路の一部（１３）を経由して前記吸気通路に溜まった滞留水を前記内燃機関に供給する排水制御部（１５ｃ）とを備えることを特徴とする内燃機関のＥＧＲ装置。
2. さらに、
   前記バイパス通路における前記バイパス入口と前記合流部との間に設けられた新気バルブ（４１）と、
   前記水通路における前記中間入口と前記合流部との間に設けられた水バルブ（４２）とを備え、
   前記新気供給制御部と前記排水制御部とは、前記新気バルブと前記水バルブとを制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のＥＧＲ装置。
3. 前記排水制御部は、前記水バルブにより前記内燃機関に供給される前記滞留水の量を制御することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関のＥＧＲ装置。
4. さらに、
   前記中間入口と前記水バルブとの間に設けられ、前記滞留水を溜める水タンク（４４）と、
   前記中間入口と前記水タンクとの間に設けられ、前記吸気通路から前記水タンクへの前記滞留水の流れを許容し、前記水タンクから前記吸気通路への前記滞留水の逆流を阻止する逆止弁（４３）とを備えることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の内燃機関のＥＧＲ装置。
5. 前記排水制御部（１５ｃ）は、前記水通路から前記バイパス通路へ滞留水を流し込んだ後に、前記バイパス通路に新気を流し前記バイパス通路内の前記滞留水を前記内燃機関に供給することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の内燃機関のＥＧＲ装置。
6. 前記新気供給制御部（１５ｂ）は、
   前記残留ＥＧＲガスが前記吸気通路内にあるか否かを判定し、前記残留ＥＧＲガスがあるときに、前記残留ＥＧＲガスを希釈するために前記バイパス通路を経由して新気を流すことを許容する判定部（１７１）を備えることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の内燃機関のＥＧＲ装置。
7. 前記新気供給制御部（１５ｂ）は、前記バイパス通路に前記滞留水があるとき、前記残留ＥＧＲガスを希釈するために前記バイパス通路を経由して新気を流すことを禁止する禁止部（１７４）を備えることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の内燃機関のＥＧＲ装置。
8. 前記排水制御部（１５ｃ）は、前記内燃機関が前記滞留水を吸引可能な運転状態にあるか否かを判定し、前記滞留水を吸引可能な運転状態にあるとき、前記水通路から前記バイパス通路の一部を経由して前記滞留水を前記内燃機関に供給することを許容する判定部（１８１）を備えることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の内燃機関のＥＧＲ装置。
9. 前記新気供給制御部（１５ｂ）と前記排水制御部（１５ｃ）とは、前記残留ＥＧＲガスの希釈と、前記滞留水の排出との用途に前記バイパス通路を選択的に利用することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載の内燃機関のＥＧＲ装置。

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