JP5975174B2 - 内燃機関の凝縮水処理装置 - Google Patents

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Description

本発明は、ＥＧＲクーラ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、ＥＧＲクーラで生成された凝縮水を凝縮水タンクに貯留し、凝縮水タンクの貯水量が所定量に達した時に凝縮水を吸気通路に噴射するものが知られている（特許文献１）。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気化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２〜４が存在する。
特開平１０−３１８０４９号公報 特開２０１２−８７７７９号公報 特開２００８−２８０９４５号公報 特開２００９−６８４７７号公報
凝縮水タンクに貯留された凝縮水を燃焼温度の抑制等に活用するには凝縮水タンクの貯水量を確保する必要がある。
そこで、本発明は、凝縮水タンクの貯水量を確保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、排気の一部をＥＧＲガスとして吸気系に導入するＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラとを有するＥＧＲ装置と、排気に含まれるＰＭを捕捉するフィルタと、前記ＥＧＲガスの前記吸気系への導入量であるＥＧＲ量を運転状態に基づいて算出するＥＧＲ量算出手段と、前記フィルタに捕捉された前記ＰＭを除去するフィルタ再生制御を実行するフィルタ再生制御手段と、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であって、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、前記フィルタ再生制御の実行開始から実行終了後の所定時間経過後までの特定期間内において、前記凝縮水タンクに貯留された凝縮水の貯水量が基準水量よりも少ない場合に、前記ＥＧＲ量算出手段が算出する前記ＥＧＲ量である基準ガス量よりも前記ＥＧＲ量を増加させるＥＧＲ量増加手段と、を備えるものである。
ＥＧＲ量が増加するとＥＧＲクーラで生成される凝縮水の生成量が増加する。また、ＥＧＲ量の増加によってＰＭ（Particulate Matter）の生成量も増加する。フィルタ再生制御はフィルタに捕捉されたＰＭの堆積量が上限値に達した場合にＰＭを除去するものである。そのため、フィルタ再生制御の実行開始から実行終了後の所定時間経過後までの特定期間内においてはフィルタに捕捉されたＰＭの堆積量に余裕がある。本発明の凝縮水処理装置は、凝縮水タンクの貯水量が基準水量より少ない場合、ＰＭの堆積量に余裕がある特定期間にＥＧＲ量を基準ガス量よりも増加させる。これにより、フィルタに捕捉されるＰＭの堆積量が過剰になることを抑制しつつ凝縮水タンクの貯水量を増やすことができる。
本発明の凝縮水処理装置の一態様において、前記ＥＧＲ量増加手段は、前記特定期間外において、前記凝縮水タンクに貯留された凝縮水の貯水量が前記基準水量よりも少ない場合に、前記基準ガス量よりも前記ＥＧＲ量を増加させ、前記ＥＧＲ量増加手段が前記特定期間内に増加させる前記ＥＧＲ量の増加量は、前記ＥＧＲ量増加手段が前記特定期間外に増加させる前記ＥＧＲ量の増加量に比べて大きくてもよい。この態様においては、特定期間外においてもＥＧＲ量の増加によって凝縮水タンクの貯水量が増えるので、特定期間内だけでＥＧＲ量を増加させるよりも短期間に凝縮水タンクの貯水量を増やすことができる。また、特定期間外にＥＧＲ量を増加させても、その増加量は特定期間内におけるＥＧＲ量の増加量に比べて小さいのでＰＭの堆積量が過剰になることを抑制できる。
この態様においては、前記特定期間内の前記基準水量の大きさが前記特定期間外の前記基準水量の大きさよりも大きく設定されてもよい。この場合には、基準水量の大きさを特定期間内と特定期間外とで同じにした場合と比較して、特定期間内にＥＧＲ量を増加させる操作の実施頻度が相対的に増える。これにより、より短期間に凝縮水タンクの貯水量を増やすことができるため貯水量の確保が容易になる。
本発明の凝縮水処理装置の一態様において、前記ＥＧＲ量増加手段が増加させる前記ＥＧＲ量の増加量は前記フィルタに捕捉されたＰＭの堆積量に基づいて算出されてもよい。この態様によれば、ＰＭの堆積量の余裕に合わせてＥＧＲ量を増加させることができる。これにより、ＰＭの堆積量が過剰になることを抑制できる限度までＥＧＲ量を増加できるので、凝縮水タンクの貯水量をより短期間に増加できる。
本発明の一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。 フィルタ再生の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一例を示したフローチャート。 第１の形態の制御結果の一例を示したタイムチャート。 第２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２の形態の制御結果の一例を示したタイムチャート。 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３の形態の効果を説明するタイムチャート。 第４の形態の制御内容を説明するタイムチャート。
（第１の形態）
図１に示すように、内燃機関１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１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１には、各気筒２内に燃料を供給するため燃料噴射弁３が気筒２毎に設けられている。各燃料噴射弁３は燃料が圧送されるコモンレール５に接続されており、コモンレール５を介して各燃料噴射弁３に燃料が供給される。各気筒２には吸気通路１０及び排気通路１１がそれぞれ接続されている。吸気通路１０に導かれた空気は吸気行程で各気筒２に充填される。燃料噴射弁３から気筒２内に噴射された燃料は圧縮行程で自着火して燃焼する。燃焼後の排気は排気通路１１に導かれる。排気通路１１に導かれた排気は、フィルタとしてのＤＰＦ（Diesel particulate filter）１２にてＰＭが捕捉され、ＮＯｘ吸蔵還元型の排気浄化装置１３にてＮＯｘが浄化されてから大気に放出される。ＤＰＦ１２の上流にはターボチャージャ１５のタービン１５ａが設けられている。吸気通路１０にはターボチャージャ１５のコンプレッサ１５ｂと、コンプレッサ１５ｂで加圧された空気を冷却するインタークーラ１６と、吸気の流量を調整するスロットルバルブ１７とが設けられている。
内燃機関１にはＮＯｘの低減や燃費向上のため排気の一部を吸気系に還流するＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）を実施するＥＧＲ装置２０が設けられている。ＥＧＲ装置２０は排気通路１１と吸気通路１０とを結ぶＥＧＲ通路２１と、ＥＧＲ通路２１内の排気を冷却するＥＧＲクーラ２２と、吸気通路１０に導く排気（ＥＧＲガス）の流量を調整するためのＥＧＲ弁２３とを備えている。ＥＧＲ通路２１は、排気側の端部が排気浄化装置１３の下流側に開口し、吸気側の端部がコンプレッサ１５ｂの上流側に開口する。周知のように、ＥＧＲクーラ２２は、エンジン１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２２内に凝縮水が生成される。
ＥＧＲクーラ２２で生成された凝縮水を回収して処理するため、内燃機関１には凝縮水処理装置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１の吸気系に供給する凝縮水供給機構３２とを備えている。凝縮水タンク３１には貯留された凝縮水ＣＷの貯水量（水面レベル）に応じた信号を出力する水位センサ３４が設けられている。凝縮水供給機構３２は凝縮水タンク３１と吸気通路１０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。
内燃機関１には、そ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）４０が設けられている。ＥＣＵ４０は内燃機関１の燃料噴射量や噴射時期を燃料噴射弁３の操作によって制御する主要な動作制御を行う他に、ＥＧＲ装置２０や凝縮水処理装置３０の制御にも利用される。さらに、ＥＣＵ４０はＤＰＦ１２に捕捉されたＰＭの堆積量が上限値に達した場合にＰＭを除去するフィルタ再生制御を実施する。詳細は後述するが、フィルタ再生制御は排気行程で燃料噴射を行うことによって排気温度を上昇させてＤＰＦ１２に捕捉されたＰＭを燃焼させて除去するものである。
ＥＣＵ４０には内燃機関１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、エンジン１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４１、内燃機関１に設けられたアクセルペダル３８の踏み込み量（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４２等が内燃機関１に設けられていて、これらのセンサの出力信号はＥＣＵ４０に入力される。また、上述した水位センサ３４の出力信号もＥＣＵ４０に入力される。
ＥＣＵ４０は図２の制御ルーチンに従ってフィルタ再生制御を実施する。図２の制御ルーチンのプログラムはＥＣＵ４０に記憶されており、適時に読み出されて所定間隔で繰り返し実行される。ステップＳ１において、ＥＣＵ４０はＤＰＦ１２に捕捉されたＰＭの堆積量Ｄを推定する。ＥＣＵ４０は、ＤＰＦ１２の上流及び下流の圧力差を不図示の圧力センサにて検出し、その圧力差に基づいて堆積量Ｄを推定する。ステップＳ２において、ＥＣＵ４０はＰＭの堆積量Ｄが上限値Ｄｔ以上か否かを判定する。この上限値Ｄｔはフィルタ再生制御の実行の要否を決める堆積量Ｄの基準値である。したがって、堆積量Ｄが上限値Ｄｔ以上の場合はフィルタ再生制御の実施が必要となる。堆積量Ｄが上限値Ｄｔ以上の場合はステップＳ３に進み、堆積量Ｄが上限値Ｄｔ未満の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Ｓ３において、ＥＣＵ４０はフィルタ再生制御の実施を管理する再生実行フラグＦ１をセットする。再生実行フラグＦ１がセットされているか否かを確認することによってフィルタ再生制御が実行中であるか否かを判別できる。ステップＳ４において、ＥＣＵ４０は排気行程で燃料噴射を実施して排気温度を上昇させる。これによりＤＰＦ１２に捕捉されたＰＭは燃焼して除去される。ステップＳ５において、ＥＣＵ４０はフィルタ再生制御の終了を判断するための終了条件が成立しているか否かを判定し、この終了条件が成立するまでステップＳ４のフィルタ再生制御の実施が続行される。この終了条件としてはフィルタ再生制御の実施によりＰＭの堆積量Ｄが終了判定値以下となることが設定されている。なお、フィルタ再生制御の実施を開始してから所定時間経過したことを終了条件とすることもできる。終了条件が成立した場合はステップＳ６に進み、ＥＣＵ４０は再生実行フラグＦ１をクリアして今回のルーチンを終了する。ＥＣＵ４０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フィルタ再生制御手段として機能する。
ＥＣＵ４０は、図２の制御ルーチンと並行して図３の制御ルーチンを実行して凝縮水の回収を行う。図３の制御ルーチンのプログラムはＥＣＵ４０に記憶されており、適時に読み出されて所定間隔で繰り返し実行される。ステップＳ１１において、ＥＣＵ４０は内燃機関１の運転状態を取得する。ＥＣＵ４０はその運転状態として内燃機関１のエンジン回転数及び負荷を取得する。ステップＳ１２において、ＥＣＵ４０は内燃機関１のエンジン回転数及び負荷に基づいてＥＧＲ量Ｑｅを算出する。ＥＧＲ量Ｑｅは内燃機関１で生成され得るＮＯｘ量を勘案して設定され、エンジン回転数及び負荷を変数とするマップ（不図示）に基づいて算出される。このように算出されたＥＧＲ量Ｑｅは本発明に係る基準ガス量に相当する。なお、ステップＳ１２で算出されるＥＧＲ量Ｑｅは凝縮水の吸気系への供給を行わないことを条件として定められている。そのため、凝縮水を吸気系へ供給する場合には凝縮水の供給量に応じてＥＧＲ量Ｑｅが補正される。
ステップＳ１３において、ＥＣＵ４０は特定期間内か否かを判定する。この特定期間はフィルタ再生制御の実行開始から実行終了後の所定時間経過後までの期間のことである。所定時間は適宜設定される。例えば３０ｓｅｃが所定時間として設定される。ＥＣＵ４０は、再生実行フラグＦ１を確認し、当該フラグＦ１がセットされている場合は所定期間内と判断する。また、ＥＣＵ４０は、再生実行フラグＦ１がクリアされている場合、当該フラグＦ１がクリアされてからの経過時間を計測し、その経過時間が所定時間内であれば特定期間内と判断する。フィルタ再生制御の開始によってＰＭの堆積量は低下する。そして、図２に示したように、ＰＭの堆積量Ｄが終了判定値まで低下して終了条件が成立することによってフィルタ再生制御が終了する。つまり、特定期間は、ＰＭの堆積量Ｄが上限値Ｄｔを下回り、上限値Ｄｔに対して余裕がある期間ということができる。このような特定期間であればＰＭの生成量の増加を許容できる。特定期間内であればステップＳ１４に進み、特定期間外であればステップＳ１８に進む。
ステップＳ１４において、ＥＣＵ４０は水位センサ３４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３４を使用する代りに、内燃機関１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、ＥＣＵ４０は貯水量Ｑｗが基準水量Ｑｗｔよりも少ないか否かを判定する。ここでの基準水量Ｑｗｔは所定の定数であり、凝縮水の使用量を勘案した場合に凝縮水が不足すると判断すべき貯水量Ｑｗの下限値として設定されている。貯水量Ｑｗが基準水量Ｑｗｔよりも少ない場合はステップＳ１６に進む。貯水量Ｑｗが基準水量Ｑｗｔ以上の場合はステップＳ１８に進む。
ステップＳ１６において、ＥＣＵ４０はＥＧＲ量の増加量ΔＱｅを算出する。増加量ΔＱｅは、ステップＳ１２で算出したＥＧＲ量Ｑｅに所定の増加率αを乗じることによって算出される。ステップＳ１７において、ＥＣＵ４０は、増加後のＥＧＲ量Ｑｅ＋ΔＱｅに対応する開度となるようにＥＧＲ弁２３を制御する。これにより、ＥＧＲガスの吸気系への導入量を増量することができる。その結果、ＥＧＲクーラ２２での凝縮水の生成量が増加し、凝縮水タンク３１の貯水量Ｑｗが増加する。ステップＳ１７で増加したＥＧＲ弁２３の開度はステップＳ１９で開度減少条件の成立が判定されるまで維持される。この開度減少条件としては基準水量Ｑｗｔよりも大きい値に設定された閾値ｑｔまで貯水量Ｑｗが回復したことが設定される。なお、ＥＧＲ弁２３の開度を増加してから所定時間以上経過したことを開度減少条件として設定することも可能である。開度減少条件が成立した場合はステップＳ２０に進む。ステップＳ２０において、ＥＣＵ４０はＥＧＲ弁２３の開度を増加前の開度つまりＥＧＲ量Ｑｅに対応する開度まで徐々に減少させる。これにより、ＥＧＲガスの導入量の急減が回避されるので、その急減に伴うスモーク生成量等の増加を抑制できる。
一方、特定期間外の場合又は貯水量Ｑｗが基準水量Ｑｗｔ以上の場合はＥＧＲ量の増量を行わないため、ステップＳ１８において、ＥＣＵ４０はステップＳ１２で算出したＥＧＲ量Ｑｅに対応する開度となるようにＥＧＲ弁２３を制御する。
ＥＣＵ４０は、図３のステップＳ１２を実行することにより本発明に係るＥＧＲ量算出手段として機能し、図３のステップＳ１６及びステップＳ１７を実行することにより本発明に係るＥＧＲ量増加手段として機能する。
図３の制御ルーチンをＥＣＵ４０が実行した制御結果の一例を、図４を参照しながら説明する。なお、図４及びその他の図に示したＥＧＲ量は、ＥＣＵ４０がＥＧＲ弁２３に与える開度の指令値に相当し、実際に吸気系に導入されたＥＧＲ量を示すものではない。図４に示すように、凝縮水タンク３１の貯水量Ｑｗが時刻ｔ１で基準水量Ｑｗｔよりも少なくなるとＥＧＲ量はＱｅからΔＱｅだけ増量される。この増量によって、内燃機関１の運転状態やＮＯｘの生成量等を勘案して算出された値よりもＥＧＲ量が大きくなるので、ＮＯｘ生成量、スモーク生成量及び燃料消費率は時刻ｔ１において増加する。その後、ＥＧＲ量の増量により燃焼温度が低下するので、一時的に増加したＮＯｘ生成量は減少に転じてＥＧＲ量の増量前とほぼ同じ状態に戻る。時刻ｔ１にＥＧＲ量が増量され、かつその状態が維持されることにより凝縮水の生成量が増加するので凝縮水タンク３１の貯水量Ｑｗが増える。
時刻ｔ２において、貯水量Ｑｗが閾値ｑｔまで回復するとＥＧＲ弁２３の開度が徐々に減少されることによってＥＧＲ量が徐々に減少する。これにより、スモーク生成量及び燃料消費率は徐々に低下する。このため、ＥＧＲ量の急減に伴うスモーク生成量及び燃料消費率の悪化を抑制できる。時刻ｔ３において、ＥＧＲ弁２３の開度がＥＧＲ量の増量前の開度に戻ると、スモーク生成量及び燃料消費率のそれぞれもＥＧＲ量の増量前の状態に戻る。このとき、貯水量Ｑｗはほぼ一定である。つまり、凝縮水タンク３１に回収される凝縮水の回収量と凝縮水タンク３１から取り出される凝縮水の使用量とが平衡状態にある。
第１の形態によれば、凝縮水タンク３１の貯水量Ｑｗが基準水量Ｑｗｔより少ない場合であって、ＰＭの堆積量に余裕がある特定期間に内燃機関１の運転状態に基づいて算出したＥＧＲ量（基準ガス量）よりもＥＧＲ量が増加する。これにより、ＤＰＦ１２に捕捉されるＰＭの堆積量が過剰になることを抑制しつつ凝縮水タンク３１の貯水量を増やすことができる。
（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。第２の形態は図５及び図６に示した内容を除き第１の形態と同一である。第２の形態の物理的構成については図１が、第２の形態のフィルタ再生制御については図２がそれぞれ参照される。第２の形態は、凝縮水タンク３１の貯水量を増やすためのＥＧＲ量の増加を特定期間の内外を問わずに実施し、かつ特定期間の内外によってＥＧＲ量の増加量を変更することに特徴がある。
図５の制御ルーチンのプログラムはＥＣＵ４０に記憶されており、適時に読み出されて所定の間隔で繰り返し実行される。ステップＳ２１において、ＥＣＵ４０は内燃機関１の運転状態を取得し、ステップＳ２２において、ＥＣＵ４０はＥＧＲ量Ｑｅを算出する。ステップＳ２１及びステップＳ２２は、第１の形態の図３のステップＳ１１及びステップＳ１２と同じである。ステップＳ２３において、ＥＣＵ４０は水位センサ３４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Ｓ２４において、ＥＣＵ４０は貯水量Ｑｗが基準水量Ｑｗｔよりも少ないか否かを判定する。ここでの基準水量Ｑｗｔも第１の形態と同じ所定の定数である。貯水量Ｑｗが基準水量Ｑｗｔよりも少ない場合はステップＳ２５に進む。貯水量Ｑｗが基準水量Ｑｗｔ以上の場合はＥＧＲ量の増量を行わないため、ステップＳ２９に進み、ＥＣＵ４０はステップＳ２２で算出したＥＧＲ量Ｑｅに対応する開度となるようにＥＧＲ弁２３を制御する。
ステップＳ２５において、ＥＣＵ４０は特定期間内か否かを判定する。特定期間の意義及び特定期間内か否かの判定方法は上述した通りである。特定期間内であればステップＳ２６に進み、特定期間外であればステップＳ２７に進む。ステップＳ２６において、ＥＣＵ４０は特定期間内の制御で使用するＥＧＲ量の増加量ΔＱｅを算出する。この増加量ΔＱｅの算出は第１の形態に係る図３のステップＳ１６と同じ方法で行われる。すなわち、ステップＳ２２で算出したＥＧＲ量Ｑｅに所定の増加率αを乗じることによって増加量ΔＱｅが算出される。一方、ステップＳ２７において、ＥＣＵ４０は特定期間外の制御で使用するＥＧＲ量の増加量ΔＱｅを算出する。この増加量ΔＱｅは、ステップＳ２２で算出したＥＧＲ量Ｑｅに、上記の増加率αよりも小さい増加率βを乗じることによって算出される。これにより、基準ガス量であるＥＧＲ量Ｑｅが同じ場合、特定期間内の制御で用いる増加量ΔＱｅは特定期間外の制御で用いる増加量ΔＱｅよりも大きくなる。
ステップＳ２８において、ＥＣＵ４０は、増加後のＥＧＲ量Ｑｅ＋ΔＱｅに対応する開度となるようにＥＧＲ弁２３を制御する。ステップＳ２８で増加したＥＧＲ弁２３の開度はステップＳ３０で開度減少条件の成立が判定されるまで維持される。開度減少条件の意義は上述した通りである。
ＥＣＵ４０は、図５のステップＳ２２を実行することにより本発明に係るＥＧＲ量算出手段として機能し、図５のステップＳ２５〜ステップＳ２８を実行することにより本発明に係るＥＧＲ量増加手段として機能する。
図５の制御ルーチンをＥＣＵ４０が実行した制御結果の一例を、図６を参照しながら説明する。凝縮水タンク３１の貯水量Ｑｗが時刻ｔ１で基準水量Ｑｗｔよりも小さくなるとＥＧＲ量はＱｅから増量される。特定期間内の場合の増加量はＱｅ＊αであり、特定期間外の場合の増加量はＱｅ＊βである。図６の例では、特定期間内の場合の増加量は特定期間外の場合の増加量よりも大きい。図４に示した第１の形態と同様に、ＥＧＲ量の増量によって、内燃機関１の運転状態やＮＯｘの生成量等を勘案して算出された値よりもＥＧＲ量が大きくなるので、特定期間内及び特定期間外のいずれの場合においてもＮＯｘ生成量、スモーク生成量及び燃料消費率は時刻ｔ１において増加する。その後、ＥＧＲ量の増量により燃焼温度が低下するので、一時的に増加したＮＯｘ生成量は減少に転じてＥＧＲ量の増量前とほぼ同じ状態に戻る。時刻ｔ１にＥＧＲ量が増量され、かつその状態が維持されることにより凝縮水の生成量が増加するので凝縮水タンク３１の貯水量Ｑｗが増える。
特定期間内の場合と特定期間外の場合との間で増加後のＥＧＲ量に差があるので、貯水量Ｑｗが閾値ｑｔに到達するまでの時間は特定期間内の場合の方が特定期間外の場合よりも早くなる。したがって、特定期間内の場合は時刻ｔ２ａからＥＧＲ弁２３の開度が徐々に減少し、特定期間外の場合は時刻ｔ２ａよりも遅い時刻ｔ２ｂからＥＧＲ弁２３の開度が徐々に減少する。これにより、いずれの場合においてもＥＧＲ量が徐々に減少するので、ＥＧＲ量の変化に伴うスモーク生成量及び燃料消費率の悪化を抑制できる。特定期間内の場合は時刻ｔ３ａにおいて、特定期間外の場合は時刻ｔ３ｂにおいて、ＥＧＲ弁２３の開度がＥＧＲ量の増量前の開度に戻る。これにより、スモーク生成量及び燃料消費率のそれぞれもＥＧＲ量の増量前の状態に戻り、凝縮水の回収量と凝縮水の使用量とが平衡状態となる。
第２の形態によれば、第１の形態と同様に、ＤＰＦ１２に捕捉されるＰＭの堆積量が過剰になることを抑制しつつ凝縮水タンク３１の貯水量を増やすことができる。さらに、特定期間外においてもＥＧＲ量の増加によって凝縮水タンク３１の貯水量Ｑｗが増えるので、第１の形態よりも短期間で凝縮水タンク３１の貯水量Ｑｗを増やすことができる。また、特定期間外にＥＧＲ量を増加させても、その増加量は特定期間内におけるＥＧＲ量の増加量に比べて小さいのでＰＭの堆積量が過剰になることを抑制できる。
（第３の形態）
次に、図７及び図８を参照しながら第３の形態を説明する。第３の形態は第２の形態の一部を変更したものに相当する。第３の形態は、特定期間内の基準水量の大きさが特定期間外の基準水量の大きさよりも大きく設定されていることを特徴とする。ＥＣＵ４０は図７の制御ルーチンを実行する。
図７の制御ルーチンは、図５の制御ルーチンのステップＳ２５とステップＳ２７の間にステップＳ４０を追加したものに相当する。ステップＳ４０以外の処理は第３の形態と同じであるから共通の処理についての説明を省略する。ステップＳ４０は、基準水量Ｑｗｔよりも小さな基準水量Ｑｗｔ′よりも貯水量Ｑｗが少ないか否かを判定する処理である。換言すれば、ＥＣＵ４０は、ＥＧＲ量を増量させて凝縮水を回収する制御の可否を判断する貯水量Ｑｗの判定値として、特定期間内の場合は大きい基準水量Ｑｗｔを用い、特定期間外の場合は小さい基準水量Ｑｗｔ′を用いる。
これにより、図８に示したように、第２の形態と比較して特定期間内にＥＧＲ量を増加させる操作の実施頻度が相対的に増える。つまり、特定期間内の場合は、特定期間外の場合に比べて、早期にＥＧＲ量の増量が開始され、かつ凝縮水を回収する期間Ｔａも期間Ｔｂよりも短くなる。そのため、より短期間に凝縮水タンク３１の貯水量Ｑｗを増やすことができるので貯水量Ｑｗの確保が容易になる。
（第４の形態）
次に、図９を参照しながら本発明の第４の形態の形態を説明する。第４の形態は上述した第１〜第３の形態のいずれにも適用することができる。第４の形態はＥＧＲ量の増加量をＰＭの堆積量に基づいて算出するものである。具体的には、ＰＭの堆積量が少ないほどＥＧＲ量の増加量を大きくする。図９に示したように、堆積量Ｄが少なく上限値までの余裕が大きい場合は、堆積量Ｄが多く上限値までの余裕が小さい場合に比べて、ＥＧＲ量の増加量ΔＱｅを大きくする。さらに、ＥＧＲ量を増加してから貯水量Ｑｗが閾値ｑｔに達するまでにＥＧＲ量を一定に維持せずＥＧＲ量を堆積量Ｄに応じて変化させる。そして、貯水量Ｑｗが閾値ｑｔに達した後にＥＧＲ弁２３の開度が減少する減少率も堆積量Ｄに応じて設定される。この減少率は堆積量Ｄが少ないほど減少率が大きくなるようにする。
これにより、堆積量Ｄが少ない場合における凝縮水の回収期間Ｔ１は堆積量Ｄが多い場合における凝縮水の回収期間Ｔ２に比べて短くなる。このように、貯水量Ｑｗが基準水量Ｑｗｔよりも少ない場合に堆積量Ｄが過剰になることを抑制できる限度までＥＧＲ量を増加できる。そのため、凝縮水タンク３１の貯水量Ｑｗをより短期間に増加できる。
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。上記各形態は、凝縮水を内燃機関１の吸気通路１０に供給しているが、凝縮水の供給先は内燃機関の吸気系に限らない。例えば、凝縮水を排気系に供給し、いわゆる内部ＥＧＲと同様の手法で、バルブオーバーラップの期間内に凝縮水を気筒内に導くようにすることも可能である。また、ターボチャージャにて加圧された空気を冷却するインタークーラや内燃機関の潤滑油や吸気を加熱するために用いられる蓄熱装置等の各種装置に凝縮水を供給することもできる。さらに、内燃機関の出力トルクが伝達される駆動装置や内燃機関で発生する熱を利用した空調装置等の各種装置に凝縮水を供給することもできる。
上記各形態の内燃機関１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。

Claims (4)

  1. 排気の一部をＥＧＲガスとして吸気系に導入するＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラとを有するＥＧＲ装置と、
    排気に含まれるＰＭを捕捉するフィルタと、
    前記ＥＧＲガスの前記吸気系への導入量であるＥＧＲ量を運転状態に基づいて算出するＥＧＲ量算出手段と、
    前記フィルタに捕捉された前記ＰＭを除去するフィルタ再生制御を実行するフィルタ再生制御手段と、
    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であって、
    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、
    前記フィルタ再生制御の実行開始から実行終了後の所定時間経過後までの特定期間内において、前記凝縮水タンクに貯留された凝縮水の貯水量が基準水量よりも少ない場合に、前記ＥＧＲ量算出手段が算出する前記ＥＧＲ量である基準ガス量よりも前記ＥＧＲ量を増加させるＥＧＲ量増加手段と、
    を備える内燃機関の凝縮水処理装置。
  2. 前記ＥＧＲ量増加手段は、前記特定期間外において、前記凝縮水タンクに貯留された凝縮水の貯水量が前記基準水量よりも少ない場合に、前記基準ガス量よりも前記ＥＧＲ量を増加させ、
    前記ＥＧＲ量増加手段が前記特定期間内に増加させる前記ＥＧＲ量の増加量は、前記ＥＧＲ量増加手段が前記特定期間外に増加させる前記ＥＧＲ量の増加量に比べて大きい、請求項１の凝縮水処理装置。
  3. 前記特定期間内の前記基準水量の大きさが前記特定期間外の前記基準水量の大きさよりも大きく設定されている請求項２の凝縮水処理装置。
  4. 前記ＥＧＲ量増加手段が増加させる前記ＥＧＲ量の増加量は前記フィルタに捕捉されたＰＭの堆積量に基づいて算出されている請求項１〜３のいずれか一項の凝縮水処理装置。
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