JP7005437B2 - 内燃機関の制御システム - Google Patents

Description

本発明は、排気ガス再循環（Exhaust Gas Recirculation：ＥＧＲ）システムを有する内燃機関において、吸気マニホルド内に凝縮水が発生することを防止する、内燃機関の制御システムに関する。

例えば、内燃機関を搭載した車両には、燃焼温度を低下させて、排気ガス中の窒素酸化物の発生量を抑制する等の目的にて、排気ガス再循環システム（以下、ＥＧＲシステムと記載する）が搭載されている。ＥＧＲシステムは、内燃機関の排気経路内の排気ガスの一部を、内燃機関の吸気経路内に戻して吸気と混合させるものであり、排気ガス中の二酸化炭素と水蒸気を吸気に混合することで、燃焼温度を低下させるシステムである。なお、排気経路から吸気経路に排気ガスの一部を戻すＥＧＲ経路には、燃焼温度を低下させる効果をより大きくするためにＥＧＲ経路内の排気ガス（以下、ＥＧＲガスと記載する）の温度を低下させるＥＧＲクーラが設けられる場合がある。またＥＧＲ経路には、酸素不足による不完全燃焼や黒煙の発生を防止するためにＥＧＲガス量を調整するＥＧＲ弁が設けられている。

ところが、ＥＧＲガスは排気経路中の排気ガスの一部であるので、非常に高温であるとともに燃焼によって生成された多量の水蒸気を含んでいる。このＥＧＲガスを吸気経路に戻した場合、吸気経路内に戻されたＥＧＲガスは、自身よりも低温の吸気と混合されて温度が下げられて吸気マニホルド内に達する。つまり、非常に高温かつ多量の水蒸気を含んでいるＥＧＲガスの温度が下げられることで、吸気マニホルド内で凝縮水が発生する可能性がある。吸気マニホルド内で発生した凝縮水が内燃機関のシリンダ内に吸引されると、シリンダ内に露出しているインジェクタ等の腐食につながる可能性があるので、吸気マニホルド内の凝縮水の発生の防止が望まれている。

例えば、特許文献１には、ＥＧＲシステムを有する内燃機関の制御装置において、吸気流路（吸気経路に相当）及び再循環流路（ＥＧＲ経路に相当）の少なくとも一部において凝縮水の発生の可能性を判定している。そして制御装置は、凝縮水の発生の可能性を認知した場合、再循環流路を流れる排気ガス（ＥＧＲガスに相当）の少なくとも一部を、再循環流路に設けられるＥＧＲクーラを通さずに（ＥＧＲクーラをバイパスさせて）吸気流路に流している。ＥＧＲクーラをバイパスしたＥＧＲガスは、ＥＧＲクーラを通ったＥＧＲガスよりも温度が高いので、吸気流路内のガス温度が上昇する。すなわち吸気流路内のガスの飽和水蒸気量が増加するので、凝縮水の発生を抑制することができる。

特開２０１７－２２３１２３号公報

特許文献１に記載の制御装置は、吸気流路及び再循環流路の少なくとも一部において凝縮水の発生の可能性を判定して、ＥＧＲガスを、ＥＧＲクーラを経由させるかＥＧＲクーラをバイパスさせるか選定しているが、ＥＧＲ量を調整するＥＧＲ弁の制御量を変更していない。従って、すべてのＥＧＲガスを、ＥＧＲクーラをバイパスさせて吸気流路に流したとしても凝縮水が発生してしまうようなＥＧＲ弁の制御量であった場合には、凝縮水の発生を回避することができない。

本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、ＥＧＲシステムを有する内燃機関において、内燃機関のいかなる運転状態であっても、吸気マニホルド内に凝縮水が発生することを防止できる、内燃機関の制御システムを提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明の第１の発明は、ＥＧＲシステムを有する内燃機関において吸気マニホルド内に凝縮水が発生することを防止する、内燃機関の制御システムであって、排気経路から吸気経路に排気ガスの一部を戻すＥＧＲ経路を流れるＥＧＲガスの流量であるＥＧＲガス流量を調整するＥＧＲ弁と、内燃機関の運転状態に応じて求めた最終ＥＧＲ率に基づいて前記ＥＧＲ弁を制御する制御手段と、を有している。そして前記制御手段は、内燃機関の運転状態に応じて仮ＥＧＲ率を求め、吸気管を介して吸気マニホルドに流入する空気である吸気の温度である吸気温度と、前記吸気の流量である吸気流量と、前記ＥＧＲガスの温度であるＥＧＲガス温度と、前記仮ＥＧＲ率と、内燃機関の運転状態とに基づいて、前記仮ＥＧＲ率にて前記ＥＧＲ弁を制御したと仮定した状態である仮ＥＧＲ率仮定状態における前記吸気マニホルド内のガス温度である吸気マニホルド内ガス温度を推定し、推定した前記吸気マニホルド内ガス温度に基づいて、前記仮ＥＧＲ率仮定状態における前記吸気マニホルド内の飽和水蒸気量である吸気マニホルド内飽和水蒸気量を推定し、前記吸気に含まれている水蒸気量と、前記ＥＧＲガスに含まれている水蒸気量と、前記吸気マニホルドからシリンダに吸引されるガスである吸引ガスに含まれている水蒸気量とに基づいて、前記仮ＥＧＲ率仮定状態における前記吸気マニホルド内の水蒸気量である吸気マニホルド内水蒸気量を推定し、推定した前記吸気マニホルド内水蒸気量が、推定した前記吸気マニホルド内飽和水蒸気量以上である場合、前記仮ＥＧＲ率にて前記ＥＧＲ弁を制御した場合は凝縮水が発生すると予測する。そして、前記凝縮水が発生すると予測した場合、前記仮ＥＧＲ率を変更したと仮定して、変更したと仮定した前記仮ＥＧＲ率による前記仮ＥＧＲ率仮定状態における前記吸気マニホルド内ガス温度と前記吸気マニホルド内飽和水蒸気量と前記吸気マニホルド内水蒸気量とを推定する凝縮水発生防止シミュレーションを、前記吸気マニホルド内水蒸気量が前記吸気マニホルド内飽和水蒸気量未満となるまで実行し、求めた前記仮ＥＧＲ率を前記最終ＥＧＲ率として前記ＥＧＲ弁を制御する、内燃機関の制御システムである。

次に、本発明の第２の発明は、上記第１の発明に係る内燃機関の制御システムであって、前記制御手段は、前記吸気に含まれている水蒸気量は、前記吸気温度に対する飽和水蒸気量の水蒸気が含まれているものと仮定して、前記吸気マニホルド内水蒸気量を推定する、内燃機関の制御システムである。

次に、本発明の第３の発明は、上記第１の発明または第２の発明に係る内燃機関の制御システムであって、前記制御手段は、前記凝縮水発生防止シミュレーションでは、前記仮ＥＧＲ率を所定減少量だけ減少させたと仮定して、減少させた前記仮ＥＧＲ率に基づいて、前記吸気マニホルド内ガス温度と、前記吸気マニホルド内飽和水蒸気量と、前記吸気マニホルド内水蒸気量と、を新たに推定する減少シミュレーションを行い、新たに推定した前記吸気マニホルド内水蒸気量が、新たに推定した吸気マニホルド内飽和水蒸気量未満となるまで、前記減少シミュレーションを繰り返して前記仮ＥＧＲ率を徐々に減少させていく、内燃機関の制御システムである。

次に、本発明の第４の発明は、上記第３の発明に係る内燃機関の制御システムであって、前記制御手段は、前記吸気マニホルド内飽和水蒸気量を求めた際、求めた吸気マニホルド内飽和水蒸気量よりも所定水蒸気量だけ低い下限水蒸気量を求め、前記凝縮水発生防止シミュレーションを実行して求めた前記吸気マニホルド内水蒸気量が、前記吸気マニホルド内飽和水蒸気量未満、かつ、前記下限水蒸気量以上、となるように、前記凝縮水発生防止シミュレーションを実行する、内燃機関の制御システムである。

次に、本発明の第５の発明は、上記第４の発明に係る内燃機関の制御システムであって、前記制御手段は、前記減少シミュレーションを実行した結果、前記吸気マニホルド内水蒸気量が、前記吸気マニホルド内飽和水蒸気量未満となったが前記下限水蒸気量未満となった場合、前記仮ＥＧＲ率を前記所定減少量よりも小さい所定増加量だけ増加させたと仮定して、増加させた前記仮ＥＧＲ率に基づいて、前記吸気マニホルド内ガス温度と、前記吸気マニホルド内飽和水蒸気量と、前記吸気マニホルド内水蒸気量と、を新たに推定する増加シミュレーションを行い、新たに推定した前記吸気マニホルド内水蒸気量が、新たに推定した吸気マニホルド内飽和水蒸気量未満、かつ、前記下限水蒸気量以上、となるまで、前記増加シミュレーションを繰り返して前記仮ＥＧＲ率を徐々に増加させていく、内燃機関の制御システムである。

次に、本発明の第６の発明は、上記第１の発明～第５の発明のいずれか１つに係る内燃機関の制御システムであって、前記ＥＧＲ経路は、当該ＥＧＲ経路を流れる前記ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラを経由させて前記ＥＧＲガスを前記吸気経路に戻すＥＧＲクーラ経路と、前記ＥＧＲクーラをバイパスさせて前記ＥＧＲガスを前記吸気経路に戻すバイパス経路と、を有しており、前記ＥＧＲガスを前記ＥＧＲクーラ経路にて前記吸気経路に戻す設定と、前記ＥＧＲガスを前記バイパス経路にて前記吸気経路に戻す設定と、を切り替え可能な経路切替手段を有する。そして前記制御手段は、前記経路切替手段を前記ＥＧＲクーラ経路の側に設定したと仮定して、前記凝縮水発生防止シミュレーションを実行して求めた前記仮ＥＧＲ率であるＥＧＲクーラ経路仮ＥＧＲ率と、前記経路切替手段を前記バイパス経路の側に設定して前記ＥＧＲガス温度が高くなったと仮定して、前記凝縮水発生防止シミュレーションを実行して求めた前記仮ＥＧＲ率であるバイパス経路仮ＥＧＲ率と、のいずれかを選定し、選定した側の設定に基づいて前記経路切替手段を制御し、選定した側の前記仮ＥＧＲ率を前記最終ＥＧＲ率として前記ＥＧＲ弁を制御する、内燃機関の制御システムである。

次に、本発明の第７の発明は、上記第１の発明～第６の発明のいずれか１つに係る内燃機関の制御システムであって、前記制御手段は、前記凝縮水発生防止シミュレーションを実行した場合、前記凝縮水発生防止シミュレーションを実行する前に求めた前記仮ＥＧＲ率と、前記凝縮水発生防止シミュレーションを実行して求めた前記仮ＥＧＲ率と、の小さいほうの前記仮ＥＧＲ率を前記最終ＥＧＲ率として前記ＥＧＲ弁を制御する、内燃機関の制御システムである。

吸気マニホルド内に凝縮水を発生させないためには、吸気マニホルド内の水蒸気量を、吸気マニホルド内の飽和水蒸気量未満とする必要がある。また、吸気マニホルド内の飽和水蒸気量は、吸気マニホルド内のガス温度で決まる。ところが、ＥＧＲ率を変更してＥＧＲ弁の制御量を変更した場合、多量の水蒸気を含んだ高温のＥＧＲガスの流量が変化するので、吸気マニホルド内の水蒸気量が変化するとともに、吸気マニホルド内のガス温度及び吸気マニホルド内の飽和水蒸気量も変化する。従って、吸気マニホルド内の水蒸気量を吸気マニホルド内の飽和水蒸気量未満とするＥＧＲ率は、単純な計算で求めることができない。

第１の発明によれば、まず最初に仮ＥＧＲ率を求め（２回目以降は仮ＥＧＲ率を変更し）、この仮ＥＧＲ率にてＥＧＲ弁を制御したと仮定した仮ＥＧＲ率仮定状態における、吸気マニホルド内ガス温度と、吸気マニホルド内飽和水蒸気量と、吸気マニホルド内水蒸気量とを推定する凝縮水発生防止シミュレーションを、吸気マニホルド内水蒸気量が吸気マニホルド内飽和水蒸気量未満となるまで実行し、求めた仮ＥＧＲ率を最終ＥＧＲ率としてＥＧＲ弁を制御する。つまり、吸気マニホルド内水蒸気量が吸気マニホルド内飽和水蒸気量未満となるような仮ＥＧＲ率を直接的に算出することは非常に困難であるので、仮ＥＧＲ率の値を仮にＡと設定した場合、その場合に吸気マニホルド内水蒸気量が吸気マニホルド内飽和水蒸気量未満となるか否かシミュレーションする。これにより、ＥＧＲシステムを有する内燃機関において、内燃機関のいかなる運転状態であっても、吸気マニホルド内に凝縮水が発生することを防止できる。

第２の発明では、吸気に含まれている水蒸気量は、吸気温度に対する飽和水蒸気量が含まれていると仮定するので、吸気の湿度が１００［％］であると仮定する。内燃機関の吸気の湿度は、内燃機関の周辺環境によって絶えず変化するが、湿度が１００［％］を超えることはない。従って、湿度＝１００［％］と仮定することで、いかなる環境下であっても、吸気マニホルド内に凝縮水が発生することを防止できる。

ＥＧＲ率を小さくすると、多量の水蒸気を含む高温のＥＧＲガスの量が減少するので、吸気マニホルド内ガス温度が低下して吸気マニホルド内飽和水蒸気量が低下してしまうが、吸気マニホルド内飽和水蒸気量の低下量に対して、吸気マニホルド内水蒸気量が大きく減少する。そこで、第３の発明では、凝縮水発生防止シミュレーションの結果、吸気マニホルド内水蒸気量が吸気マニホルド内飽和水蒸気量以上の場合、仮ＥＧＲ率を所定減少量だけ減少させたと仮定して、再度、凝縮水発生防止シミュレーションを行う。つまり、吸気マニホルド内水蒸気量が吸気マニホルド内飽和水蒸気量未満となるまで、仮ＥＧＲ率を減少させた場合の凝縮水発生防止シミュレーションを繰り返す。これにより、吸気マニホルド内に凝縮水が発生することを防止できる仮ＥＧＲ率を、適切に見つけることができる。

吸気マニホルド内での凝縮水の発生を防止するためには、吸気マニホルド内水蒸気量を吸気マニホルド内飽和水蒸気量未満とすることは必須である。さらに、吸気マニホルド内水蒸気量をできるだけ吸気マニホルド内飽和水蒸気量に近づけて吸気マニホルド内水蒸気量をできるだけ多くすると、燃焼温度を低下させる効果がより大きくなり、排気ガス中の窒素酸化物等の抑制に対して、より好ましい。第４の発明によれば、吸気マニホルド内での凝縮水の発生を防止と、排気ガス中の窒素酸化物等の抑制と、を両立させることができる。

第５の発明によれば、第３の発明にて仮ＥＧＲ率を所定減少量だけ減少させた結果、吸気マニホルド内水蒸気量が目標下限水蒸気量未満となってしまう場合（仮ＥＧＲ率を過剰に減少させてしまった場合）、吸気マニホルド内水蒸気量を、目標下限水蒸気量以上かつ吸気マニホルド内飽和水蒸気量未満、の量へと戻すことができる。従って、吸気マニホルド内での凝縮水の発生を防止と、排気ガス中の窒素酸化物等の抑制と、を適切に両立させることができる。

第６の発明によれば、ＥＧＲクーラ経路を設定した場合の凝縮水発生防止シミュレーションの結果の仮ＥＧＲ率と、バイパス経路を設定した場合の凝縮水発生防止シミュレーションの結果の仮ＥＧＲ率と、を求め、適切な側を選定する。例えば、大きな側の仮ＥＧＲ率と経路を選定できるので、制御の自由度が増えて便利である。

第７の発明によれば、適切な仮ＥＧＲ率を最終ＥＧＲ率とするとともに、内燃機関のいかなる運転状態であっても、吸気マニホルド内に凝縮水が発生することを、適切に防止できる。

本発明の内燃機関の制御システムを有するシステム全体の概略構成の例を説明する図である。 図１に示す制御装置の入出力を説明する図である。 第１の実施の形態の制御システム例１において、吸気マニホルド内での凝縮水の発生を防止する考え方を説明する模式図である。 第１の実施の形態の制御システム例２において、吸気マニホルド内での凝縮水の発生を防止する考え方を説明する模式図である。 飽和水蒸気量特性の例を説明する図である。 第１の実施の形態における制御装置（制御手段）の処理手順を説明するフローチャートである。 図６のフローチャートにおける「ＳＢ１００（凝縮水発生防止シミュレーション）」の処理の詳細を説明するフローチャートである。 図５に示す飽和水蒸気量特性に対して、図７のフローチャートの処理の結果、仮ＥＧＲ率の値に応じて求められた吸気マニホルド内水蒸気量の変化の例を説明する図である。 第２の実施の形態の制御システム例において、吸気マニホルド内での凝縮水の発生を防止する考え方を説明する模式図である。 第２の実施の形態における制御装置（制御手段）の処理手順を説明するフローチャートである。 図１０のフローチャートにおける「ＳＢ２００（凝縮水発生防止シミュレーション）」の処理の詳細を説明するフローチャートである。

●［システム全体の概略構成の例（図１）と、制御装置５０の入出力（図２）］
以下に本発明を実施するための形態を図面を用いて説明する。まず図１及び図２を用いて、内燃機関の制御システムを有するシステム全体の概略構成の例と、制御装置５０の入出力について説明する。本実施の形態の説明では、内燃機関の例として、車両に搭載された内燃機関１０（例えばディーゼルエンジン）を用いて説明する。

以下、システム全体について、吸気側から排気側に向かって順に説明する。吸気管１１Ａの流入側には、吸気流量検出手段２１（例えば、吸気流量センサ）が設けられている。吸気流量検出手段２１は、内燃機関１０が吸入した空気の流量に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。また吸気流量検出手段２１には、吸気温度検出手段２８Ａ（例えば、吸気温度センサ）が設けられている。吸気温度検出手段２８Ａは、吸気流量検出手段２１を通過する吸気の温度に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。

吸気管１１Ａの流出側はコンプレッサ３５の流入側に接続され、コンプレッサ３５の流出側は吸気管１１Ｂの流入側に接続されている。ターボ過給機３０は、コンプレッサインペラ３５Ａを有するコンプレッサ３５と、タービンインペラ３６Ａを有するタービン３６とを備えている。コンプレッサインペラ３５Ａは、排気ガスによって回転駆動されるタービンインペラ３６Ａにて回転駆動され、吸気管１１Ａから流入された吸気を吸気管１１Ｂに圧送することで過給する。

コンプレッサ３５の上流側となる吸気管１１Ａには、コンプレッサ上流圧力検出手段２４Ａが設けられている。コンプレッサ上流圧力検出手段２４Ａは、例えば圧力センサであり、コンプレッサ３５の上流側となる吸気管１１Ａ内の圧力に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。コンプレッサ３５の下流側となる吸気管１１Ｂ（吸気管１１Ｂにおけるコンプレッサ３５とインタークーラ１６との間の位置）には、コンプレッサ下流圧力検出手段２４Ｂが設けられている。コンプレッサ下流圧力検出手段２４Ｂは、例えば圧力センサであり、コンプレッサ３５の下流側となる吸気管１１Ｂ内の圧力に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。

吸気管１１Ｂには、上流側にインタークーラ１６が配置され、インタークーラ１６よりも下流側にスロットル装置４７が配置されている。インタークーラ１６は、コンプレッサ下流圧力検出手段２４Ｂよりも下流側に配置されており、コンプレッサ３５にて過給された吸気の温度を下げる。インタークーラ１６とスロットル装置４７との間には、吸気温度検出手段２８Ｂ（例えば、吸気温度センサ）が設けられている。吸気温度検出手段２８Ｂは、インタークーラ１６にて温度が低下された吸気の温度に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。

スロットル装置４７は、制御装置５０からの制御信号に基づいて吸気管１１Ｂの開度を調整するスロットルバルブを駆動し、吸気流量を調整可能である。制御装置５０は、スロットル開度検出手段４７Ｓ（例えば、スロットル開度センサ）からの検出信号と目標スロットル開度に基づいて、スロットル装置４７に制御信号を出力して吸気管１１Ｂに設けられたスロットルバルブの開度を調整可能である。制御装置５０は、アクセルペダル踏込量検出手段２５からの検出信号に基づいて検出したアクセルペダルの踏込量と内燃機関１０の運転状態とに基づいて目標スロットル開度を求める。

アクセルペダル踏込量検出手段２５は、例えばアクセルペダル踏込角度センサであり、アクセルペダルに設けられている。制御装置５０は、アクセルペダル踏込量検出手段２５からの検出信号に基づいて、運転者によるアクセルペダルの踏込量を検出することが可能である。

吸気管１１Ｂにおけるスロットル装置４７よりも下流側には、圧力検出手段２４Ｃが設けられており、ＥＧＲ配管１３の流出側が接続されている。そして吸気管１１Ｂの流出側は吸気マニホルド１１Ｃの流入側に接続されており、吸気マニホルド１１Ｃの流出側は内燃機関１０の流入側に接続されている。圧力検出手段２４Ｃは、例えば圧力センサであり、吸気マニホルド１１Ｃに流入する直前の吸気の圧力に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。またＥＧＲ配管１３の流出側（吸気管１１Ｂとの接続部）からは、ＥＧＲ配管１３の流入側（排気管１２Ｂとの接続部）から流入してきたＥＧＲガスが、吸気管１１Ｂ内に吐出される。なおＥＧＲ配管１３にて形成されるＥＧＲガスが流れる経路は、ＥＧＲ経路に相当している。

内燃機関１０は複数のシリンダ４５Ａ～４５Ｄを有しており、インジェクタ４３Ａ～４３Ｄが、それぞれのシリンダに設けられている。インジェクタ４３Ａ～４３Ｄには、コモンレール４１と燃料配管４２Ａ～４２Ｄを介して燃料が供給されており、インジェクタ４３Ａ～４３Ｄは、制御装置５０からの制御信号によって駆動され、それぞれのシリンダ４５Ａ～４５Ｄ内に燃料を噴射する。

内燃機関１０には、回転検出手段２２、クーラント温度検出手段２８Ｃ等が設けられている。回転検出手段２２は、例えば回転センサであり、内燃機関１０のクランクシャフトの回転数（すなわち、エンジン回転数）に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。クーラント温度検出手段２８Ｃは、例えば温度センサであり、内燃機関１０内に循環されている冷却用クーラントの温度を検出し、検出した温度に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。

内燃機関１０の排気側には排気マニホルド１２Ａの流入側が接続され、排気マニホルド１２Ａの流出側には排気管１２Ｂの流入側が接続されている。排気管１２Ｂの流出側はタービン３６の流入側に接続され、タービン３６の流出側は排気管１２Ｃの流入側に接続されている。

排気管１２Ｂには、ＥＧＲ配管１３の流入側が接続されている。ＥＧＲ配管１３は、排気管１２Ｂと吸気管１１Ｂとを連通し、排気管１２Ｂ（排気経路に相当）の排気ガスの一部を吸気管１１Ｂ（吸気経路に相当）に還流させることが可能である。またＥＧＲ配管１３には、経路切替手段１４Ａ、バイパス配管１３Ｂ、ＥＧＲクーラ１５、ＥＧＲ弁１４Ｂが設けられている。なお、バイパス配管１３Ｂにて形成される経路は、バイパス経路に相当している。

経路切替手段１４Ａは、排気管１２ＢからＥＧＲ配管１３へと流れてきたＥＧＲガスを、ＥＧＲクーラ１５を経由させて吸気経路に戻すＥＧＲクーラ経路と、バイパス配管１３ＢにてＥＧＲクーラ１５をバイパスさせて吸気経路に戻すバイパス経路とを、制御装置５０からの制御信号に基づいて切り替える経路切替弁である。バイパス配管１３Ｂは、ＥＧＲクーラ１５をバイパスするように設けられており、流入側は経路切替手段１４Ａに接続され、流出側はＥＧＲ弁１４ＢとＥＧＲクーラ１５の間となるＥＧＲ配管１３に接続されている。

ＥＧＲ弁１４Ｂ（ＥＧＲバルブ）は、ＥＧＲ配管１３におけるＥＧＲクーラ１５の下流側、かつ、ＥＧＲ配管１３とバイパス配管１３Ｂとの合流部の下流側、に設けられている。そしてＥＧＲ弁１４Ｂは、制御装置５０からの制御信号に基づいて、ＥＧＲ配管１３の開度を調整することで、ＥＧＲ配管１３内を流れるＥＧＲガスの流量を調整する。

ＥＧＲクーラ１５は、ＥＧＲ配管１３とバイパス配管１３Ｂとの合流部と、経路切替手段１４Ａとの間となるＥＧＲ配管１３に設けられている。ＥＧＲクーラ１５は、いわゆる熱交換器であり、冷却用のクーラントが供給され、流入されたＥＧＲガスを冷却して吐出する。

排気管１２Ｂには、排気温度検出手段２９が設けられている。排気温度検出手段２９は、例えば排気温度センサであり、排気温度に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。制御装置５０は、排気温度検出手段２９を用いて検出した排気温度とＥＧＲ弁１４Ｂの制御状態と内燃機関１０の運転状態等に基づいて、ＥＧＲ配管１３及びＥＧＲクーラ１５（またはバイパス配管１３Ｂ）及びＥＧＲ弁１４Ｂを経由して吸気管１１Ｂに流入されるＥＧＲガスの温度を推定可能である。

排気管１２Ｂの流出側はタービン３６の流入側に接続され、タービン３６の流出側は排気管１２Ｃの流入側に接続されている。タービン３６には、タービンインペラ３６Ａへ導く排気ガスの流速を制御可能な可変ノズル３３が設けられており、可変ノズル３３は、ノズル駆動手段３１によって開度が調整される。制御装置５０は、ノズル開度検出手段３２（例えば、ノズル開度センサ）からの検出信号と目標ノズル開度に基づいて、ノズル駆動手段３１に制御信号を出力して可変ノズル３３の開度を調整可能である。

タービン３６の上流側となる排気管１２Ｂには、タービン上流圧力検出手段２６Ａが設けられている。タービン上流圧力検出手段２６Ａは、例えば圧力センサであり、タービン３６の上流側となる排気管１２Ｂ内の圧力に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。タービン３６の下流側となる排気管１２Ｃには、タービン下流圧力検出手段２６Ｂが設けられている。タービン下流圧力検出手段２６Ｂは、例えば圧力センサであり、タービン３６の下流側となる排気管１２Ｃ内の圧力に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。

排気管１２Ｃの流出側には排気浄化装置６１が接続されている。例えば内燃機関１０がディーゼルエンジンの場合、排気浄化装置６１には、酸化触媒、微粒子捕集フィルタ、選択式還元触媒等が含まれている。

制御装置５０は、少なくとも、制御手段５１（ＣＰＵ）、記憶手段５３を有している。制御装置５０（制御手段５１）は、図１及び図２に示す検出手段やアクチュエータに限定されず、上記の検出手段を含めた各種の検出手段からの検出信号に基づいて内燃機関１０の運転状態を検出し、上記のインジェクタ４３Ａ～４３ＤやＥＧＲ弁１４Ｂ、経路切替手段１４Ａ、ノズル駆動手段３１、スロットル装置４７を含めた各種のアクチュエータを制御する。記憶手段５３は、例えばＦｌａｓｈ－ＲＯＭ等の記憶装置であり、後述する処理を実行するためのプログラムやデータ等が記憶されている。

大気圧検出手段２３は、例えば大気圧センサであり、制御装置５０に設けられている。大気圧検出手段２３は、制御装置５０の周囲の大気圧に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。

車速検出手段２７は、例えば車両速度検出センサであり、車両の車輪等に設けられている。車速検出手段２７は、車両の車輪の回転速度に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。

●［第１の実施の形態（図３～図８）］
第１の実施の形態にて想定している制御システムは、図１に示す全体構成に対して図３に示すように経路切替手段１４Ａとバイパス配管１３ＢとＥＧＲクーラ１５が省略されている制御システム、または、図１に示す全体構成に対して図４に示すように経路切替手段１４Ａとバイパス配管１３Ｂが省略されている制御システム、である。

図３及び図４に示すように、吸気マニホルド１１Ｃには、吸気管１１Ａ、１１Ｂから吸気Ａ１が流入し、ＥＧＲ配管１３からＥＧＲガスＡ２が流入する。また吸気マニホルド１１Ｃからはシリンダ４５Ａに吸引ガスＡ３が流出する。また、吸気マニホルド１１Ｃ内における凝縮水の発生は、吸気マニホルド１１Ｃ内の水蒸気量が、吸気マニホルド１１Ｃ内の飽和水蒸気量を超えた際に発生する。

図３、図４において、吸気マニホルド１１Ｃ内の水蒸気量は、吸気Ａ１に含まれている水蒸気量＋ＥＧＲガスＡ２に含まれている水蒸気量－吸引ガスＡ３に含まれている水蒸気量である。また、吸気マニホルド１１Ｃ内の飽和水蒸気量は、図５に示す飽和水蒸気量特性ｆ（ｔ）と、吸気マニホルド１１Ｃ内のガスの温度から求めることができる。なお、吸気マニホルド内のガスの温度及び水蒸気量が、図５に示す飽和水蒸気量特性ｆ（ｔ）の下側となる領域Ｒａに有る場合では吸気マニホルド内に凝縮水は発生せず、飽和水蒸気量特性ｆ（ｔ）の上側となる領域Ｒｂに有る場合では吸気マニホルド内に凝縮水が発生する。

吸気マニホルド内の飽和水蒸気量は吸気マニホルド内のガス温度で変化する。そして吸気マニホルド内のガス温度は種々の要因で変化するが、ＥＧＲ弁１４Ｂにて調整されるＥＧＲガスの流量で大きく変化する。また吸気マニホルド内の水蒸気量は種々の要因で変化するが、ＥＧＲ弁１４Ｂにて調整されるＥＧＲガスの流量で大きく変化する。またＥＧＲ弁１４Ｂは、制御装置５０にて算出したＥＧＲ率に基づいて制御される。従って、ＥＧＲ率を変化させる（ＥＧＲ弁の制御量を変化させる）と、吸気マニホルド内飽和水蒸気量が変化するとともに吸気マニホルド内水蒸気量も変化する。本実施の形態では、以下に説明するように、（仮）ＥＧＲ率に基づいて制御されるＥＧＲ弁１４Ｂにおいて、吸気マニホルド内の水蒸気量が、吸気マニホルド内の飽和水蒸気量を超えないようなＥＧＲ率を、凝縮水発生防止シミュレーションにて適切に求める。

●［制御手段５１（制御装置５０）の処理手順（図６、図７）］
以下、第１の実施の形態の処理手順である図６に示すフローチャートの各ステップの処理を、順に説明する。図６に示すフローチャートの処理は、所定タイミング（例えば数［ｍｓ］～数［１０ｍｓ］等の所定時間間隔）で起動される。制御手段５１（制御装置５０）は、図６に示す処理が起動されると、ステップＳ０１０へと処理を進める。

ステップＳ０１０にて制御手段５１は、各種の入力状態の取り込みを実施してステップＳ０１５に処理を進める。例えば制御手段５１は、吸気流量検出手段２１（図１参照）からの検出信号に基づいて求めた吸気流量を記憶し、吸気温度検出手段２８Ａ（図１参照）からの検出信号に基づいて求めた（吸気流量検出時）吸気温度を記憶し、吸気温度検出手段２８Ｂ（図１参照）からの検出信号に基づいて求めた（インタークーラ後）吸気温度を記憶する。また制御手段５１は、圧力検出手段２４Ｃ（図１参照）からの検出信号に基づいて求めた吸気圧力を記憶し、排気温度検出手段２９（図１参照）からの検出信号に基づいて求めた排気温度を記憶し、回転検出手段２２（図１参照）からの検出信号に基づいて求めた回転数を記憶し、クーラント温度検出手段２８Ｃ（図１参照）からの検出信号に基づいて求めたクーラント温度を記憶する。

ステップＳ０１５にて制御手段５１は、内燃機関１０の運転状態に応じた仮ＥＧＲ率を算出し、仮ＥＧＲ率を初回仮ＥＧＲ率に記憶してステップＳ０２０に処理を進める。なお仮ＥＧＲ率の算出では、既存の手順にて算出したＥＧＲ率を仮ＥＧＲ率とすればよい。

ステップＳ０２０にて制御手段５１は、図７に示すＳＢ１００の処理を実行し、その後、ステップＳ０２５に処理を進める。なおＳＢ１００の処理（凝縮水発生防止シミュレーション）の詳細については後述する。

ステップＳ０２５にて制御手段５１は、初回仮ＥＧＲ率が仮ＥＧＲ率以上であるか否かを判定し、初回仮ＥＧＲ率が仮ＥＧＲ率以上である場合（Ｙｅｓ）はステップＳ０３０Ａへ処理を進め、初回仮ＥＧＲ率が仮ＥＧＲ率未満である場合（Ｎｏ）はステップＳ０３０Ｂへ処理を進める。

ステップＳ０３０Ａに処理を進めた場合、制御手段５１は、仮ＥＧＲ率を最終ＥＧＲに代入してステップＳ０３５に処理を進める。

ステップＳ０３０Ｂに処理を進めた場合、制御手段５１は、初回仮ＥＧＲ率を最終ＥＧＲ率に代入してステップＳ０３５に処理を進める。

ステップＳ０３５に処理を進めた場合、制御手段５１は、最終ＥＧＲ率に基づいてＥＧＲ弁１４Ｂを制御し、処理を終了する。

●［ＳＢ１００（凝縮水発生防止シミュレーション）の処理手順（図７）］
次に図７に示すＳＢ１００の処理（凝縮水発生防止シミュレーション）の処理手順について説明する。吸気マニホルド内水蒸気量が吸気マニホルド内飽和水蒸気量未満となるような仮ＥＧＲ率を直接的に算出することは非常に困難であるので、仮ＥＧＲ率の値を仮にＡと設定し、この仮ＥＧＲ率にてＥＧＲ弁を制御したと仮定した仮ＥＧＲ率仮定状態において、吸気マニホルド内水蒸気量が吸気マニホルド内飽和水蒸気量未満となるか否かシミュレーションする。ＳＢ１００の処理にて制御手段５１は、ステップＳＢ１１０に処理を進める。なお、実際にＥＧＲ弁を制御するのは図６におけるステップＳ０３５であるので、このＳＢ１００の処理で仮ＥＧＲ率をどのような値に変更しても、実際の吸気マニホルド内で凝縮水が発生するわけではない。

ＳＢ１１０にて制御手段５１は、仮ＥＧＲ率に基づいて、吸気マニホルド内ガス温度を推定してステップＳＢ１１５に処理を進める。例えば制御手段５１は、回転数と仮ＥＧＲ率と吸気流量等に基づいてＥＧＲガス流量を推定し、ＥＧＲガス流量と排気温度とＥＧＲクーラの有無等に基づいて吸気管に流入するＥＧＲガス温度を推定する。そして制御手段５１は、ＥＧＲガス流量とＥＧＲガス温度、吸気流量と（インタークーラ後）吸気温度、回転数とクーラント温度等の内燃機関の運転状態を用いて以下の（式１）～（式４）の考え方に基づいて吸気マニホルド内ガス温度を推定する。なお、図３に示すシステムの場合では、ＥＧＲクーラが無いことを想定したＥＧＲガス温度を推定して、吸気マニホルド内ガス温度を推定する。また、図４に示すシステムの場合では、ＥＧＲクーラが有ることを想定したＥＧＲガス温度を推定して、吸気マニホルド内ガス温度を推定する。
吸気マニホルド内ガス温度＝［（入口エネルギ－）－（放熱エネルギー）］／ガス流量 （式１）
入口エネルギー＝（インタークーラ後）吸気温度＊吸気流量＋ＥＧＲガス温度＊ＥＧＲガス流量 （式２）
放熱エネルギー＝（入口ガス温度－吸気管壁温）＊ガス流量 （式３）
吸気管壁温＝入口ガス温度、クーラント温度、（インタークーラ後）吸気温度、（吸気流量検出時）吸気温度等を用いた補正式等より算出 （式４）

ステップＳＢ１１５にて制御手段５１は、ステップＳＢ１１０にて求めた吸気マニホルド内ガス温度と、図５に示す飽和水蒸気量特性ｆ（ｔ）とに基づいて、吸気マニホルド内飽和水蒸気量を推定し、ステップＳＢ１２０へ処理を進める。仮ＥＧＲ率に応じて吸気マニホルド内ガス温度が変化するので、仮ＥＧＲ率に応じて吸気マニホルド内飽和水蒸気量も変化する。

ステップＳＢ１２０にて制御手段５１は、仮ＥＧＲ率に基づいて、吸気マニホルド内水蒸気量を推定してステップＳＢ１２５に処理を進める。吸気マニホルド内水蒸気量は、図３及び図４において、［吸気Ａ１に含まれている水蒸気量］＋［ＥＧＲガスＡ２に含まれている水蒸気量］－［吸引ガスＡ３に含まれている水蒸気量］である。制御手段５１は、吸気Ａ１に含まれている水蒸気量を求める際、例えば、吸気Ａ１の吸気流量と、吸気Ａ１の（吸気流量検出時）吸気温度と、吸気Ａ１の湿度と、から求める。なお、吸気Ａ１の湿度＝１００［％］と仮定して吸気Ａ１には飽和水蒸気量の水蒸気が含まれている、と仮定することで、湿度が刻々と変化するような環境下でも（いかなる環境下でも）、吸気Ａ１に含まれている水蒸気量を、考え得る最大の水蒸気量とすることができるので、より好ましい。また制御手段５１は、ＥＧＲガスＡ２に含まれている水蒸気量を求める際、例えば、シリンダ内での燃焼によって生成される水蒸気量と、吸気Ａ１に含まれていた水蒸気量と、仮ＥＧＲ率から求めたＥＧＲガス流量等から求める。また制御手段５１は、吸引ガスＡ３に含まれている水蒸気量を求める際、例えば、吸気Ａ１に含まれている水蒸気量と、ＥＧＲガスＡ２に含まれている水蒸気量と、回転数等から求める。

［減少シミュレーション］
ステップＳＢ１２５にて制御手段５１は、ステップＳＢ１２０にて求めた吸気マニホルド内水蒸気量が、ステップＳＢ１１５にて求めた吸気マニホルド内飽和水蒸気量未満であるか否かを判定し、吸気マニホルド内水蒸気量が吸気マニホルド内飽和水蒸気量未満である場合（Ｙｅｓ）はステップＳＢ１３０に処理を進め、吸気マニホルド内水蒸気量が吸気マニホルド内飽和水蒸気量以上である場合（Ｎｏ）はステップＳＢ１２５Ａへ処理を進める。

ステップＳＢ１２５Ａに処理を進めた場合、制御手段５１は、この仮ＥＧＲ率の場合では吸気マニホルド内に凝縮水が発生すると予測し、仮ＥＧＲ率を所定減少量だけ減少させてステップＳＢ１１０に処理を戻し、再度、凝縮水発生防止シミュレーション（この場合、減少シミュレーション）を行う。この減少シミュレーションが繰り返された場合、仮ＥＧＲ率は徐々に減少されていく。例えば図８の例にて、１回目の凝縮水発生シミュレーションの結果の吸気マニホルド内ガス温度と吸気マニホルド内水蒸気量がＰ１の位置であった場合、仮ＥＧＲ率を所定減少量だけ減少させて、２回目の凝縮水発生防止シミュレーションを行う。２回目の凝縮水発生シミュレーションの結果の吸気マニホルド内ガス温度と吸気マニホルド内水蒸気量がＰ２の位置であった場合、再度、仮ＥＧＲ率を所定減少量だけ減少させて、３回目の凝縮水発生防止シミュレーションを行う。３回目の凝縮水発生シミュレーションの結果の吸気マニホルド内ガス温度と吸気マニホルド内水蒸気量がＰ３の位置であった場合、ステップＳＢ１３０に処理を進める。なお所定減少量は、種々の実験やシミュレーション等にて適切な値が選定されている。また所定減少量を、吸気マニホルド内水蒸気量と吸気マニホルド内飽和水蒸気量との偏差に応じて変更するようにしてもよい。

［増加シミュレーション］
ステップＳＢ１３０に処理を進めた場合、制御手段５１は、吸気マニホルド内飽和水蒸気量から所定水蒸気量を減少させた下限水蒸気量を求め、ステップＳＢ１３５に処理を進める。なお図８に、飽和水蒸気量特性を実線のｆ（ｔ）にて示し、下限水蒸気量特性を一点鎖線のｇ（ｔ）にて示す。

ステップＳＢ１３５にて制御手段５１は、吸気マニホルド内水蒸気量が下限水蒸気量以上であるか否かを判定し、吸気マニホルド水蒸気量が下限水蒸気量以上である場合（Ｙｅｓ）は処理を終了してリターンする（図６のステップＳ０２５に進む）。また制御手段５１は、吸気マニホルド内水蒸気量が下限水蒸気量未満である場合（Ｎｏ）はステップＳＢ１３５Ａに処理を進める。

ステップＳＢ１３５Ａに処理を進めた場合、制御手段５１は、この仮ＥＧＲ率の場合では吸気マニホルド内に凝縮水が発生は防止できるが、仮ＥＧＲ率を過剰に減少させていると予測し、仮ＥＧＲ率を所定増加量だけ増加させてステップＳＢ１１０に処理を戻し、再度、凝縮水発生防止シミュレーション（この場合、増加シミュレーション）を行う。この増加シミュレーションが繰り返された場合、仮ＥＧＲ率は徐々に増加されていく。なお、ステップＳＢ１３５Ａにおける所定増加量は、ステップＳＢ１２５Ａにおける所定減少量よりも小さい値に設定されている。つまり、仮ＥＧＲ率を減少させる際は比較的大きく減少させて、凝縮水が発生しない仮ＥＧＲ率を早期に見つけ、見つけた仮ＥＧＲ率が過剰に減少させた状態の場合、仮ＥＧＲ率を少しだけ戻してみる。例えば図８の例にて、３回目の凝縮水発生シミュレーションの結果の吸気マニホルド内ガス温度と吸気マニホルド内水蒸気量がＰ３の位置であった場合、ステップＳＢ１３５Ａの処理にて仮ＥＧＲ率を所定増加量だけ増加させて、４回目の凝縮水発生防止シミュレーションを行う。４回目の凝縮水発生シミュレーションの結果の吸気マニホルド内ガス温度と吸気マニホルド内水蒸気量がＰ４の位置であった場合、処理を終了してリターンする。なお所定増加量は、種々の実験やシミュレーション等にて適切な値が選定されている。また所定増加量を、吸気マニホルド内水蒸気量と吸気マニホルド内飽和水蒸気量との偏差に応じて変更するようにしてもよい。

なお図８に示すように、初回仮ＥＧＲ率による吸気マニホルド内ガス温度と吸気マニホルド内水蒸気量がＰａ１の位置であった場合、凝縮水発生防止シミュレーションを実行した結果、仮ＥＧＲ率が増加されて吸気マニホルド内ガス温度と吸気マニホルド内水蒸気量がＰａ２の位置となる場合がある。このような場合、図６に示すステップＳ０２５～Ｓ０３５にて、Ｐａ１の位置となる初回仮ＥＧＲ率を最終ＥＧＲ率に設定してＥＧＲ弁を制御する。つまり、凝縮水発生防止シミュレーションを実行する前に求めた仮ＥＧＲ率（初回仮ＥＧＲ率）と、凝縮水発生防止シミュレーションを実行後の仮ＥＧＲ率と、の小さなほうを最終ＥＧＲ率に設定して、当該最終ＥＧＲ率にてＥＧＲ弁を制御する。

以上に説明したとおり、第１の実施の形態では、内燃機関のいかなる運転状態であっても、吸気マニホルド内水蒸気量を吸気マニホルド内飽和水蒸気量未満とすることができるので、吸気マニホルド内に凝縮水が発生することを適切に防止できる。

●［第２の実施の形態（図９～図１１）］
第２の実施の形態は、図３及び図４に示す第１の実施の形態に対して、図９に示すように、ＥＧＲ配管１３に、経路切替手段１４Ａとバイパス配管１３ＢとＥＧＲクーラ１５が配置されている点が異なる。つまり第２の実施の形態では、ＥＧＲガスを、ＥＧＲクーラの側に流すか、バイパス配管の側に流すか、選択可能である。吸気マニホルド内の凝縮水の発生を防止するには吸気マニホルド内ガス温度をできるだけ上昇させて吸気マニホルド内飽和水蒸気量をできるだけ大きくすることが好ましい。つまり、凝縮水の発生の防止という観点のみで考えれば、できるだけ高温のＥＧＲガスを吸気経路に戻すことが好ましいので、ＥＧＲクーラ１５は無いほうが好ましい。しかし、ＥＧＲガスは排気ガスの一部であるので非常に高温であり、ＥＧＲ弁１４Ｂには許容最大温度が有る。ＥＧＲガス温度がＥＧＲ弁１４Ｂの許容最大温度を超える状況下では、ＥＧＲクーラ１５を通過させてＥＧＲガスの温度を低下させなければならない。

●［制御手段５１（制御装置５０）の処理手順（図１０、図１１）］
以下、第２の実施の形態の処理手順である図１０に示すフローチャートの各ステップの処理を、順に説明する。図１０に示すフローチャートの処理は、所定タイミング（例えば数［ｍｓ］～数［１０ｍｓ］等の所定時間間隔）で起動される。制御手段５１（制御装置５０）は、図１０に示す処理が起動されると、ステップＳ２１０へと処理を進める。

ステップＳ２１０にて制御手段５１は、第１の実施の形態の場合と同様に、各種の入力状態の取り込みを実施してステップＳ２１５に処理を進める。各種の入力状態の取り込み処理の内容は、第１の実施の形態（図６のステップＳ０１０）と同様であるので説明を省略する。

ステップＳ２１５にて制御手段５１は、経路切替手段１４ＡをＥＧＲクーラ経路の側に設定したと仮定して、仮経路にＥＧＲクーラ経路を仮設定し、内燃機関１０の運転状態に応じた仮ＥＧＲ率を算出して仮ＥＧＲ率を初回仮ＥＧＲ率に記憶してステップＳ２２０に処理を進める。なお仮ＥＧＲ率の算出では、既存の手順にて算出したＥＧＲ率を仮ＥＧＲ率とすればよい。

ステップＳ２２０にて制御手段５１は、図１１に示すＳＢ２００の処理を実行し、その後、ステップＳ２２５に処理を進める。なおＳＢ２００の処理（凝縮水発生防止シミュレーション）の詳細については後述する。

ステップＳ２２５にて制御手段５１は、初回仮ＥＧＲ率が仮ＥＧＲ率以上であるか否かを判定し、初回仮ＥＧＲ率が仮ＥＧＲ率以上である場合（Ｙｅｓ）はステップＳ２３０Ａへ処理を進め、初回仮ＥＧＲ率が仮ＥＧＲ率未満である場合（Ｎｏ）はステップＳ２３０Ｂへ処理を進める。

ステップＳ２３０Ａに処理を進めた場合、制御手段５１は、仮ＥＧＲ率をＥＧＲクーラ経路仮ＥＧＲ率に代入してステップＳ３１５に処理を進める。

ステップＳ２３０Ｂに処理を進めた場合、制御手段５１は、初回仮ＥＧＲ率をＥＧＲクーラ経路仮ＥＧＲ率に代入してステップＳ３１５に処理を進める。

ステップＳ３１５に処理を進めた場合、制御手段５１は、経路切替手段１４Ａをバイパス経路の側に設定したと仮定して、仮経路にバイパス経路を仮設定し、内燃機関１０の運転状態に応じた仮ＥＧＲ率を算出して仮ＥＧＲ率を初回仮ＥＧＲ率に記憶してステップＳ３２０に処理を進める。なお仮ＥＧＲ率の算出では、既存の手順にて算出したＥＧＲ率を仮ＥＧＲ率とすればよい。

ステップＳ３２０にて制御手段５１は、図１１に示すＳＢ２００の処理を実行し、その後、ステップＳ３２５に処理を進める。なおＳＢ２００の処理（凝縮水発生防止シミュレーション）の詳細については後述する。

ステップＳ３２５にて制御手段５１は、初回仮ＥＧＲ率が仮ＥＧＲ率以上であるか否かを判定し、初回仮ＥＧＲ率が仮ＥＧＲ率以上である場合（Ｙｅｓ）はステップＳ３３０Ａへ処理を進め、初回仮ＥＧＲ率が仮ＥＧＲ率未満である場合（Ｎｏ）はステップＳ３３０Ｂへ処理を進める。

ステップＳ３３０Ａに処理を進めた場合、制御手段５１は、仮ＥＧＲ率をバイパス経路仮ＥＧＲ率に代入してステップＳ４１５に処理を進める。

ステップＳ３３０Ｂに処理を進めた場合、制御手段５１は、初回仮ＥＧＲ率をバイパス経路仮ＥＧＲ率に代入してステップＳ４１５に処理を進める。

ステップＳ４１５に処理を進めた場合、制御手段５１は、経路切替手段１４Ａをバイパス経路の側に設定したと仮定して、仮経路にバイパス経路を仮設定し、バイパス経路仮ＥＧＲ率等に基づいて、ＥＧＲガス温度であるバイパス経路ＥＧＲガス温度を推定する。また制御手段５１は、バイパス経路仮ＥＧＲ率等に基づいて、ＥＧＲ弁許容最大温度を推定し、ステップＳ４２０に処理を進める。例えばＥＧＲ弁許容最大温度は、ＥＧＲガス温度とＥＧＲガス流量によって変化するので、バイパス経路仮ＥＧＲ率の値に応じて変化する。

ステップＳ４２０にて制御手段５１は、バイパス経路ＥＧＲガス温度がＥＧＲ弁許容最大温度未満であるか否かを判定し、バイパス経路ＥＧＲガス温度がＥＧＲ弁許容最大温度未満である場合（Ｙｅｓ）はステップＳ４２５に処理を進め、バイパス経路ＥＧＲガス温度がＥＧＲ弁許容最大温度以上である場合（Ｎｏ）はステップＳ４３０Ｂへ処理を進める。

ステップＳ４２５に処理を進めた場合、制御手段５１は、バイパス経路仮ＥＧＲ率がＥＧＲクーラ経路仮ＥＧＲ率以上であるか否かを判定し、バイパス経路仮ＥＧＲ率がＥＧＲクーラ経路仮ＥＧＲ率以上である場合（Ｙｅｓ）はステップＳ４３０Ａへ処理を進め、バイパス経路仮ＥＧＲ率がＥＧＲクーラ経路仮ＥＧＲ率未満である場合（Ｎｏ）はステップＳ４３０Ｂへ処理を進める。

ステップＳ４３０Ａへ処理を進めた場合、制御手段５１は、バイパス経路を切替弁設定に代入し、バイパス経路仮ＥＧＲ率を最終ＥＧＲ率に代入し、ステップＳ４４５へ処理を進める。

ステップＳ４３０Ｂへ処理を進めた場合、制御手段５１は、ＥＧＲクーラ経路を切替弁設定に代入し、ＥＧＲクーラ経路仮ＥＧＲ率を最終ＥＧＲ率に代入し、ステップＳ４４５へ処理を進める。

ステップＳ４４５に処理を進めた場合、制御手段５１は、切替弁設定に基づいて経路切替手段１４Ａを制御し、最終ＥＧＲ率に基づいてＥＧＲ弁１４Ｂを制御して処理を終了する。

●［ＳＢ２００（凝縮水発生防止シミュレーション）の処理手順（図１１）］
次に図１１に示すＳＢ２００の処理（凝縮水発生防止シミュレーション）の処理手順について説明する。経路切替手段をＥＧＲクーラ経路の側とするか、バイパス経路の側とするか、によってＥＧＲガス温度が異なるので、それぞれの経路にて、仮ＥＧＲ率にてＥＧＲ弁を制御したと仮定した仮ＥＧＲ率仮定状態における、吸気マニホルド内ガス温度、吸気マニホルド内飽和水蒸気量、吸気マニホルド内水蒸気量を求める点が、第１の実施の形態とは異なる。ＳＢ２００の処理にて制御手段５１は、ステップＳＢ２０５に処理を進める。なお、実際にＥＧＲ弁を制御するのは図１０におけるステップＳ４４５であるので、このＳＢ２００の処理で仮ＥＧＲ率をどのような値に変更しても、実際の吸気マニホルド内で凝縮水が発生するわけではない。

ステップＳＢ２０５にて制御手段５１は、仮経路にＥＧＲクーラ経路が設定されているか否かを判定し、ＥＧＲクーラ経路が設定されている場合（Ｙｅｓ）はステップＳＢ２１０に処理を進め、ＥＧＲクーラ経路が設定されていない場合（Ｎｏ）はステップＳＢ３１０に処理を進める。

［仮経路＝ＥＧＲクーラ経路の場合］
ステップＳＢ２１０に処理を進めた場合、制御手段５１は、経路切替手段１４ＡがＥＧＲクーラ経路の側に設定されていると仮定して、仮ＥＧＲ率に基づいて、第１の実施の形態の場合と同様に、吸気マニホルド内ガス温度を推定してステップＳＢ２１５に処理を進める。

ステップＳＢ２１５にて制御手段５１は、経路切替手段１４ＡがＥＧＲクーラ経路の側に設定されていると仮定して、ステップＳＢ２１０にて求めた吸気マニホルド内ガス温度と、図５に示す飽和水蒸気量特性ｆ（ｔ）とに基づいて、第１の実施の形態の場合と同様に、吸気マニホルド内飽和水蒸気量を推定し、ステップＳＢ２２０へ処理を進める。仮ＥＧＲ率に応じて吸気マニホルド内ガス温度が変化するので、仮ＥＧＲ率に応じて吸気マニホルド内飽和水蒸気量も変化する。

ステップＳＢ２２０にて制御手段５１は、経路切替手段１４ＡがＥＧＲクーラ経路の側に設定されていると仮定して、仮ＥＧＲ率に基づいて、第１の実施の形態の場合と同様に、吸気マニホルド内水蒸気量を推定してステップＳＢ２２５に処理を進める。吸気マニホルド内水蒸気量は、図９において、［吸気Ａ１に含まれている水蒸気量］＋［ＥＧＲガスＡ２に含まれている水蒸気量］－［吸引ガスＡ３に含まれている水蒸気量］である、という点は第１の実施の形態と同じである。また、図９における吸気Ａ１の湿度＝１００［％］と仮定して吸気Ａ１には飽和水蒸気量の水蒸気が含まれている、と仮定することで、湿度が刻々と変化するような環境下でも（いかなる環境下でも）、吸気Ａ１に含まれている水蒸気量を、考え得る最大の水蒸気量とすることができるので、より好ましい点も、第１の実施の形態と同じである。

［仮経路＝バイパス経路の場合］
ステップＳＢ３１０に処理を進めた場合、制御手段５１は、経路切替手段１４Ａがバイパス経路の側に設定されていると仮定して、仮ＥＧＲ率に基づいて、第１の実施の形態の場合と同様に、吸気マニホルド内ガス温度を推定してステップＳＢ３１５に処理を進める。ステップＳＢ３１０にて推定された吸気マニホルド内ガス温度は、ステップＳＢ２１０にて推定された吸気マニホルド内ガス温度よりも高い温度となる。

ステップＳＢ３１５にて制御手段５１は、経路切替手段１４Ａがバイパス経路の側に設定されていると仮定して、ステップＳＢ３１０にて求めた吸気マニホルド内ガス温度と、図５に示す飽和水蒸気量特性ｆ（ｔ）とに基づいて、第１の実施の形態の場合と同様に、吸気マニホルド内飽和水蒸気量を推定し、ステップＳＢ３２０へ処理を進める。仮ＥＧＲ率に応じて吸気マニホルド内ガス温度が変化するので、仮ＥＧＲ率に応じて吸気マニホルド内飽和水蒸気量も変化する。ステップＳＢ３１５にて推定された吸気マニホルド内飽和水蒸気量は、ステップＳＢ２１５にて推定された吸気マニホルド内飽和水蒸気量よりも大きい値となる。

ステップＳＢ３２０にて制御手段５１は、経路切替手段１４Ａがバイパス経路の側に設定されていると仮定して、仮ＥＧＲ率に基づいて、第１の実施の形態の場合と同様に、吸気マニホルド内水蒸気量を推定してステップＳＢ２２５に処理を進める。吸気マニホルド内水蒸気量は、図９において、［吸気Ａ１に含まれている水蒸気量］＋［ＥＧＲガスＡ２に含まれている水蒸気量］－［吸引ガスＡ３に含まれている水蒸気量］である、という点は第１の実施の形態と同じである。また、図９における吸気Ａ１の湿度＝１００［％］と仮定して吸気Ａ１には飽和水蒸気量の水蒸気が含まれている、と仮定することで、湿度が刻々と変化するような環境下でも（いかなる環境下でも）、吸気Ａ１に含まれている水蒸気量を、考え得る最大の水蒸気量とすることができるので、より好ましい点も、第１の実施の形態と同じである。

［減少シミュレーション］
ステップＳＢ２２５にて制御手段５１は、吸気マニホルド内水蒸気量が吸気マニホルド内飽和水蒸気量未満であるか否かを判定し、吸気マニホルド内水蒸気量が吸気マニホルド内飽和水蒸気量未満である場合（Ｙｅｓ）はステップＳＢ２３０に処理を進め、吸気マニホルド内水蒸気量が吸気マニホルド内飽和水蒸気量以上である場合（Ｎｏ）はステップＳＢ２２５Ａへ処理を進める。

ステップＳＢ２２５Ａに処理を進めた場合、制御手段５１は、この仮ＥＧＲ率の場合では吸気マニホルド内に凝縮水が発生すると予測し、仮ＥＧＲ率を所定減少量だけ減少させてステップＳＢ２０５に処理を戻し、再度、凝縮水発生防止シミュレーション（この場合、減少シミュレーション）を行う。

［増加シミュレーション］
ステップＳＢ２３０に処理を進めた場合、制御手段５１は、吸気マニホルド内飽和水蒸気量から所定水蒸気量を減少させた下限水蒸気量を求め、ステップＳＢ２３５に処理を進める。

ステップＳＢ２３５にて制御手段５１は、吸気マニホルド内水蒸気量が下限水蒸気量以上であるか否かを判定し、吸気マニホルド水蒸気量が下限水蒸気量以上である場合（Ｙｅｓ）は処理を終了してリターンする。また制御手段５１は、吸気マニホルド内水蒸気量が下限水蒸気量未満である場合（Ｎｏ）はステップＳ２３５Ａに処理を進める。

ステップＳＢ２３５Ａに処理を進めた場合、制御手段５１は、この仮ＥＧＲ率の場合では吸気マニホルド内に凝縮水が発生は防止できるが、仮ＥＧＲ率を過剰に減少させていると予測し、仮ＥＧＲ率を所定増加量だけ増加させてステップＳＢ２０５に処理を戻し、再度、凝縮水発生防止シミュレーション（この場合、増加シミュレーション）を行う。なお、ステップＳＢ２３５Ａにおける所定増加量は、ステップＳＢ２２５Ａにおける所定減少量よりも小さい値に設定されている。

以上に説明したとおり、第２の実施の形態では、ＥＧＲクーラを経由させてＥＧＲガス温度を低下させた場合と、ＥＧＲクーラをバイパスさせてＥＧＲガス温度を低下させなかった場合と、のそれぞれにて凝縮水発生防止シミュレーションを行い、適切なほうを選定して実際の経路切替手段１４Ａと実際のＥＧＲ弁１４Ｂを制御する。従って、ＥＧＲガスを用いた排気浄化の効果をより大きくしつつ、内燃機関のいかなる運転状態であっても、吸気マニホルド内に凝縮水が発生することを防止できる。

本発明の内燃機関の制御システムは、本実施の形態で説明した構成、構造、処理手順、動作等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。例えばターボ過給機３０が省略されていてもよい。

また、本発明の内燃機関の制御システムは、図１の例に示すものに限定されず、種々の内燃機関に適用することが可能である。

また、本実施の形態の説明に用いた数値は一例であり、この数値に限定されるものではない。また、以上（≧）、以下（≦）、より大きい（＞）、未満（＜）等は、等号を含んでも含まなくてもよい。

１０ 内燃機関
１１Ａ、１１Ｂ 吸気管
１１Ｃ 吸気マニホルド
１２Ａ 排気マニホルド
１２Ｂ、１２Ｃ 排気管
１３ ＥＧＲ配管
１３Ｂ バイパス配管
１４Ａ 経路切替手段
１４Ｂ ＥＧＲ弁
１５ ＥＧＲクーラ
２１ 吸気流量検出手段
２２ 回転検出手段
２３ 大気圧検出手段
２４Ａ コンプレッサ上流圧力検出手段
２４Ｂ コンプレッサ下流圧力検出手段
２４Ｃ 圧力検出手段
２５ アクセルペダル踏込量検出手段
２６Ａ タービン上流圧力検出手段
２６Ｂ タービン下流圧力検出手段
２７ 車速検出手段
２８Ａ、２８Ｂ 吸気温度検出手段
２８Ｃ クーラント温度検出手段
２９ 排気温度検出手段
３０ ターボ過給機
３１ ノズル駆動手段
３２ ノズル開度検出手段
３３ 可変ノズル
３５ コンプレッサ
３５Ａ コンプレッサインペラ
３６ タービン
３６Ａ タービンインペラ
４１ コモンレール
４３Ａ～４３Ｄ インジェクタ
４５Ａ～４５Ｄ シリンダ
４７ スロットル装置
４７Ｓ スロットル開度検出手段
５０ 制御装置
５１ 制御手段
５３ 記憶手段
６１ 排気浄化装置

Claims (7)

1. ＥＧＲシステムを有する内燃機関において吸気マニホルド内に凝縮水が発生することを防止する、内燃機関の制御システムであって、
   排気経路から吸気経路に排気ガスの一部を戻すＥＧＲ経路を流れるＥＧＲガスの流量であるＥＧＲガス流量を調整するＥＧＲ弁と、
   内燃機関の運転状態に応じて求めた最終ＥＧＲ率に基づいて前記ＥＧＲ弁を制御する制御手段と、
   を有し、
   前記制御手段は、
   内燃機関の運転状態に応じて仮ＥＧＲ率を求め、
   吸気管を介して吸気マニホルドに流入する空気である吸気の温度である吸気温度と、前記吸気の流量である吸気流量と、前記ＥＧＲガスの温度であるＥＧＲガス温度と、前記仮ＥＧＲ率と、内燃機関の運転状態とに基づいて、前記仮ＥＧＲ率にて前記ＥＧＲ弁を制御したと仮定した状態である仮ＥＧＲ率仮定状態における前記吸気マニホルド内のガス温度である吸気マニホルド内ガス温度を推定し、
   推定した前記吸気マニホルド内ガス温度に基づいて、前記仮ＥＧＲ率仮定状態における前記吸気マニホルド内の飽和水蒸気量である吸気マニホルド内飽和水蒸気量を推定し、
   前記吸気に含まれている水蒸気量と、前記ＥＧＲガスに含まれている水蒸気量と、前記吸気マニホルドからシリンダに吸引されるガスである吸引ガスに含まれている水蒸気量とに基づいて、前記仮ＥＧＲ率仮定状態における前記吸気マニホルド内の水蒸気量である吸気マニホルド内水蒸気量を推定し、
   推定した前記吸気マニホルド内水蒸気量が、推定した前記吸気マニホルド内飽和水蒸気量以上である場合、前記仮ＥＧＲ率にて前記ＥＧＲ弁を制御した場合は凝縮水が発生すると予測し、
   前記凝縮水が発生すると予測した場合、
   前記仮ＥＧＲ率を変更したと仮定して、変更したと仮定した前記仮ＥＧＲ率による前記仮ＥＧＲ率仮定状態における前記吸気マニホルド内ガス温度と前記吸気マニホルド内飽和水蒸気量と前記吸気マニホルド内水蒸気量とを推定する凝縮水発生防止シミュレーションを、前記吸気マニホルド内水蒸気量が前記吸気マニホルド内飽和水蒸気量未満となるまで実行し、
   求めた前記仮ＥＧＲ率を前記最終ＥＧＲ率として前記ＥＧＲ弁を制御する、
   内燃機関の制御システム。
2. 請求項１に記載の内燃機関の制御システムであって、
   前記制御手段は、
   前記吸気に含まれている水蒸気量は、前記吸気温度に対する飽和水蒸気量の水蒸気が含まれているものと仮定して、前記吸気マニホルド内水蒸気量を推定する、
   内燃機関の制御システム。
3. 請求項１または２に記載の内燃機関の制御システムであって、
   前記制御手段は、
   前記凝縮水発生防止シミュレーションでは、
   前記仮ＥＧＲ率を所定減少量だけ減少させたと仮定して、減少させた前記仮ＥＧＲ率に基づいて、前記吸気マニホルド内ガス温度と、前記吸気マニホルド内飽和水蒸気量と、前記吸気マニホルド内水蒸気量と、を新たに推定する減少シミュレーションを行い、
   新たに推定した前記吸気マニホルド内水蒸気量が、新たに推定した吸気マニホルド内飽和水蒸気量未満となるまで、前記減少シミュレーションを繰り返して前記仮ＥＧＲ率を徐々に減少させていく、
   内燃機関の制御システム。
4. 請求項３に記載の内燃機関の制御システムであって、
   前記制御手段は、
   前記吸気マニホルド内飽和水蒸気量を求めた際、求めた吸気マニホルド内飽和水蒸気量よりも所定水蒸気量だけ低い下限水蒸気量を求め、
   前記凝縮水発生防止シミュレーションを実行して求めた前記吸気マニホルド内水蒸気量が、前記吸気マニホルド内飽和水蒸気量未満、かつ、前記下限水蒸気量以上、となるように、前記凝縮水発生防止シミュレーションを実行する、
   内燃機関の制御システム。
5. 請求項４に記載の内燃機関の制御システムであって、
   前記制御手段は、
   前記減少シミュレーションを実行した結果、前記吸気マニホルド内水蒸気量が、前記吸気マニホルド内飽和水蒸気量未満となったが前記下限水蒸気量未満となった場合、
   前記仮ＥＧＲ率を前記所定減少量よりも小さい所定増加量だけ増加させたと仮定して、増加させた前記仮ＥＧＲ率に基づいて、前記吸気マニホルド内ガス温度と、前記吸気マニホルド内飽和水蒸気量と、前記吸気マニホルド内水蒸気量と、を新たに推定する増加シミュレーションを行い、
   新たに推定した前記吸気マニホルド内水蒸気量が、新たに推定した吸気マニホルド内飽和水蒸気量未満、かつ、前記下限水蒸気量以上、となるまで、前記増加シミュレーションを繰り返して前記仮ＥＧＲ率を徐々に増加させていく、
   内燃機関の制御システム。
6. 請求項１～５のいずれか一項に記載の内燃機関の制御システムであって、
   前記ＥＧＲ経路は、当該ＥＧＲ経路を流れる前記ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラを経由させて前記ＥＧＲガスを前記吸気経路に戻すＥＧＲクーラ経路と、前記ＥＧＲクーラをバイパスさせて前記ＥＧＲガスを前記吸気経路に戻すバイパス経路と、を有しており、
   前記ＥＧＲガスを前記ＥＧＲクーラ経路にて前記吸気経路に戻す設定と、前記ＥＧＲガスを前記バイパス経路にて前記吸気経路に戻す設定と、を切り替え可能な経路切替手段を有し、
   前記制御手段は、
   前記経路切替手段を前記ＥＧＲクーラ経路の側に設定したと仮定して、前記凝縮水発生防止シミュレーションを実行して求めた前記仮ＥＧＲ率であるＥＧＲクーラ経路仮ＥＧＲ率と、
   前記経路切替手段を前記バイパス経路の側に設定して前記ＥＧＲガス温度が高くなったと仮定して、前記凝縮水発生防止シミュレーションを実行して求めた前記仮ＥＧＲ率であるバイパス経路仮ＥＧＲ率と、
   のいずれかを選定し、
   選定した側の設定に基づいて前記経路切替手段を制御し、選定した側の前記仮ＥＧＲ率を前記最終ＥＧＲ率として前記ＥＧＲ弁を制御する、
   内燃機関の制御システム。
7. 請求項１～６のいずれか一項に記載の内燃機関の制御システムであって、
   前記制御手段は、
   前記凝縮水発生防止シミュレーションを実行した場合、
   前記凝縮水発生防止シミュレーションを実行する前に求めた前記仮ＥＧＲ率と、
   前記凝縮水発生防止シミュレーションを実行して求めた前記仮ＥＧＲ率と、
   の小さいほうの前記仮ＥＧＲ率を前記最終ＥＧＲ率として前記ＥＧＲ弁を制御する、
   内燃機関の制御システム。
   

Images