特開 2024-83979 ＥＧＲ制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024083979

(43)【公開日】2024-06-24

(54)【発明の名称】ＥＧＲ制御装置

(51)【国際特許分類】

   F02M 26/50 20160101AFI20240617BHJP

   F02M 26/74 20160101ALI20240617BHJP

   F02M 26/66 20160101ALI20240617BHJP

【ＦＩ】

F02M26/50 321

F02M26/74

F02M26/66

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022198106

(22)【出願日】2022-12-12

(71)【出願人】

【識別番号】000005348

【氏名又は名称】株式会社ＳＵＢＡＲＵ

(74)【代理人】

【識別番号】110000419

【氏名又は名称】弁理士法人太田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】瀬戸 直人

(72)【発明者】

【氏名】小澤 智也

【テーマコード（参考）】

3G062

【Ｆターム（参考）】

3G062CA10

3G062EA10

3G062ED09

3G062FA18

3G062GA10

(57)【要約】

【課題】ＥＧＲ弁へのデポジットの堆積を抑制する。
【解決手段】ＥＧＲ通路と、ＥＧＲ弁とを有するＥＧＲシステムを制御するためのＥＧＲ制御装置は、内燃機関の停止後に、ＥＧＲ弁の温度に基づいて、ＥＧＲガスが冷却されて生成される凝縮水がＥＧＲ弁に付着する予想時刻を判定する判定処理と、凝縮水が付着する予想時刻以降にＥＧＲ弁を開閉して凝縮水をＥＧＲ弁から排出する開閉処理と、を実行する。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関の排気の一部をＥＧＲガスとして吸気側に導入するＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路に設けられて前記ＥＧＲガスの流量を調節するためのＥＧＲ弁と、を有するＥＧＲシステムを制御するためのＥＧＲ制御装置において、
前記内燃機関の停止後に、前記ＥＧＲ弁の温度に基づいて、前記ＥＧＲガスが冷却されて生成される凝縮水が前記ＥＧＲ弁に付着する予想時刻を判定する判定処理と、
前記凝縮水が付着する前記予想時刻以降に前記ＥＧＲ弁を開閉して前記凝縮水を前記ＥＧＲ弁から排出する開閉処理と、
を実行する、ＥＧＲ制御装置。

【請求項2】

前記判定処理において、前記予想時刻として、
前記ＥＧＲ弁の温度が所定の凝縮水発生温度を超えた状態から前記凝縮水発生温度まで低下する予想時刻を判定する、
請求項１に記載のＥＧＲ制御装置。

【請求項3】

前記判定処理において、
前記内燃機関の停止時の前記ＥＧＲ弁の第１温度を取得し、
前記内燃機関の停止から所定の第１時間経過後の前記ＥＧＲ弁の第２温度を取得し、
前記第１温度及び前記第２温度の温度勾配に基づいて前記ＥＧＲ弁の温度が前記凝縮水発生温度まで低下する前記予想時刻を判定する、
請求項２に記載のＥＧＲ制御装置。

【請求項4】

少なくとも前記ＥＧＲ弁の温度と、前記ＥＧＲ弁の温度を計測した時刻と、外気温と、前記ＥＧＲ弁の温度が前記凝縮水発生温度まで低下するまでの経過時間と、の関係をあらかじめ求めたマップデータを記憶した記憶部を備え、
前記判定処理において、
前記内燃機関の停止時の前記ＥＧＲ弁の温度と前記外気温とを取得し、前記マップデータを参照して前記凝縮水発生温度まで低下する前記予想時刻を判定する、
請求項２に記載のＥＧＲ制御装置。

【請求項5】

前記判定処理において、
前記内燃機関の停止後、所定の第２時間ごとに前記ＥＧＲ弁の温度を取得し、前記ＥＧＲ弁の温度が前記凝縮水発生温度まで低下する前記予想時刻を判定する、
請求項２に記載のＥＧＲ制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、内燃機関のＥＧＲシステムを制御するＥＧＲ制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

内燃機関から排出される排気の一部を吸気側へ還流させる排気再循環（ＥＧＲ：Exhaust Gas Recirculation）システムが知られている。このようなＥＧＲシステムは、排気通路と吸気通路とを接続するＥＧＲ通路と、ＥＧＲ通路を開閉するＥＧＲ弁とを備えて構成される。ＥＧＲシステムは、排気の一部を吸気側へ還流させることにより、燃焼室に導入される吸入空気に排気を混合することができ、内燃機関の燃費性能や排気浄化性能を向上させることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８－０３８６３６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ここで、ＥＧＲ通路を通る排気には未燃燃料（ＨＣ）、粒子状物質（ＰＭ）及び潤滑油などが含まれており、これらがＥＧＲ通路の壁面やＥＧＲ弁に付着して、デポジットが生成される場合がある。特に、ＥＧＲ弁の弁体、あるいは、弁体がシートするシート部にデポジットが堆積すると、吸気側への排気の還流量を正確にコントロールすることができなくなるおそれがある。

【0005】

本開示は、上記課題に鑑みてなされたものであり、本開示の目的とするところは、ＥＧＲ弁へのデポジットの堆積を抑制可能なＥＧＲ制御装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本開示のある観点によれば、
内燃機関の排気の一部をＥＧＲガスとして吸気側に導入するＥＧＲ通路と、上記ＥＧＲ通路に設けられて上記ＥＧＲガスの流量を調節するためのＥＧＲ弁と、を有するＥＧＲシステムを制御するためのＥＧＲ制御装置において、
上記内燃機関の停止後に、上記ＥＧＲ弁の温度に基づいて、上記ＥＧＲガスが冷却されて生成される凝縮水が上記ＥＧＲ弁に付着する予想時刻を判定する判定処理と、
上記凝縮水が付着する上記予想時刻以降に上記ＥＧＲ弁を開閉して上記凝縮水を上記ＥＧＲ弁から排出する開閉処理と、
を実行する、ＥＧＲ制御装置が提供される。

【発明の効果】

【0007】

以上説明したように、本開示によれば、ＥＧＲ弁へのデポジットの堆積を抑制することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本開示の一実施形態に係る内燃機関のＥＧＲシステムの概略構成を示す模式図である。

【図2】ＥＧＲ弁の構成例を示す説明図である。

【図3】同実施形態に係るＥＧＲ制御装置の構成例を示すブロック図である。

【図4】同実施形態に係るＥＧＲ制御装置による制御処理動作の一例を示すフローチャートである。

【図5】同実施形態に係るＥＧＲ制御装置による第１の判定処理の概要を示す説明である。

【図6】同実施形態に係るＥＧＲ制御装置による第１の判定処理を示すフローチャートである。

【図7】同実施形態に係るＥＧＲ制御装置による第１の判定処理を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

【0010】

＜１．内燃機関のＥＧＲシステム＞
まず、本開示の実施形態に係るＥＧＲ制御装置を適用可能な内燃機関のＥＧＲシステムの構成例について説明する。

【0011】

図１は、ＥＧＲシステム１０を備えた内燃機関１１の吸気系及び排気系の概略構成を示す模式図である。本実施形態において、ＥＧＲシステム１０を備えた内燃機関１１は車両に搭載される。ただし、ＥＧＲシステム１０を備えた内燃機関１１は、車両に搭載されるものに限られない。内燃機関１１は、例えば点火式の内燃機関であるガソリンエンジンであってもよく、自己着火式の内燃機関であるディーゼルエンジンであってもよい。内燃機関１１は、例えば４つの気筒を備える。内燃機関１１は、各気筒に導入される吸気に混合される燃料を噴射する図示しない燃料噴射弁を備える。各気筒は、吸気ポート及び排気ポートを介してインテークマニホールド１４及びエキゾーストマニホールド２２に連通する。

【0012】

インテークマニホールド１４には吸気通路１５が接続される。吸気通路１５には、排気通路２１を流通する排気の一部を吸気通路１５に還流させるためのＥＧＲ通路３１が接続される。ＥＧＲ通路３１の合流位置よりも上流側の吸気通路１５には、外気の流入量を調節するための吸気スロットル弁１６が備えられる。吸気スロットル弁１６は、ステッピングモータ等のアクチュエータ１７により駆動される。アクチュエータ１７は、ＥＧＲ制御装置５０により制御される。

【0013】

吸気スロットル弁１６よりも上流側の吸気通路１５には、吸気を冷却するためのインタークーラー１８が備えられる。インタークーラー１８よりも上流側の吸気通路１５には、過給機７０のコンプレッサ７１が備えられる。コンプレッサ７１よりも上流側の吸気通路１５には、吸気通路１５に流入する空気量を測定するエアフローメータ１３が備えられる。

【0014】

インテークマニホールド１４には吸気圧を測定するための吸気圧センサ２７が備えられる。吸気圧センサ２７のセンサ信号は、ＥＧＲ制御装置５０に送信される。吸気圧センサ２７は、吸気スロットル弁１６よりも下流側の吸気通路１５のいずれかの位置に備えられてよい。

【0015】

エキゾーストマニホールド２２には排気通路２１が接続される。排気通路２１には、上述したＥＧＲ通路３１が接続される。ＥＧＲ通路３１の分岐位置よりも下流側の排気通路２１には、過給機７０のタービン７３が備えられる。エキゾーストマニホールド２２とタービン７３との間の排気通路２１には、空燃比センサ２５が備えられる。空燃比センサ２５のセンサ信号は、ＥＧＲ制御装置５０に送信される。空燃比センサ２５は、エキゾーストマニホールド２２に備えられてもよい。

【0016】

タービン７３よりも下流側の排気通路２１には、排気を浄化するための排気浄化装置２６が備えられる。排気浄化装置２６は、例えば、排気中の微粒子物質を捕集するパティキュレートフィルタや、排気中のＮＯ_Ｘを浄化するための触媒等を備える。

【0017】

ＥＧＲ通路３１には、開口面積を調節可能なＥＧＲ弁３３が備えられる。ＥＧＲ弁３３は、開口面積を調節することにより、ＥＧＲ通路３１を介して排気通路２１から吸気通路１５に還流するＥＧＲガスの流量を調節する。

【0018】

ＥＧＲ通路３１における、ＥＧＲ弁３３よりも上流側（排気通路２１側）には、ＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ３５が備えられる。ＥＧＲクーラ３５とＥＧＲ弁３３との間のＥＧＲ通路３１には、ＥＧＲガス圧センサ３７及びＥＧＲガス温度センサ３８が備えられる。ＥＧＲガス圧センサ３７は、ＥＧＲ弁３３の上流側の圧力を測定する。ＥＧＲガス温度センサ３８は、ＥＧＲ弁３３の上流側でＥＧＲガスの温度を測定する。

【0019】

ＥＧＲ弁３３には、バルブ温度センサ３２が備えられる、バルブ温度センサ３２は、ＥＧＲ弁３３の温度（壁面温度）を測定する。ＥＧＲガス圧センサ３７、ＥＧＲガス温度センサ３８及びバルブ温度センサ３２のセンサ信号は、ＥＧＲ制御装置５０に送信される。ＥＧＲガス圧センサ３７は、ＥＧＲクーラ３５よりも上流側に備えられてもよい。また、バルブ温度センサ３２及びＥＧＲガス温度センサ３８は、いずれか一方の検出温度に基づいて他方の温度を推定可能であれば、いずれか一方の温度センサのみであってよい。

【0020】

ＥＧＲシステム１０は、ＥＧＲ弁３３の前後の差圧が生じたときに、高圧側から低圧側へとＥＧＲガスが流れるメカニズムを利用しており、少なくともＥＧＲ弁３３の前後の差圧と、ＥＧＲ弁３３の開口面積とによりＥＧＲガスの流量特性が変化し得る。

【0021】

ＥＧＲ制御装置５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の一つ又は複数のプロセッサを備えて構成される。また、ＥＧＲ制御装置５０の一部又は全部は、ファームウェア等の更新可能なもので構成されていてもよく、また、ＣＰＵ等からの指令によって実行されるプログラムモジュール等であってもよい。ＥＧＲ制御装置５０には、外気温センサ４１のセンサ信号も入力される。ＥＧＲ制御装置５０は、互いに通信可能な複数の制御装置により構成されてもよい。

【0022】

図２は、ＥＧＲ弁３３の一構成例を示す説明図であり、弁体の軸線を通る断面を示す。ＥＧＲ弁３３は、弁ハウジング８１と、軸線に沿って進退動する弁体８３と、弁体８３が当接するシート部材８７と、弁体８３を進退動させるアクチュエータ８９とを有する。

【0023】

弁ハウジング８１は、排気が流通可能な流路８２を有し、流路８２の途中に円環状のシート部材８７が組付けられている。流路８２は、ＥＧＲ弁３３の下端面と側面とを連通する。流路８２のうち、ＥＧＲ弁３３の下端面側が排気通路２１に通じ、側面側が吸気通路１５に通じる。弁体８３は、弁ハウジング８１に摺動可能に支持された軸部８４と、軸部８４の下端に組付けられた傘部８５とを有する。当該軸部８４の上端側にはスプリングシート８６が組付けられ、スプリングシート８６と弁ハウジング８１との間に設けられた圧縮スプリング９１によって弁体８３が上方に付勢されている。

【0024】

アクチュエータ８９は、軸部８４の上端側の延長方向において弁ハウジング８１に組付けられている。アクチュエータ８９は、例えば電磁コイル式（ソレノイド式）のアクチュエータであり、ＥＧＲ制御装置５０によって駆動される。ＥＧＲ制御装置５０によってアクチュエータ８９に供給する電流を制御することで、弁体８３の軸部８４の上端面に対向して配置された可動軸９３を軸方向へ変位させることができる。アクチュエータ８９は、これ以外にも例えば電歪式（ピエゾ式）のアクチュエータであってもよく、ステッピングモータであってもよい。

【0025】

本実施形態では、アクチュエータ８９の可動軸９３を弁体８３側とは逆側に後退させた状態で、弁体８３が圧縮スプリング９１によって上方に付勢され、傘部８５がシート部材８７にシート（着座）した状態となる。また、アクチュエータ８９の可動軸９３を弁体８３側へ移動させることで、傘部８５がシート部材８７からリフト（離座）した状態となる。傘部８５のリフト量は、アクチュエータ８９に供給される電流に応じて可変となっている。

【0026】

本実施形態において、ＥＧＲ弁３３は、図２に示した通り、下方側が鉛直方向下方に向けて車両に設置される。したがって、弁体８３が下方側に移動することで傘部８５がシート部材８７から離れ、流路８２が開放される。後で詳しく説明するが、ＥＧＲ弁３３がこのように設置されることにより、流路８２の開放に伴って、ＥＧＲ弁３３が閉じられた状態で傘部８５の上側に貯留する凝縮水を排気通路２１側へ排出することができる。

【0027】

＜２．デポジットが生成される仕組み＞
ここで、本開示の技術により生成を抑制可能なデポジットがＥＧＲ弁に生成される仕組みについて説明する。

【0028】

ＥＧＲ通路３１を流通する排気（以下、「ＥＧＲガス」ともいう）には、未燃燃料、粒子状物質及び潤滑油等のデポジット成分が含まれ得る。内燃機関１１の運転中にはＥＧＲガスが高温状態となっている一方、内燃機関１１の運転が停止した後には、残留するＥＧＲガスだけでなくＥＧＲ通路３１及びＥＧＲ弁３３の温度が低下する。内燃機関１１の停止時には、排気通路２１側に滞留する不活性ガスが吸気通路１５側へ戻ることのないようにＥＧＲ弁３３は閉弁状態とされる。内燃機関１１の停止後にＥＧＲ弁３３内に滞留するＥＧＲガス中には水分も含まれており、ＥＧＲガスが冷えたＥＧＲ弁３３に触れるとＥＧＲガス中の水分が凝縮水となってＥＧＲ弁３３内の壁面に付着する。

【0029】

このとき、ＥＧＲガス中の未燃燃料等のデポジット成分が凝縮水とともにＥＧＲ弁３３内の壁面に付着する。また、ＥＧＲ弁３３内の壁面に付着した凝縮水は下方に流れ、弁体８３の傘部８５とシート部材８７とが当接するシート部分に溜まりやすくなる。

【0030】

その後内燃機関１１が始動し、ＥＧＲガスの持つ熱によってＥＧＲ通路３１やＥＧＲ弁３３の温度が上昇し始めると、ＥＧＲ弁３３に付着していた凝縮水が蒸発する。これにより、デポジット成分が徐々に変性して硬質のデポジットとなってＥＧＲ弁３３上に堆積する。このデポジットが、ＥＧＲ弁３３の傘部８５とシート部材８７とが当接するシート部分に堆積すると、ＥＧＲ弁３３の流路８２を完全に閉じることができなくなる。また、デポジットが、ＥＧＲ弁３３の傘部８５とシート部材８７とが当接するシート部分に堆積すると、流路面積が狭くなり、アクチュエータ８９による弁体８３のリフト量に対するＥＧＲガスの流量の特性が設計値からずれることになる。

【0031】

つまり、ＥＧＲ弁３３にデポジット成分とともに付着した凝縮水が蒸発する前に、凝縮水とともにデポジット成分をＥＧＲ弁３３から排出することにより、ＥＧＲ弁３３にデポジットが堆積することを抑制することができる。

【0032】

＜３．ＥＧＲ制御装置＞
図３は、本実施形態に係るＥＧＲ制御装置５０の構成のうち、ＥＧＲ弁３３へのデポジットの堆積を抑制する処理に関連する部分の機能構成を示すブロック図である。ＥＧＲ制御装置５０は、ＣＰＵ等の一つ又は複数のプロセッサからなる処理部５１と、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶素子を含む記憶部５３とを備える。記憶部５３は、プロセッサによって実行されるコンピュータプログラムやプログラムの実行に用いられる種々のパラメータの他、取得されたデータ及び演算結果のデータ等を記憶する。

【0033】

ＥＧＲ制御装置５０は、一つ又は複数のプロセッサがコンピュータプログラムを実行することで、ＥＧＲ弁３３へのデポジットの堆積を抑制する処理を実行する装置として機能する。当該コンピュータプログラムは、ＥＧＲ制御装置５０が実行すべき後述する動作をプロセッサに実行させるためのコンピュータプログラムである。プロセッサにより実行されるコンピュータプログラムは、ＥＧＲ制御装置５０に備えられた記憶部５３として機能する記録媒体に記録されていてもよく、ＥＧＲ制御装置５０に内蔵された記録媒体又はＥＧＲ制御装置５０に外付け可能な任意の記録媒体に記録されていてもよい。

【0034】

コンピュータプログラムを記録する記録媒体としては、ハードディスク、フロッピーディスク及び磁気テープ等の磁気媒体、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disk Read Only Memory）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）、及びＢｌｕ－ｒａｙ（登録商標）等の光記録媒体、フロプティカルディスク等の磁気光媒体、ＲＡＭ及びＲＯＭ等の記憶素子、並びにＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ及びＳＳＤ（Solid State Drive）等のフラッシュメモリ、その他のプログラムを格納可能な媒体であってよい。

【0035】

なお、ＥＧＲ制御装置５０は、車両に搭載された制御装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）により構成されてもよく、スマートホン等の携帯端末により構成されてもよく、移動体通信網を介して車両と通信可能な外部サーバにより構成されてもよい。

【0036】

処理部５１は、判定処理部６１及び開閉処理部６３を備える。これらの各部は、具体的には、プロセッサによるプログラムの実行によって実現される機能である。また、ＥＧＲ制御装置５０は、バルブ温度センサ３２及び外気温センサ４１のセンサ信号を取得可能に構成されている。

【0037】

判定処理部６１は、内燃機関１１の停止後に、ＥＧＲ弁３３の温度に基づいて、ＥＧＲガスが冷却されて生成される凝縮水がＥＧＲ弁３３に付着する予想時刻を判定する判定処理を実行する。本実施形態では、判定処理部６１は、内燃機関１１が停止したときのＥＧＲ弁３３の周囲環境に基づいて凝縮水が発生する露点温度（以下、「凝縮水発生温度」ともいう）を推定し、ＥＧＲ弁３３の温度が凝縮水発生温度まで低下する予想時刻を判定する。

【0038】

開閉処理部６３は、凝縮水が付着する予想時刻以降にＥＧＲ弁３３を開閉して凝縮水をＥＧＲ弁３３から排出する開閉処理を実行する。開閉処理部６３は、弁体８３の傘部８５とシート部材８７とが当接するシート部分に溜まる凝縮水をデポジット成分とともに排出することで、内燃機関１１の始動後に凝縮水が蒸発してデポジットがシート部分に堆積することを抑制する。

【0039】

＜４．ＥＧＲ制御装置の動作例＞
ここまで、ＥＧＲ制御装置５０の構成例を説明した。続いて、ＥＧＲ制御装置５０による処理動作例を説明する。

【0040】

図４は、本実施形態にかかるＥＧＲ制御装置５０のメインルーチンの動作を示すフローチャートである。
ＥＧＲ制御装置５０の判定処理部６１は、内燃機関１１が運転中の状態において、内燃機関１１が停止したか否かを判定する（ステップＳ１１）。ここでは、判定処理部６１は、アイドリングストップ機能による内燃機関１１の停止や、ハイブリッド電気自動車のハイブリッド走行中における内燃機関１１の停止ではなく、内燃機関１１を停止させるスイッチ操作が行われたか否かを判定する。例えば判定処理部６１は、イグニッションスイッチ又は車両システムのスタートスイッチがオフにされたときに、内燃機関１１が停止したと判定してもよい。なお、内燃機関１１の停止時においては、排気通路２１側から吸気通路１５側へ不活性ガスが進入することを防ぐために、ＥＧＲ弁３３は閉弁状態とされる。

【0041】

次いで、判定処理部６１は、凝縮水がＥＧＲ弁３３内に付着する凝縮水発生温度Ｔ＿０を設定する（ステップＳ１３）。凝縮水が発生する温度はＥＧＲ弁３３内のＥＧＲガスが流通する空間の露点温度であり、ＥＧＲガスの湿度及び圧力によって変化し得る。内燃機関１１の停止後、所定の時間を経過した後のＥＧＲ弁３３内の圧力は大気圧と見做すことができる。したがって、ＥＧＲガスの湿度が分かれば、凝縮水発生温度Ｔ＿０を推定することができる。ＥＧＲガスの湿度は、湿度計を用いて検出されてもよいが、本実施形態では、判定処理部６１は、マップデータ（第１のマップデータ）を用いて、内燃機関１１の停止前の運転状態に基づいてＥＧＲガスの湿度を推定する。

【0042】

第１のマップデータは、内燃機関１１の実機を用いた実験あるいはシミュレーションによって、内燃機関１１の運転状態に応じた排気の湿度を記録したデータであってよい。内燃機関１１の運転状態は、例えば吸気流量、ＥＧＲガス流量、燃料噴射量、燃料噴射タイミング、燃焼温度及び燃焼タイミングによって定義される運転条件である。第１のマップデータには、想定される運転状態に応じた排気の湿度があらかじめ求められて記録される。したがって、判定処理部６１は、内燃機関１１の停止前の運転状態の情報を特定し、第１のマップデータを用いて特定される排気の湿度をＥＧＲガスの湿度とする。

【0043】

また、記憶部５３には、大気圧下でのＥＧＲガスの湿度と飽和温度との関係を示す参照データがあらかじめ記憶されている。判定処理部６１は、参照データに基づいて、求めた湿度のＥＧＲガスの大気圧下での飽和温度を特定し、当該飽和温度を凝縮水発生温度Ｔ＿０として設定する。

【0044】

次いで、判定処理部６１は、凝縮水がＥＧＲ弁３３に付着する予想時刻を判定する判定処理を実行する（ステップＳ１５）。以下、凝縮水がＥＧＲ弁３３に付着する予想時刻を判定する第１の判定処理の例及び第２の判定処理の例を説明する。

【0045】

（第１の判定処理）
図５は、第１の判定処理の概要を示す説明図である。
第１の判定処理において、判定処理部６１は、所定の第１時刻Ｔｉ＿ａのＥＧＲ弁３３の温度（第１温度）Ｔ＿ｅｖ１を取得し、第１時刻Ｔｉ＿ａから所定の第１時間Ｔｉ１経過後の第２時刻Ｔｉ＿ｂにおけるＥＧＲ弁３３の温度（第２温度）Ｔ＿ｅｖ２を取得する。また、判定処理部６１は、第１温度Ｔ＿ｅｖ１及び第２温度Ｔ＿ｅｖ２の温度勾配に基づいてＥＧＲ弁３３の温度Ｔ＿ｅｖが凝縮水発生温度Ｔ＿０まで低下する予想時刻Ｔｉ＿ｃを推定する。

【0046】

図６は、凝縮水がＥＧＲ弁３３に付着する予想時刻Ｔｉ＿ｃを判定する第１の判定処理を示すフローチャートである。
まず、判定処理部６１は、ＥＧＲ弁３３の第１温度Ｔ＿ｅｖ１を取得する（ステップＳ３１）。ＥＧＲ弁３３の温度は、バルブ温度センサ３２のセンサ信号に基づいて取得することができるが、ＥＧＲガス温度センサ３８のセンサ信号に基づいて推定されてもよい。内燃機関１１の停止後、１回目に取得される第１温度Ｔ＿ｅｖ１は、内燃機関１１の停止時のＥＧＲ弁３３の温度に相当する。

【0047】

次いで、判定処理部６１は、取得した第１温度Ｔ＿ｅｖ１が、ステップＳ１３で求めた凝縮水発生温度Ｔ＿０を超えているか否かを判定する（ステップＳ３３）。判定処理部６１は、第１温度Ｔ＿ｅｖ１が凝縮水発生温度Ｔ＿０を超えていない場合（Ｓ３３／Ｎｏ）、凝縮水が発生しないと判定し（ステップＳ４１）、判定処理を終了する。

【0048】

一方、判定処理部６１は、第１温度Ｔ＿ｅｖ１が凝縮水発生温度Ｔ＿０を超えている場合（Ｓ３３／Ｙｅｓ）、第１温度Ｔ＿ｅｖ１を取得してからの経過時間が所定の第１時間Ｔｉ１に到達したか否かを判定する（ステップＳ３５）。第１時間Ｔｉ１は、ＥＧＲ弁３３の温度変化の勾配を推定可能な任意の時間に設定される。第１時間Ｔｉ１が短すぎると、ＥＧＲ弁３３の温度勾配の推定精度が低下して、ＥＧＲ弁３３の温度が凝縮水発生温度まで低下する予想時刻Ｔｉ＿ｃの判定精度が低下する。一方、第１時間Ｔｉ１が長すぎると、温度勾配に基づいてＥＧＲ弁３３の温度が凝縮水発生温度まで低下する予想時刻Ｔｉ＿ｃの判定が遅れ、凝縮水の発生を防ぐことができないおそれがある。このような観点から、第１時間Ｔｉ１は、例えば１０～６０分の範囲内に設定されるとよい。

【0049】

判定処理部６１は、第１温度Ｔ＿ｅｖ１を取得してからの経過時間が所定の第１時間Ｔｉ１に到達したと判定しない場合（Ｓ３５／Ｎｏ）、ステップＳ３５の判定を繰り返し実行する。一方、判定処理部６１は、第１温度Ｔ＿ｅｖ１を取得してからの経過時間が所定の第１時間Ｔｉ１に到達したと判定した場合（Ｓ３５／Ｙｅｓ）、ＥＧＲ弁３３の第２温度Ｔ＿ｅｖ２を取得する（ステップＳ３７）。

【0050】

次いで、判定処理部６１は、第１温度Ｔ＿ｅｖ１と第２温度Ｔ＿ｅｖ２と第１時間Ｔｉ１とに基づいてＥＧＲ弁３３の温度変化の温度勾配（ΔＴ＿ｅｖ／Ｔｉ１）を算出し、凝縮水がＥＧＲ弁３３に付着する予想時刻Ｔｉ＿ｃを判定する（ステップＳ３９）。温度勾配に基づく予想時刻Ｔｉ＿ｃは、ＥＧＲ弁３３の温度Ｔ＿ｅｖが一定の温度勾配で低下するものとして判定してもよく、あらかじめ求められて記憶部５３に記憶された温度変化曲線を考慮して判定してもよい。判定処理部６１は、求めた予想時刻Ｔｉ＿ｃを記憶部５３に記憶して、判定処理を終了する。

【0051】

（第２の判定処理）
第２の判定処理は、ＥＧＲ弁３３の温度Ｔ＿ｅｖと、ＥＧＲ弁３３の温度Ｔ＿ｅｖを取得した時刻（現在時刻）と、外気温Ｔ＿ｅとに基づいて、外気温Ｔ＿ｅの影響によるＥＧＲ弁３３の温度Ｔ＿ｅｖの変化を予測し、ＥＧＲ弁３３の温度Ｔ＿ｅｖが凝縮水発生温度Ｔ＿０まで低下する予想時刻Ｔｉ＿ｃを推定する。

【0052】

図７は、凝縮水がＥＧＲ弁３３に付着する予想時刻Ｔｉ＿ｃを判定する第２の判定処理を示すフローチャートである。
まず、判定処理部６１は、上述した第１の判定処理のステップＳ３１～ステップＳ３３と同様の手順で、ＥＧＲ弁３３の温度Ｔ＿ｅｖを取得し（ステップＳ５１）、取得した温度Ｔ＿ｅｖが、ステップＳ１３で求めた凝縮水発生温度Ｔ＿０を超えているか否かを判定する（ステップＳ５３）。判定処理部６１は、ＥＧＲ弁３３の温度Ｔ＿ｅｖが凝縮水発生温度Ｔ＿０を超えていない場合（Ｓ５３／Ｎｏ）、凝縮水が発生しないと判定し（ステップＳ５９）、判定処理を終了する。

【0053】

一方、判定処理部６１は、ＥＧＲ弁３３の温度Ｔ＿ｅｖが凝縮水発生温度Ｔ＿０を超えている場合（Ｓ５３／Ｙｅｓ）、現在時刻及び外気温の情報を取得する（ステップＳ５５）。外気温Ｔ＿ｅの情報は、外気温センサ４１のセンサ信号に基づいて取得することができる。現在時刻の情報は、この後外気温が上昇する時間帯であるのか低下する時間帯であるのかを判断するために用いられる。

【0054】

次いで、判定処理部６１は、取得したＥＧＲ弁３３の温度Ｔ＿ｅｖ、現在時刻及び外気温Ｔ＿ｅの情報に基づいて、凝縮水がＥＧＲ弁３３に付着する予想時刻Ｔｉ＿ｃを判定する（ステップＳ５７）。具体的に、記憶部５３には、少なくともＥＧＲ弁３３の温度Ｔ＿ｅｖと、ＥＧＲ弁３３の温度Ｔ＿ｅｖを計測した時刻（現在時刻）と、外気温Ｔ＿ｅと、ＥＧＲ弁３３の温度Ｔ＿ｅｖが凝縮水発生温度Ｔ＿０まで低下するまでの経過時間との関係をあらかじめ求めたマップデータ（第２のマップデータ）が記憶されている。第２のマップデータは、あらかじめ実機を用いた実験やシミュレーションにより作成されて記憶部５３に記憶される。

【0055】

判定処理部６１は、第２のマップデータを用いて、取得したＥＧＲ弁３３の温度Ｔ＿ｅｖ、現在時刻及び外気温Ｔ＿ｅの情報に基づいて、ＥＧＲ弁３３の温度Ｔ＿ｅｖが凝縮水発生温度Ｔ＿０まで低下するまでの経過時間Ｔｉ３を求める。そして、判定処理部６１は、現在時刻に経過時間Ｔｉ３を加算し、凝縮水がＥＧＲ弁３３に付着する予想時刻Ｔｉ＿ｃを判定する。判定処理部６１は、求めた予想時刻Ｔｉ＿ｃを記憶部５３に記憶して、判定処理を終了する。

【0056】

図４に戻り、開閉処理部６３は、ＥＧＲ弁３３に凝縮水が発生する可能性があるか否かを判定する（ステップＳ１７）。具体的に、開閉処理部６３は、ステップＳ１５の判定処理の結果、予想時刻Ｔｉ＿ｃが設定されている場合にはＥＧＲ弁３３に凝縮水が発生する可能性があると判定する。一方、開閉処理部６３は、ステップＳ１５の判定処理の結果、凝縮水が発生しないと判定されている場合にはＥＧＲ弁３３に凝縮水が発生する可能性がないと判定する。

【0057】

開閉処理部６３は、ＥＧＲ弁３３に凝縮水が発生する可能性があると判定しない場合（Ｓ１７／Ｎｏ）、ＥＧＲ弁３３へのデポジットの堆積を抑制する処理を終了する。一方、開閉処理部６３は、ＥＧＲ弁３３に凝縮水が発生する可能性があると判定した場合（Ｓ１７／Ｙｅｓ）、内燃機関１１が始動したか否かを判定する（ステップＳ１９）。開閉処理部６３は、内燃機関１１が始動したか否かを、内燃機関１１の運転を制御する機能による処理の信号に基づいて判定してもよく、内燃機関１１の回転数を計測するセンサのセンサ信号に基づいて判定してもよい。

【0058】

開閉処理部６３は、内燃機関１１が始動したと判定した場合（Ｓ１９／Ｙｅｓ）、現在時刻がステップＳ１５で設定された予想時刻Ｔｉ＿ｃに到達しているか否かにかかわらず、ＥＧＲ弁３３を開閉する（ステップＳ２１）。この開閉動作は、仮にＥＧＲ弁３３に凝縮水が付着していることを想定して、当該凝縮水をＥＧＲ弁３３内から排出するために行われる。したがって、現在時刻が予想時刻Ｔｉ＿ｃに到達していない場合、開閉処理部６３は、ＥＧＲ弁３３を開閉する動作を行わなくてもよい。

【0059】

一方、開閉処理部６３は、内燃機関１１が始動したと判定しない場合（Ｓ１９／Ｎｏ）、現在時刻がステップＳ１５で設定された予想時刻Ｔｉ＿ｃに到達したか否かを判定する（ステップＳ２３）。開閉処理部６３は、現在時刻が予想時刻Ｔｉ＿ｃに到達したと判定した場合（Ｓ２３／Ｙｅｓ）、ＥＧＲ弁３３を開閉する（ステップＳ２１）。この開閉動作は、現在時刻においてＥＧＲ弁３３に付着していると予測される凝縮水をＥＧＲ弁３３内から排出するために行われる。

【0060】

開閉処理部６３は、現在時刻が予想時刻Ｔｉ＿ｃに到達した直後にＥＧＲ弁３３を開閉してもよく、現在時刻が予想時刻Ｔｉ＿ｃに到達してから所定の待機時間を経過した後にＥＧＲ弁３３を開閉してもよい。待機時間を設けることにより、ＥＧＲ弁３３に付着する凝縮水が水滴となってＥＧＲ弁３３から落下しやすくすることができる。また、開閉処理部６３は、ＥＧＲ弁３３を複数回繰り返し開閉してもよい。これにより、ＥＧＲ弁３３に付着した凝縮水がＥＧＲ弁３３から落下しやすくすることができる。

【0061】

一方、開閉処理部６３は、現在時刻が予想時刻Ｔｉ＿ｃに到達したと判定しない場合（Ｓ２３／Ｎｏ）、現在記録されている予想時刻Ｔｉ＿ｃを記録してからの経過時間が所定の第２時間Ｔｉ２に到達したか否かを判定する（ステップＳ２５）。所定の第２時間Ｔｉ２は、予想時刻Ｔｉ＿ｃと実際にＥＧＲ弁３３に凝縮水が付着する時刻とのずれが大きくなりすぎないように、予想時刻Ｔｉ＿ｃを再設定するための時間間隔として任意の時間に設定されてよい。第２時間Ｔｉ２は、例えば１～５時間の範囲内に設定されてよい。

【0062】

開閉処理部６３は、予想時刻Ｔｉ＿ｃを記録してからの経過時間が所定の第２時間Ｔｉ２に到達したと判定しない場合（Ｓ２５／Ｎｏ）、ステップＳ１９に戻り、内燃機関１１が始動するか（Ｓ１９／Ｙｅｓ）、現在時刻が予想時刻Ｔｉ＿ｃに到達するか（Ｓ２３／Ｙｅｓ）、予想時刻Ｔｉ＿ｃを記録してからの経過時間が所定の第２時間Ｔｉ２に到達するまで（Ｓ２５／Ｙｅｓ）、ステップＳ２５の判定を繰り返し実行する。

【0063】

一方、開閉処理部６３は、予想時刻Ｔｉ＿ｃを記録してからの経過時間が所定の第２時間Ｔｉ２に到達したと判定した場合（Ｓ２５／Ｙｅｓ）、ステップＳ１５に戻る。判定処理部６１は、凝縮水がＥＧＲ弁３３に付着する予想時刻Ｔｉ＿ｃを判定する処理を実行して、予想時刻Ｔｉ＿ｃを更新する（ステップＳ１５）。以降、開閉処理部６３は、ステップＳ１７以降の各ステップの処理を上述した手順に沿って実行する。

【0064】

以上説明したように、本実施形態に係るＥＧＲ制御装置５０は、内燃機関１１の停止後に、ＥＧＲ弁３３の温度Ｔ＿ｅｖに基づいて、ＥＧＲガスが冷却されて生成される凝縮水がＥＧＲ弁３３に付着する予想時刻Ｔｉ＿ｃを判定する判定処理と、凝縮水が付着する予想時刻Ｔｉ＿ｃ以降にＥＧＲ弁３３を開閉して凝縮水をＥＧＲ弁３３から排出する開閉処理とを実行可能に構成されている。したがって、ＥＧＲ弁３３の弁体８３の傘部８５とシート部材８７とが当接するシート部分に付着した凝縮水がそのまま残留することを防ぐことができる。これにより、内燃機関１１の始動後に凝縮水が蒸発して凝縮水に付着していたデポジット成分が変性して硬質のデポジットとなって堆積することを抑制することができる。

【0065】

また、本実施形態に係るＥＧＲ制御装置５０は、ＥＧＲ弁３３の温度Ｔ＿ｅｖが凝縮水発生温度Ｔ＿０を超えた状態から凝縮水発生温度Ｔ＿０まで低下する予想時刻Ｔｉ＿ｃを判定する。つまり、ＥＧＲ制御装置５０は、内燃機関１１の停止時においてＥＧＲ弁３３の温度Ｔ＿ｅｖが凝縮水発生温度Ｔ＿０以下となっている場合には予想時刻Ｔｉ＿ｃの判定を行わないように構成されている。これにより、内燃機関１１の停止後にＥＧＲ制御装置５０の不要な起動時間の増加を防ぐことができる。

【0066】

また、本実施形態に係るＥＧＲ制御装置５０は、内燃機関１１の停止時のＥＧＲ弁３３の第１温度Ｔ＿ｅｖ１と、内燃機関１１の停止から所定の第１時間Ｔｉ１経過後のＥＧＲ弁３３の第２温度Ｔ＿ｅｖ２との温度勾配に基づいてＥＧＲ弁３３の温度Ｔ＿ｅｖが凝縮水発生温度Ｔ＿０まで低下する予想時刻Ｔｉ＿ｃを推定可能に構成され得る。これにより、ＥＧＲ弁３３の実際の温度変化に基づいてＥＧＲ弁３３の温度Ｔ＿ｅｖが凝縮水発生温度Ｔ＿０まで低下する予想時刻Ｔｉ＿ｃを判定することができ、予想時刻Ｔｉ＿ｃの推定精度を高めることができる。

【0067】

また、本実施形態に係るＥＧＲ制御装置５０は、少なくともＥＧＲ弁３３の温度Ｔ＿ｅｖと、ＥＧＲ弁３３の温度Ｔ＿ｅｖを計測した時刻と、外気温Ｔ＿ｅと、ＥＧＲ弁３３の温度Ｔ＿ｅｖが凝縮水発生温度Ｔ＿０まで低下するまでの経過時間との関係をあらかじめ求めた第２のマップデータに基づいて、ＥＧＲ弁３３の温度Ｔ＿ｅｖが凝縮水発生温度Ｔ＿０まで低下する予想時刻Ｔｉ＿ｃを推定可能に構成され得る。これにより、内燃機関１１の停止後にＥＧＲ制御装置５０を起動状態とする時間を短くすることができ、電力消費量を減らすことができる。

【0068】

また、本実施形態に係るＥＧＲ制御装置５０は、内燃機関１１の停止後、所定の第２時間Ｔｉ２ごとにＥＧＲ弁３３の温度Ｔ＿ｅｖを取得し、ＥＧＲ弁３３の温度Ｔ＿ｅｖが凝縮水発生温度Ｔ＿０まで低下する予想時刻Ｔｉ＿ｃを判定可能に構成され得る。これにより、予想時刻Ｔｉ＿ｃと実際に凝縮水がＥＧＲ弁３３に付着する時刻とのずれが大きくなることを防ぐことができ、適切なタイミングでＥＧＲ弁３３から凝縮水を排出することができる。

【0069】

以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示はかかる例に限定されない。本開示の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。

【0070】

例えば上記実施形態では、内燃機関１１のイグニッションスイッチあるいは車両システムのスタートスイッチがオフにされて内燃機関１１が停止した場合に実行される処理を説明したが、本開示の技術は上記の例に限定されない。本開示の技術は、アイドリングストップ機能による内燃機関１１の停止や、ハイブリッド電気自動車のハイブリッド走行中における内燃機関１１の停止時に実行されてもよい。

【0071】

具体的に、ＥＧＲ制御装置５０の判定処理部６１は、アイドリングストップ機能による内燃機関１１の停止や、ハイブリッド電気自動車のハイブリッド走行中における内燃機関１１の停止を検知した場合に、それまでの内燃機関１１の運転状態に基づいてＥＧＲガスの湿度と、ＥＧＲ弁３３内の圧力とを求める。また、判定処理部６１は、ＥＧＲガスの湿度とＥＧＲ弁３３内の圧力とに基づいて凝縮水発生温度Ｔ＿０を設定し、ＥＧＲ弁３３の温度Ｔ＿ｅｖが凝縮水発生温度Ｔ＿０の近傍の値であるか否かを判定する。例えば判定処理部６１は、ＥＧＲ弁３３の温度Ｔ＿ｅｖが凝縮水発生温度Ｔ＿０のプラスマイナス３度の範囲内である場合に、ＥＧＲ弁３３の温度Ｔ＿ｅｖが凝縮水発生温度Ｔ＿０の近傍の値であると判定してもよい。

【0072】

判定処理部６１は、ＥＧＲ弁３３の温度Ｔ＿ｅｖが凝縮水発生温度Ｔ＿０の近傍の値である場合、現在時刻をＥＧＲガスが冷却されて生成される凝縮水がＥＧＲ弁３３に付着する予想時刻Ｔｉ＿ｃとして設定する。つまり、判定処理部６１は、現在の状態が、ＥＧＲガスが冷却されて生成される凝縮水がＥＧＲ弁３３に付着し得る状態であると判定する。そして、開閉処理部６３は、ＥＧＲ弁３３の温度Ｔ＿ｅｖが凝縮水発生温度Ｔ＿０の近傍の値である場合、ＥＧＲ弁３３を開閉して凝縮水を排出する処理を実行する。

【0073】

これにより、アイドリングストップ機能による内燃機関１１の停止や、ハイブリッド電気自動車のハイブリッド走行中における内燃機関１１の停止時に、閉弁状態のＥＧＲ弁３３内に凝縮水が付着して、弁体８３の傘部８５とシート部材８７とが当接するシート部分に凝縮水が滞留することを防ぐことができる。したがって、内燃機関１１の再始動後にＥＧＲ弁３３の温度が上昇することに伴って凝縮水が蒸発することによるデポジットの堆積を抑制することができる。

【符号の説明】

【0074】

１０：ＥＧＲシステム、１１：内燃機関、１５：吸気通路、２１：排気通路、３１：ＥＧＲ通路、３２：バルブ温度センサ、３３：ＥＧＲ弁、３８：ＥＧＲガス温度センサ、４１：外気温センサ、５０：ＥＧＲ制御装置、５１：処理部、５３：記憶部、６１：判定処理部、６３：開閉処理部、８１：弁ハウジング、８２：流路、８３：弁体、８４：軸部、８５：傘部、８６：スプリングシート、８７：シート部材、８９：アクチュエータ、９１：圧縮スプリング、９３：可動軸、Ｔ＿０：凝縮水発生温度、Ｔ＿ｅ：外気温、Ｔ＿ｅｖ１：第１温度、Ｔ＿ｅｖ２：第２温度、Ｔｉ＿ａ：第１時刻、Ｔｉ＿ｂ：第２時刻、Ｔｉ＿ｃ：予想時刻

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】