JP6479642B2

JP6479642B2 - Ｅｇｒシステム

Info

Publication number: JP6479642B2
Application number: JP2015242967A
Authority: JP
Inventors: 樹人今村; 龍遊木
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2015-12-14
Filing date: 2015-12-14
Publication date: 2019-03-06
Anticipated expiration: 2035-12-14
Also published as: JP2017110496A

Description

本発明は、移動体の内燃機関の排気ガスを吸気側に還流させるＥＧＲシステムに関する。詳細には、未燃燃料成分がＥＧＲシステムに及ぼす悪影響を低減するための構成に関する。

従来から、排気ガスを吸気側に還流させるＥＧＲシステムを備える内燃機関が知られている。特許文献１は、この種の内燃機関を開示する。この特許文献１の内燃機関（ディーゼルエンジン）に備えられるＥＧＲシステムは、排気側の通路と吸気側の通路とを接続するＥＧＲ通路に設けられるＥＧＲ弁（ＥＧＲバルブ）の開度をＥＧＲ制御部（ＥＧＲ制御手段）によって制御することにより、ＥＧＲシステムを作動するか否かを切り替えている。そして、ＥＧＲ制御部は、内燃機関のアイドリング状態が所定時間継続した場合に、ＥＧＲシステムを非作動状態とする（具体的にはＥＧＲ弁を閉じた状態とする）構成となっている。

特開２０１５−３１１７１号公報

しかし、上記特許文献１の構成では、内燃機関がアイドリング状態から通常の運転状態に切り換えられたときに、アイドリング状態のあいだに排気側の通路に堆積した未燃燃料成分の影響により、排気ガス中の未燃燃料成分の濃度が一時的に高まることとなる。この高濃度の未燃燃料成分が、通常の運転状態の開始に伴ってＥＧＲ弁が開かれることによりＥＧＲ通路に侵入すると、未燃燃料成分がＥＧＲ通路の内面やＥＧＲ弁の周辺等で凝縮して、排気ガスの吸気側への円滑な還流を妨げてしまう場合があった。更に、未燃燃料成分がＥＧＲ通路の内面等で凝縮すると、その上に硫黄成分（煤等）が多孔質状に堆積して、ＥＧＲ通路の硫酸腐食を引き起こす場合もあった。

本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、ＥＧＲシステムにおいて、排気ガスの未燃燃料成分がＥＧＲシステムに及ぼす悪影響を低減することにある。

課題を解決するための手段及び効果

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。

本発明の観点によれば、以下の構成のＥＧＲシステムが提供される。即ち、このＥＧＲシステムは、移動体の内燃機関の排気ガスを吸気側に還流させる。このＥＧＲシステムは、ＥＧＲ通路と、ＥＧＲ弁と、ＥＧＲ制御部と、アイドリング継続時間取得部と、遅延時間算出部と、を備える。前記ＥＧＲ通路は、前記内燃機関の排気側の通路と、吸気側の通路と、を接続する。前記ＥＧＲ弁は、前記ＥＧＲ通路に設けられ、開度を変更することにより排気ガスのうち吸気側に還流されるＥＧＲ量を調整可能である。前記ＥＧＲ制御部は、前記ＥＧＲ弁の開度を制御する。前記アイドリング継続時間取得部は、前記内燃機関のアイドリング状態の継続時間を取得する。前記遅延時間算出部は、前記内燃機関がアイドリング状態から通常の運転状態に切り換えられてから、アイドリング状態のときに閉じられていた前記ＥＧＲ弁を開き始めるまでの時間である開弁遅延時間を、前記アイドリング継続時間取得部の取得結果に基づいて算出する。前記ＥＧＲ制御部は、前記内燃機関がアイドリング状態から通常の運転状態に切り換えられてから前記開弁遅延時間だけ遅延させたタイミングで、前記ＥＧＲ弁を開き始める。前記遅延時間算出部は、前記アイドリング継続時間取得部の取得結果に基づいて、アイドリング状態の間に前記排気側の通路に堆積した未燃燃料成分の量を推定し、通常の運転を開始してから前記排気側の通路に堆積していると推定される未燃燃料成分の量が閾値未満にまで減少するまでに掛かると推定される時間を、前記開弁遅延時間として算出する。

これにより、以下の効果が奏される。即ち、一般的に、アイドリング状態から通常の運転状態に切り換えたときには、アイドリング状態のあいだに排気側の通路に堆積した未燃燃料成分の影響により、排気中の未燃燃料成分の濃度が一時的に高まる。その点を考慮して、本発明の構成では、アイドリング状態から通常の運転状態に切り換えられたとき、アイドリング状態のときに閉じられていたＥＧＲ弁を直ちに開き始めるのではなく、遅延時間算出部により算出した開弁遅延時間だけ遅延させてからＥＧＲ弁を開き始める。これにより、未燃燃料成分がＥＧＲ通路内で凝縮する等してＥＧＲシステムに悪影響を及ぼすことを抑制することができる。また、これにより、アイドリング状態から通常の運転に切り換えられた場合に、アイドリング状態の間に排気側の通路に堆積した未燃燃料成分の量が十分に減少してからＥＧＲ弁が開かれることになる。従って、高濃度の未燃燃料成分がＥＧＲ通路に侵入することを確実に防止することができ、未燃燃料成分がＥＧＲシステムに及ぼす悪影響を一層少なくすることができる。

前記のＥＧＲシステムにおいては、前記遅延時間算出部は、前記開弁遅延時間を、前記アイドリング継続時間取得部により取得されたアイドリング状態の継続時間が長いほど長くなるように算出することが好ましい。

これにより、以下の効果が奏される。即ち、一般的に、アイドリング状態の継続時間が長いほど、排気側の通路に堆積する未燃燃料成分の量も増加する。その点を考慮して、アイドリング状態の継続時間が長いほど、アイドリング状態のときに閉じられていたＥＧＲ弁を開き始めるまでの時間が長くなるように制御することで、アイドリング状態の継続時間が短い場合には、ＥＧＲシステムを作動させない期間を短くすることができる。これにより、ＥＧＲシステムが実質的に機能しない期間を短くすることができ、排気ガスに大量の窒素酸化物が含まれてしまう状況を抑制することができる。

前記のＥＧＲシステムにおいては、前記ＥＧＲ制御部は、前記内燃機関がアイドリング状態から通常の運転状態に切り換えられてから前記開弁遅延時間だけ遅延させたタイミングで、全閉状態の前記ＥＧＲ弁が全開状態となるように制御することが好ましい。

これにより、未燃燃料成分がＥＧＲシステムに及ぼす悪影響が少なくなった時点で、ＥＧＲ弁を一気に全開として、即時にＥＧＲシステムを最大限に作動させることができる。この結果、稼動時間の広い範囲にわたって、排気ガスに含まれる窒素酸化物の量を少なく抑えた状況（ＥＧＲシステムが作動している状況）を維持することができる。

本発明の一実施形態に係るＥＧＲシステムを備えるエンジンの構成を模式的に示した概略図。エンジンの主要な電気的構成を示すブロック図。エンジン回転数及び燃料噴射量の関係でみたときに、アイドリング状態にあると判断される領域（アイドリング領域）をハッチングで示した図。ＥＧＲ弁の制御のためにＥＣＵにより行われる処理を示すフローチャート。通常の運転が開始されてからＥＧＲ弁を開き始めるまでの時間（開弁遅延時間）を、アイドリング継続時間との関係で示したグラフ。アイドリング後に通常の運転が開始された場合に、排気ガスに含まれる未燃燃料成分の濃度の時間変化を示したグラフ。

次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。初めに図１を参照して、本実施形態のＥＧＲシステム７０を備える内燃機関であるエンジン１について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るＥＧＲシステム７０を備えるエンジン１の構成を模式的に示した概略図であり、図中の２点鎖線で示した円の中には、シリンダ１１内の構成を示している。

図１に示す本実施形態のエンジン１は、移動体であるトラクタ（農業用作業車両、作業車両）に搭載され、当該トラクタの駆動源となるものである。エンジン１は、エンジン本体１０と、燃料噴射装置２０と、ＥＧＲ装置（排気ガス再循環装置）３０と、排気タービン式の過給機４０と、排気浄化装置５０と、エンジン１を制御するＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）６０と、を備える。ＥＧＲ装置３０は、本実施形態のＥＧＲシステム７０の一部をなしている。

本実施形態において、エンジン１は直列４気筒型のディーゼルエンジンとして構成されている。エンジン本体１０は、シリンダブロックと、シリンダヘッドと、を主たる構造体とし、これらに種々の部品を組み付けることにより構成されている。シリンダブロックには、４つのシリンダ１１が形成される。それぞれのシリンダ１１の内部には燃焼室１２が形成され、当該燃焼室１２にはピストン１３がスライド可能に配置されている。このピストン１３は、ロッド１９を介して、エンジン１の出力軸であるクランク軸１４に連結される。

また、エンジン本体１０は、吸気マニホールド１５と、排気マニホールド１６と、を備えている。吸気マニホールド１５には、当該吸気マニホールド１５に吸気を導入する吸気側の通路としての吸気管１７が接続されている。排気マニホールド１６には、当該排気マニホールド１６からの排気ガスが排出される排気側の通路としての排気管１８が接続されている。

燃料噴射装置２０は、各シリンダ１１に対応するインジェクタ２１を備える。インジェクタ２１には、図略の燃料噴射ポンプによって圧送された燃料が、コモンレール（図略）を介して分配される。インジェクタ２１が備える電子制御弁はＥＣＵ６０に電気的に接続されており、インジェクタ２１から燃焼室１２内に適宜の量の燃料が適宜のタイミングで噴射されるようになっている。燃料を燃焼室１２内に噴射することにより、ピストン１３は燃焼室１２での吸気・圧縮行程後の爆発から得られる推進力によってシリンダ１１内を往復運動し、ピストン１３の往復運動がロッド１９を介してクランク軸１４の回転運動に変換されて動力が得られる。

ＥＧＲ装置３０は、ＥＧＲ通路としてのＥＧＲ管３１と、ＥＧＲクーラ３２と、ＥＧＲ弁３３と、を備えている。ＥＧＲ管３１は、吸気管１７と排気管１８とを接続しており、当該ＥＧＲ管３１を介して排気ガスの一部が吸気に還流（再循環）される。ＥＧＲ弁３３は、ＥＧＲ管３１の内部に設けられており、当該ＥＧＲ弁３３はＥＣＵ６０のＥＧＲ制御部６１（図２参照）に電気的に接続されている。このＥＧＲ制御部６１は、本実施形態のＥＧＲシステム７０の一部をなしている。具体的には、ＥＧＲ弁３３は、例えば電磁式流量制御弁により構成することができる。ＥＧＲ制御部６１によりＥＧＲ弁３３の開度を適宜に調整（変更）することにより、吸気側に還流される排気ガスの量（以下、「ＥＧＲ量」と称する。）が調整される。

過給機４０は、排気管１８を流れる排気ガスによって回転するタービン４１と、当該タービン４１と一体的に回転するコンプレッサ４２と、を備える。コンプレッサ４２は、吸気管１７の内部に配置されており、当該コンプレッサ４２の回転によって吸気が圧縮され、吸気マニホールド１５を介してシリンダ１１内に送り込まれる。

排気浄化装置５０は、排気管１８の出口に設けられる。排気浄化装置５０は、例えばＤＯＣ（ディーゼル用酸化触媒）５１及びＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）５２を備えて構成される。排気ガスは、排気浄化装置５０を通過することにより浄化された後、外部に排出される。

次に、図２を参照して、エンジン１の電気的構成及び制御に関する構成を説明する。図２は、エンジン１の主要な電気的構成を示すブロック図である。

ＥＣＵ６０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を備えたコンピュータとして構成され、前記ＲＯＭには、制御プログラムや制御パラメータ等の各種データが記憶されている。ＥＣＵ６０は、種々のセンサや前記トラクタの操作具から情報を取得し、これらの情報に基づいてエンジン１に関する制御を行う。

ＲＯＭに記憶されている上記のプログラム等をＲＡＭにロードし、ＣＰＵで実行することで、ＥＣＵ６０を、ＥＧＲ制御部６１、アイドリング継続時間取得部６２、及び遅延時間算出部６３等として動作させることができる。また、本実施形態では、上記の種々のセンサとして、エンジン１のエンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ９と、燃料噴射装置２０の燃料噴射量を検出する燃料噴射量センサ２２と、ＥＧＲ弁３３の開度を検出する開度検出センサ３４と、がＥＣＵ６０に電気的に接続されている。

以下、エンジン１の制御系の各部の構成についてより詳細に説明する。図２に示すように、ＥＣＵ６０は、上述したＥＧＲ制御部６１、アイドリング継続時間取得部６２、及び遅延時間算出部６３の他に、アイドリング領域算出部６４、エンジン回転数取得部６５、燃料噴射量取得部６６、及びアイドリング状態判定部６７を備える。

ＥＧＲ制御部６１は、ＥＧＲ弁３３に信号を送信することにより、ＥＧＲ弁３３を所望の速度で開き又は閉じることができる。これにより、例えば、ＥＧＲ弁３３の上流側と下流側の圧力のバランスをとりながらＥＧＲ弁３３の開度を変更して所望の開度（目標開度）に設定することができる。そうすることにより、ＥＧＲ管３１の流路断面積を適宜に設定して、ＥＧＲ量を調整することができる。

アイドリング領域算出部６４は、エンジン回転数及び燃料噴射量の２つのパラメータでみたときにエンジン１の稼動状態がアイドリング状態にあると判断される領域を算出するものである。本実施形態のアイドリング領域算出部６４は、このエンジン１が前記トラクタに用いられている旨の情報を取得して、このことを考慮してアイドリング状態にある領域（アイドリング領域）を算出する。具体的には、アイドリング状態にあると判断されるエンジン回転数の低速側の閾値Ｎ_a及び高速側の閾値Ｎ_b、並びにアイドリング状態にあると判断される燃料噴射量の低噴射量側の閾値Ｆ_a（Ｎ）及び高噴射量側の閾値Ｆ_b（Ｎ）を算出する（図３参照）。なお、燃料噴射量の低噴射量側の閾値Ｆ_a（Ｎ）及び高噴射量側の閾値Ｆ_b（Ｎ）は、エンジン回転数Ｎを入力変数とする関数として求められる。ただし、エンジン１がどのような用途で用いられるかについての情報（例えば、本実施形態では、前記トラクタに用いられる旨の情報）の他に、吸気の温度等の他の情報も考慮に入れて、アイドリング領域を算出することとしても良い。なお、図３には、エンジン回転数及び燃料噴射量の関係でみたときに、アイドリング状態にあると判断される領域（アイドリング領域）がハッチングにより示されている。

なお、図３では示していないが、アイドリング領域算出部６４の境界には適宜のヒステリシスが設けられている。これにより、エンジン１の運転状態がアイドリング領域の境界付近で小さく変動した場合でも、アイドリング状態とそうでない状態とで頻繁に切り換わるのを防止することができる。

図２に示すエンジン回転数取得部６５は、エンジン回転数センサ９で検出したエンジン１のエンジン回転数の情報を取得するものである。

燃料噴射量取得部６６は、燃料噴射量センサ２２で検出した燃料噴射装置２０の燃料噴射量の情報を取得するものである。

アイドリング状態判定部６７は、現在のエンジン１の稼動（運転）状態をエンジン回転数及び燃料噴射量の２つのパラメータでみたときに、アイドリング状態であるか否かを判定するものである。具体的には、本実施形態では、（ｉ）エンジン回転数取得部６５で取得した現在のエンジン回転数Ｎが、Ｎ_a≦Ｎ≦Ｎ_bを満たし、（ｉｉ）燃料噴射量取得部６６で取得した現在の燃料噴射量ＦがＦ_a（Ｎ）≦Ｆ≦Ｆ_b（Ｎ）を満たし、かつ、（ｉｉｉ）Ｎ_a≦Ｎ≦Ｎ_b及びＦ_a（Ｎ）≦Ｆ≦Ｆ_b（Ｎ）を同時に満たしている状態が所定時間以上続いているか否かを判定する。上記（ｉ）から（ｉｉｉ）までを全て満たす場合、アイドリング状態判定部６７は、現在のエンジン１の稼動状態がアイドリング状態であると判定する。

なお、アイドリング状態判定部６７で現在のエンジン１の稼動状態がアイドリング状態であると判定された場合、低温の排気ガス（アイドリング状態のときは、排気ガスが低温となることが知られている。）に含まれる未燃燃料成分（未燃燃料に由来する成分）がＥＧＲ装置３０に流れて凝縮してＥＧＲシステム７０に悪影響を及ぼすことを抑制するために、ＥＧＲ弁３３を閉鎖してＥＧＲシステム７０を非作動とすることとしている。この制御の詳細については後述する。

アイドリング継続時間取得部６２は、アイドリング状態判定部６７の判定結果に基づいて、アイドリング状態が継続している時間（以下、「アイドリング継続時間」と称する。）を取得するものである。

遅延時間算出部６３は、エンジン１がアイドリング状態ではなくなったとアイドリング状態判定部６７が判定した場合に、アイドリング状態のあいだ閉鎖していたＥＧＲ弁３３を開き始めるまでの時間を、アイドリング継続時間取得部６２が取得したアイドリング継続時間に基づいて算出するものである。なお、ＥＧＲ弁３３の開弁タイミングの制御については、後に詳述する。

次に、ＥＧＲ弁３３の制御のためにＥＣＵ６０により行われる処理について、図４を参照して詳細に説明する。図４は、ＥＣＵ６０により行われる処理を示すフローチャートである。

図４のフローがスタートすると、ＥＣＵ６０のエンジン回転数取得部６５は、エンジン回転数センサ９で検出したエンジン回転数Ｎを取得し、燃料噴射量取得部６６は、燃料噴射量センサ２２で検出した燃料噴射量Ｆを取得する（ステップＳ１０１）。

続いて、ＥＣＵ６０のアイドリング状態判定部６７は、上記の条件（ｉ）〜（ｉｉｉ）で述べたとおり、ステップＳ１０１で取得したエンジン回転数ＮがＮ_a≦Ｎ≦Ｎ_bを満たし、かつ、燃料噴射量ＦがＦ_a（Ｎ）≦Ｆ≦Ｆ_b（Ｎ）を満たした状態が所定時間以上継続しているか否かを判定する（ステップＳ１０２）。言い換えれば、エンジン１の稼動（運転）状態をエンジン回転数及び燃料噴射量の２つのパラメータでみたときに、所定時間前から現在まで、アイドリング領域算出部６４が計算したアイドリング領域にエンジン回転数Ｎ及び燃料噴射量Ｆが含まれている状態が続いているか否かを判定する。

ステップＳ１０２の判断で、エンジン１の稼動状態がアイドリング領域内に含まれている状態が所定時間以上継続している場合は、ＥＣＵ６０のアイドリング状態判定部６７は、エンジン１の稼動状態がアイドリング状態であると判定する（ステップＳ１０３）。この場合、ＥＣＵ６０のＥＧＲ制御部６１は、エンジン１の直前の状態がアイドリング状態であったか否かを判定する（ステップＳ１０４）。

ステップＳ１０４の判断で、直前のエンジン１の状態がアイドリング状態でなかった場合は、エンジン１が非アイドリング状態からアイドリング状態に切り換わったことを意味する。そこで、ＥＧＲ制御部６１は、排気ガスに含まれる未燃燃料成分（未燃燃料に由来する成分）が（アイドリング状態のため）低温の状態でＥＧＲ装置３０に流れてきて凝縮したりしてＥＧＲシステム７０に悪影響を及ぼすことを抑制するために、ＥＧＲ弁３３を直ちに全閉状態にするようにＥＧＲ弁３３を制御する（ステップＳ１０５）。更に、ＥＣＵ６０のアイドリング継続時間取得部６２は、アイドリング継続時間をゼロにリセットする（ステップＳ１０６）。その後、処理はステップＳ１０１に戻る。

ステップＳ１０４の判断で、エンジン１が直前も現在もアイドリング状態である場合は、ステップＳ１０５及びステップＳ１０６の処理は行われない。その代わりに、ＥＣＵ６０のアイドリング継続時間取得部６２は、アイドリング継続時間のカウントアップ処理を行う（ステップＳ１０７）。その後、処理はステップＳ１０１に戻る。

ステップＳ１０２の判断で、エンジン１の稼動状態がアイドリング領域内に含まれていないか、含まれていてもその状態が所定時間以上継続していない場合は、ＥＣＵ６０のアイドリング状態判定部６７は、エンジン１の稼動状態がアイドリング状態でないと判定する（ステップＳ１０８）。この場合、ＥＣＵ６０のＥＧＲ制御部６１は、エンジン１の直前の状態がアイドリング状態であったか否かを判定する（ステップＳ１０９）。

ステップＳ１０９の判断で、直前のエンジン１の状態がアイドリング状態であった場合は、エンジン１がアイドリング状態から非アイドリング状態に切り換わったことを意味する。そこで、ＥＣＵ６０の遅延時間算出部６３は、アイドリング状態のあいだ閉鎖していたＥＧＲ弁３３を開弁せずに待機する時間を、アイドリング継続時間取得部６２がステップＳ１０７等において計算したアイドリング継続時間に基づいて算出する（ステップＳ１１０）。より具体的には、遅延時間算出部６３は、通常の運転が開始されてからＥＧＲ弁３３を開き始めるまでの時間（開弁を遅延させるべき時間。以下、開弁遅延時間と呼ぶことがある。）を、アイドリング継続時間を用いて算出する。

アイドリング継続時間と、遅延時間算出部６３が算出するＥＧＲ弁３３の開弁遅延時間と、の関係が図５にグラフで示されている。この図５に示すように、開弁遅延時間はアイドリング継続時間が長いほど長くなるように定められるが、これは以下の理由による。

図６は、アイドリング継続時間を様々に変化させた場合について、その後に通常の運転を開始した場合に排気ガスに含まれて排出される未燃燃料成分濃度の時間変化を示すグラフである。この図６に示すように、アイドリング状態のあいだに排気側の通路（例えば、排気管１８）に堆積した未燃燃料成分が、アイドリング状態から通常の運転に切り換わるのに伴って排気ガスとともに排出される量は、通常運転開始直後に大きく増加するが、その後は時間の経過とともに減少していく。そして、未燃燃料成分の排出量のピークは、その前のアイドリング状態の継続時間が長いほど（即ち、アイドリング状態において上記のように堆積した未燃燃料成分が多量であるほど）大きくなり、当該排出量（排出濃度）が所定値まで低下するまでの時間も長くなる。このような傾向を考慮して、本実施形態では、アイドリング状態のあいだに排気側の通路（排気管１８等）に堆積した未燃燃料成分の量を推定し、通常の運転を開始してから排気側の通路に堆積していると推定される未燃燃料成分の量が閾値未満にまで減少するまでに掛かると推定される時間を、上記の開弁遅延時間として求め、この開弁遅延時間をアイドリング継続時間との関係で表した制御情報（具体的には、テーブル）を予め作成して遅延時間算出部６３に記憶している。なお、この制御情報は、図５に例示するような関係を表すことができれば、テーブルに限らず、例えば関数で表現されても良い。ＥＣＵ６０の遅延時間算出部６３は、このテーブルを参照することにより、アイドリング継続時間に対応する開弁遅延時間を取得する。

その後、ＥＣＵ６０のＥＧＲ制御部６１は、ステップＳ１１０において得られた開弁遅延時間が経過するまで、ＥＧＲ弁３３の全閉状態を維持する（ステップＳ１１１）。開弁遅延時間が経過すると、ＥＧＲ制御部６１は、ＥＧＲ弁３３を高速で（例えば、最大速度で）全開状態として（ステップＳ１１２）、続いて、ＥＧＲ量の調整のためにＥＧＲ弁３３の通常の制御を行う（ステップＳ１１３）。その後、処理はステップＳ１０１に戻る。

ステップＳ１０９の判断で、直前のエンジン１の状態がアイドリング状態でない場合は、エンジン１が非アイドリング状態（通常の運転状態）を継続していることを意味する。この場合は、ステップＳ１１０〜ステップＳ１１２の処理がスキップされ、ＥＧＲ量の調整のためにＥＧＲ弁３３の通常の制御が行われる（ステップＳ１１３）。その後、処理はステップＳ１０１に戻る。

以上のフローにより、本実施形態では、エンジン１の稼動状態が通常の運転状態になったら直ちにＥＧＲ弁３３を開き始めるのではなく、開弁遅延時間だけ遅らせてからＥＧＲ弁３３を開き始めることとしている。しかも、排気管１８に堆積した未燃燃料成分の影響が十分に少なくなるまで（未燃燃料成分の含有量が閾値未満となるまで）開弁が遅延されるように、アイドリング継続時間に応じて開弁遅延時間を異ならせることとしている。これにより、様々な状況に応じて、ＥＧＲシステム７０を非作動とする時間を極力短くしつつ、当該ＥＧＲシステム７０が排気ガスに含まれる未燃燃料成分により悪影響を受けることを抑制することができる。

即ち、例えばエンジン１がアイドリング状態であるトラクタについて作業を開始する操作がされ、エンジン１が通常の運転に移行した場合、排気ガスに含まれる窒素酸化物の量を低減するという観点だけでみると、できるだけ早くＥＧＲシステム７０を作動することが望ましい。しかし、一般的にエンジン１をアイドリング状態から通常の運転状態に切り換えたときには、アイドリング状態のあいだに排気管１８に堆積した未燃燃料成分の影響により、排気ガス中の未燃燃料成分の濃度が一時的に高まることとなる。この高濃度の未燃燃料成分が、通常の運転状態の開始に伴ってＥＧＲ弁３３が開かれることによりＥＧＲ装置３０に侵入すると、未燃燃料成分がＥＧＲ管３１の内面やＥＧＲ弁３３の周辺等で凝縮して、排気ガスの吸気側への円滑な還流を妨げてしまう場合がある。更に、未燃燃料成分がＥＧＲ管３１の内面等で凝縮すると、その上に硫黄成分（煤等）が多孔質状に堆積して、ＥＧＲ装置３０の硫酸腐食を引き起こしてしまう場合もある。そこで、本実施形態のＥＧＲシステム７０では、排気管１８に堆積している未燃燃料成分が少なくなるまでＥＧＲ弁３３を開くタイミングを遅らせる（遅延させる）こととしている。この結果、当該ＥＧＲシステム７０を未燃燃料成分から良好に保護することができる。

以上に説明したように、本実施形態のＥＧＲシステム７０は、トラクタ（図略）のエンジン１の排気ガスを吸気側に還流させるものである。このＥＧＲシステム７０は、ＥＧＲ管３１と、ＥＧＲ弁３３と、ＥＧＲ制御部６１と、アイドリング継続時間取得部６２と、遅延時間算出部６３と、を備える。ＥＧＲ管３１は、エンジン１の排気側の通路と、吸気側の通路と、を接続する。ＥＧＲ弁３３は、ＥＧＲ管３１に設けられ、開度を変更することにより排気ガスのうち吸気側に還流されるＥＧＲ量を調整可能である。ＥＧＲ制御部６１は、ＥＧＲ弁３３の開度を制御する。アイドリング継続時間取得部６２は、エンジン１のアイドリング状態の継続時間を取得する。遅延時間算出部６３は、エンジン１がアイドリング状態から通常の運転状態に切り換えられてから、アイドリング状態のときに閉じられていたＥＧＲ弁３３を開き始めるまでの時間である開弁遅延時間を、アイドリング継続時間取得部６２の取得結果に基づいて算出する。ＥＧＲ制御部６１は、エンジン１がアイドリング状態から通常の運転状態に切り換えられてから前記開弁遅延時間だけ遅延させたタイミングで、ＥＧＲ弁３３を開き始める。

これにより、以下の効果が奏される。即ち、一般的に、エンジン１をアイドリング状態から通常の運転状態に切り換えたときには、アイドリング状態のあいだに排気管１８等に堆積した未燃燃料成分の影響により、排気中の未燃燃料成分の濃度が一時的に高まる。その点を考慮して、上記の構成では、アイドリング状態から通常の運転状態に切り換えられたとき、アイドリング状態のときに閉じられていたＥＧＲ弁３３を直ちに開き始めるのではなく、遅延時間算出部６３により算出した開弁遅延時間だけ遅延させてからＥＧＲ弁３３を開き始める。これにより、未燃燃料成分がＥＧＲ管３１内等で凝縮する等してＥＧＲシステム７０に悪影響を及ぼすことを抑制することができる。

また、本実施形態のＥＧＲシステム７０において、遅延時間算出部６３は、アイドリング継続時間取得部６２の取得結果に基づいて、アイドリング状態の間に排気管１８等の排気側の通路に堆積した未燃燃料成分の量を推定し、通常の運転を開始してから排気管１８等の排気側の通路に堆積していると推定される未燃燃料成分の量が閾値未満にまで減少するまでに掛かると推定される時間を、前記開弁遅延時間として算出する。

これにより、アイドリング状態から通常の運転に切り換えられた場合に、アイドリング状態の間に排気管１８等の排気側の通路に堆積した未燃燃料成分の量が十分に減少してからＥＧＲ弁３３が開かれることになる。従って、高濃度の未燃燃料成分がＥＧＲ管３１等に侵入することを確実に防止することができ、未燃燃料成分がＥＧＲシステム７０に及ぼす悪影響を一層少なくすることができる。

また、本実施形態のＥＧＲシステム７０においては、遅延時間算出部６３は、開弁遅延時間を、アイドリング継続時間取得部６２により取得されたアイドリング状態の継続時間が長いほど長くなるように算出する。

これにより、以下の効果が奏される。即ち、一般的に、アイドリング状態の継続時間が長いほど、排気管１８等の排気側の通路に堆積する未燃燃料成分の量も増加する。その点を考慮して、アイドリング状態の継続時間が長いほど、アイドリング状態のときに閉じられていたＥＧＲ弁３３を開き始めるまでの時間が長くなるように制御することで、アイドリング状態の継続時間が短い場合には、ＥＧＲシステム７０を作動させない期間を短くすることができる。これにより、ＥＧＲシステム７０が実質的に機能しない期間を短くすることができ、排気ガスに大量の窒素酸化物が含まれてしまう状況を抑制することができる。

また、本実施形態のＥＧＲシステム７０においては、ＥＧＲ制御部６１は、エンジン１がアイドリング状態から通常の運転状態に切り換えられてから前記開弁遅延時間だけ遅延させたタイミングで、全閉状態のＥＧＲ弁３３が全開状態となるように制御する。

これにより、未燃燃料成分がＥＧＲシステム７０に及ぼす悪影響が少なくなった時点で、ＥＧＲ弁３３を一気に全開として、即時にＥＧＲシステム７０を最大限に作動させることができる。この結果、稼動時間の広い範囲にわたって、排気ガスに含まれる窒素酸化物の量を少なく抑えた状況（ＥＧＲシステムが作動している状況）を維持することができる。

以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。

上記の実施形態では、エンジン１はディーゼルエンジンであるものとしたが、必ずしもこれに限るものではなく、例えばガソリンエンジンであっても本発明を適用することができる。また、気筒の数や配列も上記の実施形態の直列４気筒型に限るものではない。

上記の実施形態では、アイドリング状態判定部６７は、現在のエンジン１の稼動（運転）状態をエンジン回転数及び燃料噴射量の２つのパラメータでみることにより、アイドリング状態であるか否かを判定するものとした。しかしながら、アイドリング状態を判定する方法はこれに限るものではなく、例えばこれに代えて、前記トラクタのアクセルが操作されているか否かをアクセルポジションセンサにより検出し、その検出結果に基づいてアイドリング状態であるか否かを判定することとしても良い。

アイドリング領域算出部６４が計算するアイドリング領域は、図３に示す領域とすることに限らず、状況等に応じて変更することができる。

上記の実施形態では、図５に示す制御情報（テーブル）においては、通常の運転が開始されてからＥＧＲ弁３３を開き始めるまでの時間（開弁遅延時間）は、アイドリング継続時間が長くなるにつれて加速度的に増加するように定めている。しかしながら、必ずしもこれに限るものではなく、例えばこれに代えて、開弁遅延時間が、アイドリング継続時間が長くなるにつれて直線的に増加するように定めても良い。

上記の実施形態では、通常運転が開始されてから、遅延時間算出部６３により算出した開弁遅延時間だけ経過してからＥＧＲ弁３３を開き始める際には、例えば最大速度でＥＧＲ弁３３を開いている。しかしながら、これに限るものではなく、ＥＧＲ弁３３の上流側と下流側の圧力のバランスを考慮した所望の速度でＥＧＲ弁３３を開くものとしても良い。あるいは、遅延時間算出部６３により算出した開弁遅延時間だけ経過してからＥＧＲ弁３３を開き始める際に、算出された当該開弁遅延時間に応じて、ＥＧＲ弁３３の開弁速度や開度を適宜補正することとしても良い。

上記の実施形態では、エンジン１には過給機４０が備えられているものとしたが、必ずしもこれに限るものではなく、過給機４０を備えないエンジンであっても本発明を適用することができる。

上記の実施形態では、エンジン１が搭載される移動体はトラクタであるものとした。しかしながら、これに限るものではなく、例えばこれに代えて、移動体をコンバイン等の他の農業用作業車両とすることもできるし、トラックやフォークリフト等の農業用以外の作業車両とすることもできるし、あるいは船舶等とすることもできる。

１エンジン
３１ＥＧＲ管
３３ＥＧＲ弁
６１ＥＧＲ制御部
６２アイドリング継続時間取得部
６３遅延時間算出部
７０ＥＧＲシステム

Claims

移動体の内燃機関の排気ガスを吸気側に還流させるＥＧＲシステムにおいて、
前記内燃機関の排気側の通路と、吸気側の通路と、を接続するＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路に設けられ、開度を変更することにより排気ガスのうち吸気側に還流されるＥＧＲ量を調整可能なＥＧＲ弁と、
前記ＥＧＲ弁の開度を制御するＥＧＲ制御部と、
前記内燃機関のアイドリング状態の継続時間を取得するアイドリング継続時間取得部と、
前記内燃機関がアイドリング状態から通常の運転状態に切り換えられてから、アイドリング状態のときに閉じられていた前記ＥＧＲ弁を開き始めるまでの時間である開弁遅延時間を、前記アイドリング継続時間取得部の取得結果に基づいて算出する遅延時間算出部と、
を備え、
前記ＥＧＲ制御部は、前記内燃機関がアイドリング状態から通常の運転状態に切り換えられてから前記開弁遅延時間だけ遅延させたタイミングで、前記ＥＧＲ弁を開き始めるとともに、
前記遅延時間算出部は、前記アイドリング継続時間取得部の取得結果に基づいて、アイドリング状態の間に前記排気側の通路に堆積した未燃燃料成分の量を推定し、通常の運転を開始してから前記排気側の通路に堆積していると推定される未燃燃料成分の量が閾値未満にまで減少するまでに掛かると推定される時間を、前記開弁遅延時間として算出することを特徴とするＥＧＲシステム。
請求項１に記載のＥＧＲシステムであって、
前記遅延時間算出部は、前記開弁遅延時間を、前記アイドリング継続時間取得部により取得されたアイドリング状態の継続時間が長いほど長くなるように算出することを特徴とするＥＧＲシステム。
請求項１又は２に記載のＥＧＲシステムであって、
前記ＥＧＲ制御部は、前記内燃機関がアイドリング状態から通常の運転状態に切り換えられてから前記開弁遅延時間だけ遅延させたタイミングで、全閉状態の前記ＥＧＲ弁が全開状態となるように制御することを特徴とするＥＧＲシステム。