CN113294267B - 内燃机的冷却系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能避免或抑制EGR气体温度的响应延迟并且利用EGR气体的除湿来抑制冷凝水在中间冷却器的产生的内燃机的冷却系统。冷却系统搭载于具备包括EGR通路的EGR装置的内燃机。冷却系统具备：配置于进气通路的中间冷却器、配置于EGR通路的EGR冷却器、冷凝水排出器、散热器、第一循环流路以及泵。冷凝水排出器将在EGR冷却器内产生的冷凝水从EGR通路排出。散热器能将第一制冷剂冷却到流入EGR冷却器的EGR气体的露点以下。第一循环流路使第一制冷剂按散热器、EGR冷却器以及中间冷却器的顺序循环。泵配置于第一循环流路，使第一制冷剂循环以使EGR冷却器的出口气体温度成为流入EGR冷却器的EGR气体的露点以下。

Description

内燃机的冷却系统
技术领域
本发明涉及内燃机的冷却系统，更详细而言，涉及具有内燃机的进气以及EGR气体的冷却功能的冷却系统。
背景技术
在专利文献1中，公开了一种带有EGR(Exhaust Gas Re-circulation，废气再循环)装置的内燃机的增压系统。该EGR装置具备对EGR气体进行冷却的EGR冷却器。增压系统具备对进气进行冷却的中间冷却器。向EGR冷却器供给对内燃机(发动机主体)进行冷却的制冷剂(在此称为“制冷剂A”)。另一方面，经由与向EGR冷却器供给的制冷剂A的循环流路不同系统的循环流路向中间冷却器供给制冷剂(在此称为“制冷剂B”)。而且，上述的增压系统在判定为在中间冷却器有可能产生冷凝水的情况下，通过增加向EGR冷却器供给的制冷剂A的循环流量而在EGR冷却器内积极地产生冷凝水，且通过气液分离器将产生的冷凝水排出到外部。并且，通过向进气系统供给以这种方式降低了湿度的EGR气体，抑制了冷凝水在中间冷却器的产生。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2017－057788号公报
根据专利文献1所述的技术，如上所述，用于在EGR冷却器内积极地产生冷凝水的、制冷剂A向EGR冷却器的循环流量的增加是在判定为在中间冷却器有可能产生冷凝水之后执行的。例如，在发动机运转状态(例如，气体流量或增压压力)急变的情况下，即使增加制冷剂A向EGR冷却器的循环流量，至EGR气体温度随之变化也需要时间。因此，例如，在判定为伴有发动机运转状态的急变在中间冷却器有可能产生冷凝水的情况下，有可能不易对该急变响应性良好地在EGR冷却器内产生冷凝水。
发明内容
本发明是鉴于上述这样的问题而完成的，其目的在于，提供一种内燃机的冷却系统，能避免或抑制EGR气体温度的响应延迟，并且利用EGR气体的除湿来抑制冷凝水在中间冷却器的产生。
用于解决问题的方案
本发明的内燃机的冷却系统搭载于具备包括连接排气通路和进气通路的EGR通路的EGR装置的内燃机。
冷却系统具备：中间冷却器、EGR冷却器、冷凝水排出器、散热器、第一循环流路以及泵。中间冷却器配置于进气通路，对进气进行冷却。EGR冷却器配置于EGR通路，对EGR气体进行冷却。冷凝水排出器将在EGR冷却器内产生的冷凝水从EGR通路排出。散热器能将第一制冷剂冷却到流入EGR冷却器的EGR气体的露点以下。第一循环流路使第一制冷剂按散热器、EGR冷却器以及中间冷却器的顺序循环。泵配置于第一循环流路，使第一制冷剂循环以使EGR冷却器的出口气体温度成为流入EGR冷却器的EGR气体的露点以下。
可以是，冷却系统还具备：第二循环流路，在从EGR通路内的EGR气体的流动方向观察时比第一循环流路靠上游侧向EGR冷却器供给第一制冷剂或与第一制冷剂不同的第二制冷剂，在EGR冷却器的内部与第一循环流路分离，且不经由中间冷却器。
可以是，第二循环流路是独立于第一循环流路且使第二制冷剂循环的流路。
可以是，冷却系统被配置为：温度比流入EGR冷却器的EGR气体的露点高的第二制冷剂从第二循环流路被供给到EGR冷却器。
可以是，EGR冷却器包括：第一EGR冷却器部，包括作为第一循环流路的一部分的第一EGR冷却器内部流路；以及第二EGR冷却器部，包括作为第二循环流路的一部分的第二EGR冷却器内部流路。而且可以是，第二EGR冷却器部相对于第一EGR冷却器部配置在竖直方向上侧。
可以是，第一EGR冷却器部由奥氏体系不锈钢形成。而且可以是，第二EGR冷却器部由铁素体系不锈钢形成。
发明效果
根据本发明，流入EGR冷却器的EGR气体被在第一循环流路循环的第一制冷剂冷却，以使EGR冷却器的出口气体温度成为流入EGR冷却器的EGR气体的露点以下。并且，从EGR气体产生的冷凝水通过冷凝水排出器从EGR通路排出。即，在穿过EGR冷却器时EGR气体被除湿。向中间冷却器供给除湿后的EGR气体和新气的混合气体。该混合气体的露点由于EGR气体的除湿而降低。此外，在第一循环流路内，第一制冷剂按散热器、EGR冷却器以及中间冷却器的顺序循环，因此供给到中间冷却器的第一制冷剂的温度与向EGR冷却器流入时相比变高。因此，向中间冷却器供给时的第一制冷剂的温度相对于混合气体的露点成为高侧。因此，即使不进行用于确保EGR气体温度的响应性的复杂控制等对策，也能利用EGR气体的除湿来抑制冷凝水在中间冷却器的产生。
附图说明
图1是表示搭载有本发明的第一实施方式的冷却系统的内燃机的构成的示意图。
图2是表示本发明的第一实施方式的冷却系统的构成的示意图。
图3是表示图2所示的EGR冷却器的具体构造的一个例子的示意图。
图4是表示本发明的第一实施方式的与EGR控制和冷却系统的控制相关的处理的例程的流程图。
图5是表示第一泵的流量与EGR冷却器入口气体温度Tgi之间的关系的图表。
图6是表示本发明的第二实施方式的冷却系统的构成的示意图。
图7是表示本发明的第三实施方式的冷却系统的构成的示意图。
图8是表示本发明的具有两级冷却构造的EGR冷却器的其他例子的示意图。
附图标记说明
1、2、3：冷却系统；10：内燃机；10a：发动机主体；12：涡轮增压器；16：进气通路；18：排气通路；24：中间冷却器；34：EGR装置；36：EGR通路；38、90、100：EGR冷却器；38a：第一EGR冷却器部；38b：第二EGR冷却器部；38c：EGR冷却器的内部气体流路；40：冷凝水排出器；42：EGR阀；44：排水路；50、82、92：第一循环流路；52：泵(第一泵)；54、86：散热器(第一散热器)；56：第一循环流路的冷却器内部流路；60、84：第二循环流路；62：第二泵；64：第二散热器；66：第二循环流路的冷却器内部流路；70：电子控制单元(ECU)；72：EGR冷却器入口气体温度传感器；74：发动机水温传感器。
具体实施方式
在以下说明的各实施方式中，对各图中共同的要素赋予相同的附图标记，省略或简化重复的说明。此外，在以下所示的实施方式中提及各要素的个数、数量、量、范围等数的情况下，除了特别明示的情况、原理上明显特定于该数的情况以外，本发明不限定于该提及的数。此外，以下所示的实施方式中说明的构造、步骤等，除了特别明示的情况、明显在原理上特定于此的情况以外，对于本发明不一定是必需的。
1.第一实施方式
参照图1～图5，对本发明的第一实施方式进行说明。
1－1.冷却系统和搭载有该冷却系统的内燃机的构成
图1是表示搭载有第一实施方式的冷却系统1的内燃机10的构成的示意图。图1所示的内燃机10作为一个例子是火花点火式发动机(例如，汽油发动机)，但也可以是压缩点火式发动机。内燃机10例如搭载于车辆。内燃机10作为一个例子是直列四缸型发动机，但内燃机10的气缸数和气缸配置没有特别限定。内燃机10是增压发动机，作为增压器的一个例子具备涡轮增压器12。
进气通路16和排气通路18与内燃机10的各气缸14连通。在进气通路16的入口附近装配有空气滤清器20。在空气滤清器20的下游设有输出与吸入到进气通路16的空气(新气)的流量相应的信号的空气流量传感器22。
在进气通路16中的空气流量传感器22的下游配置有涡轮增压器12的压缩机12a。在压缩机12a的下游配置有对由压缩机12a压缩的进气进行冷却的水冷式的中间冷却器24。由中间冷却器24冷却的进气在EGR的非执行中是新气，在EGR的执行中是新气和EGR气体的混合气体。在进气通路16中的压缩机12a与中间冷却器24之间的部位，配置有用于控制吸入空气量的电子控制式的主节气门26。此外，在压缩机12a的上游配置有电子控制式的副节气门28。
在排气通路18从上游侧依次配置有涡轮增压器12的涡轮12b、上游侧催化剂(所谓的起始催化剂(start catalyst))30以及下游侧催化剂(所谓的底板下催化剂(underfloorcatalyst))32。该催化剂30和32作为一个例子是三元催化剂。
内燃机10具备EGR装置34。EGR装置34包括EGR通路36。EGR通路36在其一端从排气通路18分支，在另一端与进气通路16合流。即，EGR通路36连接排气通路18和进气通路16。更详细而言，在图1所示的一个例子中，EGR装置34作为一个例子是低压回路(LPL，LowPressure Loop)式。EGR通路36在比涡轮12b靠下游(在图1中，上游侧催化剂30与下游侧催化剂32之间)与排气通路18连接，在压缩机12a的上游与进气通路16连接。
在EGR通路36，从EGR气体的流动方向D1的上游侧依次配置有EGR冷却器38、冷凝水排出器40以及EGR阀42。当EGR阀42打开时，在排气通路18中流动的排气的一部分穿过EGR通路36作为EGR气体回流到进气通路16。EGR冷却器38对在EGR通路36中流动的EGR气体进行冷却。参照图3说明EGR冷却器38的具体构造例。需要说明的是，通过EGR阀42的开度调整来控制导入到进气通路16的EGR气体的流量。此外，通过减小副节气门28的开度而降低压缩机12a的入口侧压力，也能提高EGR气体的流量。
冷凝水排出器(以下，也简称为“排出器”)40将在EGR冷却器38内产生的冷凝水从EGR通路36排出。排出器40的一个例子是气液分离器(离心分离式或挡板式(碰撞式)等)。通过这样的气液分离器的利用，能从包含冷凝水的EGR气体分离并捕集冷凝水。捕集到排出器40的冷凝水经由排水路44排出到排气通路18(例如，上游侧催化剂30与下游侧催化剂32之间的部位)。需要说明的是，在图1所示的例子中，排出器40配置在EGR冷却器38的下游侧，但冷凝水排出器也可以嵌入到EGR冷却器38中。此外，作为冷凝水排出器的其他例子，也可以使用设于EGR冷却器自身且将滴落到EGR冷却器的下部的冷凝水排出到EGR通路之外的排放机构。
在EGR通路36中的EGR冷却器38的入口附近配置有对流入EGR冷却器38的EGR气体的温度进行检测的EGR冷却器入口气体温度传感器72。
图2是表示第一实施方式的冷却系统1的构成的示意图。在上述的图1所示的内燃机10的例子中，“内燃机10的冷却系统1”包括：对进气进行冷却的中间冷却器24、对EGR气体进行冷却的EGR冷却器38以及附随于EGR冷却器38的冷凝水排出器40。在图2中与中间冷却器24、EGR冷却器38以及排出器40一起，示出了冷却系统1的其他的主要构成要素的例子。
如图2所示，冷却系统1具备双系统的第一循环流路50和第二循环流路60。第一循环流路50和第二循环流路60都是闭环(close-loop)，相互独立。在第一循环流路50内供第一制冷剂循环，在第二循环流路60内供与第一制冷剂不同的第二制冷剂循环。第一和第二制冷剂典型地是冷却水(冷却剂)。更详细而言，第二循环流路60主要对内燃机10的主体(发动机主体)10a进行冷却。这里所说的发动机主体10a至少包括缸体。第一循环流路50为了在与发动机主体10a不同的系统中对中间冷却器24进行冷却而与第二循环流路60分离。换言之，第二循环流路60被配置为不经由中间冷却器24。对发动机主体10a进行冷却的第二制冷剂基本上温度比对中间冷却器24进行冷却的第一制冷剂高。因此，第二制冷剂也被称为“HT(高温)冷却水”，第一制冷剂也被称为“LT(低温)冷却水”。
在图2所示的冷却系统1的例子中，EGR冷却器38利用LT冷却水(第一制冷剂)和HT冷却水(第二制冷剂)双方进行冷却。具体而言，如后面参照图3详细说明的那样，EGR冷却器38具有供LT冷却水流动的第一EGR冷却器部38a和供HT冷却水流动的第二EGR冷却器部38b。
在第一循环流路50配置有第一泵52。第一泵52例如是电动泵，能控制在第一循环流路50内循环的LT冷却水的流量。第一泵52使LT冷却水(第一制冷剂)在第一循环流路50内循环，以使EGR冷却器出口气体温度Tgo成为EGR气体的露点Td以下。
此外，在第一循环流路50配置有如下设备，以使在第一泵52的工作中LT冷却水按第一散热器54、第一EGR冷却器部38a以及中间冷却器24的顺序循环。更详细而言，第一EGR冷却器部38a包括作为第一循环流路50的一部分的第一EGR冷却器内部流路56。中间冷却器24包括作为第一循环流路50的一部分的IC冷却器内部流路58。
第一散热器54具有能将LT冷却水(第一制冷剂)冷却至用于在第一EGR冷却器部38a内将EGR气体冷却到露点Td以下所需的温度的冷却能力。更详细而言，第一散热器54可以通过例如预先增大第一散热器54的热交换面积而具有这样的冷却能力，以使LT冷却水温度充分低于EGR气体的露点Td。此外，例如，第一散热器54也可以被配置为：利用用于第一散热器54与外部空气的热交换的通风风扇(省略图示)和检测LT冷却水温度的LT冷却水温传感器(省略图示)而具有上述的冷却能力。具体而言，可以通过与LT冷却水温传感器的输出相应地驱动通风风扇以得到“足以维持用于将EGR气体冷却到露点Td以下所需的LT冷却水温度的冷却能力”，由此第一散热器54具有“能将LT冷却水(第一制冷剂)冷却至用于将EGR气体冷却到露点Td以下所需的温度的冷却能力”。需要说明的是，在图2所示的冷却系统1中，第一泵52和第一散热器54分别相当于本发明的“泵”和“散热器”的一个例子。
在第二循环流路60配置有第二泵62。内燃机10具有曲轴。第二泵62例如可以是曲轴驱动式，或者是电动式。此外，在第二循环流路60配置有发动机主体10a、第二EGR冷却器部38b以及第二散热器64。更详细而言，第二EGR冷却器部38b包括作为第二循环流路60的一部分的第二EGR冷却器内部流路66。在第二循环流路60配置有检测HT冷却水的温度的发动机水温传感器74。发动机水温传感器74作为一个例子配置在发动机主体10a的出口附近。
在图2所示的第二循环流路60的例子中，在第二散热器64向大气散热后的HT冷却水按发动机主体10a和第二EGR冷却器部38b的顺序流动。然而，第二循环流路60也可以被配置为：与该例子相反，从第二散热器64通过后的HT冷却水按第二EGR冷却器部38b和发动机主体10a的顺序流动。
此外，从EGR气体的流动方向D1观察时，如图1所示，高温侧的具有第二EGR冷却器内部流路66的第二EGR冷却器部38b配置在比低温侧的具有第一EGR冷却器内部流路56的第一EGR冷却器部38a靠上游侧。
图3是表示图2所示的EGR冷却器38的具体构造的一个例子的示意图。图3的纸面上侧相当于竖直方向D2的上侧。如图3所示，高温侧的第二EGR冷却器部38b相对于低温侧的第一EGR冷却器部38a配置在竖直方向D2的上侧。
更详细而言，在EGR冷却器38的内部形成有作为EGR通路36的一部分发挥功能的多个内部气体流路38c。各个内部气体流路38c例如形成为管状。如图3所示，这些内部气体流路38c以沿着竖直方向D2延伸的方向配置。即，EGR气体的流动方向D1与竖直方向D2平行，EGR冷却器38的EGR气体入口38d相对于EGR气体出口38e位于竖直方向D2的上侧。
第一EGR冷却器内部流路56具有LT冷却水入口56a和LT冷却水出口56b。作为一个例子，LT冷却水入口56a形成于竖直方向D2的上侧(EGR气体的上游侧)的端部，LT冷却水出口56b形成于竖直方向D2的下侧(EGR气体的下游侧)的端部。从LT冷却水入口56a流入第一EGR冷却器内部流路56内的LT冷却水在各内部气体流路38c的周围流动后从LT冷却水出口56b流出。第二EGR冷却器内部流路66具有HT冷却水入口66a和HT冷却水出口66b。第二EGR冷却器内部流路66的形状例子与第一EGR冷却器内部流路56的形状例子相同，因此在此省略其说明。
位于EGR气流的下游侧且竖直方向D2的下侧的第一EGR冷却器部38a作为一个例子由奥氏体系不锈钢形成。奥氏体系不锈钢与铁素体系不锈钢相比耐腐蚀性优异。另一方面，位于EGR气流的上游侧且竖直方向D2的上侧的第二EGR冷却器部38b作为一个例子由铁素体系不锈钢形成。铁素体系不锈钢与奥氏体系不锈钢相比耐热性优异。
位于EGR气体的流动方向D1的上游侧的第二EGR冷却器部38b内的内部气体流路38c与位于EGR气体的流动方向D1的下游侧的第一EGR冷却器部38a的内部气体流路38c连续。换言之，在图3所示的EGR冷却器38的构成例中，两个热交换器作为第一EGR冷却器部38a和第二EGR冷却器部38b一体地组合。根据这样的构造，能紧凑地构成具有两级冷却构造的EGR冷却器。需要说明的是，第一EGR冷却器部38a和第二EGR冷却器部38b各自相对于EGR冷却器38的容积的比例考虑例如在EGR冷却器38内流动的EGR气体的温度分布和LT冷却水的受热量来决定。
图1所示的系统具备对内燃机10和冷却系统1进行控制的电子控制单元(Electronic Control Unit，ECU)70。ECU70具有处理器70a和存储器70b。在存储器70b存储有包括用于内燃机10和冷却系统1的各控制的映射图的各种数据和各种控制程序。ECU70从用于控制内燃机10和冷却系统1的各种传感器取入传感器信号。这里所说的各种传感器包括上述的空气流量传感器22、EGR冷却器入口气体温度传感器72以及发动机水温传感器74。处理器70a使用取入的传感器信号，并且从存储器70b读出并执行控制程序，输出用于操作各种致动器的操作信号。这里所说的各种致动器包括上述的节气门26、28、EGR阀42以及第一泵52。由此，实现了基于ECU70的各种控制。
1－2.冷却系统的动作
根据如上所述构成的冷却系统1，穿过位于EGR气体的流动方向D1的上游侧的第二EGR冷却器部38b的EGR气体被HT冷却水冷却。HT冷却水的温度随着内燃机10的预热进行而上升，至少在内燃机10的预热完成后比EGR气体的露点Td高。此外，EGR气体在穿过第二EGR冷却器部38b后，在第一EGR冷却器部38a被LT冷却水进一步地冷却。如此，EGR冷却器38具有两级冷却构造。
根据第一循环流路50，在第一散热器54刚向大气中散热后的相对低温的LT冷却水在中间冷却器24(IC冷却器内部流路58)之前先被供给到第一EGR冷却器部38a(第一EGR冷却器内部流路56)。第一泵52使LT冷却水(第一制冷剂)在第一循环流路50内循环，以使EGR冷却器出口气体温度Tgo成为EGR气体的露点Td以下。由此，在第一EGR冷却器部38a内EGR气体被冷却至露点Td以下。其结果是，EGR气体中的水分冷凝。如此，在第一EGR冷却器部38a积极地生成冷凝水。产生的冷凝水被排出器40捕集，排出到EGR通路36之外(排气通路18)。由此，EGR气体被除湿。
如上所述除湿后的EGR气体被导入到进气通路16。在图1所示的例子中，EGR气体被导入到压缩机12a的上游位置。其结果是，EGR气体一边与新气混合一边被吸入到压缩机12a中。
在EGR气体的导入时，除湿后的EGR气体和新气的混合气体流入中间冷却器24。由于EGR气体被除湿，与没有除湿的情况相比该混合气体的露点降低。而且，根据本实施方式的第一循环流路50的构成，通过与第一EGR冷却器部38a中的EGR气体的热交换而受热后的LT冷却水供给到中间冷却器24(IC冷却器内部流路58)。即，在第一EGR冷却器部38a使EGR气体中的水分冷凝而将EGR气体除湿，并且温度比向第一EGR冷却器部38a供给时高的LT冷却水被供给到中间冷却器24。因此，向中间冷却器24供给时的LT冷却水的温度相对于混合气体的露点成为高侧的值。
1－3.EGR控制和冷却系统的控制
图4是表示第一实施方式的与EGR控制和冷却系统1的控制相关的处理的例程的流程图。本例程在内燃机10的运转中重复执行。
在图4所示的例程中，首先，ECU70在步骤S100中判定HT冷却水温度(发动机冷却水温)Th是否比EGR气体的露点Td高。露点Td更详细而言是流入EGR冷却器38的EGR气体(被EGR冷却器38除湿前的EGR气体)的露点。基本上，HT冷却水在内燃机10的运转中(曲轴的旋转中)始终在第二循环流路60内循环。当内燃机10冷启动时，HT冷却水温度Th由于从内燃机10接收的热随着时间推移而上升。本判定所用的HT冷却水温度Th例如使用发动机水温传感器74获取。
EGR气体的露点Td为55℃左右。另一方面，流入第二EGR冷却器部38b的HT冷却水的温度Th在冷态时比露点Td低，但随着发动机预热进行而比露点高。作为在本步骤S100中所用的露点Td，例如可以使用预先求出的固定值。另一方面，更详细而言，露点Td与EGR气体的湿度相应地变化。因此，也可以检测或推定流入EGR冷却器38的EGR气体的湿度，将考虑EGR气体的湿度而计算出的露点Td用于本判定。
在步骤S100中HT冷却水温度Th比EGR气体的露点Td高的情况下，ECU70进入步骤S102。在步骤S102中，ECU70执行EGR。在发动机预热中HT冷却水温度Th上升，超过露点Td时开始EGR。通过设为超过露点Td后开始EGR，防止了因在冷态时供给温度比露点Td低的HT冷却水而在第二EGR冷却器部38b内产生冷凝水。在EGR的执行中，调整EGR阀42的开度，以便按与例如发动机运转条件(发动机转矩和发动机转速)相应的EGR率导入EGR气体。
ECU70在进入步骤S102执行EGR的情况下，执行基于步骤S104的处理的LT冷却水循环控制。具体而言，在步骤S104中，ECU70控制第一泵52的流量(循环流量)，以使EGR冷却器出口气体温度Tgo成为EGR气体的露点Td以下。
EGR执行时的LT冷却水循环控制的一个例子如下。图5是表示第一泵52的流量与EGR冷却器入口气体温度Tgi之间的关系的图表。图5的纵轴表示用于将EGR冷却器出口气体温度Tgo控制在露点Td以下所需的第一泵52的所需流量Qp。如果EGR气体流量相同，则如图5所示，EGR冷却器入口气体温度Tgi越高，该所需流量Qp越多。因此，在LT冷却水循环控制的一个例子中，所需流量Qp以在确定了图5所示这样的关系的映射图中EGR冷却器入口气体温度Tgi越高则越多的方式被预先设定，并存储在存储器70b中。并且，ECU70根据这样的映射图获取与EGR冷却器入口气体温度Tgi相应的所需流量Qp，控制第一泵52的流量以成为获取的所需流量Qp。EGR冷却器入口气体温度Tgi能用例如上述的温度传感器72来获取。此外，虽然在此省略了图示，但与EGR冷却器入口气体温度Tgi同样地，在EGR通路36中流动的EGR气体的流量越多则所需流量Qp越多。因此，所需流量Qp可以设定为EGR气体的流量越多则越多。EGR气体的流量例如可以基于由空气流量传感器22检测的吸入空气流量和EGR率来计算。
另一方面，在由于内燃机10处于冷状态而在步骤S100中HT冷却水温度Th为EGR气体的露点Td以下的情况下，ECU70进入步骤S106。在步骤S106中，ECU70停止(禁止)EGR。
此外，ECU70在进入步骤S106而停止(禁止)EGR的情况下，执行基于步骤S108的处理的LT冷却水循环控制。在该EGR停止时的LT冷却水循环控制中，ECU70根据中间冷却器24的冷却要求来控制第一泵52的流量。具体而言，当内燃机10处于冷状态时在低负荷区域在中间冷却器24使进气过度冷却时，容易产生失火(misfire)。此外，在EGR停止的情况下，可以不向第一EGR冷却器部38a供给LT冷却水，反之也可以供给LT冷却水。因此，在EGR停止时的LT冷却水循环控制的一个例子中，ECU70控制LT冷却水的流量(第一泵52的流量)，以使其在发动机转矩为规定值以下的低负荷条件下，与发动机转矩比该规定值高的负荷条件相比少。或者，也可以在这样的低负荷条件下，停止LT冷却水的循环。此外，也可以在发动机转矩比上述规定值高的负荷条件下，为了提高内燃机10的输出性能，发动机转矩和发动机转速中的至少一方越高，越提高LT冷却水的流量。
1－4.效果
根据以上说明的本实施方式的冷却系统1，在EGR的执行中，第一泵52使LT冷却水(第一制冷剂)在第一循环流路50内循环，以使EGR冷却器出口气体温度Tgo成为EGR气体的露点Td以下。由此，EGR气体被第一EGR冷却器部38a和排出器40除湿。向中间冷却器24供给除湿后的EGR气体和新气的混合气体。该混合气体的露点由于EGR气体的除湿而降低。此外，在第一循环流路50内，LT冷却水按第一散热器54、EGR冷却器38(第一EGR冷却器部38a)以及中间冷却器24的顺序循环，因此供给到中间冷却器24的LT冷却水的温度与向第一EGR冷却器部38a流入时相比变高。因此，向中间冷却器24供给时的LT冷却水的温度相对于混合气体的露点成为高侧。因此，即使不进行用于确保EGR气体温度的响应性的复杂控制等对策，也能利用EGR气体的除湿来抑制冷凝水在中间冷却器24的产生。
此外，本实施方式的冷却系统1具备：具有两级冷却构造的EGR冷却器38以及第二循环流路60。第二循环流路60独立于第一循环流路50，且向第二EGR冷却器部38b供给第二制冷剂(HT冷却水)，该第二EGR冷却器部38b从EGR气体的流动方向D1观察时位于比第一循环流路50靠上游侧。根据这样的构成，能在EGR气体流入第一EGR冷却器部38a之前，在第二EGR冷却器部38b对EGR气体进行预备冷却。由此，例如与后述的图7所示的例子相比，能减少用于中间冷却器24的冷却的第一制冷剂(LT冷却水)从EGR气体接收到的热量，因此能抑制因第一制冷剂的温度上升而引起的中间冷却器24的进气冷却能力的降低。因此，能抑制冷凝水在中间冷却器24的产生，并且对进气(混合气体)进行良好的冷却。另外，被第二EGR冷却器部38b预备冷却后的EGR气体流向第一EGR冷却器部38a。因此，只要满足对冷凝水的耐腐蚀性，甚至可以选择耐热性比较低的材质(例如，奥氏体系不锈钢)作为第一EGR冷却器部38a的材质。
关于EGR冷却器38的两级冷却构造，在图2所示的冷却系统1的例子中，例如与后述的图6所示的例子不同，第二循环流路60完全独立于第一循环流路50，与LT冷却水不同的HT冷却水在第二循环流路60内流动。根据这样的构成，EGR气体的冷却能由相互不同的系统的LT冷却水和HT冷却水分担。因此，例如当与图6所示的例子比较时，能降低第一循环流路50整体的冷却负荷(谋求第一散热器54的小型化)，并且减少用于中间冷却器24的冷却的LT冷却水(第一制冷剂)从EGR气体接收到的热量。此外，通过利用完全独立于第一循环流路50的第二循环流路60，与图6所示的例子不同，无需利用第一制冷剂用于预备冷却，因此能在减少第一制冷剂的流量的同时进行预备冷却。
此外，在本实施方式的冷却系统1中，HT冷却水(第二制冷剂)基本上(换言之，除了冷态时)温度比EGR气体的露点Td高。如此，即使温度比露点Td高的HT冷却水被供给到第二EGR冷却器部38b，也不在第二EGR冷却器部38b的内部从EGR气体产生冷凝水。因此，只要满足耐热性，甚至可以选择耐腐蚀性比较低的材质(例如，铁素体系不锈钢)作为第二EGR冷却器部38b的材质。
此外，在本实施方式的冷却系统1中，如图3所示，供HT冷却水流动的第二EGR冷却器部38b相对于供LT冷却水流动的第一EGR冷却器部38a配置在竖直方向D2的上侧。并且，第二EGR冷却器部38b与第一EGR冷却器部38a相比位于EGR气流的上游侧。根据这样的构成，能防止在第一EGR冷却器部38a内的内部气体流路38c中产生的冷凝水由于气流和重力的作用而流入第二EGR冷却器部38b。需要说明的是，在图3所示的例子中，EGR冷却器38以EGR气体的流动方向D1与竖直方向D2平行的方式配置。然而，在发挥本效果方面，该方向D1和D2也可以不严格平行。即，只要是EGR气体从位于竖直方向D2的上侧的第二EGR冷却器部38b流向位于下侧的第一EGR冷却器部38a这样的配置，EGR气体的流动方向D1也可以相对于竖直方向D2倾斜。
而且，在本实施方式的冷却系统1中，第一EGR冷却器部38a由耐腐蚀性优异的奥氏体系不锈钢形成，且第二EGR冷却器部38b由耐热性优异的铁素体系不锈钢形成。由此，能抑制在第一EGR冷却器部38a内产生的冷凝水引起的腐蚀，且即使高温的HT冷却水被导入第二EGR冷却器部38b，也能抑制热引起的不良状况的产生。如此，根据冷却系统1，能兼顾EGR冷却器38的耐热性和耐腐蚀性，并且对EGR气体进行高效的冷却。
1－5.第一实施方式的变形例
1－5－1.EGR执行时的第一泵的控制的其他例子
用于在EGR的执行中使EGR冷却器出口气体温度Tgo为EGR气体的露点Td以下的第一泵52的控制(LT冷却水循环控制)不限于在步骤S104中说明的例子那样调整第一泵52的流量。即，由于LT冷却水按第一EGR冷却器部38a和中间冷却器24的顺序流动，因此，无论LT冷却水的流量(第一泵52的流量)如何，向中间冷却器24流入时的LT冷却水的温度都比向第一EGR冷却器部38a流入时高。并且，流入中间冷却器24的气体(就是说，在第一EGR冷却器部38a中除湿后的EGR气体和新气的混合气体)的露点由于EGR气体的除湿而降低。因此，即使相对于所需流量Qp过度地提高第一泵52的LT冷却水的流量，也能抑制冷凝水在中间冷却器24的产生。并且，第一泵52的流量越多，越能在第一EGR冷却器部38a对EGR气体进行更充分的除湿，且能在中间冷却器24对进气进行更有效的冷却。因此，从内燃机10的燃料效率和输出的观点来看，优选提高第一泵52的流量。
因此，以EGR执行中的第一泵52的流量是能将EGR冷却器出口气体温度Tgo降低到EGR气体的露点Td以下的值为条件，该流量也可以是最大流量(第一泵52能输出的最大流量)等所期望的固定值。如此，用于使EGR冷却器出口气体温度Tgo为EGR气体的露点Td以下的第一泵52的工作未必需要步骤S104的处理那样的由ECU70进行的流量控制。另外，根据步骤S104的处理那样地按照所需流量Qp来进行流量控制的例子，能谋求第一泵52的省动力化，并且使EGR冷却器出口气体温度Tgo降低到露点Td以下。
1－5－2.处理例程的其他例子
根据国家或地区的不同，有时在向内燃机10供给的燃料中含有氯。在这样的国家或地区中，具有含有氯的燃料成分的EGR气体有可能被供给到第二EGR冷却器部38b。在HT冷却水温度Th成为EGR气体的露点Td以下的冷状态下，具有含有氯的燃料成分的EGR气体被供给到第二EGR冷却器部38b时，恐怕会在第二EGR冷却器部38b产生腐蚀。关于这一点，根据上述的图4所示的例程，在步骤S100中HT冷却水温度Th成为露点Td以下的情况下，停止(禁止)EGR。由此，即使是燃料中含有氯的国家或地区，也能防止冷状态下的第二EGR冷却器部38b的腐蚀，并且进行第一实施方式的EGR控制和冷却系统1的控制。
此外，图4所示的例程可以如下变形。即，可以在步骤S100的处理之前追加判定燃料中是否含有氯的步骤的处理。并且，可以按在燃料中含有氯的情况下进入步骤S100，在不含有氯的情况下不进行步骤S100的判定而进入步骤S102执行EGR的方式，变更图4所示的例程的处理。如果是燃料中不含有氯的国家或地区，则可以说即使是使用耐腐蚀性比较低的铁素体系不锈钢作为第二EGR冷却器部38b的材质的情况下，在冷状态下第二EGR冷却器部38b也不会产生腐蚀。因此，如上述那样变更的例程，无论HT冷却水温度Th如何(即使是冷状态)，都能执行EGR，此外，也能扩大执行EGR的发动机运转区域。
2.第二实施方式
接着，参照图6对本发明的第二实施方式进行说明。图6是表示第二实施方式的冷却系统2的构成的示意图。本实施方式的冷却系统2在以下说明的方面与第一实施方式的冷却系统1不同。
冷却系统2具备：中间冷却器24、EGR冷却器38、冷凝水排出器40、泵52及散热器86、以及供对中间冷却器24和两级冷却构造的EGR冷却器38进行冷却的冷却水(第一制冷剂)循环的循环流路80。循环流路80包括第一循环流路82和第二循环流路84。第一循环流路82与第一实施方式的第一循环流路50同样地构成。
第一实施方式的第二循环流路60完全独立于第一循环流路50。相对于此，第二循环流路84在EGR冷却器38的内部与第一循环流路82分离。即，作为第二循环流路84的一部分的第二EGR冷却器内部流路66与作为第一循环流路82的一部分的第一EGR冷却器内部流路56分离。此外，在EGR冷却器38的外部，第二循环流路84的一部分与第一循环流路82的一部分共用。具体而言，将第一循环流路82中的散热器86的上游部、内部以及下游部总称为“散热器部流路82a”。作为一个例子，第二循环流路84与第一循环流路82共用该散热器部流路82a。并且，第二循环流路84包括：冷却水供给流路84a，连接散热器部流路82a的下游端和第二EGR冷却器内部流路66的冷却水入口66a；以及冷却水回流路84b，连接冷却水出口66b和散热器部流路82a的上游端。
如以上说明的那样，在本实施方式的冷却系统2中，EGR冷却器38具有两级冷却构造，但用于进气和EGR气体的冷却的循环流路80整体上是利用单一的冷却水(第一制冷剂)的一个系统的流路。即，在冷却系统2中，对发动机主体10a进行冷却的冷却水的循环回路(省略图示)没有用于EGR冷却器38的冷却。
并且，根据本实施方式的冷却系统2，在EGR的执行中，泵52也使低温的冷却水(第一制冷剂)在第一循环流路50内循环，以使EGR冷却器出口气体温度Tgo成为EGR气体的露点Td以下。该低温的冷却水穿过冷却水供给流路84a也被供给到第二EGR冷却器部38b。根据这样的构成，与第一实施方式同样地，在EGR气体流入第一EGR冷却器部38a之前，也能在第二EGR冷却器部38b对EGR气体进行预备冷却。此外，第二循环流路84在穿过第二EGR冷却器部38b后，在中间冷却器24的下游侧而不是中间冷却器24的上游侧与第一循环流路82合流。即，第二循环流路84也与第一实施方式的第二循环流路60同样地，不经由中间冷却器24。由此，例如与后述的图7所示的例子相比，能抑制因冷却水的温度上升引起的中间冷却器24的进气冷却能力的降低。因此，能抑制冷凝水在中间冷却器24的产生，并且对进气(混合气体)进行良好的冷却。此外，通过这样地在第二EGR冷却器部38b进行预备冷却，与第一实施方式同样地，只要满足对冷凝水的耐腐蚀性，甚至可以选择耐热性比较低的材质(例如，奥氏体系不锈钢)作为第一EGR冷却器部38a的材质。
3.第三实施方式
接着，参照图7对本发明的第三实施方式进行说明。图7是表示第三实施方式的冷却系统3的构成的示意图。本实施方式的冷却系统3在以下说明的方面与第一实施方式、第二实施方式的冷却系统1、2不同。
在上述的第一实施方式和第二实施方式中，举例示出了具有两级冷却构造的EGR冷却器38。相对于此，冷却系统3具备：中间冷却器24、冷凝水排出器40、泵52及散热器86、以及一级冷却构造的EGR冷却器90和第一循环流路92。EGR冷却器90具备单一的冷却水入口90a和冷却水出口90b。根据冷却系统3，在EGR的执行中，泵52也使低温的冷却水(第一制冷剂)在第一循环流路92内循环，以使EGR冷却器出口气体温度Tgo成为EGR气体的露点Td以下。从散热器86流出的冷却水(第一制冷剂)从冷却水入口90a向EGR冷却器90供给，然后从EGR冷却器90的冷却水出口90b流出的冷却水流向中间冷却器24。
根据以上说明的本实施方式的冷却系统3，EGR气体也被EGR冷却器90和排出器40除湿。向中间冷却器24供给除湿后的EGR气体和新气的混合气体。该混合气体的露点由于EGR气体的除湿而降低。此外，供给到中间冷却器24的冷却水的温度比向EGR冷却器90流入时高。因此，向中间冷却器24供给时的冷却水的温度相对于混合气体的露点成为高侧。因此，根据冷却系统3，即使不进行用于确保EGR气体温度的响应性的复杂控制，也能利用EGR气体的除湿来抑制冷凝水在中间冷却器24的产生。
4.具有两级冷却构造的EGR冷却器的其他例子
图8是表示本发明的具有两级冷却构造的EGR冷却器的其他例子的示意图。在图3所示的EGR冷却器38中，如上所述，第二EGR冷却器部38b的内部气体流路38c与第一EGR冷却器部38a的内部气体流路38c连续。相对于此，在图8所示的EGR冷却器100中，第二EGR冷却器部38b内的内部气体流路38c经由内部气体流路100a与第一EGR冷却器部38a的内部气体流路38c连通。在具备具有两级冷却构造的EGR冷却器的情况下，如该EGR冷却器100的例子，第二循环流路侧的相当于第二EGR冷却器部的热交换器和第一循环流路侧的相当于第一EGR冷却器部的热交换器也可以隔着内部气体流路分离配置。
以上说明的各实施方式所记载的例子和其他各变形例在明示的组合以外也可以在可能的范围内适当组合，此外，也可以在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种变形。

Claims (6)

1.一种内燃机的冷却系统，搭载于具备包括连接排气通路和进气通路的EGR通路的EGR装置的内燃机，所述内燃机的冷却系统的特征在于，
所述冷却系统具备：
中间冷却器，配置于所述进气通路，对进气进行冷却；
EGR冷却器，配置于所述EGR通路，对EGR气体进行冷却；
冷凝水排出器，将在所述EGR冷却器内产生的冷凝水从所述EGR通路排出；
散热器，能将第一制冷剂冷却到流入所述EGR冷却器的EGR气体的露点以下；
第一循环流路，使所述第一制冷剂按所述散热器、所述EGR冷却器以及所述中间冷却器的顺序循环；以及
泵，配置于所述第一循环流路，使所述第一制冷剂循环以使所述EGR冷却器的出口气体温度成为流入所述EGR冷却器的EGR气体的露点以下。
2.根据权利要求1所述的内燃机的冷却系统，其特征在于，
所述冷却系统还具备：
第二循环流路，在从所述EGR通路内的EGR气体的流动方向观察时比所述第一循环流路靠上游侧向所述EGR冷却器供给所述第一制冷剂或与所述第一制冷剂不同的第二制冷剂，在所述EGR冷却器的内部与所述第一循环流路分离，且不经由所述中间冷却器。
3.根据权利要求2所述的内燃机的冷却系统，其特征在于，
所述第二循环流路是独立于所述第一循环流路且使所述第二制冷剂循环的流路。
4.根据权利要求2或3所述的内燃机的冷却系统，其特征在于，
所述冷却系统被配置为：温度比流入所述EGR冷却器的EGR气体的露点高的所述第二制冷剂从所述第二循环流路被供给到所述EGR冷却器。
5.根据权利要求4所述的内燃机的冷却系统，其特征在于，
所述EGR冷却器包括：
第一EGR冷却器部，包括作为所述第一循环流路的一部分的第一EGR冷却器内部流路；以及
第二EGR冷却器部，包括作为所述第二循环流路的一部分的第二EGR冷却器内部流路，
所述第二EGR冷却器部相对于所述第一EGR冷却器部配置在竖直方向上侧。
6.根据权利要求5所述的内燃机的冷却系统，其特征在于，
所述第一EGR冷却器部由奥氏体系不锈钢形成，
所述第二EGR冷却器部由铁素体系不锈钢形成。
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