JP2010203291A - 内燃機関の吸気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低圧ＥＧＲを設けた内燃機関の吸気温度を高精度に制御して排気浄化を向上する。
【解決手段】吸気通路２ａにインタークーラ５とそのバイパス通路６とを設け、過給機のタービン４ｂ下流からコンプレッサ４ａ上流に至る低圧排気ガス還流通路１２に低圧ＥＧＲ用クーラ１４とそのバイパス通路１２ａとを設け、それぞれの流量を調節する各バルブＶ１・Ｖ２・Ｖ４・Ｖ５を設け、吸気の冷却度合い大では両クーラに通し、小では両バイパス通路に通し、冷却度合い中では、インタークーラの流量を小さくし、低圧ＥＧＲ用クーラの流量を大きくする。吸気温度を緻密かつ安定的に調節し得ると共に、冷間始動時に冷却度合い小にして早期に昇温させて、浄化触媒の活性化を促進させたり、吸気温度を高めることによりＨＣを減少させたり、排気温度も高くなることによりパティキュレートフィルタの再生可能領域を拡大させたりすることができ、排気浄化を向上し得る。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の吸気装置に関し、特に低圧ＥＧＲを設けた内燃機関の吸気装置に関するものである。

従来、過給機付き内燃機関（例えばディーゼルエンジン）においてＮＯｘ低減のために、タービンの下流側からコンプレッサ上流側に排気を戻す低圧ＥＧＲを設けた過給機付き内燃機関の排気ガス還流装置がある。そのような内燃機関では、還流する排気ガスの温度により排気ガス還流が制限されることがある。それに対して、低圧ＥＧＲクーラとこれをバイパスする通路とを設け、エンジンの状況に応じて冷却した低圧ＥＧＲガスと冷却していない低圧ＥＧＲガスとを選択的に導入することにより、特に、エンジン始動直後で後処理触媒が活性化していない温度の場合に、早期に温度を上昇させることができるようにしたものがある（例えば特許文献１）。

しかしながら、吸気通路にインタークーラを設けたものにおいては、上記特許文献１のように、低圧ＥＧＲ用クーラをバイパスさせたとしても、その低圧ＥＧＲガスがインタークーラを通過する際に冷却されることになり、高い排気ガス温度を得ることができないという問題があった。それに対して、吸気通路にインタークーラとそのバイパスとを備えると共に、高圧ＥＧＲの還流通路にクーラとそのバイパスとを設け、さらに、それぞれの流路をクーラとバイパスとに切り換える各切換弁を設けて、クーラ経由かバイパス経由かを切り換えて、排気ガスの温度を目標温度になるように制御するようにしたものがある（例えば特許文献２参照）。

特開２００８−１２８１１５号公報 特開２００３−２０６７２４号公報

しかしながら、上記特許文献２では、インタークーラバイパスバルブとＥＧＲクーラバイパス弁のＯｎ／Ｏｆｆ制御を行うものであり、細かな温度制御を行うことができないという問題がある。

このような課題を解決して、低圧ＥＧＲを設けた内燃機関の吸気温度を高精度に制御して排気浄化を向上するために、本発明に於いては、内燃機関の排気通路（７ａ）に設けられたタービン（４ｂ）と当該タービン（４ｂ）により駆動されかつ吸気通路（２ａ）に設けられたコンプレッサ（４ａ）とを備えた過給機（４）と、前記吸気通路（２ａ）における前記コンプレッサ（４ａ）の下流側に設けられた吸気冷却器（５）と、前記吸気冷却器（５）をバイパスするように前記吸気通路に設けられた吸気冷却バイパス通路（６）と、前記タービン（４ｂ）の下流から前記コンプレッサ（４ａ）の上流に排気還流ガスを還流させる排気還流通路（１２）と、前記排気還流通路（１２）に設けられた排気還流ガス冷却器（１４）と、前記排気還流ガス冷却器（１４）をバイパスするように前記排気還流通路（１２）に設けられた排気還流冷却バイパス通路（１２ａ）と、前記吸気冷却器（５）と前記吸気冷却バイパス通路（６）と前記排気還流ガス冷却器（１４）と前記排気還流冷却バイパス通路（１２ａ）との各流量を調節する流量調節手段（Ｖ１・Ｖ２・Ｖ４・Ｖ５・Ｖ６）とを有し、前記流量調節手段が、前記吸気冷却器（５）を通る流量を前記吸気冷却バイパス通路（６）を通る流量よりも大きくすると共に前記排気還流ガス冷却器（１４）を通る流量を前記排気還流冷却バイパス通路（１２ａ）を通る流量よりも大きくする冷却度合い大状態と、前記吸気冷却器（５）を通る流量を前記吸気冷却バイパス通路（６）を通る流量よりも小さくすると共に前記排気還流ガス冷却器（１４）を通る流量を前記排気還流冷却バイパス通路（１２ａ）を通る流量よりも小さくする冷却度合い小状態と、前記吸気冷却器（５）を通る流量を前記吸気冷却バイパス通路（６）を通る流量よりも小さくすると共に前記排気還流ガス冷却器（１４）を通る流量を前記排気還流冷却バイパス通路（１２ａ）を通る流量よりも大きくする冷却度合い中状態との少なくとも３段階で制御するものとした。

これによれば、吸気の冷却度合いを少なくとも大中小の３段階に制御することで、吸気温度を緻密かつ安定的に調節することができると共に、冷却度合い中状態にする時に、吸気冷却器を通る流量を小さくすると共に排気還流ガス冷却器を通る流量を大きくして、排気還流ガスの冷却度合いを、大及び小とは異なった中程度とすることができる。

特に、前記吸気通路における前記吸気冷却器及び前記吸気冷却バイパス通路の下流側の目標吸気温度を設定する目標吸気温度設定手段（１６）と、前記吸気通路における前記吸気冷却器及び前記吸気冷却バイパス通路の下流側の実吸気温度を取得する実吸気温度取得手段（２１）とを有し、前記流量調節手段が、前記実吸気温度が前記目標吸気温度に一致するように前記各状態を切り換えて制御すると良く、さらに、前記吸気通路における前記コンプレッサの吐出部分の第２実吸気温度を取得する第２実温度取得手段（２２）を有し、前記流量調節手段が、前記第２実吸気温度が所定値を越えた場合には、前記実吸気温度を前記目標吸気温度に一致させる制御に優先して、前記第２実吸気温度が低下するように前記各状態を切り換えて制御すると良い。

これによれば、目標吸気温度を設定し、吸気冷却器の下流側（例えばインテークマニホールドの入口）の実吸気温度が目標吸気温度に一致するように制御することにより、吸気温度を緻密かつ安定的に制御できると共に、さらに、コンプレッサの下流側（例えばコンプレッサの吐出口）の第２実吸気温度を取得して、その第２実吸気温度が所定値以下にする制御を吸気冷却器の下流側の実吸気温度の制御よりも優先することにより、コンプレッサの熱害による損傷を防止することができる。

また、前記流量調節手段が、前記冷却度合い大状態から前記冷却度合い中状態に移行する時に、前記吸気冷却バイパス通路を通る流量が増加するように制御し、かつ同時に前記吸気冷却器を通る流量が減少するように制御すると良く、さらに、前記流量調節手段が、前記冷却度合い大状態から前記冷却度合い中状態に移行する時に、前記吸気冷却バイパス通路を通る流量が増加するように制御した後に前記吸気冷却器を通る流量が減少するように制御すると良い。

これによれば、冷却度合い大から中状態に移行する時に吸気冷却バイパス通路と吸気冷却器との各流量を少しずつ変化させることにより、吸気量が急変することを抑制し得ると共に、さらに吸気冷却バイパス通路の流量が増えた後に吸気冷却器の流量が減ることにより、冷却度合い大状態では吸気冷却器の流量が大になっていることから、先に吸気冷却器の流量を減らすことによる吸気流量を過度に絞ってしまうことを防止することができる。

また、前記流量調節手段が、前記冷却度合い中状態から前記冷却度合い小状態に移行する時に、前記排気還流ガス冷却器を通る流量が減少し、かつ前記排気還流冷却バイパス通路を通る流量が増加するように制御すると良く、または、前記流量調節手段が、前記冷却度合い中状態から前記冷却度合い小状態に移行する時に、前記排気還流冷却バイパス通路を通る流量が増加するように制御した後に前記排気還流ガス冷却器を通る流量が減少するように制御すると良い。

これによれば、冷却度合い中から小状態に移行する時に排気還流ガス冷却器と排気還流冷却バイパス通路との各流量を少しずつ変化させることにより、排気還流ガスの流量が急変することを抑制し得る。または、排気還流冷却バイパス通路の流量が増えた後に排気還流ガス冷却器の流量が減ることにより、冷却度合い中状態では排気還流ガス冷却器を通る流量が大になっていることから、先に排気還流ガス冷却器の流量を減らすことによる排気還流ガスの流量を過度に絞ってしまうことを防止することができる。

また、前記流量調節手段が、前記吸気冷却器と前記吸気冷却バイパス通路と前記排気還流ガス冷却器と前記排気還流冷却バイパス通路との各流量を独立に調節するべくそれぞれに設けられた各流量調節弁（Ｖ１・Ｖ２・Ｖ４・Ｖ５）を有すると良く、さらに、前記流量調節手段が、前記冷却度合い大状態にする時に、前記吸気冷却器を通る流量と前記排気還流ガス冷却器を通る流量とがそれぞれ最大になり、かつ前記吸気冷却バイパス通路を通る流量と前記排気還流冷却バイパス通路を通る流量とがそれぞれ最小になるように、前記各流量調節弁を開閉させる制御を行うと良い。

これによれば、吸気冷却器と吸気冷却バイパス通路と排気還流ガス冷却器と排気還流冷却バイパス通路との４つの流量調節弁を設けて各独立に調節することにより、それぞれ独立した流量調節ができるため、冷却度合いをより一層緻密に制御可能となる。さらに、各バイパス通路側の調節弁を最小（例えば全閉）にすることにより最大流量が冷却器側に流れることになると共に、冷却器側の調節弁を最大（例えば全開）にすることから、その最大流量が流れることになる冷却器側の通気抵抗（損失）を最小限にすることができる。

このように本発明によれば、吸気の冷却度合いを少なくとも大中小の３段階に制御することで、吸気温度を緻密かつ安定的に調節することができると共に、冷却度合い中状態にする時に、吸気冷却器を通る流量を小さくすると共に排気還流ガス冷却器を通る流量を大きくして、排気還流ガスの冷却度合いを大及び小とは異なった中程度とすることができる。例えば吸気冷却器を通る流量を大きくすると共に排気還流ガス冷却器を通る流量を小さくすると、吸気冷却器を通る流量を大きくすると共に排気還流ガス冷却器を通る流量を大きくする冷却度合い大状態と同じようになるため、冷却度合い中状態における細かな温度制御がし難いが、本発明では、冷却度合い中状態で上記したように排気還流ガス冷却器による冷却の方を大きくすることにより、冷却度合い中状態における細かな温度制御が可能になる。

本発明に基づく過給器付き内燃機関の吸排気経路図である。 図１の各位置Ｐ１〜Ｐ４における温度の変化を示す図である。 第１の実施の形態を示す各バルブの開閉要領を示す図である。 第２の実施の形態を示す各バルブの開閉要領を示す図である。 第２の実施の形態に対応するフロー図である。 第３の実施の形態を示す各バルブの開閉要領を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は本発明に基づく過給器付き内燃機関の吸排気経路図である。なお、本実施の形態としては内燃機関をディーゼルエンジンとして説明するが、ディーセルエンジンに限られるものではなく、ガソリンエンジンであっても良い。

図において、エンジン本体１の吸気側には各シリンダに連通する各分岐吸気通路の上流部分をまとめるインテークマニホールド２が接続されている。インテークマニホールド２から上流に延出された吸気通路２ａには、上流側から、エアクリーナ３、ターボチャージャ４のコンプレッサ４ａ、流量調節弁としてのインタークーラ用バルブＶ１、吸気冷却器としてのインタークーラ５がこの順に配設されている。エアクリーナ３から入る空気は、ターボチャージャ４のコンプレッサ４ａに入り、コンプレッサ４ａで圧縮された後にインタークーラ５で冷却されて、インテークマニホールド２に送り込まれる。なお、インタークーラ５をバイパスする吸気冷却バイパス通路としてのインタークーラバイパス通路６が設けられており、インタークーラバイパス通路６には流量調節弁としてのインタークーラバイパス用バルブＶ２が設けられている。

エンジン本体１の排気側には各シリンダに連通する各分岐排気通路の下流部分をまとめるエキゾーストマニホールド７が設けられている。エキゾーストマニホールド７から下流に延出された排気通路７ａには、排気流れ方向に、ターボチャージャ４のタービン４ｂと、浄化触媒（ＤＯＣ：Diesel Oxidation Catalyst）８と、排気浄化フィルタとしてのパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ：Diesel Particulate Filter）９とがこの順に配設されている。エキゾーストマニホールド７から排出される排気ガスは、その排気エネルギによりタービン４ｂを回転させた後にマフラー１０を介して排気される。

この過給器（ターボチャージャ４）付きディーゼルエンジンには排気ガス還流装置が設けられている。排気ガス還流装置は、排気通路７ａにおけるタービン４ｂの上流で分岐してインテークマニホールド２に至る高圧排気ガス還流通路１１と、タービン４ｂの下流（図示例では浄化触媒８およびパティキュレートフィルタ９の下流かつマフラー１０の上流）から吸気通路２ａにおけるコンプレッサ４ａの上流（図示例ではエアクリーナ３の下流）に至る排気還流通路としての低圧排気ガス還流通路１２とにより構成されている。

高圧排気ガス還流通路１１には高圧ＥＧＲ用バルブＶ３が配設されている。低圧排気ガス還流通路１２には、排気還流ガス冷却器としての低圧ＥＧＲ用クーラ１４と排気還流冷却バイパス通路としての低圧ＥＧＲクーラバイパス通路１２ａとが互いに並列に設けられていると共に、低圧ＥＧＲ用クーラ１４の通路下流側には流量調節弁としての低圧ＥＧＲクーラ用バルブＶ４が設けられ、低圧ＥＧＲクーラバイパス通路１２ａには流量調節弁としての低圧ＥＧＲクーラバイパス用バルブＶ５が設けられている。なお低圧排気ガス還流通路１２は、各バルブＶ４・Ｖ５の下流側で１つの通路に戻り、低圧ＥＧＲ用バルブＶ６を介して吸気通路２ａにおけるコンプレッサ４ａの上流に接続されている。

また、吸気通路２ａにおけるインタークーラ５及びインタークーラバイパス通路６の下流側の実吸気温度Ｔｓを検出するための実吸気温度取得手段としての吸気温度センサ２１が設けられている。吸気温度センサ２１は、図ではインテークマニホールド２の適所に設けられているが、インテークマニホールド２の近傍上流側であっても良い。また、コンプレッサ４ａの圧縮空気を送り出す吐出部分の吸気温度を検出する第２実吸気温度Ｔｃを検出するための第２実吸気温度取得手段としてのコンプレッサ後吸気温度センサ２２が設けられている。

なお、上記各バルブＶ１〜Ｖ６の開閉制御（全開または全閉または中間開度の制御）を行うための制御ユニット（ＥＣＵ）１６が設けられている。各バルブＶ１・Ｖ２・Ｖ４・Ｖ５と制御ユニット１６とにより流量調節手段が構成されている。制御ユニット１６には上記各温度センサ２１・２２の検出信号が入力しており、制御ユニット１６は、目標吸気温度設定手段として用いられる。また、上記吸排気経路には、上記構成に限られず、エンジン制御や排気浄化に用いられる公知の部品等が適所に配設され、制御ユニット１６により制御されるが、それらについては図示および説明を省略する。

このようにして本発明が適用される内燃機関の吸気装置が構成されており、次に、上記吸気装置における吸気の温度制御要領について、先ず図２を参照して説明する。図２は図１の各位置Ｐ１〜Ｐ４における各バルブＶ１・Ｖ２・Ｖ４・Ｖ５の開閉の組み合わせによる温度変化を示す図である。ここで、位置Ｐ１は低圧排気ガス還流通路１２の上流であり、位置Ｐ２はコンプレッサ４ａの入口であり、位置Ｐ３はコンプレッサ４ａの出口であり（コンプレッサ後吸気温度センサ２２）、位置Ｐ４はインタークーラ５の下流（吸気温度センサ２１）である。また、位置Ｐ１の排気温度を同一として説明する。

図２の太線は両クーラ５・１４に通す各バルブＶ１・Ｖ４が開で両バイパス通路６・１２ａに通す各バルブＶ２・Ｖ５が閉の場合であり、二点鎖線は各バルブＶ２・Ｖ４が開で各バルブＶ１・Ｖ５が閉であり、細線は各バルブＶ１・Ｖ５が開で各バルブＶ２・Ｖ４が閉であり、一点鎖線は両バイパス通路６・１２ａに通す各バルブＶ２・Ｖ５が開で両クーラ５・１４に通す各バルブＶ１・Ｖ４が閉である場合の各温度を示す。図に示されるように位置Ｐ４における吸気温度は、両クーラ５・１４に通す場合には一番低く、両バイパス通路６・１２ａに通す場合には一番高くなる。両クーラ５・１４の一方のみ通す場合にはそれらの間で図に示されるようになる。

図３は吸気の冷却度合いに対する各バルブＶ１・Ｖ２・Ｖ４・Ｖ５の開閉制御状態を示す図である。図において「冷却度合い大」は吸気の温度を最も低い状態にする制御を行う場合で上記図２の太線に対応し、「冷却度合い小」は吸気の温度を高い状態にする制御を行う場合で図２の一点鎖線に対応し、「冷却度合い中」はそれらの中間の状態にする制御を行う場合で図２の二点鎖線に対応する。吸気温度の高低の判断は、制御ユニット１６により上記吸気温度センサ２１の検出温度で判断して良い。なお、温度センサを用いずに、例えば運転状態（エンジン回転速度−トルクマップ、さらに冷却水温）から推定するようにしても良い。

運転中に実吸気温度が高いため吸気温度を下げる制御を行うと判断された場合には、図３の「冷却度合い大」状態に示されるように低圧ＥＧＲクーラ用バルブＶ４とインタークーラ用バルブＶ１とを開（例えば全開）にし、かつ低圧ＥＧＲクーラバイパス用バルブＶ５とインタークーラバイパス用バルブＶ２とを閉（全閉）にする。これにより、両クーラ５・１４を用いた最大冷却状態にすることができる（図２の太線）。また、各バイパス通路６・１２ａが閉じられていることから、吸気及び排気還流ガスはそれぞれ対応するクーラ５・１４に全流量が流れることになり、バイパス通路６・１２ａを通す場合の通気抵抗（損失）を極小化でき、冷却能力が最大となる。

実吸気温度が高過ぎでもなく低過ぎでもないと判断された場合には、図３の「冷却度合い中」状態に示されるように低圧ＥＧＲクーラ用バルブＶ４とインタークーラバイパス用バルブＶ２とを開にし、かつ低圧ＥＧＲクーラバイパス用バルブＶ５とインタークーラ用バルブＶ１とを閉にする（図２の二点鎖線）。この場合にはインタークーラ５での冷却を行わず、主として低圧ＥＧＲ用クーラ１４により比較的高温の排気還流ガスに対する冷却を行うことから、冷却効果が大であり、「冷却度合い中」にする頻度の大小で細かな温度制御を実現し得る。

実吸気温度が低いため吸気温度を上げる制御を行うと判断された場合には、図３の「冷却度合い小」状態に示されるように低圧ＥＧＲクーラバイパス用バルブＶ５とインタークーラバイパス用バルブＶ２とを開にし、かつインタークーラ用バルブＶ１と低圧ＥＧＲクーラ用バルブＶ４とを閉にする（図２の一点鎖線）。これにより、両クーラ５・１４による冷却を行わず、単純に各バイパス通路６・１２ａを通過させるため、例えば冷間始動時には、早期に昇温させて浄化触媒８の活性化を促進させたり、吸気温度を高めることによりＨＣを減少させたり、排気温度も高くなることによりパティキュレートフィルタ９の再生可能領域を拡大させたりすることができ、排気浄化を向上し得る。

なお、図１では両クーラ５・１４毎に各バルブＶ１・Ｖ４を設けると共に両バイパス通路６・１２ａ毎に各バルブＶ２・Ｖ５をそれぞれ設けたが、インタークーラ用バルブＶ１とインタークーラバイパス用バルブＶ２とを設ける代わりに分岐点（図１の２３）に三方弁(図示せず)を設けていずれか一方に吸気を通すようにしても良い。同様に、低圧ＥＧＲクーラ用バルブＶ４と低圧ＥＧＲクーラバイパス用バルブＶ５とを設ける代わりに分岐点（図１の２４）に三方弁(図示せず)を設けていずれか一方に排気還流ガスを通すようにしても良い。

次に、図４を参照して第２の実施の形態について説明する。なお、上記と同様の部分については同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。この第２の実施の形態では、図に示されるように各状態で各バルブＶ１・Ｖ２・Ｖ４・Ｖ５を、開から閉、または閉から開にする場合に第１の実施の形態のように瞬時に切り換えるのではなく、漸増または漸減させる。「冷却度合い大」の最大側から「冷却度合い小」の最小に至る過程（図の左から右方向）で説明すると、先ず「冷却度合い大」の最大では上記と同じく各クーラ用バルブＶ１・Ｖ４が全開であり、かつ各バイパス通路用バルブＶ２・Ｖ５が全閉である。そして、「冷却度合い大」領域で「冷却度合い中」に至るにつれてインタークーラバイパス用バルブＶ２の開度を漸増する。

「冷却度合い中」の大領域（冷却度合い大側）では、インタークーラバイパス用バルブＶ２が全開になっており、続けてインタークーラ用バルブＶ１の開度を漸減させて全閉にする。これにより、上記第１の実施の形態の「冷却度合い中」と同じ状態になる。

次に、「冷却度合い中」の小領域（冷却度合い小側）では、低圧ＥＧＲクーラバイパス用バルブＶ５の開度を漸増させて全開にする。そして、「冷却度合い小」では、低圧ＥＧＲクーラ用バルブＶ４の開度を漸減させて全閉にする。この状態で上記第１の実施の形態の「冷却度合い小」と同じ状態になる。

このように各バルブＶ１・Ｖ２・Ｖ４・Ｖ５を漸増または漸減する制御は、例えば図５のフロー図により行うことができる。先ずステップＳＴ１では実吸気温度Ｔｓが目標吸気温度Ｔｐと一致しているか否かを判別する。ここで、実吸気温度Ｔｓは上記したように吸気温度センサ２１により検出された温度であって良く、目標吸気温度Ｔｐは運転状態に応じて予め設定されていて良い。

ステップＳＴ１で実吸気温度Ｔｓが目標吸気温度Ｔｐと一致していると判定された場合にはステップＳＴ１を繰り返し、不一致の場合にはステップＳＴ２に進む。ステップＳＴ２ではコンプレッサ４ａにより圧縮された後の第２実吸気温度Ｔｃが所定値Ｔｄよりも低いか否かを判別し、低いと判定された場合にはステップＳＴ３に進む。ここで、所定値Ｔｄはコンプレッサ４ａが高温により損傷する可能性のある温度として良い。

ステップＳＴ３では実吸気温度Ｔｓが目標吸気温度Ｔｐよりも低いか否かを判別し、低いと判定された場合にはステップＳＴ４に進む。ステップＳＴ４では、目標温度コマンド値Ｔｃｍを加算する（＋ΔＴｃｍ）処理を行ってステップＳＴ１に戻る。この場合には、図４における最下段に示されているように目標温度コマンド値が「高」側に移動し、その移動した値に応じて各バルブＶ１・Ｖ２・Ｖ４・Ｖ５を漸増または漸減する。

また、上記ステップＳＴ２で第２実吸気温度Ｔｃが所定値Ｔｄ以上であると判定された場合や、ステップＳＴ３で実吸気温度Ｔｓが目標吸気温度Ｔｐ以上であると判定された場合にはステップＳＴ５に進む。ステップＳＴ５では、目標温度コマンド値Ｔｃｍを減算する（−ΔＴｃｍ）処理を行ってステップＳＴ１に戻る。この場合には、上記ステップＳＴ４とは逆に目標温度コマンド値が「低」側に移動し、その移動した値に応じて各バルブＶ１・Ｖ２・Ｖ４・Ｖ５を漸増または漸減する。

上記したようにステップＳＴ２で第２実吸気温度Ｔｃが所定値Ｔｄ以上であると判定された場合には実吸気温度Ｔｓと目標吸気温度Ｔｐとの高低を判定する前にステップＳＴ５に進み、目標温度コマンド値を低下させて冷却制御するようにしている。これにより、高温になった場合のコンプレッサ４ａに対する損傷を早期に抑制することができる。

なお、コマンドの加算・減産量は目標温度と実温度との差に応じて重み付けしても良い。また、吸気温度取得手段としては温度センサによる検出に限られず、運転状態に応じて推定により求めるものであっても良い。また、上記コマンド制御に代えて、ＰＩＤ制御やモデル制御を行うようにしても良い。

また、図６に第３の実施の形態を示す。なお、上記と同様の部分については同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。この第３の実施の形態では、図に示されるように各状態で各バルブＶ１・Ｖ２・Ｖ４・Ｖ５を、開から閉、または閉から開にする場合に漸増または漸減させるが、「冷却度合い大」状態では、低圧ＥＧＲクーラ用バルブＶ４とインタークーラ用バルブＶ１とを開（例えば全開）にし、かつ低圧ＥＧＲクーラバイパス用バルブＶ５とインタークーラバイパス用バルブＶ２とを閉（全閉）にする。

それに対して、「冷却度合い中」状態では、図示例では３つのステップを経て「冷却度合い大」と「冷却度合い小」との間を移行させる。「冷却度合い大」側から「冷却度合い小」側に至る過程（図の左から右方向）で説明すると、先ず「冷却度合い大」から「冷却度合い中」になりさらに冷却度合いを低下させる場合にはインタークーラ用バルブＶ１の開度を漸減させると同時にインタークーラバイパス用バルブＶ２の開度を漸増させる。

「冷却度合い中」の中間部分では、低圧ＥＧＲクーラ用バルブＶ４とインタークーラバイパス用バルブＶ２とが開（全開）になり、かつ低圧ＥＧＲクーラバイパス用バルブＶ５とインタークーラ用バルブＶ１とが閉（全閉）になる。なお、この中間部分の領域は無くても良い。

さらに「冷却度合い中」の中間部分から冷却度合いを低下させる場合には、低圧ＥＧＲクーラ用バルブＶ４の開度を漸減させると同時に低圧ＥＧＲクーラバイパス用バルブＶ５の開度を漸増させる。そして、「冷却度合い小」状態では、低圧ＥＧＲクーラバイパス用バルブＶ５とインタークーラバイパス用バルブＶ２とを開にし、かつインタークーラ用バルブＶ１と低圧ＥＧＲクーラ用バルブＶ４とを閉にする。

このように、「冷却度合い中」状態に移行する時に開閉する対象となる２つのバルブ（Ｖ１・Ｖ２またはＶ４・Ｖ５）の一方の漸増かつ他方の漸減を同時に行うことにより、例えば、インタークーラ５の通路面積（Ａ１）とインタークーラバイパス通路６の通路面積（Ａ２）との大きさを、「冷却度合い大」（バルブＶ１が開、バルブＶ２が閉）のときにＡ１：Ａ２＝１：０とすると、「冷却度合い中」において「冷却度合い大」からのバルブ動作が完了したときにはＡ１：Ａ２＝０：１となり、その中間において、インタークーラ５とインタークーラバイパス通路６との通路面積の合計（＝Ａ１＋Ａ２）が常に略１となるようにすることができる。同様に、低圧ＥＧＲクーラ１４の通路面積（Ａ４）と低圧ＥＧＲクーラバイパス通路１２ａの通路面積（Ａ５）との大きさも、「冷却度合い中」において「冷却度合い小」に向けてのバルブ動作開始前（バルブＶ４が開、バルブＶ５が閉）でＡ４：Ａ５＝１：０とすると、バルブ動作が完了したときにはＡ４：Ａ５＝０：１となり、その中間において、低圧ＥＧＲクーラ１４と低圧ＥＧＲクーラバイパス通路１２ａとの通路面積の合計（＝Ａ４＋Ａ５）が常に略１となるようにすることができる。このようにすることにより、対象となる２つのバルブを通る流量の増減を少しずつ変化させることができ、吸気や排気還流ガスが急変することを抑制することができ、円滑な吸気制御を行うことができる。

上記第１の実施の形態の図示例（図３）では説明の簡素化のためバルブの開度を全開若しくは全閉としたが、それ以外の全閉と全開との間の任意の開度としても良い。すなわち、「冷却度合大」のときにバルブＶ１が全開で、バルブＶ２が全閉としたが、バルブＶ１を９／１０の開度とし、バルブＶ２を１／１０の開度としても良い。これによって、図２における最終温度（Ｐ４での温度）を実線で表されるよりも僅かに高い温度とすることができ、すなわち、より一層細かな吸気温度制御が可能となる。

２ａ 吸気通路
７ａ 排気通路
４ 過給機
４ａ コンプレッサ
４ｂ タービン
５ インタークーラ（吸気冷却器）
６ インタークーラバイパス通路（吸気冷却バイパス通路）
１２ 低圧排気ガス還流通路（排気還流通路）
１２ａ 低圧ＥＧＲクーラバイパス通路（排気還流冷却バイパス通路）
１４ 低圧ＥＧＲ用クーラ（排気還流ガス冷却器）
１６ 制御ユニット（目標吸気温度設定手段・流量調節手段）
２１ 吸気温度センサ（実吸気温度取得手段）
２２ コンプレッサ後吸気温度センサ（第２実温度取得手段）
Ｖ１・Ｖ２・Ｖ４・Ｖ５ バルブ（流量調節弁、流量調節手段）

Claims (9)

1. 内燃機関の排気通路に設けられたタービンと当該タービンにより駆動されかつ吸気通路に設けられたコンプレッサとを備えた過給機と、前記吸気通路における前記コンプレッサの下流側に設けられた吸気冷却器と、前記吸気冷却器をバイパスするように前記吸気通路に設けられた吸気冷却バイパス通路と、前記タービンの下流から前記コンプレッサの上流に排気還流ガスを還流させる排気還流通路と、前記排気還流通路に設けられた排気還流ガス冷却器と、前記排気還流ガス冷却器をバイパスするように前記排気還流通路に設けられた排気還流冷却バイパス通路と、前記吸気冷却器と前記吸気冷却バイパス通路と前記排気還流ガス冷却器と前記排気還流冷却バイパス通路との各流量を調節する流量調節手段とを有し、
   前記流量調節手段が、
   前記吸気冷却器を通る流量を前記吸気冷却バイパス通路を通る流量よりも大きくすると共に前記排気還流ガス冷却器を通る流量を前記排気還流冷却バイパス通路を通る流量よりも大きくする冷却度合い大状態と、
   前記吸気冷却器を通る流量を前記吸気冷却バイパス通路を通る流量よりも小さくすると共に前記排気還流ガス冷却器を通る流量を前記排気還流冷却バイパス通路を通る流量よりも小さくする冷却度合い小状態と、
   前記吸気冷却器を通る流量を前記吸気冷却バイパス通路を通る流量よりも小さくすると共に前記排気還流ガス冷却器を通る流量を前記排気還流冷却バイパス通路を通る流量よりも大きくする冷却度合い中状態との少なくとも３段階で制御することを特徴とする内燃機関の吸気装置。
2. 前記吸気通路における前記吸気冷却器及び前記吸気冷却バイパス通路の下流側の目標吸気温度を設定する目標吸気温度設定手段と、前記吸気通路における前記吸気冷却器及び前記吸気冷却バイパス通路の下流側の実吸気温度を取得する実吸気温度取得手段とを有し、
   前記流量調節手段が、前記実吸気温度が前記目標吸気温度に一致するように前記各状態を切り換えて制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の吸気装置。
3. 前記吸気通路における前記コンプレッサの吐出部分の第２実吸気温度を取得する第２実温度取得手段を有し、
   前記流量調節手段が、前記第２実吸気温度が所定値を越えた場合には、前記実吸気温度を前記目標吸気温度に一致させる制御に優先して、前記第２実吸気温度が低下するように前記各状態を切り換えて制御することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の吸気装置。
4. 前記流量調節手段が、前記冷却度合い大状態から前記冷却度合い中状態に移行する時に、前記吸気冷却バイパス通路を通る流量が増加するように制御し、かつ同時に前記吸気冷却器を通る流量が減少するように制御することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の内燃機関の吸気装置。
5. 前記流量調節手段が、前記冷却度合い大状態から前記冷却度合い中状態に移行する時に、前記吸気冷却バイパス通路を通る流量が増加するように制御した後に前記吸気冷却器を通る流量が減少するように制御することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の吸気装置。
6. 前記流量調節手段が、前記冷却度合い中状態から前記冷却度合い小状態に移行する時に、前記排気還流ガス冷却器を通る流量が減少し、かつ前記排気還流冷却バイパス通路を通る流量が増加するように制御することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の内燃機関の吸気装置。
7. 前記流量調節手段が、前記冷却度合い中状態から前記冷却度合い小状態に移行する時に、前記排気還流冷却バイパス通路を通る流量が増加するように制御した後に前記排気還流ガス冷却器を通る流量が減少するように制御することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか記載の内燃機関の吸気装置。
8. 前記流量調節手段が、前記吸気冷却器と前記吸気冷却バイパス通路と前記排気還流ガス冷却器と前記排気還流冷却バイパス通路との各流量を独立に調節するべくそれぞれに設けられた各流量調節弁を有することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の内燃機関の吸気装置。
9. 前記流量調節手段が、前記冷却度合い大状態にする時に、前記吸気冷却器を通る流量と前記排気還流ガス冷却器を通る流量とがそれぞれ最大になり、かつ前記吸気冷却バイパス通路を通る流量と前記排気還流冷却バイパス通路を通る流量とがそれぞれ最小になるように、前記各流量調節弁を開閉させる制御を行うことを特徴とする請求項８に記載の内燃機関の吸気装置。

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