JP2016006310A

JP2016006310A - 内燃機関の制御システム

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Publication number: JP2016006310A
Application number: JP2014127174A
Authority: JP
Inventors: 伸治定金; Shinji Sadakane
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-06-20
Filing date: 2014-06-20
Publication date: 2016-01-14
Also published as: DE112015002918T5; WO2015194114A1; CN106471240A; US20170145903A1

Abstract

【課題】湿度センサの出力信号に基づいてインタークーラを通過する吸気中の水分量に関する制御を実行する内燃機関の制御システムにおいて、コンプレッサにより圧縮されたガスの湿度を正確に取得することを目的とする。【解決手段】湿度センサ３２は、コンプレッサ２０ａとインタークーラ２２の間の吸気通路１２に設けられている。そのため、コンプレッサ２０ａにより圧縮され、インタークーラ２２よりも上流側の吸気通路１２を流れるガスの湿度の挙動を正確に把握できる。湿度センサ３２は、コンプレッサ２０ａの直下流の吸気通路１２に設けられることが望ましい。【選択図】図１

Description

この発明は、内燃機関の制御システムに関し、より詳細には、低圧ＥＧＲ装置を備える内燃機関の制御システムに関する。

従来、タービンよりも下流側の排気通路を流れる排気の一部を、コンプレッサよりも上流側の吸気通路に還流させるＥＧＲ装置を備える内燃機関が公知である。このようなＥＧＲ装置は、タービンよりも上流側の排気通路を流れる排気の一部を、コンプレッサよりも下流側の吸気通路に還流させるＥＧＲ装置と区別して、低圧ＥＧＲ装置と呼称される。

低圧ＥＧＲ装置を備える内燃機関としては、例えば、特開２０１０−２２３１７９号公報に開示された内燃機関の制御システムが挙げられる。この制御システムでは、ＥＧＲガスと新気が合流した後の吸気（以下、「混合ガス」と称す。）から凝縮水が発生するのを抑制するため、水冷式のＥＧＲクーラの冷媒ポンプの回転速度を制御して、当該ＥＧＲクーラを通過するＥＧＲガスの除湿を行っている。この冷媒ポンプの制御に際しては、ＥＧＲガスと合流する前の新気に含まれる水蒸気量Ｇａｗが、エアフローメータの出力信号と、当該エアフローメータの近傍に設けられた湿度センサの出力信号と、に基づいて算出されている。

特開２０１０−２２３１７９号公報

ところで、上記内燃機関を搭載した車両等の移動体が霧発生地域を走行する場合、霧を含む湿度略１００％の新気がエアフローメータを通過してコンプレッサに流入する。また、コンプレッサを駆動させた場合は、当該コンプレッサに流入したガスが圧縮されて当該圧縮ガスに含まれる水蒸気の分圧が上昇すると共に、当該圧縮ガスの温度も上昇して飽和水蒸気圧が上昇する。

ここで、圧縮ガスに含まれる水蒸気の分圧が、圧縮ガスの飽和水蒸気圧以上であれば、圧縮ガスの湿度は１００％に保たれる。しかし、圧縮ガスに含まれる水蒸気の分圧が圧縮ガスの飽和水蒸気圧を下回った場合には、圧縮ガスの湿度が１００％よりも低くなる。従って、仮に、霧発生地域の走行中に上記移動体のコンプレッサを駆動させた場合であって、当該コンプレッサによる圧縮後のガスに含まれる水蒸気の分圧が飽和水蒸気圧を下回ったときには、圧縮ガスの湿度が１００％よりも低くなる。

圧縮ガスの湿度が１００％よりも低くなると、圧縮ガスの周囲の霧が気化できるようになる。圧縮ガスの周囲の霧が気化した場合には、圧縮ガスに含まれる水蒸気量が増える。圧縮ガスに含まれる水蒸気量が増えれば、コンプレッサによる圧縮によって低下した圧縮ガスの湿度が再び上昇することになるので、圧縮ガスの湿度の把握が困難となる。また、圧縮ガスに含まれる水蒸気量が増えれば、インタークーラ通過時に圧縮ガスから凝縮水が生じ易くなりインタークーラを腐食させる原因となる。

この点に関し、上記制御システムは、エアフローメータの近傍に設けられた湿度センサによって、ＥＧＲガスと混合する前の新気の湿度を計測するものである。そのため、コンプレッサによって圧縮されたガスの湿度を把握できず、上述した不具合の発生が避けられない。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものである。即ち、湿度センサの出力信号に基づいてインタークーラを通過する吸気中の水分量に関する制御を実行する内燃機関の制御システムにおいて、コンプレッサにより圧縮されたガスの湿度を正確に取得することを目的とする。

第１の発明は、内燃機関の吸気通路を流れる吸気を圧縮するコンプレッサと、前記コンプレッサで圧縮された吸気を冷却するインタークーラと、前記吸気通路を流れる吸気の湿度を計測する湿度センサと、を備え、前記湿度センサの出力信号に基づいて、前記コンプレッサの駆動の際に前記インタークーラを通過する吸気中の水分量に関する制御を実行する内燃機関の制御システムにおいて、
前記コンプレッサと前記インタークーラの間の前記吸気通路に、前記湿度センサが設けられることを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明において、
前記コンプレッサの直下流に前記湿度センサが設けられることを特徴とする。

また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記制御が、前記インタークーラで発生する凝縮水量を許容量以下に抑える制御であることを特徴とする。

また、第４の発明は、第１乃至第３の発明の何れか１つにおいて、
前記コンプレッサと連結されたタービンよりも下流側の排気通路を流れる排気の一部を前記コンプレッサよりも上流側の前記吸気通路に還流させるＥＧＲ装置を更に備えることを特徴とする。

本発明によれば、湿度センサの出力信号に基づいてインタークーラを通過する吸気中の水分量に関する制御を実行する内燃機関の制御システムにおいて、コンプレッサにより圧縮されたガスの湿度を正確に取得できる。

実施の形態１の内燃機関の制御システムの構成を説明するための図である。内燃機関の過給運転中に吸気通路を流れる２種類の空気の圧力、温度、露点温度および相対湿度の挙動を示した図である。ＥＣＵ６０が実行するＩ／Ｃ温調制御のルーチンを示すフローチャートである。ＥＣＵ６０が実行するＥＧＲ率制御のルーチンを示すフローチャートである。実施の形態３の内燃機関の制御システムの構成を説明するための図である。ＥＣＵ６０が実行するＥＧＲガス温度制御のルーチンを示すフローチャートである。

以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。また、以下の実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
［システム構成の説明］
先ず、図１乃至図３を参照しながら、本発明の実施の形態１について説明する。
図１は、本発明の実施の形態１の内燃機関の制御システムの構成を説明するための図である。図１に示すように、本実施の形態の制御システムは、内燃機関１０を備えている。内燃機関１０は、車両等の移動体に搭載される直列４気筒エンジンとして構成されている。但し、内燃機関１０の気筒数および気筒配列はこれに限定されない。内燃機関１０の各気筒には、吸気通路１２および排気通路１４が連通している。

吸気通路１２の入口近傍には、エアクリーナ１６が取り付けられている。エアクリーナ１６には、吸気通路１２に吸入される新気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ１８が設けられている。エアクリーナ１６の下流には、ターボ過給機２０のコンプレッサ２０ａが設置されている。コンプレッサ２０ａは、排気通路１４に配置されたタービン２０ｂの回転により駆動される。コンプレッサ２０ａよりも下流側の吸気通路１２には、水冷式のインタークーラ２２が設けられている。

インタークーラ２２よりも下流側の吸気通路１２には、電子制御式のスロットルバルブ２４が設けられている。スロットルバルブ２４よりも下流側の吸気通路１２は、各気筒の吸気ポート（図示省略）に接続される吸気マニホールド２６として構成されている。吸気マニホールド２６は、サージタンクとして機能する集合部２６ａと、集合部２６ａと各吸気ポートとを接続する吸気枝管２６ｂと、を備えている。

コンプレッサ２０ａとインタークーラ２２の間の吸気通路１２には、温度センサ２８、圧力センサ３０および湿度センサ３２が設けられている。温度センサ２８、圧力センサ３０および湿度センサ３２は、コンプレッサ２０ａとインタークーラ２２の間の吸気通路１２を流れるガスの温度、圧力および湿度に応じた信号を出力するセンサである。

ここで、湿度センサ３２は、インタークーラ２２側ではなく、コンプレッサ２０ａ側の吸気通路１２に設けられる。湿度センサ３２は、コンプレッサ２０ａの直下流の吸気通路１２に設けられることがより望ましい。コンプレッサ２０ａにより圧縮されたガス（以下、「圧縮ガス」と称す）の温度は、コンプレッサ２０ａの直下流において最も高く、インタークーラ２２側に向かうほど低下する。そのため、圧縮ガスの湿度の挙動（詳細は後述）を正確に把握するためには、このような位置に湿度センサ３２が設けられることが望ましい。また、コンプレッサ２０ａのガス排出口から湿度センサ３２の設置箇所までの距離は、当該ガス排出口から温度センサ２８の設置箇所までの距離と等しく、同時に、当該ガス排出口から圧力センサ３０の設置箇所までの距離と等しいことが望ましい。

タービン２０ｂよりも下流側の排気通路１４には、排気ガスを浄化するための触媒（一例として三元触媒）３４が備えられている。

また、本実施の形態の制御システムは、低圧ＥＧＲ装置３６を備えている。低圧ＥＧＲ装置３６は、触媒３４よりも下流側の排気通路１４と、コンプレッサ２０ａよりも上流側の吸気通路１２とを接続するＥＧＲ通路３８を備えている。このＥＧＲ通路３８の途中には、吸気通路１２に還流させる際のＥＧＲガスの流れの上流側から順に、ＥＧＲクーラ４０およびＥＧＲバルブ４２が設けられている。ＥＧＲクーラ４０は、ＥＧＲ通路３８を流れるＥＧＲガスを冷却するために備えられており、ＥＧＲバルブ４２は、ＥＧＲガスの流量を調整するために備えられている。

また、本実施の形態の制御システムは、冷却液循環装置４４を備えている。冷却液循環装置４４は、冷却液を循環するための冷却液循環路４６と、冷却液循環路４６内に冷却液を循環させるための電動式のウォータポンプ４８と、ラジエータ５０とを備えている。冷却液循環路４６には、インタークーラ２２のコア（図示省略）が接続されている。ウォータポンプ４８を駆動して冷却液循環装置４４内に冷却液を循環させることで、インタークーラ２２のコアを流れる冷却液と、圧縮ガスとの間で熱交換が行われ、圧縮ガスが冷却される。

本実施の形態の制御システムは、更に、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)６０を備えている。ＥＣＵ６０は、少なくとも入出力インタフェースとメモリとＣＰＵとを備えている。入出力インタフェースは、内燃機関１０および移動体に取り付けられた各種センサからセンサ信号を取り込むとともに、内燃機関１０が備えるアクチュエータに対して操作信号を出力するために設けられる。ＥＣＵ６０が信号を取り込むセンサには、上述したエアフローメータ１８、温度センサ２８、圧力センサ３０、湿度センサ３２の他、エンジン回転速度を計測するためのクランク角センサ５２、集合部２６ａ内の圧力を計測するための圧力センサ５４、冷却液循環装置４４内の冷却液の温度を計測するための水温センサ５６等が含まれる。ＥＣＵ６０が操作信号を出すアクチュエータには、上述したスロットルバルブ２４、ＥＧＲバルブ４２、ウォータポンプ４８の他、内燃機関１０の筒内または吸気ポートに燃料を噴射するための燃料噴射弁等が含まれる。メモリには、内燃機関１０を制御するための各種の制御プログラム、マップ等が記憶されている。ＣＰＵは、制御プログラム等をメモリから読み出して実行し、取り込んだセンサ信号に基づいて操作信号を生成する。

［実施の形態１の特徴］
図２は、内燃機関の過給運転中に吸気通路を流れる２種類の空気の圧力、温度、露点温度および相対湿度の挙動を示した図である。この２種類の空気は、含有水分量において異なるものであり、具体的には、相対湿度が約１００％の空気（飽和状態の空気：実線）と、相対湿度が約１００％で尚且つ霧を含む空気（過飽和状態の空気：破線）である。なお、含有水分量以外の条件（吸気通路の導入前における２種類の空気の圧力、温度、露点温度および相対湿度の条件、２種類の空気を導入する内燃機関の運転条件、冷却液循環装置のウォータポンプの駆動条件等）は同一である。

図２に示すように、２種類の空気の圧力と温度は、コンプレッサよりも下流側の吸気通路において上昇する（図２（ａ），（ｂ））。また、当該下流側の吸気通路において、２種類の空気の露点も上昇する（図２（ｃ））。但し、これらの露点は、異なる挙動を示す。すなわち、過飽和状態の空気の露点は、飽和状態の空気の露点よりも高くなる。露点同様、過飽和状態の空気の湿度は、飽和状態の空気の湿度よりも高くなる（図２（ｄ））。

２種類の空気の露点と湿度が異なる挙動を示したのは、次の理由による。即ち、コンプレッサで空気が圧縮されると、当該圧縮空気に含まれる水蒸気の分圧が上昇すると共に、当該圧縮空気の温度も上昇して飽和水蒸気圧が上昇する。ここで、相対湿度は、飽和水蒸気圧に対する水蒸気の分圧として表されるので、コンプレッサ通過後の空気に含まれる水蒸気の分圧が飽和水蒸気圧以上であれば、相対湿度は約１００％のままである。しかし、そうでない場合、過飽和状態の空気の周囲の霧が気化できるようになる。図２（ｃ），（ｄ）の破線は、このような場合の過飽和状態の空気の露点と湿度の挙動を示している。よって、図２（ｃ），（ｄ）において、過飽和状態の空気の露点と湿度の両方が、飽和状態の空気の露点と湿度よりも高くなる。

コンプレッサ通過後に生じた２種類の空気の露点差や湿度差は、インタークーラ通過時においても同様に生じている。そのため、このような差を考慮することなくインタークーラでの冷却条件を一定とした場合には、過飽和状態のガスが通過した際に凝縮水が多く発生してしまう可能性がある。そうすると、発生した凝縮水によるインタークーラの腐食や、内燃機関１０での失火の発生に繋がるおそれがある。そこで、本実施の形態においては、温度センサ２８、圧力センサ３０および湿度センサ３２の出力信号を用いて、ウォータポンプ４８の回転速度を調整する制御（以下、「Ｉ／Ｃ温調制御」と称す）を行うこととしている。

上述したように、温度センサ２８、圧力センサ３０および湿度センサ３２は、コンプレッサ２０ａとインタークーラ２２の間の吸気通路１２に設けられている。そのため、インタークーラ２２よりも上流側の吸気通路１２を流れる圧縮ガスの温度、圧力および湿度の挙動を正確に把握できる。よって、Ｉ／Ｃ温調制御の実行の際に、インタークーラ２２で発生する凝縮水量を許容量以下に抑えることが可能となる。

図３は、ＥＣＵ６０が実行するＩ／Ｃ温調制御のルーチンを示すフローチャートである。なお、本ルーチンは、タービン２０ｂの回転開始時に起動され、所定の制御周期ごとに繰り返し実行されるものとする。

図３に示すルーチンでは、先ず、圧縮ガスの温度、圧力および湿度と、吸気通路１２に吸入される新気量と、冷却液循環装置４４内の冷却液（以下、「Ｉ／Ｃ冷却液」と称す）の温度とが計測され、また、ＥＧＲ率が推定される（ステップＳ１０）。本ステップでは、具体的に、温度センサ２８、圧力センサ３０および湿度センサ３２の出力信号に基づいて、圧縮ガスの温度、圧力および湿度が計測される。また、エアフローメータ１８の出力信号に基づいて、新気量が計測される。また、水温センサ５６の出力信号に基づいて、Ｉ／Ｃ冷却液の温度が計測される。また、計測された新気量と、ＥＧＲバルブ４２の開度に関する情報（例えば、ＥＧＲバルブ４２の近傍に設置した開度センサの出力信号等）とに基づいて、ＥＧＲ率が推定される。

続いて、圧縮ガスの飽和水蒸気圧が算出される（ステップＳ１２）。本ステップでは、具体的に、ステップＳ１０で計測された圧縮ガスの温度および圧力と、予めＥＣＵ６０に記憶されたマップとに基づいて、圧縮ガスの飽和水蒸気圧が算出される。なお、圧縮ガスの飽和水蒸気圧は、過給エンジンの吸気通路を流れるガスの温度および圧力と、そのガスの飽和水蒸気圧との関係を定めたモデル計算式に、ステップＳ１０で計測された圧縮ガスの温度および圧力を入力して算出することもできる。

続いて、インタークーラ２２で発生する凝縮水量の許容値（以下、「許容凝縮水量」と称す）が、内燃機関１０の運転条件に基づいて算出される（ステップＳ１４）。本ステップでは、具体的に、クランク角センサ５２および圧力センサ５４の出力信号と、予めＥＣＵ６０に記憶されたマップとに基づいて、許容凝縮水量が算出される。

続いて、インタークーラ２２のコアの温度の許容値（以下、「許容Ｉ／Ｃコア温度」と称す）が算出される（ステップＳ１６）。本ステップでは、具体的に、ステップＳ１０で計測された圧縮ガスの湿度と、ステップＳ１０で推定されたＥＧＲ率と、ステップＳ１２で算出された圧縮ガスの飽和水蒸気圧と、ステップＳ１４で算出された許容凝縮水量と、予めＥＣＵ６０に記憶されたマップとに基づいて、許容Ｉ／Ｃコア温度が算出される。

続いて、ウォータポンプ４８の回転速度の目標値が算出される（ステップＳ１８）。本ステップでは、具体的に、ステップＳ１０で計測されたＩ／Ｃ冷却液の温度と、ステップＳ１６で算出された許容Ｉ／Ｃコア温度と、予めＥＣＵ６０に記憶されたマップとに基づいて、ウォータポンプ４８の回転速度の目標値が算出される。算出された目標値はＥＣＵ６０からウォータポンプ４８に入力され、これにより、ウォータポンプ４８の回転速度が増減調整される。

以上、図３に示したルーチンの処理によれば、インタークーラ２２で発生する凝縮水量を許容凝縮水量以下に抑えることができる。従って、過飽和状態のガスがコンプレッサ２０ａで圧縮されるような場合においても、インタークーラ２２で発生する凝縮水量を許容凝縮水量以下に抑えることが可能となる。

ところで、上記実施の形態１においては、低圧ＥＧＲ装置３６を備える制御システムを例として説明を行った。しかしながら、本発明は、低圧ＥＧＲ装置３６を備えていない制御システムにも適用できる。このような非ＥＧＲ系の制御システムに本発明を適用する場合は、図３のステップＳ１０のＥＧＲ率がゼロであるものとして、ステップＳ１２以降の処理を行えばよい。

また、上記実施の形態１においては、ＥＣＵ６０が実行するＩ／Ｃ温調制御の際に、温度センサ２８の出力信号を用いて圧縮ガスの温度を計測し、圧力センサ３０の出力信号を用いて圧縮ガスの圧力を計測した。しかしながら、圧縮ガスの温度や圧力については、推定により求めてもよい。具体的に、タービン２０ｂのバイパス通路に一般的に設けられるバイパスバルブ（例えばウエストゲートバルブ）の開度に基づいて、圧縮ガスの圧力を推定してもよい。また、内燃機関１０の冷却液の温度に基づいて、圧縮ガスの温度を推定してもよい。コンプレッサ２０ａとインタークーラ２２の間の吸気通路１２とは異なる箇所に設けた温度センサの出力信号に基づいて、圧縮ガスの温度を推定してもよい。なお、本変形例は、後述の実施の形態２や３においても同様に適用が可能である。

実施の形態２．
［実施の形態２の特徴］
次に、図４を参照しながら、本発明の実施の形態２について説明する。
本実施の形態は、上記実施の形態１と同様のシステム構成を前提とし、ＥＣＵ６０において図４に示すルーチンを実行することをその特徴とする。以下、この特徴部分について説明を行い、上記実施の形態１との共通部分については説明を省略しまたは簡略化する。

上記実施の形態１においては、インタークーラ２２で発生する凝縮水量を許容量以下に抑える目的で、Ｉ／Ｃ温調制御を実行した。本実施の形態において実行する制御の目的も同様である。但し、本実施の形態においては、コンプレッサ２０ａ駆動中のウォータポンプ４８の回転速度を一定とし、ウォータポンプ４８の回転速度の代わりにＥＧＲバルブ４２の開度を増減調整する制御（以下、「ＥＧＲ率制御」と称す）を実行する。

ウォータポンプ４８の回転速度が一定の場合、インタークーラ２２で発生する凝縮水量は、インタークーラ２２のコアの温度（以下、「Ｉ／Ｃコア温度」と称す）と、圧縮ガスの温度との温度差の影響を強く受ける。圧縮ガスの温度はＥＧＲ率と相関を有するので、ＥＧＲ率制御を実行すれば当該温度差を小さくして、インタークーラ２２で発生する凝縮水量を許容量以下に抑えることが可能となる。

図４は、ＥＣＵ６０が実行するＥＧＲ率制御のルーチンを示すフローチャートである。なお、本ルーチンは、タービン２０ｂの回転開始時に起動され、所定の制御周期ごとに繰り返し実行されるものとする。

図４に示すルーチンでは、圧縮ガスの温度、圧力および湿度と、吸気通路１２に吸入される新気量と、Ｉ／Ｃ冷却液の温度とが計測され、また、Ｉ／Ｃコア温度が推定される（ステップＳ２０）。本ステップの処理は、基本的に図３のステップＳ１０の処理と同一である。図３のステップＳ１０の処理ではＥＧＲ率を推定するのに対し、本ステップの処理ではＩＣコア温度を推定する点で異なる。本ステップにおいて、ＩＣコア温度は、計測されたＩ／Ｃ冷却液の温度と、ウォータポンプ４８の回転速度とに基づいて推定される。

続いて、圧縮ガスの飽和水蒸気圧および許容凝縮水量が算出される（ステップＳ２２，Ｓ２４）。これらの処理は、図３のステップＳ１２，Ｓ１４の処理と同一である。

続いて、ＥＧＲ率の許容値（以下、「許容ＥＧＲ率」と称す）が算出される（ステップＳ２６）。本ステップでは、具体的に、ステップＳ２０で計測された圧縮ガスの湿度と、ステップＳ２０で推定されたＩ／Ｃコア温度と、ステップＳ２２で算出された圧縮ガスの飽和水蒸気圧と、ステップＳ２４で算出された許容凝縮水量と、予めＥＣＵ６０に記憶されたマップとに基づいて、許容ＥＧＲ率が算出される。

続いて、ＥＧＲバルブ４２の開度の目標値が算出される（ステップＳ２８）。本ステップでは、具体的に、ステップＳ２０で計測された新気量と、ステップＳ２６で算出された許容ＥＧＲ率とに基づいて、ＥＧＲバルブ４２の開度の目標値が算出される。算出された目標値はＥＣＵ６０からＥＧＲバルブ４２に入力され、これにより、ＥＧＲバルブ４２の開度が増減調整される。

以上、図４に示したルーチンの処理によれば、上記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

実施の形態３．
［システム構成の説明］
次に、図５乃至図６を参照しながら、本発明の実施の形態３について説明する。なお、本実施の形態においては、ＥＧＲクーラ４０が水冷式のものであることを前提とする。
図５は、本発明の実施の形態３の内燃機関の制御システムの構成を説明するための図である。図５に示すように、本実施の形態の制御システムは、ＥＧＲクーラ４０よりも上流側（つまり、ＥＧＲクーラ４０よりも排気通路１４側）のＥＧＲ通路３８に設けられた温度センサ６２を備えている。温度センサ６２は、ＥＧＲクーラ４０通過前のＥＧＲガスの温度に応じた信号を出力するセンサである。

また、本実施の形態の制御システムは、冷却液循環装置６４を備えている。冷却液循環装置６４は、冷却液を循環するための冷却液循環路６６と、冷却液循環路６６内に冷却液を循環させるための電動式のウォータポンプ６８と、ラジエータ７０とを備えている。冷却液循環路６６には、ＥＧＲクーラ４０の内部流路（図示省略）が接続されている。ウォータポンプ６８を駆動して冷却液循環装置６４内に冷却液を循環させることで、ＥＧＲクーラ４０の内部流路を流れる冷却液と、ＥＧＲガスとの間で熱交換が行われ、ＥＧＲガスが冷却される。

ＥＣＵ６０の入力側には、温度センサ６２の他、冷却液循環装置６４内の冷却液の温度を計測するための水温センサ７２が接続されている。ＥＣＵ６０の出力側には、ウォータポンプ６８が接続されている。

［実施の形態３の特徴］
上記実施の形態１においては、インタークーラ２２で発生する凝縮水量を許容量以下に抑える目的で、Ｉ／Ｃ温調制御を実行した。本実施の形態において実行する制御の目的も同様である。但し、本実施の形態においては、コンプレッサ２０ａ駆動中、ウォータポンプ６８の回転速度を増減調整する制御（以下、「ＥＧＲガス温度制御」と称す）を実行する。なお、本実施の形態においては、上記実施の形態２同様、ウォータポンプ４８の回転速度は一定とされる。

上記実施の形態２で述べたように、ウォータポンプ４８の回転速度が一定の場合、インタークーラ２２で発生する凝縮水量は、Ｉ／Ｃコア温度と、圧縮ガスの温度との温度差の影響を強く受ける。圧縮ガスの温度はＥＧＲガス温度と相関を有するので、ＥＧＲガス温度制御を実行すれば当該温度差を小さくして、インタークーラ２２で発生する凝縮水量を許容量以下に抑えることが可能となる。

図６は、ＥＣＵ６０が実行するＥＧＲガス温度制御のルーチンを示すフローチャートである。なお、本ルーチンは、タービン２０ｂの回転開始時に起動され、所定の制御周期ごとに繰り返し実行されるものとする。

図６に示すルーチンでは、先ず、圧縮ガスの温度、圧力および湿度と、ＥＧＲガスの温度と、吸気通路１２に吸入される新気量と、Ｉ／Ｃ冷却液の温度と、冷却液循環装置６４内の冷却液（以下、「ＥＧＲ冷却液」と称す）の温度とが計測され、また、ＥＧＲ率とＩ／Ｃコア温度とが推定される（ステップＳ３０）。本ステップでは、具体的に、温度センサ２８、圧力センサ３０および湿度センサ３２の出力信号に基づいて、圧縮ガスの温度、圧力および湿度が計測される。また、温度センサ６２の出力信号に基づいて、ＥＧＲガスの温度が計測される。また、エアフローメータ１８の出力信号に基づいて、新気量が計測される。また、水温センサ５６の出力信号に基づいて、Ｉ／Ｃ冷却液の温度が計測される。また、水温センサ７２の出力信号に基づいて、ＥＧＲ冷却液の温度が計測される。また、計測された新気量と、ＥＧＲバルブ４２の開度に関する情報（例えば、ＥＧＲバルブ４２の近傍に設置した開度センサの出力信号等）とに基づいて、ＥＧＲ率が推定される。また、計測されたＩ／Ｃ冷却液の温度と、ウォータポンプ４８の回転速度とに基づいて、ＩＣコア温度が推定される。

続いて、圧縮ガスの飽和水蒸気圧および許容凝縮水量が算出される（ステップＳ３２，Ｓ３４）。これらの処理は、図３のステップＳ１２，Ｓ１４の処理と同一である。

続いて、ＥＧＲガス温度の許容値（許容ＥＧＲガス温度）が算出される（ステップＳ３６）。本ステップでは、具体的に、ステップＳ３０で計測された圧縮ガスの湿度と、ステップＳ３０で推定されたＥＧＲ率およびＩ／Ｃコア温度と、ステップＳ３２で算出された圧縮ガスの飽和水蒸気圧と、ステップＳ３４で算出された許容凝縮水量と、予めＥＣＵ６０に記憶されたマップとに基づいて、許容ＥＧＲガス温度が算出される。

続いて、ウォータポンプ６８の回転速度の目標値が算出される（ステップＳ３８）。本ステップでは、具体的に、ステップＳ３０で計測されたＥＧＲガスおよびＥＧＲ冷却液の温度と、ステップＳ３６で算出された許容ＥＧＲガス温度と、予めＥＣＵ６０に記憶されたマップとに基づいて、ウォータポンプ６８の回転速度の目標値が算出される。算出された目標値はＥＣＵ６０からウォータポンプ６８に入力され、これにより、ウォータポンプ６８の回転速度が増減調整される。

以上、図６に示したルーチンの処理によれば、上記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

ところで、上記実施の形態３においては、温度センサ６２の出力信号に基づいてＥＧＲガスの温度を計測した。しかし、温度センサ６２の位置は、触媒３４よりも下流側の排気通路１４でもよい。ＥＧＲガスの温度を公知の推定手法により求めてもよい。

１０内燃機関
１２吸気通路
１４排気通路
１８エアフローメータ
２０ターボ過給機
２０ａコンプレッサ
２０ｂタービン
２２インタークーラ
２８，６２温度センサ
３０，５４圧力センサ
５６，７２水温センサ
３２湿度センサ
３６低圧ＥＧＲ装置
６０ＥＣＵ

Claims

内燃機関の吸気通路を流れる吸気を圧縮するコンプレッサと、前記コンプレッサで圧縮された吸気を冷却するインタークーラと、前記吸気通路を流れる吸気の湿度を計測する湿度センサと、を備え、前記湿度センサの出力信号に基づいて、前記コンプレッサの駆動の際に前記インタークーラを通過する吸気中の水分量に関する制御を実行する内燃機関の制御システムにおいて、
前記コンプレッサと前記インタークーラの間の前記吸気通路に、前記湿度センサが設けられることを特徴とする内燃機関の制御システム。
前記コンプレッサの直下流に前記湿度センサが設けられることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御システム。
前記制御が、前記インタークーラで発生する凝縮水量を許容量以下に抑える制御であることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の制御システム。
前記コンプレッサと連結されたタービンよりも下流側の排気通路を流れる排気の一部を前記コンプレッサよりも上流側の前記吸気通路に還流させるＥＧＲ装置を更に備えることを特徴とする請求項１乃至３何れか１項に記載の内燃機関の制御システム。