JP2016173062A - 内燃機関の冷却システム、内燃機関及び内燃機関の冷却方法 - Google Patents

Abstract

【課題】２段過給システムの間の通路に、エンジン冷却水を冷却媒体とする過給機間冷却器を備えた内燃機関の冷却システムに関し、高圧段過給機の高圧段コンプレッサの出口温度の制約条件に依らずに吸気ガスの高過給化を可能とし、さらに、燃費等の機関性能の悪化を抑制できる内燃機関の冷却システム、内燃機関及び内燃機関の冷却方法を提供する。【解決手段】２段過給システムの低圧段コンプレッサ１５ｂと高圧段コンプレッサ１６ｂの間の吸気通路１２に、エンジン冷却水Ｗを冷却媒体とする過給機間冷却器１７を備え、この過給機間冷却器１７に流入するエンジン冷却水Ｗの流路に制御弁３２を設けて、低圧段コンプレッサ１５ｂの吸気ガスＡの出口温度である出口ガス温度Ｔｌｏと、エンジン冷却水Ｗの温度である冷却水温度Ｔｗと、エンジン１０の運転状態とに応じて、制御弁３２の開閉状態を制御する。【選択図】図３

Description

本発明は、低圧段過給システムと高圧段過給システムで構成される２段過給システムを備え、この２段過給システムのコンプレッサの間の吸気通路に、エンジン冷却水を冷却媒体とする過給機間冷却器を備えた内燃機関の冷却システム、内燃機関及び内燃機関の冷却方法に関する。

現在、ディーゼルエンジン等の内燃機関においては、エンジンの高出力化と低排ガスレベル化を両立するために、高過給運転が必須となっており、その中でも、図５に示すように、低圧段ターボ式過給システム（低圧段過給システム）１５Ｓと高圧段ターボ式過給システム（高圧段過給システム）１６Ｓの両方を備えて構成される２段過給システムを用いて、吸気ガスの高効率過給を行っている場合が多い。

しかしながら、この２段過給システムでは、低圧段過給システム１５Ｓ及び高圧段過給システム１６Ｓの各々が備える低圧段コンプレッサ１５ｂ及び高圧段コンプレッサ１６ｂの回転翼の耐熱性等の観点から、吸気温度が高温になり易い高圧段コンプレッサ１６ｂの出口温度に制約条件（高圧段コンプレッサ１６ｂの材料などにもよるが、例えば、１６０℃〜２００℃）が設定されており、この制約条件として設定された温度よりも、高圧段コンプレッサ１６ｂの出口温度が高くならないように、低圧段コンプレッサ１５ｂ及び高圧段コンプレッサ１６ｂによる過給圧が調整されている。

この高圧段コンプレッサ１６ｂの出口温度に対する制約条件をクリアして、さらなる高過給化を可能とするために、図５に示すように、低圧段コンプレッサ１５ｂと高圧段コンプレッサ１６ｂの間に、エンジン冷却水Ｗを冷却媒体とする水冷式の過給機間冷却器１７を設けて、低圧段コンプレッサ１５ｂで圧縮された高温、高圧の吸気ガスをこの過給機間冷却器１７で徐冷して、高圧段コンプレッサ１６ｂの出口温度を低下させる技術が使用されている。

これに関連して、図５に示す構成とは別の、水冷式の過給機間冷却器を設けた構成として、例えば、低圧段コンプレッサと高圧段コンプレッサの間の低圧吸気通路と、高圧段コンプレッサの下流側の高圧吸気通路の両方に跨って設けられた単一のインタークーラで低圧吸気と高圧吸気の両方を冷媒に間接接触させて冷却し、エンジンの運転状況に応じて低圧吸気と高圧吸気の温度効率を変更する２段ターボ過給装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、図５に示すように、過給機間冷却器１７を設ける場合では、過給機間冷却器１７を通過するエンジン冷却水Ｗの温度によっては、所定の圧力比を得るために必要な高圧段コンプレッサ１６ｂでの過給仕事が増加してしまい、燃費等の機関性能が悪化する問題がある。

すなわち、過給機間冷却器１７を通過するエンジン冷却水Ｗの温度Ｔｗが低圧段コンプレッサ１５ｂの出口温度Ｔｌｏよりも高い（Ｔｗ＞Ｔｌｏ）場合には、低圧段コンプレッサ１５ｂで過給された吸気ガスがさらに加熱されて昇温してしまうため、所定の圧力比を確保するために必要な高圧段コンプレッサ１６ｂの仕事量が増加し、すなわち、過給機の効率が低下することになり、機関性能の悪化を招いてしまう。

特開２００６-９０２０５号公報

本発明は、上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、低圧段過給システムと高圧段過給システムで構成される２段過給システムを備え、この２段過給システムのコンプレッサの間の吸気通路に、エンジン冷却水を冷却媒体とする過給機間冷却器を備えた内燃機関の冷却システムにおいて、高圧段過給システムの高圧段過給機の高圧段コンプレッサの出口温度の制約条件に依らずに吸気ガスの高過給化を可能とし、さらに、燃費等の機関性能の悪化を抑制することができる内燃機関の冷却システム、内燃機関及び内燃機関の冷却方法を提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明の内燃機関の冷却システムは、低圧段過給システムと高圧段過給システムで構成される２段過給システムを備え、該２段過給システムの低圧段コンプレッサと高圧段コンプレッサの間の吸気通路に、エンジン冷却水を冷却媒体とする過給機間冷却器を備えた内燃機関の冷却システムにおいて、前記低圧段コンプレッサと、前記高圧段コンプレッサの間の吸気通路に、前記低圧段コンプレッサの吸気ガスの出口温度である出口ガス温度を検出する第１の温度検出装置を設けるとともに、前記過給機間冷却器に流入するエンジン冷却水の流路に制御弁を設け、更に、エンジン冷却水の温度である冷却水温度を検出する第２の温度検出装置を設けて、当該冷却システムを制御する制御装置が、前記出口ガス温度と前記冷却水温度とエンジン運転状態とに応じて、前記制御弁を制御するように構成される。

つまり、過給機間冷却器を備える２段過給システムにおいて、低圧段コンプレッサの吸気ガスの出口温度である出口ガス温度と過給機間冷却器のエンジン冷却水の温度である冷却水温度を計測し、冷却器に流入するエンジン冷却水の通水を制御する制御弁を有し、制御装置がこれらの計測された温度の値とエンジン運転状態とをモニターして制御弁を制御する信号を出力する。

ここで、低圧段コンプレッサの吸気ガスの出口温度である出口ガス温度と、エンジンの冷却水の温度との大小関係のみで、言い換えると、単純に、出口ガス温度と冷却水温度の温度差のみで、過給機間冷却器に流入するエンジン冷却水の流路に設けた制御弁を制御すると、第１の温度検出装置、第２の温度検出装置の反応遅れによって制御性が損なわれ、過給機の効率が低下することが懸念される。

これに対して、本発明では、出口ガス温度と冷却水温度の温度差に応じたフィードバック制御に、エンジン運転状態に応じたフィードフォワード制御を加え、この両方の制御で制御弁を制御することで、第１の温度検出装置、第２の温度検出装置の反応遅れによる制御性の悪化を抑制する。

すなわち、エンジン運転状態が、過給機間冷却器へのエンジン冷却水の通水を行うべきエンジン運転領域（使用領域）に到達したときには、過給機間冷却器による吸気ガスの冷却がすぐに必要となるため、出口ガス温度が冷却水温度より低くても、過給機間冷却器へのエンジン冷却水の通水を行う。一方、エンジン運転状態が、過給機間冷却器へのエンジン冷却水の通水を行うべきエンジン運転領域から外れたときでも、吸気ガスの温度はすぐには低下しないため、出口ガス温度が冷却水温度より高く、過給機間冷却器による吸気ガスの冷却が可能である場合には、引き続き、過給機間冷却器へのエンジン冷却水の通水を行う。

この構成によれば、出口ガス温度と冷却水温度の温度差に応じたフィードバック制御に、エンジン運転状態に応じたフィードフォワード制御を加えることにより、出口ガス温度と冷却水温度をそれぞれ検出する温度検出装置の反応遅れによる制御性の悪化を抑制しつつ、過給機間冷却器へのエンジン冷却水の流入を最適化することができるので、過給機間冷却器に流入するエンジン冷却水による、低圧段コンプレッサで過給された吸気ガスの加熱及び昇温を抑制することができる。従って、高圧段コンプレッサの出口側の吸気ガスの温度の制約条件を受けずに、吸気ガスを高過給化することができ、過給機間冷却器の影響で機関性能が悪化することを回避することが可能となる。

また、上記の内燃機関の冷却システムにおいて、前記制御装置が、前記出口ガス温度が前記冷却水温度より高いか否かを判定する温度条件判定手段と、エンジン運転状態に応じて予め前記過給機間冷却器を使用する使用領域を設定し、この使用領域に前記内燃機関の運転状態が含まれているか否かを判定する使用条件判定手段と、前記温度条件判定手段により、前記出口ガス温度が前記冷却水温度より高いと判定されるか、または、前記使用条件判定手段により、前記内燃機関の運転状態が前記使用領域に含まれていると判定されるかのいずれかの判定が成立したときに、前記制御弁を開状態に制御する弁制御手段とを備えて構成される。

この構成によれば、出口ガス温度と冷却水温度の温度差によるフィードバック制御とエンジン運転状態に応じたフィードフォワード制御の組み合わせにより、過給機間冷却器へのエンジン冷却水の流入を最適化することができる。

また、上記の目的を達成するための本発明の内燃機関は、上記の内燃機関の冷却システムを備えて構成され、上記の内燃機関の冷却システムと同様の作用効果を奏することができる。

また、上記の目的を達成するための本発明の内燃機関の冷却方法は、低圧段過給システムと高圧段過給システムで構成される２段過給システムを備え、該２段過給システムの低圧段コンプレッサと高圧段コンプレッサの間の吸気通路に、エンジン冷却水を冷却媒体とする過給機間冷却器を備え、該過給機間冷却器に流入するエンジン冷却水の流路に制御弁を設けた内燃機関の冷却方法において、前記低圧段コンプレッサの吸気ガスの出口温度である出口ガス温度と、エンジン冷却水の温度である冷却水温度と、エンジン運転状態とに応じて、前記弁を制御することを特徴とする方法である。

また、上記の内燃機関の冷却方法において、前記出口ガス温度が前記冷却水温度より高いか、または、エンジン運転状態に応じて予め設定された前記過給機間冷却器を使用する使用領域に、前記内燃機関の運転状態が含まれているかの、いずれかが成立したときに、前記制御弁を開状態に制御する。

これらの方法によれば、上記の内燃機関の冷却システムと同様の作用効果を奏することができる。

本発明の内燃機関の冷却システム、内燃機関及び内燃機関の冷却方法によれば、出口ガス温度と冷却水温度の温度差に応じたフィードバック制御に、エンジン運転状態に応じたフィードフォワード制御を加えることにより、出口ガス温度と冷却水温度をそれぞれ検出する温度検出装置の反応遅れによる制御性の悪化を抑制しつつ、過給機間冷却器へのエンジン冷却水の流入を最適化することができるので、過給機間冷却器に流入するエンジン冷却水による、低圧段コンプレッサで過給された吸気ガスの加熱及び昇温を抑制することができる。

従って、高圧段コンプレッサの出口側の吸気ガスの温度の制約条件を受けずに、吸気ガスを高過給化することができ、過給機間冷却器の影響で機関性能が悪化することを回避することが可能となる。

本発明に係る実施の形態の内燃機関の冷却システムの構成を模式的に示す図である。 制御装置の構成を示す図である。 本発明に係る実施の形態の内燃機関の冷却方法の制御フローの一例である。 エンジン運転状態に応じて、過給機間冷却器の使用領域を設定した制御マップを示す図である。 従来技術の内燃機関の冷却システムの構成を模式的に示す図である。

以下、本発明に係る実施の形態の内燃機関の冷却システム、内燃機関及び内燃機関の冷却方法について図面を参照しながら説明する。なお、本発明に係る実施の形態の内燃機関は、本発明に係る実施の形態の内燃機関の冷却システム１を備えて構成され、後述する内燃機関の冷却システム１が奏する作用効果と同様の作用効果を奏することができる。なお、この実施の形態では、ターボ式過給システムのコンプレッサを例にして説明しているが、一方又は両方が機械式のコンプレッサでもよく、過給できるコンプレッサであればよい。また、２段以上の多段で過給する構成であってもよい。

図１に示すように、本発明に係る実施の形態の内燃機関の冷却システム１を備えたエンジン（内燃機関）１０は、エンジン本体１１と吸気通路１２と排気通路１３を備えており、さらに、低圧段ターボ式過給システム（低圧段過給システム）１５Ｓ、高圧段ターボ式過給システム（高圧段過給システム）１６ＳとＥＧＲシステムを備えている。

吸気通路１２は、吸気マニホールド１１ａに接続し、上流側より順に、空気流量（ＭＡＦ）センサ（図示しない）、低圧段ターボ式過給システム１５Ｓの低圧段ターボチャージャ（低圧段ターボ式過給機）１５の低圧段コンプレッサ１５ｂ、高圧段ターボ式過給システム１６Ｓの高圧段ターボチャージャ（高圧段ターボ式過給機）１６の高圧段コンプレッサ１６ｂ、大気Ａ１を冷却媒体とする空冷式インタークーラ１８が設けられている。

また、排気通路１３は、排気マニホールド１１ｂに接続し、上流側より順に、高圧段ターボチャージャ１６の高圧段タービン１６ａ、低圧段ターボチャージャ１５の低圧段タービン１５ａ、排気ガス浄化処理装置（図示しない）が設けられている。そして、ＥＧＲ通路１４は、排気マニホールド１１ｂと吸気マニホールド１１ａとを接続して設けられ、上流側より順に、ＥＧＲクーラ１４ａ、ＥＧＲバルブ１４ｂが設けられている。

そして、大気から導入される新気Ａが、必要に応じて、ＥＧＲ通路１４から吸気マニホールド１１ａに流入するＥＧＲガスＧｅを伴って、気筒（シリンダ）内の燃焼室に送られ、燃焼室にて燃料噴射装置より噴射された燃料と混合圧縮されて、燃料が燃焼することで、エンジン１０に動力を発生させる。そして、エンジン１０での燃焼により発生した排気ガスＧが、排気マニホールド１１ｂから排気通路１３に流出するが、その一部はＥＧＲ通路１４にＥＧＲガスＧｅとして流れ、残りの排気ガスＧａ（＝Ｇ−Ｇｅ）は、排気通路１３の高圧段タービン１６ａ、低圧段タービン１５ａを経由して、排気ガス浄化処理装置により浄化処理された後、マフラー（図示しない）を経由して大気へ放出される。

本発明の内燃機関の冷却システム１は、低圧段ターボ式過給システム１５Ｓと高圧段ターボ式過給システム１６Ｓで構成される２段ターボ式過給システム（２段過給システム）を備え、さらに、この２段ターボ式過給システムの低圧段コンプレッサ１５ｂと高圧段コンプレッサ１６ｂの間の吸気通路１２に、エンジン冷却水Ｗを冷却媒体とする水冷式の過給機間冷却器１７を備えている。

ここで、この過給機間冷却器１７を冷却するための流路を含む、エンジン冷却水Ｗの流路（太線で表示）について説明する。エンジン冷却水Ｗの流路は、ラジエータ２１、ウォーターポンプ２２、エンジン本体１１、ラジエータ２１の順に巡回する第１流路と、ウォーターポンプ２２、ＥＧＲクーラ１４ａ、ウォーターポンプ２２の順に巡回する第２流路と、ウォーターポンプ２２、過給機間冷却器１７、ウォーターポンプ２２の順に巡回する第３流路の３流路がある。

なお、第１流路においては、ラジエータ２１の上流側に、サーモスタット２３が配設され、エンジン冷却水Ｗの温度がサーモスタット２３の設定温度以下になると、自動的に、エンジン本体１１を通過後のエンジン冷却水Ｗを、ラジエータ２１をバイパスしてウォーターポンプ２２に入る流路（点線で表示）に切り替える。

また、低圧段コンプレッサ１５ｂと高圧段コンプレッサ１６ｂの間の吸気通路１２に、低圧段コンプレッサ１５ｂの吸気ガスＡの出口温度である出口ガス温度Ｔｌｏを検出する第１の温度センサ（第１の温度検出装置）３０を設けるとともに、エンジン冷却水Ｗの温度である冷却水温度Ｔｗを検出する第２の温度センサ（第２の温度検出装置）３１を設ける。

この第２の温度センサ３１は、後述する制御弁３２が全閉状態の場合でも、エンジン冷却水Ｗが常に流れて、冷却水温度Ｔｗを正確に検出することができる流路に設ける必要があり、例えば、図１に示すように、ウォーターポンプ２２の出口で過給機間冷却器１７側に分流する前に設ける。

そして、この内燃機関の冷却システム１において、さらに、過給機間冷却器１７に流入するエンジン冷却水Ｗの流路に制御弁３２を設ける。この制御弁３２は、例えば、全開状態と全閉状態を切り替える開閉弁としての電磁弁で構成されるが、エンジン冷却水Ｗの流量を調整できる流量調整弁で構成してもよい。

また、図１に示すように、本発明の内燃機関の冷却システム１を制御する制御装置４０を設ける。この制御装置４０は、通常は、エンジン１０の運転状態全般を制御するエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）に組み込まれるが、独立して設けてもよい。

そして、本発明の内燃機関の冷却システム１では、この制御装置４０は、図２に示すように、温度条件判定手段４１と、使用条件判定手段４２と、弁制御手段４３等を備えて構成される。

この温度条件判定手段４１は、出口ガス温度Ｔｌｏが冷却水温度Ｔｗより高い（Ｔｌｏ＞Ｔｗ）か否かを判定する手段である。また、使用条件判定手段４２は、図４に示すように、エンジン運転状態に応じて予め過給機間冷却器１７を使用する使用領域ＣＴ（斜線部）を設定し、この使用領域ＣＴに実際のエンジン運転状態が含まれているか否かを判定する手段である。この判定用に図４に示すような制御マップを用いることができる。なお、エンジン運転状態は、通常、エンジン回転速度Ｎｅと燃料噴射量ｑで表される。

そして、弁制御手段４３は、温度条件判定手段４１により、出口ガス温度Ｔｌｏが冷却水温度Ｔｗより高い（Ｔｌｏ＞Ｔｗ）と判定されるか、または、使用条件判定手段４２により、エンジン運転状態が使用領域ＣＴに含まれていると判定されるかの、いずれかの判定が成立したときに、制御弁３２を開状態に制御し、いずれの判定も成立しないときには、制御弁３２を閉状態に制御する手段である。この制御弁３２の開弁操作及び閉弁操作においては、エンジン冷却水Ｗの流量の急激な変化を避けるため、徐々に、連続的又は段階的に、全開又は全閉とすることが好ましい。

上記の構成により、本発明では、制御装置４０が、出口ガス温度Ｔｌｏと、冷却水温度Ｔｗと、エンジン１０の運転状態に応じて、制御弁３２を制御する構成となる。つまり、過給機間冷却器１７を備える２段過給システムにおいて、過給機間冷却器１７に流入するエンジン冷却水Ｗの通水を制御する制御弁３２を有し、低圧段コンプレッサ１５ｂの吸気ガスＡの出口温度である出口ガス温度Ｔｌｏと過給機間冷却器１７のエンジン冷却水Ｗの温度である冷却水温度Ｔｗを計測して、制御装置４０がこれらの計測された温度Ｔｌｏ、Ｔｗの値とエンジン運転状態とをモニターして制御弁３２を制御する信号を出力する。

次に、上記の内燃機関の冷却システム１を用いた、本発明の内燃機関の冷却方法について、図３の制御フローを参照しながら説明する。この図３の制御フローは、エンジン１０の運転時における制御フローであり、予め設定した制御時間が経過する毎に上級の制御フローから呼ばれてスタートする制御フローであり、エンジン１０の運転が完了するまで繰り返し呼ばれて実施される制御フローとして示している。

この図３の制御フローが呼ばれてスタートすると、ステップＳ１１に進み、このステップＳ１１では、実際のエンジン運転状態が使用領域ＣＴに含まれるか否かを判定する。このステップＳ１１にて、実際のエンジン運転状態が使用領域ＣＴに含まれる（ＹＥＳ）ときには、ステップＳ１１ａに進み、過給機間冷却器１７の使用条件に基づくカウント値Ｃａを１として、エンジンコントロールユニット等の制御装置４０に記憶する。実際のエンジン運転状態が使用領域ＣＴに含まれない（ＮＯ）ときには、ステップＳ１１ｂに進み、このカウント値Ｃａを０として、制御装置４０に記憶する。

次に、ステップＳ１２に進み、出口ガス温度Ｔｌｏが、冷却水温度Ｔｗより高いか否かを判定する。ステップＳ１２にて、出口ガス温度Ｔｌｏが冷却水温度Ｔｗより高い（Ｔｌｏ＞Ｔｗ）（ＹＥＳ）ときには、ステップＳ１２ａに進み、過給機間冷却器１７の温度条件に基づくカウント値Ｃｂを１として、エンジンコントロールユニット等の制御装置４０に記憶する。出口ガス温度Ｔｌｏが冷却水温度Ｔｗ以下である（Ｔｌｏ≦Ｔｗ）（ＮＯ）ときには、ステップＳ１２ｂに進み、このカウント値Ｃｂを０として、制御装置４０に記憶する。

その後、ステップＳ１３に進む。ステップＳ１３では、カウント値Ｃａ、Ｃｂの加算値Ｃａ＋Ｃｂが、０であるか否かを判定する。このステップＳ１３にて、加算値（Ｃａ＋Ｃｂ）が０である（ＹＥＳ）ときには、過給機間冷却器１７にエンジン冷却水Ｗを流入する条件を満たしていないとして、ステップＳ１４に進み、制御弁３２を閉状態にして、過給機間冷却器１７へのエンジン冷却水Ｗの流入を停止する。加算値（Ｃａ＋Ｃｂ）が０でなく、１または２である（ＮＯ）ときには、過給機間冷却器１７にエンジン冷却水Ｗを流入する条件を満たしているとして、ステップＳ１５に進み、制御弁３２を開状態にして、過給機間冷却器１７へのエンジン冷却水Ｗの流入を行う。ステップＳ１４またはステップＳ１５における制御弁３２の制御を実施後、リターンして、本制御フローを終了する。

なお、本制御フローを終了したときに、制御装置４０に記憶されたカウント値Ｃａ、Ｃｂの両方の値を初期値にする。また、この図３の制御フローに基づく制御の途中で、エンジン１０が運転停止したとき等は、割り込みが生じて、リターンに行って上級の制御フローに戻り、この上級の制御フローの終了と共に終了する。

この図３の制御フローに従った制御により、低圧段ターボ式過給システム１５Ｓの低圧段ターボチャージャ１５の低圧段コンプレッサ１５ｂの吸気ガスＡの出口温度である出口ガス温度Ｔｌｏと、エンジン冷却水Ｗの温度である冷却水温度Ｔｗと、エンジン運転状態とに応じて、制御弁３２を制御することができる。

つまり、出口ガス温度Ｔｌｏが冷却水温度Ｔｗより高いか、または、過給機間冷却器１７を使用する使用領域ＣＴを、エンジン１０の運転状態に応じて予め設定した制御マップ（図４参照）を基に、エンジン１０の実際の運転状態が使用領域ＣＴに含まれるかの、いずれかが成立したときに、制御弁３２を開状態に制御することができる。

上記の構成により、低圧段コンプレッサ１５ｂの吸気ガスＡの出口温度である出口ガス温度Ｔｌｏと、エンジン冷却水Ｗの温度である冷却水温度Ｔｗの大小関係のみで、言い換えると、出口ガス温度Ｔｌｏと冷却水温度Ｔｗの温度差ΔＴのみで、過給機間冷却器１７に流入するエンジン冷却水Ｗの第１流路に設けた制御弁３２の開閉状態を制御することで、出口ガス温度Ｔｌｏ、冷却水温度Ｔｗを各々検出する第１の温度センサ３０、第２の温度センサ３１の反応遅れによって制御性が損なわれたり、高圧段コンプレッサ１６ｂの効率が低下したりすることを回避できる。

つまり、温度条件判定手段４１による出口ガス温度Ｔｌｏと冷却水温度Ｔｗの温度差ΔＴに応じたフィードバック制御に、使用条件判定手段４２によるエンジン１０の運転状態に応じたフィードフォワード制御を加え、この両方の制御で制御弁３２を制御することで、第１の温度センサ３０、第２の温度センサ３１の反応遅れによる制御性の悪化を抑制することができる。

すなわち、エンジン１０の運転状態が、過給機間冷却器１７へのエンジン冷却水Ｗの通水を行うべき使用領域ＣＴになったときには、過給機間冷却器１７による吸気ガスＡの冷却がすぐに可能となるため、出口ガス温度Ｔｌｏが冷却水温度Ｔｗより低くても、過給機間冷却器１７へのエンジン冷却水Ｗの通水を行う。一方、エンジン１０の運転状態が、過給機間冷却器１７へのエンジン冷却水Ｗの通水を行うべき使用領域ＣＴから外れたときでも、吸気ガスＡの温度はすぐには低下しないため、出口ガス温度Ｔｌｏが冷却水温度Ｔｗより高く、過給機間冷却器１７による吸気ガスＡの冷却が可能である場合には、引き続き、過給機間冷却器１７へのエンジン冷却水Ｗの通水を行う。

上記の構成の内燃機関の冷却システム１、内燃機関及び内燃機関の冷却方法によれば、出口ガス温度Ｔｌｏと冷却水温度Ｔｗの温度差ΔＴに応じたフィードバック制御に、エンジン運転状態に応じたフィードフォワード制御を加えることにより、出口ガス温度Ｔｌｏと冷却水温度Ｔｗをそれぞれ検出する温度検出装置３０、３１の反応遅れによる制御性の悪化を抑制しつつ、過給機間冷却器１７へのエンジン冷却水Ｗの流入を最適化することができるので、過給機間冷却器１７に流入するエンジン冷却水Ｗによる、低圧段コンプレッサ１５ｂで過給された吸気ガスＡの加熱及び昇温を抑制することができる。従って、高圧段コンプレッサ１６ｂの出口側の吸気ガスＡの温度の制約条件を受けずに、吸気ガスＡを高過給化することができ、過給機間冷却器１７の影響で機関性能が悪化することを回避することが可能となる。

また、出口ガス温度Ｔｌｏと冷却水温度ＴＷの温度差ΔＴによるフィードバック制御とエンジン運転状態に応じたフィードフォワード制御の組み合わせにより、過給機間冷却器１７へのエンジン冷却水Ｗの流入を最適化することができる。

１、１Ｘ 内燃機関の冷却システム
１０、１０Ｘ エンジン（内燃機関）
１１ エンジン本体
１１ａ 吸気マニホールド
１１ｂ 排気マニホールド
１２ 吸気通路
１３ 排気通路
１４ ＥＧＲ通路
１４ａ ＥＧＲクーラ
１４ｂ ＥＧＲバルブ
１５Ｓ 低圧段ターボ式過給システム
１５ 低圧段ターボチャージャ（低圧段ターボ式過給機）
１５ａ タービン
１５ｂ コンプレッサ
１６Ｓ 高圧段ターボ式過給システム
１６ 高圧段ターボチャージャ（高圧段ターボ式過給機）
１６ａ タービン
１６ｂ コンプレッサ
１７ 過給機間冷却器
１８ 空冷式インタークーラ
２１ ラジエータ
２２ ウォーターポンプ
２３ サーモスタット
３０ 第１の温度センサ（第１の温度検出装置）
３１ 第２の温度センサ（第２の温度検出装置）
３２ 制御弁
４０ 制御装置
４１ 温度条件判定手段
４２ 使用条件判定手段
４３ 開閉弁制御手段
Ａ 吸気ガス
Ａ１ 大気
Ｇａ 排気ガス
Ｇｅ ＥＧＲガス
Ｗ エンジン冷却水

Claims (5)

1. 低圧段過給システムと高圧段過給システムで構成される２段過給システムを備え、該２段過給システムの低圧段コンプレッサと高圧段コンプレッサの間の吸気通路に、エンジン冷却水を冷却媒体とする過給機間冷却器を備えた内燃機関の冷却システムにおいて、
   前記低圧段コンプレッサと、前記高圧段コンプレッサの間の吸気通路に、前記低圧段コンプレッサの吸気ガスの出口温度である出口ガス温度を検出する第１の温度検出装置を設けるとともに、
   前記過給機間冷却器に流入するエンジン冷却水の流路に制御弁を設け、更に、エンジン冷却水の温度である冷却水温度を検出する第２の温度検出装置を設けて、
   当該冷却システムを制御する制御装置が、
   前記出口ガス温度と前記冷却水温度とエンジン運転状態とに応じて、前記制御弁を制御するように構成される内燃機関の冷却システム。
2. 前記制御装置が、
   前記制御装置が、前記出口ガス温度が前記冷却水温度より高いか否かを判定する温度条件判定手段と、
   エンジン運転状態に応じて予め前記過給機間冷却器を使用する使用領域を設定し、この使用領域に前記内燃機関の運転状態が含まれているか否かを判定する使用条件判定手段と、
   前記温度条件判定手段により、前記出口ガス温度が前記冷却水温度より高いと判定されるか、または、前記使用条件判定手段により、前記内燃機関の運転状態が前記使用領域に含まれていると判定されるかのいずれかの判定が成立したときに、前記制御弁を開状態に制御する弁制御手段とを備えて構成される請求項１に記載の内燃機関の冷却システム。
3. 請求項１または２に記載の内燃機関の冷却システムを備えた内燃機関。
4. 低圧段過給システムと高圧段過給システムで構成される２段過給システムを備え、該２段過給システムの低圧段コンプレッサと高圧段コンプレッサの間の吸気通路に、エンジン冷却水を冷却媒体とする過給機間冷却器を備え、該過給機間冷却器に流入するエンジン冷却水の流路に制御弁を設けた内燃機関の冷却方法において、
   前記低圧段コンプレッサの吸気ガスの出口温度である出口ガス温度と、エンジン冷却水の温度である冷却水温度と、エンジン運転状態とに応じて、前記制御弁を制御することを特徴とする内燃機関の冷却方法。
5. 前記出口ガス温度が前記冷却水温度より高いか、または、エンジン運転状態に応じて予め設定された前記過給機間冷却器を使用する使用領域に、前記内燃機関の運転状態が含まれているかの、いずれかが成立したときに、前記制御弁を開状態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冷却方法。

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