JP2016211409A

JP2016211409A - 内燃機関の低水温冷却装置

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Publication number: JP2016211409A
Application number: JP2015094786A
Authority: JP
Inventors: 敬太郎南; Keitaro Minami; 宮川　雅志; Masashi Miyagawa; 雅志宮川; 英明市原; Hideaki Ichihara
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2015-05-07
Filing date: 2015-05-07
Publication date: 2016-12-15
Anticipated expiration: 2035-05-07
Also published as: US10260461B2; JP6327199B2; WO2016178303A1; CN107532546A; US20180119651A1; DE112016002075T5; CN107532546B

Abstract

【課題】インタークーラとＥＧＲクーラとラジエータとの間で冷却水を循環させる冷却システムにおいて、過渡運転時の凝縮水の発生を抑制できるようにする。
【解決手段】ＥＧＲクーラ２５でＥＧＲガスを冷却して除湿する制御の実行中に、ＥＧＲクーラ２５の流入水温が許容上限値を越えるか否かを予測することで、ＥＧＲクーラ２５の冷却性能不足状態になるか否かを予測する。そして、ＥＧＲクーラ２５の冷却性能不足状態になると予測したときに、ＥＧＲクーラ２５に流れる冷却水の流量を増量する制御とラジエータファン４４の風量を増量する制御を実行する。これにより、減速開始後にラジエータ３４の流出水温の上昇を抑制して、ＥＧＲクーラ２５の流入水温の上昇を抑制し、ＥＧＲクーラ２５の冷却性能不足状態になることを回避する。これにより、減速後の再加速時にＥＧＲクーラ２５でＥＧＲガスを十分に冷却して除湿できるようにする。
【選択図】図２

Description

本発明は、インタークーラとＥＧＲクーラとラジエータとの間で冷却水を循環させる低水温冷却水回路を備えた内燃機関の低水温冷却装置に関する発明である。

車両に搭載される内燃機関においては、燃費向上、ノッキングや排気エミッションの低減等を目的として、排出ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気通路へ還流させるＥＧＲ装置を搭載するようにしたものがある。しかし、吸気通路へ還流されるＥＧＲガス中の水分が多いと、ＥＧＲガスと吸入空気（新気）が混合した吸入ガスがインタークーラで冷却されたときに凝縮水が発生することがあり、この凝縮水により金属部品の腐食等が発生する可能性がある。

そこで、インタークーラでの凝縮水の発生を抑制する技術として、例えば、特許文献１に記載されたものがある。このものは、インタークーラとＥＧＲクーラに冷却水を循環させる冷却水回路を設け、ＥＧＲクーラでＥＧＲガスを冷却して強制的に凝縮水を発生させて、その凝縮水をトラップ手段で捕集して除湿した後、ＥＧＲヒータでＥＧＲガスを暖めて相対湿度を低下させた状態でＥＧＲガスを吸気通路へ還流させるようにしている。

特開２００９−１７４４４４号公報

本出願人は、インタークーラとＥＧＲクーラとラジエータとの間で冷却水を循環させる低水温冷却水回路を備えたシステムを研究しているが、その研究過程で次のような新たな課題が判明した。

内燃機関の減速時には、ＥＧＲガス流量の低下に伴ってＥＧＲクーラでの冷却水の受熱量が低下すると共に、車速の低下に伴ってラジエータでの冷却水の放熱量が低下する。しかし、ＥＧＲクーラを通過した冷却水がラジエータに到達するまでには、ＥＧＲクーラからラジエータまでの容積分の遅れが生じるため、ラジエータでの放熱量が低下した後も、ＥＧＲクーラでの受熱量が低下する前の比較的暖かい冷却水がラジエータを通過する。このため、減速開始後に、ラジエータを通過した冷却水の温度が一時的に上昇し、その後、ＥＧＲクーラへ流入する冷却水の温度が一時的に上昇して、ＥＧＲクーラの冷却性能が一時的に不足した状態になることがある。このため、減速後に再加速する過渡運転時に、ＥＧＲクーラでＥＧＲガスを十分に冷却できず、ＥＧＲガスを十分に除湿できない可能性があり、インタークーラで吸入ガスが冷却されたときに凝縮水が発生する可能性がある。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、過渡運転時の凝縮水の発生を抑制することができる内燃機関の低水温冷却装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、内燃機関（１１）の排出ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気通路（１２）へ還流させるＥＧＲ装置（２２）と、内燃機関の吸入ガスを冷却するインタークーラ（２１）とＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ（２５）とラジエータ（３４）との間で冷却水を循環させる低水温冷却水回路（３９）とを備えた内燃機関の低水温冷却装置において、ＥＧＲクーラでＥＧＲガスを冷却して除湿する制御の実行中に、内燃機関の運転状態と外気環境のうちの少なくとも一方に基づいてＥＧＲクーラの冷却性能が不足した状態になるか否かを予測する予測ユニット（３３）と、この予測ユニットでＥＧＲクーラの冷却性能が不足した状態になると予測したときに、ＥＧＲクーラに流れる冷却水の流量を増量する制御と、ラジエータを冷却するラジエータファン（４４）の風量を増量する制御と、ＥＧＲガスの還流を禁止する制御のうちの少なくとも一つを実行する制御ユニット（３３）とを備えた構成としたものである。

この構成では、内燃機関の減速時にＥＧＲクーラの冷却性能が不足した状態になると予測したときに、ＥＧＲクーラに流れる冷却水の流量を増量する制御を実行することで、ＥＧＲクーラを通過した冷却水がラジエータに到達するまでの遅れを低減することができる。これにより、ラジエータでの放熱量が低下した後に、ＥＧＲクーラでの受熱量が低下する前の比較的暖かい冷却水がラジエータを通過する量を低減することができる。これにより、減速開始後に、ラジエータを通過した冷却水の温度上昇を抑制して、ＥＧＲクーラへ流入する冷却水の温度上昇を抑制することができ、ＥＧＲクーラの冷却性能が不足した状態になることを回避することができる。これにより、減速後に再加速する過渡運転時に、ＥＧＲクーラでＥＧＲガスを十分に冷却して、ＥＧＲガスを十分に除湿することができ、インタークーラでの凝縮水の発生を抑制することができる。

また、内燃機関の減速時にＥＧＲクーラの冷却性能が不足した状態になると予測したときに、ラジエータファンの風量を増量する制御を実行することで、ラジエータでの放熱量の低下を抑制することができる。これにより、減速開始後に、ラジエータを通過した冷却水の温度上昇を抑制して、ＥＧＲクーラへ流入する冷却水の温度上昇を抑制することができ、ＥＧＲクーラの冷却性能が不足した状態になることを回避することができる。これにより、減速後に再加速する過渡運転時に、ＥＧＲクーラでＥＧＲガスを十分に冷却して、ＥＧＲガスを十分に除湿することができ、インタークーラでの凝縮水の発生を抑制することができる。

また、内燃機関の減速時にＥＧＲクーラの冷却性能が不足した状態になると予測したときに、ＥＧＲガスの還流を禁止する制御を実行することで、減速後に再加速する過渡運転時に、ＥＧＲクーラの冷却性能が不足した状態になったとしても、インタークーラでの凝縮水の発生を抑制することができる。

図１は本発明の実施例１におけるエンジン制御システムの概略構成を示す図である。図２は低水温冷却システムの概略構成を示す図である。図３はＥＧＲクーラの冷却性能低下を説明するタイムチャートである。図４は実施例１の効果を説明するタイムチャートである。図５は実施例１の凝縮水抑制制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。図６は実施例２の凝縮水抑制制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。図７は実施例３の凝縮水抑制制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態を具体化した幾つかの実施例を説明する。

本発明の実施例１を図１乃至図５に基づいて説明する。
まず、図１に基づいてエンジン制御システムの概略構成を説明する。
内燃機関であるエンジン１１の吸気管１２（吸気通路）の最上流部には、エアクリーナ１３が設けられている。このエアクリーナ１３の下流側に、吸入空気量を検出するエアフローメータ１４が設けられている。一方、エンジン１１の排気管１５には、排出ガス中のＣＯ，ＨＣ，ＮＯ_X等を浄化する三元触媒等の触媒１６が設置されている。

このエンジン１１には、吸入ガスを過給する排気タービン駆動式の過給機１７が搭載されている。ここで、吸入ガスは、吸入空気（新気）のみの場合もあるが、吸入空気と後述するＥＧＲガスとの混合ガスの場合もある。過給機１７は、排気管１５のうちの触媒１６の上流側に排気タービン１８が配置され、吸気管１２のうちのエアフローメータ１４の下流側にコンプレッサ１９が配置されている。この過給機１７は、排気タービン１８とコンプレッサ１９とが一体的に回転するように連結され、排出ガスの運動エネルギで排気タービン１８を回転駆動することでコンプレッサ１９を回転駆動して吸入ガスを過給するようになっている。

吸気管１２のうちのコンプレッサ１９の下流側には、モータ（図示せず）によって開度調節されるスロットルバルブ２０が設けられている。このスロットルバルブ２０の下流側に、吸入ガスを冷却する水冷式のインタークーラ２１がサージタンク（図示せず）と一体的に設けられている。このインタークーラ２１は、過給機１７で過給されて昇温した吸入ガスを冷却水で冷却する。これにより、吸入ガスの筒内充填効率を高めて、エンジン１１の出力を高めることができる。

また、エンジン１１の各気筒毎に筒内噴射又は吸気ポート噴射を行う燃料噴射弁（図示せず）が取り付けられている。更にエンジン１１のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ（図示せず）が取り付けられ、各点火プラグの火花放電によって各気筒内の混合気に着火される。

このエンジン１１には、排気管１５から排出ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気管１２へ還流させるＬＰＬ方式（低圧ループ方式）のＥＧＲ装置２２が搭載されている。このＥＧＲ装置２２は、排気管１５のうちの排気タービン１８の下流側（例えば触媒１６の下流側）と吸気管１２のうちのコンプレッサ１９の上流側との間にＥＧＲ配管２３が接続されている。このＥＧＲ配管２３に、ＥＧＲガス流量を調節するＥＧＲ弁２４が設けられている。更に、ＥＧＲ配管２３には、ＥＧＲガスを冷却する水冷式のＥＧＲクーラ２５と、このＥＧＲクーラ２５を通過したＥＧＲガス中の凝縮水を分離して捕集するセパレータ２６と、このセパレータ２６を通過したＥＧＲガスを暖めるＥＧＲヒータ２７とが設けられている。

ＥＧＲクーラ２５は、インタークーラ２１の冷却水である低水温系の冷却水でＥＧＲガスを冷却して強制的に凝縮水を発生させる。セパレータ２６は、ＥＧＲガス中の凝縮水を分離して捕集する。セパレータ２６で捕集された凝縮水は、配管２８を通して排気管１５へ排出される。ＥＧＲヒータ２７は、エンジン１１の冷却水である高水温系の冷却水でＥＧＲガスを暖めてＥＧＲガスの相対湿度を低下させる。

また、吸気管１２の上流部又は吸気管１２の外部等のエンジン１１の熱の影響を受け難い場所に、外気温度を検出する外気温度センサ２９と外気湿度を検出する外気湿度センサ３０が設けられている。

これら各種センサの出力は、電子制御装置（以下「ＥＣＵ」と表記する）３３に入力される。このＥＣＵ３３は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御用のプログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて、燃料噴射量、点火時期、スロットル開度（吸入空気量）等を制御する。

その際、ＥＣＵ３３は、エンジン運転状態（例えばエンジン回転速度とエンジン負荷等）に応じて目標ＥＧＲ率を算出し、この目標ＥＧＲ率を実現するようにＥＧＲ弁２４の開度を制御する。

次に、図２に基づいて低水温冷却システムの概略構成を説明する。
低水温ラジエータ３４の入口に接続された入口流路３５と、低水温ラジエータ３４の出口に接続された出口流路３６との間には、インタークーラ２１を介して冷却水を循環させるインタークーラ流路３７と、ＥＧＲクーラ２５を介して冷却水を循環させるＥＧＲクーラ流路３８とが並列に接続されている。これにより、低水温ラジエータ３４で冷却された冷却水をインタークーラ２１とＥＧＲクーラ２５とに循環させる低水温冷却水回路３９が形成されている。

この低水温冷却水回路３９は、出口流路３６に、電動式のウォータポンプ４０が設けられ、インタークーラ流路３７とＥＧＲクーラ流路３８との分岐部に、流量制御弁４１が設けられている。この流量制御弁４１は、モータ等を駆動源とし、弁体の動作位置に応じてインタークーラ２１に流れる冷却水とＥＧＲクーラ２５に流れる冷却水の流量比率を調節するように構成されている。また、流量制御弁４１は、弁体が初期位置（インタークーラ２１に流れる冷却水の流量比率が最大になる位置）の方向に付勢され、通電停止時に弁体が初期位置に戻ってインタークーラ２１に流れる冷却水の流量比率が最大（例えば１００％）になる状態に戻る自戻り機能を備えている。

インタークーラ流路３７には、インタークーラ２１の流出水温（インタークーラ２１を通過した冷却水の温度）を検出する冷却水温センサ４２が設けられている。ＥＧＲクーラ流路３８には、ＥＧＲクーラ２５の流出水温（ＥＧＲクーラ２５を通過した冷却水の温度）を検出する冷却水温センサ４３が設けられている。また、低水温ラジエータ３４の近傍には、ラジエータ３４を冷却する電動式のラジエータファン４４が設けられている。

ところで、吸気管１２へ還流されるＥＧＲガス中の水分が多いと、ＥＧＲガスと吸入空気（新気）が混合した吸入ガスがインタークーラ２１で冷却されたときに凝縮水が発生することがあり、この凝縮水により金属部品の腐食等が発生する可能性がある。

この対策として、ＥＧＲクーラ２５でＥＧＲガスを冷却して強制的に凝縮水を発生させ、セパレータ２６でＥＧＲガス中の凝縮水を分離して捕集することで、ＥＧＲガスの除湿を行う。この後、ＥＧＲヒータ２７でＥＧＲガスを暖めて相対湿度を低下させた状態でＥＧＲガスを吸気管１２へ還流させるようにしている。

図３に示すように、エンジン１１の減速時には、ＥＧＲガス流量の低下に伴ってＥＧＲクーラ２５での冷却水の受熱量が低下すると共に、車速の低下に伴ってラジエータ３４での冷却水の放熱量が低下する。しかし、ＥＧＲクーラ２５を通過した冷却水がラジエータ３４に到達するまでには、ＥＧＲクーラ２５からラジエータ３４までの容積分の遅れが生じるため、ラジエータ３４での放熱量が低下した後も、ＥＧＲクーラ２５での受熱量が低下する前の比較的暖かい冷却水がラジエータ３４を通過する。このため、何も対策しないと、減速開始後に、ラジエータ３４の流出水温（ラジエータ３４を通過した冷却水の温度）が一時的に上昇し、その後、ＥＧＲクーラ２５の流入水温（ＥＧＲクーラ２５へ流入する冷却水の温度）が一時的に上昇して、ＥＧＲクーラ２５の冷却性能が一時的に不足した状態になることがある。このため、減速後に再加速する過渡運転時に、ＥＧＲクーラ２５でＥＧＲガスを十分に冷却できず、ＥＧＲガスを十分に除湿できない可能性があり、インタークーラ２１で吸入ガスが冷却されたときに凝縮水が発生する可能性がある。

そこで、本実施例１では、ＥＣＵ３３により後述する図５の凝縮水抑制制御ルーチンを実行することで、次のような制御を行う。ＥＧＲクーラ２５でＥＧＲガスを冷却して除湿する制御の実行中に、エンジン運転状態と外気環境のうちの少なくとも一方に基づいてＥＧＲクーラ２５の冷却性能が不足した状態になるか否かを予測する。そして、ＥＧＲクーラ２５の冷却性能が不足した状態になると予測したときに、ＥＧＲクーラ２５に流れる冷却水の流量を増量する制御と、ラジエータファン４４の風量を増量する制御を実行する。

このようにすれば、エンジン１１の減速時にＥＧＲクーラ２５の冷却性能が不足した状態になると予測したときに、ＥＧＲクーラ２５に流れる冷却水の流量を増量する制御を実行して、ＥＧＲクーラ２５を通過した冷却水がラジエータ３４に到達するまでの遅れを低減することができる。これにより、図４に示すように、ラジエータ３４での放熱量が低下した後に、ＥＧＲクーラ２５での受熱量が低下する前の比較的暖かい冷却水がラジエータ３４を通過する量を低減することができる。これにより、減速開始後に、ラジエータ３４の流出水温の上昇を抑制して、ＥＧＲクーラ２５の流入水温の上昇を抑制することができ、ＥＧＲクーラ２５の冷却性能が不足した状態になることを回避することができる。

更に、エンジン１１の減速時にＥＧＲクーラ２５の冷却性能が不足した状態になると予測したときに、ラジエータファン４４の風量を増量する制御を実行することで、ラジエータ３４での放熱量の低下を抑制することができる。これによっても、減速開始後に、ラジエータ３４の流出水温の上昇を抑制して、ＥＧＲクーラ２５の流入水温の上昇を抑制することができ、ＥＧＲクーラ２５の冷却性能が不足した状態になることを回避することができる。

以下、本実施例１でＥＣＵ３３が実行する図５の凝縮水抑制制御ルーチンの処理内容を説明する。
図５に示す凝縮水抑制制御ルーチンは、ＥＧＲクーラ２５でＥＧＲガスを冷却して除湿する制御の実行中に所定周期で繰り返し実行される。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ１０１で、エンジン運転状態（例えば、エンジン負荷、エンジン回転速度、ＥＧＲガス流量、ＥＧＲクーラ２５の流出水温等）と外気環境（例えば、外気温度、外気湿度等）を取得する。

この後、ステップ１０２に進み、ＥＧＲクーラ２５の流入水温が許容上限値を越えるか否かを予測することで、ＥＧＲクーラ２５の冷却性能が不足した状態になるか否かを予測する。このステップ１０２の処理が特許請求の範囲でいう予測ユニットとしての役割を果たす。

この場合、例えば、エンジン負荷、エンジン回転速度、ＥＧＲガス流量、ＥＧＲクーラ２５の流出水温等のうちの一つ又は二つ以上に基づいてＥＧＲクーラ２５の流入水温を予測する。また、外気温度と外気湿度に応じて許容上限値（例えばＥＧＲクーラ２５に必要な冷却性能を確保するのに必要なＥＧＲクーラ２５の流入水温の上限値）を設定する。そして、ＥＧＲクーラ２５の流入水温の予測値が許容上限値よりも高いかによって、ＥＧＲクーラ２５の流入水温が許容上限値を越えるか否かを予測する。

このステップ１０２で、ＥＧＲクーラ２５の流入水温が許容上限値を越えないと予測した場合には、ＥＧＲクーラ２５の冷却性能が不足した状態にはならないと予測して、ステップ１０３の処理を実行することなく、本ルーチンを終了する。

一方、上記ステップ１０２で、ＥＧＲクーラ２５の流入水温が許容上限値を越えると予測した場合には、ＥＧＲクーラ２５の冷却性能が不足した状態になると予測する。この場合、ステップ１０３に進み、ＥＧＲクーラ２５に流れる冷却水の流量を増量する制御と、ラジエータファン４４の風量を増量する制御を実行する。このステップ１０３の処理が特許請求の範囲でいう制御ユニットとしての役割を果たす。

ＥＧＲクーラ２５に流れる冷却水の流量を増量する制御では、ＥＧＲクーラ２５に流れる冷却水の流量比率を増加させるように流量制御弁４１を制御したり、ウォータポンプ４０の吐出量を増加させるようにウォータポンプ４０を制御して、ＥＧＲクーラ２５に流れる冷却水の流量を増量する。この際、エンジン運転状態や外気環境に応じてＥＧＲクーラ２５に流れる冷却水の流量を制御するようにしても良い。

ラジエータファン４４の風量を増量する制御では、ラジエータファン４４を停止状態から回転状態に切り換えたり、ラジエータファン４４の回転速度を速くするようにラジエータファン４４を制御して、ラジエータファン４４の風量を増量する。この際、エンジン運転状態や外気環境に応じてラジエータファン４４の風量を制御するようにしても良い。

以上説明した本実施例１では、ＥＧＲクーラ２５でＥＧＲガスを冷却して除湿する制御の実行中に、ＥＧＲクーラ２５の冷却性能が不足した状態になると予測したときに、ＥＧＲクーラ２５に流れる冷却水の流量を増量する制御と、ラジエータファン４４の風量を増量する制御を実行するようにしている。これにより、減速開始後に、ラジエータ３４の流出水温の上昇を抑制して、ＥＧＲクーラ２５の流入水温の上昇を抑制することができ、ＥＧＲクーラ２５の冷却性能が不足した状態になることを回避することができる。これにより、減速後に再加速する過渡運転時に、ＥＧＲクーラ２５でＥＧＲガスを十分に冷却して、ＥＧＲガスを十分に除湿することができ、インタークーラ２１での凝縮水の発生を抑制することができる。

また、本実施例１では、ＥＧＲクーラ２５の流入水温が許容上限値を越えると予測したときに、ＥＧＲクーラ２５の冷却性能が不足した状態になると予測するようにしている。これにより、ＥＧＲクーラ２５の冷却性能が不足した状態になることを精度良く予測することができる。

その際、本実施例１では、エンジン負荷、エンジン回転速度、ＥＧＲガス流量、ＥＧＲクーラ２５の流出水温等の運転状態パラメータに基づいてＥＧＲクーラ２５の流入水温を予測するようにしている。これらの運転状態パラメータに応じてＥＧＲクーラ２５の流入水温が変化するため、これらの運転状態パラメータを用いれば、ＥＧＲクーラ２５の流入水温を精度良く予測することができる。また、外気温度と外気湿度に応じて許容上限値を設定するようにしている。外気温度や外気湿度に応じて、ＥＧＲクーラ２５に必要な冷却性能が変化して、ＥＧＲクーラ２５の流入水温の許容上限値が変化するため、外気温度や外気湿度を用いれば、許容上限値を適正に設定することができる。

また、本実施例１では、ＥＧＲクーラ２５を通過したＥＧＲガス中の凝縮水を分離して捕集するセパレータ２６と、このセパレータ２６を通過したＥＧＲガスを暖めるＥＧＲヒータ２７とを備えた構成としているため、インタークーラ２１での凝縮水の発生抑制効果を高めることができる。

尚、上記実施例１では、ＥＧＲクーラ２５の流入水温が許容上限値を越えると予測したとき（つまりＥＧＲクーラ２５の冷却性能が不足した状態になると予測したとき）に、ＥＧＲクーラ２５に流れる冷却水の流量を増量する制御と、ラジエータファン４４の風量を増量する制御を両方とも実行するようにしている、しかし、これに限定されず、ＥＧＲクーラ２５に流れる冷却水の流量を増量する制御と、ラジエータファン４４の風量を増量する制御のうちの一方のみを実行するようにしても良い。

次に、図６を用いて本発明の実施例２を説明する。但し、前記実施例１と実質的に同一部分については説明を省略又は簡略化し、主として前記実施例１と異なる部分について説明する。

本実施例２では、ＥＣＵ３３により後述する図６の凝縮水抑制制御ルーチンを実行することで、エンジン１１が所定の減速状態になったときに、ＥＧＲクーラ２５の冷却性能が不足した状態になると予測するようにしている。

図６の凝縮水抑制制御ルーチンでは、まず、２０１で、エンジン運転状態と外気環境を取得する。
この後、ステップ２０２に進み、エンジン１１が所定の減速状態であるか否かを判定することで、ＥＧＲクーラ２５の冷却性能が不足した状態（つまりＥＧＲクーラ２５の流入水温が許容上限値を越えた状態）になるか否かを予測する。この場合、例えば、エンジン負荷やエンジン回転速度の所定時間当りの減少量が所定値以上であるか否か等によって、所定の減速状態であるか否かを判定する。

このステップ２０２で、所定の減速状態ではないと判定された場合には、ＥＧＲクーラ２５の冷却性能が不足した状態にはならないと予測して、ステップ２０３の処理を実行することなく、本ルーチンを終了する。

一方、上記ステップ２０２で、所定の減速状態と判定された場合には、ＥＧＲクーラ２５の冷却性能が不足した状態になると予測する。この場合、ステップ２０３に進み、ＥＧＲクーラ２５に流れる冷却水の流量を増量する制御と、ラジエータファン４４の風量を増量する制御を実行する。

以上説明した本実施例２では、エンジン１１が所定の減速状態になったときに、ＥＧＲクーラ２５の冷却性能が不足した状態になると予測するようにしている。これにより、ＥＧＲクーラ２５の冷却性能が不足した状態になることを簡単に予測することができる。

尚、上記実施例２では、エンジン１１が所定の減速状態になったとき（つまりＥＧＲクーラ２５の冷却性能が不足した状態になると予測したとき）に、ＥＧＲクーラ２５に流れる冷却水の流量を増量する制御と、ラジエータファン４４の風量を増量する制御を両方とも実行するようにしている、しかし、これに限定されず、ＥＧＲクーラ２５に流れる冷却水の流量を増量する制御と、ラジエータファン４４の風量を増量する制御のうちの一方のみを実行するようにしても良い。

次に、図７を用いて本発明の実施例３を説明する。但し、前記実施例１と実質的に同一部分については説明を省略又は簡略化し、主として前記実施例１と異なる部分について説明する。

本実施例３では、ＥＣＵ３３により後述する図７の凝縮水抑制制御ルーチンを実行することで、ＥＧＲクーラ２５に流れる冷却水の流量を増量する制御とラジエータファン４４の風量を増量する制御を両方とも実行できない場合に、ＥＧＲガスの還流を禁止する制御を実行するようにしている。

図７の凝縮水抑制制御ルーチンでは、まず、３０１で、エンジン運転状態と外気環境を取得する。

この後、ステップ３０２に進み、ＥＧＲクーラ２５の流入水温が許容上限値を越えるか否かを予測することで、ＥＧＲクーラ２５の冷却性能が不足した状態になるか否かを予測する。

このステップ３０２で、ＥＧＲクーラ２５の流入水温が許容上限値を越えると予測した場合には、ＥＧＲクーラ２５の冷却性能が不足した状態になると予測する。この場合、ステップ３０３に進み、ＥＧＲクーラ２５に流れる冷却水の流量を増量する制御を実行可能か否かを、例えば、ウォータポンプ４０の状態、流量制御弁４１の状態、バッテリ（図示せず）の状態等に基づいて判定する。

このステップ３０３で、ＥＧＲクーラ２５に流れる冷却水の流量を増量する制御を実行可能と判定された場合には、ステップ３０４に進み、ＥＧＲクーラ２５に流れる冷却水の流量を増量する制御を実行する。

この後、ステップ３０５に進み、ラジエータファン４４の風量を増量する制御を実行可能か否かを、例えば、ラジエータファン４４の状態、バッテリ（図示せず）の状態等に基づいて判定する。

このステップ３０５で、ラジエータファン４４の風量を増量する制御を実行可能と判定された場合には、ステップ３０７に進み、ラジエータファン４４の風量を増量する制御を実行する。この場合、ＥＧＲクーラ２５に流れる冷却水の流量を増量する制御とラジエータファン４４の風量を増量する制御を両方とも実行する。

これに対して、上記ステップ３０５で、ラジエータファン４４の風量を増量する制御を実行できないと判定された場合には、ラジエータファン４４の風量を増量する制御を実行することなく、本ルーチンを終了する。この場合、ＥＧＲクーラ２５に流れる冷却水の流量を増量する制御のみを実行する。

一方、上記ステップ３０３で、ＥＧＲクーラ２５に流れる冷却水の流量を増量する制御を実行できないと判定された場合には、ステップ３０６に進み、ラジエータファン４４の風量を増量する制御を実行可能か否かを判定する。

このステップ３０６で、ラジエータファン４４の風量を増量する制御を実行可能と判定された場合には、ステップ３０７に進み、ラジエータファン４４の風量を増量する制御を実行する。この場合、ラジエータファン４４の風量を増量する制御のみを実行する。

これに対して、上記ステップ３０６で、ラジエータファン４４の風量を増量する制御を実行できないと判定された場合、つまり、ＥＧＲクーラ２５に流れる冷却水の流量を増量する制御とラジエータファン４４の風量を増量する制御を両方とも実行できない場合には、ステップ３０８に進み、ＥＧＲガスの還流を禁止する制御を実行する。このＥＧＲガスの還流を禁止する制御では、ＥＧＲ弁２４を閉弁状態に維持して、吸気管１２へ還流されるＥＧＲガスの流量を０にする。この場合、所定時間（例えばＥＧＲクーラ２５の流入水温が許容上限値以下に低下するのに必要な時間）が経過するまでＥＧＲガスの還流を禁止する。或は、ＥＧＲクーラ２５の流入水温が所定値（例えば許容上限値又はそれよりも少し低い温度）以上の期間が経過するまでＥＧＲガスの還流を禁止する。

以上説明した本実施例３では、ＥＧＲクーラ２５の冷却性能が不足した状態になると予測したときに、ＥＧＲガスの還流を禁止する制御を実行するようにしている。このようにすれば、エンジン１１の減速時にＥＧＲクーラの冷却性能が不足した状態になると予測したときに、ＥＧＲガスの還流を禁止する制御を実行して、吸気管１２へＥＧＲガスが還流されないようにすることができる。これにより、減速後に再加速する過渡運転時に、ＥＧＲクーラの冷却性能が不足した状態になったとしても、インタークーラ２１での凝縮水の発生を抑制することができる。

しかも、本実施例３では、ＥＧＲクーラ２５に流れる冷却水の流量を増量する制御とラジエータファン４４の風量を増量する制御を両方とも実行できない場合に、ＥＧＲガスの還流を禁止する制御を実行するようにしている。このようにすれば、ＥＧＲクーラ２５の冷却性能が不足した状態になると予測した場合に、ＥＧＲガスの還流を禁止する頻度をできるだけ少なくすることができる。

また、本実施例３では、ＥＧＲガスの還流を禁止する制御を実行する場合に、所定時間が経過するまで又はＥＧＲクーラへ流入する冷却水の温度が所定値以上の期間が経過するまでＥＧＲガスの還流を禁止するようにしている。このようにすれば、ＥＧＲガスの還流を禁止する期間が必要以上に長くなることを回避することができる。

尚、上記実施例３では、ＥＧＲクーラ２５の流入水温が許容上限値を越えるか否かを予測することで、ＥＧＲクーラ２５の冷却性能が不足した状態になるか否かを予測するようにしている。しかし、これに限定されず、エンジン１１が所定の減速状態であるか否かを判定することで、ＥＧＲクーラ２５の冷却性能が不足した状態になるか否かを予測するようにしても良い。

また、上記実施例３では、ＥＧＲクーラ２５の冷却性能が不足した状態になると予測したときに、ＥＧＲクーラ２５に流れる冷却水の流量を増量する制御とラジエータファン４４の風量を増量する制御を両方とも実行できない場合に限って、ＥＧＲガスの還流を禁止する制御を実行するようにしている。しかし、これに限定されず、ＥＧＲクーラ２５の冷却性能が不足した状態になると予測したときに、ＥＧＲクーラ２５に流れる冷却水の流量を増量する制御やラジエータファン４４の風量を増量する制御を実行可能か否かを判定することなく、ＥＧＲガスの還流を禁止する制御を実行するようにしても良い。

また、上記各実施例１〜３では、インタークーラ流路３７とＥＧＲクーラ流路３８との分岐部に流量制御弁４１を設けた構成としている。しかし、これに限定されず、例えば、インタークーラ流路３７に流量制御弁４１を設け、この流量制御弁４１でインタークーラ２１に流れる冷却水の流量を調節することで、インタークーラ２１とＥＧＲクーラ２５に流れる冷却水の流量比率を調節する構成としても良い。或は、ＥＧＲクーラ流路３８に流量制御弁４１を設け、この流量制御弁４１でＥＧＲクーラ２５に流れる冷却水の流量を調節することで、インタークーラ２１とＥＧＲクーラ２５に流れる冷却水の流量比率を調節するようにしても良い。

また、上記各実施例１〜３において、ＥＣＵ３３が実行する機能（例えば予測ユニットとしての機能や制御ユニットとしての機能）の一部又は全部を、一つ或は複数のＩＣ等によりハードウェア的に構成しても良い。

１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気管（吸気通路）、２１…インタークーラ、２２…ＥＧＲ装置、２５…ＥＧＲクーラ、３３…ＥＣＵ（予測ユニット，制御ユニット）、３４…ラジエータ、３９…低水温冷却水回路

Claims

内燃機関（１１）の排出ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気通路（１２）へ還流させるＥＧＲ装置（２２）と、前記内燃機関の吸入ガスを冷却するインタークーラ（２１）と前記ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ（２５）とラジエータ（３４）との間で冷却水を循環させる低水温冷却水回路（３９）とを備えた内燃機関の低水温冷却装置において、
前記ＥＧＲクーラで前記ＥＧＲガスを冷却して除湿する制御の実行中に、前記内燃機関の運転状態と外気環境のうちの少なくとも一方に基づいて前記ＥＧＲクーラの冷却性能が不足した状態になるか否かを予測する予測ユニット（３３）と、
前記予測ユニットで前記ＥＧＲクーラの冷却性能が不足した状態になると予測したときに、前記ＥＧＲクーラに流れる冷却水の流量を増量する制御と、前記ラジエータを冷却するラジエータファン（４４）の風量を増量する制御と、前記ＥＧＲガスの還流を禁止する制御のうちの少なくとも一つを実行する制御ユニット（３３）と
を備えていることを特徴とする内燃機関の低水温冷却装置。
前記予測ユニットは、前記ＥＧＲクーラへ流入する冷却水の温度が許容上限値を越えると予測したときに、前記ＥＧＲクーラの冷却性能が不足した状態になると予測することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の低水温冷却装置。
前記予測ユニットは、前記内燃機関が所定の減速状態になったときに、前記ＥＧＲクーラの冷却性能が不足した状態になると予測することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の低水温冷却装置。
前記予測ユニットは、前記内燃機関の運転状態として、前記内燃機関の回転速度と、前記内燃機関の負荷と、前記ＥＧＲガス流量と、前記ＥＧＲクーラを通過した冷却水の温度のうちの少なくとも一つを用いることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の内燃機関の低水温冷却装置。
前記予測ユニットは、前記外気環境として、外気温度と外気湿度のうちの少なくとも一方を用いることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の内燃機関の低水温冷却装置。
前記制御ユニットは、前記ＥＧＲクーラに流れる冷却水の流量を増量する制御と前記ラジエータファンの風量を増量する制御を両方とも実行できない場合に、前記ＥＧＲガスの還流を禁止する制御を実行することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の内燃機関の低水温冷却装置。
前記制御ユニットは、前記ＥＧＲガスの還流を禁止する制御を実行する場合に、所定時間が経過するまで又は前記ＥＧＲクーラへ流入する冷却水の温度が所定値以上の期間が経過するまで前記ＥＧＲガスの還流を禁止することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の内燃機関の低水温冷却装置。
前記ＥＧＲクーラを通過したＥＧＲガス中の凝縮水を分離して捕集するセパレータ（２６）と、該セパレータを通過したＥＧＲガスを暖めるＥＧＲヒータ（２７）とを備えていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の内燃機関の低水温冷却装置。