JP2017201139A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷間時からＥＧＲを実施する内燃機関において、内燃機関の暖機を促進しつつＥＧＲによる排気エミッションの悪化を抑制する。【解決手段】水冷Ｉ／Ｃとラジエータとの間で冷媒を循環させるための第１冷媒回路と、第１冷媒回路に配置された電動式の第１ウォーターポンプと、内燃機関の本体を通過した冷媒をＥＧＲクーラに流通させた後に前記本体に戻すための第２冷媒回路と、第２冷媒回路に配置された電動式の第２ウォーターポンプと、制御装置と、を備える。制御装置は、内燃機関の冷間時に第２ウォーターポンプを停止して第２冷媒回路における冷媒の流通を止める早期暖機制御中にＥＧＲ動作を行う場合において、内燃機関の本体を通過した冷媒の温度が判定温度を超えた場合に、第１ウォーターポンプを操作して第１冷媒回路を流れる冷媒の流量を増量するように構成されている。【選択図】図５

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関する。

特許文献１には、ＥＧＲ装置を備える内燃機関の暖機制御装置に関する技術が開示されている。エンジン始動時等の冷間時にＥＧＲを実施する場合、燃焼温度の低下に伴って油温の上昇が遅れて燃費が低下する問題がある。特許文献１の装置では、冷間時にＥＧＲを実施する際に、ＥＧＲクーラを通過した高温の冷却水をオイルパンに設けたオイル暖機通路に導くことが行なわれる。このような構成によれば、冷間からＥＧＲを実施することによる油温の上昇の遅れのデメリットを補い、冷間時からＥＧＲによる燃費効果が得られる。

特開２０１０−２０９７３６号公報 特開２００３−１７６７４１号公報

ところで、電動のウォーターポンプを備える内燃機関では、冷間時の暖機促進を目的としてウォーターポンプの駆動を停止させる、いわゆる水止め制御を行うものがある。このような内燃機関において、上記特許文献１の制御装置のように冷間時からＥＧＲを行うこととすると、排気エミッションの悪化が問題となる。すなわち、内燃機関の冷却水をＥＧＲクーラに循環させる冷却回路構成において水止め制御が行なわれると、その間のＥＧＲクーラへの冷却水の流通も停止されてしまう。このため、水止め制御が行われている冷間時から燃費改善を目的としてＥＧＲを行うこととすると、ＥＧＲガスの温度が高くなり、その結果筒内の圧縮端温度の上昇によってＮＯｘ排出量が増大してしまう。

本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたもので、冷間時からＥＧＲを実施する内燃機関において、内燃機関の暖機を促進しつつＥＧＲによる排気エミッションの悪化を抑制することのできる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、内燃機関の吸気通路に配置された水冷式インタークーラと、水冷式インタークーラを通過した冷媒をラジエータに流通させた後に水冷式インタークーラに戻すための第１冷媒回路と、第１冷媒回路を流通する冷媒の流量を調整するための電動式の第１ウォーターポンプと、排気ガスを前記吸気通路へと還流させるＥＧＲ通路と、ＥＧＲ通路に配置されたＥＧＲバルブ及びＥＧＲクーラと、内燃機関の本体を通過した冷媒をＥＧＲクーラに流通させた後に本体に戻すための第２冷媒回路と、第２冷媒回路を循環する冷媒の流量を調整するための電動式の第２ウォーターポンプと、第１ウォーターポンプ、ＥＧＲバルブ及び第２ウォーターポンプを制御する制御装置と、を備える内燃機関を対象としている。制御装置は、本体を通過した冷媒の温度が所定の暖機完了温度よりも低い冷間時に、第２ウォーターポンプを停止させる早期暖機制御を実行するように構成されている。また、制御装置は、ＥＧＲバルブを開くＥＧＲ動作を早期暖機制御の実行中に行う場合において、本体を通過した冷媒の温度が判定温度を超えた場合に、第１ウォーターポンプを操作して第１冷媒回路を流れる冷媒の流量を増量するように構成されている。

早期暖機制御の実行中にはＥＧＲクーラへの冷媒の流通も停止される。このため、早期暖機制御の実行中にＥＧＲ動作が行なわれると、ＥＧＲ通路から吸気通路へと還流されるＥＧＲガスの温度が上昇してしまう。本発明の構成によれば、早期暖機制御の実行中にＥＧＲ動作が行なわれる場合において、本体を通過した冷媒の温度が判定温度を超えた場合に、第１冷媒回路を流れる冷媒の流量が増量される。これにより、水冷式インタークーラの冷却効率が上がるので、ＥＧＲガスを含む筒内空気の温度上昇が抑制される。その結果、ＮＯｘの発生が抑制されるので、内燃機関の暖機を促進しつつ排気エミッションの悪化を抑制することが可能となる。

実施の形態１のシステムの構成を説明するための図である。 実施の形態１のシステムにおいて、水冷式のインタークーラを用いた吸気冷却制御に関連する構成を抜粋して示す模式図である。 実施の形態１のシステムにおけるエンジン冷却システムの構成を説明するための図である。 早期暖機制御中にＥＧＲ制御を実行した場合の各種状態量の変化を示すタイムチャートである。 早期暖機制御中にＥＧＲ制御を実行した場合の各種状態量の変化を示すタイムチャートである。 実施の形態１のシステムが実行するルーチンのフローチャートである。 微流量制御中にＥＧＲ制御を実行した場合の各種状態量の変化を示すタイムチャートである。 実施の形態２のシステムが実行するルーチンのフローチャートである。 実施の形態３のシステムが実行するルーチンのフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。ただし、以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構造やステップ等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。

実施の形態１．
［システムの概略構成］
図１は、実施の形態１のシステムの構成を説明するための図である。図１に示すシステムは、内燃機関（エンジン）１０を備える。エンジン１０は、過給機付きディーゼルエンジンである。

実施の形態１では過給機として、排気を利用して吸気を圧縮するターボチャージャが採用されている。ターボチャージャは、吸気通路１８に設けられるコンプレッサ１６と排気通路３０に設けられるタービン２６とが軸を介在して連結される構造をとっている。

エンジン本体２４には、吸気通路１８が接続されている。吸気通路１８は、その入口にエアクリーナ１２を備えている。エアクリーナ１２の下流には、吸気通路１８に吸入された新気を暖めるための新気ガスウォーマ４８が設けられる。ただし、新気ガスウォーマ４８を設けること必須ではなく、図１に示す構成から省略してもよい。

新気ガスウォーマ４８の下流には、第１のスロットルバルブ１４が設けられている。第１のスロットルバルブ１４の下流には、コンプレッサ１６が設けられている。コンプレッサ１６の下流には、インタークーラ３８が設けられている。インタークーラ３８の下流には、第２のスロットルバルブ２０が設けられている。

インタークーラ３８は、インタークーラ冷却水（以下、Ｉ／Ｃ冷却水）を用いて吸気を冷却するための水冷式インタークーラ（以下、「水冷Ｉ／Ｃ」とも称する）として構成されている。実施の形態１のシステムは、水冷Ｉ／Ｃ３８を通過したガス（以下、出ガス）の温度（以下、出ガス温度）を、目標とする目標出ガス温度（例えば４０℃）に制御するための種々の構成を備えている。図２は、実施の形態１のシステムにおいて、水冷式のインタークーラを用いた吸気冷却制御に関連する構成を抜粋して示す模式図である。なお、図２において、図１と共通する要素には同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。水冷Ｉ／Ｃ３８の熱交換部位であるコアには内部通路が形成され、この内部通路がＩ／Ｃ冷却水循環回路３９に接続されている。Ｉ／Ｃ冷却水循環回路３９には、Ｉ／Ｃ冷却水循環回路３９内にインタークーラ冷却水を循環させるための電動式のウォーターポンプ（以下、水冷Ｉ／Ｃ用電動Ｗ／Ｐ）４２と、ラジエータ４０とが設けられている。水冷Ｉ／Ｃ３８同様、ラジエータ４０のコアには内部通路が形成され、この内部通路がＩ／Ｃ冷却水循環回路３９に接続されている。水冷Ｉ／Ｃ３８の内部通路を流れるインタークーラ冷却水と吸気との間で熱交換が行われ、ラジエータ４０の内部通路を流れるインタークーラ冷却水と外気との間で熱交換が行われる。

実施の形態１のシステムは、吸気冷却制御を行う際に必要な情報を得るための各種センサが設けられている。例えば、水冷Ｉ／Ｃ３８の上流側の吸気通路１８には、水冷Ｉ／Ｃ３８へ流入するガス（以下、入りガス）の温度を検出するための入りガス温度センサ５２が設けられている。また、水冷Ｉ／Ｃ３８の下流側の吸気通路１８には、出ガス温度を検出するための出ガス温度センサ５４が設けられている。また、ラジエータ４０の近傍には、外気温度を検出するための外気温度センサ５６が設けられている。さらに、吸気通路１８のコンプレッサ１６の上流側には、エアフローメータ５８が設けられている。

再び図１に戻り、エンジン本体２４には、排気通路３０が接続されている。排気通路３０には、タービン２６が設けられている。エンジン本体２４からの排気によりタービン２６が回転する。タービン２６が回転することにより、軸を介してコンプレッサ１６が回転して過給が行われている。

タービン２６の下流の排気通路３０には、排気ガス触媒４４が設けられている。排気ガス触媒４４の上流には、還元成分としての燃料を排気ガス触媒４４に供給するための燃料添加弁２８が取り付けられている。

エンジン１０には、高圧の排気をＥＧＲガスとして吸気通路１８に再循環させるＨＰＬ（High Pressure Loop）−ＥＧＲ装置と、低圧の排気をＥＧＲガスとして吸気通路１８に再循環させるＬＰＬ（Low Pressure Loop）−ＥＧＲ装置とが設けられている。ＨＰＬ−ＥＧＲ装置は、図１において、ＨＰＬ−ＥＧＲ通路２１、ＨＰＬ−ＥＧＲクーラ（以下、ＥＧＲ／Ｃ）２３及びＨＰＬ−ＥＧＲバルブ２２から構成されている。ＨＰＬ−ＥＧＲ通路２１は、エンジン本体２４とタービン２６との間の排気通路３０と、第２のスロットルバルブ２０より下流の吸気通路１８とを接続している。ＨＰＬ−ＥＧＲ通路２１にはＥＧＲ／Ｃ２３をバイパスするバイパス通路（図示せず）が設けられている。ＨＰＬ−ＥＧＲ通路２１から分岐したバイパス通路が再びＨＰＬ−ＥＧＲ通路２１に合流する箇所には、排気ガスが流れる方向を切り替えるバイパス弁（図示せず）が設けられている。

ＬＰＬ−ＥＧＲ装置は、図１において、ＬＰＬ−ＥＧＲ通路３６、ＥＧＲクーラ３４、そしてＬＰＬ−ＥＧＲバルブ３５から構成されている。ＬＰＬ−ＥＧＲ通路３６は、排気ガス触媒４４より下流の排気通路３０と、新気ガスウォーマ４８より下流であってコンプレッサ１６より上流の吸気通路１８とを接続している。なお、ＬＰＬ−ＥＧＲ装置を設けることは必須ではなく、図１に示す構成から省略してもよい。

エンジン１０の運転は、制御装置であるＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００によって制御される。ＥＣＵ１００は、少なくとも入出力インタフェース、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵを備えている。入出力インタフェースは、エンジン１０及び車両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、ＨＰＬ−ＥＧＲバルブ２２や水冷Ｉ／Ｃ用電動Ｗ／Ｐ４２等の各種アクチュエータや機器に対して操作信号を与える。ＲＯＭには、エンジン１０の制御に用いる各種のプログラムやマップを含む各種のデータが記憶されている。ＣＰＵがＲＯＭからプログラムを読みだして実行することにより、ＥＣＵ１００には様々な機能が実現される。

［エンジン冷却システムの概略構成］
図３は、実施の形態１のシステムにおけるエンジン冷却システムの構成を説明するための図である。なお、図３において、図１と共通する要素には同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。また、図３では、本発明に関連する要部を抜粋して説明することとし、それ以外の構成についてはその説明を省略又は簡略化する。

図３に示すように、エンジン本体２４の内部には、ウォータジャケット１０１が設けられている。ウォータジャケット１０１を流れるエンジン冷却水は、電動式のウォーターポンプ（以下、本体用電動Ｗ／Ｐ）１１０から供給される。モータの回転を電気的に制御することで、本体用電動Ｗ／Ｐ１１０から吐出される冷媒の流量や吐出圧が変更される。

本体用電動Ｗ／Ｐ１１０の吐出ポートは、ウォータジャケット１０１の入口部に接続されている。エンジン本体２４には、ウォータジャケット１０１の出口部が複数形成されている。これらの出口部には種々の部品へエンジン冷却水を流通させるための冷媒回路がそれぞれ接続されている。冷媒回路は、例えばＥＧＲ／Ｃ２３にエンジン冷却水を流通させるためのエンジン冷却水循環回路１０２を含んでいる。エンジン冷却水循環回路１０２は、より詳しくは、途中にＥＧＲ／Ｃ２３、サーモスタット１０３及び本体用電動Ｗ／Ｐ１１０が配置されている。このような構成によれば、本体用電動Ｗ／Ｐ１１０が駆動されることにより、エンジン本体２４から導出されたエンジン冷却水がＥＧＲ／Ｃ２３へと導入される。また、エンジン本体２４におけるウォータジャケット１０１の出口部には、エンジン冷却水の温度を検出するための温度センサ（図示せず）が設けられている。

［実施の形態のシステム動作］
（１）早期暖機制御について
ＥＣＵ１００は、エンジン１０の冷間時にエンジン本体２４内の冷却水の流通を止める水止め制御を伴う暖機制御（以下、早期暖機制御）を行う。より詳しくは、ＥＣＵ１００は、エンジン冷却水の温度が目標温度である所定の暖機完了温度（例えば、８０℃）に達するまでの間、本体用電動Ｗ／Ｐ１１０の駆動を停止する。本体用電動Ｗ／Ｐ１１０の駆動が停止されている期間は、エンジン本体２４への冷却水の出入りが行なわれない「水止め」の状態になっている。早期暖機制御によれば、エンジン１０の暖機に要する時間を短縮することができるので、燃費の向上に効果がある。

（２）出ガス温度制御
ＥＣＵ１００は、出ガスの温度が目標出ガス温度になるように水冷Ｉ／Ｃ用電動Ｗ／Ｐ４２から送水される冷媒流量を調整する出ガス温度制御を実行する。より詳しくは、ＥＣＵ１００は、出ガス温度センサ５４によって検出される出ガス温度が目標出ガス温度となるような要求冷媒流量をフィードバック制御により算出する。目標出ガス温度は、ＥＧＲガスが還流されても凝縮水が発生しないガス温度（例えば４０℃）に設定される。ＥＣＵ１００は、算出した要求冷媒流量を用いて、水冷Ｉ／Ｃ用電動Ｗ／Ｐ４２の駆動電圧Ｄｕｔｙを決定する。

（３）ＥＧＲ制御
ＥＣＵ１００は、ＮＯｘ排出量の低減を目的として、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気通路１８へと還流させるＥＧＲ動作を実行する。より詳しくは、ＥＣＵ１００は、エンジン１０の負荷と回転速度から定まる運転領域が所定のＥＧＲ要求領域に属する場合に、ＨＰＬ−ＥＧＲバルブ２２を開弁する。ＨＰＬ−ＥＧＲバルブ２２が開弁されるとＥＧＲガスがＥＧＲ／Ｃ２３を通過して冷却された後にインテークマニホールド内の吸気に混合される。これにより、燃焼温度の低減効果が得られるため、ＮＯｘの排出量を抑制することができる。なお、ＥＧＲ／Ｃ２３へと導入されるエンジン冷却水の温度が低い場合には、ＥＧＲ／Ｃ２３の内部で凝縮水が生じるおそれがある。そこで、ＥＣＵ１００は、ＥＧＲ／Ｃ２３内のエンジン冷却水の温度（以下、ＥＧＲ／Ｃ水温）が所定のＥＧＲ／Ｃ開始可能水温に達するまではＥＧＲ／ＣフラグをＯＦＦとし、ＥＧＲガスがＥＧＲ／Ｃ２３をバイパスするようにバイパス弁を制御する。そして、ＥＧＲ／Ｃ２３へと導入される冷却水の温度がＥＧＲ／Ｃ開始可能水温に達した場合にＥＧＲ／ＣフラグをＯＮとし、ＥＧＲガスがＥＧＲ／Ｃ２３に導入されるようにバイパス弁を制御する。

（４）早期暖機制御中にＥＧＲ制御を実行する場合の問題点
早期暖機制御中にＥＧＲ制御を実行する場合、以下に示すような問題が生じるおそれがある。図４は、早期暖機制御中にＥＧＲ制御を実行した場合の各種状態量の変化を示すタイムチャートである。なお、この図において、１段目のチャートは車速の時間変化を示し、２段目のチャートはエンジン１０のエンジン冷却水の水温（以下、エンジン水温）の時間変化を示し、３段目のチャートは本体用電動Ｗ／Ｐ１１０の回転速度の時間変化を示し、４段目のチャートはＥＧＲ／Ｃのフラグの時間変化を示し、５段目のチャートはＥＧＲ／Ｃ水温の時間変化を示し、６段目のチャートはＥＧＲガス温度の時間変化を示し、そして７段目のチャートはＮＯｘ排出量（排出ＮＯｘ）の時間変化を示している。

このチャートに示すように、エンジン水温が目標温度に達する時間ｔ３までの期間は、早期暖機制御によって電動Ｗ／Ｐ１１０の駆動が停止される水止め期間になっている。水止め期間にはＥＧＲ／Ｃ２３への冷却水の導入も停止されるため、ＥＧＲ／Ｃ水温の上昇は緩慢となる。その結果、ＥＧＲ／Ｃ水温がＥＧＲ／Ｃ開始可能水温に達する時間ｔ２まではＥＧＲ／ＣフラグがＯＦＦとされて、ＥＧＲ／Ｃ２３をバイパスしたＥＧＲ制御が行なわれる。

ＥＧＲ／Ｃ２３がバイパスされると、ＥＧＲガス温度は排気温度の上昇とともに上昇する。この図に示す例では、時間ｔ１においてＥＧＲガス温度が目標温度を超えてしまい、排出ＮＯｘが目標排出ＮＯｘよりも増大している。このような排出ＮＯｘの増大を抑制するために、図中の４段目のチャートに点線で示すように、時間ｔ１においてＥＧＲ／ＣフラグをＯＮとし、ＥＧＲ／Ｃ２３にＥＧＲガスを導入することも考えられる。しかしながら、時間ｔ１の時点ではＥＧＲ／Ｃ水温がＥＧＲ／Ｃ開始可能水温よりも低いため、ＥＧＲ／Ｃ２３内に凝縮水が発生してしまう。また、時間ｔ１の時点では早期暖機制御によって水止めが行なわれているため、ＥＧＲ／Ｃ２３内の冷却水が沸騰してしまう。その結果、ＥＧＲガス温度が上昇するため、排出ＮＯｘを抑えることができない。

（５）実施の形態１の特徴的動作
実施の形態１のシステムでは、早期暖機制御中にＥＧＲ制御を実行した場合の上記問題点に対処するために、早期暖機制御中のＥＧＲガス温度が目標温度よりも高くなった場合に、目標出ガス温度を低下させて水冷Ｉ／Ｃ用電動Ｗ／Ｐ４２を駆動させる制御に特徴を有している。なお、ここいうＥＧＲガス温度の目標温度とは、排出ＮＯｘが目標排出ＮＯｘを超えないためのＥＧＲガス温度の上限値を示している。図５は、早期暖機制御中にＥＧＲ制御を実行した場合の各種状態量の変化を示すタイムチャートである。なお、この図において、１段目のチャートは車速の時間変化を示し、２段目のチャートはエンジン水温の時間変化を示し、３段目のチャートは本体用電動Ｗ／Ｐ１１０の回転速度の時間変化を示し、４段目のチャートはエンジン本体２４内に導入される冷却水の水量の時間変化を示し、５段目のチャートはＥＧＲ／Ｃ水温の時間変化を示し、６段目のチャートはＥＧＲ／Ｃのフラグの時間変化を示し、７段目のチャートはＥＧＲガス温度の時間変化を示し、８段目のチャートは出ガス温度の時間変化を示し、９段目のチャートはＩ／Ｃ用Ｗ／Ｐ４２の動作フラグの時間変化を示し、１０段目のチャートは水冷Ｉ／Ｃ３８に導入される冷却水の水量の時間変化を示し、１１段目のチャートは出ガス温度の時間変化を示し、１２段目のチャートはインテークマニホールド内のガス温度を示し、そして１３段目のチャートはＮＯｘ排出量（排出ＮＯｘ）の時間変化を、それぞれ示している。

このチャートに示す比較例では、ＥＧＲガス温度が目標温度を超える時間ｔ１において、出ガス温度が未だ目標温度に到達していない。この場合、ＩＣ用Ｗ／Ｐ４２は停止状態が継続されるので、時間ｔ１以降も出ガス温度は上昇する。その結果、出ガスとＥＧＲガスの混合ガスで構成されるインテークマニホールドのガスの温度が上昇するので、排出ＮＯｘも上昇してしまう。これに対して、このチャートに示す対策例では、ＥＧＲガス温度が目標温度を超える時間ｔ１において、目標出ガス温度が低温側の値に変更されるので、その結果Ｗ／Ｐ動作フラグがＯＮとされてＩ／Ｃ用Ｗ／Ｐ４２が駆動される。その結果、水冷Ｉ／Ｃ３８に導入されるＩ／Ｃ冷却水の水量が増量されるので、出ガス温度の上昇が抑制される。これにより、インテークマニホールドのガス温度の上昇を抑えて排出ＮＯｘの増大を抑制することが可能となる。

（６）実施の形態１のシステムにおいて実行される具体的処理
次に、実施の形態１のシステムにおいて実行される具体的処理について、フローチャートを参照してさらに詳細に説明する。図６は、実施の形態１のシステムが実行するルーチンのフローチャートである。なお、図６に示すルーチンは、エンジン１０の始動時にＥＣＵ１００によって実行される。

図６に示すルーチンでは、エンジン１０の暖機中か否かが判定される（ステップＳ１）。ここでは、具体的には、エンジン冷却水の水止め制御を伴う暖機制御である早期暖機制御が実行されているか否かが判定される。その結果、早期暖機制御の実行中でないと判定された場合には、通常冷却制御が実行される（ステップＳ８）。ここでは、具体的には、エンジン水温が目標温度（例えば８０℃）となるように本体用電動Ｗ／Ｐ１１０を制御するとともに、インタークーラ水温が目標温度（例えば４０℃）となるように水冷Ｉ／Ｃ用電動Ｗ／Ｐ４２を制御することが行なわれる。

一方、上記ステップＳ１において、早期暖機制御の実行中であると判定された場合には、次のステップに移行して、ＥＧＲ／Ｃ２３の利用要求があるか否かが判定される（ステップＳ２）。ここでは、具体的には、エンジン冷却水の温度が所定の判定温度を超えたか否かが判定される。所定の判定温度は、ＥＧＲガス温度が目標温度を超えるときのエンジン冷却水の温度（つまり、ＥＧＲ制御の実行中に排出ＮＯｘが目標排出ＮＯｘを超えるときのエンジン冷却水の温度）として、予め設定された値（固定値又はマップ値）が読み込まれる。その結果、ＥＧＲ／Ｃ２３の利用要求がないと判定された場合には、早期暖機制御を継続してもＥＧＲガス温度の上昇による排出ＮＯｘの増加の問題は生じないと判断されて、次のステップに移行して早期暖機制御が継続されることにより、本体用電動Ｗ／Ｐ１１０による水止めが継続される（ステップＳ７）。

一方、上記ステップＳ２において、ＥＧＲ／Ｃ２３の利用要求があると判定された場合には、ＥＧＲガス温度の上昇によってインテークマニホールドのガス温度が過度に上昇すると判断されて、次のステップに移行する。次のステップでは、先ず、エンジン水温が目標温度よりも低いか否かが判定される（ステップＳ３）。その結果、エンジン水温＜目標温度の成立が認められない場合には、エンジン１０の暖機が完了したため本体用電動Ｗ／Ｐ１１０による水止めを終了すべきと判断されて、上記ステップＳ８へと移行して通常冷却制御が実行される。

一方、エンジン水温＜目標温度の成立が認められた場合には、エンジン１０の暖機が未完了と判断されて次のステップに移行する。次のステップでは、早期暖機制御が継続されることにより、本体用電動Ｗ／Ｐ１１０による水止めが継続される（ステップＳ４）。次に、目標出ガス温度が、通常時（暖機後）の目標出ガス温度よりも低い値まで低下される（ステップＳ５）。ここでは、具体的には、目標出ガス温度が、水冷Ｉ／Ｃ用電動Ｗ／Ｐ４２の駆動が実施される値（例えば現在の出ガス温度またはそれよりも低い値）まで低下される。次に、水冷Ｉ／Ｃ用電動Ｗ／Ｐ４２の駆動が実施される（ステップＳ６）。ここでは、具体的には、上記ステップＳ５の処理における目標出ガス温度の低下を受けて、現在の出ガス温度が目標出ガス温度となるように水冷Ｉ／Ｃ用電動Ｗ／Ｐ４２が駆動される。

ステップＳ６の処理が終了されると、再びステップＳ２の処理へと移行する。そして、ステップＳ３にてエンジン１０の暖機完了が判定されるまで、ステップＳ２からＳ６の処理が繰り返し実行される。

以上説明したとおり、実施の形態１のシステムによれば、水止めを伴う暖機制御の実行中にＥＧＲガスの還流が行われている場合であっても、インテークマニホールドのガス温度の上昇が抑えられる。これにより、排出ＮＯｘを抑制することができるので、エンジン１０の暖機を促進しつつ排気エミッションの悪化を抑制することが可能となる。

ところで、上述した実施の形態１のシステムでは目標出ガス温度を低下させることにより水冷Ｉ／Ｃ用電動Ｗ／Ｐ４２を駆動させる構成としたが、例えば、水冷Ｉ／Ｃ用電動Ｗ／Ｐ４２の駆動電圧Ｄｕｔｙ直接変更して水冷Ｉ／Ｃ用電動Ｗ／Ｐ４２を駆動させる構成でもよい。

なお、上述した実施の形態１のシステムでは、水冷Ｉ／Ｃ３８が本発明の「水冷式インタークーラ」に相当し、ラジエータ４０が本発明の「ラジエータ」に相当し、Ｉ／Ｃ冷却水循環回路３９が本発明の「第１冷媒回路」に相当し、水冷Ｉ／Ｃ用Ｗ／Ｐ４２が本発明の「第１ウォーターポンプ」に相当し、ＨＰＬ−ＥＧＲ通路２１が本発明の「ＥＧＲ通路」に相当し、ＨＰＬ−ＥＧＲバルブ２２が本発明の「ＥＧＲバルブ」に相当し、ＥＧＲ／Ｃ２３が本発明の「ＥＧＲクーラ」に相当し、エンジン冷却水循環回路１０２が本発明の「第２冷媒回路」に相当し、本体用電動Ｗ／Ｐ１１０が本発明の「第２ウォーターポンプ」に相当し、ＥＣＵ１００が本発明の「制御装置」に相当している。また、上述した実施の形態１のシステムでは、Ｉ／Ｃ冷却水が本発明の「第１冷媒回路を流通する冷媒」に相当し、エンジン冷却水が本発明の「第２冷媒回路を流通する冷媒」に相当している。

実施の形態２．
［実施の形態２の特徴］
次に、本発明の実施の形態２について説明する。実施の形態２のシステムは、図１乃至図３に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ１００に後述する図８のフローチャートを実行させることにより実現することができる。

（１）微流量制御
ＥＣＵ１００は、エンジン１０の冷間始動時にエンジン本体２４内の冷却水の流通を微流量とする暖機制御（以下、微流量制御）を行う。より詳しくは、ＥＣＵ１００は、エンジン水温が目標温度である所定の暖機完了温度（例えば、８０℃）に達するまでの間、本体用電動Ｗ／Ｐ１１０の駆動を停止する水止め制御を行う。そして、ＥＣＵ１００は、エンジン水温が目標温度である所定の暖機完了温度に達した時点で、本体用電動Ｗ／Ｐ１１０を水量が微流量になるように駆動する微流量制御を行う。微流量制御が開始されると、エンジン冷却水の温度が一旦低下し、その後徐々に上昇する。そして、ＥＣＵ１００は、微流量制御中にエンジン水温が目標温度である所定の暖機完了温度に達した場合に微流量制御を終了し、通常冷却制御へと移行する。微流量制御によれば、エンジン１０の暖機に要する時間を短縮するとともに通常冷却制御へと移行した際のエンジン水温の低下を抑えることができるので、燃費の向上に効果がある。

（２）実施の形態２の特徴的動作
実施の形態２のシステムでは、微流量制御の実施中にＥＧＲ制御を実行した場合において、微流量制御中のＥＧＲガス温度が目標温度よりも高くなった場合に、目標出ガス温度を低下させて水冷Ｉ／Ｃ用電動Ｗ／Ｐ４２を駆動させる制御に特徴を有している。図７は、微流量制御中にＥＧＲ制御を実行した場合の各種状態量の変化を示すタイムチャートである。なお、この図において、１段目のチャートは車速の時間変化を示し、２段目のチャートはエンジン水温の時間変化を示し、３段目のチャートは本体用電動Ｗ／Ｐ１１０の回転速度の時間変化を示し、４段目のチャートはエンジン本体２４内に導入される冷却水の水量の時間変化を示し、５段目のチャートはＥＧＲ／Ｃ水温の時間変化を示し、６段目のチャートはＥＧＲ／Ｃの必要流量の時間変化を示し、７段目のチャートはＥＧＲ／Ｃのフラグの時間変化を示し、８段目のチャートはＥＧＲガス温度の時間変化を示し、９段目のチャートは出ガス温度の時間変化を示し、１０段目のチャートはＩ／Ｃ用Ｗ／Ｐ４２の動作フラグの時間変化を示し、１１段目のチャートは水冷Ｉ／Ｃ３８に導入される冷却水の水量の時間変化を示し、１２段目のチャートは出ガス温度の時間変化を示し、１３段目のチャートはインテークマニホールド内のガス温度を示し、そして１４段目のチャートはＮＯｘ排出量（排出ＮＯｘ）の時間変化を、それぞれ示している。

このチャートに示す比較例では、エンジン水温が一旦目標温度に達した時間ｔ１において、微流量制御が開始されている。そして、その後のＥＧＲガス温度が目標温度を超える時間ｔ２においては、出ガス温度が未だ目標温度に到達していない。この場合、ＩＣ用Ｗ／Ｐ４２は停止状態が継続されるので、時間ｔ１以降も出ガス温度は上昇する。その結果、出ガスとＥＧＲガスの混合ガスで構成されるインテークマニホールドのガスの温度が上昇するので、排出ＮＯｘも上昇してしまう。これに対して、このチャートに示す対策例では、ＥＧＲガス温度が目標温度を超える時間ｔ２において、目標出ガス温度が低温側の値に変更されるので、その結果Ｗ／Ｐ動作フラグがＯＮとされてＩＣ用Ｗ／Ｐ４２が駆動される。これにより、出ガス温度の上昇が抑制されるので、インテークマニホールドのガス温度の上昇を抑えて排出ＮＯｘの増大を抑制することが可能となる。

（３）実施の形態２のシステムにおいて実行される具体的処理
次に、実施の形態２のシステムにおいて実行される具体的処理について、フローチャートを参照してさらに詳細に説明する。図８は、実施の形態２のシステムが実行するルーチンのフローチャートである。なお、図８に示すルーチンは、エンジン１０の始動時にＥＣＵ１００によって実行される。

図８に示すルーチンのステップＳ１からＳ３、Ｓ７及びＳ８の処理では、図６に示すルーチンの同ステップと同様の処理が実行される。ステップＳ３の処理において、エンジン水温＜目標温度の成立が認められた場合には、エンジン１０の暖機が未完了と判断されて次のステップに移行する。次のステップでは、微流量制御が実施されているか否かが判定される（ステップＳ１０）。その結果、微流量制御が実施されていると判定された場合には、次のステップに移行して、微流量制御が継続されることにより、本体用電動Ｗ／Ｐ１１０による微流量が継続される（ステップＳ１１）。次のステップＳ５からＳ８の処理では、図６に示すルーチンの同ステップと同様の処理が実行される。

以上説明したとおり、実施の形態１のシステムによれば、微流量制御の実行中にＥＧＲガスの還流が行われている場合であっても、インテークマニホールドのガス温度の上昇が抑えられる。これにより、排出ＮＯｘを抑制することができるので、エンジン１０の暖機を促進しつつ排気エミッションの悪化を抑制することが可能となる。

実施の形態３．
［実施の形態３の特徴］
次に、本発明の実施の形態２について説明する。実施の形態２のシステムは、図１乃至図３に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ１００に後述する図９のフローチャートを実行させることにより実現することができる。

（１）実施の形態３の特徴的動作
実施の形態３のシステムでは、早期暖機制御の実施中にＥＧＲ制御を実行する場合において、ドライバから一定以上の負荷要求（例えば急加速等の要求）が出された場合に、早期暖機制御を終了して通常冷却制御へと移行する制御に特徴を有している。以下、実施の形態３のシステムにおいて実行される具体的処理について、フローチャートを参照してさらに詳細に説明する。図９は、実施の形態３のシステムが実行するルーチンのフローチャートである。なお、図９に示すルーチンは、エンジン１０の始動時にＥＣＵ１００によって実行される。

図９に示すルーチンは、ステップＳ２０の処理を除いて図６に示すルーチンを同様の処理が実行される。ステップＳ２０の処理は、ステップＳ３の処理において、エンジン水温＜目標温度の成立が認められた場合に実施される。ここでは、ドライバから一定以上の負荷要求が出されたか否かが判定される。その結果、ステップＳ２０の処理の判定が認められた場合には、ステップＳ８の処理に移行して、通常冷却制御が実行される。一方、ステップＳ２０の処理の判定が認められない場合には、ステップＳ４の処理に移行する。

以上説明したとおり、実施の形態３のシステムによれば、水止めを伴う暖機制御の実行中にドライバから一定以上の負荷要求が出された場合であっても、エンジン１０を保護することが可能となる。

１０ 内燃機関（エンジン）
１８ 吸気通路
２１ ＨＰＬ−ＥＧＲ通路
２２ ＨＰＬ−ＥＧＲバルブ
２３ ＥＧＲ／Ｃ
２４ エンジン本体
３０ 排気通路
３８ インタークーラ（水冷Ｉ／Ｃ）
３９ Ｉ／Ｃ冷却水循環回路
４０ ラジエータ
４２ ウォーターポンプ（水冷Ｉ／Ｃ用電動Ｗ／Ｐ）
５２ ガス温度センサ
５４ 出ガス温度センサ
５６ 外気温度センサ
５８ エアフローメータ
１００ ＥＣＵ（Electronic Control Unit）
１０１ ウォータジャケット
１０２ エンジン冷却水循環回路
１１０ ウォーターポンプ（本体用電動Ｗ／Ｐ）

Claims (1)

1. 内燃機関の吸気通路に配置された水冷式インタークーラと、
   前記水冷式インタークーラを通過した冷媒をラジエータに流通させた後に前記水冷式インタークーラに戻すための第１冷媒回路と、
   前記第１冷媒回路を流通する冷媒の流量を調整するための電動式の第１ウォーターポンプと、
   排気ガスを前記吸気通路へと還流させるＥＧＲ通路と、
   前記ＥＧＲ通路に配置されたＥＧＲバルブ及びＥＧＲクーラと、
   前記内燃機関の本体を通過した冷媒を前記ＥＧＲクーラに流通させた後に前記本体に戻すための第２冷媒回路と、
   前記第２冷媒回路を循環する冷媒の流量を調整するための電動式の第２ウォーターポンプと、
   前記第１ウォーターポンプ、前記ＥＧＲバルブ及び前記第２ウォーターポンプを制御する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、
   前記本体を通過した冷媒の温度が所定の暖機完了温度よりも低い冷間時に、前記第２ウォーターポンプを停止させる早期暖機制御を実行し、
   前記ＥＧＲバルブを開くＥＧＲ動作を前記早期暖機制御の実行中に行う場合において、前記本体を通過した冷媒の温度が判定温度を超えた場合に、前記第１ウォーターポンプを操作して前記第１冷媒回路を流れる冷媒の流量を増量するように構成されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。

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