JP2019065753A

JP2019065753A - 冷却システム

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Publication number: JP2019065753A
Application number: JP2017191161A
Authority: JP
Inventors: 祐介藤原; Yusuke Fujiwara
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2017-09-29
Filing date: 2017-09-29
Publication date: 2019-04-25
Anticipated expiration: 2037-09-29
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Abstract

【課題】ＥＧＲガスの冷却を効果的に生じさせつつ、ＥＧＲガス中の水分の凝縮による凝縮水の発生を抑制する。【解決手段】本発明の一態様に係る冷却システムＣＳは、冷却水が流通可能な第１冷却手段５４を備える第１冷却回路Ｃ１と、エンジン本体１２を冷却する冷却水が流通可能な第２冷却手段６４を備える第２冷却回路Ｃ２と、ＥＧＲガスを冷却するように構成されたＥＧＲクーラ４６とを備える。ＥＧＲクーラ４６は、第１冷却回路Ｃ１に組み込まれた第１ＥＧＲクーラ５２と、第２冷却回路Ｃ２に組み込まれた第２ＥＧＲクーラ６２とを備える。更に、冷却システムＣＳは、ＥＧＲクーラ４６における冷却で排気ガス中の水分の凝縮により凝縮水が生成するのを抑制するべく、第２冷却回路Ｃ２から第１冷却回路Ｃ１への冷却水の流入量を調節するように構成されたバルブ８０を備える。【選択図】図１

Description

本開示の技術は、冷却システムに関し、特に、ＥＧＲガスを２段冷却方式で冷却する構成を備えた冷却システムに関する。

エンジンの排気ガスの一部を吸気側に還流させて新しく吸った空気と混ぜるシステムである、排気ガス還流システム（ＥＧＲ（ＥｘｈａｕｓｔＧａｓＲｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）システム）が知られていて、現に、種々の車両のエンジンに組み込まれている。

さて、ＥＧＲシステムでは、その還流される排気ガス（以下、ＥＧＲガス）を冷却するために、ＥＧＲクーラが用いられる。例えば、ＥＧＲクーラでのＥＧＲガスの冷却能を高めて燃費向上を図るために、２つの系統の冷却水（具体的には温度の異なる冷却水）を用いてＥＧＲガスを冷却する２段冷却方式が提案されている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１６−５０５４５号公報

ところで、上で述べたような２段冷却方式は、ＥＧＲガスをより効果的に冷却することができるが、ＥＧＲガスを過度に冷却すると、ＥＧＲガス中の水分が凝縮して凝縮水が発生する。このような凝縮水は、例えばＥＧＲガス中に窒素酸化物が含まれている場合、その窒素酸化物が溶け込むことで酸を形成し、吸気系の配管の寿命を短くする可能性がある。

本開示の技術は、ＥＧＲガスの冷却を効果的に生じさせつつ、ＥＧＲガス中の水分の凝縮による凝縮水の発生を抑制することを目的とする。

上記目的を達成するために、本開示の技術は、冷却媒体が流通可能な第１冷却手段を備える第１冷却回路と、エンジン本体を冷却する冷却媒体が流通可能な第２冷却手段を備える第２冷却回路と、エンジンの排気系から吸気系に還流される排気ガスを冷却するように構成された排気冷却装置であって、前記第１冷却回路に組み込まれた第１排気冷却部と、前記第２冷却回路に組み込まれた第２排気冷却部とを備える、排気冷却装置と、前記排気冷却装置における冷却で排気ガス中の水分の凝縮により凝縮水が生成するのを抑制するべく、前記第２冷却回路から前記第１冷却回路への冷却媒体の流入量を調節するように構成されたバルブとを備えた、冷却システムを提供する。

好ましくは、上記冷却システムは、前記排気冷却装置の前記第１排気冷却部に入る冷却媒体に、前記第２冷却回路を流れる冷却媒体の一部が合流可能に構成された第１連通路を備える。この第１連通路に対して前述のバルブが設けられていてもよい。

好ましくは、上記冷却システムは、前記排気冷却装置の前記第１排気冷却部を通過した冷却媒体の一部を前記第２冷却回路に流すように構成された第２連通路を更に備える。この第２連通路に対して前述のバルブが設けられていてもよい。

好ましくは、上記冷却システムは、前記バルブの駆動を制御するように構成されたバルブ制御手段を更に備えるとよい。この場合、該バルブ制御手段は、前記排気冷却装置を通過した排気ガスの温度に基づいて、前記バルブを制御するとよい。

好ましくは、上記冷却システムは、前記第１冷却回路に冷却媒体の圧送用に設けられた第１ポンプと、該第１ポンプの作動を制御するように構成されたポンプ制御手段とを更に備える。この場合、前記ポンプ制御手段は、前記排気冷却装置を通過した排気ガスの温度に基づいて、前記第１ポンプの作動を制御するとよい。

本開示の上記技術によれば、上記構成を備えるので、ＥＧＲガスの冷却を効果的に生じさせつつ、ＥＧＲガス中の水分の凝縮による凝縮水の発生を好適に抑制することが可能になる。

第１実施形態に係る冷却システムが適用された、車両の内燃機関システムの概略構成図である。図１の内燃機関システムにおける、制御構成図である。第１実施形態に係る、制御フローチャートである。第２実施形態に係る冷却システムが適用された、車両の内燃機関システムの概略構成図である。

以下、本実施形態を図に基づいて説明する。まず、第１実施形態から説明する。

第１実施形態の冷却システムＣＳが適用された車両の内燃機関システムの概略図を図１に示す。本第１実施形態における内燃機関（以下、エンジン）１０は、燃料である軽油をインジェクタから圧縮状態にある燃焼室に直接噴射することにより自然着火させる型式のエンジン、すなわちディーゼルエンジンである。しかし、これは本発明が適用されるエンジンを限定するものではなく、本発明は他の種々の形式のエンジンにも適用され得る。

エンジン１０は、エンジン本体１２に複数の気筒が形成されている所謂多気筒エンジンであるが、単気筒エンジンであってもよい。エンジン１０の吸気系では、図示しないエアクリーナを通じて吸気通路１４に吸入された空気（ここでは新気）は、第１ターボチャージャ１６のコンプレッサ１８、第１インタークーラ（第１吸気冷却装置）２０、第２ターボチャージャ２２のコンプレッサ２４、第２インタークーラ（第２吸気冷却装置）２６、吸気マニフォルド、吸気ポート、及び、吸気バルブを順に介して、エンジン本体１２に形成された各気筒の燃焼室に吸入される。（図１では不図示の）インジェクタ１３から噴射された燃料は燃焼室で燃焼され、その燃焼により生じた排気ガスが燃焼室から排気バルブ（不図示）を介して排気通路３０に排出される。エンジン１０の排気系では、排気ガスは、排気バルブ、排気ポート、排気マニフォルド、第２ターボチャージャ２２のタービン３２、第１ターボチャージャ１６のタービン３４、及び、排気浄化装置３６を順に介して、排出される。このようにエンジン１０は２つのターボチャージャを備え、エンジン１０を搭載した車両は２ステージターボ搭載車である。

エンジン１０には、排気通路３０（排気系）を流れる排気ガスの一部を吸気通路１４(吸気系)に導く排気ガス還流システム（ＥＧＲシステム）４０が設けられている。ＥＧＲシステム４０は、排気通路３０と吸気通路１４とをつなぐ通路（ＥＧＲ通路）４２と、ＥＧＲ通路４２の連通状態調節用のＥＧＲバルブ４４と、還流される排気ガス（ＥＧＲガス）冷却用のＥＧＲクーラ（排気冷却装置）４６とを有している。ＥＧＲバルブ４４は、後述する電子制御ユニット（以下、ＥＣＵ）によりその作動が制御される電磁弁として構成されている。また、ＥＧＲバルブ４４は、ＥＧＲクーラ４６の下流側つまり吸気系側に配置されているが、これに限定されるものではない。ここでは、ＥＧＲ通路４２上流側の一端は排気マニフォルドに接続され、その下流側の他端は吸気マニフォルドに接続されているが、これらの接続箇所はこれらの位置に限定されない。また、ＥＧＲクーラ４６は後述するように２つのＥＧＲクーラ５２、６２からなるが、いずれも冷却水と排気ガス（ＥＧＲガス）との間での熱交換を生じさせて、ＥＧＲガスを冷却するように構成された熱交換器である。

さて、エンジン１０に適用された冷却システムＣＳについて説明する。

図１に示すように、冷却システムＣＳは、第１冷却回路Ｃ１と、第２冷却回路Ｃ２とを備える。冷却システムＣＳでは、所謂エンジン冷却水と同成分の冷却水が、冷却媒体として流通する。しかし、これは冷却媒体の種類を限定するものではない。まず、第１冷却回路Ｃ１について説明する。

第１冷却回路Ｃ１は、後述する連通路を介して第２冷却回路Ｃ２と連通可能に構成されているが、その点を除き、冷却水が循環する閉回路を形成する。第１冷却回路Ｃ１には、第１ポンプ５０と、ＥＧＲクーラ４６に含まれる第１ＥＧＲクーラ（第１排気冷却部）５２と、第１熱交換器（第１冷却手段）５４とが設けられている。更に、第１冷却回路Ｃ１には、第１インタークーラ２０と、第２インタークーラ２６とが設けられている。第１冷却回路Ｃ１は、第１ＥＧＲクーラの冷却水の流路を含むが、主として、吸気通路１４に吸入された空気、特にここではターボチャージャのコンプレッサ１８、２４で圧縮された空気を冷却するようにインタークーラ（吸気冷却装置）２０、２６の冷却水の流路を含む。第１ポンプ５０は、バッテリ（不図示）の電力で駆動される電動ポンプとして構成されている。後述するように、第１ポンプ５０のポンプ回転数は制御される。この第１ポンプの制御により、第１冷却回路Ｃ１における冷却水の循環度合を調節することができ、よって、第１冷却回路Ｃ１の各装置又は手段（例えば第１ＥＧＲクーラ５２）での冷却能を変えることができる。なお、インタークーラ２０、２６は、冷却水と吸気との間での熱交換を生じさせるように構成された熱交換器である。第１熱交換器５４は、所謂ラジエータであり、冷却水と外気との間での熱交換を生じさせて、冷却水を冷却するように構成されている。このように、第１冷却回路Ｃ１の上記閉回路には、エンジン本体１２に形成された冷却水の流路が含まれていない。

第１ポンプ５０で圧送された冷却水は、分岐部Ｂ１で、第１インタークーラ２０への冷却路、第２インタークーラ２６への冷却路、及び第１ＥＧＲクーラ５２への冷却路のそれぞれに分かれて流れる。これらインタークーラ２０、２６及び第１ＥＧＲクーラへの冷却水の分配比率は、ここでは、流路構成及び第１絞り弁５６の構成により定まり、概ね所定の分配比率になるように設定されている。なお、ここでは、第１絞り弁５６は単に流量を調節するためのバルブとして構成されているが、後述するＥＣＵにより制御される電磁弁として構成されてもよい。第１絞り弁５６は、第１インタークーラ２０の出口と合流部Ｂ２との間に設けられているが、他の個所に設けられてもよい。また、第１絞り弁５６は、オリフィスとされてもよく、配管構成を調整することで単に省かれてもよく、また他の１つ又は複数のバルブを用いることで省かれてもよい。そして、第１インタークーラ２０、第２インタークーラ２６、第１ＥＧＲクーラ５２のそれぞれを経た冷却水は合流部Ｂ２で合流し、第１熱交換器５４に流れ、第１熱交換器５４で冷却される。第１熱交換器５４を経た冷却水は、再び第１ポンプ５０に至り、第１冷却回路Ｃ１を再び循環する。

第２冷却回路Ｃ２は、後述する連通路を介して第１冷却回路Ｃ１と連通可能に構成されているが、その点を除き、冷却水が循環する閉回路を形成する。第２冷却回路Ｃ２には、第２ポンプ６０と、ＥＧＲクーラ４６に含まれる第２ＥＧＲクーラ（第２排気冷却部）６２と、第２熱交換器（第２冷却手段）６４とが設けられている。ただし、第２ＥＧＲクーラ６２は、第１ＥＧＲクーラ５２の上流側に設けられている。このように、冷却システムＣＳは、第２冷却回路Ｃ２に組み込まれた（冷却路を有する）第２ＥＧＲクーラによる冷却と、その次の、第１冷却回路Ｃ１に組み込まれた（冷却路を有する）第１ＥＧＲクーラによる冷却との２段冷却方式を、ＥＧＲガスの冷却構成として採用する。なお、第２熱交換器６４は、所謂ラジエータであり、冷却水と外気との間での熱交換を生じさせて、冷却水を冷却するように構成されている。更に、第２冷却回路Ｃ２には、エンジン本体１２に形成された冷却水の流路が含まれる。第２冷却回路Ｃ２は、第２ＥＧＲクーラの冷却水の流路を含むが、エンジン本体１２を冷却する冷却水が流通可能に構成されている。したがって、概して、第２冷却回路Ｃ２を流れる冷却水は、第１冷却回路Ｃ１を流れる冷却水よりも高い温度を有するので、第１冷却回路Ｃ１を低温冷却回路と称し、第２冷却回路Ｃ２を高温冷却回路と称してもよい。このとき、第１冷却回路Ｃ１の第１熱交換器５４を低温熱交換器（ＬＴＲａｄｉａｔｏｒ）と称し、第２冷却回路Ｃ２の第２熱交換器６４を高温熱交換器（ＨＴＲａｄｉａｔｏｒ）と称してもよい。

第２ポンプ６０で圧送された冷却水は、ここでは、エンジン本体１２への冷却路と、第２ＥＧＲクーラ６２への冷却路とのそれぞれに分かれて流れる。このときの分配比率は、流路構成及び第２絞り弁６６の構成により定まり、概ね所定の分配比率になるように設定されている。なお、ここでは、第２絞り弁６６は単に流量を調節するためのバルブとして構成されているが、後述するＥＣＵにより制御される電磁弁として構成されてもよい。第２ＥＧＲクーラ６２を通過した冷却水が、第２絞り弁６６を介して、第２ポンプ６０に戻るように、第２絞り弁６６は配置されている。なお、第２絞り弁６６は、他の個所に設けられてもよく、またオリフィスとされてもよく、配管構成を調整することで単に省かれてもよく、他の１つ又は複数のバルブを用いることで省かれてもよい。また、エンジン本体１２を経た冷却水が、サーモスタットバルブ６８を介して、第２ポンプ６０及び第２熱交換器６４のいずれか一方又は両方に流れるように、サーモスタットバルブ６８は構成されかつ配置されている。エンジン暖機時などには、冷却水の温度が低いので、サーモスタットバルブ６８は、その全量を第２ポンプ６０に向けて流すように閉状態（又は開状態）にある。エンジン暖機後など冷却水の温度が所定温度以上になると、サーモスタットバルブ６８は、その一部又は全部を第２熱交換器６４に送るように所定開度に開く（又は閉じる）。第２熱交換器６４で冷却された冷却水は、再び第２ポンプ６０に至り、第２冷却回路Ｃ２を再び循環する。このように、第２冷却回路Ｃ２では、エンジン本体１２を冷却する（した）冷却水が第２熱交換器６４を流通可能である。

さて、第１冷却回路Ｃ１と第２冷却回路Ｃ２とは、２つの連通路７２、７４を介してつなげられている。２つの連通路のうちの一方である第１連通路７２は、第１ポンプ５０から第１ＥＧＲクーラ５２へ冷却水が流れる第１冷却回路Ｃ１の流路部分と、第２ポンプ６０から第２ＥＧＲクーラ６２へ冷却水が流れる第２冷却回路Ｃ２の流路部分とをつなぐように形成されている。図１に示すように、第１連通路７２は、第２冷却回路Ｃ２の分岐部Ｂ３と、第１冷却回路Ｃ１の合流部Ｂ４とをつなぐ。つまり、第１冷却回路Ｃ１と第２冷却回路Ｃ２との規模の違い、ポンプ５０、６０の吐出能の違い、両回路Ｃ１、Ｃ２の流路構成の違いなどから、第１連通路７２においては、第２冷却回路Ｃ２側から第１冷却回路Ｃ１側に冷却水は流れる。この第１連通路７２を介して、第１冷却回路Ｃ１の第１ＥＧＲクーラ５２に入る冷却水に、第２冷却回路Ｃ２を流れる冷却水の一部が合流することができる。これにより、（第２ＥＧＲクーラ６２に入る前の）第２熱交換器６４を経て冷却された冷却水の一部が、（第１ＥＧＲクーラ５２に入る前の）第１熱交換器５４を経て冷却された冷却水に合流するので、第２冷却回路Ｃ２側から第１冷却回路Ｃ１側に冷却水が流れても、第１ＥＧＲクーラ５２の冷却水路（流路）に流れる冷却水は比較的低温である。

２つの連通路のうちの他方である第２連通路７４は、第１ＥＧＲクーラ５２を出た冷却水が第１熱交換器５４へと流れる第１冷却回路Ｃ１の流路部分と、第２ＥＧＲクーラ６２を出た冷却水が第２ポンプ６０へと流れる第２冷却回路Ｃ２の流路部分とをつなぐように形成されている。図１に示すように、第２連通路７４は、第１冷却回路Ｃ１の分岐部Ｂ５と、第２冷却回路Ｃ２の合流部Ｂ６とをつなぐ。つまり、第１連通路７２とは違い、第１冷却回路Ｃ１と第２冷却回路Ｃ２との規模の違い、ポンプ５０、６０の吐出能の違い、両回路Ｃ１、Ｃ２の流路構成の違いなどから、第２連通路７４においては、第１冷却回路Ｃ１側から第２冷却回路Ｃ２側に冷却水は流れる。この第２連通路７４を介して、第１冷却回路Ｃ１の第１ＥＧＲクーラ５２を通過した冷却水の一部を、第２冷却回路Ｃ２を流れる冷却水に合流させることができる。

更に、第１冷却回路Ｃ１と第２冷却回路Ｃ２との間での冷却水の流れ（特に第２冷却回路Ｃ２から第１冷却回路Ｃ１への冷却水の流入量）をより確実に制御するように、制御バルブ８０が設けられている。制御バルブ８０は、第２連通路７４に対して設けられている。より詳しくは第２連通路７４の上流側の分岐部Ｂ５に、三方弁として構成された制御バルブ８０が設けられている。制御バルブ８０は、第１ＥＧＲクーラ５２の冷却水出口からの冷却水を、第２ポンプ６０の入口側と、第１熱交換器５４の入口側とに分流可能に設けられ、その全量を第２ポンプ６０と第１熱交換器５４とのいずれか一方のみに流すこともできるように構成されている。この制御バルブ８０の開度を調節することで、第２連通路７４を介しての第１冷却回路Ｃ１から第２冷却回路Ｃ２への冷却水量（戻り水量）を調節でき、よって、第１連通路７２を介しての第２冷却回路Ｃ２から第１冷却回路Ｃ１への冷却水量（合流量）を調節できる。冷却水の戻り流量と、その合流量とは相関関係があるからである。このように、制御バルブ８０の開度調節により、第１連通路７２を介しての、第１冷却回路Ｃ１の冷却水（相対的に低温）への、第２冷却回路Ｃ２の冷却水（相対的に高温）の合流量を調節し、よって、第１ＥＧＲクーラ５２に供給される冷却水の温度つまり第１ＥＧＲクーラ５２の冷却能を調節することができる。

さて、上記インジェクタ１３、ＥＧＲバルブ４４、制御バルブ８０等の作動を制御するＥＣＵ９０には、各種値を求める（検出するあるいは推定する）ための信号を電気的に出力する各種センサが接続されている。ここで、その内のいくつかを具体的に述べる。図２に示すように、吸入空気量を検出するためのエアフローメーター９２が吸気通路１４に備えられている。また、吸気通路１４には、吸気の温度を検出するための吸気温度センサ９４や、過給圧を検出するための圧力センサ９６が設けられている。さらに、ＥＧＲクーラ４６、特に（第２ＥＧＲクーラ６２の）下流側の第１ＥＧＲクーラ５２を通過した排気ガスつまりＥＧＲガスの温度を検出するための温度センサ（以下、ＥＧＲ温度センサ）９８がＥＧＲクーラ４６下流側のＥＧＲ通路の部分に設けられている。また運転者によって操作されるアクセルペダルの踏み込み量に対応する位置、すなわちアクセル開度を検出するためのアクセル開度センサ１００が備えられている。また、各気筒内でピストンが往復動する、シリンダブロックには、連接棒を介してピストンが連結されているクランクシャフトのクランク回転信号を検出するためのクランクポジションセンサ１０２が取り付けられている。ここでは、このクランクポジションセンサ１０２はエンジン回転速度を検出するためのエンジン回転速度センサとしても利用される。さらに、エンジン１０の冷却水温を検出するための冷却水温センサ１０４が備えられている。さらに、車速を検出するための車速センサ１０６も備えられている。また、外気温を検出するための外気温センサ１０８も備えられている。

ＥＣＵ９０は、演算装置（例えばＣＰＵ）、記憶装置（例えばＲＯＭ、ＲＡＭ）、Ａ／Ｄ変換器、入力インタフェース、出力インタフェース等を備え、所謂コンピュータとして構成されている。入力インタフェースには、前述の各種センサが電気的に接続されている。これら各種センサからの出力信号に基づき、予め設定されたプログラム等にしたがって円滑なエンジン１０の運転ないし作動がなされるように、ＥＣＵ９０は出力インタフェースから電気的に各種の作動信号（駆動信号）を出力する。こうして、インジェクタ１３の作動、ＥＧＲバルブ４４の開度、制御バルブ８０の開度などが制御される。また、ここでは、電動ポンプである第１ポンプ５０の作動（例えばポンプ回転数）も、ＥＣＵ９０により制御される。なお、ここでは、第２ポンプ６０はエンジン１０の動力で駆動される形式のポンプであるが、ＥＣＵ９０により制御される電動ポンプとして構成されてもよい。したがって、ＥＣＵ９０は、インジェクタ１３、ＥＧＲバルブ４４、第１ポンプ５０、制御バルブ８０のそれぞれの制御手段としての機能を担う。

ＥＣＵ９０は、ここでは、上記各種センサの出力に基づいて検出した（取得した）エンジン負荷（例えば、吸入空気量）及びエンジン回転速度に基づいて定まるエンジン運転状態に基づいて、ＥＧＲバルブ４４の開度を制御する。なお、エンジン負荷は、吸入空気量のみによって定まることに限定されず、例えば、吸入空気量、アクセル開度、吸気圧のうちの１つ又はそれらの任意の組み合わせを用いて定められてもよい。ここでは、エンジン運転状態の属する領域が高負荷側にあるほどＥＧＲ率（燃焼室へ吸入される吸気に対するＥＧＲガスの割合）が減少するように構築された、予め実験により定められたデータが記憶装置に記憶されている。なお、このデータは一例にすぎず、エンジン１０の性能、特性等に応じて構築した種々のデータが、ＥＧＲバルブ制御に用いられ得る。

次に、図３のフローチャートに基づいて、第１ポンプ５０及び制御バルブ８０の制御について説明する。なお、図３のルーチンは所定時間間隔で繰り返される。

まず、ステップＳ３０１では、ＥＣＵ９０は、上で述べたように定まるエンジン運転状態が所定の運転状態か否かを判定する。この所定の運転状態は、ＥＧＲバルブ４４を開いてＥＧＲガスを排気系から吸気系に還流させる運転状態である。つまり、ＥＧＲガスが吸気系に還流される運転状態のとき、ステップＳ３０１での判定では肯定判定される。一方、ＥＧＲバルブ４４が全閉に閉じられてＥＧＲガスが吸気系に還流されない運転状態のとき、ステップＳ３０１では否定判定されて、当該ルーチンは終了する。

ステップＳ３０１で肯定判定される運転状態のとき、ＥＣＵ９０は、予め実験等に基づいて定めたデータ及びプログラムに基づいて、ＥＧＲバルブ４４の開制御を行うとともに、同様に予め実験等に基づいて定めたデータ及びプログラムに基づいて、第１ポンプ５０の作動（具体的にはポンプ回転数）及び制御バルブ８０の開度を制御する。ここでは、このときに設定される第１ポンプ５０のポンプ回転数（基本ポンプ回転数）及び制御バルブ８０の開度（基本開度）は、吸入空気を第１及び第２インタークーラ２０、２６で効果的に冷やすとともに、還流される排気ガスつまりＥＧＲガスを効果的に冷やして、所望の燃費効率を達成するように定められる。ただし、排気浄化装置３６での排気浄化効果、燃焼室での燃料の燃焼に伴って発生する煤等の量等を総合的に勘案した上で、第１ポンプ５０のポンプ回転数及び制御バルブ８０の開度が設定されるとなおよい。

ステップＳ３０１で肯定判定されると、次のステップＳ３０３では、ＥＧＲガスの温度が所定温度を下回っているか否かが判定される。ここでの所定温度は、ＥＧＲガス中の水分が凝縮することで凝縮水が生じ易くなる温度（以下、凝縮水発生温度）以上の温度であり、予め実験等に基づいて定められて記憶されている。凝縮水発生温度は、この凝縮水発生温度よりもＥＧＲガスの温度が低いとき、凝縮水発生の可能性が所定レベル以上であることを意味するものとして定義されることができる。ステップＳ３０３での所定温度は、凝縮水発生温度であってもよいが、ここではそれよりも所定余裕分（例えば５℃）高い温度である。また、この所定温度は、予め定められていることに限定されず、種々のセンサからの出力に基づき所定の演算によりリアルタイムに算出されて設定されてもよい。ＥＧＲ温度センサ９８の出力に基づいて、ＥＣＵ９０はＥＧＲガスの温度を検出する（取得する）。そして、取得したＥＧＲガスの温度が所定温度未満のとき、ステップＳ３０３で肯定判定される。一方、取得したＥＧＲガスの温度が所定温度以上のとき、ステップＳ３０３で否定判定されて、当該ルーチンは終了する。なお、第１ポンプ５０の上述の基本ポンプ回転数及び制御バルブ８０の基本開度は、それぞれ、取得したＥＧＲガスの温度がステップＳ３０３での所定温度又は凝縮水発生温度を下回らないように、基本的には定められているが、主として、上記のごとく（ＥＧＲガスの冷却を含む）吸気冷却により燃費向上を図るように定められている。

ステップＳ３０３でＥＧＲガスの温度が所定温度未満であるので肯定判定されると、ステップＳ３０５で、第１ポンプ５０の基本ポンプ回転数及び制御バルブ８０の基本開度を補正する制御が実行される。この補正制御は、取得したＥＧＲガスの温度に基づく制御であり、ＥＧＲガスの温度を所定温度以上に高めるための制御である。より具体的には、この補正制御は、ＥＧＲガスの温度に基づくフィードバック制御である。取得したＥＧＲガスの温度に基づいて予め定めたデータ等に従って補正係数を求め、その補正係数を上述の基本ポンプ回転数及び基本開度に対して適用する。これにより、取得したＥＧＲガスの温度が所定温度に対して低いほど、第１ＥＧＲクーラ５２へ送られる冷却水の温度を高めるように、つまり第１冷却回路Ｃ１側に第２冷却回路Ｃ２側から第１連通路７２を介して合流させる冷却水量を増やすように、制御バルブ８０の開度（制御目標値）は補正される。また、取得したＥＧＲガスの温度が所定温度に対して低いほど、第１ＥＧＲクーラ５２での冷却能を下げるように、具体的には第１冷却回路Ｃ１での冷却水の循環を抑制するように、第１ポンプ５０のポンプ回転数（制御目標値）は補正される。そして、その補正された値に基づいて、ＥＣＵ９０（のポンプ制御手段に相当する機能部及びバルブ制御手段に相当する機能部のそれぞれ）は、第１ポンプ５０の作動及び制御バルブ８０の開度を制御する。なお、ステップＳ３０５を経ることで当該ルーチンは終了する。

以上述べたように、第１実施形態の冷却システムＣＳによれば、取得したＥＧＲガスの温度に基づいて、それが所定温度以上になるように、第１ポンプ５０及び制御バルブ８０が補正制御される。したがって、２段冷却方式のＥＧＲクーラでＥＧＲガスを効果的に冷やしつつ、それにより凝縮水が発生するのをより適切に抑制することができる。

なお、上記第１実施形態では、ステップＳ３０３でＥＧＲガスの温度が所定温度未満であるので肯定判定されるとき、ステップＳ３０５で第１ポンプ５０のポンプ回転数及び制御バルブ８０の開度の両方を補正したが、いずれか一方のみ、例えば制御バルブ８０の開度のみが補正制御されてもよい。また、制御バルブ８０の開度の補正制御を優先して行い、制御バルブの補正を所定レベルまで行った後、第１ポンプの補正制御を行ってもよい。この逆も可能である。

また、第１ポンプ５０のポンプ回転数及び制御バルブ８０の開度の少なくとも一方の補正制御には、車速センサ１０６の出力に基づいて検出された（取得した）車速、及び、外気温センサ１０８の出力に基づいて検出される（取得した）外気温のうち少なくとも一方が考慮されるとよい。車速が早いほど、又は、外気温が低いほど、第１冷却回路Ｃ１の第１熱交換器５４での冷却性能が高まり、冷却水、ひいてはＥＧＲガスはより冷却されるからである。更に、第１ポンプ５０のポンプ回転数及び制御バルブ８０の開度の少なくとも一方の補正制御に、第１冷却回路Ｃ１の冷却水の温度や、第２冷却回路Ｃ２の冷却水の温度が考慮されるとなおよい。これにより、より好適に、第１ポンプ５０のポンプ回転数や制御バルブ８０の開度を制御することが可能になる。なお、この場合、第１冷却回路Ｃ１の冷却水の温度を検出するための温度センサや、第２冷却回路Ｃ２の冷却水の温度を検出するための温度センサが、設けられる。

また、上記第１実施形態の制御では、第１ポンプの吐出量を変えるとき、第１ポンプのポンプ回転数を変えたが、第１ポンプが種々の機構（例えば可変翼機構、斜板角可変機構）によりその吐出量を可変に構成されている場合、その機構に合わせた制御がなされ得る。

次に、図４に基づいて、第２実施形態を説明する。本第２実施形態では、特に制御バルブの設置箇所の点で、上記第１実施形態と異なる。そこで、以下では、その相違点を主として説明し、以下の説明及び図４中では既に説明した構成要素に相当する構成要素に同じ符号を付して、重複する説明を省略する。

本第２実施形態の冷却システムＣＳでは、第２冷却回路Ｃ２から第１冷却回路Ｃ１への冷却水の合流量を調節するように、制御バルブ１８０が、第２連通路７４の途中に設けられている。制御バルブ１８０は二方弁として構成されている。したがって、第２実施形態の冷却システムでは、絶えず、第１ＥＧＲクーラ５２を通過した冷却水は第１熱交換器５４に至り、第１熱交換器５４で冷却されることになる。制御バルブ１８０は、ＥＧＲバルブ４４が全閉状態にあるとき、閉状態に制御され、ＥＧＲバルブ４４が開状態にあるとき、エンジン運転状態に応じて定まる所定量の冷却水を第２冷却回路Ｃ２側から第１冷却回路Ｃ１側に第１連通路７２を介して合流させるように、予め実験等に基づいて定められたデータ等に基づいて定まる開度に制御される。この制御バルブ１８０の補正制御は、第１実施形態の図３に基づく説明と概ね同じであるので、ここでの更なる説明を省略する。

したがって、本第２実施形態でも、上記第１実施形態と同様に、ＥＧＲガスの温度に基づいて第１ＥＧＲクーラ５２での冷却水の温度を調節することでＥＧＲガスの温度を所定温度（又は凝縮水発生温度）以上に保つことができ、それにより凝縮水の発生を好適に抑制することができる。

なお、本第２実施形態では、第１実施形態に関して上で説明した第１絞り弁５６及び第２絞り弁６６は設けられていない。しかし、各回路Ｃ１、Ｃ２の各箇所での冷却水の流量調節用に、種々の弁（例えば絞り弁）が設けられてもよい。

以上、本発明に係る２つの実施形態を説明したが、種々の変更が可能である。例えば、第１冷却回路と第２冷却回路との間での冷却水の流れを制御するための制御バルブの設置個所は上記箇所に限定されず、例えば、制御バルブは第１連通路に対して設けられてもよい。また、そのような制御バルブの数は２つ以上であってもよく、例えば第１連通路及び第２連通路の両方に対して制御バルブが設けられてもよい。

また、上記実施形態では、第１冷却回路と第２冷却回路との間での冷却水の流れを制御するために制御バルブを設けたが、第２冷却回路から第１冷却回路への冷却水の合流量を調節するように制御バルブ以外のバルブ、例えばサーモスタットバルブが設けられてもよい。この場合、ＥＧＲガスの温度と、ＥＧＲクーラ（例えば第１ＥＧＲクーラ）を出た冷却水の温度との関係を実験により求め、その関係に基づいて、サーモスタットバルブは構成されるとよい。この場合も、ＥＧＲクーラを出たＥＧＲガスの温度に実質的に基づいて、サーモスタットバルブの開度が自ずと調節され、第２冷却回路から第１冷却回路への冷却水の合流量が調節され得る。

また、上記実施形態では、２つのターボチャージャを備えたエンジンに、本発明に係る冷却システムを適用したが、本発明は１つのターボチャージャのみを備えたエンジンや、ターボチャージャを備えないエンジンにも適用可能である。更に上記実施形態では、２つのＥＧＲクーラ５２、６２は当接状態で直列に配置されたが、完全に離されてもよく、逆に完全に一体のＥＧＲクーラとして構成されてもよい。

また、上記実施形態では、第２冷却回路から第１冷却回路への合流量の調節により、第１ＥＧＲクーラでの冷却能を調節可能であった。第１冷却回路内での場所による冷却水の温度差に着目して、凝縮水発生防止のために、第１冷却回路内での冷却水の流れを変える機構等を設けることで、更に第１ＥＧＲクーラの冷却能を調節可能にしてもよい。

以上、本発明の代表的な実施形態について説明したが、本発明は種々の変更が可能である。本願の特許請求の範囲によって定義される本発明の精神及び範囲から逸脱しない限り、種々の置換、変更が可能である。

１０エンジン
１２エンジン本体
４０ＥＧＲシステム
４６ＥＧＲクーラ（排気冷却装置）
５０第１ポンプ
５２第１ＥＧＲクーラ（第１排気冷却部）
５４第１熱交換器（第１冷却手段）
６０第２ポンプ
６２第２ＥＧＲクーラ（第２排気冷却部）
６４第２熱交換器（第２冷却手段）
８０制御バルブ
９０電子制御ユニット（ＥＣＵ）
ＣＳ冷却システム
Ｃ１第１冷却回路
Ｃ２第２冷却回路

Claims

冷却媒体が流通可能な第１冷却手段を備える第１冷却回路と、
エンジン本体を冷却する冷却媒体が流通可能な第２冷却手段を備える第２冷却回路と、
エンジンの排気系から吸気系に還流される排気ガスを冷却するように構成された排気冷却装置であって、前記第１冷却回路に組み込まれた第１排気冷却部と、前記第２冷却回路に組み込まれた第２排気冷却部とを備える、排気冷却装置と、
前記排気冷却装置における冷却で排気ガス中の水分の凝縮により凝縮水が生成するのを抑制するべく、前記第２冷却回路から前記第１冷却回路への冷却媒体の流入量を調節するように構成されたバルブと
を備えた、冷却システム。
前記排気冷却装置の前記第１排気冷却部に入る冷却媒体に、前記第２冷却回路を流れる冷却媒体の一部が合流可能に構成された第１連通路を備える、請求項１に記載の冷却システム。
前記排気冷却装置の前記第１排気冷却部を通過した冷却媒体の一部を前記第２冷却回路に流すように構成された第２連通路を更に備える、請求項２に記載の冷却システム。
前記第１連通路に対して前記バルブが設けられている、請求項２又は３に記載の冷却システム。
前記第２連通路に対して前記バルブが設けられている、請求項３に記載の冷却システム。
前記バルブの駆動を制御するように構成されたバルブ制御手段を更に備え、
該バルブ制御手段は、前記排気冷却装置を通過した排気ガスの温度に基づいて、前記バルブを制御する、
請求項１から５のいずれか一項に記載の冷却システム。
前記第１冷却回路に冷却媒体の圧送用に設けられた第１ポンプと、
該第１ポンプの作動を制御するように構成されたポンプ制御手段と
を更に備え、
前記ポンプ制御手段は、前記排気冷却装置を通過した排気ガスの温度に基づいて、前記第１ポンプの作動を制御する、
請求項１から６のいずれか一項に記載の冷却システム。