JP2019078269A - エンジン - Google Patents

Abstract

【課題】インタークーラを加温して凝縮水の生成を効果的に抑制する。【解決手段】正逆転切替可能な電動ポンプ４２で圧送された冷却水が循環するインタークーラ冷却回路４０上に、エンジン２の吸気通路２５上に設けられる水冷インタークーラ２８と、吸気通路２５を流れる吸気を過給するターボチャージャ２７と、ラジエータ４１とをこの順に設ける。また、制御装置１が、水冷インタークーラ２８に流入する吸気の吸気温度Tiが所定値Ti0よりも高い場合には吸気温度Tiが高いほど高回転で電動ポンプ４２を正転させ、吸気温度Tiが所定値Ti0未満の場合には吸気温度Tiが低いほど高回転で電動ポンプ４２を逆転させる。【選択図】図１

Description

本発明は、吸気通路に設けられた水冷インタークーラを冷却するための冷却回路を備えたエンジンに関する。

従来、エンジンを冷却する冷却回路とは別に、エンジンの吸気通路に設けられた水冷インタークーラ（以下、インタークーラという）を冷却する冷却回路を備えたエンジンが知られている。すなわち、エンジン本体に形成されるウォータジャケットを含むエンジン冷却回路とは別系統の、インタークーラ冷却回路を備えたエンジンである。このようなインタークーラ冷却回路には、インタークーラの他に、電動ポンプやラジエータが介装され、ラジエータで冷却された冷却水が電動ポンプで圧送される。また、エンジン冷却回路とインタークーラ冷却回路とで熱交換を行い、エンジンの暖機を促進するようにした技術も提案されている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１４−１１８９１０号公報

ところで、インタークーラで吸気が冷却されると、吸気に含まれる水蒸気が凝縮して水（以下、凝縮水という）が生成されることが知られている。生成された凝縮水がインタークーラの表面に付着すると、熱交換率が下がり吸気冷却性能が低下するおそれがある。また、凝縮水がインタークーラ内に溜まった状態で過給圧が上昇した場合に、吸気と共に凝縮水が筒内へ導入されて燃焼安定性の低下やエンジンの耐久信頼性の低下といった不具合を招く可能性がある。なお、この凝縮水はインタークーラ内が低温であるほど生成量が多くなることから、インタークーラ内の温度が低くならない構成とすることが望ましい。

本件は、このような課題に鑑み案出されたもので、インタークーラ冷却回路を備えたエンジンに関し、インタークーラを加温して凝縮水の生成を効果的に抑制することを目的の一つとする。なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的として位置づけることができる。

（１）ここで開示するエンジンは、正転と逆転とを切り替え可能な電動ポンプを介装し、前記電動ポンプで圧送された冷却水が循環するインタークーラ冷却回路と、エンジンの吸気通路上に設けられるとともに、前記インタークーラ冷却回路上に介装されて前記電動ポンプの正転時に前記電動ポンプの下流側に位置する水冷インタークーラと、前記インタークーラ冷却回路上に介装されて前記正転時に前記水冷インタークーラの下流側に位置し、前記吸気通路を流れる吸気を過給するターボチャージャと、前記インタークーラ冷却回路上に介装されて前記正転時に前記電動ポンプの上流側に位置するラジエータと、を備える。さらに、前記エンジンは、前記水冷インタークーラに流入する吸気の吸気温度が所定値よりも高い場合には前記吸気温度が高いほど高回転で前記電動ポンプを正転させ、前記吸気温度が前記所定値未満の場合には前記吸気温度が低いほど高回転で前記電動ポンプを逆転させる制御装置を備える。

（２）前記制御装置は、前記ターボチャージャの軸受部に供給される潤滑油の油温が所定油温以上の場合には、前記電動ポンプの逆転を禁止することが好ましい。
（３）前記制御装置は、前記油温が前記所定油温以上の場合に、前記電動ポンプの回転数を予め設定された最小回転数以上に制御することが好ましい。
（４）前記制御装置は、前記油温が高いほど前記電動ポンプの回転数を高くすることが好ましい。

（５）前記エンジンは、排気通路と前記ターボチャージャよりも上流側の前記吸気通路とを連通するＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路上に設けられて前記ＥＧＲ通路を流通する還流ガスを冷却するとともに、前記インタークーラ冷却回路上に介装されて前記正転時に前記ターボチャージャの下流側に位置するＥＧＲクーラと、を備えることが好ましい。この場合、前記制御装置は、前記還流ガスの流量が所定量以上の場合に前記電動ポンプを逆転させていれば、前記吸気温度に対する前記電動ポンプの回転数を上昇させることが好ましい。

（６）また、上記の場合、前記制御装置は、前記還流ガスの流量が前記所定量以上の場合に前記電動ポンプを正転させていれば、前記吸気温度に対する前記回転数を減少させることが好ましい。
（７）前記所定値は、前記水冷インタークーラに導入される吸気の湿度が高いほど高い値に設定されることが好ましい。

開示のエンジンによれば、吸気温度が所定値よりも高い場合には、吸気温度が高いほど高回転で電動ポンプを正転させるため、吸気温度が高いときにはラジエータで冷やされた冷却水を水冷インタークーラへ送って吸気を冷却することができる。これにより、充填効率を高めることができるとともに、水冷インタークーラの下流側に設けられるターボチャージャも冷却することができる。他方で、吸気温度が所定値未満の場合には、吸気温度が低いほど高回転で電動ポンプを逆転させるため、ターボチャージャの排熱を利用して水冷インタークーラを加温することができる。これにより、凝縮水の生成を効果的に抑制することができる。

第一実施形態に係るエンジンを示す模式図であり、電動ポンプの正転時を示す。 図１の制御装置で用いられるマップの一例である。 図１の制御装置による制御手順を示すフローチャート例である。 第二実施形態に係るエンジンを示す模式図であり、電動ポンプの正転時を示す。 図４の制御装置で用いられるマップの一例である。 図４の制御装置による制御手順を示すフローチャート例である。 第二実施形態の変形例に係るエンジンを示す模式図であり、電動ポンプの正転時を示す。

図面を参照して、実施形態としてのエンジンについて説明する。以下に示す各実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の各実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。

［１．第一実施形態］
［１−１．装置構成］
本実施形態では、車両に搭載されたガソリンエンジン２（以下、エンジン２という）を例示する。図１には、多気筒のエンジン２に設けられた複数のシリンダ３のうちの一つを示すが、他のシリンダ３も同様の構成である。シリンダ３内にはピストン４が摺動自在に内装され、ピストン４の往復運動がコネクティングロッドを介してクランクシャフト５の回転運動に変換される。

シリンダ３の頂面には吸気ポート１２及び排気ポート１３が設けられる。吸気ポート１２の開口には吸気弁１４が設けられ、排気ポート１３の開口には排気弁１５が設けられる。吸気ポート１２と排気ポート１３との間には、点火プラグ８がその先端を燃焼室側に突出させた状態で設けられる。エンジン２には、シリンダ３への燃料供給用のインジェクタとして、シリンダ３内に直接的に燃料を噴射する筒内噴射弁（直噴インジェクタ）６と、吸気ポート１２内に燃料を噴射するポート噴射弁（ポート噴射インジェクタ）７とが設けられる。

筒内噴射弁６は、高圧燃料供給路１０Ａを介して高圧ポンプ１１Ａに接続される。一方、ポート噴射弁７は、低圧燃料供給路１０Ｂを介して低圧ポンプ１１Ｂに接続される。筒内噴射弁６には、ポート噴射弁７よりも高圧の燃料が供給される。高圧ポンプ１１Ａ及び低圧ポンプ１１Ｂはともに、燃料を圧送するための機械式の流量可変型ポンプであり、エンジン２や電動機などから駆動力の供給を受けて作動して燃料タンク９内の燃料を各供給路１０Ａ，１０Ｂに吐出する。

シリンダ３の周囲には、その内部をエンジン冷却水が流通するウォータジャケット１６が設けられる。エンジン冷却水はエンジン２を冷却するための冷媒であり、ウォータジャケット１６とメインラジエータ２１との間を環状に接続するエンジン冷却回路２０内を流通している。図１では、エンジン冷却回路２０を太矢印で示す。エンジン冷却回路２０上には、エンジン２の回転により駆動されるウォータポンプ２２が介装される。なお、エンジン冷却回路２０は後述のスロットル弁２９を内蔵するスロットルボディを経由することで、スロットル弁２９を加温する機能も有する。

吸気ポート１２の上流側にはインテークマニホールド２３（以下、インマニ２３という）が設けられる。このインマニ２３には吸気ポート１２側へと流れる空気を一時的に溜めるためのサージタンク２４が設けられる。インマニ２３の上流端には吸気通路２５が接続される。吸気通路２５の最も上流側にはエアフィルタ２６が設けられ、エアフィルタ２６で濾過された新気が吸気通路２５に導入される。

一方、排気ポート１３の下流側にはエキゾーストマニホールド３０（以下、エキマニ３０という）が設けられる。このエキマニ３０の下流端には排気通路３１が接続され、排気通路３１には排気浄化装置３２が介装される。排気浄化装置３２は、例えば三元触媒が内蔵されて構成される。

また、このエンジン２の吸排気系には、排気圧を利用してシリンダ３内に吸気を過給するターボチャージャ２７が設けられる。ターボチャージャ２７は、インタークーラ２８よりも上流側の吸気通路２５と、排気浄化装置３２よりも上流側の排気通路３１との両方にまたがって介装された過給機である。ターボチャージャ２７は、排気通路３１内の排気圧でタービンを回転させ、その回転力を利用してコンプレッサを駆動することにより、吸気通路２５側の吸気を圧縮してエンジン２への過給を行う。ターボチャージャ２７のタービンとコンプレッサとを連結したシャフトを回転可能に支持する軸受部（何れも図示略）には、潤滑油が供給される。

ターボチャージャ２７のコンプレッサよりも下流側の吸気通路２５には、吸気を冷却するインタークーラ２８が設けられる。インタークーラ２８は水冷式の熱交換器（水冷インタークーラ）であり、図中白抜き矢印で示すインタークーラ冷却回路４０上に介装される。インタークーラ冷却回路４０は、エンジン冷却回路２０とは別系統で設けられた冷却水循環路であり、インタークーラ２８とラジエータ４１との間を環状に接続する。インタークーラ冷却回路４０上には、電動式のウォータポンプ４２（以下、電動ポンプ４２という）が介装される。

電動ポンプ４２は、正転と逆転とを切り替え可能なポンプである。電動ポンプ４２の正転時では、図中白抜き矢印で示すように、電動ポンプ４２から圧送された冷却水がインタークーラ２８，ターボチャージャ２７，ラジエータ４１の順に流れて、電動ポンプ４２へと戻る。すなわち、インタークーラ冷却回路４０上には、電動ポンプ４２の正転時において、電動ポンプ４２の上流側にラジエータ４１が位置し、電動ポンプ４２の下流側にインタークーラ２８が位置し、さらにその下流側にターボチャージャ２７が位置する。

電動ポンプ４２の逆転時では、電動ポンプ４２から圧送された冷却水が正転時とは反対向きに流れる。すなわち、電動ポンプ４２から圧送された冷却水は、ラジエータ４１，ターボチャージャ２７，インタークーラ２８の順に流れて、電動ポンプ４２へと戻る。電動ポンプ４２の正転と逆転との切り替え及びその回転数（以下、ポンプ回転数Npという）は、後述の制御装置１で制御される。
なお、吸気通路２５のインタークーラ２８よりも下流側には、吸気を絞るスロットル弁２９が介装される。

インタークーラ２８には、インタークーラ２８に流入する吸気の温度（以下、吸気温度Tiという）を検出する吸気温センサ３６と、インタークーラ２８に流入する吸気の湿度Hを検出する湿度センサ３７とが設けられる。また、ターボチャージャ２７の軸受部には、タービン出口における潤滑油の油温Tt（タービン出口油温）を検出する油温センサ３８が設けられる。なお、エンジン２には、吸気の圧力を検出する圧力センサ，吸気の流量を検出するエアフローセンサ，吸気や排気の空燃比を検出する空燃比センサ等（何れも図示略）も設けられる。これらの各センサ３６〜３８等で検出された各情報は、制御装置１へ伝達される。

車両には、例えばマイクロプロセッサやＲＯＭ，ＲＡＭ等を集積したＬＳＩデバイスや組み込み電子デバイスとして構成された制御装置１（Engine Electronic Control Unit）が設けられる。この制御装置１は、エンジン２に関する点火系，燃料系及び吸排気系といった広汎なシステムを制御する電子制御装置である。制御装置１の具体的な制御対象としては、点火プラグ８での点火のタイミング，筒内噴射弁６及びポート噴射弁７から噴射される各燃料量や噴射時期，スロットル弁２９の開度，電動ポンプ４２の作動等が挙げられる。

［１−２．制御構成］
本実施形態では、インタークーラ２８での凝縮水の生成を抑制するために、電動ポンプ４２の作動を制御する。以下、この制御をポンプ制御という。インタークーラ２８において吸気が冷却されると、吸気に含まれる水蒸気が凝縮して水（凝縮水）が生成される。この凝縮水は、インタークーラ２８内の温度が低いほど多く生成されることから、エンジン２ではポンプ制御を実施することで、ターボチャージャ２７の排熱を利用してインタークーラ２８を加温する。このポンプ制御は制御装置１が実施する。

ポンプ制御では、吸気温度Tiに応じて電動ポンプ４２の正転と逆転とが切り替えられるとともにポンプ回転数Npが制御される。電動ポンプ４２の正転時（通常運転時）には、ラジエータ４１で冷却された冷却水がインタークーラ２８へと供給されて、吸気が冷却される。このときポンプ回転数Npを増大させればインタークーラ冷却回路４０を流通する冷却水の流量が増大するため、吸気をより冷却することができる（冷却量が増す）。反対にポンプ回転数Npを減少させれば、冷却量が減る。

これに対し、電動ポンプ４２の回転方向を逆転させると、ラジエータ４１で冷却された冷却水はターボチャージャ２７へと供給され、ターボチャージャ２７の排熱によって温度上昇したのち、インタークーラ２８へと供給される。すなわち、電動ポンプ４２の逆転時には、温度上昇した冷却水がインタークーラ２８に供給されることになり、インタークーラ２８が加温される。このときポンプ回転数Npを増大させれば、インタークーラ冷却回路４０を流通する冷却水の流量が増大するため、インタークーラ２８をより加温することができる（加温量が増す）。反対にポンプ回転数Npを減少させれば、加温量が減る。

制御装置１は、吸気温センサ３６で検出された吸気温度Tiが所定値Ti₀よりも高い場合に、吸気温度Tiが高いほど高回転で電動ポンプ４２を正転させ、吸気温度Tiがこの所定値Ti₀よりも低い場合に、吸気温度Tiが低いほど高回転で電動ポンプ４２を逆転させる。すなわち、制御装置１は、電動ポンプ４２の回転方向を吸気温度Tiと所定値Ti₀との大小関係に応じて切り替え、ポンプ回転数Npを吸気温度Tiと所定値Ti₀との差の絶対値が大きいほど高くする。なお、制御装置１は、吸気温度Tiが所定値Ti₀と等しい場合には電動ポンプ４２を停止させる（ポンプ回転数Npをゼロとする）。以下、この制御を基本ポンプ制御ともいう。

所定値Ti₀は、電動ポンプ４２の回転方向を切り替えるための切替温度である。すなわち、所定値Ti₀は、インタークーラ２８の冷却を止めて加温を開始する加温開始温度であるとともに、インタークーラ２８の加温を止めて冷却を開始する冷却開始温度であるともいえる。本実施形態の所定値Ti₀は、吸気の湿度Hに応じて設定される。湿度Hが高い（吸気中に含まれる水蒸気量が多い）ほど凝縮水が生成され始める温度が高くなることから、本実施形態の所定値Ti₀は湿度Hが高いほど高い値に設定される。すなわち、湿度Hが高いほど、より高い吸気温度Tiで電動ポンプ４２の回転方向を切り替えることになる。

また、本実施形態のポンプ制御では、油温Ttが所定油温Tt₀以上の場合には、電動ポンプ４２の逆転が禁止されるとともに吸気温度Tiに応じてポンプ回転数Npが制御される。所定油温Tt₀は、ターボチャージャ２７の軸受部を積極的に冷却した方がよい温度であり、予め設定されている。つまり、油温Ttが所定油温Tt₀以上のときは、ターボチャージャ２７が高回転で駆動しているため、電動ポンプ４２の逆転を禁止して、インタークーラ２８の加温よりもターボチャージャ２７の冷却を優先させる。なお、油温Ttが所定油温Tt₀未満のときは、上述したように吸気温度Tiのみに応じた基本ポンプ制御が実施される。以下、Tt≧Tt₀の場合に実施されるポンプ制御を第一ポンプ制御ともいう。

制御装置１は、油温センサ３８で検出された油温Ttが所定油温Tt₀以上の場合には、電動ポンプ４２の逆転を禁止する。すなわち、油温Ttが所定油温Tt₀以上であれば、吸気温度Tiが所定値Ti₀より低い場合であっても、電動ポンプ４２を逆転させずに、正転を維持する。この場合（Tt≧Tt₀かつTi＜Ti₀の場合）、制御装置１はポンプ回転数Npを最小回転数Npminに制御する。

また、制御装置１は、油温Ttが所定油温Tt₀以上であって吸気温度Tiが所定値Ti₀以上の場合には、ポンプ回転数Npを最小回転数Npmin以上に制御するとともに、吸気温度Tiが高いほど高回転で電動ポンプ４２を正転させる。なお、最小回転数Npminは、ゼロよりも大きい値であり、例えばインタークーラ冷却回路４０の通水抵抗やターボチャージャ２７の冷却性能等を考慮して予め設定される。また、吸気温度Tiに対するポンプ回転数Npの変化率は、例えば基本ポンプ制御時のそれと同一に設定される。したがって、制御装置１は、この場合（Tt≧Tt₀かつTi≧Ti₀の場合）には、ポンプ回転数Npを、同じ吸気温度Tiにおける基本ポンプ制御でのポンプ回転数Npよりも高回転に制御する。

本実施形態の制御装置１は、図２に示すようなマップを用いてポンプ制御を実施する。図２のマップは、横軸に吸気温度Ti，縦軸にポンプ回転数Npをとったものであり、吸気温度Tiに対するポンプ回転数Npが設定されている。横軸上はポンプ回転数Npをゼロに制御することを意味し、横軸よりも上の領域は電動ポンプ４２を正転させることを意味し、横軸よりも下の領域は電動ポンプ４２を逆転させることを意味する。

図２のマップには、基本ポンプ制御に対応する基本グラフ（実線）と、第一ポンプ制御に対応する第一グラフ（一点鎖線）とが設定されている。基本グラフは、吸気温度Tiが所定値Ti₀のときにポンプ回転数Npがゼロとなり、かつ、所定の正の傾きを持った一次関数として設定されている。一方、第一グラフは、吸気温度Tiが所定値Ti₀以下のときにポンプ回転数Npが最小回転数Npminに設定され、吸気温度Tiが所定値Ti₀よりも高いときにポンプ回転数Npが基本グラフと同一の傾きを持った一次関数として設定されている。

制御装置１は、図２に示すようなマップ（基本グラフ及び第一グラフ）を湿度H毎に有している。言い換えると、制御装置１には、湿度H毎に設定された複数のマップが予め記憶されている。複数のマップは、湿度Hが高いほど所定値Ti₀が高くなり、湿度Hが低いほど所定値Ti₀が低くなるように、基本グラフ及び第一グラフが平行移動して設定されている。制御装置１は、複数のマップの中から湿度Hに応じたマップを選択し、油温センサ３８で検出された油温Ttが所定油温Tt₀以上であれば第一グラフを選択し、油温Ttが所定油温Tt₀未満であれば基本グラフを選択する。

例えば、制御装置１が湿度Hに応じて図２のマップを選択したとする。この場合に、油温Ttが所定油温Tt₀未満のときは、制御装置１は基本グラフを選択し、吸気温度Tiが所定値Ti₀よりも高い温度Ti₁であれば電動ポンプ４２をポンプ回転数Np₁で正転させる。反対に、吸気温度Tiが所定値Ti₀よりも低い温度Ti₂であれば、制御装置１はマイナスのポンプ回転数Np₂（-Np₂）を取得することから、電動ポンプ４２をポンプ回転数Np₂で逆転させる。

また、油温Ttが所定油温Tt₀以上のときは、制御装置１は第一グラフを選択し、吸気温度Tiが所定値Ti₀よりも高い温度Ti₁であれば電動ポンプ４２をポンプ回転数Np₁′で正転させる。反対に、吸気温度Tiが所定値Ti₀よりも低い温度Ti₂であれば、制御装置１は電動ポンプ４２をポンプ回転数Npminで正転させる。

［１−３．フローチャート］
図３は、ポンプ制御の手順を例示するフローチャートである。図３のフローは、例えば車両のメイン電源がオンのときに、制御装置１において所定の演算周期で繰り返し実行される。
制御装置１では、各センサ３６〜３８で検出された各情報（センサ値）が取得され（ステップＳ１）、複数のマップの中から湿度Hに応じたマップが選択される（ステップＳ２）。油温Ttが所定油温Tt₀以上であるとき（ステップＳ３）、選択されたマップから第一グラフが選択される（ステップＳ４）。

そして、吸気温度Tiがマップの第一グラフに適用されて、ポンプ回転数Npが取得され（ステップＳ５）、取得されたポンプ回転数Npで電動ポンプ４２が制御される（ステップＳ６）。すなわち、油温Ttが所定油温Tt₀以上であるときは、マップから第一グラフが選択されることで、第一ポンプ制御が実施される。

一方、油温Ttが所定油温Tt₀未満であれば、選択されたマップから基本グラフが選択される（ステップＳ９）。そして、吸気温度Tiがマップの基本グラフに適用されて、ポンプ回転数Npが取得され（ステップＳ５）、取得されたポンプ回転数Npで電動ポンプ４２が制御される（ステップＳ６）。すなわち、油温Ttが所定油温Tt₀未満であるときは、マップから基本グラフが選択されることで、基本ポンプ制御が実施される。

［１−４．効果］
（１）上述のエンジン２では、吸気温度Tiが所定値Ti₀よりも高い場合には、吸気温度Tiが高いほど高回転で電動ポンプ４２を正転させるため、吸気温度Tiが高いときにはラジエータ４１で冷やされた冷却水をインタークーラ２８へ送って吸気を冷却することができる。これにより、充填効率を高めることができるとともに、インタークーラ２８の下流側に設けられるターボチャージャ２７も冷却することができる。他方で、吸気温度Tiが所定値Ti₀未満の場合には、吸気温度Tiが低いほど高回転で電動ポンプ４２を逆転させるため、ターボチャージャ２７の排熱を利用してインタークーラ２８を加温することができる。これにより、凝縮水の生成を効果的に抑制することができる。

（２）上述のエンジン２では、油温Tiが所定油温Ti₀以上の場合に電動ポンプ４２の逆転が禁止される。すなわち、油温Ttが所定油温Tt₀以上のときは、電動ポンプ４２の逆転が禁止されてターボチャージャ２７の冷却が優先されるため、ターボチャージャ２７を適切に保護することができる。

（３）上述のエンジン２では、油温Ttが所定油温Tt₀以上の場合に、ポンプ回転数Npを最小回転数Npmin以上に制御するため、ターボチャージャ２７をより適切に冷却でき、保護性を高めることができる。
特に、本実施形態のエンジン２では、油温Ttが所定油温Tt₀以上であって吸気温度Tiが所定値Ti₀以上の場合には、ポンプ回転数Npを最小回転数Npmin以上に制御するとともに、吸気温度Tiが高いほど高回転で電動ポンプ４２を正転させる。これにより、ターボチャージャ２７の冷却性を高めつつ、吸気も適切に冷却することができる。

（４）また、インタークーラ２８に流入する吸気の湿度Hが高いほど、吸気中に含まれる水蒸気量が多いことから凝縮水が生成されやすい。これに対し、上述のエンジン２では、電動ポンプ４２の正転と逆転とを切り替えるときの吸気温度Tiである所定値Ti₀を、湿度Hが高いほど高い値に設定するため、凝縮水の生成をより効果的に抑制することができる。

［２．第二実施形態］
［２−１．構成］
次に、第二実施形態に係るエンジン２′について、図４〜図６を用いて説明する。本実施形態のエンジン２′は、排気通路３１を流通する排気を吸気通路２５へ還流させるＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）通路３３を備えるとともに、ＥＧＲ通路３３を流通する排気（以下、還流ガスという）の流量をポンプ制御に考慮する点で、上述の第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と同様の構成については第一実施形態と同じ符号を付し、重複する説明は省略する。

図４に示すように、ＥＧＲ通路３３は、排気浄化装置３２の下流側の排気通路３１とターボチャージャ２７のコンプレッサよりも上流側の吸気通路２５とを連通する。ＥＧＲ通路３３上には、還流ガスを冷却するＥＧＲクーラ３４と、吸気通路２５に導入される還流ガスの流量（以下、ＥＧＲ量Qという）を調節するＥＧＲ弁３５とが設けられる。ＥＧＲ量Qは、ＥＧＲ弁３５の開度が大きいほど増加し、開度がゼロ（閉弁）のときにゼロとなる。ＥＧＲ弁３５の開度は制御装置１で制御される。

ＥＧＲクーラ３４は、図中白抜き矢印で示すインタークーラ冷却回路４０′上に介装され、電動ポンプ４２の正転時において、ターボチャージャ２７の下流側であってラジエータ４１の上流側に位置する。すなわち、電動ポンプ４２の正転時では、電動ポンプ４２から圧送された冷却水がインタークーラ２８，ターボチャージャ２７，ＥＧＲクーラ３４，ラジエータ４１の順に流れて、電動ポンプ４２へと戻る。反対に、電動ポンプ４２の逆転時では、電動ポンプ４２から圧送された冷却水がラジエータ４１，ＥＧＲクーラ３４，ターボチャージャ２７，インタークーラ２８の順に流れて、電動ポンプ４２へと戻る。
ＥＧＲ通路３３には、ＥＧＲ弁３５の上下流の圧力差ΔPを検出する差圧センサ３９が設けられ、差圧センサ３９で検出された情報も制御装置１へと伝達される。

本実施形態のエンジン２′では、ＥＧＲ通路３３から流入する還流ガスと新気とが混合された吸気（混合気）が吸気ポート１２に導入される。このように吸気中に還流ガスが混合されることで、過度の排気温度上昇やＮＯｘの排出量が抑制される。一方で、還流ガスには燃焼によって生じた水蒸気が含まれているため、還流ガスを含む吸気がインタークーラ２８において冷却されると、凝縮水の生成量が増大しうる。

そこで、本実施形態の制御装置１は、ＥＧＲ量Qが多い場合には、吸気の冷やしすぎを防止するポンプ制御を実施して、凝縮水の生成量を抑制する。具体的には、制御装置１は、ＥＧＲ量Qが所定量Q₀以上の場合に電動ポンプ４２を正転させていれば、吸気温度Tiに対するポンプ回転数Npを減少させる。反対に、ＥＧＲ量Qが所定量Q₀以上の場合に電動ポンプ４２を逆転させていれば、吸気温度Tiに対するポンプ回転数Npを上昇させる。以下、このポンプ制御を第二ポンプ制御ともいう。すなわち、第二ポンプ制御では、電動ポンプ４２の正転時には冷却量が減らされ、電動ポンプ４２の逆転時には加温量が増やされることから、回転方向にかかわらず凝縮水の生成が抑制される。

なお、制御装置１は、第二ポンプ制御では、基本ポンプ制御と同様に、吸気温度Tiが所定値Ti₀よりも高い場合に、吸気温度Tiが高いほど高回転で電動ポンプ４２を正転させ、吸気温度Tiがこの所定値Ti₀よりも低い場合に、吸気温度Tiが低いほど高回転で電動ポンプ４２を逆転させる。また、吸気温度Tiが所定値Ti₀と等しい場合には電動ポンプ４２を停止させる（ポンプ回転数Npをゼロとする）。つまり、制御装置１は、第二ポンプ制御においても、電動ポンプ４２の回転方向を吸気温度Tiと所定値Ti₀との大小関係に応じて切り替え、ポンプ回転数Npを吸気温度Tiと所定値Ti₀との差の絶対値が大きいほど高くする。ただし、第二ポンプ制御では、基本ポンプ制御のときのポンプ回転数Npに比べて、正転時はポンプ回転数Npを低くし、逆転時はポンプ回転数Npを高くする。

第二ポンプ制御は、第一ポンプ制御を実施する場合を除いて実施されうる。言い換えると、第二ポンプ制御は、油温Ttが所定油温Tt₀未満であり、かつ、ＥＧＲ量Qが所定量Q₀以上の場合に実施される。また、第一ポンプ制御は、油温Ttが所定油温Tt₀以上であれば、ＥＧＲ量にかかわらず実施される。基本ポンプ制御は、油温Ttが所定油温Tt₀未満であり、かつ、ＥＧＲ量Qが所定量Q₀未満の場合に実施される。

制御装置１は、ＥＧＲ弁３５の開度と差圧センサ３９で検出された圧力差ΔPとを用いてＥＧＲ量Qを推定し、推定したＥＧＲ量Qが所定量Q₀以上の場合であって油温Ttが所定油温Tt₀未満であれば、吸気温度Tiに応じて電動ポンプ４２を制御する。なお、所定量Q₀は、還流ガスに含まれうる水分量やインタークーラ２８における凝縮水の生成されやすさ等に基づいて予め設定されている。

本実施形態の制御装置１は、図５に示すようなマップを用いてポンプ制御を実施する。図５のマップは、図２のマップに対して、第二ポンプ制御に対応する第二グラフ（破線）が追加されたものである。第二グラフは、吸気温度Tiが所定値Ti₀のときにポンプ回転数Npがゼロとなり、かつ、吸気温度Tiが所定値Ti₀以上では基本グラフよりも小さい正の傾きを持った一次関数として設定されるとともに、吸気温度Tiが所定値Ti₀未満では基本グラフよりも大きい正の傾きを持った一次関数として設定されている。

本実施形態の制御装置１は、第一実施形態と同様、図５に示すようなマップ（基本グラフ，第一グラフ及び第二グラフ）を湿度H毎に有している。複数のマップは、湿度Hが高いほど所定値Ti₀が高くなり、湿度Hが低いほど所定値Ti₀が低くなるように、基本グラフ，第一グラフ及び第二グラフが平行移動して設定されている。制御装置１は、複数のマップの中から湿度Hに応じたマップを選択し、油温センサ３８で検出された油温Ttが所定油温Tt₀以上であれば第一グラフを選択する。また、油温Ttが所定油温Tt₀未満であってＥＧＲ量Qが所定量Q₀以上であれば第二グラフを選択し、油温Ttが所定油温Tt₀未満であってＥＧＲ量Qが所定量Q₀未満であれば基本グラフを選択する。

例えば、制御装置１が湿度Hに応じて図５のマップを選択したとする。この場合に、油温Ttが所定油温Tt₀未満であってＥＧＲ量Qが所定量Q₀以上のときは、制御装置１は第二グラフを選択する。そして、吸気温度Tiが所定値Ti₀よりも高い温度Ti₁であれば電動ポンプ４２をポンプ回転数Np₁″で正転させる。反対に、吸気温度Tiが所定値Ti₀よりも低い温度Ti₂であれば、制御装置１はマイナスのポンプ回転数Np₂″（-Np₂″）を取得することから、電動ポンプ４２をポンプ回転数Np₂″で逆転させる。

［２−２．フローチャート］
図６は、本実施形態のポンプ制御の手順を例示するフローチャートである。図６のフローは、例えば車両のメイン電源がオンのときに、制御装置１において所定の演算周期で繰り返し実行される。このフローは、図３のフローに対してステップＳ７及びＳ８を追加したものである。

制御装置１では、各センサ３６〜３９で検出された各情報（センサ値）が取得され（ステップＳ１）、複数のマップの中から湿度Hに応じたマップが選択される（ステップＳ２）。油温Ttが所定油温Tt₀以上であるとき（ステップＳ３）、選択されたマップから第一グラフが選択される（ステップＳ４）。そして、吸気温度Tiがマップの第一グラフに適用されて、ポンプ回転数Npが取得され（ステップＳ５）、取得されたポンプ回転数Npで電動ポンプ４２が制御される（ステップＳ６）。すなわち、油温Ttが所定油温Tt₀以上であるときは、マップから第一グラフが選択されることで、第一ポンプ制御が実施される。

一方、油温Ttが所定油温Tt₀未満であって、推定されたＥＧＲ量Qが所定量Q₀以上であるとき（ステップＳ７）、選択されたマップから第二グラフが選択される（ステップＳ８）。そして、吸気温度Tiがマップの第二グラフに適用されて、ポンプ回転数Npが取得され（ステップＳ５）、取得されたポンプ回転数Npで電動ポンプ４２が制御される（ステップＳ６）。すなわち、油温Ttが所定油温Tt₀未満であってＥＧＲ量Qが所定量Q₀以上であるときは、マップから第二グラフが選択されることで、第二ポンプ制御が実施される。

また、油温Ttが所定油温Tt₀未満であってＥＧＲ量Qが所定量Q₀未満であるときは、選択されたマップから基本グラフが選択される（ステップＳ９）。そして、吸気温度Tiがマップの基本グラフに適用されて、ポンプ回転数Npが取得され（ステップＳ５）、取得されたポンプ回転数Npで電動ポンプ４２が制御される（ステップＳ６）。すなわち、油温Ttが所定油温Tt₀未満であってＥＧＲ量Qが所定量Q₀未満であるときは、マップから基本グラフが選択されることで、基本ポンプ制御が実施される。

［２−３．効果］
したがって、本実施形態のエンジン２′によっても、吸気温度Tiが所定値Ti₀よりも高い場合には、吸気温度Tiが高いほど高回転で電動ポンプ４２を正転させるため、吸気温度Tiが高いときにはラジエータ４１で冷やされた冷却水をインタークーラ２８へ送って吸気を冷却することができる。これにより、充填効率を高めることができるとともに、インタークーラ２８の下流側に設けられるターボチャージャ２７も冷却することができる。他方で、吸気温度Tiが所定値Ti₀未満の場合には、吸気温度Tiが低いほど高回転で電動ポンプ４２を逆転させるため、ターボチャージャ２７の排熱を利用してインタークーラ２８を加温することができる。これにより、凝縮水の生成を効果的に抑制することができる。

また、本実施形態のエンジン２′では、制御装置１が、ＥＧＲ量Qが所定量Q₀以上の場合に電動ポンプ４２を逆転させていれば、吸気温度Tiに対するポンプ回転数Npを上昇させる。これにより、ＥＧＲ量Qが多く、かつ、吸気温度Tiが低い場合に、インタークーラ２８の加温量を増やすことができるため、凝縮水の生成を効果的に抑制することができる。

さらに本実施形態のエンジン２′では、制御装置１が、ＥＧＲ量Qが所定量Q₀以上の場合に電動ポンプ４２を正転させていれば、吸気温度Tiに対するポンプ回転数Npを減少させる。これにより、ＥＧＲ量Qが多く、かつ、吸気温度Tiが高い場合に、インタークーラ２８の冷却量を減らすことができるため、凝縮水の生成を効果的に抑制することができる。すなわち、本実施形態のエンジン２′であれば、電動ポンプ４２の回転方向にかかわらず、吸気の冷えすぎを防止でき、凝縮水の生成を効果的に抑制することができる。
なお、第一実施形態と同様の構成からは、同様の作用効果を得ることができる。

［２−４．変形例］
第二実施形態のエンジン２′の変形例を図７に示す。本変形例のエンジン５０は、多気筒のディーゼルエンジンである。すなわち、エンジン５０のシリンダヘッドには筒内噴射弁６が設けられ、図示しない高圧ポンプで圧送された燃料が筒内噴射弁６から燃料室内に直接噴射される。

また、このエンジン５０の排気浄化装置３２′は、触媒３２Ａとフィルタ３２Ｂとが内蔵されて構成される。触媒３２Ａは、排気中に含まれる炭化水素（ＨＣ）成分や一酸化炭素（ＣＯ），窒素酸化物（ＮＯｘ）等を浄化する機能を持ち、例えば酸化触媒である。一方、フィルタ３２Ｂは、排気中に含まれる粒子状物質を捕集する多孔質フィルタである。エンジン５０は、これらの構成を除いて、上述のエンジン２′と同様の構成を有する。したがって、図７に示すエンジン５０によっても、上述のエンジン２′と同様の作用，効果を得ることができる。

［３．その他］
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができるとともに、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることが可能である。
上述した第一ポンプ制御の制御内容は一例であって、上述したものに限られない。例えば、Tt≧Tt₀であってTi＜Ti₀の場合に、ポンプ回転数Npを最小回転数Npminで一定とする代わりに、吸気温度Tiが所定値Ti₀以上のときよりも小さな変化率でポンプ回転数Npを減少させるようにしてもよい。

また、Tt≧Tt₀であってTi≧Ti₀の場合に、吸気温度Tiが高いほどポンプ回転数Npが高くすることに加えて、油温Ttが高いほどポンプ回転数Npを高くするような制御内容としてもよい。すなわち、制御装置１が、Tt≧Tt₀の場合には、電動ポンプ４２の逆転を禁止するとともに、油温Ttが高いほど電動ポンプ４２を高回転で正転させる構成としてもよい。この場合、ターボチャージャ２７をより適切に冷却することができ、ターボチャージャ２７の保護性を高めることができる。

また、Tt≧Tt₀であってTi≧Ti₀の場合に、吸気温度Tiに対するポンプ回転数Npの変化率が、基本ポンプ制御におけるそれと同一でなくてもよい。また、Tt≧Tt₀のときに、所定値Ti₀以外の温度Ti₀′（Ti₀′≠Ti₀）を境界として、吸気温度Tiに対するポンプ回転数Npの変化率を変更してもよい。すなわち、基本ポンプ制御において正転と逆転とを切り替える温度（所定値Ti₀）とは異なる温度を用いて、第一ポンプ制御を行ってもよい。例えば、Tt≧Tt₀であってTi＜Ti₀′の場合に、ポンプ回転数Npを最小回転数Npminで一定としてもよいし、Ti＜Ti₀′のときとTi≧Ti₀′のときとで変化率を変更してもよい。また、Tt≧Tt₀であってTi≧Ti₀′の場合に、ポンプ回転数Npを最小回転数Npmin以上に制御するとともに、吸気温度Tiが高いほど高回転で電動ポンプ４２を正転させるようにしてもよい。

また、上述した第二ポンプ制御の制御内容も一例であって、上述したものに限られない。例えば、Tt＜Tt₀であってQ≧Q₀のときに電動ポンプ４２を正転させている場合、ポンプ回転数Npを減少させずに、基本ポンプ制御時のポンプ回転数Npを維持してもよい。この場合であっても、吸気温度Tiが低い場合にポンプ回転数Npを上昇させることで、加温量を増やすことができ、インタークーラ２８での凝縮水の生成を抑制することができる。

なお、第一ポンプ制御及び第二ポンプ制御を省略し、吸気温度Tiに応じて電動ポンプ４２を制御する基本ポンプ制御のみを行う構成としてもよい。あるいは、第一ポンプ制御を省略し、基本ポンプ制御と第二ポンプ制御とを行う構成としてもよい。後者の場合、油温センサ３８を省略可能である。
また、上述の各実施形態では、制御装置１が図２及び図５に示すようなマップを用いてポンプ回転数Npを取得し、電動ポンプ４２を制御する場合を例示したが、マップを使用せずに電動ポンプ４２の回転方向及び回転数Npを制御する構成としてもよい。また、所定値Ti₀を湿度Hに応じて変更しない構成としてもよい。

上述の各実施形態では、インタークーラ２８に吸気温センサ３６及び湿度センサ３７が設けられているが、これらのセンサ３６，３７の位置はこれに限られない。吸気温センサ３６は、少なくともターボチャージャ２７の下流側であってインタークーラ２８に流入する吸気の温度Tiを検出できる位置であればよい。また、湿度センサ３７は、ＥＧＲ通路３３を有するエンジン２′であれば、ＥＧＲ通路３３の出口よりも下流側であって、インタークーラ２８に流入する吸気の湿度Hを検出できる位置であればよい。なお、湿度HをＥＧＲガス量Qから推定する構成とし、湿度センサ３７を省略してもよい。

また、エンジン２，２′，５０の構成は上記のものに限られない。例えば、第二実施形態のＥＧＲ通路３３に加え、いわゆる高圧ＥＧＲ通路が設けられたエンジンであってもよいし、スロットル弁２９のないエンジンであってもよい。また、燃料噴射形態は特に限定されず、ポート噴射のみを行うエンジンであってもよいし、筒内噴射のみを行うエンジンであってもよい。

１ 制御装置
２，２′，５０ エンジン
２５ 吸気通路
２７ ターボチャージャ
２８ インタークーラ（水冷インタークーラ）
３１ 排気通路
３３ ＥＧＲ通路
３４ ＥＧＲクーラ
４０，４０′ インタークーラ冷却回路
４１ ラジエータ
４２ 電動ポンプ
Ti 吸気温度
Ti₀ 所定値
Np ポンプ回転数（電動ポンプの回転数）
H 湿度
Tt 油温
Tt₀ 所定油温
Q ＥＧＲ量（還流ガスの流量）
Q₀ 所定量

Claims (6)

1. 正転と逆転とを切り替え可能な電動ポンプを介装し、前記電動ポンプで圧送された冷却水が循環するインタークーラ冷却回路と、
   エンジンの吸気通路上に設けられるとともに、前記インタークーラ冷却回路上に介装されて前記電動ポンプの正転時に前記電動ポンプの下流側に位置する水冷インタークーラと、
   前記インタークーラ冷却回路上に介装されて前記正転時に前記水冷インタークーラの下流側に位置し、前記吸気通路を流れる吸気を過給するターボチャージャと、
   前記インタークーラ冷却回路上に介装されて前記正転時に前記電動ポンプの上流側に位置するラジエータと、
   前記水冷インタークーラを冷却させる場合に前記電動ポンプを正転させ、前記インタークーラを加温させる場合に前記電動ポンプを逆転させるよう前記電動ポンプを制御する制御装置と、を備えた
   ことを特徴とするエンジン。
2. 前記インタークーラ冷却回路には、前記電動ポンプの正転時に、前記ラジエータの下流に前記水冷インタークーラが位置し、該水冷インタークーラの下流に前記ターボチャージャが位置し、該ターボチャージャの下流に前記ラジエータが位置するように介装され、
   前記インタークーラ冷却回路は、前記ラジエータと前記水冷インタークーラとを環状に接続する
   ことを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
3. 排気通路と前記ターボチャージャよりも上流側の前記吸気通路とを連通するＥＧＲ通路と、
   前記ＥＧＲ通路上に設けられて前記ＥＧＲ通路を流通する還流ガスを冷却するとともに、前記インタークーラ冷却回路上に介装されて前記正転時に前記ターボチャージャの下流側に位置するとともに前記ラジエータの上流に位置するＥＧＲクーラと、を備える
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジン。
4. 前記制御装置は、
   前記還流ガスの流量に基づいて前記電動ポンプの作動を制御する
   ことを特徴とする請求項３に記載のエンジン。
5. 前記制御装置は、
   前記水冷インタークーラに流入する吸気の温度が所定値よりも高い場合に前記電動ポンプを正転させ、前記吸気の温度が所定値以下の場合に前記電動ポンプを逆転させる
   ことを特徴とする請求項４に記載のエンジン。
6. 前記制御装置は、
   前記電動ポンプの正転時に前記還流ガスの流量が所定量以上となる場合に、前記電動ポンプの回転数を減少させる
   ことを特徴とする請求項５に記載のエンジン。

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