JP6372341B2 - インタークーラ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、吸気の冷却を行なうインタークーラを制御するインタークーラ制御装置に関する。

過給器を備えたエンジンにおいては、過給器で圧縮されて高温となった吸入空気を冷却するインタークーラが吸気通路に設けられている。
走行風で吸入空気を冷却するインタークーラは、インタークーラを走行風の通る箇所に配置しなければならない。そのため、インタークーラに接続される吸気通路部分が長くなるため、アクセルを踏み込んだときのエンジンの応答性が低下し、また、上記吸気通路部分が大きなスペースを占有する不利がある。
そこで、引用文献１には、過給された吸入空気と還流されたＥＧＲガスとが吸気として導入されるエンジンに、冷却水を用いてＥＧＲを含む吸気を冷却するインタークーラを用いることでインタークーラに接続される吸気通路部分を短縮した技術が提案されている。
このインタークーラはＥＧＲガスを含む吸気を冷却する複数の冷却路を有し、インテークマニホールドのサージタンクに組み込まれている。インタークーラは、サージタンク内に吸気を導入する吸気導入口と、サージタンク内に導入された吸気を各冷却路に取り込む複数の開口とを備えている。
そして、各冷却路で冷却された吸気がエンジンの各吸気ポートに導入される。

特開２０１４−５１９０７号公報

上述のように冷却水を用いて吸気を冷却するインタークーラでは、凝縮水が発生する。凝縮水の一部は吸気と共にエンジンの筒内に排出されて処理されるが、一定量以上の凝縮水がインタークーラ内部に溜まると吸気通路の断面積が低下してエンジンの出力低下を招く。そこで、インタークーラの冷却水の循環量を減らすことで冷却性能を低下させ、凝縮水の発生量を抑制することが考えられる。
ところが、インタークーラの冷却性能を低下させると、凝縮水の発生量は抑制できるものの、吸気温度が上昇して吸気の体積が増加することで吸気の密度が低下し、酸素不足や筒内温度上昇によるスモークやＮＯｘ発生量の増大といった不具合が懸念される。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、インタークーラの冷却性能を維持しつつ冷却により発生する凝縮水の量を適切に維持する上で有利なインタークーラ制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、エンジンに吸気を導入する吸気通路に設けられ、前記吸気を冷媒で冷却する第１の冷却部と、前記第１の冷却部で生じる凝縮水と前記吸気に還流されるＥＧＲガスとの熱交換により前記ＥＧＲガスを冷却する第２の冷却部と、を備えるインタークーラの制御装置であって、前記ＥＧＲガスの供給先を、前記第２の冷却部での冷却を行った後に前記吸気に還流する第１の経路と、前記第２の冷却部での冷却を行わずに前記吸気に還流する第２の経路とに配分するＥＧＲ冷却制御部を備え、前記ＥＧＲ冷却制御部は、前記第２の冷却部内の前記凝縮水の量に基づいて前記ＥＧＲガスの供給先を前記第１の経路と前記第２の経路とに配分する、ことを特徴とする。
請求項２記載の発明は、前記ＥＧＲ冷却制御部は、前記凝縮水の量が所定量以上の場合は、前記凝縮水の量が所定量未満の場合よりも前記第１の経路に配分する前記ＥＧＲガスの量を増加させる、ことを特徴とする。
請求項３記載の発明は、前記エンジンに導入される前記吸気と前記ＥＧＲガスとの混合気の温度に基づいて、前記第１の冷却部の冷却効率を変更する吸気冷却制御部を更に備える、ことを特徴とする。
請求項４記載の発明は、前記吸気冷却制御部は、前記混合気の温度が所定温度を超える場合には、前記混合気の温度が前記所定温度の場合よりも前記第１の冷却部の冷却効率を向上させ、前記混合気の温度が前記所定温度未満の場合には、前記混合気の温度が前記所定温度の場合よりも前記第１の冷却部の冷却効率を低下させる、ことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、第２の冷却部内の凝縮水の量に基づいてＥＧＲガスの供給先を第１の経路と第２の経路とに配分するので、ＥＧＲガスの冷却に必要な凝縮水を適切な量に保つ上で有利となる。
請求項２記載の発明によれば、第２の冷却部内の凝縮水が所定量以上の場合には、第２の冷却部での冷却を行う第１の経路に配分するＥＧＲガスの量を増加させるので、凝縮水とＥＧＲガスとの熱交換が促進され、凝縮水温度が上がり、凝縮水の蒸発（減少）を促す上で有利となる。
請求項３の発明によれば、エンジンに導入される吸気とＥＧＲガスとの混合気の温度に基づいて第１の冷却部の冷却効率を変更するので、混合気の温度を適切に保ち、エンジンの燃焼効率を向上させる上で有利となる。
請求項４の発明によれば、混合気の温度が所定温度を超える場合には第１の冷却部における冷却効率を向上させ、混合気の温度が所定温度未満の場合には第１の冷却部における冷却効率を低下させるので、混合気の温度を適切に保ち、エンジンの燃焼効率を向上させる上で有利となる。

実施の形態のインタークーラ２４が適用されたエンジンの構成を示す説明図である。 インタークーラ２４の斜視図である。 図２のＡＡ線断面図である。 図２のＢＢ線断面図である。 図２のＣＣ線断面図である。 図２のＤＤ線断面図である。 図２のＥＥ線断面図である。 図２のＦＦ線断面図である。 図８のＧＧ線断面図である。 インタークーラ制御装置２５の構成を示すブロック図である。 吸気に還流するＥＧＲガスの種類を示すマップである。 凝縮水２の貯留量が過多となった場合の処理を示すフローチャートである。 凝縮水２の貯留量が過多となった場合の処理を示すフローチャートである。

（実施の形態）
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
まず、本発明のインタークーラ制御装置が適用されたエンジンの構成について説明する。
本実施の形態では、エンジンがディーゼルエンジンである場合について説明する。なお、本発明はガソリンエンジンにも無論適用可能である。

図１に示すように、エンジン１０は、エンジン本体１２と、吸気通路１４と、排気通路１６と、過給機１８と、低圧ＥＧＲ装置２０と、高圧ＥＧＲ装置２２と、エンジン冷却装置２３と、本発明に係るインタークーラ２４とを含んで構成されている。

エンジン本体１２は、シリンダヘッド１２０２と、シリンダブロック１２０４とを含んで構成されている。
シリンダヘッド１２０２に燃焼室が形成され、シリンダブロック１２０４にピストンを収容する複数の気筒（シリンダ室）が形成されている。

吸気通路１４は、吸気管１４０２と、インテークマニホールド１４０４と、エンジン本体１２の吸気ポートとを含んで構成されている。
吸気管１４０２には、吸気の上流側から下流側に向かって、エアクリーナ１４１０、低圧スロットル１４１２、コンプレッサ１８０２、高圧スロットル１４１４がこれらの順に設けられている。
排気通路１６は、エンジン本体１２の排気ポートと、エキゾーストマニホールド１６０４と、排気管１６０２とを含んで構成されている。
排気管１６０２には、排気の上流側から下流側に向かって、タービン１８０４、排気ガス浄化装置２６がこれらの順に設けられている。

過給機１８は、コンプレッサ１８０２とタービン１８０４とで構成され、排気管１６０２を通る排気ガスのエネルギーによりタービン１８０４が回転されることでコンプレッサ１８０２を回転させ吸気管１４０２の吸気を圧縮して高圧の吸気としてエンジン本体１２に供給するものである。

低圧ＥＧＲ装置２０は、排気ガス浄化装置２６から排出される排気ガスを低圧ＥＧＲガスとしてコンプレッサ１８０２の上流側の吸気管１４０２の箇所に還流するものである。
低圧ＥＧＲ装置２０は、低圧ＥＧＲガスを還流する低圧ＥＧＲ通路２００２を備え、低圧ＥＧＲ通路２００２には、低圧ＥＧＲガスに含まれる異物（排気系製造時の溶解スパッタやスラグ、触媒片、ＤＰＦ片など）を除去するＥＧＲフィルタ２００４と、低圧ＥＧＲガスを冷却する低圧ＥＧＲクーラ２００６と、低圧ＥＧＲガスの還流量を制御する低圧ＥＧＲバルブ２００８とを含んで構成されている。

高圧ＥＧＲ装置２２は、タービン１８０４の上流側の排気管１６０４の箇所から取り出した排気ガスをＥＧＲガス（高圧ＥＧＲガス）としてコンプレッサ１８０２の下流側に位置するインタークーラ２４に還流するものである。
なお、本実施の形態では、特に記載がない限り「ＥＧＲガス」とは高圧ＥＧＲガスを指すものとする。
高圧ＥＧＲ装置２２は、排気管１６０２とインタークーラ２４とを接続してＥＧＲガスを還流する高圧ＥＧＲ通路２２０２と、後述する高圧ＥＧＲバルブ６８（図９参照）および切り換えバルブ７０（図９参照）とを含んで構成されている。

エンジン冷却装置２３は、エンジン本体１２をエンジン冷却液で冷却するものである。
図１に示すように、エンジン冷却装置２３には、エンジン冷却用ラジエータ２３０２とエンジン冷却用電動ウォーターポンプ２３０４とがエンジン冷却液通路２３０６を介して接続され、エンジン冷却用電動ウォーターポンプ２３０４によりエンジン冷却液がエンジン冷却用ラジエータ２３０２とエンジン本体１２に設けられた不図示のウォータージャケットとの間で循環される。これにより、エンジン本体１２を冷却することで加熱されたエンジン冷却液がエンジン冷却用ラジエータ２３０２で冷却される。
また、本実施の形態では、エンジン冷却液を低圧ＥＧＲクーラ２００６にも循環させ、低圧ＥＧＲガスとエンジン冷却液との間の熱交換により低圧ＥＧＲガスを冷却するように構成している。
なお、低圧ＥＧＲクーラ２００６を空冷式にするなど、エンジン冷却装置２３と低圧ＥＧＲクーラ２００６とを分離するようにしてもよい。
また、エンジン冷却液通路２３０６には、エンジン冷却液の温度を測定するエンジン冷却液温度計２３０８が設置されている。図１にはエンジン冷却液温度計２３０８をエンジン冷却用ラジエータ２３０２の上流に設けているように図示しているが、これに限らず、例えばエンジン本体１２の直前に設けてもよい。

次に、インタークーラ２４について詳細に説明する。
図２はインタークーラ２４の斜視図であり、図３は図２のＡＡ線断面図であり、図４は図２のＢＢ線断面図であり、図５は図２のＣＣ線断面図であり、図６は図２のＤＤ線断面図である。また、図７は図２のＥＥ線断面図であり、図８は図２のＦＦ線断面図であり、図９は図８のＧＧ線断面図である。

インタークーラ２４は、第１の冷却部４８と、第２の冷却部５０と、ＥＧＲガス流路５２とを含んで構成されている。
第１の冷却部４８は、吸気を冷媒で冷却するものである。
図１に示すように、第１の冷却部４８には、ラジエータ２８と電動ウォーターポンプ３０とが冷却水通路３２を介して接続され、電動ポンプにより冷却水がラジエータ２８とインタークーラ２４との間で循環される。これにより、吸気を冷却することで加熱された冷却水がラジエータ２８で冷却される。
また、本実施の形態では、第１の冷却部４８は、冷媒として冷却水を用いるが、冷媒として冷却水以外の従来公知の様々な冷媒ガス、冷却液を用いてもよいことは無論である。

本実施の形態では、インタークーラ２４は、インテークマニホールド１４０４に一体的に設けられており、吸気管１４０２からインテークマニホールド１４０４に導入された吸気を第１の冷却部４８で冷却するように構成されている。
インタークーラ２４は、ボデー３４を有し、図中、符号Ｗは吸気入口部３８およびボデー３４の幅方向、符号Ｈは吸気入口部３８およびボデー３４の高さ方向、符号Ｌはボデー３４の長さ方向を示す。
図２から図７に示すように、第１の冷却部４８は、吸気入口部３８と、吸気入口部３８に続く複数の冷却通路部３６と、冷却通路部３６の吸気出口部４０とを備えている。
吸気入口部３８および吸気出口部４０は、ボデー３４の延在方向の両端に設けられ、シリンダヘッド１２０２の端面に複数の気筒の吸気ポートの開口が直線状に並べられた方向の幅と、この幅よりも小さい寸法の高さとを有して横長状を呈している。
冷却通路部３６は、冷媒により吸気が冷却される部分であり、複数の冷却通路部３６は、吸気入口部３８と吸気出口部４０との間でボデー３４の延在方向に沿って延在している。

図６に示すように、冷却通路部３６は、ボデー３４の内部でボデー３４の長さ方向Ｌに延在し吸気入口部３８と吸気出口部４０とを接続している。
図４から図６に示すように、冷却通路部３６は、横冷却通路部３６０２と、第１の縦冷却通路部３６０４と、第２の縦冷却通路部３６０６とを有している。
横冷却通路部３６０２は、高さ方向Ｈの中間部で幅方向Ｗに延在し、横冷却通路部３６０２の幅方向Ｗの両端は、ボデー３４の幅方向Ｗ両端の面の近傍に位置している。
第１の縦冷却通路部３６０４は、横冷却通路部３６０２の延在方向に間隔をおいた複数箇所から高さ方向Ｈの一方に延在している。
第２の縦冷却通路部３６０６は、横冷却通路部３６０２の延在方向に間隔をおいた複数箇所から高さ方向Ｈの他方に延在している。
図４に示すように、第１の縦冷却通路部３６０４の幅Ｗ１と第２の縦冷却通路部３６０６の幅Ｗ２は横冷却通路部３６０２から離れるにつれて次第に小さくなるように設けられている。
横冷却通路部３６０２から離れた第１の縦冷却通路部３６０４の先部と第２の縦冷却通路部３６０６の先部は、ボデー３４の高さ方向Ｈ両端の面の近傍に位置している。

ボデー３４の長さ方向Ｌの他端に冷媒入口部４４が設けられ、ボデー３４の長さ方向Ｌの一端に冷媒出口部４６が設けられている。
図５に示すように、冷媒入口部４４は、冷媒路４２に冷媒として冷却水を供給する部分であり、ボデー３４の長さ方向Ｌの他方の端部において、吸気排出部４０の吸気上流側に隣接して設けられている。冷媒入口部４４は、冷却通路部３６の外側でボデー３４の高さ方向Ｈ、幅方向Ｗの全域に広がる空間で形成されている。
冷媒出口部４６は、冷媒路４２から冷却水を排出する部分であり、ボデー３４の長さ方向Ｌの一方の端部において、吸気供給部３８の吸気下流側に隣接して設けられている。吸気排出部４０は、吸気供給部３８と同様に、冷却通路部３６の外側でボデー３４の高さ方向Ｈ、幅方向Ｗの全域に広がる空間で形成されている。
本実施の形態では、冷媒入口部４４は電動ウォーターポンプ３０の吐出口に接続され、冷媒出口部４６はラジエータ２８に接続される。

冷媒路４２は、冷却通路部３６に沿ってボデー３４の長さ方向Ｌに延在し冷媒入口部４４と冷媒出口部４６とを接続している。
図４、図６に示すように、冷媒路４２は、冷却水が流れる部分であり、冷媒路４２は、一対の横冷媒路部４２０２と、複数の縦冷媒路部４２０４とを有している。
一対の横冷媒路部４２０２は、ボデー３４の高さ方向Ｈの一端においてボデー３４の幅方向Ｗに延在する第１の横冷媒路部４２０２Ａと、ボデー３４の高さ方向Ｈの他端においてボデー３４の幅方向Ｗに延在する第２の横冷媒路部４２０２Ｂとを備えている。
第１の横冷媒路部４２０２Ａと第２の横冷媒路部４２０２Ｂの延在方向の両端は、ボデー３４の幅方向Ｗ両端の面の近傍に位置している。
複数の縦冷媒路部４２０４は、第１の横冷媒路部４２０２Ａから隣り合う第１の縦冷却通路部３６０４の間で横冷却通路部３６に向かって延在する複数の第１の縦冷媒路部４２０４Ａと、第２の横冷媒路部４２０２Ｂから隣り合う第２の縦冷却通路部３６０６の間で横冷却通路部３６に向かって延在する複数の第２の縦冷媒路部４２０４Ｂとを備えている。
第１の横冷媒路部４２０２Ａから離れた第１の縦冷媒路部４２０４Ａの先部と、第２の横冷媒路部４２０２Ｂから離れた第２の横冷媒路部４２０２Ｂの先部は、横冷却通路部３６の近傍に位置している。
図４に示すように、第１の縦冷媒路部４２０４Ａの幅Ｗ３は第１の横冷媒路部４２０２Ａから離れるにつれて次第に小さくなるように設けられ、第２の縦冷媒路部４２０４Ｂの幅Ｗ４は第２の横冷媒路部４２０２Ｂから離れるにつれて次第に小さくなるように設けられている。
ここで、冷却通路部３６を流れる吸気の向きと、冷媒路４２を流れる冷却水の向きとを互いに反対向きとなる対向流とすることで冷却効率向上を図っている。
なお、冷却通路部３６および冷媒路４２の構造は、実施の形態に限定されるものではなく、例えば冷却通路部３６が単一のものでもよく、本発明は従来公知の様々な冷却通路部３６および冷媒路４２の構造が採用可能である。

吸気入口部３８と吸気出口部４０はボデー３４に一体に成形されている。
図２、図７に示すように、吸気入口部３８の下部には、吸気管１４０２の上流端が接続されている。
吸気出口部４０は、図８に示すように、複数の冷却通路部３６の下流端が位置するボデー３４の壁面５４と、壁面５４を囲む壁部５６との間の空間でボデー３４の長さＬ方向に延在形成されている。
吸気出口部４０は、上流出口部４０Ａと、複数の下流出口部４０Ｂとを備えている。
上流出口部４０Ａは、壁面５４の近傍においてボデー３４の高さＨ方向および幅Ｗ方向の全域において延在し複数の冷却通路部３６に連通し、壁面５４から離れるにつれて高さが次第に小さくなるように形成されている。詳細に説明すると、壁面５４を囲む壁部５６のうち下方に位置する底壁５６０２は、最も下方に位置する冷却通路部３６の底面と同一面上に位置し、壁面５４を囲む壁部５６のうち上方に位置する上壁５６０４が壁面５４から離れるにつれて次第に下降している。
図９に示すように、複数の下流出口部４０Ｂは、ボデー３４の幅Ｗ方向に仕切られており、上流出口部４０Ａの下流端に連通し、複数の下流出口部４０Ｂの下流端は、シリンダヘッド１２０２の端面に開口する各吸気ポートに接続される。
すなわち、下流出口部４０Ｂでは、第１の冷却部４８で冷却された吸気と開口７２から導入されたＥＧＲガスとの混合気が通過し、エンジン本体１２へと導入されていく。
この混合気の温度を測定する混合気温度計５３が吸気出口部４０の上壁５６０４に設けられている。

図８、図９に示すように、第２の冷却部５０は、第１の冷却部４８で生じる凝縮水と、ＥＧＲガスとを熱交換するものであり、第２の冷却部５０は、貯留部５８を含んで構成されている。
貯留部５８は、吸気出口部４０の下部に設けられ第１の冷却部４８で生じる凝縮水２を貯留するものである。
貯留部５８は、下流出口部４０Ｂの上流側の底壁５６０２でボデー３４の長さＬ方向に間隔をおいた箇所からそれぞれ下方に延在する一対の第１縦壁部５８０２と、ボデー３４の幅Ｗ方向におけるそれら一対の第１縦壁部５８０２の両端を接続する一対の第２縦壁部５８０４と、それら第１縦壁部５８０２と第２縦壁部５８０４の下端を接続する底壁５８０６とでボデー３４の幅Ｗ方向に横長に形成されている。貯留部５８の上部の幅Ｗ方向に間隔をおいた箇所は、それぞれ複数の下流出口部４０Ｂに連通している。
また、貯留部５８には、凝縮水２の水位を測定する凝縮水位センサ５１が設けられている。なお、凝縮水位センサ５１は、凝縮水２の具体的な水位を測定するものではなく、貯留部５８内の凝縮水２が所定量以上（または所定量未満）か否かを測定できるものであればよい。
また、凝縮水２の貯留量を把握する方法としては、凝縮水位センサ５１に限らず、例えば基準水位の位置に温度センサを設けたり、第１の冷却部４８における凝縮水生成量、捕集量、蒸発量、飛散量を積算して凝縮水量を算出するなど、従来公知の様々な方法を適用可能である。

ＥＧＲガス流路５２は、高圧ＥＧＲ通路２２０２からＥＧＲガスがボデー３４の内部に導入される部分である。
図８、図９に示すように、ＥＧＲガス流路５２は、ＥＧＲガス導入口６０、第１流路部６２、第２流路部６４、第３流路部６６、第４流路部７６、高圧ＥＧＲバルブ６８と、切り換えバルブ７０とを含んで構成されている。
ＥＧＲガス導入口６０は、ボデー３４の延在方向の他端でボデー３４の幅Ｗ方向の一端である右側面に形成され、ＥＧＲガス導入口６０には高圧ＥＧＲ通路２２０２が接続されている。
第１流路部６２と、第２流路部６４と、第３流路部６６、第４流路部７６とはボデー３４の内部に設けられている。
第１流路部６２はＥＧＲガス導入口６０に接続され、ボデー３４の右側面から左側面に向かって延在している。
第２流路部６４は、第１流路部６２の下流端から底壁５８０６の下方でボデー３４の幅Ｗ方向に延在している。第２流路部６４は、底壁５８０６の下方で延在するＥＧＲガス流路５２の下流部を構成している。
第３流路部６６は、第１流路部６２の下流端から複数の下流出口部４０Ｂの上流側の上壁５６０４上をボデー３４の幅Ｗ方向に延在し、上壁５６０４には第３流路部６６と複数の下流出口部４０Ｂとを接続する開口７２が形成されている。
第４流路部７６は、第２流路部６４の下流端からボデー３４の左側面において上方に延在し第３流路部６６の端部に連通している。
第２流路部６４、第３流路部６６、第４流路部７６により貯留部５８の側方、貯留部５８の底壁５８０６の下方、貯留部５８の側方を通って吸気出口部４０の上部に連通する熱交換路（第１の経路）が構成されている。
図８に示すように、貯留部５８の底壁５８０６は、ボデー３４の長さＬ方向に間隔をおいてボデー３４の幅Ｗ方向に延在する複数の上方に突出する凸部５８２０と、下方に窪む凹部５８２２とが交互に形成されることで底壁５８０６の表面積が増大され、これによりＥＧＲガスと凝縮水２との熱交換効率の向上が図られている。

高圧ＥＧＲバルブ６８は、第１流路部６２に配設され、第１流路部６２に導入されるＥＧＲガスの還流量を制御するものであり、後述するインタークーラ制御装置２５（図１０参照）の制御により開度が制御される。
切り換えバルブ７０は、第２流路部６４と第３流路部６６とに配設された弁体７００２、７００４を備え、後述するインタークーラ制御装置２５の制御により、第１流路部６２を、第２流路部６４と第３流路部６６とに選択的に連通させる。
すなわち、第２の冷却部５０での冷却を行った後のＥＧＲガスをエンジン１０内に導入する場合、切り換えバルブ７０は、第１流路部６２を第２流路部６４に連通させる。これにより、ＥＧＲガスは、第２流路部６４、第４流路部７６、第３流路部６６を経て、吸気出口部４０の上部に連通する下流出口部４０Ｂに到達する。この経路を第１の経路という。
また、第２の冷却部５０での冷却を行わずにＥＧＲガスをエンジン１０内に導入する場合、切り換えバルブ７０は、第１流路部６２を第３流路部６６に連通させる。これにより、ＥＧＲガスは、第３流路部６６から直接吸気出口部４０の上部に連通する下流出口部４０Ｂに到達する。この経路を第２の経路という。
このように、切り換えバルブ７０は、ＥＧＲガスの供給先を、第２の冷却部５０での冷却を行った後にエンジン１０内に導入する第１の経路と、第２の冷却部５０での冷却を行わずにエンジン１０内に導入する第２の経路との間で切り換える際の切り換え手段として機能する。
このような切り換え手段を設けることによって、エンジン１０の運転状態に応じてクールドＥＧＲガスとホットＥＧＲガスとをエンジン本体１２に供給する上で有利となり、例えば冷態時にホットＥＧＲガスを供給した場合において、ＨＣやＣＯの発生を抑制する上で有利となる。また、例えば温態時にクールドＥＧＲガスあるいはホットＥＧＲガスを供給した場合において、ＮＯｘの発生を抑制する上で有利となる。

次にインタークーラ２４の基本的な動作について説明する。
エンジンの運転中、吸気は、インタークーラ２４の吸気入口部３８から第１の冷却部４８に導入される。
第１の冷却部４８の冷却通路部３６を通ることによって冷却された吸気は、吸気出口部４０から各吸気ポートへ導入される。
この際、冷却通路部３６で生成された凝縮水２は、吸気と共に冷却通路部３６の下流端へ流され、吸気出口部４０に排出される。吸気出口部４０に排出された凝縮水２は、重力により貯留部５８に流れ落ち、貯留部５８に貯留される。
ここで、高圧ＥＧＲバルブ６８が開となり、切り換えバルブ７０が第１流路部６２を第２流路部６４に連通させる状態に切り換えられると、ＥＧＲガス導入口６０から導入されたＥＧＲガスは、第１流路部６２、第２流路部６４、第４流路部７６、第３流路部６６をこれらの順番に通る（第１の経路）。
ＥＧＲガスは、第２流路部６４を通ることで貯留部５８の底壁５８０６を介して貯留部５８に貯留された凝縮水２と熱交換が行なわれ冷却される。また、凝縮水２はＥＧＲガスと熱交換が行なわれることで温度が上昇し蒸発する。
冷却されたＥＧＲガスと蒸発した凝縮水２は、吸気とともに各下流出口部４０Ｂを介してエンジンの各吸気ポートに導入される。
すなわち、この場合は、クールドＥＧＲガスが吸気に還流されることになる。

一方、高圧ＥＧＲバルブ６８が開となり、切り換えバルブ７０が第１流路部６２を第３流路部６６に連通させる状態に切り換えられると、ＥＧＲガス導入口６０から導入されたＥＧＲガスは、第１流路部６２から第３流路部６６に導かれる（第２の経路）。
第３流路部６６に導かれたＥＧＲガスは、第２の冷却部５０による冷却がなされることなく、第３流路部６６の開口７２から吸気とともに各下流出口部４０Ｂを介してエンジンの各吸気ポートに導入される。
すなわち、この場合は、ホットＥＧＲガスが吸気に還流されることになる。

このように、インタークーラ２４には、第１の冷却部４８で生じる凝縮水２とＥＧＲガスとを熱交換してＥＧＲガスを冷却する第２の冷却部５０が設けられている。
そのため、凝縮水２が発生するものの凝縮水２をＥＧＲガスによって蒸発させることができる。
したがって、従来のように凝縮水２の発生を抑制するためにインタークーラ２４の冷却性能を低下させる必要がなく、インタークーラ２４の冷却性能を維持しつつ発生した凝縮水２の量の増加を抑制する上で有利となり、エンジンの出力低下を抑制する上で有利となる。

つづいて、インタークーラ２４を制御するインタークーラ制御装置２５について説明する。
図１０は、インタークーラ制御装置２５の構成を示すブロック図である。
インタークーラ制御装置２５は、ＣＰＵ、制御プログラムなどを格納・記憶するＲＯＭ、制御プログラムの作動領域としてのＲＡＭ、各種データを書き換え可能に保持するＥＥＰＲＯＭ、周辺回路等とのインターフェースをとるインターフェース部などを含んで構成され、上記ＣＰＵが上記制御プログラムを実行することによって、インタークーラ制御装置２５として機能する。
なお、図１０ではインタークーラ制御装置２５とＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）６９とを別体として図示しているが、インタークーラ制御装置２５とＥＣＵ６９の一機能として実現してもよい。

インタークーラ制御装置２５は、吸気冷却制御部２５０２、ＥＧＲ冷却制御部２５０４、ＥＧＲ供給制御部２５０６を含んで構成される。
吸気冷却制御部２５０２は、第１の冷却部４８における吸気の冷却効率を制御する。
後述のように、吸気冷却制御部２５０２は、第２の冷却部５０内の凝縮水の量や下流出口部４０Ｂを通過する吸気とＥＧＲガスの混合気の温度に基づいて、第１の冷却部４８の冷却効率を変化させる。
本実施の形態では、吸気冷却制御部２５０２は、第１の冷却部４８の電動ウォーターポンプ３０における冷媒の吐出量（ポンプ回転数）を変更することにより第１の冷却部４８における吸気の冷却効率を制御する。
より詳細には、電動ウォーターポンプ３０の吐出量（回転数）を増大させると、冷媒の循環量が多くなり、吸気から奪うことができる熱量が多くなるため第１の冷却部４８における冷却効率が向上する。また、電動ウォーターポンプ３０の吐出量（回転数）を減少させると、冷媒の循環量が少なくなり、吸気から奪うことができる熱量が少なくなるため第１の冷却部４８における冷却効率が低下する。

ＥＧＲ冷却制御部２５０４は、第２の冷却部５０におけるＥＧＲガスの冷却の有無を制御する。
本実施の形態では、ＥＧＲ冷却制御部２５０４は、切り換えバルブ７０の状態を変更することにより、ＥＧＲガスの供給先を、第２の冷却部５０での冷却を行った後に吸気に還流する第１の経路と、第２の冷却部５０での冷却を行わずに吸気に還流する第２の経路とに配分する。
すなわち、ＥＧＲ冷却制御部２５０４は、ＥＧＲガスの冷却を行ってクールドＥＧＲガスを吸気に還流してエンジン１０に導入する場合には、第１流路部６２を第２流路部６４に連通させる状態に切り換えバルブ７０を切り換える。
また、ＥＧＲ冷却制御部２５０４は、ＥＧＲガスの冷却を行わずにホットＥＧＲガスを吸気に還流してエンジン１０に導入する場合には、第１流路部６２を第３流路部６６に連通させる状態に切り換えバルブ７０を切り換える。
また、切り換えバルブ７０は、第２流路部６４へのＥＧＲガス流量と第３流路部６６へのＥＧＲガス流量とを連続的に切り換えることができる。すなわち、ＥＧＲ冷却制御部２５０４は、切り換えバルブ７０の状態を制御することにより、第１の経路を経たクールドＥＧＲガス量と、第２の経路を経たホットＥＧＲガス量とを任意に調整することができる。

ＥＧＲ供給制御部２５０６は、吸気へのＥＧＲガスの還流量および還流するＥＧＲガスの種類（高圧ＥＧＲガスおよび低圧ＥＧＲガス）を制御する。
本実施の形態では、ＥＧＲ供給制御部２５０６は、高圧ＥＧＲバルブ６８および低圧ＥＧＲバルブ２００８の開閉量を変更することにより、吸気への高圧ＥＧＲガスの還流量と低圧ＥＧＲガスとの還流量とを配分する。
すなわち、ＥＧＲ供給制御部２５０６は、高圧ＥＧＲガスを吸気に還流する場合には高圧ＥＧＲバルブ６８を開状態とし、高圧ＥＧＲガスを吸気に還流しない場合には高圧ＥＧＲバルブ６８を閉状態とする。また、ＥＧＲ供給制御部２５０６は、低圧ＥＧＲガスを吸気に還流する場合には低圧ＥＧＲバルブ２００８を開状態とし、低圧ＥＧＲガスを吸気に還流しない場合には低圧ＥＧＲバルブ２００８を閉状態とする。また、各バルブの開閉量の大きさにより、各ＥＧＲガスの還流量が変更可能である。

ここで、吸気に還流するＥＧＲガスの種類について説明する。
本実施の形態では、吸気に対してクールドＥＧＲガス、ホットＥＧＲガス、低圧ＥＧＲガスの３種類のＥＧＲガスを還流可能である。
これら３種類のＥＧＲガスのいずれを吸気に還流するかは、車両の状態、具体的にはエンジン冷却液温、エンジン回転数および出力トルクによって切り換える。
図１１は、吸気に還流するＥＧＲガスの種類を示すマップである。
図１１Ａ〜図１１Ｃは、それぞれエンジン冷却液の温度別のマップとなっており、図１１Ａはエンジン冷却液温度＜４０℃の低温状態、図１１Ｂは４０℃≦エンジン冷却液温度＜６０℃の加温状態、図１１Ｃはエンジン冷却液温度≧６０℃の適温状態である。車両の走行中は、エンジン本体１２が冷えるのを防ぐため、エンジン冷却液温度≧６０℃とするのが好ましい。
また、図１１Ａ〜図１１Ｃの縦軸はエンジン出力トルク、横軸はエンジン回転数である。
なお、出力トルクおよびエンジン回転数は、例えば車両のＥＣＵ６９（図１０参照）から出力される情報に基づいて判定する。

図１１Ａに示すエンジン冷却液温度＜４０℃の低温状態では、エンジン回転数および出力トルクが低〜中程度の領域でホットＥＧＲガス（図中「高圧ＥＧＲ（Ｈ）」と表記）のみが還流される。これは、ホットＥＧＲガスの導入によりエンジン冷却液温度およびエンジン本体１２の暖機を促進するためである。
なお、エンジン回転数および出力トルクが高くなると、排出ガスと吸気との圧力差が小さくなり、ＥＧＲガスが吸気に還流できなくなるため、ＥＧＲガスの還流は行われない。

図１１Ｂに示す４０℃≦エンジン冷却液温度＜６０℃の加温状態では、ＥＧＲガスが還流される領域は図１１Ａに示すエンジン冷却液温度＜４０℃の低温状態と同じであるが、その種類が異なる。
図１１Ｂでは、エンジン回転数が低〜中程度かつ出力トルクが低い領域では、ホットＥＧＲガスが還流されるが、出力トルクが上がるにつれ、ホットＥＧＲガスに加えてクールドＥＧＲガス（図中「高圧ＥＧＲ（Ｃ）」と表記）が還流される。還流されるクールドＥＧＲガスの量は出力トルクが上がるにつれて増大し、最終的にはクールドＥＧＲガスのみが還流される。
このように出力が増加するにつれてクールドＥＧＲガスを還流するのは、クールドＥＧＲガスの密度がホットＥＧＲガスよりも大きく、ＮＯｘの低減効果が大きいためである。一方で、出力が低い状態でホットＥＧＲガスを還流するのは、エンジン冷却液等の暖機を促進するためである。

図１１Ｃに示すエンジン冷却液温度≧６０℃の適温状態では、エンジン回転数および出力トルクが高い領域で低圧ＥＧＲガス（図中「低圧ＥＧＲ」と表記）が還流される。これは、低圧ＥＧＲガスは吸気とともにコンプレッサ１８０２で圧縮されてエンジン本体１２に供給されるので、上述した圧力差の問題が生じないためである。一方で、他の温度領域で低圧ＥＧＲガスを還流しないのは、低圧ＥＧＲガスを冷却する低圧ＥＧＲクーラ２００６の冷媒としてエンジン冷却液を使用しており、エンジン冷却液の温度が低いうちに低圧ＥＧＲクーラ２００６を稼働させると、低圧ＥＧＲクーラ２００６内に凝縮水が発生する可能性があるためである。
図１１Ｃでも、エンジン回転数が低〜中程度、かつ出力トルクが低い領域でホットＥＧＲガスが還流される。また、出力トルクが上がるにつれ、ホットＥＧＲガスに加えて低圧ＥＧＲガスが還流される。さらに出力トルクが上がった場合には、クールドＥＧＲガスに加えて低圧ＥＧＲガスが還流される。

次に、第２の冷却部５０における凝縮水量の調整について説明する。
上述のように、第２の冷却部５０では、第１の冷却部４８で生じた凝縮水２を用いてＥＧＲガスを冷却するが、吸気の温度や湿度、車両の走行状態（エンジン出力や回転数）などによっては、貯留部５８に凝縮水２が貯まりすぎてしまう場合がある。
よって、インタークーラ制御装置２５は、以下のような処理を行って貯留部５８の凝縮水量を適切に保つようにしている。

図１２および図１３は、凝縮水２の貯留量が過多となった場合の処理を示すフローチャートである。
図１２のフローチャートにおいて、インタークーラ制御装置２５は、まず、貯留部５８に設置された凝縮水位センサ５１の測定結果を参照して、凝縮水２の量が上限値（所定量）以上か否かを判断する（ステップＳ１２０２）。
凝縮水２の量が上限値以上でない場合は（ステップＳ１２０２：Ｎｏ）、適当な量の凝縮水２が貯留できていると判断し、通常のＥＧＲガス導入を行う（ステップＳ１２０４）。
ここで、通常のＥＧＲガス導入とは、車両の走行状態等と関連して予め定められた種類および量のＥＧＲガス（図１１参照）を吸気に還流することをいう。

一方、凝縮水２の量が上限値である場合（ステップＳ１２０２：Ｙｅｓ）、インタークーラ制御装置２５は、まず現在の車両の走行状態に基づいて、吸気へのＥＧＲガスの還流の有無およびＥＧＲガスの種類を判定する。
本実施の形態では、ＥＧＲガスの導入状態は、以下の４種類に分類することができる。
１．ホットＥＧＲガス（高圧ＥＧＲ（Ｈ））の導入域
ホットＥＧＲガスのみを導入する状態（例えば図１１Ａのエンジン回転数が低〜中程度の領域や図１１Ｂおよび図１１Ｃのエンジン回転数が低〜中程度かつ出力トルクが低い領域）、ホットＥＧＲガスおよびクールドＥＧＲガスを導入する状態（例えば図１１Ｂのエンジン回転数が低〜中程度かつ出力トルクがやや上がった領域）、ホットＥＧＲガスおよび低圧ＥＧＲガスを導入する状態（例えば図１１Ｃのエンジン回転数が低〜中程度かつ出力トルクがやや上がった領域）。
２．クールドＥＧＲガス（高圧ＥＧＲ（Ｃ））の導入域
クールドＥＧＲガスのみを導入する状態（例えば図１１Ｂのエンジン回転数が低〜中程度かつ出力トルクが中程度の領域）、クールドＥＧＲガスおよび低圧ＥＧＲガスを導入する状態（例えば図１１Ｃのエンジン回転数が低〜中程度かつ出力トルクが中程度の領域）。
３．低圧ＥＧＲガスの導入域
低圧ＥＧＲガスのみを導入する状態（例えば図１１Ｃのエンジン回転数または出力トルクが高い領域）。
４．ＥＧＲガスの非導入域
ＥＧＲガスを導入しない状態（例えば図１１Ａおよび図１１Ｂのエンジン回転数または出力トルクが高い領域）。

ＥＧＲガスの導入状態がホットＥＧＲガス（高圧ＥＧＲ（Ｈ））の導入域である場合（ステップＳ１２０６：Ｙｅｓ）、インタークーラ制御装置２５は、ホットＥＧＲガス（高圧ＥＧＲ（Ｈ））の導入量を減らして（ステップＳ１２０８）、クールドＥＧＲガス（高圧ＥＧＲ（Ｃ））の導入を開始（または増量）する（ステップＳ１２１０）。
すなわち、凝縮水２の量が所定量以上の場合には、インタークーラ制御装置２５はＥＧＲ冷却制御部２５０４によって切り換えバルブ７０の状態を切り換えることにより、凝縮水２の量が所定量未満の場合よりも第１の経路に配分するＥＧＲガスの量を増加させる。
これにより、第１の経路において凝縮水２とＥＧＲガスとの熱交換が行われて、凝縮水２の温度が上昇する。その結果、凝縮水２が蒸発し、貯留部５８における凝縮水量が減少する。
なお、ホットＥＧＲガスおよび低圧ＥＧＲガスが導入されている場合、上記のようにクールドＥＧＲガスの導入を開始した際にも低圧ＥＧＲガスの導入量は変更しない。これは、低圧ＥＧＲガスは流路が長く、低圧ＥＧＲガスの応答性が低いためである。

図１３に移行して、ＥＧＲガスの導入状態がクールドＥＧＲガス（高圧ＥＧＲ（Ｄ））の導入域である場合（ステップＳ１２１２：Ｙｅｓ）、インタークーラ制御装置２５は、クールドＥＧＲガス（高圧ＥＧＲ（Ｃ））の導入量を増加させる（ステップＳ１２１４）。
すなわち、凝縮水２の量が所定量以上の場合は、インタークーラ制御装置２５のＥＧＲ供給制御部２５０６が高圧ＥＧＲバルブ６８の開度を大きくすることにより、凝縮水２の量が所定量未満の場合よりも高圧ＥＧＲガスの還流量を増加させる。
これにより、第１の経路において凝縮水２とＥＧＲガスとの熱交換がより活発となり、凝縮水２の温度が上昇する。その結果、凝縮水２が蒸発し、貯留部５８における凝縮水量が減少する。
また、クールドＥＧＲガスと一緒に低圧ＥＧＲガスも導入されている場合には（ステップＳ１２１６：Ｙｅｓ）、ＥＧＲ供給制御部２５０６が低圧ＥＧＲバルブ２００８の開度を小さくすることにより、低圧ＥＧＲガスの導入量を減少させる（ステップＳ１２１８）。これは、クールドＥＧＲガスの増量分を低圧ＥＧＲガスの減少によって相殺するためと、第１の冷却部４８での凝縮水２の生成量を抑制するためである。

また、ＥＧＲガスの導入状態が低圧ＥＧＲガスの導入域である場合（ステップＳ１２２０：Ｙｅｓ）、インタークーラ制御装置２５は、クールドＥＧＲガス（高圧ＥＧＲ（Ｃ））の導入を開始するとともに（ステップＳ１２２２）、低圧ＥＧＲガスの導入量を減少させる（ステップＳ１２２４）。
すなわち、凝縮水２の量が所定量以上の場合は、インタークーラ制御装置２５のＥＧＲ供給制御部２５０６が高圧ＥＧＲバルブ６８の開度を大きくすることにより、凝縮水２の量が所定量未満の場合よりも高圧ＥＧＲガスの還流量を増加させるとともに、低圧ＥＧＲバルブ２００８の開度を小さくして低圧ＥＧＲガスの導入量を減少させる。
これにより、第１の経路において凝縮水２とＥＧＲガスとの熱交換が行われて、凝縮水２の温度が上昇する。その結果、凝縮水２が蒸発し、貯留部５８における凝縮水量が減少する。
また、ステップＳ１２２４で低圧ＥＧＲガスの導入量を減少させるのは、クールドＥＧＲガスの増量分を低圧ＥＧＲガスの減少によって相殺するためと、第１の冷却部４８での凝縮水２の生成量を抑制するためである。

また、ＥＧＲガスの導入状態がＥＧＲガスの非導入域である場合は（ステップＳ１２２０：Ｎｏ）、ＥＧＲガスの導入量を変更することなく、ステップＳ１２０２に戻り以降の処理をくり返す。

図１２に戻り、インタークーラ制御装置２５は、各ＥＧＲガスの導入量を変更した後に下流出口部４０Ｂを通過する吸気とＥＧＲガスの混合気の温度が所定の目標温度（所定温度）であるか否かを判断する（ステップＳ１２２６）。なお、目標温度は所定の幅を有する温度帯であってもよい。
混合気の温度が目標温度である場合には（ステップＳ１２２６：Ｙｅｓ）、混合気の温度が適切に保たれているためステップＳ１２０２に戻り以降の処理をくり返す。
また、混合気の温度が目標温度でない場合は（ステップＳ１２２６：Ｎｏ）、混合気の温度が目標温度を超えているか（ステップＳ１２２８：Ｙｅｓ）、目標温度未満か（ステップＳ１２２８：Ｎｏ）を判断する。
混合気の温度が目標温度を超えている場合（ステップＳ１２２８：Ｙｅｓ）、インタークーラ制御装置２５は吸気冷却制御部２５０２によって電動ウォーターポンプ３０の吐出量を増加させる（ステップＳ１２３０）。すなわち、第１の冷却部４８における冷却効率を向上させる。
この結果、第１の冷却部４８での吸気の冷却が促進されて、吸気の温度が低下する。よって、下流出口部４０Ｂを通過する吸気とＥＧＲガスの混合気の温度が低下する。
また、混合気の温度が目標温度未満である場合には（ステップＳ１２２８：Ｎｏ）、インタークーラ制御装置２５は吸気冷却制御部２５０２によって電動ウォーターポンプ３０の吐出量を減少させる（ステップＳ１２３２）。すなわち、第１の冷却部４８における冷却効率を低下させる。
この結果、第１の冷却部４８での吸気の冷却が穏やかになり、吸気の温度が上昇する。よって、下流出口部４０Ｂを通過する吸気とＥＧＲガスの混合気の温度が上昇する。
すなわち、吸気冷却制御部２５０２は、混合気の温度が所定温度を超える場合には、混合気の温度が所定温度の場合よりも第１の冷却部４８の冷却効率を向上させ、混合気の温度が所定温度未満の場合には、混合気の温度が所定温度の場合よりも第１の冷却部４８の冷却効率を低下させる。
このような制御により、エンジン本体１２に導入される混合気の温度を適切に保ち、燃焼効率を向上させることができる。
その後は、ステップＳ１２０２に戻り、以降の処理をくり返す。

以上説明したように、実施の形態にかかるインタークーラ制御装置２５は、第２の冷却部５０内の凝縮水２の量に基づいてＥＧＲガスの供給先を第１の経路と第２の経路とに配分するので、ＥＧＲガスの冷却に必要な凝縮水２を適切な量に保つ上で有利となる。
より詳細には、第２の冷却部５０内の凝縮水２が所定量以上の場合には、第２の冷却部５０での冷却を行う第１の経路に配分するＥＧＲガス（クールドＥＧＲガス）の量を増加させるので、凝縮水２とＥＧＲガスとの熱交換が促進され、凝縮水温度が上がり、凝縮水２の蒸発（減少）を促す上で有利となる。
また、インタークーラ制御装置２５は、エンジン本体１２に導入される吸気とＥＧＲガスとの混合気の温度に基づいて第１の冷却部４８の冷却効率を変更するので、混合気の温度を適切に保ち、エンジン本体１２の燃焼効率を向上させる上で有利となる。

なお、本実施の形態では、インタークーラ２４において、吸気に対してクールドＥＧＲガス、ホットＥＧＲガス、低圧ＥＧＲガスの３種類のＥＧＲガスを還流可能であるものとしたが、これに限らず、本発明は吸気を冷却した際に生じる凝縮水でＥＧＲガスを冷却するインタークーラにおいて、ＥＧＲガスの冷却の有無を切り換え可能な機構を有していれば適用可能である。すなわち、本発明は、吸気に還流するＥＧＲガスをホットＥＧＲガスとクールドＥＧＲガスとに切り換え（配分）できるインタークーラであれば適用可能であり、例えば低圧ＥＧＲ装置２０を備えていなくてもよい。

また、実施の形態では、インタークーラ２４がインテークマニホールド１４０４と一体的に構成されている場合について説明したが、インタークーラ２４は、インテークマニホールド１４０４と別体に構成され、インテークマニホールド１４０４の上流側に配置されていてもよい。

２ 凝縮水
１０ エンジン
１２ エンジン本体
２４ インタークーラ
２５ インタークーラ制御装置
２５０２ 吸気冷却制御部
２５０４ ＥＧＲ冷却制御部
２５０６ ＥＧＲ供給制御部
４８ 第１の冷却部
５０ 第２の冷却部
５８ 貯留部

Claims (4)

1. エンジンに吸気を導入する吸気通路に設けられ、前記吸気を冷媒で冷却する第１の冷却部と、前記第１の冷却部で生じる凝縮水と前記吸気に還流されるＥＧＲガスとの熱交換により前記ＥＧＲガスを冷却する第２の冷却部と、を備えるインタークーラの制御装置であって、
   前記ＥＧＲガスの供給先を、前記第２の冷却部での冷却を行った後に前記吸気に還流する第１の経路と、前記第２の冷却部での冷却を行わずに前記吸気に還流する第２の経路とに配分するＥＧＲ冷却制御部を備え、
   前記ＥＧＲ冷却制御部は、前記第２の冷却部内の前記凝縮水の量に基づいて前記ＥＧＲガスの供給先を前記第１の経路と前記第２の経路とに配分する、
   ことを特徴とするインタークーラ制御装置。
2. 前記ＥＧＲ冷却制御部は、前記凝縮水の量が所定量以上の場合は、前記凝縮水の量が所定量未満の場合よりも前記第１の経路に配分する前記ＥＧＲガスの量を増加させる、
   ことを特徴とする請求項１記載のインタークーラ制御装置。
3. 前記エンジンに導入される前記吸気と前記ＥＧＲガスとの混合気の温度に基づいて、前記第１の冷却部の冷却効率を変更する吸気冷却制御部を更に備える、
   ことを特徴とする請求項１または２記載のインタークーラ制御装置。
4. 前記吸気冷却制御部は、前記混合気の温度が所定温度を超える場合には、前記混合気の温度が前記所定温度の場合よりも前記第１の冷却部の冷却効率を向上させ、前記混合気の温度が前記所定温度未満の場合には、前記混合気の温度が前記所定温度の場合よりも前記第１の冷却部の冷却効率を低下させる、
   ことを特徴とする請求項３記載のインタークーラ制御装置。

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