JP6992738B2 - エンジンの吸気温度制御装置 - Google Patents

Description

ここに開示された技術は、エンジンの吸気温度制御装置に関する技術分野に属する。

従来より、エンジン本体の運転状態に基づいて、エンジン本体を冷却する冷却液の温度や吸気の温度を調整することが検討されている。

例えば、特許文献１には、エンジンの冷却液循環経路中に設けられたラジエータを通過する冷却液の流量を調整する流量調整弁を備え、エンジンの冷却液温度が目標温度となるように、流量調整弁の開度をフィードバック制御することが開示されている。特許文献１において、目標温度は、エンジンの負荷が所定値より高いときは低いときに比べて低く設定されている。

特許文献２には、吸気入口から外気を低温空気として導入する吸気通路と、排気通路周りの高温空気をエンジンに導入するために吸気通路に接続された高温空気通路と、吸気通路と高温空気通路との接続部に設けられ、高温空気通路からの高温空気と吸気入口からの低温空気を吸気通路の下流側へ選択的に流すために流路を切り替える流路切替弁とを有する、車両用エンジンの吸気温度制御装置が開示されている。特許文献２では、エンジンの冷間始動時に、高温空気通路から導入された高温空気をエンジンに導入している。

特開２００３－１７２１４１号公報 特開２０１６－１８６２４５号公報

ところで、近年では、燃費を向上させる観点から、エンジンを、気筒内に形成される混合気の空燃比Ａ／Ｆ、若しくは、気筒内の全ガス重量Ｇと該気筒内に供給される燃料の重量Ｆとの関係であるＧ／Ｆが低いリーン運転領域で運転させることがある。気筒内の混合気がリーンな状態であるときに、安定した燃焼性を得るためには、圧縮開始時において混合気の温度を高くしておくことが好ましい。

特許文献２のように排気通路周りの高温の空気を吸気として取り入れることも想定されるが、排気通路周りの空気を吸気通路に導入するには、比較的大型の通路が必要となる。このため、エンジン全体が大型化してしまうとともに、構成も複雑となってしまう。

ここに開示された技術は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、簡単な構成で、リーン運転領域における圧縮開始時の混合気の温度を高くして、リーン運転領域での燃焼安定性を向上させることにある。

前記課題を解決するために、ここに開示された技術では、気筒を有するエンジン本体と、該エンジン本体に接続された吸気通路とを有し、少なくとも前記エンジン本体の暖機後における運転領域として、前記気筒内に形成される混合気の空燃比Ａ／Ｆ、若しくは、前記気筒内の全ガス重量Ｇと該気筒内に供給される燃料の重量Ｆとの関係であるＧ／Ｆが相対的に低いリーン運転領域と、前記Ａ／Ｆ若しくは前記Ｇ／Ｆが相対的に高いリッチ運転領域とを有するエンジンの吸気温度制御装置を対象として、前記エンジン本体を冷却するための冷却液が流通するラジエータと、前記ラジエータを通過した空気を新気として前記吸気通路に取り込む空気取入部とを備え、前記エンジン本体の運転状態が前記リーン運転領域であるときには、前記エンジン本体の運転状態が前記リッチ運転領域であるときと比較して、前記ラジエータに流通させる冷却液の温度を高くするとともに、前記ラジエータを通過する空気の流量を減少させる、という構成とした。

この構成によると、空気取入部はラジエータを通過した空気を新気として取り込むため、空気取入部から吸気通路に取り入れられる空気は、ラジエータを流通する冷却液と熱交換して温められた空気である。リーン運転領域ではラジエータに流通させる冷却液の温度を高くするため、ラジエータを通過した空気の温度は、リッチ運転領域のときと比較して高くなる。また、リーン運転領域ではラジエータを通過する空気の流量を減少させるため、ラジエータを通過する空気は、ラジエータを流通する冷却液との熱交換により満遍なく加熱される。これらにより、空気取入部から吸気通路に取り入れられる空気の温度は、リーン運転領域の方がリッチ運転領域よりも高くなる。この結果、エンジン本体の運転状態がリーン運転領域であるときには、エンジン本体の運転状態がリッチ運転領域であるときと比較して、温度の高い吸気をエンジン本体に導入することができる。

また、ラジエータを通過した空気を新気として吸気通路に取り込むには、例えば、空気取入部をラジエータの車両後側に設けるだけでよいため、複雑な構成は必要ない。

したがって、簡単な構成で、リーン運転領域における圧縮開始時の混合気の温度を高くして、リーン運転領域での燃焼安定性を向上させることができる。

前記エンジンの吸気温度制御装置の一実施形態では、前記ラジエータの車両前側に設けられ、エンジンルーム内に取り入れる空気の流量を調整するグリルシャッタを更に備え、前記エンジン本体の運転状態が前記リーン運転領域であるときには、前記エンジン本体の運転状態が前記リッチ運転領域であるときと比較して、前記グリルシャッタの開度を小さくすることにより、前記ラジエータを通過する空気の流量を減少させる。

この構成によると、グリルシャッタの開度を調整するだけで、ラジエータを通過する空気の流量が減少される。グリルシャッタは、車両に一般に設けられている装置であるため、ラジエータを通過する空気の流量を調整するための新たな機構を設ける必要がない。したがって、より簡単な構成で、リーン運転領域における圧縮開始時の混合気の温度を高くして、リーン運転領域での燃焼安定性を向上させることができる。

前記エンジンの吸気温度制御装置において、前記ラジエータの車両後側でかつ前記空気取入部の車両前側に設けられ、エンジンルーム内に空気を引き込むためのファンを更に備え、前記エンジン本体の運転状態が前記リーン運転領域であるときには、前記エンジン本体の運転状態が前記リッチ運転領域であるときと比較して、前記ファンの回転数を小さくすることにより、前記ラジエータを通過する空気の流量を減少させる、という構成でもよい。

この構成によると、ファンの回転数を調整するだけで、ラジエータを通過する空気の流量が減少される。このファンは、車両に一般に設けられている装置であるため、ラジエータを通過する空気の流量を調整するための新たな機構を設ける必要がない。したがって、一層簡単な構成で、リーン運転領域における圧縮開始時の混合気の温度を高くして、リーン運転領域での燃焼安定性を向上させることができる。

前記エンジンの吸気温度制御装置において、前記エンジン本体及び前記ラジエータを流通する冷却液が流れる経路に設けられ、該経路を循環する冷却液の流量を調整する流量コントロール弁を更に備え、前記流量コントロール弁は、供給する電力の大きさに応じて開度を調整可能に構成されており、前記エンジン本体の運転状態が前記リーン運転領域であるときには、前記エンジン本体の運転状態が前記リッチ運転領域であるときと比較して、前記流量コントロール弁の開度を小さくして、前記経路を循環する冷却液の流量を小さくすることで、前記ラジエータに流通させる冷却液の温度を高くする、という構成でもよい。

すなわち、エンジン本体及びラジエータを流通する冷却液が流れる経路を循環する冷却液の流量が小さくなると、ラジエータにより冷却される冷却液の量が減少する。このため、ラジエータを流通する冷却液の温度は高くなる。流量コントロール弁は、供給する電力の大きさに応じて開度を調整可能であるため、前記経路を循環する冷却液の流量は、容易に調整することができる。よって、より一層簡単な構成で、リーン運転領域における圧縮開始時の混合気の温度を高くして、リーン運転領域での燃焼安定性を向上させることができる。

前記エンジンの吸気温度制御装置の他の実施形態では、前記ラジエータの車両前側に設けられ、エンジンルーム内に取り入れる空気の流量を調整するグリルシャッタと、前記ラジエータの車両後側でかつ前記空気取入部の車両前側に設けられ、前記エンジンルーム内に空気を引き込むためのファンと、前記エンジン本体及び前記ラジエータを流通する冷却液が流れる経路に設けられ、該経路を流通する冷却液の温度を検知する液温検知部と、前記グリルシャッタ及び前記ファンを作動制御する制御部とを更に備え、前記制御部は、前記エンジン本体の運転状態が前記リーン運転領域であるときには、前記液温検知部により検知される検知温度が第１温度になるように、前記グリルシャッタ及び前記ファンの少なくとも一方に制御信号を出力する。

この構成によると、エンジン本体の運転状態が前記リーン運転領域であるときには、冷却液の温度が第１温度に維持されるため、簡単な構成で、リーン運転領域における圧縮開始時の混合気の温度を高くして、リーン運転領域での燃焼安定性をより効果的に向上させることができる。

以上説明したように、ここに開示された技術によると、エンジン本体の運転状態がリーン運転領域であるときには、エンジン本体の運転状態がリッチ運転領域であるときと比較して、ラジエータに流通させる冷却液の温度を高くするとともに、ラジエータを通過する空気の流量を減少させる。これらにより、空気取入部から吸気通路に取り入れられる空気の温度は、エンジン本体の運転状態がリーン運転領域であるときの方が、エンジン本体の運転状態がリッチ運転領域であるときよりも高くなる。また、ラジエータを通過した空気を新気として吸気通路に取り込むために、複雑な構成は必要ない。したがって、簡単な構成で、リーン運転領域における圧縮開始時の混合気の温度を高くして、リーン運転領域での燃焼安定性を向上させることができる。

実施形態に係る吸気温度制御装置を備えるエンジンの概略構成図である。 エンジンの冷却システムの一部を模式的に示す図である。 流量コントロール弁のエンジン冷却液の温度に対する特性の一例を示すグラフである。 エンジンの制御装置の構成を示すブロック図である。 エンジンの運転領域マップを例示する図である。 図５の領域Ａにおける吸気の流れ、エンジン冷却液の流れ、及びインタークーラー冷却液の流れを示す図である。 図５の領域ＡにおけるＥＣＵの処理動作を示すフローチャートである。 図５の領域Ａにおける各デバイスの駆動状態の一例を示すタイムチャートである。 図５の領域Ｂにおける吸気の流れ、エンジン冷却液の流れ、及びインタークーラー冷却液の流れを示す図である。 図５の領域Ｃにおける吸気の流れ、エンジン冷却液の流れ、及びインタークーラー冷却液の流れを示す図である。 吸気の流れ、エンジン冷却液の流れ、及びインタークーラー冷却液の流れに係る各デバイスの駆動状態の一例を示すタイムチャートである。

以下、例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１には、本実施形態に係る吸気温度制御装置が適用された過給機付エンジン１（以下、単にエンジン１という）の構成を示す。エンジン１は、燃焼室１７が吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程を繰り返すことにより運転する４ストロークエンジンである。エンジン１は、四輪の車両（ここでは、自動車）に搭載される。エンジン１が運転することによって、車両は走行する。エンジン１の燃料は、この構成例においてはガソリンを主成分とする液体燃料である。

（エンジンの構成）
エンジン１は、シリンダブロック１２と、その上に載置されるシリンダヘッド１３とを有するエンジン本体１０を備えている。エンジン本体１０は、シリンダブロック１２の内部に複数の気筒１１が形成された多気筒エンジンである。図１では、一つの気筒１１のみを示す。エンジン本体１０の他の気筒１１は、図１の紙面に垂直な方向に並んでいる。

各気筒１１内には、ピストン３が摺動自在に内挿されている。ピストン３は、コネクティングロッド１４を介してクランクシャフト１５に連結されている。ピストン３は、気筒１１及びシリンダヘッド１３と共に燃焼室１７を区画する。尚、「燃焼室」は、ピストン３が圧縮上死点に至ったときの空間の意味に限定されない。「燃焼室」の語は広義で用いる場合がある。つまり、「燃焼室」は、ピストン３の位置に関わらず、ピストン３、気筒１１及びシリンダヘッド１３によって形成される空間を意味する場合がある。

シリンダブロック１２における各気筒１１の周囲には、ウォータジャケット１２ａが設けられている。ウォータジャケット１２ａには、エンジン本体１０を冷却するエンジン冷却液が流通している。詳細な図示は省略するが、エンジン冷却液は、ウォータジャケット１２ａを通った後、シリンダヘッド１３内に設けられたウォータジャケットを通って、エンジン本体１０の外部に流出する。

シリンダヘッド１３には、気筒１１毎に、吸気ポート１８が形成されている。吸気ポート１８は、燃焼室１７に連通している。吸気ポート１８には、吸気弁２１が配設されている。吸気弁２１は、燃焼室１７と吸気ポート１８との間を開閉する。吸気弁２１は、動弁機構によって、所定のタイミングで開閉する。動弁機構は、バルブタイミング及び／又はバルブリフトを可変にする可変動弁機構とすればよい。本実施形態では、可変動弁機構は、吸気電動Ｓ－ＶＴ（Sequential-Valve Timing）２３（図４参照）を有している。吸気電動Ｓ－ＶＴ２３は、吸気カムシャフトの回転位相を所定の角度範囲内で連続的に変更するよう構成されている。それによって、吸気弁２１の開時期及び閉時期は、連続的に変化する。尚、吸気動弁機構は、電動Ｓ－ＶＴに代えて、油圧式のＳ－ＶＴを有していてもよい。

シリンダヘッド１３には、気筒１１毎に、排気ポート１９が形成されている。排気ポート１９は、燃焼室１７に連通している。排気ポート１９には、排気弁２２が配設されている。排気弁２２は、燃焼室１７と排気ポート１９との間を開閉する。排気弁２２は動弁機構によって、所定のタイミングで開閉する。この動弁機構は、バルブタイミング及び／又はバルブリフトを可変にする可変動弁機構とすればよい。本実施形態では、可変動弁機構は、排気電動Ｓ－ＶＴ２４（図４参照）を有している。排気電動Ｓ－ＶＴ２４は、排気カムシャフトの回転位相を所定の角度範囲内で連続的に変更するよう構成されている。それによって、排気弁２２の開時期及び閉時期は、連続的に変化する。尚、排気動弁機構は、電動Ｓ－ＶＴに代えて、油圧式のＳ－ＶＴを有していてもよい。

シリンダヘッド１３には、気筒１１毎に、気筒１１内に燃料を直接噴射するインジェクタ６が取り付けられている。インジェクタ６は、その噴口が燃焼室１７の天井面の中央部分（厳密には、中央よりも僅かに排気側の部分）から、その燃焼室１７内に臨むように配設されている。インジェクタ６は、エンジン本体１０の運転状態に応じた量の燃料を、エンジン本体１０の運転状態に応じて設定された噴射タイミングで燃焼室１７内に直接噴射する。

シリンダヘッド１３には、気筒１１毎に、点火プラグ２５が取り付けられている。点火プラグ２５は、燃焼室１７の中の混合気に強制的に点火をする。点火プラグ２５は、本実施形態では、吸気側に配設されている。点火プラグ２５の電極は、燃焼室１７の中に臨んでかつ、燃焼室１７の天井面の付近に位置している。尚、点火プラグ２５は、排気側に配置されていてもよい。また、点火プラグ２５を気筒１１の中心軸上に配置する一方、インジェクタ６を、気筒１１の中心軸よりも吸気側又は排気側に配設してよい。

本実施形態において、エンジン本体１０の幾何学的圧縮比は、１３以上３０以下に設定されている。後述するようにエンジン１は、該エンジン１の暖機後の全運転領域において、燃料と吸気との混合気を点火プラグ２５により火花点火させるＳＩ（Spark Ignition）燃焼と、燃料と吸気との混合気を圧縮自着火させるＣＩ（Compression Ignition）燃焼とを組み合わせたＳＰＣＣＩ（Spark Controlled Compression Ignition）燃焼を行う。ＳＰＣＣＩ燃焼は、ＳＩ燃焼による発熱と圧力上昇とを利用して、ＣＩ燃焼をコントロールする。エンジン１の幾何学的圧縮比は、レギュラー仕様（燃料のオクタン価が９１程度）においては、１４～１７とし、ハイオク仕様（燃料のオクタン価が９６程度）においては、１５～１８としてもよい。

エンジン本体１０の一側面には吸気通路４０が接続されている。吸気通路４０は、各気筒１１の吸気ポート１８に連通している。吸気通路４０は、燃焼室１７に導入する吸気が流れる通路である。図１及び図２に示すように、本実施形態に係る吸気通路４０は、外気温と同じ温度の新気を吸気通路４０に取り入れる第１空気取入部１４１と、外気温よりも高い温度の新気を吸気通路４０に取り入れる第２空気取入部１４２とを有する。各空気取入部１４１，１４２の構成については後述する。

吸気通路４０における各空気取入部１４１，１４２の直下流側の部分には、新気を濾過するエアクリーナー４１が配設されている。吸気通路４０の下流端近傍には、サージタンク４２が配設されている。サージタンク４２よりも下流の吸気通路４０は、気筒１１毎に分岐する独立通路を構成している。独立通路の下流端が、各気筒１１の吸気ポート１８に接続されている。

吸気通路４０におけるエアクリーナー４１とサージタンク４２との間には、スロットル弁４３が配設されている。スロットル弁４３は、弁の開度を調整することによって、燃焼室１７の中への新気の導入量を調整するよう構成されている。

吸気通路４０には、スロットル弁４３の下流に、機械式過給機４４（以下、単に過給機４４という）のコンプレッサが配設された過給側通路４０ａが設けられている。過給機４４は、燃焼室１７に導入する吸気を過給するよう構成されている。本実施形態において、過給機４４は、エンジン本体１０によって駆動される過給機である。過給機４４は、例えばリショルム式としてもよい。過給機４４の構成は特に限定されない。過給機４４は、ルーツ式、ベーン式、又は遠心式であってもよい。

過給機４４とエンジン本体１０との間には、電磁クラッチ４５が介設している。電磁クラッチ４５は、過給機４４とエンジン本体１０との間で、エンジン本体１０から過給機４４へ駆動力を伝達したり、該駆動力の伝達を遮断したりする。後述するように、ＥＣＵ１００が電磁クラッチ４５の遮断及び接続を切り替えることによって、過給機４４は駆動状態と非駆動状態とが切り替わる。つまり、電磁クラッチ４５は、過給機４４の駆動と非駆動とを切り換えるクラッチである。このエンジン１は、過給機４４が、燃焼室１７に導入する吸気を過給することと、過給機４４が、燃焼室１７に導入する吸気を過給しないこととを切り替えることができるよう構成されている。

過給側通路４０ａにおける過給機４４の直下流には、インタークーラー４６が配設されている。インタークーラー４６は、過給機４４において圧縮された吸気を冷却するよう構成されている。本実施形態において、インタークーラー４６は液冷式であって、インタークーラー冷却液が流通している。インタークーラー冷却液は、前記エンジン冷却液とは別の冷却液である。

吸気通路４０には、バイパス通路４７が接続されている。バイパス通路４７は、過給機４４及びインタークーラー４６をバイパスするよう、吸気通路４０における過給機４４の上流側の部分とインタークーラー４６の下流側の部分とを接続する。バイパス通路４７には、該バイパス通路４７を開閉するエアバイパス弁４８が配設されている。本実施形態において、エアバイパス弁４８はオン／オフ式の弁である。

過給機４４を非駆動状態にしたとき（つまり、電磁クラッチ４５を遮断したとき）には、エアバイパス弁４８を開き状態（オン状態）にする。これにより、吸気通路４０を流れるガスは、過給機４４をバイパスして、エンジン１の燃焼室１７に導入される。エンジン１は、非過給、つまり自然吸気の状態で運転する。

エアバイパス弁４８を開いた状態で、過給機４４を駆動状態にしたとき（つまり、電磁クラッチ４５を接続したとき）には、吸気は、スロットル弁４３を通過した後、過給側通路４０ａに流入する。過給側通路４０ａの過給機４４を通過した吸気の一部は、バイパス通路４７を通って過給機４４の上流に逆流する。このとき、エンジン本体１０の燃焼室１７には、過給機４４が非駆動状態のときと同様に、エンジン諸元に応じた量の吸気が導入される。これにより、過給機４４が駆動状態であっても、非過給状態で燃焼室１７に吸気を導入することができる。尚、過給時とは、サージタンク４２内の圧力が大気圧を超える時をいい、非過給時とは、サージタンク４２内の圧力が大気圧以下になる時をいう、と定義してもよい。

一方で、エアバイパス弁４８を閉じた状態（オフ状態）で、過給機４４を駆動状態にしたときには、過給状態で燃焼室１７に吸気が導入される。このときの吸気量は、非過給状態で燃焼室１７に導入される吸気量よりも多い。尚、エアバイパス弁４８は、その開度を連続的に変化させることが可能な弁で構成されていてもよい。

エンジン本体１０の他側面には、排気通路５０が接続されている。排気通路５０は、各気筒１１の排気ポート１９に連通している。排気通路５０は、燃焼室１７から排出された排気が流れる通路である。排気通路５０の上流部分は、詳細な図示は省略するが、気筒１１毎に分岐する独立通路を構成している。独立通路の上流端が、各気筒１１の排気ポート１９に接続されている。

排気通路５０には、複数の触媒コンバーターを有する排気ガス浄化システムが配設されている。上流の触媒コンバーターは、図示は省略するが、エンジンルーム内に配設されている。上流の触媒コンバーターは、三元触媒５１１と、ＧＰＦ（Gasoline Particulate Filter）５１２とを有している。下流の触媒コンバーターは、エンジンルーム外に配設されている。下流の触媒コンバーターは、三元触媒５１３を有している。尚、排気ガス浄化システムは、図例の構成に限定されるものではない。例えば、ＧＰＦは省略してもよい。また、触媒コンバーターは、三元触媒を有するものに限定されない。さらに、三元触媒及びＧＰＦの並び順は、適宜変更してもよい。

吸気通路４０と排気通路５０との間には、外部ＥＧＲシステムを構成するＥＧＲ通路５２が接続されている。ＥＧＲ通路５２は、排気の一部を吸気通路４０に還流させるための通路である。ＥＧＲ通路５２の上流端は、排気通路５０における上流の触媒コンバーターと下流の触媒コンバーターとの間に接続されている。ＥＧＲ通路５２の下流端は、吸気通路４０における過給機４４の上流に接続されている。ＥＧＲ通路５２を流れる排気（以下、ＥＧＲガスという）は、吸気通路４０に導入される時には、バイパス通路４７のエアバイパス弁４８を通らずに、吸気通路４０における過給機４４の上流に入る。

ＥＧＲ通路５２には、液冷式のＥＧＲクーラー５３が配設されている。ＥＧＲクーラー５３は、ＥＧＲ通路５２を通るＥＧＲガスを冷却する。ＥＧＲ通路５２には、ＥＧＲ弁５４が配設されている。ＥＧＲ弁５４は、ＥＧＲ通路５２を流れるＥＧＲガスの流量を調整するよう構成されている。ＥＧＲ弁５４の開度を調整することによって、冷却したＥＧＲガスの還流量を調整することができる。ＥＧＲ弁５４は、オン／オフ式の弁で構成されていてもよく、開度を連続的に変化させることが可能な弁で構成されていてもよい。

（エンジンの冷却システム）
次に、エンジン１の冷却システムについて説明する。図２に示すように、エンジン１の冷却システムは、エンジン本体１０にエンジン冷却液を流通させてエンジン本体１０を冷却する第１冷却経路６０と、インタークーラー４６にインタークーラー冷却液を流通させて、過給機４４を通過した後の吸気を冷却する第２冷却経路７０と有する。

第１冷却経路６０には、第１ポンプ６１と、第１冷却経路６０を流れるエンジン冷却液を冷却する第１ラジエータ６２と、第１冷却経路６０を循環するエンジン冷却液の流量を調整する流量コントロール弁６３とが設けられている。

第１ポンプ６１は、エンジン本体１０のクランクシャフト１５に連動して駆動される機械式のポンプである。第１ポンプ６１の吐出口は、エンジン本体１０のウォータジャケット１２ａに接続されている。

第１ラジエータ６２は、エンジン本体１０のウォータジャケットを通って、シリンダヘッド１３から排出されたエンジン冷却液を冷却する。第１ラジエータ６２は、エンジン１が搭載された車両の前進走行時の走行風により、エンジン冷却液を冷却する。

流量コントロール弁６３は、第１ラジエータ６２から排出されて第１ポンプ６１に流入するエンジン冷却液が通る経路の途中に配置されている。つまり、流量コントロール弁６３は、第１冷却経路６０におけるエンジン本体１０への入口側に配置されている。本実施形態において、流量コントロール弁６３は、電気式のサーモスタット弁で構成されている。具体的には、流量コントロール弁６３は、サーモスタット弁に電熱線を内蔵させた弁である。流量コントロール弁６３は、基本的には、エンジン冷却液の温度が、予め設定された設定液温以上であるときに、その温度に応じて開くように構成されているが、電熱線に電流を流すことで、エンジン冷却液の温度が設定液温未満のときでも開くことができるようになっている。

図３には、流量コントロール弁６３のエンジン冷却液の温度に対する特性の一例を示す。図３において、横軸に示すエンジン冷却液の温度は、流量コントロール弁６３の位置での温度であり、第１ラジエータ６２に流入するエンジン冷却液の温度とは異なる。

図３に示すように、流量コントロール弁６３は、非通電時には、エンジン冷却液の温度が９５℃～９６℃であるときに開き始める。一方で、通電時には、エンジン冷却液の温度が９５℃未満であっても開くことができる。図３に示すように、流量コントロール弁６３が開き始める温度は、電熱線に流す電流が大きいほど低くなる。また、温度が一定であるときの流量コントロール弁６３の開度は、流量コントロール弁６３の開度が全開よりも小さい範囲において、電熱線に流す電流を大きくするほど大きくすることができる。尚、本実施形態において、設定液温は９５℃～９７℃に設定されている。また、流量コントロール弁６３は、サーモスタット弁ではなく、例えば、ソレノイド弁などの電磁式の弁であってもよい。

流量コントロール弁６３への通電量は、エンジン本体１０の運転状態や外気温等に基づいて、エンジン冷却液の温度が適切な温度となるように調整される。

尚、図示は省略しているが、第１冷却経路６０はＥＧＲクーラー５３も通っている。つまり、ＥＧＲ通路５２を通るＥＧＲガスは、エンジン冷却液と熱交換をして冷却される。

第２冷却経路７０には、第２ポンプ７１と、第２冷却経路７０を流れるインタークーラー冷却液を冷却する第２ラジエータ７２とが設けられている。

第２ポンプ７１は、電力によって駆動される電動式のポンプである。第２ポンプ７１は、供給される電力が大きいほど、インタークーラー冷却液の吐出量が多くなるように構成されている。

第２ラジエータ７２は、インタークーラー４６から排出されたインタークーラー冷却液を冷却する。第２ラジエータ７２は、第１ラジエータ６２の下側に隣接して配置されている。第２ラジエータ７２は、エンジン１が搭載された車両の前進走行時の走行風により、インタークーラー冷却液を冷却する。第２ラジエータ７２で冷却されたインタークーラー冷却液は、第２ポンプ７１に流入する。

エンジン１の冷却システムは、第１及び第２ラジエータ６２，７２に走行風を通風させる機構として、グリルシャッタ８１と、ラジエータファン８２とを有する。

グリルシャッタ８１は、第１及び第２ラジエータ６２，７２の車両前側に設けられている。グリルシャッタ８１は、エンジン１が配設されるエンジンルーム内に取り入れる空気の流量を調整する。グリルシャッタ８１は、車幅方向に延びる軸周りにそれぞれ回動する複数のフラッパ８１ａで構成されている。グリルシャッタ８１は、各フラッパ８１ａが上下方向に対して垂直になったときに全開となり、各フラッパ８１ａが上下方向に対して略平行になったときに全閉となる。エンジンルーム内に取り入れる空気の流量、すなわち、第１及び第２ラジエータ６２，７２を通風する走行風の風量は、各フラッパ８１ａの上下方向に対する角度により調整される。各フラッパ８１ａの上下方向に対する角度（すなわち、グリルシャッタ８１の開度）は、電動で調整可能に構成されている。尚、ここでいう「上下方向」とは、車両に対する上下方向であって、路面の面直方向に相当する。

ラジエータファン８２は、第１及び第２ラジエータ６２，７２の車両後側でかつ第２空気取入部１４２の車両前側に設けられている。ラジエータファン８２は、回転することにより走行風を前記エンジンルーム内に引き込んで、走行風が第１及び第２ラジエータ６２，７２を通風するのをアシストする。ラジエータファン８２は、回転数が高いほど走行風を引き込む量が多くなるように構成されている。ラジエータファン８１は、電動で回転数を調整可能に構成されている。

グリルシャッタ８１から取り入れられた走行風は、第１及び第２ラジエータ６２，７２を流れる各冷却液と熱交換して、各冷却液を冷却する。第１及び第２ラジエータ６２，７２を通った走行風は、ラジエータファン８２の車両後側に流れる。

（吸気通路の新気取入構造）
前述のように、本実施形態において、吸気通路４０は、第１及び第２空気取入部１４１，１４２の２つの空気取入部を有する。図２に示すように、第１空気取入部１４１は、各ラジエータ６２，７２よりも車両前側、具体的には、グリルシャッタ８１よりも車両前側に位置している。第１空気取入部１４１は、外気そのもの（加熱等されていない空気）を吸気通路４０に取り入れる。一方、第２空気取入部１４２は、各ラジエータ６２，７２よりも車両後側、具体的には、ラジエータファン８２の車両後側に位置している。第２空気取入部１４２は、第１及び第２ラジエータ６２，７２を通って、ラジエータファン８２の車両後側に流れた空気（走行風）を吸気通路４０に取り入れる。つまり、第２空気取入部１４２からは、第１及び第２ラジエータ６２，７２を流れる冷却液との熱交換により温められた空気が取り入れられる。このため、第２空気取入部１４２は、外気温よりも温度の高い空気を吸気通路４０に取り入れる。

第１及び第２空気取入部１４１，１４２には、吸気調整弁１４３が設けられている。吸気調整弁１４３の弁体は、第１及び第２空気取入部１４１，１４２のそれぞれに配置されており、各弁体は連動して動作するようになっている。具体的には、第１空気取入部１４１の弁体の開度が大きくなるほど、第２空気取入部１４２の弁体の開度が小さくなるようになっている。このように、吸気調整弁１４３により、第１及び第２空気取入部１４１，１４２から取り入れられる空気の総量を変化させない一方で、第１空気取入部１４１から吸気通路４０に取り入れられる空気量と第２空気取入部１４２から吸気通路４０に取り入れられる空気量との割合を変化させることができる。したがって、各弁体の開度を調整することで、吸気通路４０に取り入れる空気（新気）の温度を調整することができる。図示は省略するが、本実施形態に係る吸気調整弁１４３は、各弁体を１つの軸で連結することで、各弁体の開度を連動して変化させるようにしている。尚、第１空気取入部１４１に設けられた吸気調整弁１４３と、第２空気取入部１４２に設けられた吸気調整弁１４３とは、それぞれ独立して開度を調整可能に構成されていてもよい。

（エンジンの制御系）
エンジン１の制御装置は、エンジン１を運転するためのＥＣＵ（Engine Control Unit）１００を備えている。ＥＣＵ１００は、周知のマイクロコンピュータをベースとするコントローラーであって、図４に示すように、プログラムを実行する中央演算処理装置（Central Processing Unit：ＣＰＵ）１０１と、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）により構成されてプログラム及びデータを格納するメモリ１０２と、電気信号の入出力をする入出力バス１０３と、を備えている。ＥＣＵ１００は、制御部の一例である。

ＥＣＵ１００には、図１及び図４に示すように、各種のセンサＳＷ１～ＳＷ８が接続されている。センサＳＷ１～ＳＷ８は、検知信号をＥＣＵ１００に出力する。センサには、以下のセンサが含まれる。

すなわち、吸気通路４０におけるエアクリーナー４１の下流に配置されかつ吸気通路４０を流れる新気の流量を検知するエアフローセンサＳＷ１、サージタンク４２に取り付けられかつ燃焼室１７に供給される吸気の温度を検知する吸気温度センサＳＷ２、排気通路５０に配置されかつ燃焼室１７から排出した排気ガスの温度を検知する排気温度センサＳＷ３、排気通路５０における上流の触媒コンバーターよりも上流に配置されかつ排気ガス中の酸素濃度を検知するリニアＯ２センサＳＷ４、上流の触媒コンバーターにおける三元触媒５１１の下流に配置されかつ排気ガス中の酸素濃度を検知するラムダＯ２センサＳＷ５、エンジン本体１０のシリンダヘッド１３に取り付けられかつエンジン冷却液の温度を検知する液温センサＳＷ６、エンジン本体１０に取り付けられかつクランクシャフト１５の回転角を検知するクランク角センサＳＷ７、アクセルペダル機構に取り付けられかつアクセルペダルの操作量に対応したアクセル開度を検知するアクセル開度センサＳＷ８である。

ＥＣＵ１００は、これらの検知信号に基づいて、エンジン本体１０の運転状態を判断すると共に、各デバイスの制御量を計算する。ＥＣＵ１００は、計算をした制御量に係る制御信号を、インジェクタ６、点火プラグ２５、吸気電動Ｓ－ＶＴ２３、排気電動Ｓ－ＶＴ２４、スロットル弁４３、過給機４４の電磁クラッチ４５、エアバイパス弁４８、ＥＧＲ弁５４、流量コントロール弁６３、第２ポンプ７１、グリルシャッタ８１、ラジエータファン８２、及び吸気調整弁１４３に出力する。

例えば、ＥＣＵ１００は、クランク角センサＳＷ７の検知信号に基づいてエンジン本体１０のエンジン回転数を算出する。ＥＣＵ１００は、アクセル開度センサＳＷ８の検知信号に基づいてエンジン本体１０のエンジン負荷を算出する。

また、ＥＣＵ１００は、エンジン本体１０の運転状態（主に、エンジン負荷及びエンジン回転数）と予め設定したマップとに基づいて目標ＥＧＲ率（つまり、燃焼室１７の中の全ガスに対するＥＧＲガスの比率）を設定する。そして、ＥＣＵ１００は、目標ＥＧＲ率とアクセル開度センサＳＷ８の検知信号に基づく吸入空気量とに基づき目標ＥＧＲガス量を決定するとともに、ＥＧＲ弁５４の開度を調整することにより、燃焼室１７の中に導入する外部ＥＧＲガス量が目標ＥＧＲガス量となるようにフィードバック制御を行う。

さらに、ＥＣＵ１００は、所定の制御条件が成立しているときに空燃比フィードバック制御を実行する。具体的にＥＣＵ１００は、リニアＯ２センサＳＷ４、及び、ラムダＯ２センサＳＷ５によって検知された排気中の酸素濃度に基づいて、混合気の空燃比が所望の値となるように、インジェクタ６の燃料噴射量を調整する。

（エンジンの吸気温度制御）
図５は、温間時（つまりエンジン本体１０の暖機後）における、エンジン１の運転領域マップを例示している。エンジン１の運転領域マップは、負荷及び回転数によって定められており、負荷の高低及び回転数の高低に対し、三つの領域に分けられている。具体的に、三つの領域は、アイドル運転を含みかつエンジン回転数が所定回転数Ｎｅ未満の低回転でかつエンジン負荷が所定負荷Ｔｑ未満の低い領域Ａ、エンジン回転数が所定回転数Ｎｅ以上の高回転でかつエンジン負荷が所定負荷Ｔｑ未満の領域Ｂ、エンジン負荷が所定負荷Ｔｑ以上の領域Ｃである。ここで、所定回転数Ｎｅは、例えば３５００ｒｐｍ程度としてもよい。本実施形態において、エンジン本体１０の暖機後とは、液温センサＳＷ６で検知されるエンジン冷却液の温度が８０℃以上でかつ吸気温度センサＳＷ２で検知される吸気の温度が２５℃以上の状態をいう。

エンジン１は、燃焼安定性の向上及び燃費の向上を主目的として、領域Ａ～Ｃの全領域において、ＳＩ燃焼とＣＩ燃焼とを組み合わせたＳＰＣＣＩ燃焼を行う。このＳＰＣＣＩ燃焼を安定して行うために、ＥＣＵ１００は、該エンジン１の冷却システムを利用してエンジン本体１０に導入する吸気の温度を制御する。以下、各領域におけるエンジン１の運転について、図６～図９を参照しながら詳細に説明をする。

（低負荷低回転領域Ａ）
エンジン本体１０が領域Ａにおいて運転しているときには、エンジン１は、気筒１１（燃焼室１７）内の混合気のＡ／Ｆ又はＧ／Ｆが、理論空燃比よりも大きい状態でＳＰＣＣＩ燃焼を行う。具体的には、Ａ／Ｆ又はＧ／Ｆが２５以上となるようにインジェクタ６から燃料を噴射して、所望のタイミングで点火プラグ２５を作動させる。つまり、領域Ａは、気筒１１内に形成される混合気の空燃比Ａ／Ｆ、若しくは、気筒１１内の全ガス重量Ｇと該気筒１１内に供給される燃料の重量Ｆとの関係であるＧ／Ｆが相対的に低いリーン運転領域に相当する。リーン状態でＳＰＣＣＩ燃焼（特に、ＣＩ燃焼）を安定して行うためには、圧縮開始時における気筒１１内の混合気の温度を高くすることが好ましい。そこで、ＥＣＵ１００は、第１吸気温度Ｔａ１以上の吸気がエンジン本体１０に導入されるように、各デバイスを作動制御する。尚、第１吸気温度Ｔａ１は、例えば８０℃程度である。

具体的には、エンジン本体１０の運転状態が領域Ａであるとき、図６に示すように、ＥＣＵ１００は、第１空気取入部１４１が全閉となりかつ第２空気取入部１４２が全開となるように、吸気調整弁１４３に制御信号を出力する。また、ＥＣＵ１００は、過給機４４が非駆動状態となりかつバイパス通路４７が開き状態となるように、電磁クラッチ４５及びエアバイパス弁４８に制御信号を出力して、電磁クラッチ４５を遮断状態にさせるとともに、エアバイパス弁４８を全開状態にさせる。また、ＥＣＵ１００は、第１ラジエータ６２に高温のエンジン冷却液が流入するように、流量コントロール弁６３への通電をオフにする。また、ＥＣＵ１００は、第２空気取入部１４２から第１吸気温度Ｔａ１以上の吸気が取り入れられるように、グリルシャッタ８１の開度の調整及びラジエータファン８２の回転数の調整を行う。また、ＥＣＵ１００は、ＥＧＲ弁５４を全閉にさせる。

流量コントロール弁６３への通電をオフにすると、エンジン冷却液が設定液温以上になるまでは、流量コントロール弁６３は開かない。このため、エンジン冷却液が設定液温未満の状態では、エンジン冷却液は循環せずに、エンジン本体１０の熱によって温められる。エンジン冷却液が設定液温以上になると、流量コントロール弁６３が開き始めて、エンジン冷却液が第１冷却経路６０を循環し始める。これにより、第１ラジエータ６２に、設定液温以上の高温のエンジン冷却液が流入する。第１ラジエータ６２に流入するエンジン冷却液は、流量コントロール弁６３を通った後、エンジン本体１０により温められた後のエンジン冷却液である。このため、第１ラジエータ６２に流入するエンジン冷却液の温度（液温センサＳＷ６で検知される温度に相当）は、設定温度よりも高い。尚、エンジン本体１０の運転状態が領域Ａであるときには、流量コントロール弁６３の開度は、流量コントロール弁６３の位置におけるエンジン冷却液の温度が、図３のグラフの「領域Ａ」となる範囲で変動する。

ＥＣＵ１００は、液温センサＳＷ６の検知結果が第１液温Ｔｗ１となるようにグリルシャッタ８１及びラジエータファン８２を作動制御する。ＥＣＵ１００は、液温センサＳＷ６の検知結果が第１液温Ｔｗ１未満のときには、グリルシャッタ８１の開度を全閉にさせるとともに、ラジエータファン８２の回転数を０にする（つまり、ラジエータファン８２を非駆動状態にする）。これにより、エンジン冷却液が第１液温Ｔｗ１未満のときには、エンジン冷却液はあまり冷却されず、その液温が上昇する。ＥＣＵ１００は、液温センサＳＷ６の検知結果が第１液温Ｔｗ１以上になったときには、グリルシャッタ８１を開くとともに、ラジエータファン８２の回転数を上昇させる。第１ラジエータ６２に高温のエンジン冷却液が流入する状態で、グリルシャッタ８１を開くとともにラジエータファン８２を駆動させると、第１ラジエータ６２を流れる高温のエンジン冷却液と熱交換した高温の走行風が、ラジエータファン８２の車両後側に流れる。これにより、高温の走行風、すなわち第１吸気温度Ｔａ１以上の吸気（新気）が第２空気取入部１４２から吸気通路４０に取り入れられる。尚、第１液温Ｔｗ１は、設定液温よりも高い温度であって、例えば１０５℃程度である。

ＥＣＵ１００は、エンジン冷却液の温度が第１液温Ｔｗ１以上の状態で出来る限り維持するために、グリルシャッタ８１の開度を低開度で調整する。具体的には、ＥＣＵ１００は、グリルシャッタ８１の開度を、上下方向に対するフラッパ８１ａの鋭角側の角度が３０°未満の範囲で調整する。

第２空気取部１４２から取り入れられた高温の吸気は、図６に示すように、バイパス通路４７を通って、サージタンク４２に流入する。その後、前記高温の吸気は、エンジン本体１０の燃焼室１７に導入される。

図７は、エンジン本体１０の運転状態が領域Ａであるときの、ＥＣＵ１００の処理動作を示すフローチャートである。図８は、エンジン本体１０の運転状態が領域Ａであるときの、各種装置の駆動状態の一例を示すタイムチャートである。図７に示すフローチャートにおいて、吸気調整弁１４３は、第２空気取入部１４２が全開になるように調整されており（図８参照）、流量コントロール弁６３は、通電をオフにされている（図８参照）。

まず、ステップＳ１において、ＥＣＵ１００は、各センサＳＷ１～ＳＷ８からの情報を読み込む。

次のステップＳ２では、ＥＣＵ１００は、液温センサＳＷ６により検知されるエンジン冷却液の温度が、第１液温未満であるか否かを判定する。ＥＣＵ１００は、エンジン冷却液の温度が第１液温Ｔｗ１未満であるＹＥＳのときには、ステップＳ３に進む一方で、エンジン冷却液の温度が第１液温Ｔｗ１以上であるＮＯのときには、ステップＳ４に進む。

前記ステップＳ３では、ＥＣＵ１００は、グリルシャッタ８１の開度を全閉にさせるとともに、ラジエータファン８２の回転数を０にする。これにより、第１ラジエータ６２を流通するエンジン冷却液が冷却されなくなり、図８に示すように、エンジン冷却液の温度が上昇する。

前記ステップＳ４では、ＥＣＵ１００は、グリルシャッタ８１の開度を大きくするとともに、ラジエータファン８２の回転数を上昇させる。これにより、第１ラジエータ６２を流通するエンジン冷却液が冷却されて、図８に示すように、エンジン冷却液の温度が低下する。尚、ＥＣＵ１００は、エンジン負荷が大きいほどグリルシャッタ８１の開度を大きくしたり、エンジン負荷が大きいほどラジエータファン８２の回転数を高くしたりしてもよい。

以上のように、ＥＣＵ１００は、エンジン本体１０の運転状態が領域Ａであるときには、液温センサＳＷ６により検知される検知温度が第１液温Ｔｗ１になるように、グリルシャッタ８１及びラジエータファン８２に制御信号を出力する。これにより、第１吸気温度Ｔａ１以上の吸気がエンジン本体１０に安定して導入されるようにしている。

以上のように各デバイスを作動制御することにより、エンジン本体１０が領域Ａで運転しているときには、高温（第１吸気温度Ｔａ１以上）の吸気がエンジン本体１０に導入される。これにより、エンジン本体１０が領域Ａで運転しているときに、ＳＰＣＣＩ燃焼を安定して行うことができる。

また、ＥＣＵ１００は、エンジン本体１０が領域Ａで運転しているときには、インタークーラー４６にインタークーラー冷却液が供給されるように第２ポンプ７１に制御信号を出力する。これは、エンジン本体１０の運転状態が、領域Ａから過給機４４を駆動させる領域（例えば、領域Ｃ）になったときに、インタークーラー４６による吸気の冷却を応答性よく行うためである。ＥＣＵ１００は、単位時間当たりにインタークーラー４６に供給されるインタークーラー冷却液の流量が第１流量となるように、第２ポンプ７１に制御信号を出力する。

（低負荷高回転領域Ｂ）
エンジン本体１０が領域Ｂにおいて運転しているときには、エンジン１は、気筒１１（燃焼室１７）内の混合気のＡ／Ｆ又はＧ／Ｆが理論空燃比付近となる状態でＳＰＣＣＩ燃焼を行う。具体的には、Ａ／Ｆ又はＧ／Ｆが１４．５～１５．０となるようにインジェクタ６から燃料を噴射して、所望のタイミングで点火プラグ２５を作動させる。つまり、領域Ｂは、Ａ／Ｆ又はＧ／Ｆが相対的に高いリッチ運転領域に相当する。領域Ｂでは、エンジン回転数が高いため、ＳＰＣＣＩ燃焼（特に、ＣＩ燃焼）を安定して行うためには、圧縮端温度を高くして、圧縮着火を発生しやすくしておく必要がある。そこで、ＥＣＵ１００は、エンジン本体１０が領域Ｂにおいて運転しているときにも、第１吸気温度Ｔａ１以上の吸気がエンジン本体１０に導入されるように、各デバイスを作動制御する。

具体的には、エンジン本体１０の運転状態が領域Ｂであるときには、図９に示すように、ＥＣＵ１００は、第１空気取入部１４１が全閉となりかつ第２空気取入部１４２が全開となるように、吸気調整弁１４３に制御信号を出力する。また、ＥＣＵ１００は、過給機４４が駆動状態となりかつバイパス通路４７が開き状態となるように、電磁クラッチ４５及びエアバイパス弁４８に制御信号を出力して、電磁クラッチ４５を接続状態にさせるとともに、エアバイパス弁４８を全開にさせる。また、ＥＣＵ１００は、流量コントロール弁６３への通電をオンにする。また、ＥＣＵ１００は、第２空気取入部１４２から第１吸気温度Ｔａ１以上の吸気が取り入れられるように、グリルシャッタ８１の開度の調整及びラジエータファン８２の回転数の調整を行う。また、ＥＣＵ１００は、ＥＧＲ弁５４を開き状態にさせて、ＥＧＲガスを導入させる。

流量コントロール弁６３への通電をオンにすると、エンジン冷却液が設定液温未満の状態であっても、流量コントロール弁６３が開く。このため、エンジン冷却液が設定液温未満の状態であっても、エンジン冷却液は第１冷却経路６０を循環する。これにより、第１ラジエータ６２に第１液温Ｔｗ１未満のエンジン冷却液が流入する。尚、エンジン本体１０の運転状態が領域Ｂであるときには、流量コントロール弁６３の開度は、流量コントロール弁６３の位置におけるエンジン冷却液の温度が、図３のグラフの「領域Ｂ」となる範囲で変動する。

ＥＣＵ１００は、エンジン本体１０の運転状態が領域Ｂであるときには、液温センサＳＷ６の検知結果が第１液温Ｔｗ１未満であっても、グリルシャッタ８１を開くとともに、ラジエータファン８２を駆動させる。より具体的には、ＥＣＵ１００は、液温センサＳＷ６の検知結果が第１液温Ｔｗ１未満でかつ第２液温Ｔｗ２より大きい値となるように、グリルシャッタ８１の開度及びラジエータファン８２の回転数を調整する。このとき、ＥＣＵ１００は、エンジン本体１０の運転状態が領域Ａであるときと比較して、グリルシャッタ８１の開度を大きくするとともに、ラジエータファン８２の回転数を高くする（図１１参照）。第１ラジエータ６２を流れるエンジン冷却液と熱交換した走行風は、ラジエータファン８２の車両後側に流れた後、第２空気取入部１４２から吸気通路４０に取り入れられる。このとき、第２空気取入部１４２から吸気通路４０に取り入れられる吸気（新気）の温度は、外気温よりも高いが、エンジン本体１０の運転状態が領域Ａであるときよりは低い。尚、エンジン本体１０の運転状態が領域Ｂであるときには、ＥＣＵ１００は、グリルシャッタ８１の開度を中開度で調整する。具体的には、ＥＣＵ１００は、上下方向に対するフラッパ８１ａの鋭角側の角度が３０°以上６０°未満の範囲で調整する。また、第２液温Ｔｗ２は、第１液温Ｔｗ１よりも低い温度であって、例えば、９０℃程度である。

前述したように、バイパス通路４７が開き状態で、過給機４４を駆動状態としたときには、図９に示すように、過給機４４を通過した吸気の一部は、バイパス通路４７を通って過給機４４の上流に逆流する。このため、第２空気取入部１４２から吸気通路４０に取り入れられた吸気の一部は、過給機４４により一時的に圧縮された後、バイパス通路４７を通って過給機４４の上流に逆流する。バイパス通路４７を通って過給機４４の上流に逆流した吸気は、再度、過給機４４を通る。これにより、吸気通路４０内の吸気は、過給機４４及びバイパス通路４７を介して吸気通路４０内で循環される（リサーキュレーションされる）。これにより、過給機４４が駆動状態であっても、非過給状態で燃焼室１７に吸気を導入することができる。

リサーキュレーション中の吸気は、過給機４４により圧縮されるため、温度が上昇する。また、エンジン本体１０の運転状態が領域Ｂであるときには、ＥＧＲ弁５４が開き状態であるため、リサーキュレーションされる吸気には、ＥＧＲガスが取り込まれる。ＥＧＲガスは、第２空気取入部１４２から吸気通路４０に取り入れられた吸気よりも高温である。このため、ＥＧＲガスが取り込まれた吸気の温度は上昇する。

ＥＣＵ１００は、リサーキュレーション中の吸気（新気＋ＥＧＲガス）が過剰に高温にならないようにするために、インタークーラー４６にインタークーラー冷却液が供給されるように第２ポンプ７１に制御信号を出力する。これにより、リサーキュレーション中の吸気はインタークーラー４６によって冷却される。このとき、ＥＣＵ１００は、単位時間当たりにインタークーラー４６に供給されるインタークーラー冷却液の流量が第２流量となるように、第２ポンプ７１に制御信号を出力する。第２流量は、第１流量よりも多い流量であって、リサーキュレーションされている吸気の温度が第１吸気温度Ｔａ１未満にならないような流量である。

以上のように、エンジン本体１０が領域Ｂで運転しているときには、吸気のリサーキュレーションやＥＧＲガスの導入により吸気が温められる。このため、エンジン冷却液の温度が第１液温Ｔｗ１未満であっても、第１吸気温度Ｔａ１以上の吸気をエンジン本体１０の燃焼室１７に導入することができる。これにより、エンジン本体１０が領域Ｂで運転しているときに、ＳＰＣＣＩ燃焼を安定して行うことができる。

（高負荷領域Ｃ）
エンジン本体１０が領域Ｃで運転しているときに、エンジン１は、燃焼室１７内の混合気のＡ／Ｆ又はＧ／Ｆが理論空燃比付近の状態でＳＰＣＣＩ燃焼を行う。具体的には、Ａ／Ｆ又はＧ／Ｆが１４．５～１５．０となるようにインジェクタ６から燃料を噴射して、所望のタイミングで点火プラグ２５を作動させる。つまり、領域Ｃは、Ａ／Ｆ又はＧ／Ｆが相対的に高いリッチ運転領域に相当する。エンジン負荷が高負荷の状態では、燃料の噴射量が多いため、適切な燃焼トルクを得るためには、出来る限り多くの吸気（新気）が必要となる。また、エンジン負荷が高負荷の状態では、燃料の噴射量が多いため、エンジン本体１０の温度が高すぎると、圧縮の途中で混合気が自着火して、意図しないタイミングでの燃料の早期着火が発生してしまう。このため、エンジン本体１０の運転状態が領域Ｃであるときには、ＳＰＣＣＩ燃焼を安定して行うために、温度が低く密度の高い吸気（特に新気）をエンジン本体１０に導入する必要がある。エンジン本体１０を適切に冷却する必要がある。そこで、ＥＣＵ１００は、第２吸気温度Ｔａ２以下の吸気がエンジン本体１０に導入されるとともに、エンジン本体１０が適切に冷却されるように、各デバイスを作動制御する。尚、第２吸気温度Ｔａ２は、第１吸気温度Ｔａ１よりも低い温度であり、例えば６０℃程度である。

具体的には、エンジン本体１０の運転状態が領域Ｃであるときには、図１０に示すように、ＥＣＵ１００は、第１空気取入部１４１が全開となりかつ第２空気取入部１４２が全閉となるように、吸気調整弁１４３に制御信号を出力する。また、ＥＣＵ１００は、過給機４４が駆動状態となりかつバイパス通路４７が閉じ状態となるように、電磁クラッチ４５及びエアバイパス弁４８に制御信号を出力して、電磁クラッチ４５を接続状態にさせるとともに、エアバイパス弁４８を全閉状態にさせる。また、ＥＣＵ１００は、流量コントロール弁６３への通電をオンにする。また、ＥＣＵ１００は、エンジン冷却液及びインタークーラー冷却液が冷却されるように、グリルシャッタ８１の開度の調整及びラジエータファン８２の回転数の調整を行う。また、ＥＣＵ１００は、ＥＧＲ弁５４を開き状態にさせて、ＥＧＲガスを導入させる。

前述したように、流量コントロール弁６３への通電をオンにすることで、エンジン冷却液が設定液温未満の状態であっても、流量コントロール弁６３が開く。このため、エンジン冷却液が所定液温未満の状態であっても、エンジン冷却液は第１冷却経路６０を循環する。これにより、第１ラジエータ６２に設定液温未満のエンジン冷却液が流入する。尚、エンジン本体１０の運転状態が領域Ｃであるときには、流量コントロール弁６３の開度は、流量コントロール弁６３の位置におけるエンジン冷却液の温度が、図３のグラフの「領域Ｃ」となる範囲で変動する。

ＥＣＵ１００は、エンジン本体１０の運転状態が領域Ｃであるときには、グリルシャッタ８１を開くとともに、ラジエータファン８２を駆動させる。このとき、ＥＣＵ１００は、液温センサＳＷ６の検知結果が第２液温Ｔｗ２になるように、グリルシャッタ８１の開度及びラジエータファン８２の回転数を調整する。具体的には、ＥＣＵ１００は、グリルシャッタ８１の開度を、高開度、すなわち、上下方向に対するフラッパ８１ａの鋭角側の角度（直角を含む）が６０°以上９０°以下となる範囲で調整する。また、ＥＣＵ１００は、ラジエータファン８２の回転数を、エンジン本体１０の運転状態が領域Ａ及びＢであるときよりも高くする。これらにより、エンジン本体１０の運転状態が領域Ａ及びＢであるとき（つまり、エンジン負荷が低負荷であるとき）と比較して、第１及び第２ラジエータ６２，７２を通風する走行風の風量が増大する。これにより、第１及び第２ラジエータ６２，７２を流れる各冷却液を積極的に冷却して、エンジン本体１０を適切に冷却することができる。

一方、吸気系では、吸気（新気）は、第１空気取入部１４１から吸気通路４０に取り入れられる。エンジン本体１０の運転状態が領域Ｃであるときには、ＥＧＲ弁５４が開き状態であるため、第１空気取入部１４１から吸気通路４０に取り入れられた吸気には、ＥＧＲガスが取り込まれる。また、エアバイパス弁４８を全閉状態であるため、吸気（新気＋ＥＧＲガス）は、過給側通路４０ａに向かって流れる。電磁クラッチ４５が接続状態であり、過給機４４は駆動状態であるため、前記通路に向かって流れた吸気は、過給機４４により過給される。これにより、吸気の温度は上昇する。

ＥＣＵ１００は、過給機４４により過給された吸気の温度を第２吸気温度Ｔａ２以下にすべく、インタークーラー４６にインタークーラー冷却液が供給されるように第２ポンプ７１に制御信号を出力する。このとき、ＥＣＵ１００は、単位時間当たりにインタークーラー４６に供給されるインタークーラー冷却液の流量が第３流量となるように、第２ポンプ７１に制御信号を出力する。第３流量は、第２流量よりも多い流量である。このように、インタークーラー４６に供給するインタークーラー冷却液の流量を増加させることによって、吸気の温度を第２吸気温度Ｔａ２以下にすることができる。また、前述したように、エンジン本体１０の運転状態が領域Ｃであるときには、エンジン本体１０の運転状態が領域Ａ及びＢであるときと比較して、第２ラジエータ７２を通風する走行風の風量が増大される。このため、インタークーラー冷却液の温度は、エンジン本体１０の運転状態が領域Ａ及びＢであるときと比較して低くなっている。これにより、吸気の温度を、より効率的に第２吸気温度Ｔａ２以下にすることができる。

過給機４４により過給されかつインタークーラー４６により第２吸気温度Ｔａ２以下に冷却された吸気は、サージタンク４２を介してエンジン本体１０の燃焼室１７に供給される。

以上のように各デバイスを作動制御することにより、エンジン本体１０が領域Ｃで運転しているときには、低温（第２吸気温度Ｔａ２以下）の吸気がエンジン本体１０に導入されるとともに、エンジン本体１０が適切に冷却される。これにより、エンジン本体１０が領域Ｃで運転しているときに、ＳＰＣＣＩ燃焼を安定して行うことができる。

（エンジン本体の運転状態の変化に伴う各デバイスの作動）
図１１は、エンジン本体１０の運転状態の変化に伴う各デバイスの作動状態の変化を示すタイムチャートである。尚、図１１のタイムチャートでは、グリルシャッタ８１の開度等、図８のタイムチャートとは縦軸のスケールが異なるものがある。

先ず、時間ｔ０において、エンジン本体１０の運転状態が領域Ｃであったとする。このとき、前述したように、ＥＣＵ１００は、エンジン冷却液の温度が第２液温Ｔｗ２になって、吸気温度が第２吸気温度Ｔａ２以下になるように各デバイスを作動制御する。

次に、時間ｔ１において、エンジン本体１０の運転状態が領域Ｃから領域Ｂに移ったとする。このとき、ＥＣＵ１００は、エンジン冷却液の温度が第１液温Ｔｗ１未満でかつ第２液温Ｔｗ２より高い状態で、吸気温度が第１吸気温度Ｔａ１となるように各デバイスを作動制御する。具体的には、ＥＣＵ１００は、グリルシャッタ８２の開度を小さくしかつラジエータファン８２の回転数を下げる。これらにより、エンジン冷却液の温度を第１液温Ｔｗ１未満でかつ第２液温Ｔｗより高い温度にする。ＥＣＵ１００は、吸気調整弁１４３を作動させて、第２空気取入部１４１から新気が取り入れられるようにする。また、図１１では図示を省略しているが、ＥＣＵ１００は、電磁クラッチ４５を接続状態にして、過給機４４を駆動状態にするとともに、エアバイパス弁４８を全開にして、吸気の一部を吸気通路４０内でリサーキュレーションさせる。さらに、ＥＣＵ１００は、単位時間当たりにインタークーラー４６に供給するインタークーラー冷却液の流量が減少するように（第３流量から第２流量にするように）、第２ポンプ７１に制御信号を出力する。これらにより、吸気温度を第１吸気温度Ｔａ１にする。

そして、エンジン回転数が減少して、時間ｔ２において、エンジン本体１０の運転状態が領域Ｂから領域Ａに移ったとする。このとき、ＥＣＵ１００は、エンジン冷却液の温度が第１液温Ｔｗ１になるとともに、吸気温度が第１吸気温度Ｔａ１になるように各デバイスを作動制御する。具体的には、ＥＣＵ１００は、流量コントロール弁６３への通電を停止させる。これにより、流量コントロール弁６３は、エンジン冷却液の温度が設定温度以上になるまでは開かないようになる。また、ＥＣＵ１００は、グリルシャッタ８２の開度を小さくしかつラジエータファン８２の回転数を下げる。

前述したように、具体的には、ＥＣＵ１００は、図７に示すように、液温センサＳＷ６の検知結果が第１液温Ｔｗ１以上になるまでは、グリルシャッタ８２を全閉にしかつラジエータファン８２の回転数を０にする。これらにより、エンジン冷却液の温度を第１液温Ｔｗ１にする。そして、ＥＣＵ１００は、液温センサＳＷ６の検知結果が第１液温Ｔｗ１以上になったときには、グリルシャッタ８１を開きかつラジエータファン８２の回転数を上昇させる。図１１に示すように、このときのグリルシャッタ８１の開度及びラジエータファン８２の回転数は、エンジン本体１０の運転状態が領域Ｂであるときの、グリルシャッタ８２の開度及びラジエータファン８２の回転数よりも低い。これにより、エンジン本体１０の運転状態が領域Ａであるときには、エンジン本体１０の運転状態が領域Ｂ，Ｃであるときと比較して、第１ラジエータ６２を通過する空気の流量が減少する。第１ラジエータ６２を通過する空気の流量が減少することで、第１ラジエータ６２を通過する空気は、第１ラジエータ６２を流通する冷却液との熱交換により満遍なく加熱される。これらの結果、第２空気取入部１４２から第１吸気温度Ｔａ１の吸気が吸気通路４０に取り入れられるようになる。尚、図１１では図示を省略しているが、前述したように、ＥＣＵ１００は、電磁クラッチ４５を遮断状態にして、過給機４４を非駆動状態にするとともに、エアバイパス弁４８を全開にしてバイパス通路４７を介してエンジン本体１０に吸気を導入させるようにする。

（まとめ）
以上のように、本実施形態では、第１ラジエータ６２を通過した空気を新気として吸気通路４０に取り込む第２空気取入部１４２を備え、エンジン１が、Ａ／Ｆ又はＧ／Ｆが相対的に低いリーン運転領域（領域Ａ）であるときには、Ａ／Ｆ又はＧ／Ｆが相対的に高いリッチ運転領域（領域Ｂ，Ｃ）であるときと比較して、第１ラジエータ６２に流通させるエンジン冷却液の温度を高くするとともに、第１ラジエータ６２を通過する空気の流量を減少させる。第２空気取入部１４２は、第１ラジエータ６２を通過した空気を新気として取り込む（厳密には、第２ラジエータ７２を通過した空気も新気として取り込んでいる）ため、第２空気取入部１４２から吸気通路４０に取り入れられる空気は、第１ラジエータ６２を流通するエンジン冷却液と熱交換して温められた空気である。エンジン本体１０の運転状態が領域Ａであるときには、第１ラジエータ６２に流通させるエンジン冷却液の温度を高くするため、第１ラジエータ６２を通過した空気の温度は、エンジン本体１０の運転状態が領域Ｂ，Ｃであるときと比較して高くなる。また、エンジン本体１０の運転状態が領域Ａであるときには、エンジン本体１０の運転状態が領域Ｂ，Ｃであるときと比較して、第１ラジエータ６２を通過する空気の流量を減少させるため、第１ラジエータ６２を通過する空気は、第１ラジエータ６２を流通するエンジン冷却液との熱交換により満遍なく加熱される。これらにより、第２空気取入部６２から吸気通路４０に取り入れられる空気の温度は、エンジン本体１０の運転状態が領域Ａであるときの方が領域Ｂ，Ｃであるときよりも高くなる。この結果、エンジン本体の運転状態がリーン運転領域（領域Ａ）であるときには、エンジン本体１０の運転状態がリッチ運転領域（領域Ｂ，Ｃ）であるときと比較して、温度の高い吸気をエンジン本体１０に導入することができる。

また、第１ラジエータ６２を通過した空気を新気として吸気通路４０に取り込むには、本実施形態の如く、空気取入部（第２空気取入部１４３）を第１ラジエータ６２の車両後側に設けるだけでよいため、複雑な構成は必要ない。

したがって、簡単な構成で、リーン運転領域（領域Ａ）における圧縮開始時の混合気の温度を高くして、リーン運転領域での燃焼安定性を向上させることができる。

また、本実施形態では、エンジン本体１０の運転状態が領域Ａであるときには、エンジン本体の運転状態が領域Ｂ，Ｃであるときと比較して、グリルシャッタ８１の開度を小さくすることにより、第１ラジエータ６２を通過する空気の流量を減少させる。グリルシャッタ８１は、車両に一般に設けられている装置であるため、第１ラジエータ６２を通過する空気の流量を調整するための新たな機構を設ける必要がない。したがって、より簡単な構成で、リーン運転領域における圧縮開始時の混合気の温度を高くして、リーン運転領域での燃焼安定性を向上させることができる。

また、本実施形態では、エンジン本体１０の運転状態が領域Ａであるときには、エンジン本体１０の運転状態が領域Ｂ，Ｃであるときと比較して、ラジエータファン８２の回転数を小さくすることにより、第１ラジエータ６２を通過する空気の流量を減少させる。ラジエータファン８２は、車両に一般に設けられている装置であるため、第１ラジエータ６２を通過する空気の流量を調整するための新たな機構を設ける必要がない。したがって、一層簡単な構成で、リーン運転領域における圧縮開始時の混合気の温度を高くして、リーン運転領域での燃焼安定性を向上させることができる。

また、本実施形態では、エンジン本体１０の運転状態が領域Ａであるときには、エンジン本体１０の運転状態が領域Ｂ，Ｃであるときと比較して、流量コントロール弁６３の開度を小さくして、第１冷却経路６０を循環するエンジン冷却液の流量を小さくすることで、第１ラジエータ６２に流通させるエンジン冷却液の温度を高くする。流量コントロール弁６３は、供給する電力の大きさに応じて開度を調整可能であるため、第１冷却経路６０を循環する冷却液の流量は、容易に調整することができる。よって、より一層簡単な構成で、リーン運転領域における圧縮開始時の混合気の温度を高くして、リーン運転領域での燃焼安定性を向上させることができる。

また、本実施形態では、ＥＣＵ１００は、エンジン本体１０の運転状態が領域Ａであるときには、液温センサＳＷ６により検知される検知温度が第１液温Ｔｗ１になるように、グリルシャッタ８１及びラジエータファン８２に制御信号を出力する。これにより、エンジン本体１０の運転状態が領域Ａであるときには、エンジン冷却液の温度が第１液温Ｔｗ１に維持される。この結果、簡単な構成で、リーン運転領域における圧縮開始時の混合気の温度を高くして、リーン運転領域での燃焼安定性をより効果的に向上させることができる。

ここに開示された技術は、前記実施形態に限られるものではなく、請求の範囲の主旨を逸脱しない範囲で代用が可能である。

例えば、前述の実施形態では、ＥＣＵ１００は、エンジン本体１０の運転状態が領域Ａであるときには、液温センサＳＷ６により検知される検知温度が第１液温Ｔｗ１になるように、グリルシャッタ８１及びラジエータファン８２に制御信号を出力していた。これに限らず、グリルシャッタ８１及びラジエータファン８２の一方にのみ制御信号を出力してもよい。また、例えば、まず、ラジエータファン８２の回転数のみを調整し、その調整後、一定期間経過しても液温センサＳＷ６の検知結果が第１液温Ｔｗ１にならなかったときに、グリルシャッタ８１の開度を調整するような制御を行ってもよい。

また、前述の実施形態では、ＥＣＵ１００は、エンジン本体１０の運転状態が領域Ａであるときには、液温センサＳＷ６により検知される検知温度が第１液温Ｔｗ１になるように、グリルシャッタ８１及びラジエータファン８２に制御信号を出力していた。これに代えて、又はこれに加えて、ＥＣＵ１００は、吸気温度センサＳＷ２により検知される検知温度が第１吸気温度Ｔａ１になるように、グリルシャッタ８１及びラジエータファン８２の少なくとも一方に制御信号を出力してもよい。

また、前述の実施形態では、吸気通路４０の空気取入部は、第１空気取入部１４１と第２空気取入部１４２との２つがあった。これに限らず、吸気通路４０の空気取入部は第２空気取入部１４１だけでもよい。ただし、エンジン負荷が高負荷であるときに、第２吸気温度Ｔａ２以下の吸気をエンジン本体１０に供給するという観点からは、第１空気取入部１４１を設けることが好ましい。

前述の実施形態は単なる例示に過ぎず、本開示の範囲を限定的に解釈してはならない。本開示の範囲は請求の範囲によって定義され、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本開示の範囲内のものである。

ここに開示された技術は、気筒を有するエンジン本体と、エンジン本体に接続された吸気通路とを有し、少なくともエンジン本体の暖機後における運転領域として、気筒内に形成される混合気の空燃比Ａ／Ｆ、若しくは、気筒内の全ガス重量Ｇと気筒内に供給される燃料の重量Ｆとの関係Ｇ／Ｆが相対的に低いリーン運転領域と、Ａ／Ｆ若しくはＧ／Ｆが相対的に高いリッチ運転領域とを有するエンジンの吸気温度制御装置として有用である。

１ エンジン
１０ エンジン本体
４０ 吸気通路
６０ 第１冷却経路
６２ 第１ラジエータ
６３ 流量コントロール弁
８１ グリルシャッタ
８２ ラジエータファン
１００ ＥＣＵ（制御部）
１４２ 第２空気取入部

Claims (5)

1. 気筒を有するエンジン本体と、該エンジン本体に接続された吸気通路とを有し、少なくとも前記エンジン本体の暖機後における運転領域として、前記気筒内に形成される混合気の空燃比Ａ／Ｆ、若しくは、前記気筒内の全ガス重量Ｇと該気筒内に供給される燃料の重量Ｆとの関係であるＧ／Ｆが相対的に低いリーン運転領域と、前記Ａ／Ｆ若しくは前記Ｇ／Ｆが相対的に高いリッチ運転領域とを有するエンジンの吸気温度制御装置であって、
   前記エンジン本体を冷却するための冷却液が流通するラジエータと、
   前記ラジエータを通過した空気を新気として前記吸気通路に取り込む空気取入部とを備え、
   前記エンジン本体の運転状態が前記リーン運転領域であるときには、前記エンジン本体の運転状態が前記リッチ運転領域であるときと比較して、前記ラジエータに流通させる冷却液の温度を高くするとともに、前記ラジエータを通過する空気の流量を減少させることを特徴とする、エンジンの吸気温度制御装置。
2. 請求項１に記載のエンジンの吸気温度制御装置において、
   前記ラジエータの車両前側に設けられ、エンジンルーム内に取り入れる空気の流量を調整するグリルシャッタを更に備え、
   前記エンジン本体の運転状態が前記リーン運転領域であるときには、前記エンジン本体の運転状態が前記リッチ運転領域であるときと比較して、前記グリルシャッタの開度を小さくすることにより、前記ラジエータを通過する空気の流量を減少させることを特徴とする、エンジンの吸気温度制御装置。
3. 請求項１又は２に記載のエンジンの吸気温度制御装置において、
   前記ラジエータの車両後側でかつ前記空気取入部の車両前側に設けられ、エンジンルーム内に空気を引き込むためのファンを更に備え、
   前記エンジン本体の運転状態が前記リーン運転領域であるときには、前記エンジン本体の運転状態が前記リッチ運転領域であるときと比較して、前記ファンの回転数を小さくすることにより、前記ラジエータを通過する空気の流量を減少させることを特徴とする、エンジンの吸気温度制御装置。
4. 請求項１～３のいずれか１つに記載のエンジンの吸気温度制御装置において、
   前記エンジン本体及び前記ラジエータを流通する冷却液が流れる経路に設けられ、該経路を循環する冷却液の流量を調整する流量コントロール弁を更に備え、
   前記流量コントロール弁は、供給する電力の大きさに応じて開度を調整可能に構成されており、
   前記エンジン本体の運転状態が前記リーン運転領域であるときには、前記エンジン本体の運転状態が前記リッチ運転領域であるときと比較して、前記流量コントロール弁の開度を小さくして、前記経路を循環する冷却液の流量を小さくすることで、前記ラジエータに流通させる冷却液の温度を高くすることを特徴とする、エンジンの吸気温度制御装置。
5. 請求項１に記載のエンジンの吸気温度制御装置において、
   前記ラジエータの車両前側に設けられ、エンジンルーム内に取り入れる空気の流量を調整するグリルシャッタと、
   前記ラジエータの車両後側でかつ前記空気取入部の車両前側に設けられ、前記エンジンルーム内に空気を引き込むためのファンと、
   前記エンジン本体及び前記ラジエータを流通する冷却液が流れる経路に設けられ、該経路を流通する冷却液の温度を検知する液温検知部と、
   前記グリルシャッタ及び前記ファンを作動制御する制御部とを更に備え、
   前記制御部は、前記エンジン本体の運転状態が前記リーン運転領域であるときには、前記液温検知部により検知される検知温度が第１温度になるように、前記グリルシャッタ及び前記ファンの少なくとも一方に制御信号を出力することを特徴とする、エンジンの吸気温度制御装置。

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