JP7172577B2 - 過給機付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、過給機付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、吸気通路に機械式過給機が設けられた過給機付エンジンが知られている。

例えば、特許文献１には、吸気通路に介在される機械式過給機と、該機械式過給機への駆動力の伝達を断続するクラッチ手段と、機械式過給機をバイパスするエアバイパス通路を備えた過給機付エンジンが開示されている。特許文献１の過給機付エンジンは、該過給機付エンジンの運転領域が低負荷高回転領域であるときには、クラッチ手段をＯＮにして機械式過給機に駆動力を伝達させるとともに、エアバイパス通路を開通させるようにしている。また、特許文献１の過給機付エンジンは、該過給機付エンジンの運転領域が高負荷領域であるときには、クラッチ手段をＯＮにして機械式過給機に駆動力を伝達させるとともに、エアバイパス通路を閉じるようにしている。

特許３５６４９８９号公報

ところで、特許文献１に記載の過給機付エンジン（以下、単にエンジンという）のように、機械式過給機に駆動力を伝達させるとともに、エアバイパス通路を開通させると、機械式過給機を通過した吸気はエアバイパス通路を通って機械式過給機の上流側に戻る。これにより、吸気通路内の吸気は、機械式過給機及びエアバイパス通路を介して吸気通路内で循環される（リサーキュレーションされる）。リサーキュレーションされる吸気は、機械式過給機により一時的に圧縮されて、温度が高くなる。このため、車両の加速時など、エンジンの負荷が低負荷状態から高負荷状態となる過渡時には、高温の吸気が気筒内に供給される。

エンジンが高負荷状態であるときに、高温の吸気が気筒内に供給されると、意図しないタイミングでの燃料の早期着火やノッキングといった異常燃焼が発生する可能性がある。このため、エンジンの負荷が低負荷状態から高負荷状態となる過渡時において、吸気温度を調整して、異常燃焼を抑制させるには改良の余地がある。

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、過給機付エンジンの負荷が低負荷状態から高負荷状態となる過渡時における異常燃焼を抑制することにある。

前記課題を解決するために、ここに開示された技術では、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、該吸気通路に設けられた機械式過給機とを有し、少なくとも前記エンジン本体の暖機後において、燃料と吸気との混合気を圧縮自着火させるＣＩ燃焼を行う過給機付エンジンの吸気温度制御装置を対象として、前記機械式過給機の駆動と非駆動とを切り換えるクラッチと、前記吸気通路における前記機械式過給機の直下流に設けられたインタークーラーと、前記機械式過給機及び前記インタークーラーをバイパスするように、前記吸気通路における前記機械式過給機の上流側の部分と前記インタークーラーの下流側の部分とを接続するバイパス通路と、前記バイパス通路に配置され、該バイパス通路を開閉するための吸気流量調整弁と、前記インタークーラーに冷却液を供給するためのポンプと、前記クラッチ、前記吸気流量調整弁、及び前記ポンプに制御信号を出力する制御部とを備え、前記ポンプは、供給される電力により冷却液の吐出量が変化する電動ポンプであり、前記制御部は、前記エンジン本体の負荷が所定負荷以上の高負荷である第１運転領域において、前記機械式過給機が駆動状態となりかつ前記バイパス通路が閉じ状態となるように、前記クラッチ及び前記吸気流量調整弁に制御信号を出力するとともに、前記インタークーラーに冷却液が供給されるように前記ポンプに制御信号を出力し、前記エンジン本体の負荷が前記所定負荷未満の低負荷でかつ前記エンジン本体の回転数が所定回転数以上の高回転である第２運転領域において、前記機械式過給機が駆動状態となりかつ前記バイパス通路が開き状態となって、前記吸気通路を流れる吸気が前記バイパス通路を通じて循環するように、前記クラッチ及び前記吸気流量調整弁に制御信号を出力するとともに、前記インタークーラーに冷却液が供給されるように前記ポンプに制御信号を出力し、前記エンジン本体の負荷が前記低負荷でかつ前記エンジン本体の回転数が前記所定回転数未満の低回転である第３運転領域において、前記機械式過給機が非駆動状態となりかつ前記バイパス通路が開き状態となるように、前記クラッチ及び前記吸気流量調整弁に制御信号を出力するとともに、前記インタークーラーに冷却液が供給されるように前記ポンプに制御信号を出力し、さらに制御部は、前記第２運転領域において単位時間当たりに前記インタークーラーに供給される冷却液の流量が、前記第１運転領域において単位時間当たりに前記インタークーラーに供給される冷却液の流量よりも少なくなるように、前記ポンプに制御信号を出力する一方、前記第３運転領域において単位時間当たりに前記インタークーラーに供給される冷却液の流量が、前記第２運転領域において単位時間当たりに前記インタークーラーに供給される冷却液の流量よりも少なくなるように、前記ポンプに制御信号を出力する、という構成でもよい。

すなわち、第３運転領域では、吸気はバイパス通路を通るため、吸気を冷却する用途としてはインタークーラーに冷却液を供給する必要はない。しかし、第３運転領域でもインタークーラーに冷却液を供給しておくことにより、車両の加速などによって、エンジン本体の運転状態が第３運転領域から第１運転領域になるときに、インタークーラーによる吸気の冷却を応答性よく行うことができる。このとき、単位時間当たりにインタークーラーに供給される冷却液の流量を、前記第２運転領域において単位時間当たりに前記インタークーラーに供給される冷却液の流量よりも少なくすることにより、ポンプに供給する電力を出来る限り小さくすることができる。これにより、ポンプの消費電力を抑えることができる。

また、この構成によると、第２運転領域において、機械式過給機が駆動状態となりかつバイパス通路が開き状態となっているため、吸気通路内の吸気は、機械式過給機及びバイパス通路を介して吸気通路内で循環される（リサーキュレーションされる）。このとき、インタークーラーに冷却液が供給されるため、リサーキュレーション中の吸気はインタークーラーによって冷却される。これにより、過給機付エンジンの負荷が低負荷状態から高負荷状態となる過渡時において、高温の吸気がエンジン本体に供給されるのを抑制することができる。したがって、過給機付エンジンの負荷が低負荷状態から高負荷状態となる過渡時における異常燃焼を抑制することができる。

また、過給機付エンジンの負荷が低負荷状態からインタークーラーに冷却液を供給させることで、前記過渡時において冷却液の流量を増大させる場合に、応答性よく冷却液の流量を増大させることができる。

また、エンジン本体が高負荷である第１運転領域では、異常燃焼を抑制することに加えて、吸気の密度を高くするために、吸気温度を出来る限り低くすることが求められる。一方で、第２運転領域では、吸気の密度を高くする要求は低く、ＣＩ燃焼での燃焼安定性の観点からは、吸気温度をある程度高くすることが求められる。そこで、第２運転領域において単位時間当たりにインタークーラーに供給される冷却液の流量を、第１運転領域において単位時間当たりにインタークーラーに供給される冷却液の流量よりも少なくする。これにより、前記過渡時における異常燃焼を抑制するとともに、各運転領域における燃焼安定性を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、リサーキュレーション中の吸気はインタークーラーによって冷却される。これにより、過給機付エンジンの負荷が低負荷状態から高負荷状態となる過渡時において、高温の吸気がエンジン本体に供給されるのを抑制されて、該過渡時における異常燃焼を抑制することができる。

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。 エンジン本体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。Ｓ
ＰＣＣＩ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。詳しくは後述するが、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。これは、過給機４４が駆動することで、過給側通路４０ａに負圧が生じるためである。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。これらのことから、エアバイパス弁４８は、燃焼室１７に導入する吸気量を調整する吸気流量調整弁を構成する。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とを有する。

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、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を流れる各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、吸気切換弁１４３が設けられている。吸気切換弁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切換弁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に設けられた吸気切換弁１４３と、第２空気取入部１４２に設けられた吸気切換弁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（Ce
ntral 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、及び吸気切換弁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、エンジン本体１０の運転領域マップを例示している。エンジン本体１０の運転領域マップは、エンジン負荷及びエンジン回転数によって定められており、エンジン負荷の高低及びエンジン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。尚、領域Ａは第３運転領域に相当し、領域Ｂは第２運転領域に相当し、領域Ｃは第１運転領域に相当する。

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内の混合気の空燃比Ａ／Ｆ、又は気筒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が理論空燃比よりも大きいリーンな状態で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。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、圧縮端温度を高くする必要がある。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、吸気切換弁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、設定液温よりも高い。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。

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。

ＥＣＵ１００は、液温センサＳＷ６の検知結果が第１液温Ｔｗ１未満になったとき、又は、吸気温度センサＳＷ２の検知結果が第１吸気温度Ｔａ１未満になったときには、グリルシャッタ８１の開度を下げる制御、及びラジエータファン８２の回転数を下げる制御の少なくとも一方を実行する。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。また、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。

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。すなわち、第１吸気温度Ｔａ１の吸気がバイパス通路４７を通っているときに、過給側通路４０ａは、バイパス通路４７からの機械的な伝熱により温められる。このため、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）になった瞬間には、伝熱により温められた高温の空気がエンジン本体１０に導入されるようになる。これを抑制するために、過給機４４が非駆動状態（つまり、電磁クラッチ４５が遮断状態）であっても、インタークーラー４６にインタークーラー冷却液を供給して、過給側通路４０ａ内の空気が過剰に温められないようにしている。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、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。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の運転状態が領域Ｂであるときにも、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７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、吸気切換弁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。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７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。

そこで、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。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８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、吸気切換弁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、過給側通路４０ａ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。

そこで、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。尚、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、エンジン負荷が高いほど、エンジン本体１０に導入する吸気の温度を低くすべく、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多くするように、第２ポンプ７１に制御信号を出力してもよい。

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９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。先ず時間ｔ０において、エンジン本体１０の運転状態が領域Ａ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１液温Ｔｗ１になって、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。

次に、エンジン回転数が上昇して、時間ｔ１において、エンジン本体１０の運転状態が領域Ａ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、流量コントロール弁６３への通電をオンにしかつグリルシャッタ８１の開度を大きくしかつラジエータファン８２の回転数を上げて、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Ｔｗ２より高い温度にする。また、図９では省略しているが、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、ＥＧＲ弁５４を開き状態にする。これにより、吸気温度を第１吸気温度Ｔａ１にする。

そして、さらにエンジン負荷が上昇して、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Ｃ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２液温Ｔｗ２になるとともに、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。具体的には、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、グリルシャッタ８１の開度を大きくしかつラジエータファン８２の回転数を上げる。これらにより、エンジン冷却液の温度を第２液温Ｔｗ２にする。また、ＥＣＵ１００は、吸気切換弁１４３を作動させて、第１空気取入部１４１から新気が取り入れられるようにする。さらに、ＥＣＵ１００は、第２ポンプ７１の流量を増大させる（第２流量から第３流量にする）。これらにより、吸気温度を第２吸気温度Ｔａ２以下にする。尚、図９では省略しているが、ＥＣＵ１００は、エアバイパス弁４８を全閉状態にして、過給された吸気がエンジン本体１０に供給されるようにする。

ここで、吸気をリサーキュレーションさせる場合、リサーキュレーションされる吸気は、過給機４４により一時的に圧縮されて、温度が高くなる。このため、エンジン負荷が低負荷の状態で吸気のリサーキュレーションを行う場合、例えば、前記車両の加速時など、エンジン負荷が低負荷から高負荷になる過渡時には、高温の吸気が気筒内に供給されるおそれがある。エンジン１が高負荷状態であるときに、高温の吸気が気筒内に供給されると、意図しないタイミングでの燃料の早期着火やノッキングといった異常燃焼が発生する可能性がある。

これに対して、本実施形態では、エンジン負荷が低負荷である領域Ｂにおいて、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ため、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。これにより、図９に示すように、吸気温度を第１吸気温度Ｔａ１程度に維持させることができる。これにより、エンジン負荷が低負荷状態から高負荷状態となる（領域Ｂから領域Ｃになる）過渡時において、高温の吸気がエンジン本体１０に供給されるのを抑制することができる。したがって、エンジン負荷が低負荷状態から高負荷状態となる過渡時における異常燃焼を抑制することができる。尚、ＥＣＵ１００は、エンジン本体１０の運転状態が領域Ｂである範囲において、エンジン負荷が高いほど、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大きくするようにしてもよい。

また、エンジン本体１０の運転状態が領域Ｂであるときにおいてもインタークーラー４
６にインタークーラー冷却液を供給させることで、本実施形態のように、前記過渡時において冷却液の流量を増大させる場合に、応答性よくインタークーラー冷却液の流量を増大させることができる。これによっても、前記過渡時において高温の吸気がエンジン本体１０に供給されるのを抑制することができる。この結果、エンジン負荷が低負荷状態から高負荷状態となる過渡時における異常燃焼をより効果的に抑制することができる。

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Ｂであるときにおいても流量コントロール弁６３に通電させる。これにより、エンジン本体１０のウォータジャケット１２ａを通るエンジン冷却液の流量が多くなる。これにより、エンジン本体１０を予めある程度冷却しておけば、エンジン本体１０の運転状態が領域Ｃになったときに、燃料の早期着火により燃焼トルクが低下してしまうのを抑制することができる。

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Ｂである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の回転数を、エンジン本体１０の運転状態が領域Ａであるときよりも大きくする。これにより、前述のように、エンジン本体１０を予めある程度冷却しておくことができ、エンジン本体１０の運転状態が領域Ｃになったときに、燃料の早期着火により燃焼トルクが低下してしまうのを抑制することができる。

また、本実施形態では、エンジン本体１０の運転状態が領域Ｂであるときにおいても電磁クラッチ４５を接続状態して過給機４４を作動させているため、電磁クラッチ４５の信頼性を向上させることができる。すなわち、エンジン１の回転数が高い状態では、電磁クラッチ１０のうちエンジン本体１０のクランクシャフト１５と連結された部分は、高速で回転している。この状態で電磁クラッチ４５を遮断状態から接続状態すると、電磁クラッチ４５のうち過給機４４と連結された側に急激に大きな回転力が加えられてしまい、電磁クラッチ４５の信頼性に悪影響が生じるおそれがある。このため、エンジン回転数が所定回転数以上の高い領域Ｂにおいて、予め電磁クラッチ４５を接続状態にしておくことにより、電磁クラッチ４５の信頼性を向上させることができる。

したがって、本実施形態では、ＥＣＵ１００は、エンジン本体１０の負荷が所定負荷Ｔｑ以上の高負荷である領域Ｃ（第１運転領域）において、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に制御信号を出力するとともに、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一方、エンジン本体１０の負荷が所定負荷Ｔｑ未満の低負荷でかつエンジン本体１０の回転数が所定回転数Ｎｅ以上の高回転である領域Ｂ（第２運転領域）において、過給機４４が駆動状態となりかつバイパス通路４７が開き状態となって、非過給の状態で吸気通路４０を流れる吸気がバイパス通路４７を通じて循環するように、電磁クラッチ４５及びエアバイパス弁４８に制御信号を出力するとともに、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、エンジン本体１０の運転状態が領域Ｂであるときには、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内で再循環される（リサーキュレーションされる）。このとき、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ため、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。これにより、エンジン負荷が低負荷状態から高負荷状態となる過渡時において、高温の吸気がエンジン本体１０に供給されるのを抑制することができる。したがって、エンジン負荷が低負荷状態から高負荷状態となる過渡時における異常燃焼を抑制することができる。

また、本実施形態において、ＥＣＵ１００は、エンジン本体１０の運転状態が領域Ｂで
あるときに、ＥＧＲ通路５２が開き状態となるようにＥＧＲ弁５４に制御信号を出力する。ＥＧＲ通路５２から吸気通路４０に還流されるＥＧＲガスは、比較的温度が高い。このため、ＥＧＲガスが含まれる吸気をリサーキュレーションする場合は、特に吸気温度が高くなりやすく、前記過渡時に異常燃焼が発生する可能性が高くなる。したがって、インタークーラー４６によりリサーキュレーション中の吸気を冷却することで、前記過渡時における異常燃焼を抑制するという効果をより適切に発揮することができる。

また、本実施形態において、ＥＣＵ１００は、エンジン本体１０の運転状態が領域Ｂであるときの、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（第２流量）が、エンジン本体１０の運転状態が領域Ｃであるときの、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（第３流量）よりも少なくなるように、第２ポンプ７１に制御信号を出力する。すなわち、エンジン本体１０が高負荷である領域Ｃでは、異常燃焼を抑制することに加えて、吸気の密度を高くするために、吸気温度を出来る限り低くすることが求められる。一方で、領域Ｂでは、吸気の密度を高くする要求は低く、ＣＩ燃焼での燃焼安定性の観点からは、吸気温度をある程度高くすることが求められる。エンジン本体１０の運転状態が領域Ｂであるときの、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を、エンジン本体１０の運転状態が領域Ｃであるときの、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よりも少なくする。これにより、前記過渡時における異常燃焼を抑制するとともに、各運転領域における燃焼安定性を向上させることができる。

また、本実施形態において、ＥＣＵ１００は、エンジン本体１０の負荷が所定負荷Ｔｑ未満の低負荷でかつエンジン本体１０の回転数が所定回転数Ｎｅ未満の低回転である領域Ａにおいて、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に制御信号を出力するとともに、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。さらにＥＣＵ１００は、エンジン本体１０の運転状態が領域Ａであるときの、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、エンジン本体１０の運転状態が領域Ｂであるときの、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よりも少なくなるように、第２ポンプ７１に制御信号を出力する。すなわち、エンジン本体１０の運転状態が領域Ａであるときでもインタークーラー４６にインタークーラー冷却液を供給しておくことにより、車両の加速などによって、エンジン本体１０の運転状態が領域Ａから領域Ｃになるときに、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ことができる。このとき、単位時間当たりにインタークーラーに供給されるインタークーラー冷却液の流量を、エンジン本体１０の運転状態が領域Ｂであるときの、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よりも少なくすることにより、第２ポンプ７１に供給する電力を出来る限り小さくすることができる。これにより、第２ポンプ７１の消費電力を抑えることができる。

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、エンジン本体１０の運転状態が領域Ａであるときにもインタークーラー４６にインタークーラー冷却液を供給していたが、エンジン本体１０の運転状態が領域Ａであるときには、必ずしも、インタークーラー４６にインタークーラー冷却液を供給する必要はない。

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１４２だけでもよい。しかし、エンジン負荷が高負荷であるときに、第２吸気温度Ｔａ２程度の吸気をエンジン本体１０に導入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。

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Ｂであるときには、吸気切換弁１４３を、第１空気取入部１４１が全閉状態となり、第２空気取入部１４２が全開状態となるように作動制御していた。これに限らず、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、第１空気取入部１４１と第２空気取入部１４２との両方が開くように、吸気切換弁１４３を作動制御してもよい。この場合には、ＥＣＵ１００は、第１空気取入部１４１から取り入れられる新気の量と第２空気取入部１４２から取り入れられる新気の量との比率が適切な比率になるように、第１空気取入部１４１の開度と第２空気取入部１４２の開度とを調整する。

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、エンジン本体と、エンジン本体に接続された吸気通路と、吸気通路に設けられた機械式過給機とを有する過給機付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
４４ 機械式過給機
４５ 電磁クラッチ
４６ インタークーラー
４７ バイパス通路
４８ エアバイパス弁（吸気流量調整弁）
５２ ＥＧＲ通路
５４ ＥＧＲ弁
７１ 第２ポンプ
１００ ＥＣＵ（制御部）

Claims (1)

1. 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、該吸気通路に設けられた機械式過給機とを有し、少なくとも前記エンジン本体の暖機後において、燃料と吸気との混合気を圧縮自着火させるＣＩ燃焼を行う過給機付エンジンの吸気温度制御装置であって、
   前記機械式過給機の駆動と非駆動とを切り換えるクラッチと、
   前記吸気通路における前記機械式過給機の直下流に設けられたインタークーラーと、
   前記機械式過給機及び前記インタークーラーをバイパスするように、前記吸気通路における前記機械式過給機の上流側の部分と前記インタークーラーの下流側の部分とを接続するバイパス通路と、
   前記バイパス通路に配置され、該バイパス通路を開閉するための吸気流量調整弁と、
   前記インタークーラーに冷却液を供給するためのポンプと、
   前記クラッチ、前記吸気流量調整弁、及び前記ポンプに制御信号を出力する制御部とを備え、
   前記ポンプは、供給される電力により冷却液の吐出量が変化する電動ポンプであり、
   前記制御部は、
   前記エンジン本体の負荷が所定負荷以上の高負荷である第１運転領域において、前記機械式過給機が駆動状態となりかつ前記バイパス通路が閉じ状態となるように、前記クラッチ及び前記吸気流量調整弁に制御信号を出力するとともに、前記インタークーラーに冷却液が供給されるように前記ポンプに制御信号を出力し、
   前記エンジン本体の負荷が前記所定負荷未満の低負荷でかつ前記エンジン本体の回転数が所定回転数以上の高回転である第２運転領域において、前記機械式過給機が駆動状態となりかつ前記バイパス通路が開き状態となって、前記吸気通路を流れる吸気が前記バイパス通路を通じて循環するように、前記クラッチ及び前記吸気流量調整弁に制御信号を出力するとともに、前記インタークーラーに冷却液が供給されるように前記ポンプに制御信号を出力し、
   前記エンジン本体の負荷が前記低負荷でかつ前記エンジン本体の回転数が前記所定回転数未満の低回転である第３運転領域において、前記機械式過給機が非駆動状態となりかつ前記バイパス通路が開き状態となるように、前記クラッチ及び前記吸気流量調整弁に制御信号を出力するとともに、非過給状態であっても前記インタークーラーに冷却液が供給されるように前記ポンプに制御信号を出力し、
   さらに制御部は、前記第２運転領域において単位時間当たりに前記インタークーラーに供給される冷却液の流量が、前記第１運転領域において単位時間当たりに前記インタークーラーに供給される冷却液の流量よりも少なくなるように、前記ポンプに制御信号を出力する一方、前記第３運転領域において単位時間当たりに前記インタークーラーに供給される冷却液の流量が、前記第２運転領域において単位時間当たりに前記インタークーラーに供給される冷却液の流量よりも少なくなるように、前記ポンプに制御信号を出力することを特徴とする、過給機付エンジンの吸気温度制御装置。
   

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