(57)【要約】【課題】インタークーラのコアの底部における液体成分の貯留を抑制する。【解決手段】インタークーラ１５は、内燃機関の吸気ＩＧが水平方向に流されるコア６１と、コアの入口側に接続された入口側ヘッダ６２と、コアの出口側に接続された出口側ヘッダ６３と、コアの上部における吸気の流れを選択的に禁止するように構成された弁機構６４とを備える。【選択図】図２
2020105966.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気が水平方向に流されるコアと、
前記コアの入口側に接続された入口側ヘッダと、
前記コアの出口側に接続された出口側ヘッダと、
前記コアの上部における吸気の流れを選択的に禁止するように構成された弁機構と、
を備えたことを特徴とするインタークーラ。
【請求項２】
前記入口側ヘッダは、
当該入口側ヘッダを上部と下部に仕切る入口側仕切壁と、
前記入口側ヘッダの下部に設けられた入口管と、
を有し、
前記弁機構は、
前記入口側仕切壁に設けられた入口側連通路と、
前記入口側連通路に設けられた弁と、
を有する
請求項１に記載のインタークーラ。
【請求項３】
前記出口側ヘッダは、
当該出口側ヘッダを上部と下部に仕切る出口側仕切壁と、
前記出口側ヘッダの下部に設けられた出口管と、
を有し、
前記弁機構は、
前記出口側仕切壁に設けられた出口側連通路と、
前記出口側連通路に設けられた弁と、
を有する
請求項１または２に記載のインタークーラ。
【請求項４】
前記コア、前記入口側ヘッダおよび前記出口側ヘッダは、それぞれ、上部と下部とに分割され、
上部および下部の前記入口側ヘッダは、それぞれ入口管を有し、
上部および下部の前記出口側ヘッダは、それぞれ出口管を有し、
前記弁機構は、上部の前記入口側ヘッダの入口管、および、上部の前記出口側ヘッダの出口管の少なくとも一方に設けられた弁を備える
請求項１に記載のインタークーラ。
【請求項５】
前記入口側ヘッダは、
当該入口側ヘッダを上部と下部に仕切る入口側仕切壁と、
前記入口側ヘッダの上部に設けられた上部入口管と、
前記入口側ヘッダの下部に設けられた下部入口管と、
を有し、
前記弁機構は、前記上部入口管に設けられた弁を有する
請求項１に記載のインタークーラ。
【請求項６】
前記出口側ヘッダは、
当該出口側ヘッダを上部と下部に仕切る出口側仕切壁と、
前記出口側ヘッダの上部に設けられた上部出口管と、
前記出口側ヘッダの下部に設けられた下部出口管と、
を有し、
前記弁機構は、前記上部出口管に設けられた弁を有する
請求項１または５に記載のインタークーラ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載のインタークーラにおける前記弁機構を制御するための制御装置であって、
前記コアの底部に液体成分を貯留させるような所定の貯留条件が成立したとき、前記コアの上部における吸気の流れを禁止するよう前記弁機構を作動させる制御ユニットを備えたことを特徴とする制御装置。
【請求項８】
前記貯留条件は、前記出口側ヘッダから排出される吸気の出口温度が所定の出口温度閾値以下であり、且つその状態が所定時間以上継続したという第１条件が満たされることを、成立条件に含む
請求項７に記載の制御装置。
【請求項９】
前記内燃機関は、ブローバイガスを前記インタークーラの上流側の吸気通路に環流させるためのブローバイガス通路を有し、
前記貯留条件は、前記ブローバイガスの流量が所定の流量閾値以上になったという第２条件が満たされることを、成立条件に含む
請求項７または８に記載の制御装置。
【請求項１０】
前記貯留条件は、前記コアの上部における吸気の流れを許容した状態が所定時間以上継続したという第３条件が満たされることを、成立条件に含む
請求項７〜９のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項１１】
前記貯留条件は、前記出口側ヘッダから排出される吸気の出口温度が所定の出口温度閾値以下であり、且つ、吸気流量が所定の吸気流量閾値以下であるという第４条件が満たされることを、成立条件に含む
請求項７〜１０のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項１２】
前記制御ユニットは、地図情報に基づき前記内燃機関の負荷が所定の負荷閾値以上になると予測したとき、前記コアの上部における吸気の流れを許容するよう前記弁機構を作動させる
請求項７〜１１のいずれか一項に記載の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示はインタークーラおよび制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ターボチャージャを備えた内燃機関では、コンプレッサで過給され温度上昇した吸気を冷却するため、インタークーラが設けられている。インタークーラは、内燃機関の吸気が流されるコアと、コアの入口側に接続された入口側ヘッダと、コアの出口側に接続された出口側ヘッダとを有する。コアは、吸気が流される複数のチューブと、チューブに固着された複数の冷却フィンとを一体的に有し、チューブ内側の吸気の熱をチューブ外側の冷媒に伝達することで、両者の間で熱交換を行い、吸気を冷却する。入口側ヘッダは、上流側吸気通路から導入した吸気を複数のチューブに分配する。出口側ヘッダは、複数のチューブから導入した吸気を集合して下流側吸気通路に排出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３０９９４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、吸気には水等の液体成分が含まれるが、これがインタークーラの底部に溜まることがある。こうした液体成分の貯留が発生すると、例えば、液体成分に含まれる水が低温時に凍結して膨張し、コアを変形または破損させるという不具合を招く可能性がある。
【０００５】
そこで本開示は、かかる事情に鑑みて創案され、その目的は、インタークーラのコアの底部における液体成分の貯留を抑制することができるインタークーラおよび制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一の態様によれば、
内燃機関の吸気が水平方向に流されるコアと、
前記コアの入口側に接続された入口側ヘッダと、
前記コアの出口側に接続された出口側ヘッダと、
前記コアの上部における吸気の流れを選択的に禁止するように構成された弁機構と、
を備えたことを特徴とするインタークーラが提供される。
【０００７】
好ましくは、前記入口側ヘッダは、
当該入口側ヘッダを上部と下部に仕切る入口側仕切壁と、
前記入口側ヘッダの下部に設けられた入口管と、
を有し、
前記弁機構は、
前記入口側仕切壁に設けられた入口側連通路と、
前記入口側連通路に設けられた弁と、
を有する。
【０００８】
好ましくは、前記出口側ヘッダは、
当該出口側ヘッダを上部と下部に仕切る出口側仕切壁と、
前記出口側ヘッダの下部に設けられた出口管と、
を有し、
前記弁機構は、
前記出口側仕切壁に設けられた出口側連通路と、
前記出口側連通路に設けられた弁と、
を有する。
【０００９】
好ましくは、前記コア、前記入口側ヘッダおよび前記出口側ヘッダは、それぞれ、上部と下部とに分割され、
上部および下部の前記入口側ヘッダは、それぞれ入口管を有し、
上部および下部の前記出口側ヘッダは、それぞれ出口管を有し、
前記弁機構は、上部の前記入口側ヘッダの入口管、および、上部の前記出口側ヘッダの出口管の少なくとも一方に設けられた弁を備える。
【００１０】
好ましくは、前記入口側ヘッダは、
当該入口側ヘッダを上部と下部に仕切る入口側仕切壁と、
前記入口側ヘッダの上部に設けられた上部入口管と、
前記入口側ヘッダの下部に設けられた下部入口管と、
を有し、
前記弁機構は、前記上部入口管に設けられた弁を有する。
【００１１】
好ましくは、前記出口側ヘッダは、
当該出口側ヘッダを上部と下部に仕切る出口側仕切壁と、
前記出口側ヘッダの上部に設けられた上部出口管と、
前記出口側ヘッダの下部に設けられた下部出口管と、
を有し、
前記弁機構は、前記上部出口管に設けられた弁を有する。
【００１２】
本開示の他の態様によれば、
前記インタークーラにおける前記弁機構を制御するための制御装置であって、
前記コアの底部に液体成分を貯留させるような所定の貯留条件が成立したとき、前記コアの上部における吸気の流れを禁止するよう前記弁機構を作動させる制御ユニットを備えたことを特徴とする制御装置が提供される。
【００１３】
好ましくは、前記貯留条件は、前記出口側ヘッダから排出される吸気の出口温度が所定の出口温度閾値以下であり、且つその状態が所定時間以上継続したという第１条件が満たされることを、成立条件に含む。
【００１４】
好ましくは、前記内燃機関は、ブローバイガスを前記インタークーラの上流側の吸気通路に環流させるためのブローバイガス通路を有し、
前記貯留条件は、前記ブローバイガスの流量が所定の流量閾値以上になったという第２条件が満たされることを、成立条件に含む。
【００１５】
好ましくは、前記貯留条件は、前記コアの上部における吸気の流れを許容した状態が所定時間以上継続したという第３条件が満たされることを、成立条件に含む。
【００１６】
好ましくは、前記貯留条件は、前記出口側ヘッダから排出される吸気の出口温度が所定の出口温度閾値以下であり、且つ、吸気流量が所定の吸気流量閾値以下であるという第４条件が満たされることを、成立条件に含む。
【００１７】
好ましくは、前記制御ユニットは、地図情報に基づき前記内燃機関の負荷が所定の負荷閾値以上になると予測したとき、前記コアの上部における吸気の流れを許容するよう前記弁機構を作動させる。
【発明の効果】
【００１８】
本開示によれば、インタークーラのコアの底部における液体成分の貯留を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】車両および内燃機関の概略平面図である。
【図２】インタークーラの構成を示す概略正面図である。
【図３】制御のルーチンを示すフローチャートである。
【図４】第１変形例のインタークーラの構成を示す概略正面図である。
【図５】第２変形例のインタークーラの構成を示す概略正面図である。
【図６】第３変形例のインタークーラの構成を示す概略正面図である。
【図７】第３変形例の他のインタークーラの構成を示す概略正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照して本開示の実施形態を説明する。なお本開示は以下の実施形態に限定されない点に留意されたい。
【００２１】
図１は、本開示の実施形態に係る車両および内燃機関の概略平面図である。本実施形態において、車両Ｖは大型車両、具体的にはトラックであり、これには車両動力源として内燃機関（エンジン）１、具体的にはディーゼルエンジンが搭載されている。しかしながら、車両および内燃機関の種類、用途等に特に限定はなく、例えば車両は乗用車等の小型車両であってもよいし、エンジン１はガソリンエンジンであってもよい。車両の前後左右上下の各方向は図示する通りである。
【００２２】
エンジン１は、車両内部の前端部でかつ図示しないキャブの下方に形成されたエンジンルーム内に、縦置き状態で配置されている。車両Ｖの前面部５において、エンジン１の前方に位置する部分には、車両の走行中に車両に向かって吹いてくる走行風ＲＷを、エンジンルーム内のエンジン１に向かって導入するための開口部６が形成されている。そしてこの開口部６にはグリル部材としてのフロントグリル７が設けられている。
【００２３】
エンジン１は、エンジン本体２と、エンジン本体２に接続された吸気通路３および排気通路４とを備える。エンジン本体２は、シリンダヘッド、シリンダブロック、クランクケース等の構造部品と、その内部に収容されたピストン、クランクシャフト、バルブ等の可動部品とを含む。
【００２４】
吸気通路３は、エンジン本体２（特にシリンダヘッド）に接続された吸気マニホールド１０と、吸気マニホールド１０の上流端に接続された吸気管１１とにより主に画成される。吸気マニホールド１０は、吸気管１１から送られてきた吸気ＩＧを各気筒の吸気ポートに分配供給する。吸気管１１には、上流側から順に、エアクリーナ１２、エアフローメータ１３、ターボチャージャ１４のコンプレッサ１４Ｃ、インタークーラ１５、および電子制御式の吸気スロットルバルブ１６が設けられる。エアフローメータ１３は、エンジン１の単位時間当たりの吸入空気量、すなわち吸気流量を検出するためのセンサである。
【００２５】
排気通路４は、エンジン本体２（特にシリンダヘッド）に接続された排気マニホールド２０と、排気マニホールド２０の下流側に配置された排気管２１とにより主に画成される。排気マニホールド２０は、各気筒の排気ポートから送られてきた排気ＥＧを集合させる。排気管２１、もしくは排気マニホールド２０と排気管２１の間には、ターボチャージャ１４のタービン１４Ｔが設けられる。タービン１４Ｔより下流側の排気管２１には、上流側から順に、酸化触媒２２、フィルタ２３、ＮＯｘ触媒２４およびアンモニア酸化触媒２６が設けられる。これらはそれぞれ排気後処理を実行する後処理部材をなす。フィルタ２３とＮＯｘ触媒２４の間に添加弁２５が設けられる。
【００２６】
酸化触媒２２は、排気中の未燃成分（炭化水素ＨＣおよび一酸化炭素ＣＯ）を酸化して浄化すると共に、このときの反応熱で排気を加熱昇温し、また排気中のＮＯをＮＯ2に酸化する。フィルタ２３は、所謂連続再生式の触媒付きフィルタであり、排気中に含まれる粒子状物質（PM: Particulate Matter）を捕集すると共に、捕集したＰＭを連続的に燃焼除去する。ＮＯｘ触媒２４は選択還元型ＮＯｘ触媒であり、添加弁２５から添加された尿素水に由来するアンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを還元する。アンモニア酸化触媒２６は、ＮＯｘ触媒２４から排出された余剰アンモニアを酸化して浄化する。
【００２７】
なおここでは四つの後処理部材を設けたが、後処理部材の数および種類は適宜変更可能である。
【００２８】
エンジン１はＥＧＲ装置３０をも備える。ＥＧＲ装置３０は、排気通路４内（特に排気マニホールド２０内）の排気の一部（ＥＧＲガスＲＧ）を吸気通路３内（特に吸気マニホールド１０内）に還流させるためのＥＧＲ通路３１と、ＥＧＲ通路３１を流れるＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ３２と、ＥＧＲガスの流量を調節するためのＥＧＲ弁３３とを備える。
【００２９】
エンジン１は、エンジン本体２（特にクランクケース）内に発生したブローバイガスＢＧを吸気通路３に環流させるためのブローバイガス通路２７を備える。ブローバイガス通路２７の上流端は、エンジン本体２（例えばクランクケース）に接続され、ブローバイガス通路２７の下流端は、インタークーラ１５の上流側の吸気通路３に接続されている。本実施形態の場合、ブローバイガス通路２７の下流端はコンプレッサ１４Ｃの上流側の吸気通路３に接続されている。
【００３０】
ブローバイガスＢＧからオイルを分離するためのオイルセパレータ２８も設けられる。本実施形態の場合、オイルセパレータ２８はブローバイガス通路２７の途中に設けられているが、ブローバイガス通路２７の端部やエンジン本体２内に設けられてもよい。
【００３１】
エンジン１は、以下に述べるような冷却機構をも備える。すなわちエンジン１は、エンジン冷却水ＣＬを冷却するためのラジエータ５１と、吸気を冷却するための前述のインタークーラ１５とを備える。ラジエータ５１は、エンジン本体２の前方でかつ開口部６およびフロントグリル７の後方に配置されている。エンジン本体２から入口管５２を通じてラジエータ５１に導入された冷却水は、ラジエータ５１内で外気と熱交換し、冷却された後、出口管５３を通じてエンジン本体２に戻される。本実施形態では、冷却水を上から下に流すダウンフロー式ラジエータが採用されているが、これに限らず、例えば冷却水を水平方向に流すクロスフロー式ラジエータを採用してもよい。
【００３２】
インタークーラ１５は、ラジエータ５１の前面付近に重ねて配置されると共に、開口部６およびフロントグリル７の後方に配置されている。コンプレッサ１４Ｃから吸気管１１を通じてインタークーラ１５に導入された吸気ＩＧは、インタークーラ１５内で外気と熱交換し、冷却された後、吸気管１１を通じて吸気マニホールド１０に送られる。インタークーラ１５は、吸気を水平方向に流すクロスフロー式インタークーラである。本実施形態では、空冷式インタークーラが採用されているが、これに限らず、例えば水冷式インタークーラを採用してもよい。すなわちインタークーラ１５に使用される冷媒は、本実施形態では外気であるが、これに限定されず、例えば冷却水であってもよい。
【００３３】
開口部６を通過した後向きの走行風ＲＷは、そのまま直線的にインタークーラ１５およびラジエータ５１に当たり、これらを順次通過する。この際に冷却水および吸気は走行風ＲＷにより冷却される。ラジエータ通過後の走行風ＲＷはエンジン本体２、吸気マニホールド１０、排気マニホールド２０等にも当たり、これらを冷却する。
【００３４】
ラジエータ５１の後面付近には、エンジン１のクランクシャフトによって回転駆動されるファン５４が設けられる。ファン５４は、後向きの吸引流を生成し、例えば走行風ＲＷが存在しない車両停止時においても、インタークーラ１５およびラジエータ５１における外気の通過を許容もしくは促進する。
【００３５】
一方、本実施形態においては、車両およびエンジン全体の制御を司る電子制御ユニット（ＥＣＵ）１００が設けられる。ＥＣＵ１００は制御ユニット、回路要素（circuitry）もしくはコントローラをなすものである。ＥＣＵ１００は、演算機能を有するＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶媒体であるＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory）、入出力ポート、ならびにＲＯＭおよびＲＡＭ以外の記憶装置等を含む。ＥＣＵ１００は、吸気スロットルバルブ１６、添加弁２５、ＥＧＲ弁３３、および後述の弁機構を制御するように構成され、プログラムされている。
【００３６】
センサ類として、上述のエアフローメータ１３の他、エンジンの回転速度（具体的には毎分当たりの回転数（ｒｐｍ））を検出するための回転速度センサ４０と、アクセル開度を検出するためのアクセル開度センサ４１とが設けられる。またインタークーラ１５から排出される吸気の温度すなわち出口温度を検出するための吸気出口温度センサ４２が設けられる。これらセンサ類の出力はＥＣＵ１００に送られる。
【００３７】
ＥＣＵ１００は、回転速度センサ４０およびアクセル開度センサ４１によりそれぞれ検出されたエンジン回転数Ｎｅおよびアクセル開度Ａｃに基づき、所定の燃料噴射量マップ（関数でもよい。以下同様）に従って、目標燃料噴射量Ｑを算出する。そしてこの目標燃料噴射量Ｑに等しい量の燃料を筒内噴射インジェクタ（図示せず）から噴射させる。アクセル開度Ａｃおよび目標燃料噴射量Ｑはいずれもエンジン負荷を表すパラメータである。
【００３８】
またＥＣＵ１００は、回転速度センサ４０により検出されたエンジン回転数Ｎｅと、算出した目標燃料噴射量Ｑとに基づき、所定の流量マップに従って、ブローバイガス通路２７を流れるブローバイガスＢＧの流量Ｒｂを推定する。なお推定する代わりに、ブローバイガス通路２７に設けた流量センサによりブローバイガス流量を直接検出してもよい。これら推定と検出を総称して検出という。
【００３９】
次に、図２を参照してインタークーラ１５の構成を説明する。図２（Ａ）、（Ｂ）はいずれも、インタークーラ１５を車両前方から見たときの概略正面図である。図２（Ａ）は後述する弁機構の閉状態、図２（Ｂ）は弁機構の開状態を示す。
【００４０】
図２（Ａ）に示すように、インタークーラ１５はクロスフロー式であり、吸気ＩＧが水平方向に流されるコア６１と、コア６１の入口側（右側）に接続された入口側ヘッダ６２と、コア６１の出口側（左側）に接続された出口側ヘッダ６３とを備える。またインタークーラ１５は、コア６１の上部における吸気の流れを選択的に禁止するように構成された弁機構６４を備える。
【００４１】
コア６１は周知なように、水平方向に延びると共に上下方向に間隔を隔てて配置された複数のチューブ６５と、これらチューブ６５間に配置されチューブ６５に固着された複数の冷却フィン６６（一部のみ図示）と、各チューブ６５の入口端を入口側ヘッダ６２内に開放させた状態で連結支持する入口側コアプレート６７と、各チューブ６５の出口端を出口側ヘッダ６３内に開放させた状態で連結支持する出口側コアプレート６８とを一体的に有する。
【００４２】
吸気は各チューブ６５内を入口側ヘッダ６２から出口側ヘッダ６３に向かって流れる。その一方で冷媒としての外気は、各チューブ６５間の隙間を前方から後方へと通過し、この際に冷却フィン６６とチューブ６５、ひいてはチューブ６５内の吸気を冷却する。
【００４３】
入口側ヘッダ６２は、入口側コアプレート６７に固着され各チューブ６５の入口端を覆う入口側ヘッダ本体６９と、入口側ヘッダ本体６９に下流端が接続された入口管７０とを一体的に有する。入口管７０の上流端は、インタークーラ１５の上流側に位置される吸気管１１すなわち上流側吸気管１１Ａに接続される。
【００４４】
同様に、出口側ヘッダ６３は、出口側コアプレート６８に固着され各チューブ６５の出口端を覆う出口側ヘッダ本体７１と、出口側ヘッダ本体７１に上流端が接続された出口管７２とを一体的に有する。出口管７２の下流端は、インタークーラ１５の下流側に位置される吸気管１１すなわち下流側吸気管１１Ｂに接続される。
【００４５】
入口側ヘッダ６２は、当該入口側ヘッダ６２を上部６２Ｕと下部６２Ｄに仕切る入口側仕切壁７３を有する。なおここでは、入口側ヘッダ６２のうち、入口側仕切壁７３より上方に位置する部分を上部６２Ｕとし、入口側仕切壁７３より下方に位置する部分を下部６２Ｄとする。入口側仕切壁７３は入口側ヘッダ６２を上下に約二等分する。
【００４６】
入口管７０は入口側ヘッダ６２の下部６２Ｄに設けられている。なおインタークーラ１５はほぼ左右対称に構成されており、出口管７２も出口側ヘッダ６３の下部に設けられている。
【００４７】
弁機構６４は、入口側仕切壁７３に設けられて上部６２Ｕと下部６２Ｄを連通させる入口側連通路７４と、入口側連通路７４に設けられ入口側連通路７４を開閉する弁７５とを有する。弁７５はＥＣＵ１００により制御される。弁７５は本実施形態ではポペット式を採用しているが、バタフライ式、シャッター式等の任意の構成を採用し得る。
【００４８】
図２（Ａ）に示すような弁機構６４の閉状態にあっては、弁７５が閉じられる。すると、上流側吸気管１１Ａから入口管７０を経て入口側ヘッダ６２の下部６２Ｄに導入された吸気ＩＧは、上部６２Ｕへの浸入が禁止され、下部６２Ｄに連通されたコア６１すなわちチューブ６５内に浸入する。これによりコア６１の下部（入口側ヘッダ下部６２Ｄとの連通部分）のみに吸気ＩＧが流れ、コア６１の上部（入口側ヘッダ上部６２Ｕとの連通部分）における吸気ＩＧの流れは禁止される。その後吸気ＩＧは、出口側ヘッダ６３に浸入し、出口管７２を通じて下流側吸気管１１Ｂに排出される。
【００４９】
他方、図２（Ｂ）に示すような弁機構６４の開状態にあっては、弁７５が開かれる。すると、入口側ヘッダ６２の下部６２Ｄに導入された吸気ＩＧは、先のルートに加え、入口側連通路７４を通じて上部６２Ｕにも浸入される。上部６２Ｕに浸入した吸気ＩＧは、上部６２Ｕに連通されたコア６１すなわちチューブ６５内に浸入する。こうしてコア６１の上部と下部のチューブ６５内に吸気ＩＧが流れ、コア６１全体に吸気ＩＧが流れるようになる。コア６１上部を流れた吸気ＩＧは、出口側ヘッダ６３に浸入し、コア６１下部を流れた吸気ＩＧと共に出口管７２を通じて下流側吸気管１１Ｂに排出される。
【００５０】
さて、本実施形態の構成によれば、図１に示すように、インタークーラ１５の上流側において、外気である吸入空気がエアクリーナ１２を通じて吸気通路３に導入されると共に、ブローバイガスＢＧがブローバイガス通路２７を通じて吸気通路３に導入される。導入された吸入空気には外気中の水が含まれる。また導入されたブローバイガスＢＧにも水が含まれ、さらに未燃燃料や、オイルセパレータ２８で除去しきれなかったオイルといった水以外の液体も含まれる。これら水、未燃燃料およびオイルを含む液体成分が、吸気ＩＧに混じってインタークーラ１５内を流れる。
【００５１】
一方、こうした液体成分がコア６１の底部に溜まることがある。特に外気温が低い低温時だと、吸気中の液体成分がインタークーラ１５の内部で凝縮して凝縮液となり、この凝縮液がコア６１の底部に溜まることがある。こうした液体成分の貯留が発生すると、次の不具合を招く可能性がある。すなわち、液体成分に含まれる水が低温時に凍結して膨張し、コア６１の底部のチューブ６５を変形または破損させる。また吸気と液体成分の温度差が大きくなり比較的大きいサーマルショックが発生する。また液体成分の貯留分だけ吸気の流路面積が減少し、インタークーラの冷却性能が低下する。
【００５２】
特に、ブローバイガスＢＧには吸入空気よりも多くの水が含まれる。従って本実施形態のようにブローバイガスＢＧをインタークーラ１５の上流側に環流させる構成であると、上記の貯留および不具合が起き易くなる。
【００５３】
そこで本実施形態では、かかる問題を解決するため、インタークーラ１５に弁機構６４を設けると共に、インタークーラ１５ないし弁機構６４を次のように制御することとしている。
【００５４】
すなわちＥＣＵ１００は、コア６１の底部に液体成分を貯留させるような所定の貯留条件が成立したとき、コア６１の上部における吸気の流れを禁止するよう弁機構６４を作動させる。具体的にはＥＣＵ１００は、貯留条件が成立したとき、図２（Ａ）に示すように弁機構６４を閉弁状態とし、弁７５を閉じる。
【００５５】
こうすると、吸気がコア６１の下部のみを流れ、上部を流れなくなる。よってコア６１の下部、特に底部における吸気の流速を増加し、吸気で液体成分を押し流し（すなわち掃気し）、液体成分の貯留を抑制することができる。そして当該貯留に起因した上述の不具合も抑制することができる。
【００５６】
貯留条件とは、コア６１の底部に液体成分を貯留させるような予め定められた条件である。本実施形態の場合、貯留条件の成立条件に、次の第１〜第４条件の少なくとも一つが満たされることを含む。
（１）出口側ヘッダ６３から排出される吸気ＩＧの出口温度Ｔｉｎが所定の出口温度閾値Ｔｉｎｓ以下であり、且つその状態が所定時間ｔｉｎｓ以上継続したという第１条件。
（２）ブローバイガスＢＧの流量Ｒｂが所定の流量閾値Ｒｂ以上になったという第２条件。
（３）コア６１の上部における吸気ＩＧの流れを許容した状態が所定時間ｔｏｐｓ以上継続したという第３条件。
（４）出口側ヘッダ６３から排出される吸気ＩＧの出口温度Ｔｉｎが所定の出口温度閾値Ｔｉｎｓ以下であり、且つ、吸気流量Ｒｉが所定の吸気流量閾値Ｒｉｓ以下であるという第４条件。
【００５７】
第１条件に関して、吸気ＩＧの出口温度Ｔｉｎは、吸気出口温度センサ４２により検出された温度である。なお出口温度Ｔｉｎはインタークーラ１５の内部温度を表すともいえる。出口温度閾値Ｔｉｎｓおよび所定時間ｔｉｎｓは、コア６１の底部に凝縮水が発生するような温度および時間である。出口温度閾値Ｔｉｎｓは例えば０℃とされる。第１条件が満たされた場合、コア６１の底部に凝縮水が発生したとみなして弁機構６４が閉弁状態とされ、凝縮水が吸気により掃気される。
【００５８】
第２条件に関して、ブローバイガスＢＧの流量Ｒｂは上述したようにＥＣＵ１００によって推定される。流量閾値Ｒｂは、コア６１の底部に液体成分（特にオイル）が貯留するような流量に設定される。
【００５９】
第３条件に関して、コア６１の上部における吸気ＩＧの流れを許容した状態とは、具体的には図２（Ｂ）に示したような弁機構６４の開弁状態をいう。所定時間ｔｏｐｓは、予め定められた一定時間である。ここでは、開弁状態を一定時間継続したらコア６１の底部に液体成分が溜まったとみなし、弁機構６４を所定時間閉弁状態とすることで、溜まった液体成分を吸気により定期的に掃気している。
【００６０】
第４条件に関して、吸気流量Ｒｉは、エアフローメータ１３により検出された流量である。インタークーラ１５の内部温度が低いほど、また吸気流量Ｒｉが少ないほど、液体成分が貯留し易く、また凝縮水も発生、貯留し易い。よってここでは、吸気ＩＧの出口温度Ｔｉｎが出口温度閾値Ｔｉｎｓ以下且つ吸気流量Ｒｉが吸気流量閾値Ｒｉｓ以下のとき、弁機構６４を閉弁状態にして液体成分の貯留を抑制する。
【００６１】
なお吸気流量Ｒｉはエンジン負荷と相関性があり、エンジン負荷が低いほど吸気流量Ｒｉは少なくなる傾向にある。よって吸気流量Ｒｉの代用値としてエンジン負荷を表すパラメータ、例えば目標燃料噴射量Ｑまたはアクセル開度Ａｃを用いてもよい。
【００６２】
他方、ＥＣＵ１００は、地図情報に基づきエンジンの負荷が所定の負荷閾値以上になると予測したとき、コア６１の上部における吸気ＩＧの流れを許容するよう弁機構６４を作動させる。具体的にはＥＣＵ１００は、図２（Ｂ）に示すように弁機構６４を開弁状態とし、弁７５を開く。
【００６３】
ＥＣＵ１００は、車両に搭載されたナビゲーションシステム４３（図１参照）の地図情報に基づき、エンジン負荷が負荷閾値以上になるか否かを予測する。例えばＥＣＵ１００は、自車より前方の道路が所定勾配以上の上り坂であるとき、エンジン負荷が負荷閾値以上になることを予測し、予め弁機構６４を開弁状態とする。
【００６４】
こうした場合に仮に弁機構６４を閉弁状態にしたままだと、インタークーラ１５の冷却性能が低下するため、吸気量不足でエンジン出力が不足する可能性がある。また排気エミッションが悪化する可能性もある。しかしながら本実施形態では弁機構６４を開弁状態とするので、こうした不具合を未然に回避することができる。
【００６５】
なおエンジン負荷については、その代表パラメータである目標燃料噴射量Ｑまたはアクセル開度Ａｃの値を用いることができる。
【００６６】
次に、図３を参照して、本実施形態の制御のルーチンを説明する。図示するルーチンはＥＣＵ１００により所定の演算周期τ（例えば１０ｍｓｅｃ）毎に繰り返し実行される。ここでは前述の第１〜第４条件をＯＲ条件で繋ぎ、基本的に第１〜第４条件のいずれかが満たされた場合に、貯留条件が成立したとして弁機構６４の弁７５を閉じている。
【００６７】
まずステップＳ１０１で、ＥＣＵ１００は、第１条件が満たされた（成立した）か否か、すなわち吸気出口温度Ｔｉｎが出口温度閾値Ｔｉｎｓ以下でその継続時間ｔｉｎが所定時間ｔｉｎｓ以上（Ｔｉｎ≦Ｔｉｎｓかつｔｉｎ≧ｔｉｎｓ）か否かを判断する。
【００６８】
第１条件が満たされた場合、貯留条件が成立し、ＥＣＵ１００はステップＳ１０５に進み、地図情報に基づき、エンジン負荷が負荷閾値以上になるか否かを予測する。
【００６９】
負荷閾値以上になると予測しない場合（すなわち高負荷予測を行わない場合）、ＥＣＵ１００はステップＳ１０６に進み、弁機構６４の弁７５を閉弁状態に制御する。
【００７０】
他方、負荷閾値以上になると予測した場合（すなわち高負荷予測を行った場合）、ＥＣＵ１００はステップＳ１０７に進み、弁機構６４の弁７５を開弁状態に制御する。
【００７１】
一方、ステップＳ１０１で第１条件が満たされない場合、ＥＣＵ１００はステップＳ１０２に進み、第２条件が満たされた（成立した）か否か、すなわちブローバイガス流量Ｒｂが流量閾値Ｒｂ以上（Ｒｂ≧Ｒｂｓ）か否かを判断する。
【００７２】
第２条件が満たされた場合、貯留条件が成立し、ＥＣＵ１００は前記同様ステップＳ１０５に進み、高負荷予測を行わない場合にはステップＳ１０６で弁７５を閉弁し、高負荷予測を行った場合にはステップＳ１０７で弁７５を開弁する。
【００７３】
また、ステップＳ１０２で第２条件が満たされない場合、ＥＣＵ１００はステップＳ１０３に進み、第３条件が満たされた（成立した）か否か、すなわち弁７５の開弁状態の継続時間ｔｏｐが所定時間ｔｏｐｓ以上（ｔｏｐ≧ｔｏｐｓ）か否かを判断する。
【００７４】
第３条件が満たされた場合も、ＥＣＵ１００は前記同様ステップＳ１０５に進み、高負荷予測の有無に応じて弁７５を開弁または閉弁する。
【００７５】
他方、第３条件が満たされない場合、ＥＣＵ１００はステップＳ１０４に進み、第４条件が満たされた（成立した）か否か、すなわち吸気出口温度Ｔｉｎが出口温度閾値Ｔｉｎｓ以下で吸気流量Ｒｉが吸気流量閾値Ｒｉｓ以下である（Ｔｉｎ≦ＴｉｎｓかつＲｉ≦Ｒｉｓ）か否かを判断する。
【００７６】
第４条件が満たされた場合も、ＥＣＵ１００はステップＳ１０５に進み、高負荷予測の有無に応じて弁７５を開弁または閉弁する。
【００７７】
他方、第４条件が満たされない場合、これは第１〜第４条件のいずれも満たされない場合であるから、貯留条件は成立せず、ＥＣＵ１００はステップＳ１０７に進んで弁７５を開弁する。
【００７８】
この制御では、第１〜第４条件がＯＲ条件で満たされたときに弁７５を閉状態とするので、ＡＮＤ条件で満たされたときに閉状態とする場合に比べ、閉状態とするタイミングを早め、液体成分の貯留をより確実に抑制できる。しかしながら代替的に、ＡＮＤ条件で満たされたときに閉状態とすることもできる。
【００７９】
またここでは、第１〜第４条件の全てをＯＲ条件で結んで貯留条件の成立を判断したが、第１〜第４条件のうちの任意の一つ、二つ、または三つを選択して用い、ＯＲ条件およびＡＮＤ条件の少なくとも一方で適宜結んで貯留条件の成立を判断してもよい。
【００８０】
次に、本実施形態の変形例を説明する。なお前記基本実施形態と同様の部分には図中同一符号を付して説明を割愛し、以下、基本実施形態との相違点を主に説明する。
【００８１】
図４に示す第１変形例は、インタークーラ１５の構成が基本実施形態と相違し、ヘッダを上下に仕切る仕切壁と弁機構は、入口側ヘッダ６２ではなく出口側ヘッダ６３に設けられている。
【００８２】
本変形例において、コア６１、入口側ヘッダ６２および出口側ヘッダ６３の基本構成は基本実施形態と同じである。但し、出口側ヘッダ６３に、当該出口側ヘッダ６３を上部６３Ｕと下部６３Ｄに仕切る出口側仕切壁８１が設けられ、前述の入口側仕切壁７３は設けられていない。
【００８３】
弁機構６４は、出口側仕切壁８１に設けられて上部６３Ｕと下部６３Ｄを連通させる出口側連通路８２と、出口側連通路８２に設けられ出口側連通路８２を開閉する弁７５とを有する。
【００８４】
図４（Ａ）に示すような弁機構６４の閉状態のとき、入口側ヘッダ６２に導入された吸気ＩＧは、コア６１の上部（出口側ヘッダ上部６３Ｕとの連通部分）の入口付近には到達するものの、出口側ヘッダ６３の上部６３Ｕと下部６３Ｄの連通が遮断されているため、コア６１の上部に浸入することができず、コア６１の上部を流れることもできない。従って吸気ＩＧはコア６１の下部（出口側ヘッダ下部６３Ｄとの連通部分）のみを流れ、コア６１の上部における吸気ＩＧの流れは禁止される。
【００８５】
他方、図４（Ｂ）に示すような弁機構６４の開状態のときには、出口側ヘッダ６３の上部６３Ｕと下部６３Ｄが連通されるため、コア６１の上部における吸気ＩＧの流れが許容され、吸気ＩＧはコア６１全体に流れるようになる。コア６１上部を流れた吸気ＩＧは、出口側ヘッダ上部６３Ｕ、出口側連通路８２、出口側ヘッダ下部６３Ｄ、出口管７２という経路を経て、コア６１下部を流れた吸気ＩＧと共に、下流側吸気管１１Ｂに排出される。
【００８６】
本変形例のインタークーラ１５を用いても基本実施形態と同様の作用効果を発揮できる。
【００８７】
また代替的に、仕切壁と弁機構を入口側ヘッダ６２と出口側ヘッダ６３の両方に設け、両方の弁機構を同時に作動させることによっても、基本実施形態と同様の作用効果を発揮できる。
【００８８】
次に、図５を参照して第２変形例を説明する。本変形例もインタークーラ１５の構成が基本実施形態と相違する。本変形例において、コア、入口側ヘッダおよび出口側ヘッダは、それぞれ、上部と下部とに分割されている。
【００８９】
上部コア８５Ｕ、上部入口側ヘッダ８６Ｕおよび上部出口側ヘッダ８７Ｕが一体化されて上部クーラユニット８８Ｕが形成される。また下部コア８５Ｄ、下部入口側ヘッダ８６Ｄおよび下部出口側ヘッダ８７Ｄが一体化されて下部クーラユニット８８Ｄが形成される。
【００９０】
上部入口側ヘッダ８６Ｕおよび下部入口側ヘッダ８６Ｄは、それぞれ、吸気ＩＧを導入するための上部入口管８９Ｕおよび下部入口管８９Ｄを有する。上部入口管８９Ｕおよび下部入口管８９Ｄの入口部は集合され、上流側吸気管１１Ａに接続される。
【００９１】
上部出口側ヘッダ８７Ｕおよび下部出口側ヘッダ８７Ｄは、それぞれ、吸気ＩＧを排出するための上部出口管９０Ｕおよび下部出口管９０Ｄを有する。上部出口管９０Ｕおよび下部出口管９０Ｄの出口部は集合され、下流側吸気管１１Ｂに接続される。
【００９２】
弁機構６４の弁７５は、上部入口側ヘッダ８６Ｕの上部入口管８９Ｕに設けられ、上部入口管８９Ｕを開閉する。
【００９３】
図５（Ａ）に示すような弁機構６４の閉状態のとき、吸気ＩＧは下部入口側ヘッダ８６Ｄのみに導入され、下部コア８５Ｄ、下部出口側ヘッダ８７Ｄ、下部出口管９０Ｄという経路を経て下流側吸気管１１Ｂに排出される。従って吸気ＩＧは下部コア８５Ｄのみを流れ、上部コア８５Ｕにおける吸気ＩＧの流れは禁止される。
【００９４】
他方、図５（Ｂ）に示すような弁機構６４の開状態のときには、吸気ＩＧが上部入口側ヘッダ８６Ｕにも導入される。導入された吸気ＩＧは、上部コア８５Ｕ、上部出口側ヘッダ８７Ｕ、上部出口管９０Ｕという経路を経て、下部コア８５Ｄを流れた吸気ＩＧと共に、下流側吸気管１１Ｂに排出される。
【００９５】
本変形例のインタークーラ１５を用いても基本実施形態と同様の作用効果を発揮できる。
【００９６】
また本変形例に関しても、弁機構６４および弁７５を上部入口管８９Ｕではなく上部出口管９０Ｕに設けることが可能である。あるいは、弁機構６４および弁７５を上部入口管８９Ｕと上部出口管９０Ｕの両方に設け、両方の弁７５を同時に作動させてもよい。
【００９７】
次に、図６を参照して第３変形例を説明する。本変形例もインタークーラ１５の構成が基本実施形態と相違する。本変形例において、コア９１および出口側ヘッダ９２の構成は基本実施形態と略同様である。一方、本変形例の入口側ヘッダ９３は、当該入口側ヘッダ９３を上部９３Ｕと下部９３Ｄに仕切る入口側仕切壁９４と、入口側ヘッダ９３の上部９３Ｕに設けられ吸気を導入する上部入口管９５Ｕと、入口側ヘッダ９３の下部９３Ｄに設けられ吸気を導入する下部入口管９５Ｄとを有する。上部入口管９５Ｕおよび下部入口管９５Ｄの入口部は集合され、上流側吸気管１１Ａに接続される。
【００９８】
弁機構６４の弁７５は、上部入口側ヘッダ９３の上部入口管９５Ｕに設けられ、上部入口管９５Ｕを開閉する。
【００９９】
本変形例の吸気ＩＧの流れは第２変形例と類似するので詳細な説明を割愛する。図６（Ａ）に示すような弁７５の閉弁時だと、吸気ＩＧはコア９１の下部のみを流れ、上部には流れない。他方、図５（Ｂ）に示すような弁７５の開弁時だと、吸気ＩＧがコア９１の上部にも流れ、コア９１全体に流れる。
【０１００】
本変形例に関しては、図７に示すように、入口側と出口側の構成を逆にしてもよい。この場合、出口側ヘッダ９２は出口側仕切壁９６により上部９２Ｕと下部９２Ｄに仕切られ、出口側ヘッダ９２の上部９２Ｕには上部出口管９７Ｕが、下部９２Ｄには下部出口管９７Ｄが設けられる。上部出口管９７Ｕおよび下部出口管９７Ｄの出口部は集合され、下流側吸気管１１Ｂに接続される。弁７５は上部出口管９７Ｕに設けられる。
【０１０１】
また本変形例に関しては、図示しないが、図６と図７の構成を組み合わせ、入口側と出口側の両方に仕切壁と、上下に分かれた入口管および出口管と、上部の入口管および出口管に設けられた弁とを備えてもよい。
【０１０２】
本開示の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本開示の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本開示に含まれる。従って本開示は、限定的に解釈されるべきではなく、本開示の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。
【符号の説明】
【０１０３】
１  内燃機関（エンジン）
１３  エアフローメータ
２７  ブローバイガス通路
４２  吸気出口温度センサ
１００  電子制御ユニット（ＥＣＵ）
６１  コア
６２  入口側ヘッダ
６２Ｕ  上部
６２Ｄ  下部
６３  出口側ヘッダ
６３Ｕ  上部
６３Ｄ  下部
６４  弁機構
７０  入口管
７２  出口管
７３  入口側仕切壁
７４  入口側連通路
７５  弁
８１  出口側仕切壁
８２  出口側連通路
８５Ｕ  上部コア
８６Ｕ  上部入口側ヘッダ
８７Ｕ  上部出口側ヘッダ
８５Ｄ  下部コア
８６Ｄ  下部入口側ヘッダ
８７Ｄ  下部出口側ヘッダ
８９Ｕ  上部入口管
８９Ｄ  下部入口管
９０Ｕ  上部出口管
９０Ｄ  下部出口管
９１  コア
９２  出口側ヘッダ
９２Ｕ  上部
９２Ｄ  下部
９３  入口側ヘッダ
９３Ｕ  上部
９３Ｄ  下部
９４  入口側仕切壁
９５Ｕ  上部入口管
９５Ｄ  下部入口管
９６  出口側仕切壁
９７Ｕ  上部出口管
９７Ｄ  下部出口管
【図１】
2020105966.tif 000003
【図２】
2020105966.tif 000004
【図３】
2020105966.tif 000005
【図４】
2020105966.tif 000006
【図５】
2020105966.tif 000007
【図６】
2020105966.tif 000008
【図７】
2020105966.tif 000009