(57)【要約】【課題】エンジン暖機時におけるＥＧＲクーラ内部の冷却水の局所的な沸騰を防止することのできる内燃機関の制御装置及びその制御方法を提供することを目的とする。【解決手段】内燃機関の制御装置３０ａは、ＥＧＲクーラを有する内燃機関に適用される制御装置である。制御装置３０ａは、燃料噴射量を制御する燃料制御部４１ａを有する。燃料制御部４１ａは、暖機運転時にＥＧＲクーラ内部で冷却水の局所的な沸騰が生じる領域として規定された運転領域において、燃料噴射量を制限する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＥＧＲクーラを有する内燃機関に適用される制御装置であって、
燃料噴射量を制御する燃料制御手段を有し、
前記燃料制御手段は、暖機運転時に前記ＥＧＲクーラ内部で冷却水の局所的な沸騰が生じる領域として規定された運転領域において、燃料噴射量を制限する内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記燃料制御手段は、
暖機運転時に用いられる、回転数と最大燃料噴射量とが関連付けられた最大燃料情報を保有し、
暖機運転時において、前記最大燃料情報から回転数に応じた最大燃料噴射量を取得し、取得した最大燃料噴射量以下となるように燃料噴射量を制限し、
前記最大燃料情報の最大燃料噴射量は、前記ＥＧＲクーラ内部で冷却水の局所的な沸騰が生じない値に予め設定されている請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記最大燃料情報は、回転数と冷却水温度と最大燃料噴射量とが関連付けられており、
前記燃料制御手段は、回転数と冷却水温度とに応じた最大燃料噴射量を前記最大燃料情報から取得する請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記ＥＧＲクーラ出口の冷却水温度を計測または推定する温度取得手段を有し、
前記燃料制御手段は、前記温度取得手段によって取得された温度が、既定の温度閾値以上である場合に、該温度が該温度閾値を超えないように、燃料噴射量を制御する請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
ＥＧＲクーラと、ＥＧＲガス量を調整するためのＥＧＲ弁とを有する内燃機関に適用される制御装置であって、
ＥＧＲガス量を制御するＥＧＲ制御手段を有し、
前記ＥＧＲ制御手段は、暖機運転時に前記ＥＧＲクーラ内部で冷却水の局所的な沸騰が生じる領域として規定された運転領域において、ＥＧＲガスの流量を制限する内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記ＥＧＲガス制御手段は、
暖機運転時に用いられる、回転数と燃料噴射量とＥＧＲ弁開度とが関連付けられたＥＧＲ弁開度情報を保有し、
暖機運転時において、前記ＥＧＲ弁開度情報から回転数及び燃料噴射量に応じたＥＧＲ弁開度を取得し、取得したＥＧＲ弁開度でＥＧＲ弁を制御し、
前記最大燃料情報におけるＥＧＲ弁開度は、前記ＥＧＲクーラ内部で冷却水の局所的な沸騰が生じない値に予め設定されている請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記ＥＧＲ弁開度情報は、回転数と燃料噴射量と冷却水温度とＥＧＲ弁開度とが関連付けられており、
前記ＥＧＲ制御手段は、回転数と燃料噴射量と冷却水温度とに応じたＥＧＲ弁開度を前記ＥＧＲ弁開度情報から取得する請求項６に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記ＥＧＲクーラ出口の冷却水温度を計測または推定する温度取得手段を有し、
前記ＥＧＲ制御手段は、前記温度取得手段によって取得された温度が、既定の温度閾値以上である場合に、該温度が該温度閾値を超えないように、ＥＧＲ弁を制御する請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
ＥＧＲクーラを有する内燃機関に適用される制御装置であって、
ＥＧＲクーラに流入する冷却水流量を調節する流量調節手段と、
前記流量調節手段を制御する冷却水制御手段と
を備え、
前記冷却水制御手段は、暖機運転時に前記ＥＧＲクーラ内部で冷却水の局所的な沸騰が生じる領域として規定された運転領域において、前記ＥＧＲクーラに流入する冷却水流量を増加させるように、前記流量調節手段を制御する内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
前記冷却水制御手段は、
暖機運転時に用いられる、回転数と燃料噴射量と前記流量調節手段の操作量とが関連付けられた操作量情報を保有し、
暖機運転時において、前記操作量情報から回転数及び燃料噴射量に応じた操作量を取得し、取得した操作量で流量調節手段を制御し、
前記操作量情報における操作量は、前記ＥＧＲクーラ内部で冷却水の局所的な沸騰が生じない値に予め設定されている請求項９に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１１】
前記操作量情報は、回転数と燃料噴射量と冷却水温度と操作量とが関連付けられており、
前記冷却水制御手段は、回転数と燃料噴射量と冷却水温度とに応じた操作量を前記操作量情報から取得する請求項１０に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１２】
前記ＥＧＲクーラ出口の冷却水温度を計測または推定する温度取得手段を有し、
前記冷却水制御手段は、前記温度取得手段によって取得された温度が、既定の温度閾値以上である場合に、該温度が該温度閾値を超えないように、流量調節手段を制御する請求項９に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１３】
前記流量調節手段は、ＥＧＲクーラを流通する冷却水流路に接続され、サーモスタットをバイパスするサーモスタットバイパス流路に設けられた流量調節弁である請求項９から請求項１２のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１４】
前記流量調節手段は、冷却水を循環させる電動ポンプである請求項９から請求項１２のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１５】
前記ＥＧＲクーラ出口の冷却水の温度は、シリンダヘッドから流出された冷却水と前記ＥＧＲクーラから流出された冷却水とが合流する合流点の冷却水流れ下流側における冷却水温度と、冷却水の全流量に対するＥＧＲクーラに流入する冷却水流量の割合とを用いて推定される請求項４、８、または１２のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１６】
前記ＥＧＲクーラ出口の冷却水の温度は、ＥＧＲガス入口温度、ＥＧＲガス流量、ＥＧＲクーラの冷却水流量、ＥＧＲクーラ冷却水入口温度をパラメータとする演算式を用いて推定される請求項４、８、または１２のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１７】
ＥＧＲクーラを有する内燃機関に適用される制御方法であって、
暖機運転時に前記ＥＧＲクーラ内部で冷却水の局所的な沸騰が生じる領域として規定された運転領域において、燃料噴射量を制限する内燃機関の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置及びその制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関からのＮＯｘ排出量を低減させる方法の一つとして、ＥＧＲ（排ガス再循環装置）を設けることが行われている。
また、一般的に、内燃機関には、内燃機関の各部の温度を適温に維持するために、内燃機関内に冷却水を循環させる冷却水循環回路が設けられている。図２は、一般的な冷却水循環回路の一例を示した図である。図２に示すように、冷却水循環回路２０は冷却水ポンプ２１により冷却水が循環させられる。
【０００３】
冷却水循環回路２０は、ラジエータ２２からクランクケース２３、クランクケース２３内に設けられたオイルクーラ２４、更にシリンダヘッド２ａを経由してラジエータ２２に戻る第１循環流路Ｌ１を有している。第１循環流路Ｌ１には、ラジエータ２２をバイパスさせるラジエータバイパス流路Ｂ１が接続されている。ラジエータバイパス流路Ｂ１と第１循環流路Ｌ１との接続部には、サーモスタット２５が設けられている。更に、第１循環流路Ｌ１には、オイルクーラ２４に送られた冷却水の一部をＥＧＲクーラ１１に供給し、ＥＧＲクーラ１１を通過した冷却水を第１循環流路Ｌ１に合流させる第２流路Ｌ２が接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１９０７４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような冷却水循環回路２０において、エンジンの暖機運転時には、冷却水温度の上昇を促進させるため、サーモスタット２５を閉じ、ラジエータバイパス流路Ｂ１を流れる冷却水量を増加させてラジエータ２２への冷却水流通量を減らすことが行われている。通常、ラジエータバイパス流路Ｂ１の管断面積は、第１循環流路Ｌ１の管断面積よりも小さく設計されている。したがって、暖機運転時には、冷却水ポンプ２１の吐出流量が減少し、オイルクーラ２４からＥＧＲクーラ１１へ供給される冷却水量が減少する。そして、このような状態において、エンジンが高負荷運転となり、ＥＧＲクーラ１１に流入するＥＧＲガス温度が高くなると、ＥＧＲクーラ内部で局所的に冷却水が沸騰し、最悪の場合、ＥＧＲクーラが破損する可能性があった。
【０００６】
また、エンジンの暖機運転時においても水量を十分確保するために、ラジエータバイパス流路Ｂ１の管断面積を大きくする等の対策が考えられる。しかしながら、ラジエータバイパス流路Ｂ１の管断面積を大きくし、バイパス量を増加させると、冷却水の温度上昇効率が低下し、暖機時間が長くなり、燃費の悪化などを招く。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、エンジン暖機時におけるＥＧＲクーラ内部の冷却水の局所的な沸騰を防止することのできる内燃機関の制御装置及びその制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１態様は、ＥＧＲクーラを有する内燃機関に適用される制御装置であって、燃料噴射量を制御する燃料制御手段を有し、前記燃料制御手段は、暖機運転時に前記ＥＧＲクーラ内部で冷却水の局所的な沸騰が生じる領域として規定された運転領域において、燃料噴射量を制限する内燃機関の制御装置である。
【０００９】
この態様によれば、暖機運転時にＥＧＲクーラ内部で冷却水の局所的な沸騰が生じる領域として規定された運転領域において燃料噴射量を制限するので、該運転領域における排気ガスの温度を低下させることが可能となる。これにより、ＥＧＲクーラに流入するＥＧＲガスの熱量を低下させることができる。この結果、ＥＧＲクーラにおける冷却水の局所的な沸騰を回避することが可能となる。
【００１０】
上記内燃機関の制御装置において、前記燃料制御手段は、暖機運転時に用いられる、回転数と最大燃料噴射量とが関連付けられた最大燃料情報を保有し、暖機運転時において、前記最大燃料情報から回転数に応じた最大燃料噴射量を取得し、取得した最大燃料噴射量以下となるように燃料噴射量を制限し、前記最大燃料情報の最大燃料噴射量は、前記ＥＧＲクーラ内部で冷却水の局所的な沸騰が生じない値に予め設定されていることとしてもよい。
【００１１】
ＥＧＲクーラ内部で冷却水の局所的な沸騰が生じないように設定された最大燃料情報を予め用意しておき、この最大燃料情報を用いて燃料噴射量を制限するので、ＥＧＲクーラ内部における冷却水の局所的な沸騰を容易に回避することが可能となる。
【００１２】
上記内燃機関の制御装置において、前記最大燃料情報は、回転数と冷却水温度と最大燃料噴射量とが関連付けられており、前記燃料制御手段は、回転数と冷却水温度とに応じた最大燃料噴射量を前記最大燃料情報から取得することとしてもよい。
【００１３】
冷却水温度と回転数とに基づいて燃料噴射量を制御することにより、燃料噴射量を制限する範囲を細やかに設定することが可能となる。この結果、エンジン回転数のみに関連付けて最大燃料噴射量を設定する場合と比べて、出力制限を行う範囲を狭くすることが可能となり、暖機運転時に取り出すことのできる上限出力を高めることが可能となる。
【００１４】
上記内燃機関の制御装置は、前記ＥＧＲクーラ出口の冷却水温度を計測または推定する温度取得手段を有し、前記燃料制御手段は、前記温度取得手段によって取得された温度が、既定の温度閾値以上である場合に、該温度が該温度閾値を超えないように、燃料噴射量を制御することとしてもよい。
【００１５】
ＥＧＲクーラの出口温度を直接計測または推定し、この温度に基づいて燃料噴射量を制限するので、回転数等に基づいて出力制限を行う場合と比べて、出力制限を行う範囲をより一層狭くすることが可能となる。これにより、ＥＧＲクーラ内部の冷却水の局所的な沸騰を回避しつつ、暖機運転時に取り出すことのできる上限出力を一層高めることが可能となる。
【００１６】
本発明の第２態様は、ＥＧＲクーラと、ＥＧＲガス量を調整するためのＥＧＲ弁とを有する内燃機関に適用される制御装置であって、ＥＧＲガス量を制御するＥＧＲ制御手段を有し、前記ＥＧＲ制御手段は、暖機運転時に前記ＥＧＲクーラ内部で冷却水の局所的な沸騰が生じる領域として規定された運転領域において、ＥＧＲガス量を制限する内燃機関の制御装置である。
【００１７】
この態様によれば、暖機運転時にＥＧＲクーラ内部で冷却水の局所的な沸騰が生じる領域として規定された運転領域においてＥＧＲガス量を制限するので、該運転領域においてＥＧＲクーラを通過するＥＧＲガス量を減少させることが可能となる。これにより、ＥＧＲクーラ１１において、ＥＧＲガスを冷却するのに必要とされる冷却水熱量を低下させることができる。この結果、ＥＧＲクーラにおける冷却水の局所的な沸騰を回避することが可能となる。
【００１８】
上記内燃機関の制御装置において、前記ＥＧＲ制御手段は、暖機運転時に用いられる、回転数と燃料噴射量とＥＧＲ弁開度とが関連付けられたＥＧＲ弁開度情報を保有し、暖機運転時において、前記ＥＧＲ弁開度情報から回転数及び燃料噴射量に応じたＥＧＲ弁開度を取得し、取得したＥＧＲ弁開度でＥＧＲ弁を制御し、前記最大燃料情報におけるＥＧＲ弁開度は、前記ＥＧＲクーラ内部で冷却水の局所的な沸騰が生じない値に予め設定されていてもよい。
【００１９】
ＥＧＲクーラ内部で冷却水の局所的な沸騰が生じないように設定されたＥＧＲ弁開度情報を予め用意しておき、このＥＧＲ弁開度情報を用いてＥＧＲ弁開度を制限するので、ＥＧＲクーラ内部における冷却水の局所的な沸騰を容易に回避することが可能となる。
【００２０】
上記内燃機関の制御装置において、前記ＥＧＲ弁開度情報は、回転数と燃料噴射量と冷却水温度とＥＧＲ弁開度とが関連付けられており、前記ＥＧＲ制御手段は、回転数と燃料噴射量と冷却水温度とに応じたＥＧＲ弁開度を前記ＥＧＲ弁開度情報から取得することとしてもよい。
【００２１】
冷却水温度と回転数と燃料噴射量とに基づいてＥＧＲ弁開度を制御することにより、ＥＧＲ弁開度を制限する範囲を細やかに設定することが可能となる。この結果、回転数及び燃料噴射量のみに関連付けてＥＧＲ弁開度を制御する場合と比べて、ＥＧＲ弁開度を制限する範囲を狭くすることが可能となり、暖機運転時におけるＮＯｘの抑制効果の低下を抑制することが可能となる。
【００２２】
上記内燃機関の制御装置は、前記ＥＧＲクーラ出口の冷却水温度を計測または推定する温度取得手段を有し、前記ＥＧＲ制御手段は、前記温度取得手段によって取得された温度が、既定の温度閾値以上である場合に、該温度が該温度閾値を超えないように、ＥＧＲ弁を制御することとしてもよい。
【００２３】
ＥＧＲクーラの出口温度を直接計測または推定し、この温度に基づいてＥＧＲ弁開度を制限するので、回転数等に基づいて出力制限を行う場合と比べて、出力制限を行う範囲をより一層狭くすることが可能となる。これにより、ＥＧＲクーラ内部の冷却水の局所的な沸騰を回避しつつ、暖機運転時におけるＮＯｘ抑制効果の低下を一層抑制することが可能となる。
【００２４】
本発明の第３態様は、ＥＧＲクーラを有する内燃機関に適用される制御装置であって、ＥＧＲクーラに流入する冷却水流量を調節する流量調節手段と、前記流量調節手段を制御する冷却水制御手段とを備え、前記冷却水制御手段は、暖機運転時に前記ＥＧＲクーラ内部で冷却水の局所的な沸騰が生じる領域として規定された運転領域において、前記ＥＧＲクーラに流入する冷却水流量を増加させるように、前記流量調節手段を制御する内燃機関の制御装置である。
【００２５】
この態様によれば、暖機運転時にＥＧＲクーラ内部で冷却水の局所的な沸騰が生じる領域として規定された運転領域において冷却水流量を増加させるので、ＥＧＲクーラにおける冷却水の局所的な沸騰を回避することが可能となる。
【００２６】
上記内燃機関の制御装置において、前記冷却水制御手段は、暖機運転時に用いられる、回転数と燃料噴射量と前記流量調節手段の操作量とが関連付けられた操作量情報を保有し、暖機運転時において、前記操作量情報から回転数及び燃料噴射量に応じた操作量を取得し、取得した操作量で流量調節手段を制御し、前記操作量情報における操作量は、前記ＥＧＲクーラ内部で冷却水の局所的な沸騰が生じない値に予め設定されていてもよい。
【００２７】
ＥＧＲクーラ内部で冷却水の局所的な沸騰が生じないように設定された操作量情報を予め用意しておき、この操作量情報を用いて流量調節手段を制御するので、ＥＧＲクーラ内部における冷却水の局所的な沸騰を容易に回避することが可能となる。
【００２８】
上記内燃機関の制御装置において、前記操作量情報は、回転数と燃料噴射量と冷却水温度と操作量とが関連付けられており、前記冷却水制御手段は、回転数と燃料噴射量と冷却水温度とに応じた操作量を前記操作量情報から取得することとしてもよい。
【００２９】
冷却水温度と回転数と燃料噴射量とに基づいて流量調節手段を制御することにより、流量調節手段を制御する範囲を細やかに設定することが可能となる。
【００３０】
上記内燃機関の制御装置は、前記ＥＧＲクーラ出口の冷却水温度を計測または推定する温度取得手段を有し、前記冷却水制御手段は、前記温度取得手段によって取得された温度が、既定の温度閾値以上である場合に、該温度が該温度閾値を超えないように、流量調節手段を制御することとしてもよい。
【００３１】
ＥＧＲクーラの出口温度を直接計測または推定し、この温度に基づいて冷却水流量を制御するので、回転数等に基づいて流量制御を行う場合と比べて、流量制御を行う範囲をより一層狭くすることが可能となる。
【００３２】
上記内燃機関の制御装置において、前記流量調節手段は、例えば、ＥＧＲクーラを流通する冷却水流路に接続され、サーモスタットをバイパスするサーモスタットバイパス流路に設けられた流量調節弁である。
【００３３】
流量調節弁により冷却水流量を制御することにより、ＥＧＲクーラに流入する冷却水流量のみを制御することが可能となる。
【００３４】
上記内燃機関の制御装置において、前記流量調節手段は、例えば、冷却水を循環させる電動ポンプである。
【００３５】
電動ポンプにより冷却水流量を制御することにより、流量調節弁の追加設置を不要とすることができ、追加コストの発生を回避することが可能となる。
【００３６】
上記内燃機関の制御装置において、前記ＥＧＲクーラ出口の冷却水温度は、例えば、シリンダヘッドから流出された冷却水と前記ＥＧＲクーラから流出された冷却水とが合流する合流点の冷却水流れ下流側における冷却水温度と、冷却水の全流量に対するＥＧＲクーラに流入する冷却水流量の割合とを用いて推定される。
【００３７】
このようにしてＥＧＲクーラ出口の冷却水温度を推定することにより、既存の温度センサを流用することができる。これにより、温度センサの追加設置を不要とすることができる。
【００３８】
上記内燃機関の制御装置において、前記ＥＧＲクーラ出口の冷却水の温度は、例えば、ＥＧＲガス入口温度、ＥＧＲガス流量、ＥＧＲクーラの冷却水流量、ＥＧＲクーラ冷却水入口温度をパラメータとする演算式を用いて推定される。
【００３９】
このようにしてＥＧＲクーラ出口の冷却水温度を推定することにより、既存のセンサを流用することができる。これにより、温度センサの追加設置を不要とすることができる。
【００４０】
本発明の第４態様は、ＥＧＲクーラを有する内燃機関に適用される制御方法であって、暖機運転時に前記ＥＧＲクーラ内部で冷却水の局所的な沸騰が生じる領域として規定された運転領域において、燃料噴射量を制限する内燃機関の制御方法である。
【発明の効果】
【００４１】
本発明によれば、エンジン暖機時におけるＥＧＲクーラ内部の冷却水の局所的な沸騰を防止することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の内燃機関の一例としてディーゼルエンジンを適用した場合の内燃機関の概略構成を示した図である。
【図２】一般的な冷却水循環回路の一例を示した図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る内燃機関の制御装置のハードウェア構成の一例を示した図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る内燃機関の制御装置の機能ブロック図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る最大燃料情報の一例を示した図である。
【図６】エンジン回転数に対する軸トルクを示した図であり、燃料噴射量が制限される範囲の一例を示した図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る最大燃料情報の一例を示した図である。
【図８】エンジン回転数に対する軸トルクを示した図であり、暖機運転時における各冷却水温度の最大トルク曲線の一例を示した図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る冷却水循環回路を示した図である。
【図１０】本発明の第３実施形態に係る内燃機関の制御装置による制御が行われる際のサーモスタットの開閉タイミング、ＥＧＲクーラの冷却水量、シリンダヘッドの出口冷却水温度、ＥＧＲクーラの出口冷却水温度、燃料噴射量のタイミングチャートの一例を示した図である。
【図１１】ＥＧＲクーラの出口温度の推定について説明するための図である。
【図１２】本発明の第４実施形態に係る内燃機関の制御装置の機能ブロック図である。
【図１３】エンジン回転数に対する軸トルクを示した図であり、ＥＧＲ弁開度の制限が行われる運転領域の一例を示した図である。
【図１４】ＥＧＲ制御部の内部概略構成の一例を示した図である。
【図１５】本発明の第６実施形態に係る内燃機関の制御装置による制御が行われる際のサーモスタットの開閉タイミング、ＥＧＲクーラの冷却水量、シリンダヘッドの出口冷却水温度、ＥＧＲクーラの出口冷却水温度、ＥＧＲ弁開度のタイミングチャートの一例を示した図である。
【図１６】本発明の第７実施形態に係る冷却水循環回路を示した図である。
【図１７】本発明の第７実施形態に係る内燃機関の制御装置の機能ブロック図である。
【図１８】流量調節弁開度情報の一例を示した図である。
【図１９】エンジン回転数に対する軸トルクを示した図であり、流量調節弁開度の制限制御が行われる運転領域の一例を示した図である。
【図２０】本発明の第８実施形態に係る流量調節弁開度情報の一例を示した図である。
【図２１】本発明の第９実施形態に係る内燃機関の制御装置による制御が行われる際のサーモスタットの開閉タイミング、ＥＧＲクーラの冷却水量、シリンダヘッドの出口冷却水温度、ＥＧＲクーラの出口冷却水温度、流量調節弁の開閉タイミングを示したタイミングチャートの一例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
〔第１実施形態〕
以下に、本発明の第１実施形態に係る内燃機関の制御装置及びその制御方法について、図面を参照して説明する。
図１は、内燃機関の一例としてディーゼルエンジンを適用した場合の内燃機関の概略構成を示した図である。図１に示すように、ディーゼルエンジン（以下「エンジン」という。）１は、シリンダ２内に往復摺動自在に嵌合されたピストン３、ピストン３の往復動をコネクティングロッド４を介して回転に変換する図示しないクランク軸を備えている。
エンジン１は、ピストン３の上面とシリンダ２の内面との間に区画形成される燃焼室５を形成している。燃焼室５には吸気通路６が接続され、吸気ポートを開閉する吸気弁７が設けられている。更に、燃焼室５には排気通路８が接続され、排気ポートを開閉する排気弁９が設けられている。
【００４４】
排気通路８の途中には、排気通路８を流通する排ガスの一部を吸気通路６に再循環させるためのＥＧＲ（排ガス再循環）通路１０が接続されている。ＥＧＲ通路１０には、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ１１及びＥＧＲガス流量を制御するＥＧＲ弁１２が設けられている。吸気通路６において、ＥＧＲ通路１０の接続部よりも空気流れ上流側には、吸気スロットル弁１３が設けられている。
【００４５】
更に、燃焼室５には、図示しない燃料噴射ポンプによって高圧化された燃料を燃焼室５に噴射する燃料噴射口１４が設けられている。ここで、上記燃料噴射ポンプに代えて、コモンレール方式を採用してもよい。燃料噴射口１４による燃料噴射量及び噴射タイミングは、後述する制御装置３０ａが燃料噴射口１４よりも燃料流れの上流側に設けられた燃料噴射弁１５を制御することにより制御される。
【００４６】
吸気通路６の吸気スロットル弁１３の空気流れ上流側には、吸気通路６を通じて燃焼室５に吸入する吸気量を検出するためのエアフローメータ１６が設けられている。また、ＥＧＲ通路１０において、ＥＧＲ弁１２の排ガス流れ上流側には、ＥＧＲ通路１０から吸気通路６に流入するＥＧＲガス量を検出するためのＥＧＲガスフローメータ１７が設けられている。
【００４７】
吸気通路６の燃焼室５側の先端部分における吸気マニホールドには、吸気マニホールド内の圧力及び温度をそれぞれ検出する吸気マニホールド圧力センサ１８、吸気マニホールド温度センサ１９がそれぞれ設けられている。
上記エアフローメータ１６、ＥＧＲガスフローメータ１７、吸気マニホールド圧力センサ１８、及び吸気マニホールド温度センサ１９による計測値は、制御装置３０ａに入力される。
【００４８】
そして、上記エンジン１には、エンジン１の各部の温度を適温に維持するために、冷却水を循環させる冷却水循環回路２０（図２参照）が設けられている。冷却水循環回路２０において、冷却水は冷却水ポンプ２１により循環させられる。冷却水循環回路２０は、ラジエータ２２からクランクケース２３、クランクケース２３内に設けられたオイルクーラ２４、更にシリンダヘッド２ａを経由してラジエータ２２に戻る第１循環流路Ｌ１を有している。
【００４９】
第１循環流路Ｌ１には、ラジエータ２２をバイパスさせるラジエータバイパス流路Ｂ１が接続されている。ラジエータバイパス流路Ｂ１と第１循環流路Ｌ１との接続部には、サーモスタット２５が設けられている。図２では、サーモスタット２５がシリンダヘッド２ａの出口側に設けられている例を示しているが、これに代えて、オイルクーラ２４の入口側にサーモスタット２５が設けられていてもよい。
【００５０】
更に、第１循環流路Ｌ１には、オイルクーラ２４に送られた冷却水の一部をＥＧＲクーラ１１に供給し、ＥＧＲクーラ１１を通過した冷却水を第１循環流路Ｌ１におけるサーモスタット２５よりも冷却水流れの上流側に合流させる第２流路Ｌ２が接続されている。また、図２において、符号２６はオイルパンである。
【００５１】
次に、図１に示した制御装置３０ａについて説明する。制御装置３０ａは、例えば、マイクロコンピュータであり、図３に示すように、中央処理装置３１、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の主記憶装置３２、補助記憶装置３３、出力装置３４、入力装置３５、及び外部の機器と通信を行うことにより情報の授受を行う通信装置３６などを備えている。
補助記憶装置３３は、コンピュータ読取可能な記録媒体であり、例えば、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等である。この補助記憶装置３３には、各種プログラムが格納されており、中央処理装置３１が補助記憶装置３３から主記憶装置３２にプログラムを読み出し、実行することにより種々の処理を実現させる。
【００５２】
図４は、制御装置３０の機能ブロック図である。図４に示すように、制御装置３０ａは、燃料噴射弁１５を制御することにより、燃焼室５への燃料噴射量及び噴射タイミングを制御する燃料制御部４１ａと、ＥＧＲ弁１２を制御することにより、ＥＧＲガス量を制御するＥＧＲ制御部４３ａとを備えている。
【００５３】
燃料制御部４１ａは、エンジン回転数と最大燃料噴射量とが関連付けられた最大燃料情報を有しており、この最大燃料情報からエンジン回転数に応じた最大燃料噴射量を取得し、この最大燃料噴射量以下となるように燃料噴射量を制限する。
【００５４】
最大燃料情報は、暖機運転時に用いる最大燃料情報と、通常運転時に用いる最大燃料情報とが設けられている。ここで、通常運転時とは、例えば、図２に示した冷却水循環回路２０において、サーモスタット２５が全開状態とされている状態をいう。
【００５５】
図５に、最大燃料情報の一例を示す。図５において、網掛け部で示されるように、暖機運転時においては、ＥＧＲクーラ内部で冷却水の局所的な沸騰が生じると想定されるエンジン回転数領域の最大燃料噴射量が、通常運転時の最大燃料情報に比べて制限されている。最大燃料情報は、例えば、ルックアップテーブル、演算式等として、燃料制御部４１に登録されている。
【００５６】
例えば、暖機運転時の最大燃料情報は、事前試験において、暖機運転時にＥＧＲクーラ内部で冷却水の局所的な沸騰が生ずるエンジン回転数領域を特定し、特定したエンジン回転数領域においてＥＧＲクーラ内部に冷却水の局所的な沸騰を生じさせない最大の燃料噴射量を求め、その燃料噴射量とエンジン回転数とを関連付けることにより作成される。
したがって、暖機運転時においては、このような暖機運転時の最大燃料情報を用いて燃料噴射量を制御することにより、ＥＧＲクーラ内部の冷却水の局所的な沸騰を容易に防ぐことが可能となる。
【００５７】
このような制御装置３０においては、エンジン回転数が所定のサンプリング周期で燃料制御部４１に入力され、暖機運転時には暖機運転時用の、通常運転時には通常運転時用の最大燃料情報が参照され、エンジン回転数に応じた最大燃料噴射量が取得される。そして、この最大燃料噴射量以下となるように、燃料噴射量が制限される。
このように、暖機運転時においては、ＥＧＲクーラ内部の冷却水に局所的な沸騰が生ずるエンジン回転数領域において燃料噴射量が制限されるので、燃焼室５における燃焼温度が下がり、排ガス温度を低減させることが可能となる。これにより、ＥＧＲクーラ１１に流入するＥＧＲガスの熱量を低下させることができ、冷却水が局所的に沸騰することを防止することが可能となる。
【００５８】
以上説明したように、本実施形態に係る内燃機関の制御装置及びその制御方法によれば、暖機運転時において、ＥＧＲクーラ内部における冷却水の局所的な沸騰が生ずる運転領域での運転を回避するような最大燃料情報を予め用意し、暖機運転時においては、この最大燃料情報を用いて燃料噴射量を制御する。これにより、ＥＧＲクーラ内部における冷却水の局所的な沸騰を容易に防ぐことが可能となる。
【００５９】
図６は、エンジン回転数に対する軸トルクを示した図であり、全負荷トルク曲線の一例が実線で、暖機運転時における最大トルク曲線の一例が破線で示されている。図６からわかるように、エンジン回転数が所定のエンジン回転数以上の領域においては、燃料噴射量が制限され、軸トルクが抑制される。
【００６０】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態に係る内燃機関の制御装置及びその制御方法について説明する。上述した第１実施形態に係る最大燃料情報は、図５に示すように、最大燃料噴射量とエンジン回転数とが関連付けられていたが、本実施形態における最大燃料情報は、図７に示すように、冷却水温度が更にパラメータとして加えられ、エンジン回転数毎、冷却水温度毎に最大燃料噴射量が設定されている。図７において、網掛け部分が燃料噴射量の制限が行われる運転領域である。また、最大燃料噴射量は、第１実施形態と同様、事前試験等により、ＥＧＲクーラ内部の冷却水の局所的な沸騰が生じない燃料噴射量に設定されている。
【００６１】
また、冷却水温度とは、図２に示した冷却水循環回路２０内を循環する冷却水の温度であり、計測場所については特に限定されない。例えば、第２流路Ｌ２と第１循環流路Ｌ１との合流点とサーモスタット２５との間に設けられた温度センサ（図示略）により計測される温度が用いられる。
【００６２】
このように、冷却水温度にも関連付けて最大燃料噴射量を設定することで、燃料噴射量を制限する範囲を細やかに設定することが可能となる。この結果、エンジン回転数のみに関連付けて最大燃料噴射量を設定する場合と比べて、出力制限を行う範囲を狭くすることが可能となり、暖機運転時に取り出すことのできる上限出力を高めることが可能となる。
図８は、エンジン回転数に対する軸トルクを示した図であり、全負荷トルク曲線の一例が実線で、暖機運転時における各冷却水温度の最大トルク曲線の一例が破線で示されている。
【００６３】
〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態に係る内燃機関の制御装置及びその制御方法について説明する。上述した第１または第２実施形態では、エンジン回転数等に応じて最大燃料噴射量を変更することで燃料噴射量の制限を行っていたが、本実施形態では、ＥＧＲクーラ出口の冷却水温度を計測する温度センサを設け、暖機運転時において、この温度センサの計測値が予め設定されている所定の閾値以上となった場合に、燃料噴射量の制限を行う。
以下、本実施形態に係る内燃機関の制御装置及びその制御方法について、上述した第１実施形態と異なる点について主に説明する。
【００６４】
図９に示すように、本実施形態に係る冷却水循環回路２０ａには、ＥＧＲクーラ１１の出口温度を計測するための温度センサ２８が設けられている。制御装置の燃料制御部は、暖機運転時において、ＥＧＲクーラ内部に冷却水の局所的な沸騰が発生するＥＧＲクーラ出口温度またはその温度付近に設定された温度閾値を保有しており、温度センサ２８による計測値が閾値以上となった場合に、燃料噴射量を制限する。例えば、温度センサ２８による計測値が温度閾値以上とならないように、燃料噴射量をフィードバック制御する。
また、冷却水温度に加えて、冷却水温度の上昇率が予め設定された所定の閾値を超えた場合にも、温度センサ２８による計測値が閾値を超えないように、フィードバック制御することとしてもよい。
【００６５】
以上説明したように、本実施形態に係る内燃機関の制御装置及びその制御方法によれば、ＥＧＲクーラの出口温度を直接計測または推定し、この温度に基づいて燃料噴射量を制限するので、第１または第２実施形態と比較して、出力制限を行う範囲をより一層狭くすることが可能となる。これにより、ＥＧＲクーラ内部の冷却水の局所的な沸騰を回避しつつ、暖機運転時に取り出すことのできる上限出力を一層高めることが可能となる。
【００６６】
図１０は、本実施形態に係る内燃機関の制御装置による制御が行われる際のサーモスタットの開閉タイミング、ＥＧＲクーラの冷却水量、シリンダヘッドの出口冷却水温度、ＥＧＲクーラの出口冷却水温度、燃料噴射量のタイミングチャートの一例を示した図である。図１０に示すように、時刻ｔ１において、ＥＧＲクーラの出口温度が温度閾値を超えると、燃料噴射量が制限される。そして、時刻ｔ２において、シリンダヘッドの出口冷却水温度が予め設定されている所定の値に達すると、サーモスタットが全開状態とされ、これに伴い、ＥＧＲクーラの冷却水流量が増加することから、燃料噴射量の制限が解かれることとなる。
【００６７】
なお、ＥＧＲクーラ１１の出口温度は、上記温度センサ２８による計測値に代えて、図１１に示すように、第１循環流路Ｌ１と第２流路Ｌ２との合流点よりも冷却水流れの下流側であり、かつ、該合流点近傍に温度センサ２７を設け、この温度センサ２７の計測値からＥＧＲクーラ１１の出口温度を推定することとしてもよい。この場合、予め冷却水ポンプ２１からの吐出全水量とＥＧＲクーラ１１へ流入する流量割合を情報として保有しており、この流量割合と温度センサ２７の計測値とからＥＧＲクーラ１１の出口温度を推定する。
一般的に、第１循環流路Ｌ１と第２流路Ｌ２との合流点よりも冷却水流れの下流側であり、かつ、該合流点近傍には、温度センサ２７が設けられている。したがって、この方法によれば、既存の温度センサによる計測値を流用することができ、新たな温度センサの設置が不要となる。これにより、コスト低減を図ることが可能となる。
【００６８】
また、ＥＧＲクーラ１１の出口温度は、ＥＧＲガス入口温度、ＥＧＲガス流量、ＥＧＲクーラ冷却水流量、ＥＧＲクーラ入口冷却水温度を用いて推定することとしてもよい。この場合、事前に上記のパラメータとＥＧＲクーラ１１の出口温度との関係式を数値解析等により得ておき、この関係式と各種パラメータの計測値または演算値を用いてＥＧＲクーラの出口温度を推定する。
【００６９】
上記ＥＧＲガス入口温度は、例えば、エンジン回転数、燃料噴射量、およびＥＧＲガス温度を関連付けたマップを事前試験などにより得ておき、このマップを用いて推定することが可能である。
ＥＧＲガス流量は、例えば、エンジン回転数、負荷、ＥＧＲ弁開度、およびＥＧＲガス流量を関連付けたマップまたは演算式を事前試験などにより得ておき、このマップまたは演算式を用いて推定することが可能である。あるいは、吸気流量、吸気マニホールド圧力及び温度、体積効率、及びＥＧＲガス流量を関連付けたマップまたは演算式を事前試験などにより得ておき、このマップまたは演算式を用いて推定することとしてもよい。
【００７０】
ＥＧＲクーラ冷却水流量は、例えば、エンジン回転数とＥＧＲクーラ冷却水流量とを関連付けたマップまたは演算式を事前試験などにより得ておき、このマップまたは演算式を用いて推定することが可能である。
上記ＥＧＲクーラ入口冷却水温度は、例えば、シリンダヘッド出口冷却水温度とＥＧＲクーラ入口冷却水温度とを関連付けたマップまたは演算式を事前試験などにより得ておき、このマップまたは演算式を用いて推定することが可能である。
【００７１】
このように、ＥＧＲガス入口温度、ＥＧＲガス流量、ＥＧＲクーラ冷却水流量、ＥＧＲクーラ入口冷却水温度を用いることにより、既存のセンサによる計測値を流用してＥＧＲクーラの出口温度を推定することが可能となる。これにより、新規センサの設置などを行う必要がなく、追加コストの発生を回避することができる。
【００７２】
〔第４実施形態〕
次に、本発明の第４実施形態に係る内燃機関の制御装置及びその制御方法について説明する。上述した第１から第３実施形態では、燃料噴射量を制限することにより、ＥＧＲクーラ内部における冷却水の局所的な沸騰を回避していたが、本実施形態においては、ＥＧＲガス量を制限することで、ＥＧＲクーラ内部における冷却水の局所的な沸騰を回避する。以下、第１実施形態と共通する点については説明を省略し、異なる点について主に説明する。
【００７３】
図１２は、本実施形態に係る制御装置３０ｂの機能ブロック図である。図１２に示すように、制御装置３０ｂは、燃料噴射弁１５を制御することにより、燃焼室５への燃料噴射量及び噴射タイミングを制御する燃料制御部４１ｂと、ＥＧＲ弁１２を制御することにより、ＥＧＲガス量を制御するＥＧＲ制御部４３ｂとを備えている。
【００７４】
ＥＧＲ制御部４３ｂは、エンジン回転数と燃料噴射量とＥＧＲ弁開度とが関連付けられたＥＧＲ弁開度情報を有しており、このＥＧＲ弁開度情報からエンジン回転数及び燃料噴射量に応じたＥＧＲ弁開度を取得し、このＥＧＲ弁開度でＥＧＲ弁１２の弁開度を制限する。
【００７５】
ＥＧＲ弁開度情報は、暖機運転時に用いるＥＧＲ弁開度情報と、通常運転時に用いるＥＧＲ弁開度情報とが設けられている。暖機運転時のＥＧＲ弁開度情報は、ＥＧＲクーラ内部で冷却水の局所的な沸騰が生じる領域であると規定された運転領域におけるＥＧＲ弁開度が、通常運転時における同運転領域のＥＧＲ弁開度よりも小さい値に設定されている。ＥＧＲ弁開度情報は、例えば、３次元マップ、演算式等として、ＥＧＲ制御部４３ｂに登録されている。
【００７６】
例えば、暖機運転時のＥＧＲ弁開度情報は、事前試験において、暖機運転時にＥＧＲクーラ内部で冷却水の局所的な沸騰が生ずるエンジン回転数及び燃料噴射量で特定される運転領域を特定し、特定した運転領域においてＥＧＲクーラ内部に冷却水の局所的な沸騰を生じさせない最大ＥＧＲ弁開度を求め、そのＥＧＲ弁開度とエンジン回転数及び燃料噴射量とを関連付けることにより作成される。
したがって、暖機運転時においては、このような暖機運転時のＥＧＲ弁開度情報を用いてＥＧＲ弁開度を制御することにより、ＥＧＲクーラ内部の冷却水の局所的な沸騰を容易に防ぐことが可能となる。
【００７７】
図１３は、暖機運転時にＥＧＲクーラ内部で冷却水の局所的な沸騰が生ずる運転領域、換言すると、ＥＧＲ弁開度の制限が行われる運転領域の一例を示した図である。図１３において横軸はエンジン回転数、縦軸は軸トルクであり、斜線部がＥＧＲ弁開度が制限される範囲である。
【００７８】
このような制御装置３０ｂにおいては、エンジン回転数及び燃料噴射量が所定のサンプリング周期でＥＧＲ制御部４３ｂに入力され、暖機運転時には暖機運転時用の、通常運転時には通常運転時用のＥＧＲ弁開度情報が参照され、エンジン回転数及び燃料噴射量に応じたＥＧＲ弁開度が取得され、このＥＧＲ弁開度でＥＧＲ弁１２が制御される。
このように、暖機運転時においては、ＥＧＲクーラ内部の冷却水に局所的な沸騰が生ずる運転領域においてＥＧＲ弁開度が制限されるので、該局所的な沸騰が生ずる運転領域において、ＥＧＲクーラ１１に流入するＥＧＲガス量を低下させることが可能となる。これにより、ＥＧＲクーラ１１において熱交換に必要とされる冷却水熱量を低下させることができ、冷却水の沸騰を回避することができる。
【００７９】
以上説明したように、本実施形態に係る内燃機関の制御装置及びその制御方法によれば、暖機運転時において、ＥＧＲクーラ内部における冷却水の局所的な沸騰が生ずる運転領域での運転を回避するようなＥＧＲ弁開度情報を予め用意し、暖機運転時においては、このＥＧＲ弁開度情報を用いてＥＧＲ弁の開度を制御する。これにより、ＥＧＲクーラ内部における冷却水の局所的な沸騰を容易に防ぐことが可能となる。
【００８０】
〔第５実施形態〕
次に、本発明の第５実施形態に係る内燃機関の制御装置及びその制御方法について説明する。上述した第４実施形態では、エンジン回転数及び燃料噴射量に応じてＥＧＲ弁開度を決定していたが、本実施形態においては、更に、冷却水温度に応じてＥＧＲ弁開度を調整する点で、上述した第４実施形態と異なる。ここで、冷却水温度については、上述した第２実施形態と同様である。
【００８１】
例えば、ＥＧＲ制御部は、エンジン回転数、燃料噴射量、冷却水温度、及びＥＧＲ弁開度が関連付けられた４次元のマップまたは演算式を有しており、この４次元マップまたは演算式からエンジン回転数、燃料噴射量、及び冷却水温度に応じたＥＧＲ弁開度を取得する。
【００８２】
また、例えば、エンジン回転数と燃料噴射量とＥＧＲ弁開度とが関連付けられた３次元マップまたは演算式からＥＧＲ弁開度を取得し、このＥＧＲ弁開度を冷却水に応じて決定づけられる補正値を用いて補正することにより、最終的なＥＧＲ弁開度を得ることとしてもよい。この場合におけるＥＧＲ制御部の内部概略構成の一例を図１４に示す。
【００８３】
図１４に示すように、ＥＧＲ制御部は、ＥＧＲ弁開度取得部５１、補正開度取得部５２、及び補正部５３を有する。
ＥＧＲ弁開度取得部５１は、エンジン回転数と燃料噴射量とＥＧＲ弁開度とが関連付けられたＥＧＲ弁開度情報（３次元マップ、演算式等）からＥＧＲ弁開度を取得する。ここで使用されるＥＧＲ弁開度情報は、暖機運転時のＥＧＲ弁開度情報である。
【００８４】
補正開度取得部５２は、冷却水温度と補正係数とが関連付けられたテーブルまたは演算式を用いて補正係数を取得し、この補正係数をＥＧＲ弁開度取得部５１で得られたＥＧＲ弁開度に乗算することにより、補正開度を取得する。
補正部５３は、ＥＧＲ弁開度取得部５１において取得されたＥＧＲ弁開度と、補正開度取得部５２において取得された補正開度とを加算することにより、補正後のＥＧＲ弁開度を得る。
【００８５】
なお、図１４では、ＥＧＲ弁開度取得部５１において暖機運転時のＥＧＲ弁開度情報を用いることとしたが、これに代えて、通常運転時のＥＧＲ弁開度情報を用いることとしてもよい。この場合には、補正開度取得部５２において取得される補正開度を、エンジン回転数、燃料噴射量及び冷却水温度に応じて決定すればよい。
【００８６】
このように、冷却水温度に応じてＥＧＲ弁開度を制御することにより、ＥＧＲ弁開度を制限する範囲を細やかに設定することが可能となる。この結果、冷却水温度を用いない場合と比べて、ＥＧＲガス量の制限を行う範囲を狭くすることが可能となり、暖機運転時におけるＮＯｘ抑制効果の低下を抑制することが可能となる。
【００８７】
〔第６実施形態〕
次に、本発明の第６実施形態に係る内燃機関の制御装置及びその制御方法について説明する。上述した第４実施形態では、エンジン回転数等に応じてＥＧＲ弁開度の制御を行うこととしたが、本実施形態では、ＥＧＲクーラ出口の冷却水温度が予め設定されている所定の温度閾値以上となった場合に、ＥＧＲ弁開度の制限を行う。
【００８８】
具体的には、ＥＧＲクーラ１１の出口温度が閾値以上となった場合に、ＥＧＲ弁開度を閉じる方向に制御し、ＥＧＲクーラ１１の出口温度が温度閾値以上とならないように、ＥＧＲ弁開度をフィードバック制御する。
ここで、閾値の設定、ＥＧＲクーラ出口温度の計測、推定方法については、上述した第３実施形態における方法に準じるものとする。すなわち、ＥＧＲクーラ出口温度については温度センサ２８（図９参照）の計測値を用いる他、温度センサ２７（図１１参照）の計測値に基づく推定値、あるいはＥＧＲガス入口温度、ＥＧＲガス流量、ＥＧＲクーラ冷却水流量、ＥＧＲクーラ入口冷却水温度を用いて推定された温度を用いることとしてもよい。
【００８９】
本実施形態に係る内燃機関の制御装置及びその制御方法によれば、ＥＧＲクーラ１１の出口温度を直接計測または推定し、この温度に基づいてＥＧＲ弁開度を制限するので、第４または第５実施形態と比較して、ＥＧＲ弁開度の制限を行う範囲をより一層狭くすることが可能となる。
【００９０】
図１５は、本実施形態に係る内燃機関の制御装置による制御が行われる際のサーモスタットの開閉タイミング、ＥＧＲクーラの冷却水量、シリンダヘッドの出口冷却水温度、ＥＧＲクーラの出口冷却水温度、ＥＧＲ弁開度のタイミングチャートの一例を示した図である。図１５に示すように、時刻ｔ１において、ＥＧＲクーラの出口冷却水温度が閾値を超えると、ＥＧＲ弁開度が制限される。そして、時刻ｔ２において、シリンダヘッドの出口冷却水温度が予め設定されている所定の値に達するとサーモスタットが全開状態となり、これに伴い、ＥＧＲクーラの冷却水流量が増加することから、ＥＧＲクーラに十分な冷却水が供給されることとなり、ＥＧＲ弁開度の制限が解かれることとなる。
【００９１】
〔第７実施形態〕
次に、本発明の第７実施形態に係る内燃機関の制御装置及びその制御方法について説明する。上述した第１から第３実施形態では、燃料噴射量を制限することにより、ＥＧＲクーラ内部における冷却水の局所的な沸騰を回避していたが、本実施形態においては、ＥＧＲクーラ１１に流入させる冷却水量を増加させることにより、ＥＧＲクーラ内部における冷却水の局所的な沸騰を回避する。以下、第１実施形態と共通する点については説明を省略し、異なる点について主に説明する。
【００９２】
図１６は、本実施形態に係る冷却水循環回路２０ｃを示した図である。図１６に示すように、第２流路Ｌ２には、ＥＧＲクーラ１１に送られた冷却水の一部を第１循環流路Ｌ１におけるサーモスタット２５よりも冷却水流れの下流側に合流させるサーモスタットバイパス流路Ｂ２が接続されている。また、サーモスタットバイパス流路Ｂ２には、バイパス流量を調整するための流量調節弁２９が設けられている。
【００９３】
図１７は、本実施形態に係る制御装置３０ｃの機能ブロック図である。図１７に示すように、制御装置３０ｃは、燃料噴射弁１５を制御することにより、燃焼室５への燃料噴射量及び噴射タイミングを制御する燃料制御部４１ｂ、ＥＧＲ弁１２を制御することにより、ＥＧＲガス量を制御するＥＧＲ制御部４３ａ、及び流量調節弁２９の弁開度を制御することにより冷却水量を制御する冷却水制御部４５を備えている。
【００９４】
冷却水制御部４５は、暖機運転時に用いる流量調節弁開度情報を有している。流量調節弁開度情報は、エンジン回転数と燃料噴射量と流量調節弁２９の開度とが関連付けられたマップまたは演算式である。冷却水制御部４５は、この流量調節弁開度情報からエンジン回転数及び燃料噴射量に応じた流量調節弁開度を取得し、この流量調節弁開度で流量調節弁の弁開度を制限する。
なお、通常運転時においては、流量調節弁は全閉状態または一定の開度状態とされている。
【００９５】
図１８に、流量調節弁開度情報の一例を示す。図１８に示すように、流量調節弁開度情報は、流量調節クーラ内部で冷却水の局所的な沸騰が生じる領域として規定された運転領域（エンジン回転数及び燃料噴射量により特定される）において、弁開度を全開とするように設定されている。なお、弁開度は、運転状態に応じた値に設定されていてもよい。この場合、回転数が高くなるほど、燃料噴射量が多くなるほど大きな値に設定される。
【００９６】
ここで、ＥＧＲクーラ内部における冷却水の局所的な沸騰を回避させるためには、温度を低下させるのに十分な冷却水量が供給されればよいため、流量調節弁２９の弁開度は全閉か全開かに制御すれば足りる。しかし、例えば、ＥＧＲガス量に対して多くの冷却水を供給しすぎると、ＥＧＲクーラ１１においてＥＧＲガス量に含まれている水蒸気が凝縮して凝縮水が発生し、この凝縮水によりＥＧＲクーラ内部等に腐食が発生してしまうおそれがある。したがって、このような事象を回避するために、ＥＧＲ弁開度や燃料噴射量等に応じて冷却水量を調整することが好ましい。
【００９７】
図１９は、暖機運転時にＥＧＲクーラ内部で冷却水の局所的な沸騰が生ずる運転領域、換言すると、流量調節弁開度の制限制御が行われる運転領域の一例を示した図である。図１９において横軸はエンジン回転数、縦軸は軸トルクであり、斜線部が流量調節弁２９の開度が調整される範囲である。
【００９８】
このような制御装置３０ｃにおいては、暖機運転時において、エンジン回転数及び燃料噴射量が所定のサンプリング周期で冷却水制御部４５に入力され、エンジン回転数及び燃料噴射量に応じた流量調節弁開度が流量調節弁開度情報から取得され、この弁開度で流量調節弁２９が制御される。
このように、暖機運転時においては、ＥＧＲクーラ内部の冷却水に局所的な沸騰が生ずる運転領域において流量調節弁２９の弁開度が開く方向に制御されることにより、ＥＧＲクーラ１１への冷却水流量を増加させる。これにより、ＥＧＲクーラ内部における冷却水の局所的な沸騰を回避することが可能となる。
【００９９】
以上説明したように、本実施形態に係る内燃機関の制御装置及びその制御方法によれば、暖機運転時において、流量調節クーラ内部における冷却水の局所的な沸騰が生ずる運転領域での運転を回避するような流量調節弁開度情報を予め用意し、暖機運転時においては、この流量調節弁開度情報を用いて流量調節弁２９の開度を制御する。これにより、流量調節クーラ内部における冷却水の局所的な沸騰を容易に防ぐことが可能となる。
【０１００】
〔第８実施形態〕
次に、本発明の第８実施形態に係る内燃機関の制御装置及びその制御方法について説明する。上述した第７実施形態では、エンジン回転数及び燃料噴射量に応じて流量調節弁開度を決定していたが、本実施形態においては、更に、冷却水温度に応じて流量調節弁開度を決定する点で、上述した第７実施形態と異なる。ここで、冷却水温度については、上述した第２実施形態と同様である。
【０１０１】
例えば、冷却水制御部は、冷却水温度毎に、上記流量調節弁開度情報を有しており、該当する冷却水温度の流量調節弁開度情報を用いて流量調節弁開度を制御する。図２０（ａ）に、水温５０℃の場合の流量調節弁開度情報の一例を、図２０（ｂ）に水温６０℃の場合の流量調節弁開度情報の一例を示す。図２０には、全開状態を１としたときの弁開度の値が示されている。
【０１０２】
このように、冷却水温度に応じて流量調節弁開度を制御することにより、流量調節弁開度を制限する範囲を細やかに設定することが可能となる。
【０１０３】
〔第９実施形態〕
次に、本発明の第９実施形態に係る内燃機関の制御装置及びその制御方法について説明する。上述した第７実施形態では、エンジン回転数等に応じて流量調節弁の開度制御を行うこととしたが、本実施形態では、ＥＧＲクーラ出口の冷却水温度が予め設定されている所定の温度閾値以上となった場合に、流量調節弁２９を全開とし、ＥＧＲクーラ１１へ流れる冷却水量を増加させる。
【０１０４】
ここで、閾値の設定、流量調節クーラ出口温度の計測、推定方法については、上述した第３実施形態における方法に準じるものとする。すなわち、流量調節クーラ出口冷却水温度については温度センサ２８（図９参照）の計測値を用いる他、温度センサ２７（図１１参照）の計測値に基づく推定値、流量調節ガス入口温度、流量調節ガス流量、流量調節クーラ冷却水流量、流量調節クーラ入口冷却水温度を用いて推定された温度を用いることとしてもよい。
【０１０５】
本実施形態に係る内燃機関の制御装置及びその制御方法によれば、流量調節クーラの出口温度を直接計測または推定し、この温度に基づいて流量調節弁開度を制御するので、第７または第８実施形態と比較して、流量調節弁開度の制限を行う範囲をより一層狭くすることが可能となる。
【０１０６】
図２１は、本実施形態に係る内燃機関の制御装置による制御が行われる際のサーモスタットの開閉タイミング、ＥＧＲクーラの冷却水量、シリンダヘッドの出口冷却水温度、ＥＧＲクーラの出口冷却水温度、流量調節弁の開閉タイミングを示したタイミングチャートの一例を示した図である。図２１に示すように、時刻ｔ１において、ＥＧＲクーラ１１の出口温度が閾値を超えると、流量調節弁が全開状態とされる。そして、時刻ｔ２において、シリンダヘッドの出口冷却水温度が予め設定されている所定の値に達するとサーモスタットが全開状態となり、これに伴い、流量調節クーラの冷却水流量が増加することから、流量調節クーラに十分な冷却水が供給されることとなり、流量調節弁開度が全閉状態とされる。
【０１０７】
なお、上記第７から第９実施形態においては、流量調節弁２９の開度を変更することにより冷却水の流量を増加させていたが、これに代えて、冷却水ポンプ２１の回転数を上昇させることによりＥＧＲクーラ１１へ供給する冷却水の流量を増加させることとしてもよい。この場合には、エンジン回転数と燃料噴射量と冷却水ポンプ２１の回転数とを関連付けた情報を用意し、この情報に基づいて冷却水ポンプ２１の回転数等を制御すればよい。あるいは、ＥＧＲクーラの出口冷却水温度が温度閾値を超えた場合に、該温度が温度閾値以下となるように冷却水ポンプ２１の回転数をフィードバック制御させることとしてもよい。
【０１０８】
このように、冷却水ポンプ２１の回転数を増加させて冷却水を増加させることにより、サーモスタットバイパス流路Ｂ２における流量調節弁２９を不要とすることができる。これにより、流量調節弁２９を設けることによる追加コストの発生を回避することができる。また、その一方で、冷却水ポンプ２１の回転数を上げると、クランクケース等へ供給される冷却水の流量も増加することから、冷却水の温度上昇効率が低下し、暖機運転の時間が長引くという不都合もある。
【０１０９】
そこで、例えば、流量調節弁２９と冷却水ポンプ２１の両方を制御することで冷却水流量を増加させることとしてもよい。例えば、最初に流量調節弁２９の弁開度を全開にし、この状態でもＥＧＲクーラ内部で冷却水が沸騰してしまうような場合には、冷却水ポンプ２１の回転数を増加させて、冷却水流量を更に増加させることとしてもよい。
【符号の説明】
【０１１０】
１  ディーゼルエンジン
２ａ  シリンダヘッド
１１  ＥＧＲクーラ
２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ  冷却水循環回路
２１  冷却水ポンプ
２２  ラジエータ
２５  サーモスタット
２７、２８  温度センサ、
２９  流量調節弁
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ  制御装置
４１ａ，４１ｂ  燃料制御部
４３ａ、４３ｂ  ＥＧＲ制御部
４５  冷却水制御部
５１  ＥＧＲ弁開度取得部
５２  補正開度取得部
５３  補正部
Ｂ１  ラジエータバイパス流路
Ｂ２  サーモスタットバイパス流路
Ｌ１  第１循環流路
Ｌ２  第２流路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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