(57)【要約】【課題】排気管内に設置された触媒の下流側に再循環通路が設けられた内燃機関に適用された場合であっても、再循環ガス冷却部における冷媒の沸騰を十分に抑制することが可能な再循環ガス冷却装置を提供する。【解決手段】このＥＧＲガス冷却装置１００（再循環ガス冷却装置）は、エンジン１０の排気管４１内に設置された排気ガスを浄化する触媒４２の下流側の排気管４１と、エンジン１０の吸気管３１と、を接続する再循環通路５０に配置され、再循環通路５０を流通する排気ガスの一部としてのＥＧＲガスを、冷却水により冷却するＥＧＲガスクーラ５２と、触媒４２の劣化状態に基づいて、冷却水によるＥＧＲガスの冷却を制御するＥＣＵ８と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気管内に設置された排気ガスを浄化する触媒の下流側における前記排気管と、前記内燃機関の吸気管と、を接続する再循環通路に配置され、前記再循環通路を流通する排気ガスの一部としての再循環ガスを、冷媒により冷却する再循環ガス冷却部と、
前記触媒の劣化状態に基づいて、前記冷媒による前記再循環ガスの冷却を制御する制御部と、を備える、再循環ガス冷却装置。
【請求項２】
前記冷媒が流通する冷媒流路と、
前記冷媒流路を流通する前記冷媒の流量を調整する流量調整部と、をさらに備え、
前記制御部は、前記触媒が劣化している場合に、前記流量調整部により前記冷媒の流量を増加させることによって、前記冷媒による前記再循環ガスの冷却を制御するように構成されている、請求項１に記載の再循環ガス冷却装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記再循環ガス冷却部における前記冷媒の冷媒温度を取得するとともに、取得した前記冷媒の冷媒温度を前記触媒の劣化度合いに基づいて補正することによって、補正冷媒温度を取得し、前記補正冷媒温度が冷媒温度閾値を超えた場合に、前記冷媒の流量を増加させるように制御を行うように構成されている、請求項２に記載の再循環ガス冷却装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記補正冷媒温度が前記冷媒温度閾値を超えた場合において、前記補正冷媒温度と前記冷媒温度閾値との差が大きくなるにしたがって、前記冷媒の流量の増加量を大きくするように制御を行うように構成されている、請求項３に記載の再循環ガス冷却装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記触媒の劣化状態の指標としての前記触媒における酸素吸蔵量が吸蔵量閾値以下である場合に、前記触媒が劣化しているとして、前記流量調整部により前記冷媒の流量を増加させることによって、前記冷媒による前記再循環ガスの冷却を制御するように構成されている、請求項２〜４のいずれか１項に記載の再循環ガス冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、再循環ガス冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、再循環通路を介して、排気ガスの一部を再循環ガスとして吸気側に還流させる排気ガス再循環（ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ））が知られている。さらに、再循環通路を流通する再循環ガスを、冷媒により冷却する再循環ガス冷却部を備えた再循環ガス冷却装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、排気通路および吸気通路を連通するＥＧＲ通路（再循環通路）と、エンジン冷却水（冷媒）の一部を用いてＥＧＲ通路を還流するＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ（再循環ガス冷却部）と、ＥＧＲ通路を還流するＥＧＲガスの流量を制御するためのＥＧＲバルブとを備えた、エンジンが開示されている。この特許文献１に記載のエンジンは、ＥＧＲガスの流量と、燃料噴射量と、エンジン冷却水の流量と、エンジン冷却水の温度とに基づいて、ＥＧＲクーラを流通するエンジン冷却水が沸騰するのを抑制する制御を行う、主制御手段を含む制御装置をさらに備えている。この特許文献１に記載のエンジンの主制御手段は、ＥＧＲクーラを流通するエンジン冷却水が沸騰すると推定した場合に、ＥＧＲバルブを閉じる方向に制御するか、または、燃料噴射量を小さくすることによって、ＥＧＲガスの熱に起因するエンジン冷却水の沸騰を抑制するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−９０７７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、本願発明者は、上記特許文献１に記載されたエンジンの構成を、排気通路内に設置された触媒の下流側に再循環通路が設けられたエンジン（内燃機関）に適用した場合には、ＥＧＲクーラにおけるエンジン冷却水の沸騰を十分に抑制することができないという問題点があることを見出した。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、排気管内に設置された触媒の下流側に再循環通路が設けられた内燃機関に適用された場合であっても、再循環ガス冷却部における冷媒の沸騰を十分に抑制することが可能な再循環ガス冷却装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願発明者は、鋭意検討した結果、触媒が劣化している場合には、触媒において排気ガスの浄化が十分に行われないため、触媒において、排気ガスの浄化に用いられる排気ガスの熱量（エネルギー）が低下する。このため、触媒を通過した後の排気ガスの温度が十分に低下しないことにより、触媒の下流側に接続された再循環通路を流通する再循環ガス（排気ガスの一部）の温度が高くなる。この結果、想定を超えた高温の再循環ガスが再循環通路を流通することに起因して、再循環ガス冷却部による再循環ガスの冷却が不十分になってしまうという知見を得た。そして、本願発明者は、この知見に基づいて、下記発明を完成させた。
【０００８】
つまり、この発明の一の局面における再循環ガス冷却装置は、内燃機関の排気管内に設置された排気ガスを浄化する触媒の下流側における排気管と、内燃機関の吸気管と、を接続する再循環通路に配置され、再循環通路を流通する排気ガスの一部としての再循環ガスを、冷媒により冷却する再循環ガス冷却部と、触媒の劣化状態に基づいて、冷媒による再循環ガスの冷却を制御する制御部と、を備える。
【０００９】
この発明の一の局面による再循環ガス冷却装置は、上記のように、触媒の劣化状態に基づいて、冷媒による再循環ガスの冷却を制御する制御部を備えている。これにより、制御部により、触媒の劣化状態に応じて、冷媒の流量の増減や、再循環ガスの流量の調整などの、冷媒による再循環ガスの冷却を適宜制御することができる。この結果、触媒が劣化して再循環ガス冷却部における冷媒に沸騰の虞がある場合にも、冷媒による再循環ガスの冷却を適宜制御して、冷媒が沸騰するのを抑制することができる。したがって、再循環ガス冷却装置が排気管内に設置された触媒の下流側に再循環通路が設けられた内燃機関に適用された場合であっても、再循環ガス冷却部における冷媒の沸騰を十分に抑制することができる。
【００１０】
上記一の局面による再循環ガス冷却装置において、好ましくは、冷媒が流通する冷媒流路と、前記冷媒流路を流通する冷媒の流量を調整する流量調整部と、をさらに備え、制御部は、触媒が劣化している場合に、流量調整部により冷媒の流量を増加させることによって、冷媒による再循環ガスの冷却を制御するように構成されている。
【００１１】
このように構成すれば、劣化した触媒の下流を流通する排気ガス（再循環ガス）の温度は、触媒が劣化していない場合の排気ガスの温度と比べて高いので、流量調整部により冷媒の流量を増加させる制御を制御部が行うことによって、流量が増加された冷媒により再循環ガスを冷却することができる。これにより、触媒が劣化している場合であっても、再循環ガス冷却部における冷媒の温度が上昇するのを抑制することができるので、再循環ガス冷却部における冷媒の沸騰を確実に抑制することができる。
【００１２】
この場合、好ましくは、制御部は、再循環ガス冷却部における冷媒の冷媒温度を取得するとともに、取得した冷媒の冷媒温度を触媒の劣化度合いに基づいて補正することによって、補正冷媒温度を取得し、補正冷媒温度が冷媒温度閾値を超えた場合に、冷媒の流量を増加させるように制御を行うように構成されている。
【００１３】
このように構成すれば、制御部により、取得された補正冷媒温度が冷媒温度閾値を超えた場合に、冷媒の流量を増加させるように制御が行われることによって、触媒の劣化度合いが考慮された再循環ガス冷却部における冷媒の温度（補正冷媒温度）が、冷媒温度閾値を超えて上昇するのを抑制することができる。これにより、触媒の劣化度合いに基づいて、再循環ガス冷却部において冷媒が沸騰するのを効果的に確実に抑制することができる。
【００１４】
上記補正冷媒温度が冷媒温度閾値を超えた場合に冷媒の流量を増加させる構成において、好ましくは、制御部は、補正冷媒温度が冷媒温度閾値を超えた場合において、補正冷媒温度と冷媒温度閾値との差が大きくなるにしたがって、冷媒の流量の増加量を大きくするように制御を行うように構成されている。
【００１５】
このように構成すれば、触媒の劣化度合いが考慮された再循環ガス冷却部における冷媒温度（補正冷媒温度）が、冷媒温度閾値を超えて大きく上昇した場合であっても、補正冷媒温度と冷媒温度閾値との差が大きくなるにしたがって流量が増加される冷媒により、再循環ガス冷却部において冷媒が沸騰するのを確実に抑制することができる。
【００１６】
上記触媒が劣化している場合に冷媒の流量を増加させる構成において、好ましくは、触媒の劣化状態の指標としての触媒における酸素吸蔵量が吸蔵量閾値以下である場合に、触媒が劣化しているとして、流量調整部により冷媒の流量を増加させることによって、冷媒による再循環ガスの冷却を制御するように構成されている。
【００１７】
このように構成すれば、触媒における酸素吸蔵量に基づいて触媒の劣化状態を適切に把握することができるので、適切に把握された触媒の劣化状態に基づいて、再循環ガス冷却部における冷媒の沸騰をより確実に抑制することができる。
【００１８】
なお、上記一の局面による再循環ガス冷却装置において、以下の構成も考えられる。
【００１９】
（付記項１）
すなわち、上記流量調整部を備える構成において、流量調整部は、電動ウォータポンプを含む。
【００２０】
（付記項２）
また、上記補正冷媒温度を取得する構成において、制御部は、内燃機関の運転状況に基づいて、補正前の冷媒の冷媒温度を推定するように構成されている。
【００２１】
（付記項３）
また、上記酸素吸蔵量に基づいて触媒の劣化状態を判断する構成において、触媒の上流に配置された空燃比センサと、触媒の下流に配置された酸素センサと、をさらに備え、制御部は、空燃比センサと酸素センサとの検出結果に基づいて取得された触媒における酸素吸蔵量が吸蔵量閾値以下である場合に、触媒が劣化しているとして、流量調整部により冷媒の流量を増加させることによって、冷媒による再循環ガスの冷却を制御するように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態による再循環ガス冷却装置が設けられたエンジンを示した模式図である。
【図２】本発明の一実施形態による劣化前後の触媒を通過する排気ガスの温度変化を説明するためのグラフである。
【図３】図３（ａ）は、Ｃｍａｘ法における空燃比センサからの出力のグラフであり、図３（ｂ）は、Ｃｍａｘ法における酸素センサからの出力のグラフであり、図３（ｃ）は、Ｃｍａｘ法における触媒の酸素吸蔵量の変化を示したグラフである。
【図４】図４（ａ）は、Ｃｍａｘ法における触媒劣化後の空燃比センサからの出力のグラフであり、図４（ｂ）は、Ｃｍａｘ法における触媒劣化後の酸素センサからの出力のグラフであり、図４（ｃ）は、Ｃｍａｘ法における劣化後の触媒の酸素吸蔵量の変化を示したグラフである。
【図５】図５（ａ）は、Ｃｍａｘの変化を示したグラフであり、図５（ｂ）は、Ｃｍａｘの変化に対応する補正出口水温の変化を示したグラフであり、図５（ｃ）は、補正出口水温に対応する流量補正係数を示したグラフである。
【図６】本発明の一実施形態による再循環ガス冷却装置における制御フローである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２４】
［実施形態］
まず、図１および図２を参照して、本発明の一実施形態によるＥＧＲガス冷却装置１００の構成について説明する。
【００２５】
本発明の一実施形態によるＥＧＲガス冷却装置１００（再循環ガス冷却装置の一例）は、図１に示すように、図示しない車両に搭載されるエンジン１０（内燃機関の一例）に設けられている。エンジン１０は、ＥＧＲガス冷却装置１００以外に、エンジン本体２０と、吸気部３０と、排気部４０と、を備えている。
【００２６】
エンジン本体２０は、図示しない燃焼室において、吸入・圧縮・膨張（燃焼）・排気のサイクルが行われる発動機である。
【００２７】
吸気部３０は、エンジン本体２０に吸入される吸入空気をエンジン本体２０に供給する。吸気部３０は、内部を吸入空気が流通する吸気管３１と、エンジン本体２０に吸入される吸入空気の量を調整するスロットルバルブ３２と、吸気管３１内を流通する吸入空気の流量（吸気量）および圧力（吸気圧）を検出する吸気センサ３３とを含んでいる。
【００２８】
排気部４０は、エンジン本体２０から排出される排気ガスを車両外部に排出する。排気部４０は、内部を排気ガスが流通する排気管４１と、排気管４１内に設置され、排気ガスを浄化する触媒４２とを含んでいる。
【００２９】
触媒４２は、いわゆる三元触媒であり、触媒４２を通過する排気ガス中の３種の有害物質（炭化水素、一酸化炭素および窒素酸化物）を無害化（浄化）する機能を有している。具体的には、触媒４２は、炭化水素を水と二酸化炭素に酸化させる機能と、一酸化炭素を二酸化炭素に酸化させる機能と、窒素酸化物を窒素に還元させる機能と、を有している。また、触媒４２では、排気ガスの熱を反応熱として利用することによって、排気ガス中の有害物質の無害化が行われる。
【００３０】
ここで、燃料に含まれる硫黄などの触媒毒に起因して触媒４２が劣化した場合には、触媒４２に吸蔵可能な酸素吸蔵量が減少して、無害化が行われる有害物質の量が減少する。この結果、触媒４２において用いられる排気ガスの熱量が減少するので、図２に示すように、劣化後の触媒４２を通過後の排気ガスの温度は、劣化前の触媒４２を通過後の排気ガスの温度よりも高くなる。
【００３１】
また、図１に示すように、エンジン１０には、再循環通路５０が設けられている。この再循環通路５０は、管部材の内部空間から構成されている。再循環通路５０は、排気管４１を流通する排気ガスの一部をＥＧＲガス（再循環ガスの一例）として、排気管４１内から吸気管３１内に循環させるために設けられている。
【００３２】
再循環通路５０では、再循環通路５０を流通するＥＧＲガスの流通方向の上流側が、触媒４２の下流側における排気管４１に接続されている。また、再循環通路５０では、ＥＧＲガスの流通方向の下流側が、スロットルバルブ３２の下流側における吸気管３１に接続されている。また、再循環通路５０の吸気管３１との接続部分近傍には、再循環通路５０を流通するＥＧＲガスの流量を調整するＥＧＲバルブ５１が設けられている。
【００３３】
（ＥＧＲガス冷却装置の構成）
ＥＧＲガス冷却装置１００は、再循環通路５０を介して、排気部４０を流通する排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気部３０に還流させる排気ガス再循環を行う際に、ＥＧＲガスを冷却する機能を有している。これにより、高温のＥＧＲガスをそのまま吸気部３０に還流させる場合と異なり、エンジン本体２０における吸気の充填効率が低下するのを抑制することが可能である。
【００３４】
ＥＧＲガス冷却装置１００は、再循環通路５０に配置され、再循環通路５０を流通するＥＧＲガスを冷却するＥＧＲガスクーラ（ＥＧＲ／Ｃ）５２（再循環ガス冷却部の一例）を含んでいる。ＥＧＲガスクーラ５２では、ＥＧＲガスクーラ５２を流通する低温の冷却水（冷媒の一例）と高温のＥＧＲガスとの間で熱交換が行われることによって、ＥＧＲガスが冷却される。
【００３５】
ＥＧＲガス冷却装置１００は、エンジン本体２０を冷却するエンジン冷却装置も兼ねている。つまり、ＥＧＲガス冷却装置１００は、冷却水を用いてエンジン本体２０を冷却するとともに、冷却水の一部をＥＧＲガスの冷却に用いている。
【００３６】
ＥＧＲガス冷却装置１００は、冷却水流路１（冷媒流路の一例）と、電動ウォータポンプ（ＥＷＰ）２と、インレットサーモスタット３ａと、ラジエータ４とをさらに含んでいる。冷却水流路１は、主流路１ａと、２つの分岐流路１ｂおよび１ｃとを含んでいる。主流路１ａは、電動ウォータポンプ２から吐出される冷却水をエンジン本体２０に供給するとともに、エンジン本体２０の熱により暖められた冷却水を、電動ウォータポンプ２に還流させる。また、主流路１ａのエンジン冷却領域では、冷却水とエンジン本体２０の壁面との間で熱交換が行われることによって、エンジン本体２０が冷却されるとともに、冷却水が暖められる。
【００３７】
分岐流路１ｂは、エンジン本体２０が冷却されるエンジン冷却領域を通過する前の冷却水が流通する主流路１ａから分岐するとともに、エンジン冷却領域を通過した後の冷却水が流通する主流路１ａに合流するように設けられている。この結果、分岐流路１ｂには、エンジン本体２０を冷却する前の低温の冷却水が流通するように構成されている。また、分岐流路１ｂは、ＥＧＲガスクーラ５２を通過するように設けられている。これにより、ＥＧＲガスクーラ５２のＥＧＲガス冷却領域において、分岐流路１ｂを流通する低温の冷却水と、高温のＥＧＲガスとの間で熱交換が行われることによって、ＥＧＲガスが冷却されるとともに、冷却水が暖められる。
【００３８】
分岐流路１ｃは、主流路１ａと分岐流路１ｂとの合流地点よりも下流側において、主流路１ａから分岐するとともに、主流路１ａに合流するように設けられている。分岐流路１ｃには、ラジエータ４が設けられている。このラジエータ４では、分岐流路１ｃを流通する高温の冷却水と、走行風などの低温の空気との間で熱交換が行われることによって、冷却水が冷却される。
【００３９】
電動ウォータポンプ２（流量調整部の一例）は、図示しないモータにより駆動されるように構成されている。これにより、電動ウォータポンプ２を用いることによって、エンジン本体２０からの回転駆動力を用いる機械式のウォータポンプと比べて、冷却水の流量を容易に調整することが可能である。
【００４０】
インレットサーモスタット３ａは、分岐流路１ｃにおいて、主流路１ａとの合流地点よりも上流側に設けられている。このインレットサーモスタット３ａは、分岐流路１ｃを流通する冷却水の温度（水温）が開弁温度閾値未満である場合には、分岐流路１ｃを閉鎖することによって、冷却水をラジエータ４に流通させないように構成されている。一方、インレットサーモスタット３ａは、分岐流路１ｃを流通する冷却水の温度が開弁温度閾値以上である場合には、分岐流路１ｃを開放することによって、冷却水をラジエータ４に流通させて、冷却水を冷却するように構成されている。この結果、インレットサーモスタット３ａは、電動ウォータポンプ２から吐出される冷却水の温度を、開弁温度閾値よりも高い温度で、かつ、開弁温度閾値近傍の温度に維持する機能を有している。
【００４１】
また、分岐流路１ｂの合流地点よりも下流側で、かつ、分岐流路１ｃの分岐地点よりも上流側の主流路１ａには、冷却水の温度（水温）を検出する水温センサ３ｂが設けられている。この水温センサ３ｂは、エンジン本体２０を冷却した後の冷却水と、ＥＧＲガスを冷却した後の冷却水とが合流した冷却水の温度（水温）を検出している。
【００４２】
ＥＧＲガス冷却装置１００は、空燃比センサ６および酸素センサ７をさらに備えている。空燃比センサ６は、触媒４２よりも上流側における排気管４１に設けられている。空燃比センサ６は、排気管４１を流通する排気ガス中の酸素イオン濃度の大小に基づいて、空燃比（Ａ／Ｆ）を電圧の変化として検出する機能を有している。
【００４３】
酸素センサ７は、触媒４２よりも下流側における排気管４１に設けられている。酸素センサ７は、触媒４２を通過した排気ガス中の酸素濃度（Ｏ2濃度）を電圧の変化として検出する機能を有している。ここで、酸素センサ７は、理想空燃比近傍の場合の酸素濃度の所定の値を境に、出力値が急変する特性を有している。なお、酸素濃度が所定の濃度未満である場合には、正の電圧として１Ｖ程度のリッチ側出力が行われ、酸素濃度が所定の濃度以上である場合には、電圧がほとんど出力されない（０Ｖ程度）リーン側出力が行われるように構成されている。
【００４４】
ＥＧＲガス冷却装置１００は、ＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）８（制御部の一例）と、記憶部９とをさらに備えている。
【００４５】
ＥＣＵ８は、ＣＰＵなどの演算処理装置などにより構成されており、ＥＧＲガス冷却装置１００の制御を含む、エンジン１０全体の制御を行うように構成されている。具体的には、ＥＣＵ８は、吸気部３０に設けられた図示しないインジェクタにおける燃料の噴射量および噴射のタイミング、スロットルバルブ３２の開度、および、ＥＧＲバルブ５１の開度などを制御するように構成されている。また、ＥＣＵ８は、電動ウォータポンプ２の制御を行うことによって、冷却水流路１を流通する冷却水の流量（制御流量ＣＦ）を調整するように構成されている。
【００４６】
記憶部９は、たとえば、フラッシュメモリ、ハードディスクメモリなどにより構成されている。また、記憶部９には、複数のマップ（図５参照）が予め記憶されている。
【００４７】
（ＥＧＲガス冷却装置における制御）
ここで、本実施形態では、ＥＣＵ８は、触媒４２の劣化状態に基づいて、冷却水によるＥＧＲガスの冷却を制御するように構成されている。具体的には、ＥＣＵ８は、触媒４２が劣化している場合に、電動ウォータポンプ２により冷却水の流量を増加させることによって、冷却水によるＥＧＲガスの冷却を制御するように構成されている。
【００４８】
また、ＥＣＵ８は、ＥＧＲガスクーラ５２における冷却水の出口水温Ｔ１を推定（取得）するとともに、取得した冷却水の出口水温を触媒４２の劣化度合いに基づいて補正することによって、補正出口水温Ｔ１αを取得するように構成されている。そして、ＥＣＵ８は、補正出口水温Ｔ１αが水温閾値Ｔ１αｍａｘ（冷媒温度閾値の一例）を超えた場合に、冷却水の流量を増加させるように制御を行うように構成されている。
【００４９】
（出口水温の推定）
まず、図１を参照して、ＥＣＵ８によるＥＧＲガスクーラ５２における冷却水の出口水温Ｔ１の推定について詳細に説明する。
【００５０】
ＥＣＵ８は、ＥＧＲガスクーラ５２における冷却水の出口水温Ｔ１を、エンジン本体２０の運転状況に基づいて推定するように構成されている。具体的には、ＥＣＵ８は、エンジン本体２０から取得したエンジン回転数とエンジン本体２０に導入される空気の割合とに基づいて、吸入空気量を算出する。なお、エンジン本体２０に導入される空気の割合には、スロットルバルブ３２の開度、吸気センサ３３により検出される吸気量および吸気圧、ならびに、ＥＧＲバルブ５１の開度（ＥＧＲバルブ開度）から取得されるＥＧＲ率（エンジン本体２０に吸入される空気（吸入空気およびＥＧＲガスの合計）に占めるＥＧＲガスの割合）などが考慮される。そして、ＥＣＵ８は、吸入空気量と空燃比とから、燃焼室に噴射される燃料噴射量を算出する。なお、空燃比は、理想空燃比を用いることが可能である。また、空燃比として、空燃比センサ６の検出結果を用いてもよい。
【００５１】
そして、ＥＣＵ８は、燃料噴射量と単位質量あたりの燃料の燃焼熱とに基づいて、噴射した燃料に応じた発熱量を算出する。その後、ＥＣＵ８は、発熱量Ｑと、電動ウォータポンプ２による冷却水流路１における冷却水の流量ＦＬとに基づいて、発熱量が冷却水の温度上昇に全て用いられた場合の冷却水の温度変化ΔＴ（＝Ｑ／ＦＬ）を算出する。
【００５２】
そして、ＥＣＵ８は、冷却水の温度変化ΔＴにＥＧＲ係数Ｅ１を乗算することによって、ＥＧＲガスクーラ５２における冷却水の温度変化ΔＴ１（＝Ｅ１×ΔＴ）を算出する。なお、ＥＧＲ係数Ｅ１は、１未満の値であり、排気熱損失などに基づく所定の値を用いてよいし、実機試験などにより、予め求めてもよい。最後に、ＥＣＵ８は、冷却水のエンジン本体２０の入り口における温度（入口水温Ｔ０）に、ＥＧＲガスクーラ５２における冷却水の温度変化ΔＴ１を加えることによって、ＥＧＲガスクーラ５２における冷却水の出口水温Ｔ１（＝Ｔ０＋ΔＴ１）を推定するように構成されている。
【００５３】
なお、インレットサーモスタット３ａが開状態である場合には、入口水温Ｔ０を、インレットサーモスタット３ａの開弁温度閾値よりも高い温度で、かつ、開弁温度閾値近傍の所定の温度に設定することが可能である。また、インレットサーモスタット３ａが閉状態である場合には、入口水温Ｔ０として、水温センサ３ｂにより検出された水温を用いることが可能である。
【００５４】
また、ＥＣＵ８は、冷却水の温度変化ΔＴにエンジン本体係数Ｅ２を乗算することによって、エンジン本体２０における冷却水の温度変化ΔＴ２（＝Ｅ２×ΔＴ）を算出する。なお、エンジン本体係数Ｅ２は、１未満の値であり、冷却損失などに基づく所定の値を用いてよいし、実機試験などにより、予め求めてもよい。そして、ＥＣＵ８は、冷却水のエンジン本体２０の入り口における温度（入口水温Ｔ０）に、エンジン本体２０における冷却水の温度変化ΔＴ２を加えることによって、エンジン本体２０における冷却水の出口水温Ｔ２（＝Ｔ０＋ΔＴ２）を推定する。そして、ＥＣＵ８は、出口水温Ｔ２に基づいて、エンジン本体２０を適度に冷却するのに必要な冷却水の流量（制御流量ＣＦ）を算出するように構成されている。
【００５５】
（触媒の劣化状態の判断）
次に、図１、図３および図４を参照して、ＥＣＵ８による触媒４２の劣化状態の判断について詳細に説明する。ＥＣＵ８は、いわゆるＣｍａｘ法に基づいて、触媒４２の劣化を判断するように構成されている。
【００５６】
ここで、触媒４２では、エンジン本体２０における空燃比（＝空気の質量Ａ／燃料の質量Ｆ）が、いわゆる理想空燃比（Ａ／Ｆ＝約１４．６）である場合に、３種の有害物質（炭化水素、一酸化炭素および窒素酸化物）のいずれもが高い割合で無害化される。一方、触媒４２では、エンジン本体２０における空燃比が、理想空燃比よりも空気の割合の高い、いわゆるリーン（Ａ／Ｆ＜約１４．６）である場合には、窒素酸化物が無害化されにくくなる。この結果、リーンの状態では、炭化水素および一酸化炭素の酸化において酸素が使用される一方、窒素酸化物の還元により生じる酸素の供給がなくなるため、酸素の脱離が生じて触媒４２における酸素吸蔵量が減少する。
【００５７】
また、触媒４２では、エンジン本体２０における空燃比が、理想空燃比よりも燃料の割合の高い、いわゆるリッチ（Ａ／Ｆ＞約１４．６）である場合には、炭化水素および一酸化炭素が無害化されにくくなる。この結果、リッチの状態では、窒素酸化物の還元により酸素が供給される一方、炭化水素および一酸化炭素の酸化による酸素の使用が行われないので、酸素の吸蔵が生じて触媒４２における酸素吸蔵量が増加する。
【００５８】
Ｃｍａｘ法は、上記現象に基づいて、触媒４２における酸素吸蔵量の変動を把握することによって、触媒４２の劣化を判断する測定方法である。具体的には、Ｃｍａｘ法では、ＥＣＵ８は、図３（ｂ）に示すように、酸素センサ７の出力がリッチ側出力からリーン側出力に切り替わる際に、空燃比がリッチ（図３（ａ）に示す一例では、Ａ／Ｆ＝１４．１）になるように燃料噴射量などを調整する、リーン移行モードに切り替わるような制御を行う。また、Ｃｍａｘ法では、ＥＣＵ８は、酸素センサ７の出力がリーン側出力からリッチ側出力に切り替わる際に、空燃比がリーン（図３（ａ）に示す一例では、Ａ／Ｆ＝１５．１）になるように燃料噴射量などを調整する、リッチ移行モードに切り替わるような制御を行う。これにより、空燃比センサ６の実際の出力は、図３（ａ）に実線で示すような軌跡を辿る。また、触媒４２における酸素吸蔵量は、図３（ｃ）に示すような軌跡を辿る。なお、酸素吸蔵量は、空燃比がリーンからリッチに切り替わる際に最も大きい値（Ｃｍａｘ）になる。なお、Ｃｍａｘは、リッチからリーンに切り替わる時点からリーンからリッチに切り替わるまでに、酸素センサ７により検出された酸素量を積算することによって取得される。
【００５９】
一方、触媒４２が劣化している場合には、触媒４２に吸蔵可能な酸素吸蔵量が減少する。このため、Ｃｍａｘ法において、図４（ａ）〜（ｃ）に示すようなグラフが得られる。つまり、触媒４２の劣化前の図３の場合と比べて、劣化後の触媒４２では、リーンとリッチとの切り替わりの周期が短くなるとともに、Ｃｍａｘは、小さくなる。
【００６０】
ここで、ＥＣＵ８は、触媒４２が劣化している場合に、触媒４２の劣化状態に応じて変化するＣｍａｘに応じて、ＥＧＲガスクーラ５２における冷却水の出口水温Ｔ１を補正出口水温Ｔ１α（補正冷媒温度の一例）に補正するように構成されている。具体的には、図５（ａ）〜（ｃ）に示すマップが記憶部９に記憶されている。そして、ＥＣＵ８は、触媒４２のＣｍａｘが劣化前の触媒４２のＣｍａｘよりも低下している場合（たとえば、Ｃｍａｘが吸蔵量閾値α（図４（ｃ）参照）よりも小さい場合）に、触媒４２が劣化していると判断して、図５（ａ）および（ｂ）に示すマップと、算出したＣｍａｘと、ＥＧＲガスクーラ５２における冷却水の出口水温Ｔ１とに基づいて、補正出口水温Ｔ１αを取得する。なお、図５（ａ）および（ｂ）に示すマップでは、補正出口水温Ｔ１αは、Ｃｍａｘが小さくなるにつれて、増加するように調整されている。これにより、酸素吸蔵量（Ｃｍａｘ）が小さく、触媒４２の劣化度合いが大きい場合には、補正出口水温Ｔ１αは、出口水温Ｔ１に対して大きく補正される。なお、本実施形態の図５（ａ）および（ｂ）に示すマップでは、補正出口水温Ｔ１αは、Ｃｍａｘが小さくなるにつれて、一次関数的に増加するように調整されている。
【００６１】
（冷却水の流量の調整）
そして、図５に示すように、ＥＣＵ８は、補正出口水温Ｔ１αが、水温閾値Ｔ１αｍａｘを超える場合には、図５（ｃ）に示すマップに基づいて、流量補正係数Ｋを取得する。その後、ＥＣＵ８は、エンジン本体２０における冷却水の出口水温Ｔ２に基づいて算出された制御流量ＣＦに、流量補正係数Ｋを乗算することによって、制御流量ＣＦと比べて流量が増加された補正流量（＝ＣＦ×Ｋ）を取得する制御を行うように構成されている。この際、流量補正係数Ｋは、１よりも大きな値の係数であり、実機試験などにより、予め求められた係数である。また、流量補正係数Ｋは、Ｃｍａｘが大きくなるに伴い、一次関数的に増加する係数である。その結果、ＥＣＵ８は、補正出口水温Ｔ１αと水温閾値Ｔ１αｍａｘとの差が大きくなるにしたがって、冷却水の流量の増加量を大きくする制御を行うように構成されている。この結果、ＥＧＲガスクーラ５２における冷却水の沸騰が抑制される。
【００６２】
なお、図５に示すように、ＥＧＲガスクーラ５２における冷却水の出口水温Ｔ１が高い（高温である）場合には、触媒４２の劣化度合い（Ｃｍａｘ）が小さい状態であっても、ＥＣＵ８により、流量補正係数Ｋが取得される。一方、出口水温Ｔ１が低い（低温である）場合には、触媒４２の劣化度合い（Ｃｍａｘ）が大きい状態であっても、ＥＣＵ８により、流量補正係数Ｋが取得されない。
【００６３】
（制御フロー）
次に、図５および図６を参照して、上記ＥＣＵ８によるＥＧＲガス冷却装置１００の制御を制御フローを用いて説明する。
【００６４】
まず、ステップＳ１において、ＥＣＵ８によって、上記した算出方法により、出口水温Ｔ２に基づいて、エンジン本体２０を十分に冷却可能な冷却水の流量（制御流量ＣＦ）が算出される。ステップＳ２において、ＥＣＵ８によって、上記した算出方法により、ＥＧＲガスクーラ５２における冷却水の出口水温Ｔ１が推定される。
【００６５】
ステップＳ３において、ＥＣＵ８によって、上記したＣｍａｘ法により、Ｃｍａｘが取得される。そして、ステップＳ４において、ＥＣＵ８によって、Ｃｍａｘが吸蔵量閾値α以下であり、触媒４２が劣化している否かが判断される。触媒４２が劣化していない場合には、ステップＳ４において、ＥＣＵ８によって、ステップＳ１において算出された制御流量ＣＦにより電動ウォータポンプ２が駆動される。そして、ＥＣＵ８によるＥＧＲガス冷却装置１００の制御フローが終了される。
【００６６】
また、触媒４２が劣化している場合には、ステップＳ６において、ＥＣＵ８によって、図５（ａ）および図５（ｂ）に示すマップおよびＣｍａｘに基づいて、出口水温Ｔ１から補正出口水温Ｔ１αが取得される。ステップＳ７において、ＥＣＵ８によって、補正出口水温Ｔ１αが水温閾値Ｔ１αｍａｘを超えるか否かが判断される。補正出口水温Ｔ１αが水温閾値Ｔ１αｍａｘ以下である場合には、ステップＳ５に進み、制御流量ＣＦは補正されない。補正出口水温Ｔ１αが水温閾値Ｔ１αｍａｘを超えて大きい場合には、ステップＳ８において、ＥＣＵ８によって、補正出口水温Ｔ１αおよび図５（ｃ）に示すマップに基づいて、流量補正係数Ｋが取得される。ステップＳ９において、ＥＣＵ８によって、制御流量ＣＦに流量補正係数Ｋが乗算された補正流量が取得されるとともに、補正流量により電動ウォータポンプ２が駆動される。そして、ＥＣＵ８によるＥＧＲガス冷却装置１００の制御フローが終了される。なお、上記制御が終了して所定時間経過後に、再度、この制御フローが行われる。
【００６７】
［実施形態の効果］
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００６８】
本実施形態では、上記のように、ＥＣＵ８により、触媒４２の劣化状態に基づいて、冷却水によるＥＧＲガスの冷却を制御する。これにより、ＥＣＵ８により、触媒４２の劣化状態に応じて、冷却水の流量（制御流量ＣＦ）の増減や、ＥＧＲガスの流量の調整などの、冷却水によるＥＧＲガスの冷却を適宜制御することができる。この結果、触媒４２が劣化してＥＧＲガスクーラ５２における冷却水に沸騰の虞がある場合にも、冷却水によるＥＧＲガスの冷却を適宜制御して、冷却水が沸騰するのを抑制することができる。したがって、ＥＧＲガス冷却装置１００が排気管４１内に設置された触媒４２の下流側に再循環通路５０が設けられた（接続された）エンジン１０に適用された場合であっても、ＥＧＲガスクーラ５２における冷却水の沸騰を十分に抑制することができる。
【００６９】
また、本実施形態では、ＥＣＵ８により、触媒４２が劣化している場合に、電動ウォータポンプ２により冷却水の流量を増加させることによって、冷却水によるＥＧＲガスの冷却を制御する。これにより、劣化した触媒４２の下流を流通する排気ガス（ＥＧＲガス）の温度は、触媒４２が劣化していない場合の排気ガスの温度と比べて高いので、電動ウォータポンプ２により冷却水の流量を増加させる制御をＥＣＵ８が行うことによって、流量が増加された冷却水によりＥＧＲガスを冷却することができる。したがって、触媒４２が劣化している場合であっても、ＥＧＲガスクーラ５２における冷却水の温度（出口水温Ｔ１）が上昇するのを抑制することができるので、ＥＧＲガスクーラ５２における冷却水の沸騰を確実に抑制することができる。
【００７０】
また、本実施形態では、ＥＣＵ８により、ＥＧＲガスクーラ５２における冷却水の冷却水温度（出口水温Ｔ１）を取得するとともに、取得した出口水温Ｔ１を触媒４２の劣化度合いに基づいて補正することによって、補正出口水温Ｔ１αを取得し、補正出口水温Ｔ１αが水温閾値Ｔ１αｍａｘを超えた場合に、冷却水の流量を増加させるように制御を行う。これにより、ＥＣＵ８により、取得された補正出口水温Ｔ１αが水温閾値Ｔ１αｍａｘを超えた場合に、冷却水の流量を増加させるように制御が行われることによって、触媒４２の劣化度合いが考慮されたＥＧＲガスクーラ５２における冷却水温度（補正出口水温Ｔ１α）が、水温閾値Ｔ１αｍａｘを超えて上昇するのを抑制することができる。したがって、触媒４２の劣化度合いに基づいて、ＥＧＲガスクーラ５２において冷却水が沸騰するのを効果的に確実に抑制することができる。
【００７１】
また、本実施形態では、ＥＣＵ８により、補正出口水温Ｔ１αが水温閾値Ｔ１αｍａｘを超えた場合において、冷却水の流量の増加量を、補正出口水温Ｔ１αと水温閾値Ｔ１αｍａｘとの差が大きくなるにしたがって、大きくするように制御を行う。これにより、触媒４２の劣化度合いが考慮されたＥＧＲガスクーラ５２における冷却水の温度（補正出口水温Ｔ１α）が、水温閾値Ｔ１αｍａｘを超えて大きく上昇した場合であっても、補正出口水温Ｔ１αと水温閾値Ｔ１αｍａｘとの差が大きくなるにしたがって流量が増加される冷却水により、ＥＧＲガスクーラ５２において冷却水が沸騰するのを確実に抑制することができる。
【００７２】
また、本実施形態では、ＥＣＵ８により、触媒４２の劣化状態の指標としての触媒４２における酸素吸蔵量が吸蔵量閾値α以下である場合に、触媒４２が劣化しているとして、電動ウォータポンプ２により冷却水の流量を増加させることによって、冷却水によるＥＧＲガスの冷却を制御する。これにより、触媒４２における酸素吸蔵量に基づいて触媒４２の劣化状態を適切に把握することができるので、適切に把握された触媒４２の劣化状態に基づいて、ＥＧＲガスクーラ５２における冷却水の沸騰をより確実に抑制することができる。
【００７３】
また、本実施形態では、電動ウォータポンプ２を用いて冷却水の流量を調整することによって、エンジン本体２０からの駆動力を利用した機械式のポンプを用いる場合と比べて、冷却水の流量を厳密に調整することができる。これにより、触媒４２が劣化している場合であっても、ＥＧＲガスクーラ５２における冷却水の沸騰を効果的に抑制しつつ、エンジン本体２０の温度を適切な温度に維持して、エンジン本体２０の熱効率が低下する（冷却損失が大きくなる）のを抑制することができる。
【００７４】
また、本実施形態では、ＥＣＵ８により、エンジン１０の運転状況に基づいて、補正前の冷却水の冷却水温度（出口水温Ｔ１）を推定する。これにより、別途水温センサを用いてＥＧＲガスクーラ５２における冷却水の出口水温Ｔ１を直接測定する場合と異なり、部品点数が増加するのを抑制することができるとともに、ＥＣＵ８に入力される検出データが増加するのを抑制することができる。
【００７５】
また、本実施形態では、ＥＣＵ８により、空燃比センサ６と酸素センサ７との検出結果に基づいて取得された触媒４２における酸素吸蔵量が吸蔵量閾値α以下である場合に、触媒４２が劣化しているとして、電動ウォータポンプ２により冷却水の流量を増加させることによって、冷却水によるＥＧＲガスの冷却を制御する。これにより、触媒４２の劣化状態をより正確に判断することができる。
【００７６】
［変形例］
今回開示された実施形態は、全ての点で例示であり制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更（変形例）が含まれる。
【００７７】
たとえば、上記実施形態では、触媒４２が劣化している場合に、ＥＣＵ８（制御部）により、冷却水（冷媒）の流量を増加させることによって、冷却水によるＥＧＲガス（再循環ガス）の冷却を制御した例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、触媒が劣化している場合には、制御部により、再循環ガスの流量をＥＧＲバルブなどの弁部材により制限することによって、冷媒による再循環ガスの冷却を制御してもよい。この場合、ＥＧＲ率が変化してしまうので、制御部は、ＥＧＲ率の変化に合わせたエンジン制御を行う必要がある。また、触媒が劣化している場合には、制御部により、冷媒の流量を増加させつつ、再循環ガスの流量を弁部材により制限するように構成してもよい。
【００７８】
また、上記実施形態では、ＥＣＵ８（制御部）により、ＥＧＲガスクーラ５２（再循環ガス冷却部）における冷却水（冷媒）の出口水温Ｔ１（冷媒温度）を、エンジン本体２０の運転状況に基づいて推定した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、再循環ガス冷却部における冷媒の冷媒温度を、温度センサを用いて直接的に測定してもよいし、エンジン本体の運転状況以外のパラメータに基づいて推定してもよい。たとえば、エンジン本体の出口における冷媒の冷媒温度と、図１に示す水温センサの検出結果と、エンジン本体と再循環ガス冷却部との冷媒の分配割合とから、再循環ガス冷却部における冷媒の冷媒温度を推定してもよい。
【００７９】
また、上記実施形態では、特許請求の範囲の「流量調整部」として、電動ウォータポンプ２を用いた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、流量調整部として、機械式のポンプを用いてもよい。この場合、機械式のポンプの駆動源として、エンジン本体の駆動力を用いてもよい。
【００８０】
また、上記実施形態では、エンジン本体２０を冷却する冷却水の一部をＥＧＲガスクーラ５２（再循環ガス冷却部）におけるＥＧＲガス（再循環ガス）の冷却に用いた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、エンジン本体を冷却する冷却水とは別の冷媒を用いて、再循環ガス冷却部における再循環ガスの冷却を行ってもよい。この場合、冷却水流路とは別に、再循環ガス冷却部に冷媒を供給するための冷媒流路、および、冷媒の流量を調整する流量調節部などを設ける必要がある。一方、上記実施形態のように、エンジン本体を冷却する冷却水の一部を、再循環ガス冷却部における再循環ガスの冷却に用いる方が、冷媒流路の一部、流量調整部およびラジエータを共通化することができるため、好ましい。
【００８１】
また、上記実施形態では、特許請求の範囲の「制御部」として、エンジン１０全体の制御を行う、ＥＣＵ８を用いた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ＥＣＵとは別個に、再循環ガス冷却装置独自の制御部を用いてもよい。
【００８２】
また、上記実施形態では、触媒４２の劣化状態を、Ｃｍａｘ法を用いた酸素吸蔵量に基づいて判断した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、触媒の劣化状態を、Ｃｍａｘ法以外の方法を用いた酸素吸蔵量に基づいて判断してもよいし、触媒の劣化状態を、酸素吸蔵量以外のパラメータ（たとえば、触媒通過後の排気ガス中の有害物質の量など）に基づいて判断してもよい。
【００８３】
また、上記実施形態では、触媒４２がいわゆる三元触媒である例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、触媒として、排気ガス中の１種、２種または４種以上の有害物質を無害化する機能を有する触媒を用いてもよい。この際、触媒の劣化の判断に関しては、触媒前後の排気温などに基づいて、制御部が判断するように構成してもよい。
【００８４】
また、上記実施形態では、ＥＣＵ８（制御部）により、触媒４２が劣化している否かを判断した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、触媒の劣化の有無に拘わらずに、取得したＣｍａｘ、マップ、および、再循環ガス冷却部における冷媒の冷媒温度に基づいて、補正冷媒温度を取得して、補正冷媒温度に基づいて冷媒の流量を増加させるか否かを判断するように制御部を構成してもよい。
【００８５】
また、上記実施形態では、説明の便宜上、本発明のＥＣＵ８（制御部）の処理を制御処理フローに沿って順番に処理を行うフロー駆動型のフローチャートを用いて説明したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制御部の処理動作を、イベント単位で処理を実行するイベント駆動型（イベントドリブン型）の処理により行ってもよい。この場合、完全なイベント駆動型で行ってもよいし、イベント駆動およびフロー駆動を組み合わせて行ってもよい。
【符号の説明】
【００８６】
１  冷却水流路（冷媒流路）
２  電動ウォータポンプ（流量調整部）
８  ＥＣＵ（制御部）
１０  エンジン（内燃機関）
３１  吸気管
４１  排気管
４２  触媒
５０  再循環通路
５２  ＥＧＲガスクーラ（再循環ガス冷却部）
１００  再循環ガス冷却装置
【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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