(57)【要約】【課題】ＥＧＲガスに含まれる水蒸気の液化による凝縮水の生成を回避しつつ、ＥＧＲガスの更なる低温化を達成して、車両の燃費性能及び排ガス性能を良化させることができる内燃機関及び内燃機関の制御方法を提供する。【解決手段】ＥＧＲクーラ８より下流側のＥＧＲ通路４を通過するＥＧＲガスＧｅの温度と、内燃機関の排気通路３または排気マニホールド１ｂを通過する排気ガスの酸素過剰率に基づいて、ＥＧＲガスＧｅに含まれる水蒸気が液化して凝縮水が生成されるか否かを判定する凝縮水生成判定を行い、凝縮水が生成されると判定するときには、ＥＧＲクーラ８に流入する混合冷却水ＭＷの基の一部である低温側冷却水ＬＷが流通する低温側冷却水用流路に備えた低水温用ウォーターポンプ２２の回転数Ｎｌｐを内燃機関の運転状態に応じて予め設定される基本回転数Ｎｌｐｃより低下させる制御である回転数調整制御を行う。【選択図】図５
2018071391.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の冷却を行う高温側冷却水が流通する高温側冷却水用流路に高水温用ラジエータと高水温用送水装置を備えるとともに、前記内燃機関の吸気通路を通過する吸気ガスの冷却を行う低温側冷却水が流通する低温側冷却水用流路に低水温用ラジエータと低水温用送水装置とＥＧＲクーラを備えて構成される内燃機関において、
前記ＥＧＲクーラより上流側の前記低温側冷却水用流路に、前記高温側冷却水用流路より分岐した分岐流路を接続して、前記低温側冷却水用流路を通過する低温側冷却水と前記分岐流路を通過する高温側冷却水が混合された混合冷却水を前記ＥＧＲクーラに流通させるとともに、前記低水温用送水装置を電動送水装置として構成して、
さらに、前記ＥＧＲクーラより下流側のＥＧＲ通路にＥＧＲガス温度検出装置を備え、前記内燃機関の排気通路または排気マニホールドに排気酸素過剰率検出装置を備えて、
前記内燃機関を制御する制御装置が、
前記ＥＧＲガス温度検出装置の検出値及び前記排気酸素過剰率検出装置の検出値に基づいて、ＥＧＲガスに含まれる水蒸気が液化して凝縮水が生成されるか否かを判定する凝縮水生成判定を行うとともに、該凝縮水生成判定で凝縮水が生成されると判定するときには、前記低水温用送水装置の回転数を前記内燃機関の運転状態に応じて予め設定される基本回転数より低下させる制御である回転数調整制御を行うように構成される内燃機関。
【請求項２】
吸気ガスの冷却を低温側冷却水にて行うインタークーラを前記吸気通路及び前記低温側冷却水用流路に備えて、前記インタークーラと前記ＥＧＲクーラの間の前記低温側冷却水用流路に、前記低温側冷却水用流路と前記分岐流路の接続点を配置して構成される請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記制御装置が、
前記内燃機関が低負荷であるときにのみ、前記回転数調整制御を行うように構成される請求項１または２に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記制御装置が、
前記凝縮水生成判定を予め設定した制御時間毎に行うとともに、
前記凝縮水生成判定で凝縮水が生成されると判定したときには、その後の前記凝縮水生成判定で凝縮水が生成されないと判定するまでは、前記凝縮水生成判定で凝縮水が生成されると判定する度に前記低水温用送水装置の回転数を低下させるとともに、その後の前記凝縮水生成判定で凝縮水が生成されないと判定するときに、前記低水温用送水装置の回転数を前記基本回転数に戻す制御を行うように構成される請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関。
【請求項５】
前記ＥＧＲクーラより上流側の前記ＥＧＲ通路に、前記ＥＧＲクーラとは別のＥＧＲクーラで、かつ、高温側冷却水を冷却媒体とする第２ＥＧＲクーラを備えて構成される請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関。
【請求項６】
内燃機関の冷却を行う高温側冷却水が流通する高温側冷却水用流路に高水温用ラジエータと高水温用送水装置を備えるとともに、前記内燃機関の吸気通路を通過する吸気ガスの冷却を行う低温側冷却水が流通する低温側冷却水用流路に低水温用ラジエータと電動式の低水温用送水装置とＥＧＲクーラを備えて、さらに、該ＥＧＲクーラより上流側の前記低温側冷却水用流路に、前記高温側冷却水用流路より分岐した分岐流路を接続して、前記低温側冷却水用流路を通過する低温側冷却水と前記分岐流路を通過する高温側冷却水が混合された混合冷却水を前記ＥＧＲクーラに流通させるように構成される内燃機関の制御方法において、
前記ＥＧＲクーラより下流側のＥＧＲ通路を通過するＥＧＲガスの温度と、前記内燃機関の排気通路または排気マニホールドを通過する排気ガスの酸素過剰率に基づいて、ＥＧＲガスに含まれる水蒸気が液化して凝縮水が生成されるか否かを判定する凝縮水生成判定を行うとともに、
該凝縮水生成判定で凝縮水が生成されると判定するときには、前記低水温用送水装置の回転数を前記内燃機関の運転状態に応じて予め設定される基本回転数より低下させる制御である回転数調整制御を行うことを特徴と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、内燃機関及び内燃機関の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジン冷却水が流通する高温側冷却水路にメインラジエータと高温側冷却水用のポンプを備えるとともに、水冷インタークーラを冷却した後の冷却水が流通する低温側冷却水路にサブラジエータと低温側冷却水用のポンプとを備えて構成される内燃機関の冷却装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１８９０６３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、車両の燃費性能及び排ガス性能の良化の観点から、排気通路から吸気通路に還流される排気ガス（ＥＧＲガス）の低温化が検討されている。しかしながら、従来のように、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラの冷却媒体として、内燃機関の冷却により比較的高温となるエンジン冷却水を使用していたのでは、ＥＧＲガスの更なる低温化を達成するのは困難であった。
【０００５】
また、ＥＧＲガスを低温化するにつれて、ＥＧＲガスに含まれる水蒸気量が飽和水蒸気量を超えて、余剰の水蒸気が液化して凝縮水が生成される懸念が強まる。この凝縮水（水ミスト）が吸気ガスに混入して気筒（シリンダ）内に多量に流入すると、シリンダ内面の潤滑油膜を洗い落としたり、ピストン等の各部品の腐食や各部品へのカーボンの堆積等の不具合に至ったりする可能性がある。また、ＥＧＲ配管やＥＧＲバルブ等の各種配管及びバルブ等の腐食や劣化に至る可能性もある。
【０００６】
本発明の目的は、ＥＧＲガスに含まれる水蒸気の液化による凝縮水の生成を回避しつつ、ＥＧＲガスの更なる低温化を達成して、車両の燃費性能及び排ガス性能を良化させることができる内燃機関及び内燃機関の制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するための本発明の内燃機関は、内燃機関の冷却を行う高温側冷却水が流通する高温側冷却水用流路に高水温用ラジエータと高水温用送水装置を備えるとともに、前記内燃機関の吸気通路を通過する吸気ガスの冷却を行う低温側冷却水が流通する低温側冷却水用流路に低水温用ラジエータと低水温用送水装置とＥＧＲクーラを備えて構成される内燃機関において、前記ＥＧＲクーラより上流側の前記低温側冷却水用流路に、前記高温側冷却水用流路より分岐した分岐流路を接続して、前記低温側冷却水用流路を通過する低温側冷却水と前記分岐流路を通過する高温側冷却水が混合された混合冷却水を前記ＥＧＲクーラに流通させるとともに、前記低水温用送水装置を電動送水装置として構成して、さらに、前記ＥＧＲクーラより下流側のＥＧＲ通路にＥＧＲガス温度検出装置を備え、前記内燃機関の排気通路または排気マニホールドに排気酸素過剰率検出装置を備えて、前記内燃機関を制御する制御装置が、前記ＥＧＲガス温度検出装置の検出値及び前記排気酸素過剰率検出装置の検出値に基づいて、ＥＧＲガスに含まれる水蒸気が液化して凝縮水が生成されるか否かを判定する凝縮水生成判定を行うとともに、該凝縮水生成判定で凝縮水が生成されると判定するときには、前記低水温用送水装置の回転数を前記内燃機関の運転状態に応じて予め設定される基本回転数より低下させる制御である回転数調整制御を行うように構成される。
【０００８】
また、上記の目的を達成するための本発明の内燃機関の制御方法は、内燃機関の冷却を行う高温側冷却水が流通する高温側冷却水用流路に高水温用ラジエータと高水温用送水装置を備えるとともに、前記内燃機関の吸気通路を通過する吸気ガスの冷却を行う低温側冷却水が流通する低温側冷却水用流路に低水温用ラジエータと電動式の低水温用送水装置とＥＧＲクーラを備えて、さらに、該ＥＧＲクーラより上流側の前記低温側冷却水用流路に、前記高温側冷却水用流路より分岐した分岐流路を接続して、前記低温側冷却水用流路を通過する低温側冷却水と前記分岐流路を通過する高温側冷却水が混合された混合冷却水を前記ＥＧＲクーラに流通させるように構成される内燃機関の制御方法において、前記ＥＧＲクーラより下流側のＥＧＲ通路を通過するＥＧＲガスの温度と、前記内燃機関の排気通路または排気マニホールドを通過する排気ガスの酸素過剰率に基づいて、ＥＧＲガスに含まれる水蒸気が液化して凝縮水が生成されるか否かを判定する凝縮水生成判定を行うとともに、該凝縮水生成判定で凝縮水が生成されると判定するときには、前記低水温用送水装置の回転数を前記内燃機関の運転状態に応じて予め設定される基本回転数より低下させる制御である回転数調整制御を行うことを特徴とする方法である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の内燃機関及び内燃機関の制御方法によれば、エンジン冷却水（高温側冷却水）と吸気ガス冷却用の低温側冷却水を混合して、エンジン冷却水より低温の混合冷却水を冷却媒体としてＥＧＲクーラに流通させるので、エンジン冷却水を冷却媒体とする従来技術と比較して、ＥＧＲガスを更に低温化することができる。その結果、気筒内に流入される吸気とＥＧＲガスの混合気を低体積化して車両の燃費性能を良化させることができるとともに、混合気を低温化して排ガス性能を良化させることができる。
【００１０】
また、ＥＧＲクーラの冷却媒体として低温側冷却水を用いることなく、低温側冷却水より高温の混合冷却水を用いるので、ＥＧＲガスに含まれる水蒸気の凝縮化による凝縮水（腐食水）の生成を抑制することができる。その結果、凝縮水による各種配管及びバルブ等の腐食や劣化を抑制することができる。
【００１１】
さらに、凝縮水が生成される懸念があるときに、低水温用送水装置の回転数を低下させて、高温側冷却水と低温側冷却水の合計水量に対する低温側冷却水の量の割合を低下させて、混合冷却水を昇温させるので、混合冷却水を冷却媒体とするＥＧＲクーラ通過後のＥＧＲガスを昇温させることができ、凝縮水の生成をより抑制することができる。
【００１２】
また、本発明者は、ＥＧＲガス温度と排気酸素過剰率の両方の値が低いときに凝縮水が生成される可能性があることを知見した。本発明によれば、凝縮水が生成されるか否かをＥＧＲガス温度と排気酸素過剰率に基づいて行うこととしたので、凝縮水の生成判定の精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の内燃機関の第１実施形態の構成を模式的に示す図である。
【図２】ＥＧＲガス温度と排気酸素過剰率とＥＧＲガスに含まれる水蒸気の割合の関係を示す図である。
【図３】エンジンの低負荷領域を示す図である。
【図４】本発明の内燃機関の第２実施形態の構成を模式的に示す図である。
【図５】本発明の内燃機関の制御方法を制御フローの形で示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る第１実施形態の内燃機関について、図面を参照しながら説明する。図１に示すように、本発明の内燃機関では、エンジン本体（内燃機関本体）１に吸気マニホールド１ａを介して吸気通路２が接続されるとともに、排気マニホールド１ｂを介して排気通路３が接続されている。また、排気マニホールド１ｂと吸気マニホールド１ａの間にＥＧＲ通路４が接続されている。なお、図１では、空気（新気）Ａや排気ガスＧａやＥＧＲガスＧｅ等の気体が通過する通路を点線で、高温側冷却水ＨＷが通過する流路を太線で、混合冷却水ＭＷが通過する流路を極太線で、低温側冷却水ＬＷが通過する流路を細線で示している。
【００１５】
吸気通路２は、空気（新気）Ａをエンジン本体１の気筒（シリンダ）内に供給するための通路で、上流側より順に、低圧段過給システム５Ｓの低圧段過給器（低圧段ターボチャージャ）５のコンプレッサ５ｂ、低圧段用インタークーラ７ａ、高圧段過給システム６Ｓの高圧段過給器（高圧段ターボチャージャ）６のコンプレッサ６ｂ、高圧段用インタークーラ７ｂが配設されている。
【００１６】
排気通路３は、エンジン本体１の各気筒（図１では６気筒）より排気マニホールド１ｂに排出された排気ガスＧの内、吸気通路２に還流されるＥＧＲガスＧｅを除く排気ガスＧａを大気へと放出するための通路で、上流側より順に、高圧段過給器６のタービン６ａ、低圧段過給器５のタービン５ａ、排気ガス浄化処理装置（図示しない）、マフラー（図示しない）、テールパイプ（図示しない）が配置されている。
【００１７】
ＥＧＲ通路４は、排気マニホールド１ｂに排出された排気ガスＧの一部をＥＧＲガスＧｅとして吸気通路２に還流するための通路で、上流側より順に、ＥＧＲクーラ８、ＥＧＲバルブ（図示しない）が配置されている。
【００１８】
大気中から導入される新気Ａは、必要に応じて、ＥＧＲ通路４から吸気通路２に流入するＥＧＲガスＧｅを伴って、吸気マニホールド１ａと吸気弁（図示しない）を経由して各気筒に送られる。また、各気筒で発生した排気ガスＧは、排気弁（図示しない）を経由して排気マニホールド１ｂに排出され、その一部はＥＧＲ通路４にＥＧＲガスＧｅとして流れ、残りの排気ガスＧａ（＝Ｇ−Ｇｅ）は、タービン６ａ、５ａを経由して、排気ガス浄化処理装置に流入して浄化された後、マフラー、テールパイプを経由して大気中へ放出される。
【００１９】
高温側冷却水用流路は、エンジン本体１の冷却を行う高温側冷却水（エンジン冷却水）ＨＷが流通する流路で、上流側より順に、エンジン本体１、サーモスタット（図示しない）、高水温用ラジエータ１１、高水温用ウォーターポンプ（高水温用送水装置）１２が備わる。高水温用ラジエータ１１は、エンジン本体１を通過後の高温側冷却水ＨＷを車両の内部に流入する空気により冷却する装置である。高水温用ウォーターポンプ１２は、高温側冷却水用流路を循環させるためのエネルギーを高温側冷却水ＨＷに供給する装置である。この高水温用ウォーターポンプ１２の駆動源は、エンジン本体１の動力でもよいし、車両の内部にバッテリ（図示しない）を備えて、このバッテリの電力でもよい。サーモスタットは、エンジン本体１を通過後の高温側冷却水ＨＷの温度に応じて、高温側冷却水ＨＷを高水温用ラジエータ１１で冷却するか否かを設定することで、高温側冷却水ＨＷの温度を調整する開閉弁装置である。より詳細には、サーモスタットを通過する高温側冷却水ＨＷの温度が予め設定された設定温度未満のときには、サーモスタットは閉弁状態となって、エンジン本体１を通過後の高温側冷却水ＨＷが高水温用ラジエータ１１を経由することなくバイパス通路（図示しない）を経由して再びエンジン本体１に流入するようにして、エンジン本体１の暖機を促進する。一方、高温側冷却水ＨＷの温度が設定温度以上のときには、サーモスタットは開弁状態となって、エンジン本体１を通過後の高温側冷却水ＨＷが高水温用ラジエータ１１を経由して再びエンジン本体１に流入するようにして、高温側冷却水ＨＷの温度を一定の範囲内に維持しながら、エンジン本体１を冷却する。なお、サーモスタットの開弁度は、通常、サーモスタットの温度と設定温度の差（＝サーモスタットの温度−設定温度）が大きくなるにつれて、大きくなるように設定する。
【００２０】
低温側冷却水用流路は、低圧段用インタークーラ７ａ及び高圧段用インタークーラ７ｂにて吸気ガスを冷却する冷却媒体である低温側冷却水ＬＷが流通する流路で、上流側より順に、低水温用ラジエータ２１、低水温用ウォーターポンプ（低水温用送水装置）２２、インタークーラ７（低圧段用インタークーラ７ａ及び高圧段用インタークーラ７ｂ）が備わる。低圧段用インタークーラ７ａ及び高圧段用インタークーラ７ｂは、低水温用ウォーターポンプ２２より下流側の低温側冷却水用流路に並列に配置される。低水温用ラジエータ２１は、インタークーラ７を通過後の低温側冷却水ＬＷを車両の内部に流入する空気により冷却する装置である。低水温用ウォーターポンプ２２は、低温側冷却水用流路を循環させるためのエネルギーを低温側冷却水ＬＷに供給する装置である。この低水温用ウォーターポンプ２２は、電動式の送水装置で、例えば、車両の内部にバッテリ（図示しない）を備えて、このバッテリの電力により駆動する。なお、上記した各装置７、８、１１、１２、２１、２２に対する冷却水の流入出口にはホースが接続され、このホースに例えば鋼製の配管を接続して、冷却水回路を構成している。
【００２１】
ＥＧＲクーラ８より下流側のＥＧＲ通路４にＥＧＲガス温度センサ（ＥＧＲガス温度検出装置）３１を、排気通路３または排気マニホールド１ｂ（図１では排気マニホールド１ｂ）に排気ラムダセンサ（排気酸素過剰率検出装置）３２を、タービン５ａより下流側の排気通路３に排気温度センサ３３を備える。
【００２２】
また、本発明の内燃機関には、制御装置４０が備わる。制御装置４０は、サーモスタットによる温度の検出値に応じて、高水温用ウォーターポンプ１２を制御したり、エンジン回転数や気筒内への燃料噴射量等のエンジン運転状態を表すパラメータの検出値または推定値や上記のセンサ３１、３２、３３の検出値に応じて、低水温用ウォーターポンプ２２を制御したりする装置である。
【００２３】
本発明の内燃機関では、ＥＧＲクーラ８を低温側冷却水用流路が通過するように構成して、ＥＧＲクーラ８より上流側の低温側冷却水用流路に、高温側冷却水用流路より分岐した分岐流路３０を接続して、低温側冷却水用流路を通過する低温側冷却水ＬＷと分岐流路３０を通過する高温側冷却水ＨＷが混合された混合冷却水ＭＷをＥＧＲクーラ８に流通させる。そして、制御装置４０が、ＥＧＲガス温度センサ３１の検出値及び排気ラムダセンサ３２の検出値に基づいて、ＥＧＲガスＧｅに含まれる水蒸気が液化して凝縮水が生成されるか否かを判定する凝縮水生成判定を行うとともに、この凝縮水生成判定で凝縮水が生成されると判定するときには、低水温用ウォーターポンプ２２の回転数Ｎｌｐをエンジンの運転状態に応じて予め設定される基本回転数Ｎｌｐｃより低下させる制御である回転数調整制御を行うように構成する。
【００２４】
なお、ＥＧＲクーラ８を通過後の混合冷却水ＭＷは、高温側冷却水用流路と低温側冷却水用流路の各々を通過する冷却水量を維持するために、低水温用ラジエータ２１と、高水温用ラジエータ１１と高水温用ウォーターポンプ１２の間の高温側冷却水用流路の両方に還流する。また、高温側冷却水ＨＷの温度は約８０℃〜１００℃、混合冷却水ＭＷの温度は約５０℃〜７０℃、低温側冷却水ＬＷの温度は約３０℃〜４０℃である。
【００２５】
ＥＧＲガスＧｅの温度が低いほど、ＥＧＲガスＧｅに含むことができる水蒸気量の最大値（飽和水蒸気量）は低くなる。また、図２に示すように、排気酸素過剰率λが小さいほど、ＥＧＲガスＧｅに含まれる水蒸気量は大きくなる。したがって、ＥＧＲガスＧｅに含まれる水蒸気が液化して凝縮水が生成される領域（凝縮水生成領域、斜線部）は、ＥＧＲガスＧｅの温度の低さと、排気酸素過剰率λの大きさ（図２ではλ１＜λ２）に応じて設定される。凝縮水生成判定は、ＥＧＲガス温度と排気酸素過剰率を基にしたマップ上に図２の凝縮水生成領域に対応する領域を設定し、ＥＧＲガス温度センサ３１の検出値と排気ラムダセンサ３２の検出値の組み合わせがこのマップ上の領域に含まれるときに凝縮水が生成されると判定し、含まれないときに凝縮水が生成されないと判定するように行う。
【００２６】
また、図１に示すように、インタークーラ７とＥＧＲクーラ８の間の低温側冷却水用流路に、低温側冷却水用流路と分岐流路３０の接続点ＣＰを配置して、インタークーラ７の下流側で混合冷却水ＭＷを生成するように構成すると、インタークーラ７の上流側の低温側冷却水より下流側の低温側冷却水の方が水温が高いので、インタークーラ７の上流側で混合冷却水ＭＷを生成する場合よりも、ＥＧＲクーラ８に流入する混合冷却水ＭＷの温度範囲をより高温とすることができる。その結果、凝縮水の生成をより確実に抑制することができる。
【００２７】
また、エンジンが低負荷であるとき（図３に示す低負荷領域にあるとき）に、ＥＧＲガスＧｅの温度が凝縮水生成の懸念がある低温になりやすい。したがって、制御装置４０が、エンジンが低負荷であるときにのみ、上記の低水温用ウォーターポンプ２２の回転数調整制御を行うように構成すると、エンジンが中負荷または高負荷にあるときは、低水温用ウォーターポンプ２２の回転数Ｎｌｐを基本回転数Ｎｌｐｃに設定するだけですむので、制御を簡素化することができる。
【００２８】
また、制御装置４０は、エンジンが運転状態にあるときに、凝縮水生成判定を予め設定した制御時間毎に行う。そして、凝縮水生成判定で凝縮水が生成されると判定したときに、その後の凝縮水生成判定で凝縮水が生成されないと判定するまでは、低水温用ウォーターポンプ２２の回転数Ｎｌｐを基本回転数Ｎｌｐｃより低い回転数に低下させる。
【００２９】
この回転数の低下については、例えば、以下の２通りの方法がある。１つ目の方法は、最初に凝縮水が生成されると判定したときに、低水温用ウォーターポンプ２２の回転数Ｎｌｐを基本回転数Ｎｌｐｃより低い回転数Ｎｌｐ１まで低下させ、その後の凝縮水生成判定で凝縮水が生成されないと判定するまでは、この回転数Ｎｌｐ１に維持する方法である。回転数Ｎｌｐ１は予め実験等により最適値に設定される。この方法は、回転数Ｎｌｐ１に維持するだけですむので、制御を簡素化することができる。
【００３０】
２つ目の方法は、最初に凝縮水が生成されると判定したときに、低水温用ウォーターポンプ２２の回転数Ｎｌｐを基本回転数Ｎｌｐｃより低い回転数Ｎｌｐ１まで低下させ、その後の凝縮水生成判定で凝縮水が生成されないと判定するまでは、凝縮水生成判定で凝縮水が生成されると判定する度に低水温用ウォーターポンプ２２の回転数を前回の判定時の回転数より低下させる方法である。この方法は、ＥＧＲクーラ８に流入する混合冷却水ＭＷに含まれる低温側冷却水ＬＷの割合を徐々に低下させて、混合冷却水ＭＷを昇温させることで、ＥＧＲガスＧｅを昇温するので、ＥＧＲガスＧｅに含まれる水蒸気の液化による凝縮水の生成をより確実に抑制することができる。
【００３１】
なお、この判定間の回転数の低下量については、一定量でもよいし、判定回数に応じた変動量でもよい。判定間の回転数の低下量を一定量にした場合は、制御を簡素化することができる。判定間の回転数の低下量を判定回数に応じた変動量にした場合は、ＥＧＲクーラ８の冷却能力を緻密に調整してＥＧＲガスＧｅの温度を最適化するので、エンジンの運転状態への影響を最小限にしつつ、ＥＧＲガスＧｅに含まれる水蒸気の液化による凝縮水の生成を抑制することができる。
【００３２】
そして、制御装置４０は、その後の凝縮水生成判定で凝縮水が生成されないと判定するときに、低水温用ウォーターポンプ２２の回転数Ｎｌｐを基本回転数Ｎｌｐｃに戻す制御を行い、ＥＧＲガスＧｅに流入する混合冷却水ＭＷの温度をエンジンの運転状態に応じた最適値に設定することで、ＥＧＲガスＧｅの温度を最適化する。
【００３３】
なお、低水温用ウォーターポンプ２２の回転数調整制御をエンジンの低負荷時に限定して行うときでも、上記の凝縮水生成判定で凝縮水が生成されると判定されている間は、エンジンが低負荷から中負荷または高負荷に移行しても、凝縮水生成判定で凝縮水が生成されないと判定するまでは、凝縮水生成判定を継続して行うことがより好ましい。
【００３４】
次に、本発明に係る第２実施形態の内燃機関について説明する。図４に示すように、第２実施形態の内燃機関は、図１に示す第１実施形態の内燃機関とは、第２ＥＧＲクーラ９がＥＧＲクーラ８より上流側のＥＧＲ通路４に配設されている点、第２ＥＧＲクーラ９にＥＧＲガスＧｅの冷却媒体として高温側冷却水ＨＷが使用されている点で異なり、その他の点では同じ構成である。
【００３５】
第２実施形態の内燃機関のように、高温側冷却水ＨＷを冷却媒体とする第２ＥＧＲクーラ９をＥＧＲクーラ８より上流側に配設することで、第２ＥＧＲクーラ９により低温化したＥＧＲガスＧｅをＥＧＲクーラ８に流入させるので、ＥＧＲクーラ８に必要な冷却能力を低下させることができる。その結果、低水温用ウォーターポンプ２２の回転数調整制御で、ＥＧＲガスＧｅに含まれる水蒸気の液化による凝縮水の生成を確実に抑制することができる。
【００３６】
次に、本発明の内燃機関の構成を基にした、内燃機関の制御方法について、図５に示す制御フローを例にして説明する。図５に示す制御フローは、エンジンが運転状態にあるときに予め設定した制御時間が経過する度に実行されるフローである。
【００３７】
図５の制御フローがスタートすると、ステップＳ１０にて、エンジンが低負荷であるか否かを判定する。エンジンが低負荷であると判定する場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ２０に進む。エンジンが低負荷でなく、中負荷または高負荷であると判定する場合（ＮＯ）には、リターンに進んで、本制御フローを終了する。
【００３８】
ステップＳ１０からステップＳ２０に進んだ場合、ステップＳ２０にて、ＥＧＲガスＧｅに含まれる水蒸気の液化により凝縮水が生成されるか否かを判定する。凝縮水が生成されると判定する場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ３０に進む。凝縮水が生成されないと判定する場合（ＮＯ）には、ステップＳ１０に戻り、再度ステップＳ１０の判定を行う。
【００３９】
なお、凝縮水の生成判定については、上述のようにＥＧＲガス温度と排気酸素過剰率を基にしたマップを用いて行ってもよいし、あるいは、ＥＧＲガス温度及び排気酸素過剰率と各々の設定閾値との比較結果を用いて行ってもよい。この比較結果を用いた方法とは、より詳細には、ＥＧＲガス温度が予め設定した設定温度閾値より低く、かつ、排気酸素過剰率が予め設定した設定濃度閾値より低いときにのみ凝縮水が生成されると判定し、ＥＧＲガス温度が設定温度閾値以上で、または、排気酸素過剰率が設定濃度閾値以上であるときには凝縮水が生成されないと判定する方法である。
【００４０】
ステップＳ２０からステップＳ３０に進んだ場合、ステップＳ３０にて、低水温用ウォーターポンプ２２の回転数Ｎｌｐを基本回転数Ｎｌｐｃより低い回転数Ｎｌｐ１まで低下させる制御を行う。回転数Ｎｌｐ１は予め実験等により最適値に設定される。ステップＳ３０の制御を実施後、ステップＳ４０に進む。
【００４１】
ステップＳ４０にて、ＥＧＲガスＧｅに含まれる水蒸気の液化により凝縮水が生成されるか否かの２回目以降の判定を行う。凝縮水が生成されると判定する場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ５０に進んで、ステップＳ５０にて、低水温用ウォーターポンプ２２の回転数Ｎｌｐを基本回転数Ｎｌｐ１に維持するか、または前回の回転数より低い回転数に低下させる制御を行う。ステップＳ５０の制御を実施後、ステップＳ４０に戻り、再度、ステップＳ４０の判定を行う。
【００４２】
一方、ステップＳ４０にて、凝縮水が生成されないと判定する場合（ＮＯ）には、ステップＳ６０に進み、ステップＳ６０にて、低水温用ウォーターポンプ２２の回転数Ｎｌｐを基本回転数Ｎｌｐｃに戻す制御を行う。ステップＳ６０の制御を実施後、リターンに進んで、本制御フローを終了する。
【００４３】
以上より、本発明の内燃機関の制御方法は、内燃機関の冷却を行う高温側冷却水ＨＷが流通する高温側冷却水用流路に高水温用ラジエータ１１と高水温用送水装置１２を備えるとともに、内燃機関の吸気通路２を通過する吸気ガスの冷却を行う低温側冷却水ＬＷが流通する低温側冷却水用流路に低水温用ラジエータ２１と電動式の低水温用送水装置２２とＥＧＲクーラ８を備えて、さらに、このＥＧＲクーラ８より上流側の低温側冷却水用流路に、高温側冷却水用流路より分岐した分岐流路３０を接続して、低温側冷却水用流路を通過する低温側冷却水ＬＷと分岐流路３０を通過する高温側冷却水ＨＷが混合された混合冷却水ＭＷをＥＧＲクーラ８に流通させるように構成される内燃機関の制御方法において、ＥＧＲクーラ８より下流側のＥＧＲ通路４を通過するＥＧＲガスＧｅの温度と、内燃機関の排気通路３または排気マニホールド１ｂを通過する排気ガスＧの酸素過剰率に基づいて、ＥＧＲガスＧｅに含まれる水蒸気が液化して凝縮水が生成されるか否かを判定する凝縮水生成判定を行うとともに、この凝縮水生成判定で凝縮水が生成されると判定するときには、低水温用送水装置２２の回転数Ｎｌｐを内燃機関の運転状態に応じて予め設定される基本回転数Ｎｌｐｃより低下させる制御である回転数調整制御を行うことを特徴とする方法となる。
【００４４】
以上より、本発明の内燃機関及び内燃機関の制御方法によれば、エンジン冷却水（高温側冷却水）ＨＷと吸気ガス冷却用の低温側冷却水ＬＷを混合して、エンジン冷却水ＨＷより低温の混合冷却水ＭＷを冷却媒体としてＥＧＲクーラ８に流通させるので、エンジン冷却水ＨＷを冷却媒体とする従来技術と比較して、ＥＧＲガスＧｅを更に低温化することができる。その結果、気筒内に流入される吸気とＥＧＲガスの混合気を低体積化して車両の燃費性能を良化させることができるとともに、混合気を低温化して排ガス性能を良化させることができる。
【００４５】
また、ＥＧＲクーラ８の冷却媒体として低温側冷却水ＬＷを用いることなく、低温側冷却水ＬＷより高温の混合冷却水ＭＷを用いるので、ＥＧＲガスＧｅに含まれる水蒸気の凝縮化による凝縮水（腐食水）の生成を抑制することができる。その結果、凝縮水による各種配管及びバルブ等の腐食や劣化を抑制することができる。
【００４６】
さらに、凝縮水が生成される懸念があるときに、低水温用送水装置２２の回転数を低下させて、高温側冷却水ＨＷと低温側冷却水ＬＷの合計水量に対する低温側冷却水ＬＷの量の割合を低下させて、混合冷却水ＭＷを昇温させるので、混合冷却水ＭＷを冷却媒体とするＥＧＲクーラ８通過後のＥＧＲガスＧｅを昇温させることができ、凝縮水の生成をより抑制することができる。
【００４７】
また、凝縮水が生成されるか否かをＥＧＲガス温度と排気酸素過剰率に基づいて行うこととしたので、凝縮水の生成判定の精度を向上させることができる。
【符号の説明】
【００４８】
１  エンジン本体
１ａ  吸気マニホールド
１ｂ  排気マニホールド
２  吸気通路
３  排気通路
４  ＥＧＲ通路
７  インタークーラ
７ａ  低圧段用インタークーラ
７ｂ  高圧段用インタークーラ
８  ＥＧＲクーラ
９  第２ＥＧＲクーラ
１１  高水温用ラジエータ
１２  高水温用ウォーターポンプ（高水温用送水装置）
２１  低水温用ラジエータ
２２  低水温用ウォーターポンプ（低水温用送水装置）
３０  分岐流路
３１  ＥＧＲガス温度センサ（ＥＧＲガス温度検出装置）
３２  排気ラムダセンサ（排気酸素過剰率検出装置）
４０  制御装置
Ｎｌｐ  低水温用ウォーターポンプの回転数
Ｎｌｐｃ  低水温用ウォーターポンプの基本回転数
ＣＰ  接続点
ＨＷ  高温側冷却水（エンジン冷却水）
ＭＷ  混合冷却水
ＬＷ  低温側冷却水
【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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