(57)【要約】【課題】本発明は、吸気系統での凝縮水の発生を抑制しつつ、吸入効率を向上させる。【解決手段】エンジン１０は、エンジン本体１２、高温系吸気通路１４Ａ、低温系吸気通路１４Ｂ、高温系インタークーラ４２、低温系インタークーラ４４、切換バルブ５８等を備える。高温系インタークーラ４２と低温系インタークーラ４４とは、吸気通路１４において並列に配置する。低温系水温Ｔw_coldが温度判定値β以下の場合には、切換バルブ５８により低温系吸気通路１４Ｂを閉塞し、高温系インタークーラ４２にのみ吸入空気を流通させることにより、凝縮水の発生を抑制する。低温系水温Ｔw_coldが温度判定値βよりも高い場合には、吸入空気を２つのインタークーラ４２，４３に並列に流通させることにより、吸入空気を冷却しつつ、圧損を低減する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン本体に吸入空気を吸込むことが可能な第１の吸気通路と、
前記エンジン本体に対して前記第１の吸気通路と並列に接続され、前記エンジン本体に吸入空気を吸込むことが可能な第２の吸気通路と、
前記第１の吸気通路に設けられ、前記第１の吸気通路を流れる吸入空気を冷却し、冷媒を前記エンジン本体と共有する高温系インタークーラと、
前記第２の吸気通路に設けられて前記高温系インタークーラと並列に配置され、前記第２の吸気通路を流れる吸入空気を冷却する低温系インタークーラと、
前記高温系インタークーラに流入する吸入空気の量と前記低温系インタークーラに流入する吸入空気の量との比率を変更する変更手段と、
を備えた内燃機関。
【請求項２】
前記変更手段は、前記第１，第２の吸気通路のうち少なくとも前記第２の吸気通路を開閉する切換バルブを備えてなる請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記変更手段は、前記第１の吸気通路を開閉する高温系の切換バルブと、前記第２の吸気通路を開閉する低温系の切換バルブとを備えてなる請求項１に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記低温系インタークーラを流れる冷却媒体の温度が予め設定された判定温度以下である場合に、前記変更手段により前記低温系インタークーラに流入する吸入空気を遮断して前記高温系インタークーラにのみ吸入空気を流入させる低温時制御手段を備えてなる請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の内燃機関。
【請求項５】
前記低温系インタークーラを流れる冷却媒体の温度が予め設定された判定温度よりも高い場合に、前記変更手段により前記高温系インタークーラと前記低温系インタークーラの両方に吸入空気を流入させる高温時制御手段を備えてなる請求項１乃至４のうち何れか１項に記載の内燃機関。
【請求項６】
前記低温系インタークーラを流れる冷却媒体の温度が予め設定された判定温度よりも高い場合に、前記変更手段により前記高温系インタークーラに流入する吸入空気を遮断して前記低温系インタークーラにのみ吸入空気を流入させる高温時制御手段を備えてなる請求項１乃至４のうち何れか１項に記載の内燃機関。
【請求項７】
前記判定温度は、外気の温度及び湿度のうち少なくとも一方のパラメータに基いて変更する構成としてなる請求項４乃至６のうち何れか１項に記載の内燃機関。
【請求項８】
前記第１，第２の吸気通路に排気ガスを還流させるＥＧＲ機構を備え、
前記判定温度は、前記排気ガスの還流量に基いて変更する構成としてなる請求項４乃至７のうち何れか１項に記載の内燃機関。
【請求項９】
前記高温系インタークーラと前記低温系インタークーラとは、熱伝導性材料を介して接続する構成としてなる請求項１乃至８のうち何れか１項に記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等に用いられる内燃機関に関し、特に、インタークーラとＥＧＲ機構とを備えた内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、例えば特許文献１（特開２０１０−２２３０３８号公報）に開示されているように、高温側熱交換器と低温側熱交換器とを備えたシステムが知られている。従来技術のシステムでは、高温側熱交換器の下流側に低温側熱交換器を設け、吸入空気の流れ方向に対して高温側熱交換器と低温側熱交換器とを直列に配置している。また、このシステムは、高温側熱交換器を通過した吸入空気が低温側熱交換器をバイパスするためのバイパス通路と、バイパス通路の流路面積を変更する可変機構とを備えている。そして、従来技術では、低温側熱交換器をバイパスする吸入空気の量を調整することにより、吸気温度を制御するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２２３０３８号公報
【特許文献２】特開２０１０−２４９１２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来技術では、吸入空気が高温側熱交換器を通過した後に、更に低温側熱交換器を通過するか、またはバイパス通路を流通することになる。しかし、吸入空気が高温側熱交換器と低温側熱交換器とを流通する場合には、吸気抵抗により圧損が増大する。また、高温側熱交換器を通過した吸入空気がバイパス通路を流れる場合にも、吸入空気は、通路内に突出した低温側熱交換器の脇をすり抜けて狭いバイパス通路に流入するので、圧損が増大する。このため、従来技術では、吸気効率やエンジン性能が低下し易いという問題がある。
【０００５】
一方、過給機やＥＧＲ機構を備えた内燃機関においては、吸気系に発生する凝縮水の量を抑制したいという要求がある。これに対し、従来技術のシステムは、吸気温度をある程度制御可能であるものの、吸気系に生じる凝縮水について考慮していない。このため、従来技術のシステムを上記のような内燃機関に適用しても、凝縮水の発生を抑制するのが難しいという問題がある。
【０００６】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、吸気系統での凝縮水の発生を抑制しつつ、吸入効率を向上させることが可能な内燃機関を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、エンジン本体に吸入空気を吸込むことが可能な第１の吸気通路と、前記エンジン本体に対して前記第１の吸気通路と並列に接続され、前記エンジン本体に吸入空気を吸込むことが可能な第２の吸気通路と、前記第１の吸気通路に設けられ、前記第１の吸気通路を流れる吸入空気を冷却し、冷媒を前記エンジン本体と共有する高温系インタークーラと、前記第２の吸気通路に設けられて前記高温系インタークーラと並列に配置され、前記第２の吸気通路を流れる吸入空気を冷却する低温系インタークーラと、前記高温系インタークーラに流入する吸入空気の量と前記低温系インタークーラに流入する吸入空気の量との比率を変更する変更手段と、を備える。
【０００８】
第２の発明は、前記変更手段は、前記第１，第２の吸気通路のうち少なくとも前記第２の吸気通路を開閉する切換バルブを備える。
【０００９】
第３の発明によると、前記変更手段は、前記第１の吸気通路を開閉する高温系の切換バルブと、前記第２の吸気通路を開閉する低温系の切換バルブとを備える。
【００１０】
第４の発明は、前記低温系インタークーラを流れる冷却媒体の温度が予め設定された判定温度以下である場合に、前記変更手段により前記低温系インタークーラに流入する吸入空気を遮断して前記高温系インタークーラにのみ吸入空気を流入させる低温時制御手段を備える。
【００１１】
第５の発明は、前記低温系インタークーラを流れる冷却媒体の温度が予め設定された判定温度よりも高い場合に、前記変更手段により前記高温系インタークーラと前記低温系インタークーラの両方に吸入空気を流入させる高温時制御手段を備える。
【００１２】
第６の発明は、前記低温系インタークーラを流れる冷却媒体の温度が予め設定された判定温度よりも高い場合に、前記変更手段により前記高温系インタークーラに流入する吸入空気を遮断して前記低温系インタークーラにのみ吸入空気を流入させる高温時制御手段を備える。
【００１３】
第７の発明によると、前記判定温度は、外気の温度及び湿度のうち少なくとも一方のパラメータに基いて変更する構成としている。
【００１４】
第８の発明は、前記第１，第２の吸気通路に排気ガスを還流させるＥＧＲ機構を備え、
前記判定温度は、前記排気ガスの還流量に基いて変更する構成としている。
【００１５】
第９の発明によると、前記高温系インタークーラと前記低温系インタークーラとは、熱伝導性材料を介して接続する構成としている。
【発明の効果】
【００１６】
第１の発明によれば、内燃機関の運転状態や温度環境等に応じて、変更手段により高温系インタークーラと低温系インタークーラとを使い分けることができる。従って、凝縮水の発生に対処しつつ、吸気時の圧損を低減することができ、内燃機関の性能を向上させることができる。
【００１７】
第２の発明によれば、例えば低温時には、切換バルブにより高温系インタークーラのみに吸入空気を流通させることができ、低温系インタークーラの内部で凝縮水が発生するのを抑制することができる。
【００１８】
第３の発明によれば、内燃機関の運転状態や温度環境等に基いて高温系インタークーラと低温系インタークーラのうち何れか一方を択一的に利用することができる。
【００１９】
第４の発明によれば、低温系インタークーラの温度が低い暖機運転時等には、吸入ガスを高温系インタークーラのみに流通させることができる。これにより、低温系インタークーラの内部で凝縮水が発生するのを抑制することができる。
【００２０】
第５の発明によれば、暖機完了後の通常運転時には、高温系インタークーラと低温系インタークーラとを併用して多量の吸入空気を効率よく冷却することができ、このときに吸入空気の流路面積を大きくしてインタークーラによる圧損を低減することができる。
【００２１】
第６の発明によれば、高温系インタークーラの温度が高い状態の運転時等には、高温系インタークーラを使用しなくてもよいので、低温系インタークーラのみを用いて吸入ガスを効率よく冷却することができる。
【００２２】
第７の発明によれば、外気温度及び外気湿度のうち少なくとも一方のパラメータに基いて判定温度を適切な値に設定することができる。即ち、内燃機関の温度環境に基いて高温系インタークーラと低温系インタークーラとを的確に使い分けることができる。従って、何れかのインタークーラが不適切な温度領域で使用されるのを防止し、凝縮水の発生や圧損の増大を安定的に防止することができる。
【００２３】
第８の発明によれば、排気ガスの還流量（ＥＧＲガス量）に起因する凝縮水の発生し易さを判定温度に反映させることができ、ＥＧＲ制御の実行状態に基いて判定温度を適切な値に設定することができる。
【００２４】
第９の発明によれば、ＷＯＴ等の高出力運転時には、高温系インタークーラの熱を熱伝導材料を介して低温系インタークーラに逃がし、高温系インタークーラを冷却することができる。また、低水温時には、温度の上昇が速い高温系インタークーラにより低温系インタークーラを加熱し、低温系インタークーラの昇温性能を向上させることができる。また、これらの冷却効果及び昇温効果が最大限に発揮されるように、熱伝導材料の熱伝導率に応じてインタークーラ間の熱伝導速度を適切に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態１によるエンジンのシステム構成を説明するための構成図である。
【図２】エンジンの制御系統を示す構成図である。
【図３】エンジンの運転領域中で凝縮水が発生し易い領域を示す説明図である。
【図４】本発明の実施の形態１において、切換バルブ制御の一例を示すタイミングチャートである。
【図５】本発明の実施の形態１において、外気温度と判定温度との関係を示す特性線図である。
【図６】外気湿度と判定温度との関係を示す特性線図である。
【図７】ＥＧＲガス量と判定温度との関係を示す特性線図である。
【図８】本発明の実施の形態１において、ＥＣＵにより実行される制御の一例を示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施の形態２によるエンジンのシステム構成を説明するための構成図である。
【図１０】本発明の実施の形態２において、ＥＣＵにより実行される制御の一例を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の実施の形態３において、インタークーラユニットの構成例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
以下、図１乃至図８を参照して、本発明の実施の形態１について説明する。本発明の実施の形態１によるエンジンのシステム構成を説明するための構成図である。この図に示すように、本実施の形態のシステムは、過給機付きの内燃機関であるエンジン１０を備えている。エンジン１０は、単数または複数の気筒が設けられたエンジン本体１２と、エンジン本体１２の気筒に吸入空気を吸込む吸気通路１４と、気筒から排気ガスを排出する排気通路１６とを備えている。
【００２７】
吸気通路１４の少なくとも途中の一部は、互いに分岐して並列に接続された高温系吸気通路１４Ａと低温系吸気通路１４Ｂとにより構成されている。本実施の形態では、高温系吸気通路１４Ａが第１の吸気通路に相当し、低温系吸気通路１４Ｂが第２の吸気通路に相当している。高温系吸気通路１４Ａと低温系吸気通路１４Ｂとは、エンジン本体１２に対して互いに並列に接続されている。また、吸気通路１４のうち、高温系吸気通路１４Ａ及び低温系吸気通路１４Ｂの上流側となる上流部１４Ｃには、吸入空気量を調整するスロットルバルブ１８が設けられている。一方、排気通路１６には、排気ガスを浄化する触媒２０が配置されている。
【００２８】
また、エンジン１０には、ＬＰＬ−ＥＧＲシステムを構成するＥＧＲ機構２２が搭載されている。ＥＧＲ機構２２は、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気通路１４に還流させるもので、ＥＧＲ通路２４、ＥＧＲバルブ２６、ＥＧＲクーラ２８等を備えている。ＥＧＲ通路２４の一端側は、触媒２０の下流側で排気通路１６に接続されている。ＥＧＲ通路２４の他端側は、後述する過給機３０の上流側で吸気通路１４の上流部１４Ｃに接続されている。ＥＧＲバルブ２６は、吸気通路１４に対する排気ガスの還流量（ＥＧＲガス量）を調整するもので、ＥＧＲクーラ２８はＥＧＲガスを冷却する。
【００２９】
また、エンジン１０には、ターボ式の過給機３０が搭載されている。過給機３０は、排気通路１６に設けられたタービンと、吸気通路１４の上流部１４Ｃに設けられたコンプレッサとを備えている。過給機３０の作動時には、タービンが排気圧を受けて回転することによりコンプレッサを駆動し、コンプレッサが吸入空気を過給する。
【００３０】
次に、エンジン１０の冷却系統について説明する。エンジン１０には、インタークーラユニット４０、ラジエータ４６，５２、ポンプ５０，５６、切換バルブ５８等が搭載されている。インタークーラユニット４０は、高温系吸気通路１４Ａに設けられた高温系インタークーラ４２と、低温系吸気通路１４Ｂに設けられた低温系インタークーラ４４とを一体化したものである。本実施の形態では、高温系インタークーラ４２と低温系インタークーラ４４とを並列に配置したことを特徴の一つとしている。なお、以下の説明では、「インタークーラ」を略して「Ｉ／Ｃ」と表記する場合がある。
【００３１】
高温系Ｉ／Ｃ４２は、高温系ラジエータ４６から供給される冷却媒体としての冷却水と、高温系吸気通路１４Ａを流れる吸入空気（以下、高温系吸入空気と表記）との間で熱交換を行うことにより、高温系吸入空気を冷却するものである。高温系Ｉ／Ｃ４２は、例えば従来技術のインタークーラとほぼ同様の構成を有し、冷媒としての冷却水が流れる冷却水通路と放熱フィンとが交互に積層されたコア（図示せず）を備えている。高温系Ｉ／Ｃ４２の冷却水通路と高温系ラジエータ４６とは、循環配管４８を介して互いに接続されている。循環配管４８には、高温系Ｉ／Ｃ４２と高温系ラジエータ４６との間に冷却水を循環させる高温系ポンプ５０が設けられている。また、循環配管４８は、エンジン本体１２の冷却水通路にも接続されている。高温系ラジエータ４６は、冷却水により高温系吸入空気を冷却し、当該冷却に用いる冷却水をエンジン本体１２と共有している。
【００３２】
低温系Ｉ／Ｃ４４は、低温系ラジエータ５２から供給される冷却水と、低温系吸気通路１４Ｂを流れる吸入空気（以下、低温系吸入空気と表記）との間で熱交換を行うことにより、冷却水を用いて低温系吸入空気を冷却するものである。低温系Ｉ／Ｃ４４は、高温系Ｉ／Ｃ４２とほぼ同様に、コアを有する一般的なインタークーラにより構成されている。但し、高温系Ｉ／Ｃ４２の熱負荷がエンジン本体１２及び吸気系統であるのに対し、低温系Ｉ／Ｃ４４の熱負荷は吸気系統のみであるため、低温系Ｉ／Ｃ４４の温度は高温系Ｉ／Ｃ４２よりも低い温度に保持される。低温系Ｉ／Ｃ４４の冷却水通路は、循環配管５４を介して低温系ラジエータ５２に接続されている。低温系ラジエータ５２は、吸入空気の冷却のみに用いられるものである。循環配管５４には、低温系Ｉ／Ｃ４４と低温系ラジエータ５２との間に冷却水を循環させる低温系ポンプ５６が設けられている。
【００３３】
切換バルブ５８は、電磁駆動式のバタフライ弁等により構成され、低温系Ｉ／Ｃ４４の上流側で低温系吸気通路１４Ｂに設けられている。切換バルブ５８は、高温系吸入空気の量と低温系吸入空気の量の比率を変更する変更手段を構成するもので、低温系吸気通路１４Ｂを開閉することができる。切換バルブ５８が全閉した状態では、低温系Ｉ／Ｃ４４に流入する吸入空気の流れが遮断される。
【００３４】
次に、図２を参照して、システムの制御系統について説明する。図２は、エンジンの制御系統を示す構成図である。この図に示すように、エンジン１０は、センサ６０〜６６を含むセンサ系統と、エンジン１０を制御するＥＣＵ(Electronic Control Unit)７０とを備えている。まず、センサ系統について説明すると、クランク角センサ６０は、エンジン１０のクランク軸の回転に同期した信号を出力するもので、エアフローセンサ６２はエンジン１０の吸入空気量を検出する。また、高温系水温センサ６４は、高温系Ｉ／Ｃ４２を流れる冷却水の温度である高温系水温Ｔw_hotを検出し、低温系水温センサ６６は、低温系Ｉ／Ｃ４４を流れる冷却水の温度である低温系水温Ｔw_coldを検出する。
【００３５】
ＥＣＵ７０は、演算処理回路、記憶回路及び入出力ポートを備えており、ＥＣＵ７０の入力側には、センサ系統の各センサが接続されている。ＥＣＵ７０の出力側には、各気筒の燃料噴射弁及び点火プラグの他に、スロットルバルブ１８、ＥＧＲバルブ２６、ポンプ５０，５６、切換バルブ５８を含む各種のアクチュエータが接続されている。そして、ＥＣＵ７０は、クランク角センサ６０、エアフローセンサ６２の出力等に基いてエンジン回転数、負荷等を算出し、当該算出結果に基いて燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期等を制御することにより、エンジン１０を作動させる。また、ＥＣＵ７０は、ＥＧＲバルブ２６を駆動することにより、エンジン１０の運転状態に基いてＥＧＲガス量を制御するＥＧＲ制御を実行する。
【００３６】
［実施の形態１の特徴］
一般に、過給機付きのエンジンにおいては、高温系Ｉ／Ｃの他に低温系Ｉ／Ｃを搭載し、過給された吸入空気を効率よく冷却したいという要求がある。しかし、低温系Ｉ／Ｃを搭載すると、吸気通路の圧損が増大し易い上に、冷間始動時等に凝縮水の発生を誘発するという問題がある。特に、例えば混合気をリーン状態で燃焼させながら吸入空気の過給とＥＧＲガスの還流を行うエンジン（過給リーンＥＧＲエンジン）等においては、過給された多量の空気とＥＧＲガスとの混合ガス中に含まれる水分が吸気通路内で凝縮し、多量の凝縮水が発生し易い。このような問題を解決するために、本実施の形態では、高温系Ｉ／Ｃ４２と低温系Ｉ／Ｃ４４とを並列に配置した上で、これらのＩ／Ｃ４２，４４に流れる吸入空気の量をエンジン１０の運転状態に応じて制御する構成としている。以下、この制御の具体例について説明する。
【００３７】
図３は、エンジンの運転領域中で凝縮水が発生し易い領域を示す説明図である。この図において、エンジン回転数が低回転数〜中間回転数となり、トルク（負荷）が中間負荷となる運転領域Ａでは、過給圧がそれほど高くない状態で、ＥＧＲ制御が実行される。このため、運転領域Ａでは、ＥＧＲ通路２４から導入された多量のＥＧＲガスと、殆ど圧縮されていない中間温度の空気とが吸気通路１４内で混合されることになり、混合されたガスの温度が露点温度以下となって凝縮水が発生し易い。これに対し、高負荷な運転領域Ｂでは、ＥＧＲ制御が抑制または停止されてＥＧＲガス量が減少する上に、過給圧（∝ガス温度）が高くなるので、運転領域Ａと比較して凝縮水が発生し難い。また、低負荷な運転領域Ｃでも、ＥＧＲ制御が抑制または停止されるので、凝縮水が発生し難い。一方、高回転となる運転領域Ｄでは、吸気通路１４を流れるガスの流速が速くなり、凝縮水が溜まらずに吹き飛ばされるので、凝縮水が発生し難い場合と同様の状態となる。
【００３８】
このように、ＥＧＲ制御が実行されると凝縮水が発生し易いので、本実施の形態では、ＥＧＲ制御が実行され得る運転条件が成立した場合に、凝縮水の発生し易さに基いて切換バルブ５８を制御する後述の切換バルブ制御を実行する。より具体的に述べると、高温系水温Ｔw_hotが予め設定された暖機判定温度αよりも高い場合には、切換バルブ制御を実行する。ここで、暖機判定温度αは、例えばＥＧＲ制御が実行可能となる程度の暖機状態に対応して設定されるものである。なお、暖機判定温度αは、エンジン１０の運転状態や温度環境等に基いて変化させる構成としてもよい。
【００３９】
（切換バルブ制御）
次に、図４を参照して、本実施の形態による切換バルブ制御について説明する。図４は、本発明の実施の形態１において、切換バルブ制御の一例を示すタイミングチャートである。まず、エンジン１０の停止時には、切換バルブ５８が閉弁位置に保持され、低温系吸気通路１４Ｂは閉塞されている。この状態でクランキングが行われると、吸入空気が高温系吸気通路１４Ａを介してエンジン本体１２に供給され、エンジン１０が始動される。
【００４０】
ＥＣＵ７０は、エンジン１０が始動されたときに、高温系ポンプ５０を駆動する。これにより、エンジン本体１２、高温系Ｉ／Ｃ４２及び高温系ラジエータ４６の間には、循環配管４８を介して冷却水が循環され、高温系水温Ｔw_hotは、図４に示すように、エンジン本体１２で発生する熱を吸収することにより徐々に上昇する。そして、高温系水温Ｔw_hotが暖機判定温度αを超えると、ＥＧＲ運転許可フラグが「ＯＮ」にセットされ、ＥＧＲ制御が許可された状態となる。
【００４１】
一方、ＥＣＵ７０は、低温系水温Ｔw_coldが判定温度βを超えるまで、低温系ポンプ５６を停止状態に保持する。この結果、低温系Ｉ／Ｃ４４側の冷却水には、エンジン本体１２の熱が車体等を介して伝わるだけとなり、低温系水温Ｔw_coldは、高温系水温Ｔw_hotと比較して緩やかに上昇する。このとき、ＥＣＵ７０は、低温系水温Ｔw_coldが判定温度βを超えるまで、切換バルブ５８を閉弁状態に保持する。ここで、判定温度βは、吸入ガスが低温系Ｉ／Ｃ４４に流入したときに凝縮水を生じさせるような低温系Ｉ／Ｃ４４の温度の上限値に応じて設定されるもので、例えば水の露点温度に対応している。本発明において、判定温度βは、予め設定された一定値としてもよいし、後述のように各種のパラメータに基いて変化させる構成としてもよい。
【００４２】
このように、切換バルブ制御では、低温系水温Ｔw_coldが判定温度β以下である場合に、切換バルブ５８により低温系Ｉ／Ｃ４４に流入する吸入ガスを遮断し、相対的に温度が高くなる高温系Ｉ／Ｃ４２にのみ吸入ガスを流入させる低温時制御を実行する。なお、吸入ガスとは、吸入空気、または吸入空気とＥＧＲガスとの混合ガスを意味している。低温時制御によれば、低温系Ｉ／Ｃ４４の温度が低い場合には、吸入ガスを高温系吸気通路１４Ａからエンジン本体１２に供給することができる。これにより、低温状態でＥＧＲ制御を実行した場合でも、低温系Ｉ／Ｃ４４の内部等で凝縮水が発生するのを抑制することができ、ＥＧＲ制御の実行領域を低温側に拡大することができる。
【００４３】
また、エンジン１０の暖機が進行し、低温系水温Ｔw_coldが判定温度βを超えた場合には、吸入ガスを低温系Ｉ／Ｃ４４に流入させても、凝縮水が生じないと考えられる。そこで、切換バルブ制御では、このような場合に切換バルブ５８を開弁する高温時制御を実行する。また、高温時制御では、低温系ポンプ５６を駆動し、低温系Ｉ／Ｃ４４に冷却水を循環させる。このときには、図４に示すように、低温系水温Ｔw_coldの検出結果に基いて低温系ポンプ５６を断続的に駆動することにより、低温系水温Ｔw_coldを一定温度に制御する構成としてもよい。
【００４４】
高温時制御が実行されると、吸入ガスは、高温系吸気通路１４Ａ及び低温系吸気通路１４Ｂのそれぞれに流入し、高温系Ｉ／Ｃ４２と低温系Ｉ／Ｃ４４の両方を並列に流通するようになる。従って、暖機完了後の通常運転時には、高温系Ｉ／Ｃ４２と低温系Ｉ／Ｃ４４とを併用して多量の吸入空気を効率よく冷却することができ、このときに吸入空気の流路面積を大きくしてインタークーラによる圧損を低減することができる。
【００４５】
特に、高温系Ｉ／Ｃ４２のコアの体積（即ち、熱容量）は、低温系Ｉ／Ｃ４４よりも小さく形成し、冷間始動時等に高温系Ｉ／Ｃ４２が速やかに昇温するように構成するのが好ましい。しかし、このように構成すると、高温系Ｉ／Ｃ４２の断面積が減少して圧損が増大し易いので、吸入空気量が増える高負荷運転時等には、高温系Ｉ／Ｃ４２のみで吸入空気を冷却するのが困難となる。これに対し、本実施の形態では、高温系Ｉ／Ｃ４２のコアの体積を十分に小さく形成しつつ、高負荷運転時には２個の並列なＩ／Ｃ４２，４４により圧損を抑制することができる。従って、始動時の昇温性能と高負荷時の運転性能とを両立させることができる。
【００４６】
なお、本実施の形態では、低温系Ｉ／Ｃ４４を冷間始動時に使用しないので、低温系Ｉ／Ｃ４４のコアの体積（断面積）は、高温系Ｉ／Ｃ４２よりも大きく形成するのが好ましい。これにより、低温系Ｉ／Ｃ４４の昇温性能が多少低下したとしても、高負荷運転時等における低温系Ｉ／Ｃ４４の冷却性能を向上させることができる。なお、Ｉ／Ｃ４２，４４のコアの体積及び断面積の比率は、各Ｉ／Ｃの要求冷却性能及び要求圧損に応じて決定すればよい。ここで、断面積とは、例えば吸入ガスの流れ方向と直交する平面上における横断面の面積である。また、切換バルブ制御において、低温時制御から高温時制御に移行するときには、図４中に仮想線で示すように、切換バルブ５８を徐々に開弁させる構成としてもよい。これにより、制御の移行時に吸入空気の流れが急変して燃焼等が不安定となるのを回避することができる。
【００４７】
（判定温度可変制御）
本実施の形態では、上述した判定温度βを、外気温度、外気湿度及びＥＧＲガス量のうち少なくとも１つのパラメータに基いて変更する判定温度可変制御を実行してもよい。より具体的に述べると、ＥＣＵ７０は、図５乃至図７に示す特性線のデータをデータマップ等として予め記憶しておき、このデータマップから上記パラメータの値に基いて判定温度βを設定する構成としてもよい。
【００４８】
ここで、図５乃至図７は、本発明の実施の形態１において、外気温度、外気湿度及びＥＧＲガス量と、判定温度との関係を個別に示す特性線図である。まず、外気温度の影響について説明すると、吸入ガスに含まれる水の露点温度は、外気温度（即ち、吸入空気の温度）が高いほど低下する。そこで、図５に示す特性線は、外気温度が高いほど、判定温度βが小さくなるように設定されている。この設定によれば、外気温度が高いほど、高温時制御を実行する温度領域を低温側に拡大することができ、冷間始動時等において低温系Ｉ／Ｃ４４を早い時期から使用することができる。
【００４９】
次に、外気湿度の影響について説明すると、水の露点温度は、吸入空気の湿度が高いほど高くなる。そこで、図６に示す特性線は、外気湿度が高いほど、判定温度βが大きくなるように設定されている。この設定によれば、外気湿度が低い場合には、高温時制御を実行する温度領域を低温側に拡大することができる。次に、ＥＧＲガス量の影響について説明すると、吸入ガス中の水分は、多湿であるＥＧＲガスの量が多いほど凝縮し易くなる。そこで、図７に示す特性線は、ＥＧＲガス量（ＥＧＲ制御により設定されるＥＧＲガスの目標量）が多いほど、判定温度βが大きくなるように設定されている。この設定によれば、ＥＧＲガス量に相関する凝縮水の発生し易さを判定温度βに反映させることができ、ＥＧＲガス量が少ない場合には、高温時制御を実行する温度領域を低温側に拡大することができる。
【００５０】
このように、判定温度可変制御によれば、外気温度、外気湿度及びＥＧＲガス量の値に基いて判定温度βを適切な値に設定することができる。即ち、エンジン１０の運転状態や温度環境に基いて高温時制御と低温時制御とを的確に切換えることができる。従って、高温時制御が不適切な温度領域で実行されて凝縮水が発生したり、低温時制御が不要な温度領域で実行されることにより圧損が増大するのを安定的に防止することができる。
【００５１】
なお、判定温度可変制御では、外気温度、外気湿度及びＥＧＲガス量からなる３つのパラメータのうち１つまたは２つのパラメータに基いて判定温度βを設定してもよいし、全てのパラメータに基いて判定温度βを設定してもよい。
【００５２】
［実施の形態１を実現するための具体的な処理］
次に、図８を参照して、上述した制御を実現するための具体的な処理について説明する。図８は、本発明の実施の形態１において、ＥＣＵにより実行される制御の一例を示すフローチャートである。この図に示すルーチンは、エンジン１０の運転中に繰返し実行されるものとする。図８に示すルーチンにおいて、まず、ステップ１００では、高温系水温センサ６４により高温系水温Ｔw_hotを検出し、低温系水温センサ６６により低温系水温Ｔw_coldを検出する。また、例えば温度センサ、湿度センサ等により外気温度、外気湿度を検出する。
【００５３】
次に、ステップ１０２では、高温系水温Ｔw_hotが暖機判定温度αよりも高いか否かを判定する。また、ステップ１０４では、ＥＧＲ要求運転条件が成立しているか否かを判定する。ここで、ＥＧＲ要求運転条件とは、例えばエンジン１０の運転領域が図３中の領域Ａに該当しているか否か等である。ステップ１０２，１０４の判定が何れも成立した場合には、ステップ１０６に移行してＥＧＲ制御を開始し、ＥＧＲバルブ２６を開弁する。また、ステップ１０２，１０４のうち何れかの判定が不成立の場合には、後述のステップ１１４に移行する。
【００５４】
次に、ステップ１０８では、低温系水温Ｔw_coldが温度判定値βよりも高いか否かを判定する。なお、この処理では、前述した判定温度可変制御により温度判定値βを設定してもよい。ステップ１０８の判定が成立した場合には、ステップ１１０に移行して高温時制御を実行する。即ち、ステップ１１０では、切換バルブ５８を開弁し、高温系吸気通路１４Ａと低温系吸気通路１４Ｂの両方を開通させる。
【００５５】
一方、ステップ１０８の判定が不成立の場合には、ステップ１１２に移行して低温時制御を実行する。即ち、ステップ１１２では、切換バルブ５８を閉弁することにより、高温系吸気通路１４Ａのみを開通させ、低温系吸気通路１４Ｂを閉塞する。そして、ステップ１１０，１１２の実行後には、ステップ１０４〜１１２の処理を繰返すループ処理を実行する。このループ処理中にステップ１０４の判定が不成立となった場合、及び、他の条件によりループ処理を抜ける必要が生じた場合には、ステップ１１４に移行してＥＧＲバルブ２６を閉弁し、本ルーチンを終了する。
【００５６】
以上詳述した通り、本実施の形態によれば、エンジン１０の運転状態や温度環境等に応じて高温系Ｉ／Ｃ４２と低温系Ｉ／Ｃ４４とを使い分けることができる。従って、凝縮水の発生に対処しつつ、吸気時の圧損を低減することができ、エンジン性能を向上させることができる。なお、実施の形態１において、図８中に示すステップ１０８，１１０は、請求項５に記載した高温時制御手段の具体例を示し、ステップ１０８，１１２は、請求項４に記載した低温時制御手段の具体例を示している。
【００５７】
実施の形態２．
次に、図９及び図１０を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態は、前記実施の形態１と同様の構成に加えて、高温系吸気通路にも切換バルブを配置したことを特徴としている。なお、本実施の形態では、実施の形態１と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００５８】
図９は、本発明の実施の形態２によるエンジンのシステム構成を説明するための構成図である。本実施の形態のシステムは、高温系吸気通路１４Ａを開閉する高温系の切換バルブ８０と、低温系吸気通路１４Ｂを開閉する低温系の切換バルブ８２とを備えている。低温系の切換バルブ８２は、実施の形態１で述べた切換バルブ５８と同様に構成及び配置されている。また、高温系の切換バルブ８０は、切換バルブ８２と同様のバタフライ弁等により構成され、高温系Ｉ／Ｃ４２の上流側で高温系吸気通路１４Ａに設けられている。
【００５９】
このように構成される本実施の形態では、図１０に示す制御が実行される。図１０は、本発明の実施の形態２において、ＥＣＵにより実行される制御の一例を示すフローチャートである。この図に示すルーチンは、実施の形態１（図８）で述べたルーチンのステップ１１０，１１２に代えて、ステップ２１０，２１２を採用したものである。
【００６０】
具体的に述べると、ステップ１０８において、低温系水温Ｔw_coldが温度判定値βよりも高いとする判定が成立した場合には、ステップ２１０に移行し、本実施の形態の高温時制御を実行する。即ち、ステップ２１０では、低温系の切換バルブ８２を開弁し、高温系の切換バルブ８０を閉弁する。これにより、吸入ガスは、高温系Ｉ／Ｃ４２への流入を遮断された状態となり、低温系Ｉ／Ｃ４４のみを流通するようになる。
【００６１】
一方、ステップ１０８の判定が不成立の場合には、ステップ２１２に移行し、低温時制御を実行する。即ち、ステップ２１２では、低温系の切換バルブ８２を閉弁し、高温系の切換バルブ８０を開弁する。これにより、吸入ガスは、実施の形態１で述べた低温時制御の場合と同様に、低温系Ｉ／Ｃ４４を流通せず、高温系Ｉ／Ｃ４２のみを流通するようになる。
【００６２】
このように構成される本実施の形態でも、前記実施の形態１とほぼ同様の効果を得ることができる。特に、本実施の形態では、２個の切換バルブ８０，８２を備えているので、エンジン１０の運転状態や温度環境等に基いて高温系Ｉ／Ｃ４２と低温系Ｉ／Ｃ４４のうち何れか一方を択一的に利用することができる。また、高温時制御では、高温系Ｉ／Ｃ４２を使用しないので、例えば高温系水温Ｔw_hotが極端に高い温度となった状態でも、低温系Ｉ／Ｃ４４のみを用いて吸入ガスを効率よく冷却することができる。
【００６３】
なお、実施の形態２において、図１０中に示すステップ１０８，２１０は、請求項６に記載した高温時制御手段の具体例を示し、ステップ１０８，２１２は、請求項４に記載した低温時制御手段の具体例を示している。
【００６４】
実施の形態３．
次に、図１１を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。本実施の形態は、高温系Ｉ／Ｃと低温系Ｉ／Ｃとの間に熱伝導性材料を介在させる構成としたことを特徴としている。なお、本実施の形態は、前記実施の形態１，２の何れにも適用可能なものである。また、本実施の形態では、実施の形態１と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００６５】
図１１は、本発明の実施の形態３において、インタークーラユニット（Ｉ／Ｃユニット）の構成例を示す断面図である。この断面図は、例えばＩ／Ｃユニットを図１中の矢示Ｘ−Ｘ方向からみたものである。本実施の形態のシステムには、Ｉ／Ｃユニット９０が搭載されており、Ｉ／Ｃユニット９０は、実施の形態１と同様に、高温系Ｉ／Ｃ９２と低温系Ｉ／Ｃ９４とを備えている。高温系Ｉ／Ｃ９２は、冷却水通路と放熱フィンとが交互に積層されたコア９２Ａと、コア９２Ａを外側から覆うハウジング９２Ｂとにより構成され、低温系Ｉ／Ｃ９４も同様に、コア９４Ａとハウジング９４Ｂとにより構成されている。
【００６６】
低温系Ｉ／Ｃ９４のコア９４Ａの断面積は、高温系Ｉ／Ｃ９２のコア９２Ａよりも大きく形成されている。なお、断面積とは、例えば吸入ガスの流れ方向と直交する平面上における横断面の面積である。また、２つのコア９２Ａ，９４Ａは、熱伝導材料により形成された平板状の熱伝導層９６を介して接続されている。これにより、高温系Ｉ／Ｃ９２の熱は、熱伝導層９６の熱伝導率に対応する速度をもって低温系Ｉ／Ｃ９４に伝導するように構成されている。
【００６７】
このように構成される本実施の形態によれば、実施の形態１の効果に加えて、次のような効果を得ることができる。まず、ＷＯＴ等の高出力運転時には、エンジン本体１２で発生する熱により高温系Ｉ／Ｃ９２を循環する冷却水の温度も上昇する。しかし、Ｉ／Ｃユニット９０によれば、高温系Ｉ／Ｃ９２の熱を熱伝導層９６を介して低温系Ｉ／Ｃ９４に逃がすことができる。従って、低温系Ｉ／Ｃ９４を利用して高温系Ｉ／Ｃ９２を冷却し、エンジン１０の耐熱性を向上させることができる。
【００６８】
また、低水温時には、高温系Ｉ／Ｃ９２の温度が低温系Ｉ／Ｃ９４よりも速やかに上昇する特性（図４参照）を利用して、高温系Ｉ／Ｃ９２により低温系Ｉ／Ｃ９４を加熱することができる。これにより、低温系Ｉ／Ｃ９４の昇温性能を高め、低温時制御から高温時制御へと速やかに切換えることができる。そして、これらの冷却効果及び昇温効果が最大限に発揮されるように、熱伝導層９６の熱伝導率に応じてＩ／Ｃ９２，９４間の熱伝導速度を適切に調整することができる。
【００６９】
なお、前記実施の形態１乃至３では、ＥＧＲ機構２２及び過給機３０を備えたエンジン１０を例示した。しかし、本発明はこれに限らず、過給機を搭載していない内燃機関に適用してもよい。また、本発明は、必ずしもＥＧＲ機構を備えた内燃機関に適用する必要はなく、湿度が高いガスをインタークーラに導入するシステムであれば、ＥＧＲ機構を搭載していない内燃機関にも広く適用することができる。
【００７０】
また、実施の形態１，２では、バタフライ弁からなる切換バルブ５８，８０，８２を用いる場合を例示した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば高温系吸気通路１４Ａと低温系吸気通路１４Ｂの分岐部位に三方弁を設け、この三方弁により切換バルブ５８の機能及び切換バルブ８０，８２の機能をそれぞれ実現する構成としてもよい。
【符号の説明】
【００７１】
１０  エンジン（内燃機関）
１２  エンジン本体
１４  吸気通路
１４Ａ  高温系吸気通路（第１の吸気通路）
１４Ｂ  低温系吸気通路（第２の吸気通路）
１４Ｃ  上流部
１６  排気通路
１８  スロットルバルブ
２０  触媒
２２  ＥＧＲ機構
２４  ＥＧＲ通路
２６  ＥＧＲバルブ
３０  過給機
４０，９０  インタークーラユニット
４２，９２  高温系インタークーラ
４４，９４  低温系インタークーラ
４６  高温系ラジエータ
５０  高温系ポンプ
５２  低温系ラジエータ
５６  低温系ポンプ
５８，８０，８２  切換バルブ（変更手段）
６４  高温系水温センサ
６６  低温系水温センサ
７０  ＥＣＵ
９２Ａ，９４Ａ  コア
９２Ｂ，９４Ｂ  ハウジング
９６  熱伝導層
【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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