(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸入ガスを冷却する冷却水が流れる冷却水循環回路と、
前記冷却水循環回路に設置され、前記吸入ガスと前記冷却水とを熱交換させるインタークーラと、
前記冷却水循環回路に設置され、前記インタークーラを流通するように前記冷却水を循環させる電動ウォーターポンプと、
を備える前記内燃機関を制御する制御装置であって、
前記インタークーラに流入する前記吸入ガスの温度であるクーラ流入ガス温度Tginを検出または推定する第１手段と、
前記冷却水の温度Twを検出または推定する第２手段と、
前記インタークーラを通過する前記吸入ガスの流量であるクーラ通過ガス流量を検出または推定する第３手段と、
以下の式によって規定される要求インタークーラ冷却効率ηreqを算出する要求冷却効率算出手段と、
前記要求インタークーラ冷却効率ηreqおよび前記クーラ通過ガス流量と、前記インタークーラから流出する前記吸入ガスの温度であるクーラ流出ガス温度を目標温度Tｇouttrgに近づけるための前記冷却水の要求循環流量との関係を規定する関係情報を用いて、前記要求インタークーラ冷却効率ηreqおよび前記クーラ通過ガス流量に基づいて前記要求循環流量を算出する要求循環流量算出手段と、
前記冷却水の循環流量が、算出された前記要求循環流量に近づくように前記電動ウォーターポンプを駆動するポンプ駆動手段と、
を備え、
前記制御装置は、前記クーラ流出ガス温度を検出または推定する第４手段をさらに備え、
前記要求循環流量算出手段は、前記第４手段により検出または推定される前記クーラ流出ガス温度と前記目標温度Tgouttrgとの差の絶対値を小さくするためのフィードバック値を前記要求循環流量に加えて得られる値を、最終要求循環流量として算出し、
前記ポンプ駆動手段は、前記冷却水の循環流量が、算出された前記最終要求循環流量に近づくように前記電動ウォーターポンプを駆動するものであって、
前記フィードバック値に用いられるフィードバックゲインは、前記クーラ通過ガス流量が同一である場合において、前記冷却水の循環流量が多いほど大きいことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【数１】
0006265197.tif 000008
【請求項２】
前記フィードバック値に用いられるフィードバックゲインは、前記要求インタークーラ冷却効率ηreqが同一である場合において、前記クーラ通過ガス流量が多いほど大きいことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
内燃機関の吸入ガスを冷却する冷却水が流れる冷却水循環回路と、
前記冷却水循環回路に設置され、前記吸入ガスと前記冷却水とを熱交換させるインタークーラと、
前記冷却水循環回路に設置され、前記インタークーラを流通するように前記冷却水を循環させる電動ウォーターポンプと、
を備える前記内燃機関を制御する制御装置であって、
前記インタークーラに流入する前記吸入ガスの温度であるクーラ流入ガス温度Tginを検出または推定する第１手段と、
前記冷却水の温度Twを検出または推定する第２手段と、
前記インタークーラを通過する前記吸入ガスの流量であるクーラ通過ガス流量を検出または推定する第３手段と、
以下の式によって規定される要求インタークーラ冷却効率ηreqを算出する要求冷却効率算出手段と、
前記要求インタークーラ冷却効率ηreqおよび前記クーラ通過ガス流量と、前記インタークーラから流出する前記吸入ガスの温度であるクーラ流出ガス温度を目標温度Tｇouttrgに近づけるための前記冷却水の要求循環流量との関係を規定する関係情報を用いて、前記要求インタークーラ冷却効率ηreqおよび前記クーラ通過ガス流量に基づいて前記要求循環流量を算出する要求循環流量算出手段と、
前記冷却水の循環流量が、算出された前記要求循環流量に近づくように前記電動ウォーターポンプを駆動するポンプ駆動手段と、
を備え、
前記制御装置は、前記クーラ流出ガス温度を検出または推定する第４手段をさらに備え、
前記要求循環流量算出手段は、前記第４手段により検出または推定される前記クーラ流出ガス温度と前記目標温度Tgouttrgとの差の絶対値を小さくするためのフィードバック値を前記要求循環流量に加えて得られる値を、最終要求循環流量として算出し、
前記ポンプ駆動手段は、前記冷却水の循環流量が、算出された前記最終要求循環流量に近づくように前記電動ウォーターポンプを駆動するものであって、
前記フィードバック値に用いられるフィードバックゲインは、前記要求インタークーラ冷却効率ηreqが同一である場合において、前記クーラ通過ガス流量が多いほど大きいことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【数２】
0006265197.tif 000009
【請求項４】
前記フィードバック値に用いられるフィードバックゲインは、前記冷却水の循環流量が同一である場合において、前記冷却水の温度Twが低いほど小さいことを特徴とする請求項１〜３の何れか１つに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記内燃機関は、前記内燃機関の排気通路と吸気通路とを接続する排気ガス再循環通路を有し、前記排気ガス再循環通路を介して前記吸気通路に再循環排気ガスを導入する排気ガス再循環装置をさらに備え、
前記要求インタークーラ冷却効率ηreqは、前記クーラ流出ガス温度が所定温度以上となるように決定される前記目標温度Tgouttrgに基づいて算出されることを特徴とする請求項１〜４の何れか１つに記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、水冷式のインタークーラを備える内燃機関を制御する装置として好適な内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、水冷式のインタークーラと、インタークーラに流通するように冷却水を循環させる電動ウォーターポンプとを備える内燃機関の吸気温度制御装置が開示されている。この制御装置は、エンジン負荷とエンジン回転速度とに基づいて、電動ウォーターポンプの基本となる循環流量の指令値であるベース流量を算出する。より具体的には、ベース流量は、インタークーラにおいて単位時間当たりに吸入空気から奪う熱量を適切に調節するために、エンジン負荷およびエンジン回転速度が高いほど多くなるように設定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２１４５４４号公報
【特許文献２】特開２０１４−０９５３３９号公報
【特許文献３】特開２０１４−２１８９３８号公報
【特許文献４】特開２０１０−１９００５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
水冷式のインタークーラと、インタークーラに流通するように冷却水を循環させる電動ウォーターポンプとを備える内燃機関において、インタークーラから流出するクーラ流出ガスの温度を目標温度に近づけるために、冷却水の要求循環流量を決定し、決定された要求循環流量に近づくように電動ウォーターポンプを駆動するという構成を採用することが考えられる。この構成において、内燃機関の運転状態（例えば、特許文献１に記載のようにエンジン負荷とエンジン回転速度）とに基づいて要求循環流量を適切に定めるためには、エンジン負荷およびエンジン回転速度と要求循環流量との関係を規定する関係情報を、外気状態（外気の温度、圧力など）を考慮して備えておく必要がある。これは、外気状態が変化すると、上記目標温度、冷却水温度、インタークーラに流入するクーラ流入ガスの温度、および、インタークーラを通過するガスの流量が変化するためである。具体的には、関係情報が例えばマップである場合には、目標温度等に応じて複数のマップを備えておく必要がある。その結果、上記関係情報の構築に関する適合工数が多大となってしまうことが懸念される。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、水冷式のインタークーラからの流出ガスの温度を目標温度に近づけるための要求循環流量を用いて電動ウォーターポンプを駆動する構成において、関係情報の取得のための適合工数の削減を図りつつ、当該関係情報に基づいて要求循環流量を適切に算出できるようにした内燃機関の制御装置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】
【０００６】
本発明に係る内燃機関の制御装置は、内燃機関の吸入ガスを冷却する冷却水が流れる冷却水循環回路と、前記冷却水循環回路に設置され、前記吸入ガスと前記冷却水とを熱交換させるインタークーラと、前記冷却水循環回路に設置され、前記インタークーラを流通するように前記冷却水を循環させる電動ウォーターポンプと、を備える前記内燃機関を制御するものである。前記制御装置は、第１手段と、第２手段と、第３手段と、要求冷却効率算出手段と、要求循環流量算出手段と、ポンプ駆動手段とを備えている。第１手段は、前記インタークーラに流入する前記吸入ガスの温度であるクーラ流入ガス温度Tginを検出または推定する。第２手段は、前記冷却水の温度Twを検出または推定する。第３手段は、前記インタークーラを通過する前記吸入ガスの流量であるクーラ通過ガス流量を検出または推定する。要求冷却効率算出手段は、以下の式によって規定される要求インタークーラ冷却効率ηreqを算出する。要求循環流量算出手段は、前記要求インタークーラ冷却効率ηreqおよび前記クーラ通過ガス流量と、前記インタークーラから流出する前記吸入ガスの温度であるクーラ流出ガス温度を目標温度Tｇouttrgに近づけるための前記冷却水の要求循環流量との関係を規定する関係情報を用いて、前記要求インタークーラ冷却効率および前記クーラ通過ガス流量に基づいて前記要求循環流量を算出する。ポンプ駆動手段は、前記冷却水の循環流量が、算出された前記要求循環流量に近づくように前記電動ウォーターポンプを駆動する。
【数１】
0006265197.tif 000002
【０００７】
前記制御装置は、前記クーラ流出ガス温度を検出または推定する第４手段をさらに備えるものであってもよい。前記要求循環流量算出手段は、前記第４手段により検出または推定される前記クーラ流出ガス温度と前記目標温度Tgouttrgとの差の絶対値を小さくするためのフィードバック値を前記要求循環流量に加えて得られる値を、最終要求循環流量として算出してもよい。前記ポンプ駆動手段は、前記冷却水の循環流量が、算出された前記最終要求循環流量に近づくように前記電動ウォーターポンプを駆動するものであってもよい。そして、前記フィードバック値に用いられるフィードバックゲインは、前記クーラ通過ガス流量が同一である場合において、前記冷却水の循環流量が多いほど大きくてもよい。
【０００８】
前記制御装置は、前記クーラ流出ガス温度を検出または推定する第４手段をさらに備えるものであってもよい。前記要求循環流量算出手段は、前記第４手段により検出または推定される前記クーラ流出ガス温度と前記目標温度Tgouttrgとの差の絶対値を小さくするためのフィードバック値を前記要求循環流量に加えて得られる値を、最終要求循環流量として算出してもよい。前記ポンプ駆動手段は、前記冷却水の循環流量が、算出された前記最終要求循環流量に近づくように前記電動ウォーターポンプを駆動するものであってもよい。そして、前記フィードバック値に用いられるフィードバックゲインは、前記要求インタークーラ冷却効率ηreqが同一である場合において、前記クーラ通過ガス流量が多いほど大きくてもよい。
【０００９】
前記制御装置は、前記クーラ流出ガス温度を検出または推定する第４手段をさらに備えるものであってもよい。前記要求循環流量算出手段は、前記第４手段により検出または推定される前記クーラ流出ガス温度と前記目標温度Tgouttrgとの差の絶対値を小さくするためのフィードバック値を前記要求循環流量に加えて得られる値を、最終要求循環流量として算出してもよい。前記ポンプ駆動手段は、前記冷却水の循環流量が、算出された前記最終要求循環流量に近づくように前記電動ウォーターポンプを駆動するものであってもよい。そして、前記フィードバック値に用いられるフィードバックゲインは、前記冷却水の循環流量が同一である場合において、前記冷却水の温度Twが低いほど小さくてもよい。
【００１０】
前記内燃機関は、前記内燃機関の排気通路と吸気通路とを接続する排気ガス再循環通路を有し、前記排気ガス再循環通路を介して前記吸気通路に再循環排気ガスを導入する排気ガス再循環装置をさらに備えるものであってもよい。そして、前記要求インタークーラ冷却効率ηreqは、前記クーラ流出ガス温度が所定温度以上となるように決定される前記目標温度Tgouttrgに基づいて算出されてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、要求インタークーラ冷却効率およびクーラ通過ガス流量と要求循環流量との関係を規定する関係情報を用いて、要求インタークーラ冷却効率およびクーラ通過ガス流量に基づいて要求循環流量が算出される。この要求インタークーラ冷却効率は、クーラ流入ガス温度、冷却水温度、およびクーラ流出ガスの目標温度に基づいて規定されている。このため、このような要求循環流量の算出手法によれば、要求循環流量の算出に用いられる関係情報を、クーラ流入ガス温度、冷却水温度および上記目標温度に応じて変化させるという態様で備えておく必要がない。すなわち、本発明に係る関係情報では、これらのクーラ流入ガス温度、冷却水温度および上記目標温度の変化が反映される要求インタークーラ冷却効率と、クーラ通過ガス流量および要求循環流量との関係を単純に規定しておけばよくなる。このため、本発明によれば、関係情報の取得のための適合工数の削減を図りつつ、当該関係情報に基づいて要求循環流量を適切に算出できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。
【図２】本発明の実施の形態１の流出ガス温度制御を行うために実行されるルーチンを示すフローチャートである。
【図３】Ｉ／Ｃ冷却効率ηおよびクーラ通過ガス流量Gと、冷却水流量Qwとの関係で、インタークーラの冷却特性を表した図である。
【図４】Ｉ／Ｃ冷却効率ηおよびクーラ通過ガス流量Gと、冷却水流量Qwとの関係で、インタークーラの冷却特性を表した図である。
【図５】重み付け係数Kwtの設定の一例を表した図である。
【図６】本発明の実施の形態２の流出ガス温度制御を行うために実行されるルーチンを示すフローチャートである。
【図７】図６に示すルーチンの処理に従って実行されたフィードバック制御を伴う流出ガス温度制御の動作の一例を表したタイムチャートである。
【図８】ＣＨＲ法を利用して決定されたフィードバックゲインKの設定例を表した図である。
【図９】ＬＰＬ式のＥＧＲ装置を備える内燃機関の構成の一例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
まず、図１〜図３を参照して、本発明の実施の形態１について説明する。
【００１４】
［実施の形態１のシステム構成］
図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。図１に示すシステムは、内燃機関１０を備えている。内燃機関１０は、車両に搭載され、その動力源とされている。内燃機関１０は、ここでは、一例として圧縮着火式エンジンであるとするが、本発明の対象となる内燃機関は、圧縮着火式エンジンに限らず、火花点火式エンジンであってもよい。
【００１５】
内燃機関１０の各気筒には、吸気通路１２と排気通路１４とが連通している。吸気通路１２の入口付近には、エアクリーナ１６が設けられている。エアクリーナ１６には、吸気通路１２に取り入れられた空気の流量（吸入空気流量）を計測するエアフローセンサ１８が取り付けられている。
【００１６】
内燃機関１０は、吸入空気を過給する過給機の一例として、コンプレッサ２０ａとタービン２０ｂとを有するターボ過給機２０を備えている。コンプレッサ２０ａは、エアクリーナ１６よりも下流側の吸気通路１２に配置されており、一方、タービン２０ｂは、排気通路１４に配置されている。コンプレッサ２０ａは、排気ガスの排気エネルギによって作動するタービン２０ｂを用いて回転駆動される。
【００１７】
コンプレッサ２０ａよりも下流側の吸気通路１２には、コンプレッサ２０ａによって過給された吸入ガス（内燃機関１０では、吸入空気）を冷却するためのインタークーラ２２が配置されている。より具体的には、インタークーラ２２は、水冷式であり、吸入ガスと冷却水とを熱交換させる熱交換器である。内燃機関１０は、冷却水が流れる冷却水循環回路２４を備えている。インタークーラ２２の内部には、冷却水が流通する内部通路（図示省略）が形成されている。この内部通路が冷却水循環回路２４に接続されている。
【００１８】
また、冷却水循環回路２４には、インタークーラ２２を流通するように冷却水を循環させる電動式のウォーターポンプ（Ｗ／Ｐ）２６が配置されている。冷却水循環回路２４には、冷却水が吸入ガスから受け取った熱を放出させるために、冷却水と外気とを熱交換させるラジエータ２８が配置されている。
【００１９】
内燃機関１０は、排気ガスの一部を吸気通路１２に還流させる排気ガス再循環装置（ＥＧＲ装置）３０を備えている。ＥＧＲ装置３０は、ＥＧＲ通路３２とＥＧＲバルブ３４とを含んでいる。ＥＧＲ通路３２は、タービン２０ｂよりも上流側の排気通路１４と、コンプレッサ２０ａよりも下流側（本実施形態の場合には、インタークーラ２２よりもさらに下流側）の吸気通路１２とを接続するように構成されている。すなわち、ＥＧＲ装置３０は、いわゆる高圧ループ（ＨＰＬ）式のＥＧＲ装置である。ＥＧＲバルブ３４は、ＥＧＲ通路３２を流れるＥＧＲガスの流量を調整するように構成されている。
【００２０】
さらに、図１に示すシステムは、内燃機関１０を制御する制御装置として、電子制御ユニット（ＥＣＵ）４０とともに、下記の各種アクチュエータを駆動するための駆動回路（図示省略）などを備えている。ＥＣＵ４０は、少なくとも入出力インターフェースとメモリ４０ａと演算処理装置（ＣＰＵ）４０ｂとを備え、図１に示すシステム全体の制御を行うものである。入出力インターフェースは、内燃機関１０およびこれを搭載する車両に取り付けられた各種センサからセンサ信号を取り込むとともに、内燃機関１０が備える各種アクチュエータに対して操作信号を出力するために設けられている。メモリ４０ａには、内燃機関１０を制御するための各種の制御プログラムおよびマップ等が記憶されている。ＣＰＵ４０ｂは、制御プログラム等をメモリ４０ａから読み出して制御プログラムを実行し、取り込んだセンサ信号に基づいて各種アクチュエータの操作信号を生成する。
【００２１】
ＥＣＵ４０が信号を取り込むセンサには、上述したエアフローセンサ１８に加え、クランク軸の回転位置およびエンジン回転速度を取得するためのクランク角センサ４２、ならびに温度センサ４４、４６、４８等のエンジン運転状態を取得するための各種センサが含まれる。温度センサ４４は、インタークーラ２２に流入する吸入ガス（以下、「クーラ流入ガス」と称する）の温度Tginを検出し、温度センサ４６は、インタークーラ２２から流出した吸入ガス（以下、「クーラ流出ガス」と称する）の温度Tgoutを検出し、温度センサ４８は、冷却水循環回路２４内の冷却水温度（本実施形態では、一例として、インタークーラ２２に流入する冷却水の温度）Twを検出する。また、ＥＣＵ４０が操作信号を出すアクチュエータには、上述したＷ／Ｐ２６に加え、内燃機関１０の気筒に燃料を供給するための燃料噴射弁５０等のエンジン運転を制御するための各種アクチュエータ（図示省略）が含まれる。
【００２２】
［実施の形態１の動作］
（インタークーラの流出ガス温度制御の概要）
上述の構成を有する本実施形態のシステムによれば、Ｗ／Ｐ２６を駆動することで、インタークーラ２２を利用して吸入ガスを冷却することができる。ここで、ＥＧＲ装置３０を利用してＥＧＲガスの導入が行われる状況下においてＷ／Ｐ２６が駆動されると、インタークーラ２２よりも下流側の吸気通路１２において、インタークーラ２２によって冷却された吸入ガス（クーラ流出ガス）に対してＥＧＲガスが合流することになる。その結果としてＥＧＲガスが露点以下に冷やされることがあると、ＥＧＲガス中の水分が凝縮し、凝縮水が発生する。一方、インタークーラ２２による吸入ガスの冷却が不足したために筒内に流入する吸入ガスの温度が高すぎると、ＮＯｘ排出量の増加もしくはエンジン出力の低下が懸念される。
【００２３】
そこで、本実施形態におけるW／P２６の駆動制御（冷却水の流量制御）は、上述の凝縮水の発生を抑制しつつ吸入ガスを適切に冷却できるようにするために、次のような流出ガス温度制御として実行される。この流出ガス温度制御は、クーラ流出ガス温度Tgoutが目標温度Tgouttrgに近づくようにＷ／Ｐ２６によって冷却水の循環流量（体積流量であり以下、単に「冷却水流量」とも称する）Qwを調整するというものである。
【００２４】
ここで、クーラ流出ガス温度Tgoutを目標温度Tgouttrgに近づくようにするための要求循環流量Qwreqは、内燃機関１０の運転状態等に応じて異なるものとなる。そこで、エンジン負荷およびエンジン回転速度と、要求循環流量Qwreqとの関係を規定するマップ（図示省略）を備えておき、そのようなマップを参照して、エンジン負荷およびエンジン回転速度に応じた要求循環流量Qwreqを算出する構成を採用することが考えられる。しかしながら、エンジン負荷およびエンジン回転速度に基づいて要求循環流量Qwreqを適切に定めるためには、上記マップを、外気状態（外気の温度、圧力など）を考慮して複数枚備えておく必要がある。これは、外気状態が変化すると、目標温度Tgouttrg、冷却水温度Tw、クーラ流入ガス温度Tgin、およびクーラ通過ガス流量Gが変化するためである。その結果、上記マップの構築に関する適合工数が多大となってしまうことが懸念される。
【００２５】
（実施の形態１の特徴的動作）
そこで、上記の課題に鑑み、本実施形態では、次の図２に示すルーチンの処理に従って要求循環流量Qwreqを算出することとした。そのうえで、算出される要求循環流量Qwreqに近づくようにＷ／Ｐ２６を駆動することとした。
【００２６】
図２は、本発明の実施の形態１の流出ガス温度制御を行う際にＥＣＵ４０によって実行されるルーチンを示すフローチャートである。なお、本ルーチンは、内燃機関１０の始動に伴って起動し、内燃機関１０の運転中に所定の制御周期で繰り返し実行されるものとする。
【００２７】
図２に示すルーチンでは、ＥＣＵ４０は、まず、クーラ流出ガスの目標温度Tgouttrgを算出する（ステップ１００）。目標温度Tgouttrgは、ＥＧＲガスが導入されたとしても凝縮水が発生しない温度として算出される。より具体的には、目標温度Tgouttrgは、インタークーラ２２の下流において吸入ガス（クーラ流出ガス温度Tgoutの吸入空気）とＥＧＲガスとが混合した際に、ＥＧＲガスの温度がその露点以下に低下しないようにするために必要とされる最低温度Tgout1として設定される。すなわち、目標温度Tgouttrgは、吸入空気と混合した後のＥＧＲガスの温度がその露点以下にならないような温度であればよいため、目標温度Tgouttrg自体は、上記ＥＧＲガスの露点を下回っていてもよい。なお、目標温度Tgouttrgは、この温度Tgout1よりも所定量だけ大きな温度であってもよい。ＥＧＲガスの温度は、内燃機関１０の運転状態（ここでは、一例として、エンジン回転速度とエンジン負荷（燃料噴射量）とに着目）の変化に伴って変化する。このため、目標温度Tgouttrgは、運転状態に応じた値であることが望ましい。そこで、ＥＣＵ４０には、運転状態との関係で目標温度Tgouttrgを定めたマップ（図示省略）が記憶されている。本ステップ１００では、そのようなマップを参照して、運転状態に応じた目標温度Tgouttrgが算出される。
【００２８】
次に、ＥＣＵ４０は、温度センサ４６を用いてクーラ流出ガス温度Tgoutを検出する（ステップ１０２）。次いで、ＥＣＵ４０は、吸入ガスの冷却要求があるか否かを判定する（ステップ１０４）。冷却要求の有無は、例えば、次のような手法で判定することができる。具体的には、ステップ１０２にて検出されたクーラ流出ガス温度Tgoutが第１所定値（一例として、ステップ１００において算出された目標温度Tgouttrg）よりも高い場合に、冷却要求があると判定する。そして、クーラ流出ガス温度Tgoutが第２所定値（第１所定値よりも所定量だけ小さな値）未満である場合に、冷却要求はないと判定する。この手法によれば、内燃機関１０の始動後にクーラ流入ガス温度Tginが上昇していき、その結果として、クーラ流出ガス温度Tgoutが第１所定値（目標温度Tgouttrg）を上回ると、冷却要求があると判定される。その後は、クーラ流出ガス温度Tgoutが第２所定値を下回らない限り、冷却要求があると判定される状態が継続される。そして、第２所定値を下回る程度にまでクーラ流出ガス温度Tgoutが低下した場合（例えば、アイドリング運転が長く続いた場合）には、冷却要求はないと判定される。
【００２９】
ステップ１０４において冷却要求がないと判定された場合には、ＥＣＵ４０は、本ルーチンの今回の処理サイクルを速やかに終了する。一方、冷却要求があると判定した場合には、ＥＣＵ４０は、次いで、温度センサ４４を用いてクーラ流入ガス温度Tginを検出し（ステップ１０６）、そして、温度センサ４８を用いて冷却水温度Twを検出する（ステップ１０８）。また、ＥＣＵ４０は、エアフローセンサ１８を用いて、インタークーラ２２を通過する単位時間当たりの吸入ガスの流量（質量流量であり、以下、「クーラ通過ガス流量」と称する）Gを検出する（ステップ１１０）。
【００３０】
次に、ＥＣＵ４０は、インタークーラ２２に要求される冷却効率である要求Ｉ／Ｃ冷却効率ηreqを算出する（ステップ１１２）。ここで、図３は、Ｉ／Ｃ冷却効率ηおよびクーラ通過ガス流量Gと、冷却水流量Qwとの関係で、インタークーラ２２の冷却特性を表した図である。冷却水がインタークーラ２２を通過する場合におけるＩ／Ｃ冷却効率η、クーラ通過ガス流量G、および上記冷却水流量Qwの間には、図３に示すような関係がある。より具体的には、図３に示すように、インタークーラ２２の冷却効率（Ｉ／Ｃ冷却効率）ηは、同一のクーラ通過ガス流量Gの下では、冷却水流量Qwが多いほど高くなる。また、Ｉ／Ｃ冷却効率ηは、ある冷却水流量Qwの下でのＩ／Ｃ冷却効率ηは、クーラ通過ガス流量Gが少ないほど高くなる。
【００３１】
ここでいうＩ／Ｃ冷却効率ηは、次の（１）式のように、クーラ流入ガス温度Tginとクーラ流出ガス温度Tgoutとの差を、クーラ流入ガス温度Tginと冷却水温度Twとの差で除することによって得られる値である。したがって、この冷却特性と上記（１）式とによれば、Ｉ／Ｃ冷却効率ηを構成するパラメータ（クーラ流入ガス温度Tgin、クーラ流出ガス温度Tgoutおよび冷却水温度Tw）と、クーラ通過ガス流量Gおよび冷却水流量Qwとの関係が特定される。
【数２】
0006265197.tif 000003
【００３２】
一方、以下に示す（２）式の右辺は、（１）式の右辺のクーラ流出ガス温度Tgoutの項に目標温度Tgouttrgが代入されたものである。このため、この右辺の値は、クーラ流出ガス温度Tgoutがある目標温度TgouttrgとなっているときのI／C冷却効率ηに相当する。本実施形態では、このように算出されるI／C冷却効率ηが要求Ｉ／Ｃ冷却効率ηreqとして扱われる。本ステップ１１２では、要求Ｉ／Ｃ冷却効率ηreqが、ステップ１００、１０６および１０８の処理により取得される値Tgouttrg、TginおよびTwを（２）式に代入することで得られる値として算出される。
【数３】
0006265197.tif 000004
【００３３】
次に、ＥＣＵ４０は、要求循環流量Qwreqを算出する（ステップ１１４）。図３に示すように、I／C冷却効率ηとクーラ通過ガス流量Gと冷却水流量Qwとの間には相関がある。したがって、図３に示す各特性線上において要求I／C冷却効率ηreqに対応する冷却水流量Qwは、要求I／C冷却効率ηreqの算出の基礎となるクーラ流入ガス温度Tginおよび冷却水温度Twの下で目標温度Tgouttrgの実現に必要な値、すなわち、要求循環流量Qwreqに相当する。そして、クーラ通過ガス流量Gが決まると、図３に示す関係により、要求I／C冷却効率ηreqに対応する要求循環流量Qwreqが１つに定まることになる。
【００３４】
そこで、ＥＣＵ４０には、図３に示すような冷却特性と同じ特性を用いて、要求Ｉ／Ｃ冷却効率ηreqおよびクーラ通過ガス流量Gと要求循環流量Qwreqとの関係を規定した１枚のマップ（以下、便宜上、「マップＭ」と称する）が記憶されている（マップＭの図示は省略）。より具体的には、このマップＭでは、図３に示すような冷却特性と同様に、要求Ｉ／Ｃ冷却効率ηreqが高いほど要求循環流量Qwreqが多くなり、かつ、クーラ通過ガス流量Gが多いほど要求循環流量Qwreqが多くなるという関係が規定されている。本ステップ１１４では、このようなマップＭを参照して、ステップ１１２および１１０においてそれぞれ取得された要求Ｉ／Ｃ冷却効率ηreqおよび通過ガス流量Gに対応する要求循環流量Qwreqが算出される。
【００３５】
次に、ＥＣＵ４０は、Ｗ／Ｐ２６の駆動を実行する（ステップ１１６）。より具体的には、冷却水流量Qwが要求循環流量Qwreqに近づくようにＷ／Ｐ２６の駆動電力が制御される。このようなＷ／Ｐ２６の駆動電力の制御は、例えば、Ｗ／Ｐ２６の電動機（図示省略）に印加する電圧のデューティ比を変化させることによって行うことができる。具体的には、電圧のデューティ比は、要求循環流量Qwreqが多いほど大きくされる。
【００３６】
以上説明した図２に示すルーチンの処理によれば、要求循環流量Qwreqは、マップＭを用いて要求Ｉ／Ｃ冷却効率ηreqおよびクーラ通過ガス流量Gに基づく値として算出される。要求Ｉ／Ｃ冷却効率ηreqは、上記（２）式に示すように、クーラ流入ガス温度Tgin、冷却水温度Twおよび目標温度Tgouttrgをパラメータとして規定されている。このように規定される要求Ｉ／Ｃ冷却効率ηreqをマップ軸の１つとするマップＭを用いることにより、１枚のマップで（すなわち、クーラ流入ガス温度Tgin、冷却水温度Twおよび目標温度Tgouttrgに応じてマップを複数枚に分ける必要なしに）、外気状態によらずに（すなわち、クーラ流入ガス温度Tginおよび冷却水温度Twが変化したとしても）一意的に要求循環流量Qwreqを算出できるようになる。また、目標温度Tgouttrgが変化したとしても、１枚のマップで要求循環流量Qwreqを算出できるようになる。このため、本実施形態の手法によれば、マップの取得のための適合工数の削減を図りつつ、要求循環流量Qwreqを適切に算出できるようになる。
【００３７】
また、本実施形態によれば、インタークーラ２２の下流における吸入ガス（吸入空気）とＥＧＲガスとの合流部での凝縮水の発生を抑制する観点を含めて設定された目標温度Tgouttrgに基づいて、要求Ｉ／Ｃ冷却効率ηreqが算出される。これにより、上記凝縮水の対策を図りつつ、１枚のマップＭを用いて、要求循環流量Qwreqを適切に算出できるようになる。
【００３８】
なお、上述した実施の形態１においては、マップＭが本発明における「関係情報」に相当し、そして、温度Tgout1が本発明における「所定温度」に相当している。また、ＥＣＵ４０がステップ１０６の処理を実行することにより本発明における「第１手段」が実現されており、ＥＣＵ４０がステップ１０８の処理を実行することにより本発明における「第２手段」が実現されており、ＥＣＵ４０がステップ１１０の処理を実行することにより本発明における「第２手段」が実現されており、ＥＣＵ４０がステップ１１２の処理を実行することにより本発明における「要求冷却効率算出手段」が実現されており、ＥＣＵ４０がステップ１１１４の処理を実行することにより本発明における「要求循環流量算出手段」が実現されており、そして、ＥＣＵ４０がステップ１１６の処理を実行することにより本発明における「ポンプ駆動手段」が実現されている。
【００３９】
実施の形態２．
次に、図４〜図７を主に参照して、本発明の実施の形態２について説明する。以下の説明では、実施の形態２のシステム構成の一例として、図１に示す構成が用いられているものとする。
【００４０】
［実施の形態２の動作］
（流出ガス温度制御が伴うフィードバック制御）
上述した実施の形態１において要求Ｉ／Ｃ冷却効率ηreqとクーラ通過ガス流量Gとに基づいて算出される要求循環流量Qwreqは、クーラ流出ガス温度Tgoutを目標温度Tgouttrgに近づけるうえでのフィードフォワード値に相当するといえる。以下、要求循環流量Qwreqを「フィードフォワード値Qwreq」とも称する。本実施形態の流出ガス温度制御では、上述した実施の形態１とは異なり、上記フィードフォワード値Qwreqと以下に示すフィードバック値Qwfbとを加算して得られる値が、最終的な要求循環流量（以下、「最終要求流量Qwreqf」と称する）として用いられる。
【００４１】
フィードバック値Qwfbは、詳細については後述するが、温度センサ４６によって検出されるクーラ流出ガス温度Tgoutとその目標温度Tgouttrgとの偏差ΔTと、フィードバックゲインKとを用いて算出することができる。このようなフィードバック値Qwfbを併せ持つようにすれば、フィードフォワード値Qwreqだけでは対処し切れないクーラ流出ガス温度Tgoutの過渡的な変化、あるいは車両のエンジンルーム内の温度等の環境変化に対して、より適切に対応できるようになるといえる。
【００４２】
（フィードバック制御を行う際の課題）
フィードバック制御で用いられるフィードバックゲインは、固定値とされることが一般的である。しかしながら、本実施形態のフィードバック制御においては、フィードバックゲインを単に固定値としたのでは、内燃機関１０の運転状態のどのような変化の態様に対してもクーラ流出ガス温度Tgoutの収束性能を同等に確保することが以下に説明する理由によって難しくなる。ここでいうクーラ流出ガス温度Tgoutの収束性能とは、より具体的には、フィードバック制御によってクーラ流出ガス温度Tgoutを目標温度Tgouttrgに向けて収束させていく過程で要するクーラ流出ガス温度Tgoutの収束時間の短縮と、上記の過程における目標温度Tgouttrgに対するクーラ流出ガス温度Tgoutの振幅の増加抑制とに関する性能のことである。
【００４３】
すなわち、内燃機関１０の運転状態が変化すると、それに伴ってクーラ流入ガスの状態（温度Tginと流量（＝クーラ通過ガス流量G））が変化し得る。そして、クーラ流入ガスの状態が変化すると、実施の形態１で説明したように要求循環流量Qwreqが変化するので冷却水流量Qwが変化する。フィードバックゲインKが固定値であると、これらのパラメータ（クーラ流入ガス温度Tgin、クーラ通過ガス流量Gおよび冷却水流量Qw）の変化がクーラ流出ガス温度Tgoutの収束性能に与える影響を適切に考慮されたフィードバック制御を行うことが難しい。
【００４４】
ここで、図４は、図３と同様に、Ｉ／Ｃ冷却効率ηおよびクーラ通過ガス流量Gと、冷却水流量Qwとの関係で、インタークーラ２２の冷却特性を表した図である。図４中において、クーラ通過ガス流量Gがある値（G1）であるときの特性線上で、冷却水流量QwがQw1、Qw2およびQw3である点をそれぞれP1、P2およびP3とする。同様に、クーラ通過ガス流量Gが別の値（G2）であるときの特性線上で、冷却水流量QwがQw1、Qw2およびQw3である点をそれぞれP1’、P2’およびP3’とする。なお、Qw1<Qw2<Qw3であり、G1<G2である。
【００４５】
図４に示す冷却特性では、冷却水流量Qwの変化に対するＩ／Ｃ冷却効率ηの変化の度合い（図４に示す特性線上の各点を通る接線の傾き）は一律ではない。具体的には、クーラ通過ガス流量GがG1である特性線上において、点P2を通る接線S2の傾きは低冷却水流量Qw側の点P1を通る接線S1の傾きよりも小さく、点P3を通る接線S3の傾きは低冷却水流量Qw側の点P2を通る接線S2の傾きよりも小さい。同様に、クーラ通過ガス流量GがG2である特性線上において、点P2’を通る接線S2'の傾きは点P1’を通る接線S1'の傾きよりも小さく、点P3’を通る接線S3'の傾きは点P2’を通る接線S2'の傾きよりも小さい。このように、図４に示す冷却特性を冷却水流量Qwの観点で見た場合、各クーラ通過ガス流量Gでの特性線の接線の傾きは、冷却水流量Qwが多いほど小さくなるといえる。より具体的には、図４に示す冷却特性を冷却水流量Qwの観点で見た場合には、低冷却水流量Qw側では、冷却水流量Qwのある変化に対するＩ／Ｃ冷却効率ηの変化の度合い（すなわち、図４中の特性線の接線の傾き）は相対的に大きく、一方、高冷却水流量Qw側では、冷却水流量Qwのある変化に対するＩ／Ｃ冷却効率ηの変化の度合い（上記接線の傾き）は相対的に小さくなる。このような傾きの特性が得られる理由は、各特性線において、Ｉ／Ｃ冷却効率ηの最大値付近では、冷却水流量Qwの増加に伴うＩ／Ｃ冷却効率ηの増加が頭打ちとなるためである。そして、このような理由での傾きの減少は、クーラ通過ガス流量Gが少ないほど、より低冷却水流量Qw側において見られるようになる。
【００４６】
また、図４に示す冷却特性をクーラ通過ガス流量Gの観点で見た場合、上記接線の傾きの大小関係は、対象とする冷却水流量Qwにおいて相違する。具体的には、図４中に例示するG1とG2とを比較した場合、ある循環流量Qw4以下の冷却水流量Qwの範囲内では、同一の冷却水流量Qwにおける上記接線の傾きは、低冷却水流量Qw側のG1での値の方がG2での値よりも大きくなる。逆に、上記循環流量Qw4よりも多い冷却水流量Qwの範囲内では、同一の冷却水流量Qwにおける上記接線の傾きは、高冷却水流量Qw側のG2での値の方がG1での値よりも大きくなる。この関係は、G1とG2以外の任意の２つのクーラ通過ガス流量G間においても成立する。このように、異なるクーラ通過ガス流量Gの間では、冷却水流量Qwに応じて、上記接線の傾きの大小関係が逆転する。一方、図４において、Ｉ／Ｃ冷却効率ηが同一である場合の上記接線の傾きは、冷却水流量Qwの領域によらずに、クーラ通過ガス流量Gが多いほど低くなるといえる。
【００４７】
以上説明した図４に示す冷却特性の特徴から、冷却水流量Qwまたはクーラ通過ガス流量Gが変化すると、図４に示す特性線の接線の傾き（すなわち、冷却水流量Qwの変化に対するＩ／Ｃ冷却効率ηの変化の度合い）が変化する。その結果、同一の大きさの上記偏差ΔTを解消するために必要な冷却水流量Qwの変化量（すなわち、フィードバック値Qwfb）が異なるものとなる。したがって、冷却水流量Qwおよびクーラ通過ガス流量Gの大きさによらずに一律のフィードバックゲインKが用いられると、冷却水流量Qwまたはクーラ通過ガス流量Gがどのような流量域で変化したときであってもクーラ流出ガス温度Tgoutの上記振幅を同等に抑えることが困難となる。また、内燃機関１０の運転状態の変化の態様に応じてフィードバックゲインKが適切に設定されていないと、単位時間当たりのフィードバック値（冷却水流量Qwの補正量）が過大もしくは過小となってしまうことがある。その結果、クーラ流出ガス温度Tgoutの挙動の安定性を確保することが難しくなり、内燃機関１０の運転状態の変化の態様によらずに、クーラ流出ガス温度Tgoutの収束時間を同等に抑制することが困難となる。
【００４８】
（フィードバックゲインKに対する特徴的な重み付けの手法）
そこで、本実施形態では、フィードバックゲインKに対して以下の手法での重み付けが行われる。具体的には、フィードバックゲインKは、固定値であるベースゲインKbaseと、以下のように可変される重み付け係数Kwtとの積として算出される。
【００４９】
図５は、重み付け係数Kwtの設定の一例を表した図である。図５（Ａ）は、冷却水流量Qwの観点での重み付け係数Kwtの設定をクーラ通過ガス流量G1、G2を例示しつつ表したものである。既述したように、図４に示す冷却特性を冷却水流量Qwの観点で見た場合、各クーラ通過ガス流量Gでの特性線の接線の傾き（すなわち、冷却水流量Qwの変化に対するＩ／Ｃ冷却効率ηの変化の度合い）は、冷却水流量Qwが多いほど小さくなる。そこで、本実施形態では、図４に示す冷却特性を考慮して、図５（Ａ）に示すように、重み付け係数Kwtは、同一のクーラ通過ガス流量Gの下で、要求循環流量Qwreqが多いほど大きくなるように設定される。このような設定によれば、冷却水流量Qwが変化した場合に、冷却水流量Qwの変化に対するＩ／Ｃ冷却効率ηの変化の度合いが大きいほど、重み付け係数Kwtを小さく設定することができる。
【００５０】
図５（Ｂ）は、クーラ通過ガス流量Gの観点での重み付け係数Kwtの設定をクーラ通過ガス流量G1、G2を例示しつつ表したものである。既述したように、Ｉ／Ｃ冷却効率ηが同一である場合の上記接線の傾きは、冷却水流量Qwの領域によらずに、クーラ通過ガス流量Gが多いほど低くなる。そこで、本実施形態では、図４に示す冷却特性を考慮して、図５（Ｂ）に示すように、重み付け係数Kwtは、要求Ｉ／Ｃ冷却効率ηreqが同一である場合に、クーラ通過ガス流量Gが多いほど大きくなるように設定される。このような設定によれば、クーラ通過ガス流量Gが変化した場合に、冷却水流量Qwの変化に対するＩ／Ｃ冷却効率ηの変化の度合いが大きいほど、重み付け係数Kwtを小さく設定することができる。
【００５１】
図６は、本発明の実施の形態２の流出ガス温度制御を行う際にＥＣＵ４０によって実行されるルーチンを示すフローチャートである。なお、図６において、実施の形態１における図２に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【００５２】
図６に示すルーチンでは、ＥＣＵ４０は、ステップ１１４においてフィードフォワード値（要求循環流量）Qwreqを算出した後に、クーラ流出ガス温度Tgoutと目標温度Tgouttrgとの偏差（の絶対値）ΔTを算出する（ステップ２００）。
【００５３】
次に、ＥＣＵ４０は、ベースゲインKbaseを取得する（ステップ２０２）。ここで、本実施形態で実施される流出ガス温度制御が伴うフィードバック制御は、一例として、ＰＩＤ制御であるとする。したがって、フィードバック値Qwfbは、以下の（３）式のように、比例項（Ｐ項）Qwfbpと積分項（Ｉ項）Qwfbiと微分項（Ｄ項）Qwfbdとの和として表すことができる。（３）式に示すように、比例項Qwfbpは、上記偏差ΔTと比例項ゲインKpとの積であり、積分項Qwfbiは、時間tに関する上記偏差ΔTの積分値と積分項ゲインKiとの積であり、微分項Qwfbdは、時間tに関する上記偏差ΔTの微分値と微分項ゲインKdとの積である。
【数４】
0006265197.tif 000005
【００５４】
既述したように、本実施形態で用いられるフィードバックゲインKは、ベースゲインKbaseと重み付け係数Kwtとの積として算出される値である。したがって、比例項、積分項および微分項の各項のフィードバックゲインKp、KiおよびKdは、以下の（４）〜（６）式に示すように、比例項ベースゲインKpbaseと重み付け係数Kwtとの積、積分項ベースゲインKibaseと重み付け係数Kwtとの積、および、微分項ベースゲインKdbaseと重み付け係数Kwtとの積として表すことができる。
【数５】
0006265197.tif 000006
【００５５】
ＥＣＵ４０には、固定値として事前にそれぞれ設定された各項のベースゲインKpbase、KibaseおよびKdbaseが記憶されている。本ステップ２０２では、ＥＣＵ４０に記憶されている各項のゲインKpbase等が取得される。
【００５６】
次に、ＥＣＵ４０は、重み付け係数Kwtを算出する（ステップ２０４）。ＥＣＵ４０には、図４中の各特性線上の各点（点P1〜P3、P1’〜P3’など）を通る接線の傾きの逆数と、要求循環流量（フィードフォワード値）Qwreqおよびクーラ通過ガス流量Gとの関係を規定するマップ（図示省略）が記憶されている。
【００５７】
本ステップ２０４では、上述のようなマップを参照し、ステップ１１４にて算出された要求循環流量（フィードフォワード値）Qwreqと、ステップ１１０にて検出されたクーラ通過ガス流量Gとに対する上記接線（現在の要求循環流量Qwreqと現在のクーラ通過ガス流量Gとで特定される点Pでの特性線の接線）の傾きの逆数が、重み付け係数Kwtとして算出される。例えば、現在の要求循環流量Qwreqおよび現在のクーラ通過ガス流量GがそれぞれQw1およびG1である場合には、点P1（図４参照）での特性線の傾きS1の逆数が、今回の処理サイクルにおける重み付け係数Kwtとして算出される。このような手法で算出される重み付け係数Kwtは、上記傾きの逆数が大きいほど大きくなる。
【００５８】
既述したように、図４に示す冷却特性では、上記傾きは、同一のクーラ通過ガス流量Gの下で、冷却水流量Qwが多いほど小さくなる。また、上記傾きは、要求Ｉ／Ｃ冷却効率ηreqが同一である場合には、冷却水流量Qwの領域によらずに、クーラ通過ガス流量Gが多いほど低くなる。したがって、上記傾きの逆数を重み付け係数Kwtとして算出する本ステップ２０４の処理によれば、同一のクーラ通過ガス流量Gの下で、要求循環流量（フィードフォワード値）Qwreqが多いほど大きくなるように重み付け係数Kwtを設定することができる。そして、要求Ｉ／Ｃ冷却効率ηreqが同一である場合に、クーラ通過ガス流量Gが多いほど大きくなるように重み付け係数Kwtを設定することができる。すなわち、図５に示す傾向で、重み付け係数Kwtを設定することができる。なお、ここでは、要求循環流量Qwreqをマップ軸の１つとして用いるマップを参照する例について説明しているが、冷却水流量Qwに関するマップ軸は、要求循環流量Qwreqに代え、冷却水流量Qwの実測値であってもよい。したがって、重み付け係数Kwtは、冷却水流量Qwの実測値に基づいて算出されるようになっていてもよい。冷却水流量Qwの実測値は、例えば、冷却水循環回路２４に対して流量センサを備えることによって取得することができる。
【００５９】
次に、ＥＣＵ４０は、フィードバック値Qwfbを算出する（ステップ２０６）。具体的には、まず、ステップ２０２にて取得された各項のベースゲインKpbase、KibaseおよびKdbaseと、ステップ２０４にて算出された重み付け係数Kwtとを用いて、上記（４）〜（６）式の関係から各項のフィードバックゲインKp、KiおよびKdが算出される。そのうえで、算出された各項のフィードバックゲインKp等と、ステップ２００にて算出された偏差ΔTとを用いて、上記（３）式の関係からフィードバック値Qwfbが算出される。
【００６０】
次に、ＥＣＵ４０は、ステップ１１４にて算出されたフィードフォワード値Qwreqと、ステップ２０６にて算出されたフィードバック値Qwfbとを足し合わせることによって、最終要求流量Qwreqfを算出する（ステップ２０８）。本ルーチンの場合には、ステップ２０８に続くステップ１１６では、冷却水流量Qwが最終要求流量Qwreqfに近づくようにW／Ｐ２６の駆動電力を制御するという態様で、Ｗ／Ｐ２６の駆動が実行されることになる。
【００６１】
以上説明した図６に示すルーチンの処理によれば、実施の形態１と同様に算出される要求循環流量（フィードフォワード値）Qwreqに対してフィードバック値Qwfbを加えて得られる値が最終要求流量Qwreqfとして使用される。そして、このフィードバック値Qwfbの算出に用いられるフィードバックゲインK（Kp、KiおよびKd）には、要求循環流量Qwreqおよびクーラ通過ガス流量Gの大きさに応じた重み付けが施されている。具体的には、フィードバックゲインKは、クーラ通過ガス流量Gが同一である場合に、要求循環流量（フィードフォワード値）Qwreqが多いほど大きくなり、かつ、要求Ｉ／Ｃ冷却効率ηreqが同一である場合に、クーラ通過ガス流量Gが多いほど大きくなるという態様で重み付けされている。
【００６２】
上記の重み付けによれば、冷却水流量Qwおよびクーラ通過ガス流量Gの少なくとも一方が変化した場合に、冷却水流量Qwの変化に対するＩ／Ｃ冷却効率ηの変化の度合いが大きいほど、フィードバックゲインKを小さくすることができる。このため、内燃機関１０の運転状態の変化に伴うクーラ流入ガス状態（温度Tgin、流量G）の変化、さらには、この変化に伴う冷却水流量Qwの変化にかかわらず、フィードバック値Qwfbを適切に変更することができるようになる。具体的には、要求循環流量Qwreqの変化に伴う冷却水流量Qwの変化、またはクーラ通過ガス流量Gの変化に伴って、クーラ流出ガス温度Tgoutの上記振幅が大きくなることを抑制することができる。また、単位時間当たりのフィードバック値Qwfbの過不足が生じることを抑制し、その結果として、これらの変化によらずにクーラ流出ガス温度Tgoutの収束時間を適切なものとすることができる。以上のことから、本実施形態の流出ガス温度制御によれば、内燃機関１０の運転状態のどのような変化の態様に対しても、クーラ流出ガス温度Tgoutの収束性能を同等に確保することが可能となる。以下に、図７を参照して、一例を挙げて本実施形態の流出ガス温度制御の利点について補足的に説明する。
【００６３】
図７は、図６に示すルーチンの処理に従って実行されたフィードバック制御を伴う流出ガス温度制御の動作の一例を表したタイムチャートである。より具体的には、図７（Ａ）は、相対的に小さなエンジン負荷の変化があったときの動作例を示し、図７（Ｂ）は、相対的に大きなエンジン負荷の変化があったときの動作例を示している。
【００６４】
まず、図７（Ａ）に示す動作例について説明する。図７（Ａ）に示すように、エンジン負荷の増大に伴って、クーラ流入ガス状態が変化している（温度Tginおよび流量Gが増大している）。その結果、フィードフォワード値（要求循環流量）Qwreqが多くなる。冷却水流量Qwの変化に伴うクーラ流出ガス温度Tgoutの変化には遅れがある。このため、フィードフォワード値Qwreqが増やされても温度Tgoutは直ちに収束せず、偏差ΔTが生じ、かつ、偏差ΔTが時間経過とともに増えていく。その結果、フィードフォワード値Qwreqに対してフィードバック値Qwfbが加算され始める。フィードバック値Qwfbは、偏差ΔTの増加を抑制すべく偏差ΔTの増加に伴って増えていく。その後、フィードフォワード値Qwreqおよびフィードバック値Qwfbの増量の作用によって偏差ΔTが減少し始めると、フィードバック値Qwfbが小さくなっていく。なお、図７（Ａ）に示す動作例のフィードバック値Qwfbは積分項Qwfbiを含んでいる。このため、クーラ流出ガス温度Tgoutが目標温度Tgouttrgに収束した後（偏差ΔTがゼロ相当に収束した後）にも積分項Qwfbi相当のフィードバック値Qwfbが残っている。
【００６５】
図７を参照して説明する流出ガス温度制御の一例では、図７（Ａ）に示す動作例の条件において、クーラ流出ガス温度Tgoutの良好な収束性能が得られる適切な値としてフィードバックゲインK（本実施形態のフィードバック制御のベースゲインKbaseに相当）が適合されているものとする。図７（Ｂ）中に実線で示す波形は、図７（Ａ）に示す動作例で用いられるものと同じ大きさのフィードバックゲインKが用いられた動作例を示している。図７（Ａ）に示す動作例に対して適切な大きさのフィードバックゲインKは、相対的にエンジン負荷の変化の大きな図７（Ｂ）に示す動作例に対しては十分な大きさとはいえない。このため、クーラ流出ガス温度Tgoutが目標温度Tgouttrgに対して大きく乖離し（振幅が大きくなり）、また、クーラ流出ガス温度Tgoutの収束に時間もかかっている。
【００６６】
これに対し、図７（Ｂ）中に破線で示す波形は、フィードバックゲインKに対して本実施形態の重み付け手法が用いられている動作例を示している。この動作例では、相対的に大きなエンジン負荷の増大に伴って、クーラ流入ガス温度Tginおよびクーラ通過ガス流量Gがより増大する。その結果、クーラ流入ガス温度Tginの増大に伴う要求循環流量Qwreqの増大に起因する重み付け係数Kwtの増大によって、同図中に実線で示す動作例と比べて、フィードバックゲインKが大きくされている。また、このフィードバックゲインKには、上述したクーラ通過ガス流量Gの観点での重み付け係数Kwtの設定も反映されている。
【００６７】
図７（Ｂ）中に破線で示す動作例では、上記のフィードバックゲインKの増大により、エンジン負荷の変化後の初期において、より十分な大きさのフィードバック値Qwfbが与えられている。その結果、クーラ流出ガス温度Tgoutの振幅およびその収束時間が図７（Ａ）に示す動作例と同等に抑えられている。
【００６８】
なお、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ４０がステップ１１４の処理とともにステップ２００〜２０８の処理を実行することにより本発明における「要求循環流量算出手段」が実現されている。
【００６９】
ところで、上述した実施の形態２においては、図４に示す特性線の各点を通過する接線の傾きの逆数を用いて、各項のフィードバックゲインKp、KiおよびKdの重み付け係数Kwtが設定される。しかしながら、本発明におけるフィードバックゲインの設定手法は、上述のものに限られず、例えば、公知のＣＨＲ法を利用して実験的に取得されるものであってもよい。ここで一例として取り上げるＣＨＲ法を利用した手法とは、所定クーラ流入ガス温度Tginおよび所定クーラ通過ガス流量G毎に、冷却水流量Qwをステップ的に変化させた場合に得られるクーラ流出ガス温度Tgoutのプロセス反応曲線を算出し、算出されたプロセス反応曲線に基づいて、フィードバックゲインKを決定するというものである。
【００７０】
図８は、ＣＨＲ法を利用して決定されたフィードバックゲインKの設定例を表した図である。なお、図８では、比例項ゲインKpおよび積分項ゲインKiの設定例を示しているが、微分項ゲインKdについても同様の考え方で設定することができる。また、図８（Ａ）および図８（Ｂ）は、同一のクーラ通過ガス流量Gでの設定例を示している。
【００７１】
図８（Ａ）は、冷却水温度TwがTw1であるときに用いられるゲインKp、Kiの設定を示し、図８（Ｂ）は、冷却水温度TwがTw2（<Tw1）であるときに用いられるゲインKp、Kiの設定を示している。図８（Ａ）および図８（Ｂ）の何れにおいても、冷却水流量Qwが多いほどゲインKp、Kiが大きくなるように設定されている。また、図８（Ａ）と図８（Ｂ）とを比較すると分かるように、ゲインKp、Kiは、同一の要求循環流量Qwreqの下では、低冷却水温度Tw側のTw2のときの値の方が高冷却水温度Tw側のTw1のときの値よりも小さくなっている。
【００７２】
図８に示す設定例を利用する場合には、図８の横軸を要求循環流量Qwreqに変更しつつ図８に示す関係を規定したマップを所定クーラ通過ガス流量G毎にＥＣＵ４０が備えておくことで、同一のクーラ通過ガス流量Gの下で要求循環流量Qwreqが多いほど大きなゲインKp、Kiを算出できるようになる。また、図８に示す関係のように、冷却水温度Twに応じて異なるように上記マップを設定しておくことで、要求循環流量Qwreqが同一である場合に、冷却水温度Twが低いほど小さなゲインKp、Kiを算出できるようになる。
【００７３】
ここで、図８に示す設定例に関連して、同一の要求循環流量Qwreqの下で、冷却水温度Twが低いほどフィードバックゲインKを小さくする設定の利点について説明する。すなわち、フィードバックゲインを単に固定値とした場合には、実施の形態２において説明した課題（すなわち、内燃機関１０の運転状態の変化の態様によらずにクーラ流出ガス温度Tgoutの収束性能を同等に確保すること）だけでなく、以下の課題もある。
【００７４】
すなわち、外気温度が変化すると、エンジンルーム内の温度環境が変化する。そして、この変化は、冷却水温度Twに影響を与える。具体的には、外気温度が低いと、冷却水温度Twが低くなる。冷却水温度Twが低いと、冷却水の粘度が高くなり、循環する冷却水の対流が弱くなる。冷却水の対流が弱くなることは、インタークーラ２２内での吸入ガスと冷却水との熱交換を妨げるように作用し、その結果として、クーラ流出ガス温度Tgoutの変化速度が遅くなる（時定数が増加する）。以上のことから、冷却水温度Tw（外気温度）の大きさによらずに一律のフィードバックゲインが用いられると、単位時間当たりのフィードバック値に過不足が生じることが懸念される。その結果、冷却水温度Twによらずにクーラ流出ガス温度Tgoutの収束時間を同等に抑制することが難しくなる可能性がある。このような課題に対し、図８に示すフィードバックゲインKの設定手法によれば、要求循環流量Qwreqが同一である場合に、冷却水温度Twが低いほどフィードバックゲインKを小さく設定することができる。これにより、クーラ流出ガス温度Tgoutの変化の時定数が大きくなる低冷却水温度Tw（低外気温度）下において、不必要に大きなフィードバック値Qwfbによって要求循環流量Qwreqを補正しないようにすることができる。その結果、目標温度Tgouttrgに対するクーラ流出ガス温度Tgoutのハンチングを抑制することができる。このため、冷却水温度Twによらずにクーラ流出ガス温度Tgoutの収束性能を同等に抑制することができるようになる。なお、ここでは、要求循環流量Qwreqが同一である場合における冷却水温度Twに応じたフィードバックゲインKの設定について説明したが、要求循環流量Qwreqに代え、冷却水流量Qwの実測値を用いて、冷却水流量Qwの実測値が同一である場合に、冷却水温度Twが低いほどフィードバックゲインKが小さく設定されていてもよい。
【００７５】
また、実施の形態２においては、フィードバックゲインKが要求循環流量Qwreqおよびクーラ通過ガス流量Gの観点で可変される例について説明を行った。また、図８に示すフィードバックゲインKの設定例においては、フィードバックゲインKが要求循環流量Qwreqおよび冷却水温度Twの観点で可変される例について説明を行った。しかしながら、本発明におけるフィードバックゲインの設定は、既述した設定態様以外にも、冷却水流量Qw（要求循環流量Qwreqもしくは冷却水流量Qwの実測値）、クーラ通過ガス流量G、および冷却水温度Twの３つの観点に基づく設定のうちの何れか１つの観点もしくは上記設定態様以外の複数の観点に基づくものであってもよい。
【００７６】
また、実施の形態２においては、フィードバック制御としてＰＩＤ制御を用いる例について説明を行った。しかしながら、本発明におけるフィードバック値は、上記のように比例項、積分項および微分項のすべてを用いて算出されるものに限られず、これら３つの項のうちの少なくとも１つを用いて算出されるものであってもよい。
【００７７】
また、上述した実施の形態１および２においては、ＨＰＬ式のＥＧＲ装置３０を備える内燃機関１０を例に挙げて流出ガス温度制御の説明を行った。しかしながら、本発明の制御の対象となる内燃機関が備える排気ガス再循環装置は、ＨＰＬ式のものに限られず、以下の図９に示す内燃機関６０が備えるＥＧＲ装置６２のように、低圧ループ（ＬＰＬ）式のＥＧＲ装置を備えるものであってもよい。さらには、ＨＰＬ式およびＬＰＬ式の双方のＥＧＲ装置を備えるものであってもよい。
【００７８】
図９は、ＬＰＬ式のＥＧＲ装置６２を備える内燃機関６０の構成の一例を説明するための図である。なお、図９において、上記図１に示す構成要素と同一の要素については、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。図９に示す内燃機関６０は、ＨＰＬ式のＥＧＲ装置３０に代えてＬＰＬ式のＥＧＲ装置６２を備えている点において、内燃機関１０と相違している。ＥＧＲ装置６２は、タービン２０ｂよりも下流側の排気通路１４とコンプレッサ２０ａよりも上流側の吸気通路１２とを接続するＥＧＲ通路６４と、ＥＧＲ通路６４に配置されるＥＧＲバルブ６６とを備えている。
【００７９】
図９に示す構成の内燃機関６０においては、内燃機関１０とは異なり、インタークーラ２２に流入する吸入ガス中にＥＧＲガスが含まれることになる。このため、この構成においてインタークーラ２２での吸入ガスの冷却に伴う凝縮水の発生を抑制するための目標温度Tgouttrgは、内燃機関１０で用いられる値とは異なる設定とする必要がある。具体的には、インタークーラ２２内において吸入ガス（すなわち、吸入空気とＥＧＲガスとの混合ガス）が冷却された際に凝縮水が発生しないようにするために、クーラ流出ガス温度Tgoutが当該混合ガスの露点もしくは露点よりも所定量だけ大きな温度（これらが本発明における「所定温度」に相当）となるように目標温度Tgouttrgを設定すればよい。また、この内燃機関６０の場合には、要求Ｉ／Ｃ冷却効率ηreqの算出に用いるクーラ通過ガス流量Gは、インタークーラ２２に流入する吸入空気の流量Gaと、インタークーラ２２に流入するＥＧＲガスの流量GegrLとの和となる。吸入空気流量Gaは、実施の形態１、２におけるクーラ通過ガス流量Gと同様に、例えば、エアフローセンサ１８を用いて検出することができる。ＥＧＲガス流量GegrLは、例えば、エンジン回転速度およびエンジン負荷（燃料噴射量）とＥＧＲガス流量GegrLとの関係を定めたマップを用いて算出してもよい。また、ＥＧＲガス流量GegrLは、ＥＧＲバルブ６６の開度と、ＥＧＲバルブ６６の前後の差圧を検出する差圧センサの検出値とに基づく値として算出してもよい。
【００８０】
また、本発明の対象となる内燃機関は、上述の内燃機関１０および６０のように必ずしもＥＧＲ装置を備えるものに限られず、例えば、ＥＧＲ装置を備えることなく、上述の凝縮水対策以外の観点で目標温度Tgouttrgが設定される内燃機関であってもよい。そして、本発明におけるクーラ流出ガスの目標温度は、上述の凝縮水対策などの観点でクーラ流出ガス温度が所定温度以上となるように決定されるものに限られず、逆に、クーラ流出ガス温度が所定温度以下となるように決定されるものであってもよい。
【００８１】
また、本発明の対象となる他の内燃機関の一例としては、過給機（例えば、ターボ過給機）のコンプレッサとインタークーラとの間の吸気通路に、吸入ガスとエンジン冷却水とを熱交換させる熱交換器を備える内燃機関を挙げることができる。より具体的には、この内燃機関は、上記コンプレッサを通過した吸入ガスを上記熱交換器を利用してある程度冷却した後に、インタークーラを利用して吸入ガスの主たる冷却を行うというものである。この内燃機関において要求Ｉ／Ｃ冷却効率ηreqを算出する場合には、上記熱交換器を通過した後の吸入ガスの温度をクーラ流入ガス温度Tginとして用いればよい。
【００８２】
また、実施の形態１および２においては、本発明に係る「関係情報」の一例としてマップＭを用いる例について説明を行った。しかしながら、本発明に係る「関係情報」は、必ずしもマップという形態で制御装置内に記憶されているものに限られず、例えば、要求Ｉ／Ｃ冷却効率ηreqおよびクーラ通過ガス流量Gと要求循環流量Qwreqとの関係を規定する関係式であってもよい。
【００８３】
また、実施の形態１および２においては、クーラ流入ガス温度Tgin、冷却水温度Tw、クーラ通過ガス流量Gおよびクーラ流出ガス温度Tgoutを、それぞれ温度センサ４４、温度センサ４８、エアフローセンサ１８および温度センサ４６を用いて検出する例について説明を行った。しかしながら、本発明に係るこれらの温度および流量の取得は、センサを用いて直接的に行われるものに限らず、任意の推定手法を利用して行われるものであってもよい。
【００８４】
具体的には、まず、クーラ流入ガス温度Tginは、例えば、エンジン回転速度とエンジン負荷（例えば、燃料噴射量）とに基づいて、あるいは、エンジン回転速度と過給圧とに基づいて推定されるものであってもよい。
次に、冷却水温度Twについて説明する。内燃機関１０、６０の運転中の冷却水温度Twは、ラジエータ２８によって外気温度相当の温度に管理されることになる。そこで、温度センサ４８に代えて外気温度センサ、もしくはコンプレッサ２０ａよりも上流側の吸気通路１２内の吸入空気の温度（例えば、エアクリーナ１６での吸入空気の温度）を検出する吸気温度センサを備えるようにしておき、温度センサ４８の検出値に代え、外気温度センサの検出値（すなわち、外気温度）あるいは上記吸気温度センサの検出値（すなわち、外気温度相当値）が冷却水温度Twの推定値として用いられてもよい。換言すると、上記（２）式の右辺の冷却水温度Twの項には、外気温度もしくは上記外気温度相当値が代入されてもよい。さらに、冷却水温度Twは、外気温度と内燃機関１０を搭載する車両の車速とに基づいて、あるいは、エアクリーナ１６での吸入空気の温度と車速とに基づいて推定されるものであってもよい。
次に、クーラ通過ガス流量Gは、例えば、エンジン回転速度とエンジン負荷（例えば、燃料噴射量）とに基づいて、あるいは、エンジン回転速度と過給圧とに基づいて推定されるものであってもよい。
【００８５】
さらに、クーラ流出ガス温度Tgoutは、例えば、以下の（７）〜（１０）式を用いる推定手法を利用して算出することができる。
【数６】
0006265197.tif 000007
ただし、上記の各式において、Gaは、インタークーラを通過する吸入空気の流量（質量流量）であり、例えば、エアフローセンサを用いて検出することができる。TbおよびPbは、ＨＰＬ式のＥＧＲ装置が備えられる場合のＥＧＲ通路と吸気通路との接続部よりも下流側の吸気通路（吸気マニホールド）内のガスの温度および圧力であり、例えば、センサを用いてそれぞれ検出することができる。Rは既知の気体定数である。GegrHおよびTegrは、それぞれ、ＨＰＬ式のＥＧＲガスの流量（質量流量）および温度である。GegrLは、ＬＰＬ式のＥＧＲガスの流量（質量流量）である。GegrH、Tegr、およびGegrLは、それぞれ、例えば、エンジン回転速度とエンジン負荷（燃料噴射量）とに基づくマップを参照して算出することができる。ＬＰＬ式のみの場合、および、ＥＧＲ装置を備えない場合の吸気マニホールドガス温度Tbは、クーラ流出ガス温度Tgoutと等価である。ηvbは、吸入ガスの体積効率であり、エンジン回転速度に基づくマップを参照して算出することができる。Mは、単位時間当たりの掃気量（体積流量）であり、上記（１０）式に従って算出することができる。dVは、体積変化量であり、（９）式に従って算出することができる。（１０）式において、Veは、内燃機関の排気量（既知の値）であり、Neは、エンジン回転速度であり、例えば、クランク角センサを用いて算出することができる。ｎは、内燃機関の形式に応じた係数であり、例えば、４ストロークエンジンの場合には２となる。
【００８６】
この推定手法は、ＥＧＲ装置の有無、および、内燃機関が備えるＥＧＲ装置がＬＰＬ式であるか、ＨＰＬ式であるか、もしくはＬＰＬ式およびＨＰＬ式の双方であるかに応じて、以下のように異なるものとなる。まず、ＨＰＬ式の内燃機関、および、ＬＰＬ式およびＨＰＬ式の双方を備える内燃機関の場合には、クーラ流出ガス温度Tgoutは、TgoutとTbを未知の変数とする上記（７）式および（８）式の連立方程式を解くことによって算出することができる。ただし、ＨＰＬ式のみの場合にはGegrLの項はゼロとする。
【００８７】
また、ＬＰＬ式の内燃機関、および、ＥＧＲ装置を備えない内燃機関の場合には、上記（８）式を利用してTbをクーラ流出ガス温度Tgoutとして算出すればよい。ただし、ＬＰＬ式のみの場合には、GegrHおよびTegrの項はゼロとし、ＥＧＲ装置を備えない場合には、GegrH、TegrおよびGegrLの項をゼロとする。
【符号の説明】
【００８８】
１０、６０  内燃機関
１２  吸気通路
１４  排気通路
１８  エアフローセンサ
２０  ターボ過給機
２２  水冷式のインタークーラ
２４  冷却水循環回路
２６  電動ウォーターポンプ（Ｗ／Ｐ）
２８  ラジエータ
３０  ＨＰＬ式の排気ガス再循環装置（ＥＧＲ装置）
３２、６４  ＥＧＲ通路
４０  電子制御ユニット（ＥＣＵ）
４２  クランク角センサ
４４、４６、４８  温度センサ
５０  燃料噴射弁
６２  ＬＰＬ式のＥＧＲ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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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