(57)【要約】【課題】少なくとも内燃機関の低負荷運転時におけるＥＧＲガス中に含まれる水分の凝縮に伴う不具合の発生を抑制可能な排気還流装置を提供する。【解決手段】エンジン１の排気通路３を流れる排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気通路２に還流させる低圧ＥＧＲ通路５と、冷却媒体が流れる冷却媒体回路６と、ＥＧＲガスと冷却媒体とを熱交換させてＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ５２と、吸気通路を流れるＥＧＲガスを含む吸入空気と冷却媒体とを熱交換させて空気を冷却するインタクーラ２１と、を備える。そして、冷却媒体回路６は、エンジン冷却水回路１０から独立して構成されると共に、少なくともエンジン１の低負荷運転時に、ＥＧＲクーラ５２を通過した冷却媒体が流入するように構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（１）の排気通路（３）を流れる排気ガスの一部をＥＧＲガスとして前記内燃機関の吸気通路（２）に還流させるＥＧＲ通路（５）と、
冷却媒体が流れる冷却媒体回路（６）と、
前記ＥＧＲ通路を流れる前記ＥＧＲガスと前記冷却媒体回路を流れる前記冷却媒体とを熱交換させて、前記ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ（５２）と、
前記吸気通路における前記ＥＧＲ通路との合流部（Ａ）よりも空気流れ下流側に配置され、前記吸気通路を流れる前記ＥＧＲガスを含む吸入空気と前記冷却媒体回路を流れる前記冷却媒体とを熱交換させて前記空気を冷却するインタクーラ（２１）と、を備え、
前記冷却媒体回路は、前記内燃機関を冷却する冷却水が流れる冷却水回路（１０）から独立して構成されると共に、少なくとも前記内燃機関の低負荷運転時に前記ＥＧＲクーラを通過した前記冷却媒体が前記インタクーラに流入するように構成されていることを特徴とする排気還流装置。
【請求項２】
前記排気通路に設けられたタービン（４ｂ）、および前記吸気通路に設けられた圧縮機（４ａ）を有し、前記圧縮機（４ａ）にて圧縮された空気をインタクーラへ流す過給機（４）を備え、
前記ＥＧＲ通路は、前記吸気通路における前記圧縮機よりも空気流れ上流側に接続されると共に、前記排気通路における前記タービンよりもガス流れ下流側に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の排気還流装置。
【請求項３】
前記ＥＧＲクーラにおける前記ＥＧＲガスの冷却能力を調整する冷却能力調整手段を備え、
前記冷却能力調整手段は、前記内燃機関の高負荷運転時に、前記低負荷運転時よりも前記ＥＧＲクーラにおける前記ＥＧＲガスの冷却能力を低下させることを特徴とする請求項２に記載の排気還流装置。
【請求項４】
前記冷却能力調整手段は、前記冷却媒体回路における前記冷却媒体の流れ方向を変更する変更手段（６２、１００ａ）で構成され、
前記変更手段は、
前記低負荷運転時に前記ＥＧＲクーラを通過した前記冷却媒体が前記インタクーラに流入するように前記冷却媒体の流れ方向を変更し、
前記高負荷運転時に前記インタクーラを通過した前記冷却媒体が前記ＥＧＲクーラに流入するように前記冷却媒体の流れ方向を変更することを特徴とする請求項３に記載の排気還流装置。
【請求項５】
前記冷却媒体回路は、前記ＥＧＲクーラに前記冷却媒体を流す冷却流路（６ａ）、および前記ＥＧＲクーラを迂回して前記冷却媒体を流すバイパス流路（６ｂ）を有し、
前記冷却能力調整手段は、前記冷却流路に流す前記冷却媒体の流量を調整する流量調整手段（６３、１００ｂ）で構成され、
前記流量調整手段は、前記高負荷運転時に前記冷却流路に流す前記冷却媒体の流量が前記低負荷運転時に前記冷却流路に流す前記冷却媒体の流量よりも少なくなるように、前記冷却流路に流す前記冷却媒体の流量を調整することを特徴とする請求項３に記載の排気還流装置。
【請求項６】
前記ＥＧＲ通路を流れる前記ＥＧＲガスと前記冷却水回路を流れる前記冷却水とを熱交換させて、前記ＥＧＲガスを冷却するサブクーラ（６３）を備え、
前記サブクーラは、前記ＥＧＲ通路における前記ＥＧＲクーラよりも前記ＥＧＲガス流れ上流側に設けられていることを特徴とする請求項５に記載の排気還流装置。
【請求項７】
前記ＥＧＲ通路は、前記ＥＧＲクーラに前記ＥＧＲガスを流すガス流路（５ａ）、および前記ＥＧＲクーラを迂回して前記ＥＧＲガスを流すバイパス流路（５ｂ）を有し、
前記冷却能力調整手段は、前記ガス流路に流す前記ＥＧＲガスの流量を調整するガス流量調整手段（５３、１００ｃ）で構成され、
前記ガス流量調整手段は、前記高負荷運転時に前記ガス流路に流す前記ＥＧＲガスの流量が前記低負荷運転時に前記ガス流路に流す前記ＥＧＲガスの流量よりも少なくなるように、前記ガス流路に流す前記ＥＧＲガスの流量を調整することを特徴とする請求項３に記載の排気還流装置。
【請求項８】
前記ＥＧＲ通路の通路断面積を変更するＥＧＲバルブ（５１）を備え、
前記ＥＧＲクーラは、前記ＥＧＲ通路における前記ＥＧＲバルブよりも前記ＥＧＲガス流れ下流側に設けられていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の排気還流装置。
【請求項９】
前記冷却媒体が有する熱を放熱する放熱器（６２）を備え、
前記ＥＧＲクーラは、前記放熱器を通過した前記冷却媒体が流入するように、前記放熱器よりも冷却媒体流れ下流側に接続されていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の排気還流装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気ガスの一部を吸気系に還流させる排気還流装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃焼室内（気筒内）における体積効率を高めることで出力の向上を図るために、燃焼室内に吸入する空気を過給機（ターボチャージャ）で圧縮すると共に、インタクーラで冷却する構成を備える内燃機関が存在する。
【０００３】
この種の内燃機関では、排気ガス中に含まれる有害物質（例えば、ＮＯｘ）の低減を図るために、排気ガスの一部を吸気通路に還流させるＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）システム（排気還流装置）を導入することが一般的に行われている。
【０００４】
このような排気還流装置としては、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして、排気系に設けられたフィルタのガス流れ上流側から吸気系へ還流させる高圧ＥＧＲ（ＨＰＬ−ＥＧＲ）、排気系に設けられたフィルタのガス流れ下流側から吸気系へ還流させる低圧ＥＧＲ（ＬＰＬ−ＥＧＲ）が用いられている。
【０００５】
ここで、内燃機関の排気系から吸気系へ還流されるＥＧＲガスには、水分が水蒸気として多く含まれており、排気還流装置として低圧ＥＧＲが用いられる場合、ＥＧＲガスをインタクーラにて冷却する際に、ＥＧＲガス中の水分（水蒸気）が凝縮してしまうことがある。
【０００６】
これに対して、低圧ＥＧＲにおけるＥＧＲガスが流れるＥＧＲ通路内に配置されＥＧＲクーラにて、ＥＧＲガスを冷却してＥＧＲガスに含まれる水分を凝縮させると共に、インタクーラを通過した後の空気の温度が、インタクーラに流入する空気の露点温度よりも高くなるように、インタクーラの冷却能力を制御する排気還流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】
【０００７】
【特許文献１】特許第４６３１８８６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載のＥＧＲクーラは、エンジンにて昇温される高温のエンジン冷却水（９０℃程度）とＥＧＲガスを熱交換させる構成となっており、ＥＧＲクーラにてＥＧＲガス中に含まれる水分を殆ど凝縮させることができない。このため、特許文献１に記載の排気還流装置では、依然として、ＥＧＲガスに含まれる水分がインタクーラにて凝縮することがあり、内燃機関における液圧縮や各部材の腐食等の不具合が生じてしまうことがある。
【０００９】
ここで、本発明者らの調査研究によれば、吸入空気の流量が少ない内燃機関の低負荷運転時には、インタクーラにて凝縮水が滞留し易く、滞留した凝縮水が一度に内燃機関の内部へ侵入することで、前述の不具合が高負荷運転時に比べて生じ易い傾向がある。
【００１０】
本発明は上記点に鑑みて、少なくとも内燃機関の低負荷運転時におけるＥＧＲガス中に含まれる水分の凝縮に伴う不具合の発生を抑制可能な排気還流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】
【００１１】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、内燃機関（１）の排気通路（３）を流れる排気ガスの一部をＥＧＲガスとして内燃機関の吸気通路（２）に還流させるＥＧＲ通路（５）と、冷却媒体が流れる冷却媒体回路（６）と、ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスと冷却媒体回路を流れる冷却媒体とを熱交換させて、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ（５２）と、吸気通路におけるＥＧＲ通路との合流部（Ａ）よりも空気流れ下流側に配置され、吸気通路を流れるＥＧＲガスを含む吸入空気と冷却媒体回路を流れる冷却媒体とを熱交換させて空気を冷却するインタクーラ（２１）と、を備え、冷却媒体回路は、内燃機関を冷却する冷却水が流れる冷却水回路（１０）から独立して構成されると共に、少なくとも内燃機関の低負荷運転時にＥＧＲクーラを通過した冷却媒体がインタクーラに流入するように構成されていることを特徴としている。
【００１２】
これによれば、ＥＧＲクーラにおいて、内燃機関にて昇温した高温の冷却水ではなく、低温の冷却媒体とＥＧＲガスとを熱交換させるので、ＥＧＲクーラにてＥＧＲガス中に含まれる水分を凝縮させることが可能となる。
【００１３】
加えて、少なくとも内燃機関の低負荷運転時には、インタクーラにおいて、ＥＧＲクーラにてＥＧＲガスから吸熱して昇温した冷却媒体と、ＥＧＲクーラにて除湿されたＥＧＲガスを含む吸入空気とを熱交換させるので、インタクーラにおける凝縮水の発生を抑制することができる。
【００１４】
従って、本発明によれば、内燃機関の低負荷運転時に問題となる内燃機関への凝縮水の浸入を回避することができ、ＥＧＲガス中に含まれる水分の凝縮に伴う不具合の発生を抑制すること可能となる。
【００１５】
ところで、内燃機関の高負荷運転時には、低負荷運転時に比べて、内燃機関への吸入空気の流量の増加し、これに伴ってＥＧＲガスの流量が増える。このため、内燃機関の高負荷運転時には、ＥＧＲクーラにてＥＧＲガス中に含まれる水分を凝縮させると、ＥＧＲクーラに存する凝縮水がＥＧＲガスと共に吸気通路へ浸入し易くなってしまう。吸気通路へ凝縮水が侵入すると、過給機の圧縮機の液圧縮等が生じてしまうといった問題がある。
【００１６】
そこで、請求項３に記載の発明では、ＥＧＲクーラにおけるＥＧＲガスの冷却能力を調整する冷却能力調整手段を備え、冷却能力調整手段は、内燃機関の高負荷運転時に、低負荷運転時よりもＥＧＲクーラにおけるＥＧＲガスの冷却能力を低下させることを特徴としている。
【００１７】
このように、内燃機関の高負荷運転時にＥＧＲクーラにおける冷却能力を低下させる構成とすれば、高負荷運転時にＥＧＲクーラにおける凝縮水の発生を抑制することができるので、吸気通路への凝縮水の浸入を回避することができる。つまり、内燃機関の低負荷運転時に問題となる内燃機関への凝縮水の浸入を回避すると共に、内燃機関の高負荷運転時に問題となる過給機の圧縮機の液圧縮等を防止することができる。
【００１８】
従って、ＥＧＲガス中に含まれる水分の凝縮に伴う不具合の発生をより適切に抑制すること可能となる。
【００１９】
また、請求項８に記載の発明では、ＥＧＲ通路の通路断面積を変更するＥＧＲバルブ（５１）を備え、ＥＧＲクーラは、ＥＧＲ通路におけるＥＧＲバルブよりもガス流れ下流側に設けられていることを特徴としている。
【００２０】
これによれば、ＥＧＲバルブにてＥＧＲ通路を閉鎖した際に、排気通路側から流れるＥＧＲガスのＥＧＲクーラへの流入を防ぐことができるので、ＥＧＲクーラにおけるＥＧＲガスと冷却媒体との不必要な熱交換を防止することができる。この結果、インタクーラにおける冷却性能を確保することができる。
【００２１】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１実施形態に係る排気還流装置を適用したエンジンの概略構成図である。
【図２】第２実施形態に係る排気還流装置を適用したエンジンの概略構成図である。
【図３】第３実施形態に係る排気還流装置を適用したエンジンの概略構成図である。
【図４】第４実施形態に係る排気還流装置を適用したエンジンの概略構成図である。
【図５】第４実施形態に係る排気還流装置の変形例を説明するための概略構成図である。
【図６】第５実施形態に係る排気還流装置を適用したエンジンの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付してある。
【００２４】
（第１実施形態）
本実施形態に係る排気還流装置は、車両に搭載されたエンジン１に適用している。このエンジン１は、車両走行用の駆動源を構成する水冷式ガソリン機関の内燃機関である。
【００２５】
図１の概略構成図に示すように、本実施形態のエンジン１は、エンジン冷却水が流通するエンジン冷却水回路１０に接続され、エンジン１が有する熱をエンジン冷却水に放熱するように構成されている。エンジン冷却水回路１０には、エンジン冷却水を循環させる循環ポンプ１１、およびエンジン１にて昇温したエンジン冷却水を放熱させるラジエータ１２が設けられている。
【００２６】
また、エンジン１は、車両外部から吸入した吸入空気を気筒内に導く吸気通路２、および気筒内（燃焼室内）で発生した排出ガスを車両外部に排出する排気通路３が接続されている。
【００２７】
吸気通路２には、空気流れ上流側から順に、排出空気のエネルギを駆動源として作動する過給機（ターボチャージャ）４の圧縮機４ａ、圧縮機４ａにて圧縮された高温高圧の空気を冷却するインタクーラ２１等が設けられている。
【００２８】
過給機４は、吸気通路２に設けられた圧縮機４ａ、排気通路３に設けられたタービン４ｂを有し、圧縮された高温高圧の空気を下流側のインタクーラ２１へ流すものである。
【００２９】
インタクーラ２１は、圧縮機４ａにて圧縮された高温高圧の空気と、冷却媒体回路６を流れる冷却媒体（例えば、不凍液）とを熱交換させて吸入空気を冷却する熱交換器である。なお、冷却媒体回路６については後述する。
【００３０】
一方、排気通路３には、ガス流れ上流側から順に、過給機４のタービン４ｂ、フィルタ３１等が設けられている。フィルタ３１は、粒状物質を捕集する捕集部、ＮＯｘ等を浄化する三元触媒等で構成されており、排出ガスに含まれる粒状物質の捕集やＮＯｘ等を浄化するものである。
【００３１】
また、本実施形態のエンジン１には、エンジン１の排気系から吸気系へと排気ガスの一部をＥＧＲガスとして還流させるＥＧＲ装置が設けられている。本実施形態のＥＧＲ装置は、低圧ＥＧＲ（ＬＰＬ−ＥＧＲ）で構成しており、低圧ＥＧＲ通路５、ＥＧＲバルブ５１、ＥＧＲクーラ５２等を備えている。
【００３２】
低圧ＥＧＲ通路５は、排気通路３における過給機４のタービン４ｂ、およびフィルタ３１よりもガス流れ下流側に位置する分岐部Ｂと、吸気通路２における過給機４の圧縮機４ａよりもガス流れ上流側に位置する合流部Ａとを接続するＥＧＲ通路である。
【００３３】
ＥＧＲバルブ５１は、低圧ＥＧＲ通路５の通路断面積を変更するもので、低圧ＥＧＲ通路５の通路断面積を変更することで、低圧ＥＧＲ通路５を介して排気系から吸気系へ還流させるＥＧＲガスの流量を調整可能となっている。なお、ＥＧＲバルブ５１は、エンジン１の作動が不安定となるアイドル時や、エンジン出力の最高出力時において、低圧ＥＧＲ通路５を閉鎖して、ＥＧＲガスの吸気系への還流を停止可能となっている。
【００３４】
ＥＧＲクーラ５２は、低圧ＥＧＲ通路５を流れるＥＧＲガスと、後述する冷却媒体回路６を流れる冷却媒体とを熱交換させて、ＥＧＲガスを冷却する熱交換器である。本実施形態のＥＧＲクーラ５２は、低圧ＥＧＲ通路５におけるＥＧＲバルブ５１よりもガス流れ下流側に設けられている。
【００３５】
続いて、冷却媒体回路６について説明する。冷却媒体回路６は、エンジン１を冷却するエンジン冷却水が流れるエンジン冷却水回路１０から独立して構成されており、エンジン冷却水の温度よりも低い温度の冷却媒体が循環する循環回路である。
【００３６】
冷却媒体回路６には、前述のＥＧＲクーラ５２およびインタクーラ２１に加えて、冷却媒体を圧送する冷却媒体ポンプ６１、および冷却媒体が有する熱を放熱する放熱器６２が接続されている。
【００３７】
本実施形態の冷却媒体回路６は、放熱器６２にて冷却された冷却媒体が、冷却媒体ポンプ６１→ＥＧＲクーラ５２→インタクーラ２１へと流れるように冷却媒体ポンプ６１、ＥＧＲクーラ５２、インタクーラ２１が接続されている。すなわち、ＥＧＲクーラ５２は、冷却媒体回路６において、放熱器６２を通過した冷却媒体が流入するように、放熱器６２よりも冷却媒体流れ下流側に接続されている。また、インタクーラ２１は、冷却媒体回路６において、ＥＧＲクーラ５２を通過した冷却媒体が流入するように、ＥＧＲクーラ５２よりも冷却媒体流れ下流側に接続されている。
【００３８】
次に、本実施形態の排気還流装置の作動について説明する。エンジン１の作動により、吸気通路２に吸入された空気は、過給機４の圧縮機４ａにて圧縮されて高温高圧の空気となり、インタクーラ２１にて冷却媒体と熱交換して冷却されてエンジン１に供給される。一方、排気通路３を介してエンジン１から排出される排気ガスは、過給機４のタービン４ｂを通過後、フィルタ３１にて異物が除去されて外部に排気される。
【００３９】
ここで、ＥＧＲバルブ５１にて低圧ＥＧＲ通路５が開放されている場合、排気ガスの一部がＥＧＲガスとして、低圧ＥＧＲ通路５を介して吸気通路２に還流される。ＥＧＲガスは、低圧ＥＧＲ通路５を流れる際に、ＥＧＲクーラ５２にて低温の冷却媒体と熱交換して冷却されて、ＥＧＲクーラ５２にてＥＧＲガスに含まれる水分が凝縮する。このため、吸気通路２には、ＥＧＲクーラ５２にて除湿されたＥＧＲガスが還流される。
【００４０】
以上説明した本実施形態では、ＥＧＲクーラ５２およびインタクーラ２１に接続された冷却媒体回路６を、エンジン冷却水回路１０から独立して構成すると共に、インタクーラ２１をＥＧＲクーラ５２よりも冷却媒体流れ下流側に接続している。
【００４１】
このため、ＥＧＲクーラ５２において、エンジン１にて昇温した高温のエンジン冷却水ではなく、低温の冷却媒体とＥＧＲガスとを熱交換させることができ、ＥＧＲクーラ５２にてＥＧＲガスに含まれる水分を凝縮させることが可能となる。
【００４２】
これに加えて、インタクーラ２１において、ＥＧＲクーラ５２にてＥＧＲガスから吸熱して昇温した冷却媒体と、ＥＧＲクーラ５２にて除湿されたＥＧＲガスを含む空気とを熱交換させるので、インタクーラ２１における凝縮水の発生を抑制することが可能となる。
【００４３】
従って、本実施形態の構成によれば、エンジン１の低負荷運転時に問題となるエンジン１への凝縮水の浸入を回避することができ、ＥＧＲガス中に含まれる水分の凝縮に伴う不具合の発生を抑制することができる。なお、低負荷運転は、例えば、平坦路を走行している場合や等速や減速している場合等の如く、エンジン１に対して大きな出力が要求されていない運転状態を意味する。また、高負荷運転は、例えば、登坂路を走行している場合や加速している場合等の如く、エンジン１に対して大きな出力が要求される運転状態を意味する。
【００４４】
ここで、ＥＧＲバルブ５１を低圧ＥＧＲ通路５におけるＥＧＲクーラ５２のガス流れ下流側に設ける場合、エンジン１の脈動等により、ＥＧＲガスがＥＧＲクーラ５２内を通過してＥＧＲバルブ５１の入口側まで到達してしまい、ＥＧＲバルブ５１にて低圧ＥＧＲ通路５を閉鎖しても、ＥＧＲクーラ５２においてＥＧＲガスと冷却媒体との熱交換が行われることがある。
【００４５】
特に、本実施形態の如く、ＥＧＲクーラ５２およびインタクーラ２１を同一の冷却媒体回路６内に配置する場合、ＥＧＲバルブ５１にて低圧ＥＧＲ通路５を閉鎖しても、ＥＧＲクーラ５２において冷却媒体がＥＧＲガスから吸熱して冷却媒体が昇温し、当該昇温した冷却媒体がインタクーラ２１に流入することから、インタクーラ２１における空気の冷却性能の低下を招くといった問題がある。
【００４６】
これに対して本実施形態では、ＥＧＲバルブ５１を低圧ＥＧＲ通路５におけるＥＧＲクーラ５２のガス流れ上流側に設ける構成を採用している。これによれば、ＥＧＲバルブ５１にて低圧ＥＧＲ通路５を閉鎖した際に、排気通路３側からのＥＧＲガスがＥＧＲクーラ５２へ流入してしまうことを防ぐことができ、ＥＧＲクーラ５２におけるＥＧＲガスと冷却媒体との不必要な熱交換を防止することができる。この結果、ＥＧＲバルブ５１にて低圧ＥＧＲ通路５を閉鎖した際に生ずるインタクーラ２１の冷却性能の低下を回避することができる。
【００４７】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態では、ＥＧＲバルブ５１の配置形態が第１実施形態と相違している。本実施形態では、第１実施形態と同様または均等な部分についての説明を省略、または簡略化して説明する。
【００４８】
図２の概略構成図に示すように、本実施形態では、ＥＧＲバルブ５１を低圧ＥＧＲ通路５におけるＥＧＲクーラ５２のガス流れ下流側に設ける構成を採用している。その他の構成については、第１実施形態と同様である。
【００４９】
本実施形態によれば、第１実施形態と同様に、ＥＧＲクーラ５２にてＥＧＲガスに含まれる水分を凝縮させることができる。また、インタクーラ２１において、ＥＧＲクーラ５２にてＥＧＲガスから吸熱して昇温した冷却媒体と、ＥＧＲクーラ５２にて除湿されたＥＧＲガスを含む空気とを熱交換させるので、インタクーラ２１における凝縮水の発生を抑制することが可能となる。
【００５０】
これに加えて、本実施形態では、ＥＧＲバルブ５１を低圧ＥＧＲ通路５におけるＥＧＲクーラ５２のガス流れ下流側に設ける構成としているので、ＥＧＲバルブ５１付近には、ＥＧＲクーラ５２にて冷却された低温のＥＧＲガスが流れ込む。このため、ＥＧＲバルブ５１を、耐熱性の低いバルブで構成することも可能となり、設計の自由度を確保することができる。
【００５１】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態について説明する。なお、本実施形態では、前述の各実施形態と同様または均等な部分についての説明を省略、または簡略化して説明する。
【００５２】
本発明者らの調査研究によれば、吸入空気の流量が多くなるエンジン１の高負荷運転時にＥＧＲクーラ５２にてＥＧＲガスの含まれる水分を凝縮させると、過給機４の圧縮機４ａに液圧縮等の不具合が生じてしまうことが分かった。
【００５３】
この要因としては、エンジン１の高負荷運転時には、吸入空気の流量の増加に伴い低圧ＥＧＲ通路５に流れるＥＧＲガスの流量が増えることで、ＥＧＲクーラ５２に滞留した凝縮水がＥＧＲガスと共に吸気通路へ浸入し易くなってしまうことが挙げられる。なお、エンジン１の低負荷運転時には、吸入空気の流量が少ないことから、ＥＧＲクーラ５２に滞留した凝縮水の吸気通路への浸入は、高負荷運転時に比べて生じ難い。
【００５４】
そこで、本実施形態では、エンジン１の負荷状態に応じて、ＥＧＲクーラ５２におけるＥＧＲガスの冷却能力を調整することで、エンジン１の高負荷運転時に生ずる不具合の発生を抑制するようにしている。
【００５５】
本実施形態では、図３に示すように、冷却媒体ポンプ６１を冷却媒体の流れ方向を変更可能なポンプ（例えば、軸流ポンプ）で構成している。具体的には、冷却媒体ポンプ６１は、冷却媒体の流れ方向をＥＧＲクーラ５２→インタクーラ２１→放熱器６２の順に流す流れ方向と、放熱器６２→インタクーラ２１→ＥＧＲクーラ５２の順に流す流れ方向とを変更可能に構成されている。なお、本実施形態の冷却媒体ポンプ６１は、制御装置１００からの制御信号に応じて冷却媒体の流れ方向を変更するように構成されている。
【００５６】
制御装置１００は、ＣＰＵ、記憶手段を構成するメモリ等からなるマイクロコンピュータとその周辺回路にて構成されている。制御装置１００は、メモリに記憶された制御プログラムに基づいて、各種演算処理を行い、出力側に接続された各種機器の作動を制御する制御手段である。
【００５７】
制御装置１００の入力側には、吸入空気の流量を検出する吸気流量センサ（図示略）等の各種センサ群が接続されており、各種センサ群からの検出信号が入力される。また、制御装置１００の出力側には、冷却媒体ポンプ６１等の各種機器が接続されており、各種センサ群からの検出信号等に基づいて、各種機器に対して制御信号を出力する。
【００５８】
本実施形態の制御装置１００は、エンジン１の負荷状態が高負荷運転および低負荷運転の何れであるかを判定可能に構成されている。例えば、制御装置１００では、吸気流量センサの検出値（吸入空気の流量）が予め定めた判定閾値以上である場合に高負荷運転と判定し、判定閾値未満である場合に低負荷運転と判定する。なお、判定閾値は、高負荷運転時に想定される吸入空気の流量範囲に設定すればよい。
【００５９】
また、本実施形態の制御装置１００は、エンジン１の負荷状態に応じて冷却媒体ポンプ６１の作動を制御するように構成されている。なお、本実施形態では、制御装置１００における冷却媒体ポンプ６１の作動を制御する構成がポンプ制御手段１００ａを構成している。
【００６０】
具体的には、制御装置１００は、エンジン１の低負荷運転時に、ＥＧＲクーラ５２を通過した冷却媒体がインタクーラ２１に流入するように、冷却媒体ポンプ６１に対して冷却媒体の流れ方向の変更を指示する制御信号を出力する。
【００６１】
これにより、図３の冷却媒体回路６の周囲に図示した一点鎖線矢印の如く、冷却媒体ポンプ６１から吐出された冷却媒体は、ＥＧＲクーラ５２→インタクーラ２１→放熱器６２の順に流れる。なお、低負荷運転時には、ＥＧＲクーラ５２では、放熱器６２にて放熱された後の低温の冷却媒体とＥＧＲガスとを熱交換させることになる。
【００６２】
一方、制御装置１００は、エンジン１の高負荷運転時に、インタクーラ２１を通過した冷却媒体がＥＧＲクーラ５２に流入するように、冷却媒体ポンプ６１に対して冷却媒体の流れ方向の変更を指示する制御信号を出力する。
【００６３】
これにより、図３の冷却媒体回路６の周囲に図示した二点鎖線矢印の如く、冷却媒体ポンプ６１から吐出された冷却媒体は、放熱器６２→インタクーラ２１→ＥＧＲクーラ５２の順に流れる。
【００６４】
この際、ＥＧＲクーラ５２では、インタクーラ２１にて吸入空気から吸熱して昇温した冷却媒体とＥＧＲガスとを熱交換させることになる。このため、高負荷運転時には、低負荷運転時よりもＥＧＲクーラ５２におけるＥＧＲガスの冷却能力が低下する。
【００６５】
本実施形態では、冷却媒体ポンプ６１、および制御装置１００における冷却媒体ポンプ６１の制御処理を実行する構成１００ａが、冷却媒体回路６における冷却媒体の流れ方向を変更する変更手段（冷却能力調整手段）を構成している。
【００６６】
その他の構成および作動については前述の第１実施形態と同様である。本実施形態では、エンジン１の低負荷運転時に、ＥＧＲクーラ５２を通過した冷却媒体がインタクーラ２１に流入するように、冷却媒体ポンプ６１により冷却媒体の流れ方向を変更する構成としている。
【００６７】
これによれば、インタクーラ２１において、ＥＧＲクーラ５２にてＥＧＲガスから吸熱して昇温した冷却媒体と、ＥＧＲクーラ５２にて除湿されたＥＧＲガスを含む吸入空気とを熱交換させるので、インタクーラ２１における凝縮水の発生を抑制できる。従って、本実施形態の構成によれば、第１実施形態と同様に、エンジン１の低負荷運転時に問題となるエンジン１への凝縮水の浸入を回避することができる。
【００６８】
さらに、本実施形態では、エンジン１の高負荷運転時に、インタクーラ２１を通過した冷却媒体がＥＧＲクーラ５２に流入するように、冷却媒体ポンプ６１により冷却媒体の流れ方向を変更する構成としている。
【００６９】
これによれば、ＥＧＲクーラ５２において、インタクーラ２１にて吸入空気から吸熱して昇温した冷却媒体と、ＥＧＲガスとを熱交換させるので、ＥＧＲクーラ２１における凝縮水の発生を抑制できる。
【００７０】
従って、本実施形態の構成によれば、エンジン１の低負荷運転時に問題となるエンジン１への凝縮水の浸入を回避すると共に、エンジン１の高負荷運転時に問題となる過給機４の圧縮機４ａへの凝縮水の浸入を回避することができる。
【００７１】
このように、本実施形態の構成によれば、エンジン１の低負荷運転時および高負荷運転時の双方におけるＥＧＲガス中に含まれる水分の凝縮に伴う不具合の発生を抑制することができる。
【００７２】
なお、本実施形態では、冷却媒体ポンプ６１により、冷却媒体回路６における冷却媒体の流れ方向を変更する例について説明したが、これに限定されない。例えば、冷却媒体回路６を、冷却媒体ポンプ６１の吐出側をＥＧＲクーラ５２の入口側に接続する回路、および冷却媒体ポンプ６１の吐出側を放熱器６２の入口側に接続する回路で構成し、各回路をエンジン１の負荷状態に応じて切り替えるようにしてもよい。
【００７３】
（第４実施形態）
次に、第４実施形態について説明する。本実施形態では、第３実施形態に対して、高負荷運転時にＥＧＲクーラ５２におけるＥＧＲガスの冷却能力を調整する構成を変更した例について説明する。なお、本実施形態では、前述の各実施形態と同様または均等な部分についての説明を省略、または簡略化して説明する。
【００７４】
図４に示すように、本実施形態の冷却媒体回路６は、ＥＧＲクーラ５２に冷却媒体を流す冷却流路６ａ、およびＥＧＲクーラ５２を迂回して冷却媒体を流すバイパス流路６ｂを有する構成となっている。
【００７５】
また、冷却媒体回路６における冷却流路６ａとバイパス流路６ｂとの分岐部には、流量調整弁６３が設けられている。この流量調整弁６３は、冷却流路６ａを介してＥＧＲクーラ５２へ流す冷却媒体の流量とバイパス流路６ｂへ流す冷却媒体の流量との流量割合を調整可能に構成されている。なお、本実施形態の流量調整弁６３は、制御装置１００からの制御信号により各流路６ａ、６ｂにおける冷却媒体の流量割合を調整可能な電気式の三方弁で構成されている。
【００７６】
本実施形態の制御装置１００は、エンジン１の負荷状態に応じて流量調整弁６３の作動を制御するように構成されている。なお、本実施形態では、制御装置１００における流量調整弁６３の作動を制御する構成が流量制御手段１００ｂを構成している。
【００７７】
具体的には、制御装置１００は、高負荷運転時にＥＧＲクーラ５２へ流す冷却媒体の流量が低負荷運転時よりも少なくなるように、流量調整弁６３に対して各流路６ａ、６ｂにおける冷却媒体の流量割合の調整を指示する制御信号を出力する。
【００７８】
例えば、制御装置１００は、低負荷運転時に冷却媒体ポンプ６１で吐出された冷却媒体の全てが冷却流路６ａに流れるように、流量調整弁６３に対して各流路６ａ、６ｂにおける冷却媒体の流量割合の調整を指示する制御信号を出力する。
【００７９】
これにより、図４の冷却媒体回路６の周囲に図示した一点鎖線矢印の如く、冷却媒体ポンプ６１から吐出された冷却媒体の全てが、ＥＧＲクーラ５２→インタクーラ２１→放熱器６２の順に流れる。
【００８０】
一方、制御装置１００は、エンジン１の高負荷運転時に、冷却媒体ポンプ６１で吐出された冷却媒体が各流路６ａ、６ｂに流れるように、流量調整弁６３に対して、各流路６ａ、６ｂにおける冷却媒体の流量割合の調整を指示する制御信号を出力する。
【００８１】
これにより、図４の冷却媒体回路６の周囲に図示した二点鎖線の如く、冷却媒体ポンプ６１から吐出された冷却媒体は、ＥＧＲクーラ５２→インタクーラ２１→放熱器６２の順に流れると共に、ＥＧＲクーラ５２を迂回してインタクーラ２１に流れる。
【００８２】
この際、ＥＧＲクーラ５２では、流入する冷却媒体の流量が減少し、ＥＧＲガスとの熱交換量が少なくなる。このため、高負荷運転時には、低負荷運転時よりもＥＧＲクーラ５２におけるＥＧＲガスの冷却能力が低下する。
【００８３】
なお、ＥＧＲクーラ５２における出口部の冷却媒体の温度が、冷却媒体の露点温度以下に低下しないように、流量調整弁６３により各流路６ａ、６ｂの流量割合を調整することが望ましい。
【００８４】
本実施形態では、流量調整弁６３、および制御装置１００における流量調整弁６３の制御処理を実行する構成１００ｂが、冷却流路６ａを介してＥＧＲクーラ５２へ流す冷却媒体の流量を調整する流量調整手段（冷却能力調整手段）を構成している。
【００８５】
その他の構成および作動については前述の第１実施形態と同様である。本実施形態では、エンジン１の低負荷運転時に、冷却媒体ポンプ６１から吐出された冷却媒体の全てがＥＧＲクーラ５２に流れるように、流量調整弁６３にて各流路６ａ、６ｂにおける冷却媒体の流量割合を調整する構成としている。
【００８６】
これによれば、インタクーラ２１において、ＥＧＲクーラ５２にてＥＧＲガスから吸熱して昇温した冷却媒体と、ＥＧＲクーラ５２にて除湿されたＥＧＲガスを含む吸入空気とを熱交換させるので、インタクーラ２１における凝縮水の発生を抑制できる。従って、本実施形態の構成によれば、第１実施形態と同様に、エンジン１の低負荷運転時に問題となるエンジン１への凝縮水の浸入を回避することができる。
【００８７】
さらに、本実施形態では、エンジン１の高負荷運転時にＥＧＲクーラ５２に流す冷却媒体の流量が、低負荷運転時よりも少なくなるように、流量調整弁６３にて各流路６ａ、６ｂにおける冷却媒体の流量割合を調整する構成としている。
【００８８】
これによれば、エンジン１の高負荷運転時に、低負荷運転時よりもＥＧＲクーラ５２におけるＥＧＲガスと冷却媒体との熱交換量が減少し、ＥＧＲガスの冷却能力が低下するので、ＥＧＲクーラ２１における凝縮水の発生を抑制できる。
【００８９】
従って、本実施形態の構成によれば、第３実施形態と同様に、エンジン１の低負荷運転時に問題となるエンジン１への凝縮水の浸入を回避すると共に、エンジン１の高負荷運転時に問題となる過給機４の圧縮機４ａへの凝縮水の浸入を回避することができる。
【００９０】
ここで、図５に示すように、低圧ＥＧＲ通路５におけるＥＧＲクーラ５２よりもＥＧＲガス流れ上流側に、高温のエンジン冷却水とＥＧＲガスとを熱交換させるサブクーラ１４を追加してもよい。
【００９１】
これによれば、ＥＧＲクーラ５２およびサブクーラ１４の双方でＥＧＲガスを冷却することができるので、低負荷運転時にＥＧＲクーラ５２にてＥＧＲガス中に含まれる水分を適切に凝縮させることが可能となる。なお、高負荷運転時には、低負荷運転時よりもＥＧＲクーラにおけるＥＧＲガスと冷却媒体との熱交換量が減少するので、吸気通路２への凝縮水の浸入を抑制できる。
【００９２】
また、本実施形態では、低負荷運転時において、冷却媒体の全てが冷却流路６ａに流れるように、流量調整弁６３にて各流路６ａ、６ｂにおける冷却媒体の流量割合を調整する例について説明したが、これに限定されない。高負荷運転時にＥＧＲクーラ５２に流入する冷却媒体の流量が低負荷運転時よりも少なければ、例えば、低負荷運転時において、冷却媒体の一部がバイパス流路６ｂに流れるように、流量調整弁６３にて各流路６ａ、６ｂにおける冷却媒体の流量割合を調整してもよい。
【００９３】
また、本実施形態では、流量調整弁６３を冷却媒体回路６における冷却流路６ａとバイパス流路６ｂとの分岐部に設ける例について説明したが、これに限定されない。例えば、流量調整弁６３を冷却媒体回路６における冷却流路６ａとバイパス流路６ｂとの合流部に設けるようにしてもよい。
【００９４】
（第５実施形態）
次に、第５実施形態について説明する。本実施形態では、第３、第４実施形態に対して、高負荷運転時にＥＧＲクーラ５２におけるＥＧＲガスの冷却能力を調整する構成を変更した例について説明する。なお、本実施形態では、前述の各実施形態と同様または均等な部分についての説明を省略、または簡略化して説明する。
【００９５】
図６に示すように、本実施形態の低圧ＥＧＲ通路５は、ＥＧＲクーラ５２にＥＧＲガスを流すガス流路５ａ、およびＥＧＲクーラ５２を迂回してＥＧＲガスを流すバイパス流路５ｂを有する構成となっている。
【００９６】
また、冷却媒体回路６におけるガス流路５ａとバイパス流路５ｂとの分岐部には、ガス流量調整弁５３が設けられている。このガス流量調整弁５３は、ガス流路５ａを介してＥＧＲクーラ５２へ流すＥＧＲガスの流量とバイパス流路５ｂへ流すＥＧＲガスの流量との流量割合を調整可能に構成されている。なお、本実施形態のガス流量調整弁５３は、制御装置１００からの制御信号により各流路５ａ、５ｂにおけるＥＧＲガスの流量割合を調整可能な電気式の三方弁で構成されている。
【００９７】
本実施形態の制御装置１００は、エンジン１の負荷状態に応じてガス流量調整弁５３の作動を制御するように構成されている。なお、本実施形態では、制御装置１００におけるガス流量調整弁５３の作動を制御する構成がガス流量制御手段１００ｃを構成している。
【００９８】
具体的には、制御装置１００は、高負荷運転時にＥＧＲクーラ５２へ流すＥＧＲガスの流量が低負荷運転時よりも少なくなるように、ガス流量調整弁５３に対して各流路５ａ、５ｂにおけるＥＧＲガスの流量割合の調整を指示する制御信号を出力する。
【００９９】
例えば、制御装置１００は、低負荷運転時に低圧ＥＧＲ通路５に流入したＥＧＲガスの全てがガス流路５ａに流れるように、ガス流量調整弁５３に対して各流路５ａ、５ｂにおけるＥＧＲガスの流量割合の調整を指示する制御信号を出力する。
【０１００】
これにより、図６の低圧ＥＧＲ通路５の周囲に図示した実線矢印の如く、低圧ＥＧＲ通路５に流入したＥＧＲガスの全てが、ガス流路５ａを介してＥＧＲクーラ５２に流入する。
【０１０１】
一方、制御装置１００は、エンジン１の高負荷運転時に、ＥＧＲ通路５に流入したＥＧＲガスが各流路５ａ、５ｂに流れるように、ガス流量調整弁５３に対して各流路５ａ、５ｂにおけるＥＧＲガスの流量割合の調整を指示する制御信号を出力する。
【０１０２】
これにより、図６の低圧ＥＧＲ通路５の周囲に図示した破線矢印の如く、低圧ＥＧＲ通路５に流入したＥＧＲガスは、ガス流路５ａを介してＥＧＲクーラ５２に流入すると共に、バイパス流路５ｂを介してＥＧＲクーラ５２を迂回する。
【０１０３】
この際、ＥＧＲクーラ５２では、流入するＥＧＲガスの流量の減少することで、冷却媒体との熱交換量が少なくなる。このため、高負荷運転時には、低負荷運転時よりもＥＧＲクーラ５２におけるＥＧＲガスの冷却能力が低下する。
【０１０４】
なお、ＥＧＲクーラ５２における出口部の冷却媒体の温度が、冷却媒体の露点温度以下に低下しないように、ガス流量調整弁５３により各流路５ａ、５ｂの流量割合を調整することが望ましい。
【０１０５】
本実施形態では、ガス流量調整弁５３、および制御装置１００におけるガス流量調整弁５３の制御処理を実行する構成１００ｃが、ガス流路５ａを介してＥＧＲクーラ５２へ流すＥＧＲガスの流量を調整するガス流量調整手段（冷却能力調整手段）を構成している。
【０１０６】
その他の構成および作動については前述の第１実施形態と同様である。本実施形態では、エンジン１の低負荷運転時に、低圧ＥＧＲ通路５に流入したＥＧＲガスの全てがＥＧＲクーラ５２に流れるように、ガス流量調整弁５３にて各流路５ａ、５ｂにおけるＥＧＲガスの流量割合を調整する構成としている。
【０１０７】
これによれば、インタクーラ２１において、ＥＧＲクーラ５２にてＥＧＲガスから吸熱して昇温した冷却媒体と、ＥＧＲクーラ５２にて除湿されたＥＧＲガスを含む吸入空気とを熱交換させるので、インタクーラ２１における凝縮水の発生を抑制できる。従って、本実施形態の構成によれば、第１実施形態と同様に、エンジン１の低負荷運転時に問題となるエンジン１への凝縮水の浸入を回避することができる。
【０１０８】
さらに、本実施形態では、エンジン１の高負荷運転時にＥＧＲクーラ５２に流すＥＧＲガスの流量が、低負荷運転時よりも少なくなるように、ガス流量調整弁５３にて各流路５ａ、５ｂにおけるＥＧＲガスの流量割合を調整する構成としている。
【０１０９】
これによれば、エンジン１の高負荷運転時に、低負荷運転時よりもＥＧＲクーラ５２におけるＥＧＲガスと冷却媒体との熱交換量が減少し、ＥＧＲガスの冷却能力が低下するので、ＥＧＲクーラ２１における凝縮水の発生を抑制できる。
【０１１０】
従って、本実施形態の構成によれば、第３、第４実施形態と同様に、エンジン１の低負荷運転時に問題となるエンジン１への凝縮水の浸入を回避すると共に、エンジン１の高負荷運転時に問題となる過給機４の圧縮機４ａへの凝縮水の浸入を回避することができる。
【０１１１】
なお、本実施形態では、低負荷運転時において、ＥＧＲガスの全てがガス流路５ａに流れるように、ガス流量調整弁５３にて各流路５ａ、５ｂにおけるＥＧＲガスの流量割合を調整する例について説明したが、これに限定されない。高負荷運転時にＥＧＲクーラ５２に流入するＥＧＲガスの流量が低負荷運転時よりも少なければ、例えば、低負荷運転時において、ＥＧＲガスの一部がバイパス流路５ｂに流れるように、ガス流量調整弁５３にて各流路５ａ、５ｂにおけるＥＧＲガスの流量割合を調整してもよい。
【０１１２】
また、本実施形態では、ガス流量調整弁５３を低圧ＥＧＲ通路５におけるガス流路５ａとバイパス流路５ｂとの分岐部に設ける例について説明したが、これに限定されない。例えば、ガス流量調整弁５３を低圧ＥＧＲ通路５におけるガス流路５ａとバイパス流路５ｂとの合流部に設けるようにしてもよい。
【０１１３】
（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各請求項に記載した範囲を逸脱しない範囲で種々変形可能である。例えば、以下のように変形可能である。
【０１１４】
（１）上述の各実施形態では、ＥＧＲ装置として低圧ＥＧＲだけを備える例について説明したが、これに限らず、例えば、ＥＧＲ装置として低圧ＥＧＲ、および高圧ＥＧＲ（ＨＰＬ−ＥＧＲ）の双方を備えるものに適用してもよい。
【０１１５】
（２）上述の各実施形態では、エンジン１をガソリン機関で構成する例について説明したが、これに限らず、ディーゼル機関を採用することもできる。
【０１１６】
（３）上述の各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。
【０１１７】
（４）上述の各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
【０１１８】
（５）上述の各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されない。
【０１１９】
（６）上述の各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されない。
【符号の説明】
【０１２０】
１        エンジン（内燃機関）
１０      エンジン冷却水回路（冷却水回路）
２        吸気通路
２１      インタクーラ
３        排気通路
５        低圧ＥＧＲ通路（ＥＧＲ通路）
５１      ＥＧＲバルブ
５２      ＥＧＲクーラ
６        冷却媒体回路
【図１】
2013256936.tif 000003
【図２】
2013256936.tif 000004
【図３】
2013256936.tif 000005
【図４】
2013256936.tif 000006
【図５】
2013256936.tif 000007
【図６】
2013256936.tif 000008