(57)【要約】【課題】内燃機関の運転状態に応じて要求される温度範囲内に吸気温度を精度よく制御することができる吸気冷却装置を提供する。【解決手段】吸気冷却装置１０が備える制御装置５０は、第１〜第３状態を切替可能である。「第１状態」では、メインＩ／Ｃ側分岐通路１８とサブＩ／Ｃ側分岐通路１６の両方の冷却水の流通を停止し、かつメインＩ／Ｃ側分岐通路１８とサブＩ／Ｃ側分岐通路１６の両方に吸気を流す。「第２状態」では、水停止を行い、かつメインＩ／Ｃ側分岐通路１８とサブＩ／Ｃ側分岐通路１６の片方にのみ吸気を流すように分岐バルブ１７を制御する。「第３状態」では、メインＩ／Ｃ３８とサブＩ／Ｃ３６の少なくとも一方のＩ／Ｃに冷却水を流通させ、かつメインＩ／Ｃ側分岐通路１８とサブＩ／Ｃ側分岐通路１６のうち少なくとも一方のＩ／Ｃが設けられた分岐通路に吸気を流すように分岐バルブ１７を制御する。【選択図】図１
2016098659.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に設けられた過給機のコンプレッサ下流に接続する主通路と、前記主通路に設けられた分岐部と、前記分岐部から分岐する第１分岐通路および第２分岐通路と、第１分岐通路および第２分岐通路が合流する合流部と、を備える吸気通路と、
前記分岐部に設けられ前記第１、２分岐通路にそれぞれ流す吸気量を調整する分岐バルブと、
前記第１分岐通路に設けられた第１インタークーラと、
前記第２分岐通路に設けられた第２インタークーラと、
前記第１インタークーラおよび前記第２インタークーラに冷却水を流通させ、前記冷却水の流通量を調整可能な冷却水供給装置と、
前記分岐バルブおよび前記冷却水供給装置を制御することにより、前記第１インタークーラと前記第２インタークーラの両方の前記冷却水の流通を停止しかつ前記第１分岐通路と前記第２分岐通路の両方に吸気を流す第１状態と、前記第１インタークーラと前記第２インタークーラの前記冷却水の流通を停止しかつ前記第１分岐通路と前記第２分岐通路の片方にのみ吸気を流す第２状態と、前記第１インタークーラと前記第２インタークーラの少なくとも一方のインタークーラに前記冷却水を流通させかつ前記第１分岐通路と前記第２分岐通路のうち前記少なくとも一方のインタークーラが設けられた分岐通路に吸気を流す第３状態と、を切り替える制御装置と、
を備えることを特徴とする吸気冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸気冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、特開２００４−５１１６９４号公報に記載されているように、複数の過給空気クーラを用いて冷却性能の改善を図った装置が知られている。この公報にかかる技術では、過給空気はターボ過給機下流の２つの過給空気クーラに導かれる。２つの過給空気クーラは、それぞれ２つの空気導管に分岐しており、片方の空気導管では有効に冷却され、他方の空気導管ではほとんど冷却されない状態で通過し、２つの空気導管は合流する。この公報の段落００１４によれば、内燃機関のコールドスタート時に過給空気冷却装置の性能を減少させるように、第１の過給空気クーラの空気箱内の分岐点及び／又は第２の過給空気クーラの空気箱内の合流点に制御可能要素を備える。制御可能要素を用いて、ほとんど冷却しない状態で過給空気を内燃機関の吸気システムに導く状態と、所定の温度に達したら過給空気を冷却する状態とを実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−５１１６９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の技術は、過給空気を殆ど冷却しないで吸入する状態あるいは過給空気の冷却を行う状態をコールドスタートに応じて切替えることしか教示していない。内燃機関の運転状態に応じて要求される吸気温度範囲が異なるので、吸気温度制御をより精密に行う観点からいまだ改善の余地があった。
【０００５】
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、内燃機関の運転状態に応じて要求される温度範囲内に吸気温度を精度よく制御することができる吸気冷却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】
本発明にかかる吸気冷却装置は、
内燃機関に設けられた過給機のコンプレッサ下流に接続する主通路と、前記主通路に設けられた分岐部と、前記分岐部から分岐する第１分岐通路および第２分岐通路と、第１分岐通路および第２分岐通路が合流する合流部と、を備える吸気通路と、
前記分岐部に設けられ前記第１、２分岐通路にそれぞれ流す吸気量を調整する分岐バルブと、
前記第１分岐通路に設けられた第１インタークーラと、
前記第２分岐通路に設けられた第２インタークーラと、
前記第１インタークーラおよび前記第２インタークーラに冷却水を流通させ、前記冷却水の流通量を調整可能な冷却水供給装置と、
前記分岐バルブおよび前記冷却水供給装置を制御することにより、前記第１インタークーラと前記第２インタークーラの両方の前記冷却水の流通を停止しかつ前記第１分岐通路と前記第２分岐通路の両方に吸気を流す第１状態と、前記第１インタークーラと前記第２インタークーラの前記冷却水の流通を停止しかつ前記第１分岐通路と前記第２分岐通路の片方にのみ吸気を流す第２状態と、前記第１インタークーラと前記第２インタークーラの少なくとも一方のインタークーラに前記冷却水を流通させかつ前記第１分岐通路と前記第２分岐通路のうち前記少なくとも一方のインタークーラが設けられた分岐通路に吸気を流す第３状態と、を切り替える制御装置と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、第１、２分岐通路の選択的な使用および冷却水の流通／停止をそれぞれ定めた第１〜３状態を切替えることで吸気温度の制御性を高めたので、内燃機関の運転状態に応じて要求される温度範囲内に収まるように吸気温度を精度よく制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態にかかる吸気冷却装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態にかかる吸気冷却装置の制御動作による効果を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態にかかる吸気冷却装置の制御動作による効果を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態にかかる吸気冷却装置の第２制御を説明するためのタイムチャートである。
【図５】本発明の実施の形態にかかる吸気冷却装置の第３および第４制御を説明するためのタイムチャートである。
【図６】本発明の実施の形態にかかる吸気冷却装置の第５制御を説明するためのタイムチャートである。
【図７】本発明の実施の形態にかかる吸気冷却装置の第６制御を説明するためのタイムチャートである。
【図８】本発明の実施の形態にかかる吸気冷却装置において制御装置が実行する制御のフローチャートである。
【図９】本発明の実施の形態にかかる吸気冷却装置の水冷制御の効果を説明するためのタイムチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態にかかる吸気冷却装置の第２〜６制御をまとめたタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、本発明の実施の形態にかかる吸気冷却装置１０の構成を示す図である。吸気冷却装置１０は、図示しない内燃機関（以下、単に「エンジン」とも称す）に設置される。このエンジンは車両に好適に搭載されるものであり、過給機を備える過給エンジンである。過給機は、エンジンの排気通路に設けられたタービンおよび後述する吸気通路１３に設けられたコンプレッサを備えている。また、このエンジンは排気再循環装置（ＥＧＲ装置）も備えている。
【００１０】
以下、インタークーラを「Ｉ／Ｃ」と簡略に記載する。吸気冷却装置１０は、吸気通路１３と、分岐バルブ１７と、上流吸気温度センサ４２と、下流吸気温度センサ４４と、メインＩ／Ｃ３８およびサブＩ／Ｃ３６を含む水冷Ｉ／Ｃと、冷却水供給装置３０と、制御装置５０とを備える。
【００１１】
吸気通路１３は、コンプレッサ１２下流に接続する主通路１４と、主通路１４に設けられた分岐部１５と、分岐部１５から分岐するメインＩ／Ｃ側分岐通路１８およびサブＩ／Ｃ側分岐通路１６と、メインＩ／Ｃ側分岐通路１８およびサブＩ／Ｃ側分岐通路１６が合流する合流部２０と、を備える。
【００１２】
分岐バルブ１７は、分岐部１５に設けられている。分岐バルブ１７の開度を変更することにより、メインＩ／Ｃ側分岐通路１８およびサブＩ／Ｃ側分岐通路１６にそれぞれ流す吸気量を調整することができる。分岐バルブ１７は、具体的には、メインＩ／Ｃ側分岐通路１８を全開としサブＩ／Ｃ側分岐通路１６を全閉とする状態、メインＩ／Ｃ側分岐通路１８を全閉としサブＩ／Ｃ側分岐通路１６を全開とする状態、メインＩ／Ｃ側分岐通路１８およびサブＩ／Ｃ側分岐通路１６の両方を全開とする状態、を切替え可能である。
【００１３】
上流吸気温度センサ４２は、主通路１４に設けられている。具体的には、上流吸気温度センサ４２は、コンプレッサ１２とメインＩ／Ｃ側分岐通路１８およびサブＩ／Ｃ側分岐通路１６との間に設けられている。上流吸気温度センサ４２は、「Ｉ／Ｃ上流吸気温度Ｔ３」を検知する。下流吸気温度センサ４４は、合流部２０に設けられており、メインＩ／Ｃ側分岐通路１８およびサブＩ／Ｃ側分岐通路１６の出口側で合流した吸気の温度すなわち「Ｉ／Ｃ下流吸気温度Ｔ４」を検知する。
【００１４】
メインＩ／Ｃ３８は、メインＩ／Ｃ側分岐通路１８に設けられている。サブＩ／Ｃ３６は、サブＩ／Ｃ側分岐通路１６に設けられている。これらはいずれも水冷のＩ／Ｃである。
【００１５】
冷却水供給装置３０は、メインＩ／Ｃ３８およびサブＩ／Ｃ３６に冷却水を流通させ、冷却水の流通量を調整可能である。冷却水供給装置３０は、冷却水通路３２と、この冷却水通路３２に順次設けられたウォーターポンプ３４およびラジエータ４０とを備えている。ウォーターポンプ３４とラジエータ４０を用いて温度制御ができるようになっている。冷却水通路３２をエンジン冷却水通路と独立に設けてエンジン冷却水とは別の冷却水を使用してもよいし、冷却水通路３２とエンジン冷却水通路とを共通化してもよい。
【００１６】
制御装置５０は、分岐バルブ１７と、上流吸気温度センサ４２と、下流吸気温度センサ４４と、ウォーターポンプ３４と、ラジエータ４０とそれぞれ接続している。これにより、Ｉ／Ｃ上流吸気温度Ｔ３およびＩ／Ｃ下流吸気温度Ｔ４に基づいて、分岐バルブ１７、ウォーターポンプ３４、およびラジエータ４０を制御することができる。
【００１７】
（第１制御）
制御装置５０は、分岐バルブ１７および冷却水供給装置３０と接続しており、これらに制御信号を供給することにより、下記の第１〜３状態を切り替える。この切替え制御を、便宜上、「第１制御」と称する。吸気冷却装置１０は、「水停止」を実行可能である。「水停止」とは、メインＩ／Ｃ３８とサブＩ／Ｃ３６の冷却水の流通を停止することであり、具体的にはウォーターポンプ３４を停止させることである。具体的には、以下の第１〜３状態を切替え可能とする。
【００１８】
「第１状態」では、メインＩ／Ｃ３８とサブＩ／Ｃ３６の両方の冷却水を停止（つまり水停止）させ、かつメインＩ／Ｃ側分岐通路１８とサブＩ／Ｃ側分岐通路１６の両方に吸気を流す。「第２状態」では、水停止を行い、かつメインＩ／Ｃ側分岐通路１８とサブＩ／Ｃ側分岐通路１６の片方にのみ吸気を流すように分岐バルブ１７を制御する。本実施の形態では、メインＩ／Ｃ側分岐通路１８のみに吸気を流すように分岐バルブ１７を制御するものとする。「第３状態」では、メインＩ／Ｃ３８とサブＩ／Ｃ３６の少なくとも一方のＩ／Ｃに冷却水を流通させ、かつメインＩ／Ｃ側分岐通路１８とサブＩ／Ｃ側分岐通路１６のうち少なくとも一方のＩ／Ｃが設けられた分岐通路に吸気を流すように分岐バルブ１７を制御する。具体的には、本実施の形態にかかる第３状態では、吸気をメインＩ／Ｃ側分岐通路１８とサブＩ／Ｃ側分岐通路１６の両方に流し、かつウォーターポンプ３４を作動させることでメインＩ／Ｃ３８とサブＩ／Ｃ３６の両方に冷却水を流通させる。ただし、本発明はこれに限られるものではなく、第３状態では、メインＩ／Ｃ側分岐通路１８とサブＩ／Ｃ側分岐通路１６の片方のみに吸気を流し、少なくともこの吸気が流れる側のＩ／Ｃへの冷却水流通を停止してもよい。
【００１９】
図２および図３は、本発明の実施の形態にかかる吸気冷却装置１０の制御動作による効果を示す図である。図２は、ＥＧＲ装置を備えるエンジンでのＮＯｘ量低減効果を示す図である。ＥＧＲ使用時にインテークマニホールド２２内の温度が露点温度を下回ると、インテークマニホールド２２内で凝縮水が発生してしまい、燃料噴射弁など内部部品が腐食するおそれがある。特に低外気温でのコールドスタート（具体的にはＲＤＥ−７℃規制など）では低い吸気温度でインテークマニホールド２２内の温度が低下するため、ＥＧＲをカットしなければならない領域が増え、ＮＯｘ排出量が増加してしまう。この対策として、本実施の形態のように吸気通路１３に水冷Ｉ／Ｃ（すなわちメインＩ／Ｃ３８およびサブＩ／Ｃ３６）を付けて早期に吸気温度を上昇し、狙いの温度に制御することが好ましい。これにより図２に示すようにＮＯｘ排出量が低下するという効果がある。
【００２０】
ただし、単に水冷Ｉ／Ｃを使用しても、氷点下などの超低外気温では早期の吸気温度上昇や温度制御は難しくなるなどの欠点がある。コンプレッサ１２の熱で吸気が昇温し、さらに冷却水の循環を止めることで、吸気の熱により水冷Ｉ／Ｃ内の冷却水が暖められる。吸気の昇温が小さい低負荷域では、なかなか冷却水は暖まらない。また、吸気温度上昇後でも低負荷が続くと吸気温度が低下してしまう。また、水冷Ｉ／Ｃの容量が小さいとその内部の冷却水が早期に暖まるので、吸気温度上昇後は早くなるもののエンジン負荷の影響を受けやすくなり、吸気の温度制御性が低下してしまう。このような様々な条件において吸気温度を好適な値に制御するために、本実施の形態では、前述したように、メインＩ／Ｃ側分岐通路１８およびサブＩ／Ｃ側分岐通路１６の選択的な使用および冷却水流通／水停止をそれぞれ定めた第１〜３状態を切替えることにしている。これによりエンジン運転状態に応じて要求される温度範囲内に収まるように吸気温度を精度よく制御することができる。
【００２１】
図３は、車速の時間経過に応じた水冷Ｉ／Ｃの出口側におけるＩ／Ｃ下流吸気温度Ｔ４について、後述する第２〜第６制御を実施した場合の効果を示す図である。後述する第２〜第６制御は、吸気冷却装置１０に適用されることが好ましい制御である。第２〜第６制御の内容は、制御装置５０のメモリ内に予めプログラムの形態で記憶されている。なお、本実施の形態では第２〜第６制御を全て適用する好ましい形態を説明しているが、本発明はこれに限られず、第２〜第６制御のいずれか１つのみ、あるいは任意に選択した２つ以上の制御を制御装置５０に実行させても良い。
【００２２】
図３のデータ値１００およびデータ値１０１は、後述する第２〜第６制御を行わなかった場合のＩ／Ｃ下流吸気温度Ｔ４のデータ値である。データ値１００は、メインＩ／Ｃ側分岐通路１８のみに吸気を流し続けた場合のデータ値であり、データ値１０１は、メインＩ／Ｃ側分岐通路１８およびサブＩ／Ｃ側分岐通路１６の両方に吸気を流し続けた場合のデータ値である。一方、データ値１０２は、メインＩ／Ｃ側分岐通路１８およびサブＩ／Ｃ側分岐通路１６を切替えつつ、温度制御の最適化を図った場合のデータ値である。図３に示すように、コールドスタートからのエンジン暖機時やエンジン負荷に応じて、メインＩ／Ｃ側分岐通路１８およびサブＩ／Ｃ側分岐通路１６を切替えることによって、早期の吸気温度上昇およびバラツキの少ない温度制御を実現することができる。図３と第２〜第６制御の実行態様との関係は、後述する図１０を用いて説明するものとする。
【００２３】
（第２制御）
図４は、本発明の実施の形態にかかる吸気冷却装置１０の第２制御を説明するためのタイムチャートである。図４は、エンジン暖機時におけるＩ／Ｃ下流吸気温度Ｔ４の水冷Ｉ／Ｃ容量感度を示している。データ値２００は小容量のＩ／Ｃにおける、データ値２０１はデータ値２００の場合の２倍の中容量のＩ／Ｃにおける、データ値２０２はデータ値２００の場合の４倍の大容量のＩ／Ｃにおける、エンジン暖機時のＩ／Ｃ下流吸気温度Ｔ４の変化をそれぞれ示している。データ値２００〜２０２のいずれも、外気温マイナス７℃において、水停止状態で計測したものである。図４によれば、小容量Ｉ／Ｃであるほど、早期の暖機が可能となっている。そこで、第２制御では、エンジン暖機中に、第２状態（すなわち水停止を行いメインＩ／Ｃ側分岐通路１８のみに吸気を通す）とすることで、吸気を早期に暖める。水停止してメインＩ／Ｃ側分岐通路１８のみに吸気を通すことで、メインＩ／Ｃ３８周りの冷却水の熱容量を小さくすることができ、早期にメインＩ／Ｃ３８周りの冷却水を暖める。これにより、メインＩ／Ｃ側分岐通路１８を通る吸気を早期に暖める。
【００２４】
（第３制御および第４制御）
図５は、本発明の実施の形態にかかる吸気冷却装置１０の第３および第４制御を説明するためのタイムチャートである。図５は、Ｉ／Ｃ下流吸気温度Ｔ４の水冷Ｉ／Ｃ容量感度を示している。図５の下方には、時間経過に応じたＩ／Ｃ上流吸気温度Ｔ３の推移が示されている。データ値２０３〜２０５はいずれも図５の左縦軸に示すＩ／Ｃ下流吸気温度Ｔ４を示しており、Ｉ／Ｃ上流吸気温度Ｔ３の時間変化に応じて各データ値が変動している。データ値２０３は小容量のＩ／Ｃにおける、データ値２０４はデータ値２０３の場合の２倍の中容量のＩ／Ｃにおける、データ値２０５はデータ値２０３の場合の４倍の大容量のＩ／Ｃにおける、エンジン暖機後のＩ／Ｃ下流吸気温度Ｔ４の変化をそれぞれ示している。データ値２０３〜２０５のいずれも、外気温マイナス７℃において、水停止状態で計測したものである。
【００２５】
第３制御について説明する。図５によれば、大容量Ｉ／Ｃであるほど、Ｉ／Ｃ上流吸気温度Ｔ３の変動に対するＩ／Ｃ下流吸気温度Ｔ４への影響が小さくなり、Ｉ／Ｃ下流吸気温度Ｔ４のバラツキをより小さくすることができる。そこで、第３制御では、エンジン暖機後に、第３状態（すなわち、吸気をメインＩ／Ｃ側分岐通路１８とサブＩ／Ｃ側分岐通路１６の両方に通し、メインＩ／Ｃ３８とサブＩ／Ｃ３６の両方に冷却水を流通させる状態）とする。これにより吸気の温度制御性を高める。メインＩ／Ｃ３８とサブＩ／Ｃ３６の両方を使うことで水冷Ｉ／Ｃを大容量にすると、水冷Ｉ／Ｃ周りの冷却水の熱容量が大きくなる。このため、冷却水温がＩ／Ｃ上流吸気温度Ｔ３の温度変動の影響を受けにくくなる。ここでいう温度変動は、低負荷時に低温となり、高負荷時に高温となる変動である。これにより、水冷Ｉ／Ｃ出口温の温度変動を抑制できる。
【００２６】
第４制御について説明する。図５の一点鎖線Ｘで囲った領域を見ると、エンジン低負荷運転時には、大容量Ｉ／Ｃであるほうが温度低下量が小さい。そこで、第４制御では、エンジンの低負荷時において、Ｉ／Ｃ下流吸気温度Ｔ４が予め定めた目標温度ＴＢを下回った場合に、第１状態（すなわち、本実施形態では、吸気をメインＩ／Ｃ側分岐通路１８とサブＩ／Ｃ側分岐通路１６の両方に流し、水停止をおこなう状態）とする。これにより吸気温度低下を抑制する。低外気温時は、低負荷のときＩ／Ｃ上流吸気温度Ｔ３が冷却水温よりも低下するため、冷却水温度が低下していく。このとき、水冷Ｉ／Ｃの容量が小さいと、吸気が冷却水の熱をあまり奪わずに通過するので、Ｉ／Ｃ下流吸気温度Ｔ４が低下し易くなる。さらに、水停止することでラジエータ４０による冷却も停止できる。よってメインＩ／Ｃ３８とサブＩ／Ｃ３６の両方を使うことで水冷Ｉ／Ｃを大容量とし、さらに水停止を行うことで、Ｉ／Ｃ下流吸気温度Ｔ４の低下速度を抑えることができる。
【００２７】
（第５制御）
図６は、本発明の実施の形態にかかる吸気冷却装置１０の第５制御を説明するためのタイムチャートである。図６は、Ｉ／Ｃ下流吸気温度Ｔ４の水冷Ｉ／Ｃ容量感度を示している。図６の下方には、時間経過に応じたＩ／Ｃ上流吸気温度Ｔ３の推移を示すデータ値２０８が示されている。データ値２０６およびデータ値２０７はいずれも図６の左縦軸に示すＩ／Ｃ下流吸気温度Ｔ４を示しており、Ｉ／Ｃ上流吸気温度Ｔ３の時間変化に応じて各データ値が変動している。データ値２０６は小容量のＩ／Ｃにおける、データ値２０７はデータ値２０６の場合の４倍の大容量のＩ／Ｃにおける、エンジン暖機後のＩ／Ｃ下流吸気温度Ｔ４の変化をそれぞれ示している。データ値２０６、２０７のいずれも、外気温マイナス７℃において、水停止状態で計測したものである。
【００２８】
低負荷が続いてＩ／Ｃ下流吸気温度Ｔ４が目標温度ＴＢを下回った場合、高負荷が来た時に吸気の温度上昇速度を速めたい。そこで、第５制御では、Ｉ／Ｃ下流吸気温度Ｔ４が予め定めた目標温度ＴＢを下回った状態であって、Ｉ／Ｃ上流吸気温度Ｔ３が予め定めた閾値Ｔｔｈ３以上になった場合には、第２状態（すなわち吸気をメインＩ／Ｃ側分岐通路１８のみに流し、水停止を行う状態）とすることで、早期の吸気温度上昇を行うものである。この閾値Ｔｔｈ３は、エンジンが高負荷運転か否かを判定するために予め定めた温度であり、図６に示されている。これにより上記第２制御で説明したのと同様の原理で早期の吸気温度上昇を行う。
【００２９】
（第６制御）
図７は、本発明の実施の形態にかかる吸気冷却装置１０の第６制御を説明するためのタイムチャートである。図７は、エンジン回転速度Ｎｅおよび負荷Ｑのマップ上に予め実験等により定めた、インテークマニホールド２２内の露点温度の分布を示す図である。インテークマニホールド２２内の温度が露点に近い領域（露点付近領域）では、インテークマニホールド２２内の温度分布によっては凝縮水が発生してしまう可能性がある。インテークマニホールド２２内の温度を上げるためには、Ｉ／Ｃ下流吸気温度Ｔ４を高めることが好ましい。
【００３０】
そこで、エンジン回転速度Ｎｅおよび負荷Ｑのマップ上において、インテークマニホールド２２内の温度が露点以下でありかつ露点に近くなる領域に、露点付近運転領域を予め設定しておく。第６制御では、この露点付近運転領域にエンジン運転条件が該当するときには、第２状態（すなわちメインＩ／Ｃ側分岐通路１８のみに吸気を流し、水停止を行う）で凝縮水を抑制する。これにより、上記第２制御で説明したのと同様の原理で吸気温度を高めることにする。
【００３１】
なお、インテークマニホールド２２内の温度が露点より高い領域であっても、凝縮水発生リスクを減らすため、Ｉ／Ｃ下流吸気温度Ｔ４を高めることが好ましい。そこで、上記の露点付近運転領域は、露点以下の一定範囲のみならず、露点よりも高温である一定範囲も含むことが好ましい。露点付近運転領域は、図７に示すエンジン回転速度Ｎｅおよび負荷Ｑのマップ上に予め実験等により定めておく。
【００３２】
図８は、本発明の実施の形態にかかる吸気冷却装置１０において制御装置５０が実行する制御のフローチャートである。図８の制御は、エンジン暖機時に実行されるものとする。
【００３３】
図８のルーチンでは、まず、ステップＳ１００において、制御装置５０が、メインＩ／Ｃ側分岐通路１８のみに吸気を流すように分岐バルブ１７を制御し、かつウォーターポンプ３４を停止して水停止を行う。これにより上記の第２制御が実現される。
【００３４】
次に、ステップＳ１０２において、冷却水通路３２内の冷却水温ＴＬが予め定めた所定温度ＴＡより高く、かつＩ／Ｃ下流吸気温度Ｔ４が目標温度ＴＢ以上か否かを判定する処理を、制御装置５０が実行する。冷却水温ＴＬが所定温度ＴＡより高く、かつＩ／Ｃ下流吸気温度Ｔ４が目標温度ＴＢよりも高い場合には、処理はステップＳ１０４に進む。それ以外の場合には、処理はステップＳ１００にリターンし、第２制御が継続される。
【００３５】
次に、ステップＳ１０４において、制御装置５０が、メインＩ／Ｃ側分岐通路１８およびサブＩ／Ｃ側分岐通路１６の両方に吸気を流すように分岐バルブ１７を制御し、かつウォーターポンプ３４を作動させて冷却水を流通させる。これはすなわち第３状態であり、ステップＳ１０４により上記の第３制御が実現される。
【００３６】
次に、ステップＳ１０６において、Ｉ／Ｃ下流吸気温度Ｔ４が目標温度ＴＢを下回った状態が予め定めた所定時間ｔ（秒）以上継続したか否かを判定する処理を、制御装置５０が実行する。この条件が成立した場合には、処理はステップＳ１１４に進む。それ以外の場合には、処理はステップＳ１０８に進む。
【００３７】
ステップＳ１０８では、インテークマニホールド２２の温度が露点付近運転領域にあるか否かを判定する処理を、制御装置５０が実行する。ステップＳ１０８では、エンジン回転速度Ｎｅおよび負荷Ｑの値を制御装置５０が取得し、制御装置５０が予め記憶した図７に示すマップが参照される。図７のマップには予め定めた露点付近運転領域が設定され、一例として細実線で露点付近運転領域を示す。この露点付近運転領域は、上述した第６制御を実現するために、インテークマニホールド２２内の温度が露点以下でありかつ露点近くの一定範囲に渡って設定される。取得した現在のエンジン回転速度および負荷の値がこの露点付近運転領域に該当する場合には、ステップＳ１０８の判定結果は肯定（Ｙｅｓ）となり、処理はステップＳ１１８に進む。一方、取得した現在のエンジン回転速度および負荷の値が図７に示すマップに予め定めた露点付近運転領域に該当しない場合には、ステップＳ１０８の判定結果は否定（Ｎｏ）となり、処理はステップＳ１１０に進む。
【００３８】
ステップＳ１１０では、制御装置５０は、ステップＳ１０４と同じく第３状態が実現される。
【００３９】
次に、ステップＳ１１２において、エンジン停止であるか否かを判定する処理を制御装置５０が実行する。エンジン停止ではない場合には処理はステップＳ１０２に戻る。エンジン停止である場合には今回のルーチンが終了し、エンジン運転の停止に伴って吸気冷却装置１０の停止も行われる。
【００４０】
ステップＳ１０８の判定結果が肯定（Ｙｅｓ）となり処理がステップＳ１１８に進むと、制御装置５０は、メインＩ／Ｃ側分岐通路１８のみに吸気を流すように分岐バルブ１７を制御し、かつ水停止を行う。これは第２状態の実現であり、このステップＳ１１８の処理により上述した第６制御が実現される。その後、処理はステップＳ１０８の判定に戻る。
【００４１】
ステップＳ１０６の条件が成立した場合には処理はステップＳ１１４に進む。ステップＳ１１４では、制御装置５０がウォーターポンプ３４を停止し、水停止を行う。これにより第１状態が実現されており、上述した第４制御が実現されている。
【００４２】
その後、ステップＳ１１６に進み、Ｉ／Ｃ上流吸気温度Ｔ３が予め定めた温度ＴＣ以上か否かを判定する処理を、制御装置５０が実行する。Ｔ３がＴＣ以上である場合には、処理はステップＳ１００に戻る。処理がステップＳ１００に戻ることで、第２状態が実現され、すなわち吸気がメインＩ／Ｃ側分岐通路１８のみに流れて水停止が行われる。これにより、低負荷が続いてＩ／Ｃ下流吸気温度Ｔ４が目標温度ＴＢを下回った場合、高負荷が来た時に吸気温度上昇速度を速めることができる。すなわち、ステップＳ１０６、Ｓ１１６およびＳ１００の一連の処理により、上述した第５制御が実現されている。一方、Ｔ３がＴＣより低い場合には、処理はステップＳ１０６に戻る。
【００４３】
図９は、本発明の実施の形態にかかる吸気冷却装置１０の水冷制御の効果を説明するためのタイムチャートである。図９は、水冷Ｉ／Ｃ制御の有無におけるＮＯｘ排出量の差を示している。図９は、外気温マイナス７℃のコールドスタート時におけるデータ値である。図９において、データ値２０９は冷却水通路３２内の冷却水温ＴＬを示し、データ値２１０は本実施の形態にかかるエンジンを搭載した車両の車速を示し、データ値２１１は水冷Ｉ／Ｃありでかつ４０℃制御を行った場合のＩ／Ｃ下流吸気温度Ｔ４を示し、データ値２１２は水冷Ｉ／Ｃを用いない場合の比較例としてのＩ／Ｃ下流吸気温度Ｔ４を示し、データ値２１３は水冷Ｉ／Ｃなしの場合の積算ＮＯｘ量を示し、データ値２１４は水冷Ｉ／Ｃありでかつ４０℃制御を行った場合の積算ＮＯｘ量を示す。図９において「水冷Ｉ／Ｃ温度制御区間」におけるデータ値２１３、２１４を比較すると、水冷Ｉ／Ｃありの場合に積算ＮＯｘ量が抑制されていることが読み取れる。
【００４４】
図１０は、本発明の実施の形態にかかる吸気冷却装置１０の第２〜第６制御をまとめたタイムチャートである。図１０は、図８に示したフローチャートの制御を実行したときに得られる運転結果の一例を示している。データ値１００、１０１、１０２は、図３に示したものに相当している。データ値２２０は、時間経過に応じたＩ／Ｃ上流吸気温度Ｔ３の推移を示している。期間Ａ１〜Ａ５のそれぞれにおいて、次に述べる制御が行われる。まず期間Ａ１では、早期のエンジン暖機のため、上述した第２制御が実施される。次に、期間Ａ２では、第３制御または第６制御が実施される。第３制御によれば温度バラツキの抑制が可能であり、第６制御によれば凝縮水抑制が可能である。次に、期間Ａ３では、吸気温度低下抑制のため、第４制御が実施される。期間Ａ４では第５制御が実施されている。期間Ａ５では、期間Ａ２と同様に、第３制御または第６制御が実施されている。データ値１０２は、メインＩ／Ｃ側分岐通路１８およびサブＩ／Ｃ側分岐通路１６を切替えつつ、温度制御の最適化を図った場合のデータ値である。本実施の形態によれば、データ値１０２に示すように、期間Ａ１において早期の吸気温度上昇を実現し、期間Ａ２〜Ａ５において目標吸気温度の維持および凝縮水抑制を行うことができる。
【００４５】
以上説明した実施の形態にかかる吸気冷却装置１０によれば、吸気温度を上昇する場合はメインＩ／Ｃ側分岐通路１８またはサブＩ／Ｃ側分岐通路１６の一方を通過させるとともに水停止することでＩ／Ｃで冷却される空気量を減らして早期の吸気温度上昇を図ることができる。一方、低負荷運転時などでインテークマニホールド２２内の吸気温度が低下することを抑制したい場合は、メインＩ／Ｃ側分岐通路１８とサブＩ／Ｃ側分岐通路１６の両方で吸気を通過させつつ水停止することで、吸気温度の低下を抑制できる。また、エンジンの高負荷運転時に、インテークマニホールド２２内の吸気温度を低下させる要求がある場合は、メインＩ／Ｃ側分岐通路１８とサブＩ／Ｃ側分岐通路１６の少なくとも一方に吸気を流し、メインＩ／Ｃ３８およびサブＩ／Ｃ３６に冷却水を流通させることで吸気の冷却が可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１０  吸気冷却装置
１２  コンプレッサ
１３  吸気通路
１４  主通路
１５  分岐部
１６  サブＩ／Ｃ側分岐通路
１７  分岐バルブ
１８  メインＩ／Ｃ側分岐通路
２０  合流部
２２  インテークマニホールド
３０  冷却水供給装置
３２  冷却水通路
３４  ウォーターポンプ
３６  サブインタークーラ（Ｉ／Ｃ）
３８  メインインタークーラ（Ｉ／Ｃ）
４０  ラジエータ
４２  上流吸気温度センサ
４４  下流吸気温度センサ
５０  制御装置
【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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【図１０】
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