(57)【要約】【課題】過給機から供給される吸気を冷却する冷却システムを、エンジン単体で完結するシンプルな構成で提供する。【解決手段】エンジン１が備えるターボ吸気冷却システム３は、吸気クーラ８０と、ＥＣＵと、を備える。吸気クーラ８０は、過給機２０で圧縮された吸気が流れる吸気経路の途中に配置され、当該過給機２０からの吸気を冷却する。ＥＣＵは、吸気クーラ８０への冷媒の供給を制御する。吸気クーラ８０の冷媒は、エンジン１の冷却水である。ＥＣＵは、エンジン１の回転数及びエンジン１の負荷に基づいて、冷却水の吸気クーラ８０への供給を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのターボ吸気冷却システムであって、
過給機で圧縮された吸気が流れる吸気経路の途中に配置され、当該過給機からの吸気を冷却する吸気クーラと、
前記吸気クーラへの冷媒の供給を制御する制御部と、
を備え、
前記吸気クーラの冷媒は、エンジンの冷却水であり、
前記制御部は、前記エンジンの回転数、前記エンジンの負荷、及び前記過給機からの吸気の温度のうち少なくとも１つに基づいて、前記冷却水の前記吸気クーラへの供給を制御することを特徴とするターボ吸気冷却システム。
【請求項２】
請求項１に記載のターボ吸気冷却システムであって、
前記制御部は、少なくとも前記エンジンの回転数及び前記エンジンの負荷を入力変数とする制御マップに基づいて、前記冷却水の前記吸気クーラへの供給を制御することを特徴とするターボ吸気冷却システム。
【請求項３】
請求項１に記載のターボ吸気冷却システムであって、
前記制御部は、前記過給機からの吸気の温度が所定値以上である場合に、前記冷却水を前記吸気クーラへ供給するように制御するサーモスタットであることを特徴とするターボ吸気冷却システム。
【請求項４】
請求項１から３までの何れか一項に記載のターボ吸気冷却システムであって、
前記吸気クーラは、前記冷却水と前記過給機からの吸気を同時に通過させることができる吸気冷却管を備えることを特徴とするターボ吸気冷却システム。
【請求項５】
請求項１から４までの何れか一項に記載のターボ吸気冷却システムを備えることを特徴とするエンジン。
【請求項６】
請求項５に記載のエンジンであって、
当該エンジンの排気ガスを還流させるＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路を通過するガスを、前記エンジンの冷却水を冷媒に用いて冷却するＥＧＲクーラと、
を備え、
前記吸気クーラと前記ＥＧＲクーラは共通の構成であることを特徴とするエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として、ターボ吸気冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンの分野において、ターボチャージャ（排気タービン式過給機）などの過給機が広く採用されている。当該ターボチャージャは、エンジンの排気管からの排気ガスのエネルギーを、吸気の圧縮動力として利用し、圧縮した吸気をエンジンの燃焼室内に供給する。
【０００３】
特許文献１は、この種のディーゼルエンジンのＥＧＲ（排気ガス再循環：Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置を開示する。この特許文献１のエンジンのＥＧＲ装置は、排気の一部を吸気通路に還流させるＥＧＲ通路と、当該ＥＧＲ通路内のガスを冷却するＥＧＲクーラと、エンジン停止時に冷却水を蓄熱状態で保管する蓄熱器と、エンジン始動直後にエンジン冷却水の一部をＥＧＲクーラへ流入させるバイパス通路及び切換弁と、を備える。特許文献１は、この構成により、エンジン始動直後に、排気圧を上昇せず、エンジン冷却水の温度の上昇を促進することで、燃料の燃焼温度又はＮＯｘの排出量を抑制できるとする。
【０００４】
特許文献２は、ディーゼルエンジンのＥＧＲ弁の機械式開弁量制御装置を開示する。この特許文献２のエンジンのＥＧＲ弁の機械式開弁量制御装置は、揺動形遠心錘と、揺動−直線運動変換機構と、連動手段と、を備える制御手段で、排気通路と吸気通路を連通するＥＧＲ通路に設けたＥＧＲ弁の開弁量を制御する。特許文献２は、１台のＥＧＲ弁の開弁量を制御することにより、制御装置の構造を簡素化し、製造コストを大幅に引き下げることができるとともに、エンジンの各稼動状態（例えば、アイドル回転、低速回転、中速回転、高速回転）においてのエンジン回転速度の安定化や、エンジン出力の向上、又は排気ガス内のＮＯｘやＨＣやＣＯ等の成分の低減を実現できるとする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１４０７０１号公報
【特許文献２】特開２００７−０４６５５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のように、特許文献１のエンジンのＥＧＲ装置においては、エンジンの排気ガスを利用して、エンジンの冷却水の温度を上昇させる構成を開示している。特許文献２のエンジンのＥＧＲ弁の機械式開弁量制御装置においては、ＥＧＲ弁の開弁量を制御することにより、エンジン回転速度の安定化、エンジン出力の向上、及び、排気ガス内のＮＯｘやＨＣやＣＯ等の成分の低減等の効果が得られることを開示している。しかし、特許文献１及び２の何れも、ターボチャージャにより供給される吸気を冷却することについて開示していない。
【０００７】
ターボチャージャによって圧縮された空気は高温になるため、これをそのままエンジンに供給しても酸素濃度を向上させる効果は少ない。そこで、ターボチャージャが圧縮した吸気を冷却するためのインタークーラを、ターボチャージャとエンジンの間に設けて、吸気を冷却してエンジンに供給する構成が公知である。これにより、酸素濃度を向上させて、燃焼性能を改善することができる。
【０００８】
一般的なディーゼルエンジンにおいては、インタークーラは空冷式とされ、エンジンのラジエータとは別にインタークーラ専用のラジエータを設けている。しかしながらこの場合、インタークーラ専用のラジエータ及び配管が必要となるため、コストアップに繋がる。また、エンジン単体でシステムが完結しないためにエンジンの設計が困難になり、この点で改善の余地が残されていた。
【０００９】
本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その主な目的は、過給機から供給される吸気を冷却する冷却システムを、エンジン単体で完結するシンプルな構成で提供することにある。
【課題を解決するための手段及び効果】
【００１０】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。
【００１１】
本発明の第１の観点によれば、以下の構成のエンジンのターボ吸気冷却システムが提供される。即ち、このターボ吸気冷却システムは、吸気クーラと、制御部と、を備える。前記吸気クーラは、過給機で圧縮された吸気が流れる吸気経路の途中に配置され、当該過給機からの吸気を冷却する。前記制御部は、前記吸気クーラへの冷媒の供給を制御する。前記吸気クーラの冷媒は、エンジンの冷却水である。前記制御部は、前記エンジンの回転数、前記エンジンの負荷、及び前記過給機からの吸気の温度のうち少なくとも１つに基づいて、前記冷却水の前記吸気クーラへの供給を制御する。
【００１２】
これにより、空冷式のインタークーラを特別に設けることなく、エンジンの冷却水を用いて過給機からの吸気を冷却することで、極めて簡素な構成で、当該吸気を冷却できるシステムを構成することができる。
【００１３】
前記のターボ吸気冷却システムにおいては、前記制御部は、少なくとも前記エンジンの回転数及び前記エンジンの負荷を入力変数とする制御マップに基づいて、前記冷却水の前記吸気クーラへの供給を制御することが好ましい。
【００１４】
これにより、エンジンの回転数及び負荷に応じて吸気クーラの動作を切り換えることで、吸気の温度を適切に制御することができる。
【００１５】
ただし、前記のターボ吸気冷却システムにおいては、前記制御部は、前記過給機からの吸気の温度が所定値以上である場合に、前記冷却水を前記吸気クーラへ供給するように制御するサーモスタットであるように構成することもできる。
【００１６】
この場合、簡単な構成で、冷却水を吸気クーラへ適切に供給することができる。
【００１７】
前記のターボ吸気冷却システムにおいては、前記吸気クーラは、前記冷却水と前記過給機からの吸気を同時に通過させることができる吸気冷却管を備えることが好ましい。
【００１８】
これにより、過給機からの吸気を冷却する装置を特別に設けることなく、当該吸気をエンジンの燃焼室へ送るのと同時に冷却することができる。従って、簡素かつコンパクトな構成で効率良く吸気を冷却することができる。
【００１９】
本発明の第２の観点によれば、前記のターボ吸気冷却システムを備えるエンジンが提供される。
【００２０】
これにより、過給機からの吸気を簡素な構成で冷却可能なエンジンを提供することができる。また、エンジンの冷却水を用いた吸気クーラにより吸気を冷却するので、吸気の冷却のための構成をエンジン単体で完結させることができる。
【００２１】
前記のエンジンにおいては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、このエンジンは、ＥＧＲ通路と、ＥＧＲクーラと、を備える。前記ＥＧＲ通路は、当該エンジンの排気ガスを還流させる。前記ＥＧＲクーラは、前記ＥＧＲ通路を通過するガスを、前記エンジンの冷却水を冷媒に用いて冷却する。前記吸気クーラと前記ＥＧＲクーラは共通の構成である。
【００２２】
これにより、部品を共通化してコストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係るターボ吸気冷却システムを備えるエンジンにおいて、吸気及び排気の流れを模式的に示す説明図。
【図２】燃焼室に燃料を噴射する構成及び吸気と排気の流れを示す模式図。
【図３】エンジンの出力に応じた吸気及び冷却水温度の変化を示すグラフ。
【図４】エンジンを冷却する冷却水の流れを示す模式図。
【図５】エンジンにおける吸気クーラの具体的な配置を示す平面図。
【図６】吸気クーラにおける冷却管の構成を示す断面図。
【図７】ＥＣＵによる吸気冷却コントロールバルブの開閉制御に用いられる制御マップを示す図。
【図８】吸気冷却コントロールバルブの開度を細かく制御する場合の制御マップの例を示す図。
【図９】吸気クーラの構成の他の例を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るターボ吸気冷却システムを有するエンジンにおいて、吸気及び排気の流れを模式的に示す説明図である。図２は、燃焼室に燃料を噴射する構成及び吸気と排気の流れを示す模式図である。
【００２５】
本実施形態のターボ吸気冷却システムを有するエンジン１は、ディーゼルエンジンであり、例えば作業機や船舶等に搭載することができる。このエンジン１は、主として、エンジン本体２と、空気吸入部と、燃料噴射部と、排気ガス排出部と、ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）５０と、を備えている。
【００２６】
図１に示すエンジン１において、空気吸入部は、吸気部材として、吸気管１０と、吸気クーラ８０と、吸気スロットル１２と、吸気マニホールド１３と、過給機２０と、を備えている。
【００２７】
吸気管１０は、空気中の塵等を取り除く図略の吸気フィルタを備え、エンジンの外部から空気を吸入する。吸気クーラ８０は、エンジンの冷却水を利用して、エンジン１のシリンダ７０に供給されるガスを冷却する。吸気スロットル１２は、その開度を調整することで、シリンダ７０に供給される気体の量を変化させることができる。この吸気スロットル１２の開度は、ＥＣＵ５０によって制御される。吸気スロットル１２を通過した気体は、吸気マニホールド１３へ送られて、シリンダ７０の数（本実施形態では、４つ）に応じて分配され、それぞれのシリンダ７０が備える燃焼室７１（図２）に供給される。
【００２８】
過給機２０は、図１に示すように、タービン２１と、コンプレッサ２２と、を備える。タービン２１は、排気管１５の内部に配置され、排気ガスを利用して回転するように構成されている。コンプレッサ２２は、タービン２１の回転に伴って回転できるように、タービン２１とシャフト２３で接続されている。コンプレッサ２２は、吸気管１０の内部に配置され、回転することにより、空気を強制的に吸入して圧縮する。
【００２９】
エンジン１が備える燃料噴射部は、図２に示すように、燃料タンク６０と、燃料フィルタ６１と、燃料ポンプ６２と、コモンレール６３と、インジェクタ６４と、を備えている。
【００３０】
燃料ポンプ６２は、燃料タンク６０に貯められた燃料を吸引し、コモンレール６３側へ吐出して供給する。なお、燃料タンク６０と燃料ポンプ６２の間には、ゴミや汚れを除去するための燃料フィルタ６１が配置されている。
【００３１】
コモンレール６３は、燃料ポンプ６２とインジェクタ６４との間に設置され、燃料ポンプ６２から供給された燃料を高圧で蓄え、複数のインジェクタ６４に分配して供給する。
【００３２】
インジェクタ６４は、エンジン１が備えるそれぞれのシリンダ７０の上部に取り付けられている。インジェクタ６４は、燃焼室７１に燃料を噴射するための燃料噴射バルブを備える。燃料噴射バルブは、ＥＣＵ５０の指示に応じたタイミング及び噴射量で燃焼室７１に燃料を噴射する。
【００３３】
上記の構成において、吸気管１０等を通じて燃焼室７１に供給された空気がピストン７２により圧縮されて高温になった状態で、インジェクタ６４が燃焼室７１に燃料を噴射することにより、燃料が自然着火して燃焼し、膨張する燃焼ガスがピストン７２を押す。このようにして発生した動力は、クランク軸を介して、エンジン１を搭載した機械が備える各種の機構に伝達される。
【００３４】
本実施形態のエンジン１において、排気ガス排出部は、排気系の部材として、排気マニホールド１４と、排気管１５と、排気ガス浄化装置（図略）と、を備えている。複数の燃焼室７１で発生した排気ガスは、排気マニホールド１４によってまとめられ、排気管１５へ流れる。排気管１５は、一部の排気ガスを過給機２０のタービン２１へ供給し、残りの排気ガスを排気ガス浄化装置へ供給する。
【００３５】
排気ガス浄化装置は、酸化触媒と、フィルタと、を備え、排気ガスに含まれる一酸化炭素、一酸化窒素等の有害物及びＰＭ（粒子状物質）を除いて、排気ガスを排出する。
【００３６】
本実施形態のエンジン１は、吸気系及び排気系の部材として、図１に示すように、排気ガスの一部を排気経路から吸気経路へ還流させるＥＧＲ装置３０を備えている。
【００３７】
ＥＧＲ装置３０は、ＥＧＲ管３１と、ＥＧＲクーラ３２と、ＥＧＲバルブ３３と、を備えている。ＥＧＲ管３１は吸気管１０と排気管１５とを接続しており、ＥＧＲ装置３０は、当該ＥＧＲ管３１を介して排気ガスを吸気に再循環させる。ＥＧＲクーラ３２は、吸気へ循環させる排気を冷却する。ＥＧＲバルブ３３は、ＥＧＲ管３１と吸気管１０との接続部分に設けられ、ＥＣＵ５０がその開度を制御することにより、排気ガスの再循環量を調整するように構成されている。
【００３８】
以上の構成で、吸気管１０が吸入した空気は、過給機２０のコンプレッサ２２により圧縮され、エンジン１の燃焼室７１へ供給されるが、この吸気の温度が高くなると、当該吸気内の酸素濃度が低下するため、吸気の供給効率が低下する。また、燃料の燃焼温度も高くなり、排気ガス内のＮＯｘが増加してしまう。
【００３９】
従って、エンジン１の吸気を冷却することが望まれるが、その方法の１つとして、空気を用いてエンジンの吸気を冷却するインタークーラを用いることも考えられる。しかし、インタークーラを特別に設けることとすると、構成が複雑になり、コストが増加する原因になる。また、例えば、エンジンの製造業者がエンジンを製造してＯＥＭ供給し、供給を受けた側がインタークーラを取り付けて商品とする場合、エンジンの吸気冷却システムがエンジン単体で完結しないので、ＯＥＭ供給側としては、意図した冷却性能が得られない状態で用いられてしまうおそれがあった。
【００４０】
この点を考慮して、本実施形態のエンジン１においては、当該エンジン１の冷却水を用いて吸気を冷却するように構成されている。これにより、吸気冷却用のインタークーラを別途に設ける必要がないので、製造コストを低減できるとともに、エンジン１の構造を簡素化することができる。また、エンジンの吸気冷却システムをエンジン自体で完結させることができるので、エンジンの製造業者が期待する吸気冷却性能が確実に得られた状態でエンジンを稼動させることができる。
【００４１】
なお、エンジン１の冷却水は空気に比べて高温になるのが通常であるので、インタークーラの冷媒としてエンジンの冷却水を用いることはできないとされており、従来は空冷のインタークーラが用いられてきた。
【００４２】
図３は、本願発明者が、ある種の過給機付きエンジンについて、エンジン出力に応じた吸気及び冷却水温度の変化を調べた結果を示すグラフである。なお、図３においては、実線がコンプレッサの出口の吸気温度を示し、破線がエンジンの冷却水入口の冷却水温度を示している。
【００４３】
図３のグラフに示すように、コンプレッサにより吸い込んだ吸気の温度は、エンジンの出力の増加に伴って高くなり、高出力側ではエンジンの冷却水の温度を上回るようになる。従って、エンジンの冷却水を用いてエンジンの吸気を冷却する余地があるということができる。
【００４４】
次に、本実施形態のターボ吸気冷却システムによる吸気の冷却について具体的に説明するが、本実施形態では上記のとおりエンジン１の冷却水を用いて吸気を冷却することとしているため、先に、冷却水によるエンジン１の冷却システムについて説明する。図４は、エンジン１を冷却する冷却水の流れを示す模式図である。
【００４５】
図４に示すように、エンジン１の冷却システムは、冷却水ポンプ１０１と、冷却水コントロールバルブ１０２と、ラジエータ１０３と、を備える。
【００４６】
冷却水ポンプ１０１は、エンジン本体２のシリンダヘッド等に形成されている水冷ジャケット（図略）等へ冷却水を供給する。冷却水コントロールバルブ１０２は、状況に応じて開閉することで、エンジン本体２を冷却して排出されてきた冷却水の流れを、冷却水ポンプ１０１側、ラジエータ１０３側の何れかへ切り換えることができる。
【００４７】
冷却水コントロールバルブ１０２としては、サーモスタットが用いられている。この冷却水コントロールバルブ１０２は、冷却水の温度が所定の温度に達した場合には、自動的に開いて冷却水をラジエータ１０３へ流し、冷却水の温度が所定温度未満であれば、自動的に閉じて冷却水を冷却水ポンプ１０１側へ流す。
【００４８】
次に、本実施形態のターボ吸気冷却システムについて説明する。
【００４９】
図２等に示すように、本実施形態のターボ吸気冷却システムは、吸気クーラ８０を備えている。当該吸気クーラ８０は、吸気冷却管８１と、入口管８２と、出口管８３と、を備え、エンジン１の吸気通路に設置されている。具体的には、吸気クーラ８０は図１に示すように、過給機２０のコンプレッサ２２の出口と、吸気スロットル１２と、の間に配置されている。なお、図５には、エンジン１において吸気クーラ８０を配置した具体的な構成が平面図によって示されている。
【００５０】
図５に示すように、吸気冷却管８１は、冷却水及び吸気を同時に通すことができる二重管構造を有しており、外管８１ａと、内管８１ｂと、を備えている。そして、吸気クーラ８０においては、内管８１ｂの内部に吸気を通過させ、外管８１ａと内管８１ｂの間に冷却水を通過させるように構成されている。この構成により、吸気を冷却して収縮させながらエンジン１へ供給することができるので、吸気の供給効率を向上することができる。また、インタークーラ等を特別に設置する必要がないため、エンジン１の構成も簡素化することができる。また、吸気クーラ８０が、冷却水及び吸気を同時に通す吸気冷却管８１で構成されているので、吸気をエンジン本体２に送る過程で、かつコンパクトな構成で冷却することができる。
【００５１】
図６（ａ）に示すように、吸気冷却管８１を軸方向に垂直に切断した場合に、外管８１ａ及び内管８１ｂの断面輪郭は何れも円形となっている。しかしながらこれに限らず、例えば図６（ｂ）に示すように、内管８１ｂの断面輪郭が波状になるように形成されても良い。この場合、伝熱面積が増加するので、冷却効率を高めることができる。
【００５２】
なお、ＥＧＲクーラ３２の構成は図５では具体的に示されていないが、本実施形態では、ＥＧＲクーラ３２として、吸気クーラ８０と同一の構造の冷却クーラを使用している。即ち、ＥＧＲクーラ３２は、吸気クーラ８０と同じように、冷却水及び吸気を同時に通すことができる二重管構造を有する。これにより、部品を共通化でき、コストを低減することができる。
【００５３】
図４に示すように、入口管８２は、冷却水ポンプ１０１が吐出した冷却水を吸気クーラ８０へ供給するように配置されている。即ち、入口管８２の一端は図４に示すように冷却水ポンプ１０１に接続され、入口管８２の他端は、図２や図５に示すように、吸気冷却管８１におけるエンジン１の吸気スロットル１２に近い側に接続されている。
【００５４】
図４に示すように、出口管８３は、吸気クーラ８０で吸気熱を吸収した冷却水を冷却水コントロールバルブ１０２側へ排出するように配置されている。即ち、出口管８３の一端は、図５に示すように、吸気冷却管８１における過給機２０のコンプレッサ２２に近い側に接続され、出口管８３の他端は、冷却水コントロールバルブ１０２に接続されている。
【００５５】
この構成で、図５の鎖線で示すように、入口管８２から吸気冷却管８１に供給された冷却水は、外管８１ａと内管８１ｂの間を流れて、内管８１ｂの内部を（コンプレッサ２２側から吸気スロットル１２側へ）通過する吸気を冷却した後、出口管８３から排出される。これにより、簡素な構成で、吸気を効率良く冷却することができる。
【００５６】
なお、上記したように、吸気クーラ８０の吸気冷却管８１において、吸気と冷却水とは互いに逆方向に流れる。これにより、いわゆる向流熱交換が実現され、エンジン１の吸気の冷却効果を一層向上することができる。
【００５７】
また、吸気クーラ８０は、吸気冷却コントロールバルブ８４を備えている。吸気冷却コントロールバルブ８４は、吸気冷却管８１と、入口管８２と、の接続部分に設置されている。
【００５８】
本実施形態において、吸気冷却コントロールバルブ８４は、ＥＣＵ５０によって開閉が制御される。即ち、ＥＣＵ５０は、エンジン１の出力（即ち、負荷及び回転数）に基づいて、吸気冷却コントロールバルブ８４の開閉を制御する。
【００５９】
具体的には、ＥＣＵ５０には、図７に示すような制御マップが記憶されている。この制御マップは、エンジンの回転数及びトルク（負荷）を入力変数として、吸気冷却コントロールバルブ８４の開閉制御値を出力する。そして、ＥＣＵ５０は、エンジンの回転数及びトルクが、図７の制御マップでハッチングにより示した作動領域に含まれるときは吸気冷却コントロールバルブ８４を開き、そうでないときは吸気冷却コントロールバルブ８４を閉じるように制御する。
【００６０】
即ち、例えば、高回転時（高負荷時）には、過給機２０からの吸気がエンジン１の冷却水よりも高温になるので、エンジン１の冷却水を冷媒として用いた吸気クーラ８０による冷却効果を期待できる。一方、低回転時（低負荷時）には、過給機２０からの吸気の温度が上がらず、エンジン１の冷却水の方が高温になり、却って吸気の温度を上昇させてしまうおそれがある。この点、本実施形態では、上記のような制御マップに従って吸気冷却コントロールバルブ８４を制御することで、エンジン１の冷却水を用いて吸気を効果的に冷却することができる。
【００６１】
また、吸気冷却コントロールバルブ８４は、全開と全閉の２段階で制御する構成に限らず、中間の開度を含めた任意の開度で制御できるように構成しても良い。この場合、図８に示すような制御マップを用いて、吸気冷却コントロールバルブ８４の開度を制御することが考えられる。
【００６２】
図８には、冷却水温が低い場合と高い場合の２種類の制御マップが示されている。即ち、この例では、エンジン１に設けた冷却水温度センサによって冷却水の温度を取得し、得られた温度が所定温度より高いか低いかによって、吸気冷却コントロールバルブ８４の開度を制御する制御マップを切り換えている。
【００６３】
２つの制御マップは何れも、エンジンの回転数とトルク（燃料噴射量）を入力変数とし、吸気冷却コントロールバルブ８４の開度を出力変数とする２次元のマップとして構成されている。
【００６４】
冷却水温度が所定値より低い場合、図８（ａ）に示す制御マップを用いて、吸気冷却コントロールバルブ８４の開度を制御する。冷却水温度が所定値以上の場合、図８（ｂ）に示す制御マップを用いて、吸気冷却コントロールバルブ８４の開度を制御する。
【００６５】
図８（ａ）及び図８（ｂ）の２点鎖線は、吸気冷却コントロールバルブ８４の等開度線（言い換えれば、冷却水の等流量線）を概略的に示している。このように、冷却水温度が所定値より低い場合に用いられる図８（ａ）の制御マップも、所定値以上の場合に用いられる図８（ｂ）の制御マップも、エンジンの回転数が増大する程、また、トルクが増大する程、冷却水の流量を大きくするように（即ち、吸気冷却コントロールバルブ８４の開度を大きくするように）定められている。
【００６６】
図８（ａ）の制御マップに描かれている吸気冷却コントロールバルブ８４のそれぞれの等開度線には、吸気冷却コントロールバルブ８４の当該開度に相当する冷却水の流量がＶ１ａ〜Ｖ５ａで示されている。一方、図８（ｂ）のそれぞれの等開度線には、当該開度に相当する冷却水の流量がＶ１ｂ〜Ｖ５ｂで示されている。
【００６７】
そして、２つの制御マップでほぼ対応する位置にある等開度線同士を比較すると、冷却水の流量の関係は、Ｖ１ａ＞Ｖ１ｂ、Ｖ２ａ＞Ｖ２ｂ、Ｖ３ａ＞Ｖ３ｂ、Ｖ４ａ＞Ｖ４ｂ、Ｖ５ａ＞Ｖ５ｂとなっている。即ち、同一の回転数及び負荷においては、冷却水温度が所定値より低い場合の図８（ａ）の制御マップよりも、冷却水温度が所定値以上の場合の図８（ｂ）の制御マップの方が、全体の傾向として冷却水の流量が少なくなる（言い換えれば、吸気冷却コントロールバルブ８４の開度が小さくなる）ように設定されている。
【００６８】
この２つの制御マップの切換により、エンジン１へ供給する冷却水温度が低い場合は吸気クーラ８０へ供給する冷却水の流量を大きくし、冷却水温度が高い場合は冷却水の流量を小さくする制御が実現される。
【００６９】
これにより、エンジン１へ供給する冷却水の温度が高い場合は図８（ｂ）の制御マップに基づいて吸気クーラ８０への冷却水の供給量を下げるように制御することで、エンジン１へ供給する冷却水の温度を余計に上昇させることがなくなるので、ヒートバランスの悪化を防止することができる。一方、エンジン１へ供給する冷却水の温度が低い場合は図８（ａ）の制御マップに基づいて吸気クーラ８０への冷却水の供給量を上げるように制御することで、吸気の冷却効果を一層向上することができる。
【００７０】
なお、上述の２つの制御マップを単純に切り換えて制御することに代えて、冷却水の温度に応じて当該２つの制御マップを線形補間することで吸気冷却コントロールバルブ８４の開度（冷却水の流量）を得るように構成しても良い。この場合、よりきめ細かい制御が可能になる。また、２つに限らず３つ以上の制御マップを切り換えて用いても良い。
【００７１】
また、特に外気温度が低い環境でエンジン１を始動する場合、吸気温度が低いために燃料の自然着火が難しいことがある。この結果、エンジン１の始動時に失火が発生したり、着火時期の遅れにより発生した未燃燃料が白煙として排出されたりすることがある。これを考慮して、ＥＣＵ５０は、エンジン１の始動時においては、例えば所定時間だけ吸気クーラ８０へ冷却水を供給しないように吸気冷却コントロールバルブ８４を制御することもできる。これにより、吸気温度が過度に低くなるのを防止して着火性を向上させることができるので、エンジン１の始動性の向上及び白煙の防止を実現することができる。
【００７２】
以上に説明したように、本実施形態のエンジン１のターボ吸気冷却システム３は、吸気クーラ８０と、ＥＣＵ５０と、を備える。吸気クーラ８０は、過給機２０で圧縮された吸気が流れる吸気経路の途中に配置され、当該過給機２０からの吸気を冷却する。ＥＣＵ５０は、吸気クーラ８０への冷媒の供給を制御する。吸気クーラ８０の冷媒は、エンジン１の冷却水である。ＥＣＵ５０は、エンジン１の回転数及びエンジン１の負荷に基づいて、冷却水の吸気クーラ８０への供給を制御する。
【００７３】
これにより、空冷式のインタークーラを特別に設けることなく、エンジン１の冷却水を用いて過給機２０からの吸気を冷却することで、極めて簡素な構成で、当該吸気を冷却できるシステムを構成することができる。
【００７４】
また、本実施形態のターボ吸気冷却システム３において、ＥＣＵ５０は、エンジン１の回転数及びエンジン１の負荷を入力変数とする制御マップに基づいて、冷却水の吸気クーラ８０への供給を制御する。
【００７５】
これにより、エンジン１の回転数及び負荷に応じて吸気クーラ８０の動作を切り換えることで、吸気の温度を適切に制御することができる。
【００７６】
また、本実施形態のターボ吸気冷却システム３において、吸気クーラ８０は、冷却水と過給機２０からの吸気を同時に通過させることができる吸気冷却管８１を備える。
【００７７】
この構成により、過給機２０からの吸気を冷却する装置を特別に設けることなく、当該吸気をエンジン本体２の燃焼室へ送るのと同時に冷却することができる。従って、簡素かつコンパクトな構成で効率良く吸気を冷却することができる。
【００７８】
また、本実施形態のエンジン１は、上記のターボ吸気冷却システム３を備える。
【００７９】
これにより、過給機２０からの吸気を簡素な構成で冷却可能なエンジン１を提供することができる。また、エンジン１の冷却水を用いた吸気クーラ８０により吸気を冷却するので、吸気の冷却のための構成をエンジン単体で完結させることができる。
【００８０】
また、本実施形態のエンジン１は、ＥＧＲ通路と、ＥＧＲクーラ３２と、を備える。ＥＧＲ通路は、当該エンジン１の排気ガスを還流させる。ＥＧＲクーラ３２は、ＥＧＲ通路を通過するガスを、エンジン１の冷却水を冷媒に用いて冷却する。そして、吸気クーラ８０とＥＧＲクーラ３２とが共通の構成になっている。
【００８１】
このように、吸気クーラ８０とＥＧＲクーラ３２を共通の構成とすることで、部品を共通化してコストダウンを図ることができる。
【００８２】
次に、上記の実施形態において吸気冷却コントロールバルブ８４の構成を異ならせた変形例を説明する。
【００８３】
この変形例では、図２等に示す吸気冷却コントロールバルブ８４として、ＥＣＵ５０により制御される電磁弁ではなく、サーモスタットが用いられている。サーモスタットの温度検出部は、例えばコンプレッサ２２の出口に設置されており、コンプレッサ２２から排出される吸気の温度が所定の温度（例えば７０℃）以上になると、吸気冷却コントロールバルブ８４を自動的に開いて、冷却水を吸気クーラ８０へ供給する。
【００８４】
なお、本変形例では、このサーモスタットが本発明の制御部に相当する。本変形例では、冷却水の吸気クーラ８０への供給制御をサーモスタットによる簡素な構成で実現することができる。
【００８５】
以上に説明したように、本変形例のターボ吸気冷却システムにおいては、サーモスタットが、過給機２０からの吸気の温度が所定値以上である場合に、冷却水を吸気クーラ８０へ供給するように制御する。
【００８６】
これにより、簡単な構成で、冷却水を吸気クーラ８０へ適切に供給することができる。
【００８７】
以上に本発明の好適な実施の形態及び変形例を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。
【００８８】
ＥＣＵ５０が吸気冷却コントロールバルブ８４の開閉を制御する場合に用いる制御マップは、エンジン１の回転数及びエンジン１の負荷を入力変数とすることに限らず、他のパラメータも入力変数に含めることができる。例えば、吸気通路において適宜の温度センサにより検出された吸気温度を、制御マップの入力変数とすることができる。また、例えば、エンジン１の冷却水の経路に設置された温度センサにより冷却水の温度を検出し、得られた冷却水温度も考慮して、吸気冷却コントロールバルブ８４の開閉制御が行われても良い。
【００８９】
また、ＥＣＵ５０が、制御マップによらずに、例えばエンジン１の回転数（又は、負荷）と所定の閾値とを単純に比較した結果に基づいて、吸気冷却コントロールバルブ８４の開閉を制御するように構成しても良い。
【００９０】
吸気クーラ８０は、二重管構造に限らず、必要に応じて、三重以上の管として構成することも可能である。
【００９１】
冷却水ポンプ１０１の吐出口に吸気クーラ８０を接続する構成に限らず、配管経路の簡素化等を考慮して、図４に示す冷却水循環回路の何れか（例えば、ＥＧＲクーラ３２の下流側）から冷却水を吸気クーラ８０に供給する構成に変更しても良い。
【００９２】
冷却水コントロールバルブ１０２の開閉は、サーモスタットにより行われる構成に代えて、ＥＣＵ５０により制御される構成に変更することもできる。
【００９３】
吸気クーラとして、図９に示すような、ＥＧＲクーラで一般的に使われているクーラ８０ｘを利用することもできる。このクーラ８０ｘは、角筒状のシェル８１ｘの内部に、図示しない複数本のガスチューブを並べて設置した構成となっている。シェル８１ｘの両端にはガスの導入口８６と排出口８７とが形成され、導入口８６と排出口８７とは、前記ガスチューブの内部空間を通じて接続されている。シェル８１ｘには、冷却水を流すための導入口８８及び排出口８９が設けられている。導入口８８に供給された冷却水は、ガスチューブの周囲を流れることで吸気を冷却し、排出口８９から排出される。この場合、上記実施形態と同様に吸気クーラだけでなくＥＧＲクーラについても図９の構成を採用して、部品を共通化できることは勿論である。
【００９４】
本発明のターボ吸気冷却システム３は、ＥＧＲ装置３０が備えられていないエンジンに対しても適用することができる。
【符号の説明】
【００９５】
１  エンジン
２  エンジン本体
３  ターボ吸気冷却システム
２０  過給機
３２  ＥＧＲクーラ
５０  ＥＣＵ（制御部）
８０  吸気クーラ
８１  吸気冷却管
８４  吸気冷却コントロールバルブ
【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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