(57)【要約】【課題】吸気冷却用の冷却回路における冷却水を迅速に昇温させることができ、良好な燃費を確保することができる内燃機関の冷却装置及び制御装置を提供する。【解決手段】内燃機関３の冷却装置９は、吸気を冷却回路で冷却する吸気冷却装置３０と、機関本体３ｂを冷却回路で冷却するＥＮＧ冷却装置４０と、２つの冷却装置３０，４０の冷却回路を接続する通路５１，５２と、通路５１の一部及び吸気冷却装置３０の冷却回路の一部を加熱する加熱用通路４２ｅと、通路５１を開閉する昇温用バルブ５３とを備える。制御装置１は、ＥＮＧ水温ＴＷが第１所定温度ＴＷ１未満のときに、昇温用バルブ５３を閉鎖状態に保持し（ステップ３）、ＴＷ≧ＴＷ１のときに、ＩＣ水温ＴＷｉｃが目標温度ＴＷｃｍｄになるように、昇温用バルブ５３の開閉状態を制御する（ステップ５）。【選択図】図３
2016176439.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気が過給機によって過給されるとともに、排気通路の排ガスの一部がＥＧＲ装置によって吸気通路の前記過給機よりも上流側の部位に還流される内燃機関の冷却装置であって、
第１放熱器及び第１冷却回路内を循環する冷却水によって、前記吸気通路の前記過給機よりも下流側の部位を流れる吸気を冷却する第１冷却装置と、
第２放熱器及び第２冷却回路内を循環する冷却水によって、前記内燃機関の機関本体を冷却する第２冷却装置と、
前記第１冷却回路と前記第２冷却回路とを接続する回路接続路と、
前記回路接続路の前記第２冷却回路との接続部から前記第１冷却回路の前記第１放熱器までの部位の少なくとも一部である被加熱部を加熱する加熱装置と、
前記回路接続路を開閉するように当該回路接続路に設けられ、前記加熱装置による前記被加熱部の加熱中において前記第２冷却回路内の冷却水が所定の温度状態にあるときに、前記回路接続路を閉鎖する接続路弁と、
を備えることを特徴とする内燃機関の冷却装置。
【請求項２】
前記加熱装置は、前記被加熱部に接触する前記第２冷却回路の一部で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の冷却装置。
【請求項３】
前記第２冷却回路は、
前記第２放熱器が設けられた放熱器通路と、
前記第２放熱器をバイパスするためのバイパス通路と、
冷却水の流路を、前記放熱器通路及び前記バイパス通路の少なくとも一方に切り換えるとともに、当該冷却水の温度が第１所定温度未満のときに前記バイパス通路側に設定する流路切換弁と、
を有し、
前記加熱装置は、
前記バイパス通路から分岐して前記被加熱部に接触するとともに前記バイパス通路に合流する加熱用通路を有しており、当該加熱用通路から前記被加熱部への熱伝達によって前記被加熱部を加熱するように構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の冷却装置。
【請求項４】
前記流路切換弁は、機械式の温度調整弁であり、
当該温度調整弁は、冷却水の温度が前記第１所定温度未満のときに、冷却水の流路を前記バイパス通路側に設定し、冷却水の温度が前記第１所定温度よりも高い第２所定温度以上であるときに、冷却水の流路を前記第２放熱器通路側に設定するように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の冷却装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の冷却装置を有する内燃機関の制御装置であって、
前記前記第１冷却回路内の冷却水の温度である第１冷却水温度を取得する第１冷却水温度取得手段と、
前記第２冷却回路内の冷却水の温度である第２冷却水温度を取得する第２冷却水温度取得手段と、
前記第１冷却水温度の目標となる目標温度を設定する目標温度設定手段と、
前記第２冷却水温度が所定温度未満のときに、前記接続路弁を閉鎖状態に制御するとともに、前記第２冷却水温度が前記所定温度以上のときに、前記第１冷却水温度が前記目標温度になるように、前記接続路弁の開閉状態を制御する第１冷却水温度制御手段と、
前記内燃機関の運転域が所定のＥＧＲ実行域にある場合において、前記第１冷却水温度が前記目標温度以上になったときに、前記ＥＧＲ装置を介して、前記吸気通路に還流される排ガス量を制御するＥＧＲ制御を実行するＥＧＲ制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過給機及びＥＧＲ装置を備えた内燃機関において、吸気及び機関本体を冷却する内燃機関の冷却装置及び制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の冷却装置及び制御装置として特許文献１に記載されたものが知られている。この内燃機関には、過給機、ＥＧＲ装置及び冷却装置が設けられており、この冷却装置は、吸気を冷却する吸気冷却装置と、内燃機関の機関本体を冷却する機関冷却装置とを備えている。
【０００３】
この吸気冷却装置は、過給機の過給動作に伴って温度上昇した吸気を冷却するものであり、吸気冷却回路を備えている。この吸気冷却回路には、インタークーラ及び電動ポンプなどが設けられており、電動ポンプの運転中、冷却水（以下「インタークーラ冷却水」という）が吸気冷却回路内を循環し、それにより、吸気がインタークーラ内を通過するときに冷却される。また、機関冷却装置は、機関本体を冷却する機関冷却回路を備えている。この機関冷却回路は、回路接続路を介して吸気冷却回路に接続されており、この機関冷却回路には、３つの制御弁が設けられている。
【０００４】
この制御装置では、充填効率を高めるために、過給機を制御することによって、過給制御が実行されるとともに、ＥＧＲ装置を制御することによって、排気通路の排ガスの一部を吸気通路に還流するＥＧＲ制御が実行される。また、インタークーラ冷却水の温度が露点温度よりも低く、これを上昇させる必要があるときには、昇温制御が実行される。この昇温制御では、３つの制御弁の開閉状態を制御することによって、インタークーラ冷却水よりも高温の、機関冷却回路の冷却水（以下「エンジン冷却水」という）が、インタークーラ冷却回路内に導入される。それにより、インタークーラ冷却水の温度が上昇する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−１５６８０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１の冷却装置及び制御装置のような、エンジン冷却水をインタークーラ冷却回路内に導入することによって、インタークーラ冷却水を昇温させる構成の場合、その構造上の理由に起因して、以下に述べるような問題が発生してしまう。すなわち、昇温制御を開始した際、エンジン冷却水がインタークーラ冷却回路に到達するまでの間は、エンジン冷却回路とインタークーラ冷却回路の間の回路接続路に溜まっていた、エンジン冷却水よりも低温の冷却水がインタークーラ冷却回路に流入することになる。さらに、エンジン冷却水が回路接続路内及びインタークーラ冷却回路内を通過する際、エンジン冷却水の熱が接続路及び回路の壁面に奪われてしまい、エンジン冷却水の温度が低下してしまう（以下、この現象を「熱引き」という）。以上の理由により、インタークーラ冷却水の温度が実際に上昇し始めるまでに時間がかかってしまい、その結果、内燃機関がＥＧＲ制御を実行すべき運転域にあるときでも、ＥＧＲ制御を実行できない期間が長くなってしまうことによって、燃費の悪化を招いてしまう。特に、この問題は、内燃機関の始動時などの、インタークーラ冷却水の温度と露点温度との乖離度合いが大きいときに顕著になる。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、吸気冷却用の冷却回路における冷却水を迅速に昇温させることができ、良好な燃費を確保することができる内燃機関の冷却装置及び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】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、吸気が過給機（ターボチャージャ１０）によって過給されるとともに、排気通路７の排ガスの一部がＥＧＲ装置６０によって吸気通路４の過給機よりも上流側の部位に還流される内燃機関３の冷却装置９であって、第１放熱器（サブラジエータ３１）及び第１冷却回路内を循環する冷却水によって、吸気通路４の過給機よりも下流側の部位を流れる吸気を冷却する第１冷却装置（吸気冷却装置３０）と、第２放熱器（メインラジエータ４１）及び第２冷却回路内を循環する冷却水によって、内燃機関３の機関本体３ｂを冷却する第２冷却装置（ＥＮＧ冷却装置４０）と、第１冷却回路と第２冷却回路とを接続する回路接続路（冷却水流入通路５１、冷却水流出通路５２）と、回路接続路及び第１冷却回路の少なくとも一方を含む被加熱部を加熱する加熱装置（加熱用通路４２ｅ）と、回路接続路を開閉するように回路接続路に設けられ、加熱装置による被加熱部の加熱中において第２冷却回路内の冷却水が所定の温度状態にあるとき（ＴＷ＜ＴＷ１のとき）に、回路接続路を閉鎖する接続路弁（昇温用バルブ５３）と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
この内燃機関の冷却装置によれば、第１放熱器及び第１冷却回路内を循環する冷却水によって、吸気通路の過給機よりも下流側の部位を流れる吸気が冷却され、第２放熱器及び第２冷却回路内を循環する冷却水によって、内燃機関の機関本体が冷却される。さらに、加熱装置によって、回路接続路及び第１冷却回路の少なくとも一方を含む被加熱部が加熱されるとともに、接続路弁によって、加熱装置による被加熱部の加熱中において第２冷却回路内の冷却水が所定の温度状態にあるときに、回路接続路が閉鎖される。このように、回路接続路を接続路弁によって閉鎖し、機関本体冷却用の第２冷却回路の冷却水が第１冷却回路内に流入しないようにしながら、被加熱部が加熱装置によって加熱されるので、特許文献１の手法と異なり、接続路弁が開き始めるタイミングから、加熱装置によって昇温された冷却水を、第１冷却回路内に循環させることができ、吸気冷却用の第１冷却回路の冷却水を迅速に昇温させることができる。特に、内燃機関の始動時などの、第１冷却回路の冷却水の温度と露点温度との乖離度合いが大きいときでも、第１冷却回路の冷却水を迅速に昇温させることができる。その結果、内燃機関の運転域が、ＥＧＲ装置による排ガスの還流を実行すべき運転域にあるときには、排ガスの還流を迅速に開始でき、良好な燃費を確保することができる。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関３の冷却装置９において、加熱装置は、被加熱部に接触する第２冷却回路の一部（加熱用通路４２ｅ）で構成されていることを特徴とする。
【００１１】
この内燃機関の冷却装置によれば、加熱装置は、被加熱部に接触する第２冷却回路の一部で構成されているので、水冷式内燃機関において既存の第２冷却回路を利用し、部品点数が増大するのを抑制しながら、加熱装置を比較的、安価に実現することができる。
【００１２】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の内燃機関３の冷却装置９において、第２冷却回路は、第２放熱器（メインラジエータ４１）が設けられた放熱器通路（ラジエータ通路４２ｂ）と、第２放熱器をバイパスするためのバイパス通路４２ｃと、冷却水の流路を、放熱器通路（ラジエータ通路４２ｂ）及びバイパス通路４２ｃの少なくとも一方に切り換えるとともに、冷却水の温度ＴＷが第１所定温度ＴＷ１未満のときにバイパス通路４２ｃ側に設定する流路切換弁４４と、を有し、加熱装置は、バイパス通路４２ｃから分岐して被加熱部に接触するとともにバイパス通路４２ｃに合流する加熱用通路４２ｅを有しており、加熱用通路４２ｅから被加熱部への熱伝達によって被加熱部を加熱するように構成されていることを特徴とする。
【００１３】
この内燃機関の冷却装置によれば、流路切換弁によって、冷却水の流路が放熱器通路及びバイパス通路の少なくとも一方に切り換えられるとともに、冷却水の温度が第１所定温度未満のときにバイパス通路側に設定されるので、冷却水が低温状態にあるときに、冷却水を、第２放熱器によって冷却されるの回避しながら、効率よく昇温させることができる。また、そのように効率よく昇温させた冷却水が加熱用通路内を流れることで、被加熱部への熱伝達によって被加熱部を効率よく加熱することができ、吸気冷却回路の冷却水を迅速かつ効率よく昇温させることができる。
【００１４】
請求項４に係る発明は、請求項３に記載の内燃機関３の冷却装置９において、流路切換弁４４は、機械式の温度調整弁であり、温度調整弁は、冷却水の温度ＴＷが第１所定温度ＴＷ１未満のときに、冷却水の流路をバイパス通路４２ｃ側に設定し、冷却水の温度ＴＷが第１所定温度ＴＷ１よりも高い第２所定温度ＴＷ２以上であるときに、冷却水の流路を第２放熱器通路（ラジエータ通路４２ｂ）側に設定するように構成されていることを特徴とする。
【００１５】
この内燃機関の冷却装置によれば、機械式の温度調整弁によって、冷却水の温度が第１所定温度未満のときに、冷却水の流路がバイパス通路側に設定され、冷却水の温度が第１所定温度よりも高い第２所定温度以上であるときに、冷却水の流路が第２放熱器通路側に設定されるので、冷却水の温度に応じた流路切換動作を、電気エネルギを利用することなく実行することができる。それにより、電気エネルギを利用する電動弁などを流路切換弁として用いた場合と比べて、燃料消費量を低減することができる。また、冷却水の温度が第１所定温度よりも高い第２所定温度以上であるときに、冷却水の流路が第２放熱器通路側に設定されるので、加熱用通路から被加熱部への熱伝達が停止されることになる。それにより、第１冷却回路の冷却水の温度が必要以上に高い状態になるのを回避でき、その冷却効率の低下を回避することができる。
【００１６】
請求項５に係る内燃機関３の制御装置１は、請求項１ないし４のいずれかに記載の冷却装置９を有する内燃機関３の制御装置１であって、第１冷却回路内の冷却水の温度である第１冷却水温度（ＩＣ水温ＴＷｉｃ）を取得する第１冷却水温度取得手段（ＥＣＵ２、ＩＣ水温センサ２０）と、第２冷却回路内の冷却水の温度である第２冷却水温度（ＥＮＧ水温ＴＷ）を取得する第２冷却水温度取得手段（ＥＣＵ２、ＥＮＧ水温センサ２１）と、第１冷却水温度の目標となる目標温度ＴＷｃｍｄを設定する目標温度設定手段（ＥＣＵ２、ステップ５）と、第２冷却水温度（ＥＮＧ水温ＴＷ）が所定温度（第１所定温度ＴＷ１）未満のときに、接続路弁（昇温用バルブ５３）を閉鎖状態に制御するとともに、第２冷却水温度が所定温度以上のときに、第１冷却水温度が目標温度になるように、接続路弁の開閉状態を制御する第１冷却水温度制御手段（ＥＣＵ２、ステップ１，３，５）と、内燃機関３の運転域が所定のＥＧＲ実行域にある場合において、第１冷却水温度が目標温度以上になったときに、ＥＧＲ装置６０を介して、吸気通路４に還流される排ガス量を制御するＥＧＲ制御を実行するＥＧＲ制御手段（ＥＣＵ２、ステップ１１，１３）と、を備えることを特徴とする。
【００１７】
この内燃機関の冷却装置によれば、第２冷却水温度が所定温度未満のときに、接続路弁が閉鎖状態に制御されるとともに、第２冷却水温度が所定温度以上のときに、第１冷却水温度が目標温度になるように、接続路弁の開閉状態が制御される。また、内燃機関の運転域が所定のＥＧＲ実行域にある場合において、第１冷却水温度が目標温度以上になったときに、ＥＧＲ装置を介して、吸気通路に還流される排ガス量を制御するＥＧＲ制御が実行されるので、この目標温度を、吸気の露点温度よりも高い温度に設定することによって、凝縮水が吸気中に発生するのを抑制しながら、ＥＧＲ制御を開始することができる。その際、第２冷却水温度が所定温度未満のときに、接続路弁が閉鎖状態に制御されることで、機関本体冷却用の第２冷却回路の冷却水が第１冷却回路内に流入しないようにしながら、被加熱部が加熱装置によって加熱される。それにより、前述したように、第１冷却回路の冷却水の温度と露点温度との乖離度合いが大きいときでも、第１冷却回路の冷却水が迅速に昇温されることで、ＥＧＲ制御の開始タイミングを早めることができ、良好な燃費を確保することができる（なお、本明細書における「第１冷却水温度を取得」及び「第２冷却水温度を取得」の「取得」は、センサなどによりこれらを直接検出することに限らず、これらの値を他のパラメータに基づいて算出することを含む）。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る冷却装置及び制御装置と、これらを適用した内燃機関の構成を模式的に示す図である。
【図２】制御装置の電気的な構成を示すブロック図である。
【図３】冷却装置の構成を模式的に示す図である。
【図４】流路切換弁の、ＥＮＧ冷却水の温度に応じた動作状態を示す図である。
【図５】ＩＣ水温制御処理を示すフローチャートである。
【図６】ＥＧＲ制御処理を示すフローチャートである。
【図７】ＩＣ水温制御処理を実行したときに、加熱用通路の有無による、吸気冷却水の温度推移の差異を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る内燃機関の冷却装置及び制御装置について説明する。図１に示すように、本実施形態の制御装置１は、内燃機関（以下「エンジン」という）３に適用されたものであり、ＥＣＵ２（図２参照）を備えている。このＥＣＵ２は、後述するように、エンジン３の運転状態に応じて、ＥＧＲ制御処理やＩＣ水温制御処理などの各種の制御処理を実行する。
【００２０】
このエンジン３は、４つの気筒３ａを有するガソリンエンジンタイプのものであり、車両（図示せず）に動力源として搭載されているとともに、冷却装置９、ターボチャージャ１０及びＥＧＲ装置６０などを備えている。
【００２１】
ターボチャージャ１０（過給機）は、吸気通路４に設けられたコンプレッサ１１と、排気通路７に設けられ、シャフト１２を介してコンプレッサ１１と一体に回転するタービン１３と、複数の可変ベーン１４と、可変ベーン１４を駆動するベーンアクチュエータ１４ａなどを備えている。このターボチャージャ１０では、排気通路７を流れる排ガスによってタービン１３が回転駆動されると、これと一体のコンプレッサ１１も同時に回転することによって、吸気通路４内の吸気を加圧しながら気筒３ａ側に送り出す過給動作が行われる。
【００２２】
可変ベーン１４は、タービン１３を収容するハウジング（図示せず）の壁部に回動自在に取り付けられており、ベーンアクチュエータ１４ａに機械的に連結されている。可変ベーン１４の開度は、ＥＣＵ２によって、ベーンアクチュエータ１４ａを介して制御される。これにより、タービン１３に吹き付けられる排ガスの量が変化するのに伴い、タービン１３及びコンプレッサ１１の回転速度が変化することによって、過給圧が制御される。
【００２３】
また、前述した冷却装置９は、図１及び図３に示すように、吸気冷却装置３０及びＥＮＧ冷却装置４０などを備えている。吸気冷却装置３０（第１冷却装置）は、上述したターボチャージャ１０のコンプレッサ１１による加圧によって昇温した吸気を冷却するためのものであり、サブラジエータ３１（第１放熱器）と、インタークーラ３２と、これらの間を連結するＩＣ冷却水通路３３と、電動ポンプ３４などを有している。これらの要素３１〜３４によって、吸気冷却用の冷却水（以下「吸気冷却水」という）が循環する吸気冷却回路が構成されている。
【００２４】
この吸気冷却装置３０では、ＥＣＵ２からの制御入力信号によって電動ポンプ３４が駆動されると、吸気冷却水が電動ポンプ３４からインタークーラ３２側に吐出され、それにより、吸気冷却水が吸気冷却回路内を図１及び図３の反時計回りに循環する。
【００２５】
また、ＩＣ冷却水通路３３の電動ポンプ３４とインタークーラ３２の間には、ＩＣ水温センサ２０が設けられており、このＩＣ水温センサ２０は、吸気冷却水の温度（以下「ＩＣ水温」という）ＴＷｉｃを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。なお、本実施形態では、ＩＣ水温センサ２０が第１冷却水温度取得手段に相当し、ＩＣ水温ＴＷｉｃが第１冷却水温度に相当する。
【００２６】
また、前述したＥＮＧ冷却装置４０（第２冷却装置）は、エンジン３の運転に伴って昇温した機関本体３ｂと補機（例えばエアコンディショナなど）４５を加温又は冷却するためのものであり、機関本体３ｂ内の冷却水通路（図示せず）と、メインラジエータ４１（第２放熱器）と、これらを連結するＥＮＧ冷却水通路４２と、機械式ポンプ４３と、流路切換弁４４などを有している。これらの要素４１〜４４及び機関本体３ｂ内の冷却水通路によって、エンジン冷却用の冷却水（以下「ＥＮＧ冷却水」という）が循環するＥＮＧ冷却回路が構成されている。
【００２７】
機械式ポンプ４３は、エンジン３のクランクシャフト（図示せず）に連結されており、エンジン３の運転中、クランクシャフトによって駆動されることにより、ＥＮＧ冷却水を機関本体３ｂ側に吐出する。それにより、ＥＮＧ冷却水がＥＮＧ冷却回路内を図１及び図３の時計回りに循環する。
【００２８】
また、機関本体３ｂには、ＥＮＧ水温センサ２１が設けられており、このＥＮＧ水温センサ２１は、ＥＮＧ冷却水の温度（以下「ＥＮＧ水温」という）ＴＷを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。なお、本実施形態では、ＥＮＧ水温センサ２１が第２冷却水温度取得手段に相当し、ＥＮＧ水温ＴＷが第２冷却水温度に相当する。
【００２９】
さらに、ＥＮＧ冷却水通路４２は、図３に示すように、機関本体３ｂから流路切換弁４４に延びる吐出側通路４２ａと、流路切換弁４４からメインラジエータ４１を経由して機械式ポンプ４３の吸込側に接続されたラジエータ通路４２ｂ（放熱器通路）と、流路切換弁４４からメインラジエータ４１を迂回しながら延びてラジエータ通路４２ｂに合流するバイパス通路４２ｃと、冷却水通路４２ａの途中から分岐するとともに補機４５を経由して冷却水通路４２ｂに合流する補機通路４２ｄと、加熱用通路４２ｅなどで構成されている。
【００３０】
流路切換弁４４は、機械式の温度調整弁（すなわちサーモスタット）タイプのものであり、以下に述べるように、ＥＮＧ水温ＴＷに応じて、冷却水通路４２ａからのＥＮＧ冷却水の流路を、バイパス通路４２ｃ側と、ラジエータ通路４２ｂ側と、バイパス通路４２ｃ側及びラジエータ通路４２ｂ側の双方とに切り換えるように構成されている。
【００３１】
より具体的には、この流路切換弁４４の場合、ＥＮＧ水温ＴＷが第１所定温度ＴＷ１未満のときには、図４（ａ）の矢印Ｙ１で示すように、ＥＮＧ冷却水が吐出側通路４２ａからバイパス通路４２ｃ側のみに流れるようになっている。これは、ＴＷ＜ＴＷ１が成立するような条件下では、エンジン３の暖機運転が実行されるので、暖機運転中のＥＮＧ水温ＴＷの上昇を促進するためである。
【００３２】
また、流路切換弁４４の場合、ＥＮＧ水温ＴＷが上昇して第１所定温度ＴＷ１以上になった場合、図４（ｂ）の矢印Ｙ２で示すように、ＥＮＧ冷却水が、吐出側通路４２ａから、バイパス通路４２ｃ側だけでなくラジエータ通路４２ｂ側にも流れるとともに、ＥＮＧ水温ＴＷが第１所定温度ＴＷ１を上回る度合いが大きいほど、吐出側通路４２ａからラジエータ通路４２ｂ側に流れるＥＮＧ冷却水の割合が上昇するようになっている。
【００３３】
さらに、この流路切換弁４４の場合、ＥＮＧ水温ＴＷが第１所定温度ＴＷ１よりも高い第２所定温度ＴＷ２以上になったときには、図４（ｃ）の矢印Ｙ３で示すように、ＥＮＧ冷却水が、吐出側通路４２ａからラジエータ通路４２ｂ側のみに流れるように構成されている。これは、エンジン３の暖機運転が終了して、ＴＷ≧ＴＷ２が成立するような条件下では、エンジン３の運転時間の経過に伴って、ＥＮＧ水温ＴＷが上昇するので、それを抑制するためである。
【００３４】
以上の構成により、このＥＮＧ冷却装置４０では、エンジン３の運転中、エンジン３の動力で機械式ポンプ４３が駆動されるのに伴って、ＥＮＧ冷却水が機械式ポンプ４３から機関本体３ｂ側に吐出され、それによって、ＥＮＧ冷却水がＥＮＧ冷却回路内を図３の時計回りに循環する。その際、流路切換弁４４は、上述したように、ＥＮＧ水温ＴＷに対応して、ＥＮＧ冷却水の流路をラジエータ通路４２ｂ側及び／又はバイパス通路４２ｃ側に切り換える。
【００３５】
さらに、冷却装置９には、昇温装置５０が設けられている。この昇温装置５０は、ＩＣ水温ＴＷｉｃを上昇させる必要があるときに、吸気冷却水よりも高温のＥＮＧ冷却水を吸気冷却装置３０に供給するものであり、冷却水流入通路５１、冷却水流出通路５２及び昇温用バルブ５３などを備えている。
【００３６】
この冷却水流入通路５１（回路接続路）では、その一端部が、吐出側通路４２ａの途中に接続されており、他端部が、ＩＣ冷却水通路３３のサブラジエータ３１と電動ポンプ３４との間に接続されている。また、冷却水流出通路５２（回路接続路）では、その一端部が、ラジエータ通路４２ｂの途中に接続されており、他端部が、電動ポンプ３４がない方のＩＣ冷却水通路３３のサブラジエータ３１とインタークーラ３２との間に接続されている。
【００３７】
さらに、昇温用バルブ５３（接続路弁）は、冷却水流入通路５１の途中に設けられており、その開度が全開状態及び全閉状態の間でリニアに変更可能に構成されている。この昇温用バルブ５３では、後述するＩＣ水温制御処理の実行中、ＥＣＵ２からの制御入力信号により、ＩＣ水温ＴＷｉｃが後述する目標温度ＴＷｃｍｄになるように、その開度が制御される。
【００３８】
以上の構成により、この昇温装置５０では、エンジン３及び電動ポンプ３４の運転中、昇温用バルブ５３が開弁状態に制御されているときには、ＥＮＧ冷却回路内のＥＮＧ冷却水が、冷却水流入通路５１を介して、吸気冷却回路内に流入し、吸気冷却水に混入する。そして、吸気冷却水が図１の反時計回りに吸気冷却回路内を循環するのに伴い、吸気冷却水の一部が、冷却水流出通路５２を介して、ＥＮＧ冷却回路側に戻される。以上の動作により、高温のＥＮＧ冷却水が、吸気冷却回路内に流入することで、ＩＣ水温ＴＷｉｃが上昇する。
【００３９】
また、エンジン３及び電動ポンプ３４の運転中、昇温用バルブ５３が全閉状態に制御されているときには、ＥＮＧ冷却水は、吸気冷却回路内に流入することなく、ＥＮＧ冷却回路内のみを循環し、吸気冷却水は、吸気冷却回路内のみを循環することで、サブラジエータ３１により外気温度レベルまで冷却される状態となる。
【００４０】
一方、前述したＥＮＧ冷却装置４０の加熱用通路４２ｅは、加熱装置として、ＩＣ冷却水通路３３の一部及び冷却水流入通路５１の一部である被加熱部を加熱するためのものである。この被加熱部は、具体的には、冷却水流入通路５１の昇温用バルブ５３からＩＣ冷却水通路３３との接続部までの部分と、ＩＣ冷却水通路３３の冷却水流入通路５１との接続部から電動ポンプ３４を経てインタークーラ３２の少し手前までの部分に相当する。
【００４１】
また、加熱用通路４２ｅは、バイパス通路４２ｃの流路切換弁４４よりも下流側の部位から分岐し、被加熱部に接触しながら被加熱部に沿って延びるとともに、バイパス通路４２ｃから分岐した部位よりも下流側の部位に合流している。
【００４２】
以上の構成により、この冷却装置９では、流路切換弁４４の前述した動作特性により、冷間始動時などのＴＷ＜ＴＷ１が成立するような低温条件下では、機械式ポンプ４３の運転中、冷却水通路４２ａからのＥＮＧ冷却水は、図４（ａ）の矢印Ｙ１で示すように、流路切換弁４４を介してバイパス通路４２ｃ側にのみ流れ込んだ後、その一部がバイパス通路４２ｃから加熱用通路４２ｅ内に流れ込む。そして、ＥＮＧ冷却水は、図３の矢印Ｙ１で示すように、被加熱部に沿って流れた後、バイパス通路４２ｃに戻る。
【００４３】
ＥＮＧ冷却水がこのように加熱用通路４２ｅ内を流れた場合、加熱用通路４２ｅが被加熱部に接触していることにより、ＥＮＧ水温ＴＷがＩＣ水温ＴＷｉｃよりも高いときには、加熱用通路４２ｅの壁と被加熱部の壁を介して、熱伝達が発生し、ＩＣ冷却水が加熱されることになる。その結果、被加熱部内のＩＣ冷却水の温度が上昇する。
【００４４】
さらに、前述したＥＧＲ装置６０は、排気通路７の排ガスの一部を吸気通路４に還流させるものであり、ＥＧＲ通路６１、ＥＧＲ弁６２及びＥＧＲクーラ６３などで構成されている。ＥＧＲ通路６１の一端部は、吸気通路４のコンプレッサ１１よりも上流側に接続され、他端部は、排気通路７の排ガス浄化触媒８よりも下流側に接続されている。
【００４５】
また、ＥＧＲ弁６２は、バタフライ弁タイプのものであり、ＤＣモータなどで構成されたＥＧＲアクチュエータ６２ａに連結されている。このＥＧＲ弁６２の場合、ＥＣＵ２からの制御入力信号がＥＧＲアクチュエータ６２ａに供給されることによって、その開度が制御され、それにより、排気通路７から吸気通路４に還流される排ガス量、すなわちＥＧＲ量が制御される。
【００４６】
一方、ＥＧＲアクチュエータ６２ａの近傍には、ＥＧＲ弁開度センサ２２（図２参照）が設けられており、このＥＧＲ弁開度センサ２２は、ＥＧＲ弁の開度（以下「ＥＧＲ弁開度」という）Ｖｅｇｒを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。
【００４７】
さらに、ＥＧＲクーラ６３は、ＥＧＲ通路６１のＥＧＲ弁６２よりも排気通路７側に配置された水冷式のものであり、ＥＮＧ冷却水を利用して、ＥＧＲ通路６１を流れる高温の還流ガスを冷却する。
【００４８】
一方、吸気通路４には、上流側から順に、ＬＰ用吸気絞り弁５、過給圧センサ２３、吸気温センサ２４及びスロットル弁６が設けられている。ＬＰ用吸気絞り弁５は、吸気通路４のＥＧＲ通路６１との接続付近において弱負圧を発生させることで、吸気通路４への還流ガスの安定導入を図るためのものであり、ＥＣＵ２からの制御入力信号がＬＰアクチュエータ５ａに供給されることによって、ＬＰ用吸気絞り弁５の開度が制御される。
【００４９】
また、過給圧センサ２３は、吸気通路４内のインタークーラ３２のすぐ下流側の吸気の圧力を過給圧ＰＢとして検出して、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。さらに、吸気温センサ２４は、吸気通路４内のインタークーラ３２のすぐ下流側の吸気の温度（以下「吸気温」という）ＴＢを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。
【００５０】
一方、スロットル弁６は、吸気通路４のインタークーラ３２と吸気マニホルド４ａとの間に配置され、吸気通路４内に回動自在に設けられている。このスロットル弁６の場合、ＥＣＵ２からの制御入力信号がＴＨアクチュエータ６ａに供給されることで、その開度が制御され、それにより、スロットル弁６を通過する吸気量が制御される。
【００５１】
さらに、排気通路７のタービン１３よりも下流側には、排ガス浄化触媒８が設けられている。この排ガス浄化触媒８は、例えば三元触媒で構成されており、排気通路７を流れる排ガス中のＨＣやＣＯを酸化するとともに、ＮＯｘを還元することによって、排ガスを浄化する。
【００５２】
一方、ＥＣＵ２には、外気湿度センサ２５、クランク角センサ２６及びアクセル開度センサ２７が電気的に接続されている（図２参照）。この外気湿度センサ２５は、外気の絶対湿度（以下「外気湿度」という）ＨＡを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。
【００５３】
また、クランク角センサ２６は、マグネットロータ及びＭＲＥピックアップで構成されており、クランクシャフトの回転に伴い、パルス信号であるＣＲＫ信号をＥＣＵ２に出力する。このＣＲＫ信号は、所定クランク角（例えば１゜）ごとに１パルスが出力され、ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを算出する。
【００５４】
さらに、アクセル開度センサ２７は、車両の図示しないアクセルペダルの踏み込み量（以下「アクセル開度」という）ＡＰを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。
【００５５】
一方、ＥＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及びＩ／Ｏインターフェース（いずれも図示せず）などからなるマイクロコンピュータで構成されており、前述した各種のセンサ２０〜２７の検出信号などに応じて、後述するＩＣ水温制御処理及びＥＧＲ制御処理などの各種の制御処理を実行する。その際、ＥＣＵ２は、算出又は設定した各種の値をＲＡＭ内に記憶する。なお、本実施形態では、ＥＣＵ２が、第１冷却水温度取得手段、第２冷却水温度取得手段、目標温度設定手段、第１冷却水温度制御手段及びＥＧＲ制御手段に相当する。
【００５６】
次に、図５を参照しながら、ＩＣ水温制御処理について説明する。このＩＣ水温制御処理は、吸気冷却装置３０におけるＩＣ水温ＴＷｉｃを制御するものであり、ＥＣＵ２によって所定の制御周期で実行される。
【００５７】
同図に示すように、まず、ステップ１（図では「Ｓ１」と略す。以下同じ）で、ＥＮＧ水温ＴＷが前述した第１所定温度ＴＷ１以上であるか否かを判別する。この判別結果がＮＯで、エンジン３の暖機運転を実行中であるときには、ステップ２に進み、ターボチャージャ１０による過給実行中であるか否かを判別する。
【００５８】
この判別結果がＮＯで、過給実行中でないときには、ＩＣ水温制御処理を実行する必要がないと判定して、ステップ３に進み、ＩＣ水温制御処理を停止する。具体的には、昇温用バルブ５３を全閉状態に保持するとともに、電動ポンプ３４を停止する。このようにステップ３を実行した後、本処理を終了する。
【００５９】
一方、ステップ２の判別結果がＹＥＳで、過給実行中のときには、ステップ４に進み、吸気温ＴＢが所定温度ＴＢ１よりも高いか否かを判別する。この判別結果がＮＯのときには、ＩＣ水温制御処理を実行する必要がないと判定して、前述したように、ステップ３を実行した後、本処理を終了する。
【００６０】
一方、前述したステップ１又は４の判別結果がＹＥＳのとき、すなわちＴＷ≧ＴＷ１が成立し、エンジン３の暖機運転が完了しているとき、又は過給動作などに起因して吸気温ＴＢが所定温度ＴＢ１よりも高いときには、ＩＣ水温制御処理を実行すべきであると判定して、ステップ５に進み、ＩＣ水温制御処理を実行する。
【００６１】
このＩＣ水温制御処理では、過給圧ＰＢ及び外気湿度ＨＡに応じて、図示しないマップを検索することにより、目標温度ＴＷｃｍｄを算出し、ＩＣ水温ＴＷｉｃがこの目標温度ＴＷｃｍｄになるように、昇温用バルブ５３の開度が電動ポンプ３４の吐出量に応じて制御される。この目標温度ＴＷｃｍｄは、吸気の露点温度よりも高い温度に設定されている。ステップ５で、ＩＣ水温制御処理を以上のように実行した後、本処理を終了する。
【００６２】
次に、図６を参照しながら、ＥＧＲ制御処理について説明する。このＥＧＲ制御処理は、ＥＧＲ弁６２の開度を制御することで、ＥＧＲ量を制御するものであり、ＥＣＵ２によって所定の制御周期で実行される。
【００６３】
同図に示すように、まず、ステップ１０で、ＥＮＧ水温ＴＷが前述した第１所定温度ＴＷ１以上であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、エンジン３の暖機運転が完了しているときには、ステップ１１に進み、ＩＣ水温ＴＷｉｃが前述した目標温度ＴＷｃｍｄ以上であるか否かを判別する。
【００６４】
この判別結果がＹＥＳのときには、ステップ１２に進み、エンジン３の運転域がＥＧＲ実行域にあるか否かを判別する。このステップ１２では、正味平均有効圧力ＢＭＥＰ及びエンジン回転数ＮＥに応じて、図示しないマップを検索することにより、エンジン３の運転域がＥＧＲ実行域にあるか否かを判別する。この正味平均有効圧力ＢＭＥＰは、図示しない燃料噴射制御処理において、エンジン回転数ＮＥ及びアクセル開度ＡＰに応じて算出される。
【００６５】
ステップ１２の判別結果がＹＥＳで、エンジン３の運転域がＥＧＲ実行域にあるときには、ＥＧＲ制御処理を実行すべきであると判定して、ステップ１３に進み、ＥＧＲ制御処理を実行する。
【００６６】
このＥＧＲ制御処理では、正味平均有効圧力ＢＭＥＰ及びエンジン回転数ＮＥに対応して必要な還流ガス量をＥＧＲ弁開度Ｖｅｇｒに換算した値として目標開度が算出され、ＥＧＲ弁開度Ｖｅｇｒがこの目標開度になるように、ＥＧＲ弁６２がフィードバック制御される。ステップ１３で、以上のようにＥＧＲ制御処理を実行した後、本処理を終了する。
【００６７】
一方、前述したステップ１０〜１２のいずれかの判別結果がＮＯのとき、すなわちエンジン３の暖機運転中のとき、ＩＣ水温ＴＷｉｃが目標温度ＴＷｃｍｄまで上昇していないとき、又はエンジン３の運転域がＥＧＲ実行域にないときには、ＥＧＲ制御処理を停止すべきであると判定して、ステップ１４に進み、ＥＧＲ弁６２を全閉状態に制御した後、本処理を終了する。
【００６８】
次に、図７を参照しながら、ＩＣ水温制御処理を実行した場合の前述した加熱用通路４２ｅの効果について説明する。同図において、実線で示す曲線は本実施形態のＩＣ水温制御処理を実行した場合のＩＣ水温ＴＷｉｃの制御結果（以下「本制御結果」という）を表しており、破線で示す曲線は、比較のために加熱用通路４２ｅを省略した場合のＩＣ水温ＴＷｉｃの制御結果（以下「比較結果」という）を表している。
【００６９】
同図に示すように、比較結果では、時刻ｔ１で、昇温用バルブ５３が開弁されると、Ｅそれ以降、ＥＮＧ冷却水が吸気冷却回路内に流れ込み、吸気冷却回路内の循環を開始するとともに、それに伴って、時刻ｔ２以降、ＩＣ水温ＴＷｉｃが昇温を開始する。そして、時刻ｔ４で、ＩＣ水温ＴＷｉｃが目標温度ＴＷｃｍｄに到達する。
【００７０】
これに対して、本制御結果の場合、昇温用バルブ５３の開弁タイミング（時刻ｔ１）において、加熱用通路４２ｅからの熱伝達により、被加熱部内のＩＣ冷却水が既に昇温されていることで、ＩＣ水温ＴＷｉｃが比較結果よりも高温になる。それにより、ＩＣ水温ＴＷｉｃが時刻ｔ２から昇温を開始した後、比較結果よりも早いタイミング（時刻ｔ３）で、ＩＣ水温ＴＷｉｃが目標温度ＴＷｃｍｄに到達することになる。その結果、エンジン３の運転域がＥＧＲ実行域にある場合には、比較結果よりも早いタイミングで、ＥＧＲ制御処理を開始できることになる。
【００７１】
以上のように、本実施形態の冷却装置９によれば、エンジン３の運転中、吸気が、吸気冷却装置３０のインタークーラ３２を通過するときに冷却され、ＥＮＧ冷却装置４０によって、機関本体３ｂが冷却される。その際、ＥＮＧ水温ＴＷが第１所定温度ＴＷ１未満のときには、昇温用バルブ５３によって冷却水流入通路５１が閉鎖されるとともに、流路切換弁４４によって、ＥＮＧ冷却水の流路がバイパス通路４２ｃ側に設定されるので、加熱用通路４２ｅ内を流れるＥＮＧ冷却水によって、被加熱部としてのＩＣ冷却水通路３３の一部及び冷却水流入通路５１の一部が加熱されることになる。
【００７２】
それにより、特許文献１の手法と異なり、昇温用バルブ５３が開き始めるタイミングから、加熱用通路４２ｅ内のＥＮＧ冷却水によって昇温された冷却水を、吸気冷却回路内に循環させることができ、ＩＣ水温ＴＷｉｃを迅速に上昇させることができる。特に、エンジン３の始動時などのＩＣ水温ＴＷｉｃと露点温度との乖離度合いが大きいときでも、ＩＣ水温ＴＷｉｃを迅速かつ効果的に上昇させることができる。
【００７３】
また、ＥＮＧ冷却水通路４２の一部である加熱用通路４２ｅによって、被加熱部内の冷却水を迅速に昇温させることができるので、水冷式エンジン３において既存のＥＮＧ冷却回路を利用し、部品点数が増大するのを抑制しながら、ＩＣ冷却水の昇温用の加熱装置を比較的、安価に実現することができる。
【００７４】
さらに、機械式の温度調整弁である流路切換弁４４により、ＥＮＧ水温ＴＷに応じて、ＥＮＧ冷却水の流路がバイパス通路４２ｃ側及び／又はラジエータ通路４２ｂに切り換えられるので、ＥＮＧ水温ＴＷに応じた流路切換動作を、電気エネルギを利用することなく実行することができる。それにより、電気エネルギを利用する電動弁などを流路切換弁として用いた場合と比べて、燃料消費量を低減することができる。
【００７５】
これに加えて、ＥＮＧ水温ＴＷが第１所定温度ＴＷ１よりも高い第２所定温度ＴＷ２以上であるときに、ＥＮＧ冷却水の流路がラジエータ通路４２ｂ側に設定されることで、加熱用通路４２ｅから被加熱部への熱伝達が停止される。それにより、ＩＣ水温ＴＷｉｃが必要以上に高い状態になるのを回避でき、吸気冷却装置３０の冷却効率の低下を回避することができる。
【００７６】
また、本実施形態の制御装置１によれば、ＩＣ水温制御処理において、ＩＣ水温ＴＷｉｃが目標温度ＴＷｃｍｄになるように、昇温用バルブ５３の開閉状態が制御され、ＥＧＲ制御処理において、エンジン３の運転域がＥＧＲ実行域にある場合において、ＩＣ水温ＴＷｉｃが吸気の露点温度よりも高い温度である目標温度ＴＷｃｍｄ以上になったときに、ＥＧＲ制御処理が実行されるので、凝縮水が吸気中に発生するのを抑制しながら、ＥＧＲ制御処理を開始することができる。その際、前述したように、ＩＣ水温ＴＷｉｃと露点温度との乖離度合いが大きいときでも、ＩＣ水温ＴＷｉｃを迅速に上昇できることで、ＥＧＲ制御処理の開始タイミングを早めることができ、良好な燃費を確保することができる。
【００７７】
なお、実施形態は、加熱装置として、ＥＮＧ冷却装置４０の加熱用通路４２ｅを用いた例であるが、本発明の加熱装置は、これに限らず、被加熱部を加熱するものであればよい。例えば、加熱装置として電気ヒータを用い、これによって被加熱部を加熱してもよい。
【００７８】
また、実施形態は、ＩＣ冷却水通路３３の一部及び冷却水流入通路５１の一部を、加熱用通路４２ｅで加熱される被加熱部とした例であるが、ＩＣ冷却水通路３３の一部又は冷却水流入通路５１の一部を、加熱用通路４２ｅで加熱される被加熱部としてもよい。
【００７９】
さらに、実施形態は、接続路弁として、昇温用バルブ５３を用いた例であるが、本発明の接続路弁は、これに限らず、加熱装置による被加熱部の加熱中において、第２冷却回路内の冷却水が所定の温度状態にあるときに、回路接続路を閉鎖するものであればよい。例えば、接続路弁として、回路接続路を温度に応じて開閉する機械式の温度調整弁を用いてもよい。
【００８０】
一方、実施形態は、流路切換弁として、機械式の温度調整弁タイプの流路切換弁４４を用いた例であるが、本発明の流路切換弁はこれに限らず、冷却水の流路を、放熱器通路及びバイパス通路の少なくとも一方に切り換えるとともに、冷却水の温度が所定温度未満のときに、バイパス通路側に設定するものであればよい。例えば、流路切換弁として、電動三方弁を用い、これを制御装置によって制御してもよい。
【００８１】
また、実施形態は、過給機として、ターボチャージャ１０を用いた例であるが、本発明の過給機はこれに限らず、吸気通路内の吸気を加圧するものであればよい。例えば、過給機として、スーパーチャージャを用いてもよい。
【００８２】
さらに、実施形態は、本発明の冷却装置を車両用の内燃機関に適用した例であるが、本発明の冷却装置は、これに限らず、船舶用の内燃機関や他の産業機器用の内燃機関にも適用可能である。
【００８３】
一方、実施形態は、本発明の冷却装置をガソリンエンジンタイプの内燃機関３に適用した例であるが、本発明の冷却装置は、これに限らず、過給機、ＥＧＲ装置、第１冷却装置、第２冷却装置、回路接続路、加熱装置及び接続路弁を備えた内燃機関に適用可能である。例えば、本発明の冷却装置を、軽油や天然ガスを燃料とする内燃機関に適用してもよい。
【符号の説明】
【００８４】
１  制御装置
２  ＥＣＵ（第１冷却水温度取得手段、第２冷却水温度取得手段、目標温度設定手段        、第１冷却水温度制御手段、ＥＧＲ制御手段）
３  内燃機関
３ｂ  機関本体
４  吸気通路
７  排気通路
９  冷却装置
１０  ターボチャージャ（過給機）
２０  ＩＣ水温センサ（第１冷却水温度取得手段）
２１  ＥＮＧ水温センサ２１（第２冷却水温度取得手段）
３０  吸気冷却装置（第１冷却装置）
３１  サブラジエータ（第１放熱器）
４０  ＥＮＧ冷却装置（第２冷却装置）
４１  メインラジエータ（第２放熱器）
４２ｂ  ラジエータ通路（放熱器通路）
４２ｃ  バイパス通路
４２ｅ  加熱用通路（加熱装置、第２冷却回路の一部）
４４  流路切換弁
５１  冷却水流入通路（回路接続路）
５２  冷却水流出通路（回路接続路）
５３  昇温用バルブ（接続路弁）
６０  ＥＧＲ装置
ＴＷ  ＥＮＧ冷却水の温度（第２冷却水温度）
ＴＷ１  第１所定温度（所定温度）
ＴＷ２  第２所定温度
ＴＷｉｃ  吸気冷却水の温度（第１冷却水温度）
ＴＷｃｍｄ  目標温度
【図１】
2016176439.tif 000003
【図２】
2016176439.tif 000004
【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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