(57)【要約】【課題】ＥＧＲガスの過度の冷却による吸気ポートでの凝縮水の発生を抑えることができる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】シリンダブロック及びシリンダヘッドを冷却する第１冷却水の水温がＥＧＲ許可温度よりも高く、かつ、負荷及び回転速度で定まる内燃機関の動作点がＥＧＲ実行域にある場合、ＥＧＲ装置を操作してＥＧＲを実行する。ＥＧＲ実行域は、吸気ポートを冷却する第２冷却水の水温（第２冷却水の水温は第１冷却水よりも低温）に対して可変であり、第２冷却水の水温が閾値温度よりも低い場合、高い場合に比べて、ＥＧＲ実行域は高負荷側に狭められる。【選択図】図６
2016211518.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１冷却水によりシリンダブロック及びシリンダヘッドを冷却する第１冷却水循環システムと、
前記第１冷却水よりも低温の第２冷却水により前記シリンダヘッドに形成された吸気ポートを冷却する第２冷却水循環システムと、
排気を吸気通路に再循環させるＥＧＲ装置と、を備える内燃機関の制御装置において、
前記第１冷却水の水温がＥＧＲ許可温度よりも高く、かつ、負荷及び回転速度で定まる前記内燃機関の動作点がＥＧＲ実行域にある場合、前記ＥＧＲ装置を操作してＥＧＲを実行するＥＧＲ制御手段と、
前記第２冷却水の水温が閾値温度よりも低い場合、前記第２冷却水の水温が前記閾値温度よりも高い場合と比べて前記ＥＧＲ実行域のうちの低負荷側の所定域でのＥＧＲ量を減少させるＥＧＲ減少手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記ＥＧＲ制御手段は、負荷及び回転速度に前記ＥＧＲ装置の操作量を関連付けた第１マップと前記第１マップに比べて前記所定域でのＥＧＲ量が少なく設定された第２マップとを用いて、前記ＥＧＲ装置の操作量を決定するように構成され、
前記ＥＧＲ減少手段は、前記第２冷却水の水温が前記閾値温度よりも高い場合は前記ＥＧＲ制御手段に前記第１のマップに基づいて前記ＥＧＲ装置を操作させ、前記第２冷却水の水温が前記閾値温度以下の場合は前記ＥＧＲ制御手段に前記第２のマップに基づいて前記ＥＧＲ装置を操作させる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】
前記制御装置は、前記内燃機関の負荷が所定の閾値負荷よりも高い場合、前記第２冷却水の水温を前記閾値温度よりも低い温度に制御し、前記内燃機関の負荷が前記閾値負荷よりも低い場合、前記第２冷却水の水温を前記閾値温度よりも高い温度に制御する水温制御手段をさらに備え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制御装置。
【請求項４】
前記ＥＧＲ装置は、再循環させる排気を前記第１冷却水によって冷却するＥＧＲクーラを備え、
前記制御装置は、前記第２冷却水の水温が前記閾値温度よりも低い場合、前記ＥＧＲクーラを流れる前記第１冷却水の流量を低減する手段をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項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】
本発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に、冷却水の温度が異なる２系統の冷却水循環システムとＥＧＲ装置とを備える内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＥＧＲ装置に備えられるＥＧＲクーラは、内燃機関のシリンダブロックやシリンダヘッドを冷却する冷却水の循環系に設けられ、冷却水とＥＧＲガスとの熱交換によってＥＧＲガスを冷却するように構成されている。内燃機関の冷間始動時は冷却水の温度が低いため、ＥＧＲガスが過度に冷却されてＥＧＲクーラの内部で凝縮水が発生するおそれがある。この凝縮水が内燃機関の燃焼室に吸い込まれたときには、燃焼を不安定にして内燃機関の運転性を悪化させてしまう。
【０００３】
下記の特許文献１に開示された発明は、内燃機関の運転状態に基づいてＥＧＲクーラに流れる冷却水の流量を制限することによって、ＥＧＲクーラにおける凝縮水の発生を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１４１８９１号公報
【特許文献２】特開平０８−２６５８３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、本特許出願に係る発明者らは、内燃機関に２系統の冷却水循環システムを設けることについて検討している。具体的には、シリンダブロック及びシリンダヘッドの全体を冷却する第１冷却水循環システムと、シリンダヘッドの吸気ポートを局所的に冷却する第２冷却水循環システムとを設け、第２冷却水循環システムには第１冷却水循環システムを流れる冷却水よりも低温の冷却水を流すことを検討している。この構成によれば、内燃機関の全体を過度に冷却せずに、吸気ポートに限定して局所的に冷却を強めることができる。ゆえに、この構成によれば、フリクションを増大させることなく吸気の温度を低下させて異常燃焼の発生を効果的に抑制することができ、また、吸気の充填効率を向上させることもできるものと期待される。
【０００６】
ただし、上記の検討中の技術（この技術は本特許出願の出願時点では未公知である）には解決すべき課題がある。低負荷では排気温度が低下するため、吸気通路に再循環されるＥＧＲガスの温度も低下する。また、低負荷ではＥＧＲガスの流量が低下するため、ＥＧＲクーラの冷却効率が高くなり、その効果によってＥＧＲガスの温度のさらなる低下が起きる。つまり、低負荷ではＥＧＲガスは低温となるが、上記の検討中の技術では、この低温のＥＧＲガスが吸気ポートでさらに冷却される。このため、第２冷却水循環システムに流れる冷却水の水温によっては、吸気ポートにおいて凝縮水が発生するおそれがある。
【０００７】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、ＥＧＲガスの過度の冷却による吸気ポートでの凝縮水の発生を抑えることができる内燃機関の制御装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る内燃機関の制御装置は、冷却水の温度の異なる２系統の冷却水循環システムと、排気（ＥＧＲガス）を吸気通路に再循環させるＥＧＲ装置とを備える内燃機関に適用される。２系統の冷却水循環システムは、第１冷却水によりシリンダブロック及びシリンダヘッドを冷却する第１冷却水循環システムと、第１冷却水よりも低温の第２冷却水によりシリンダヘッドに形成された吸気ポートを冷却する第２冷却水循環システムとからなる。ＥＧＲ装置はＥＧＲクーラ、好ましくは、ＥＧＲガスを第１冷却水によって冷却するＥＧＲクーラを備えてもよい。
【０００９】
本発明に係る内燃機関の制御装置は、ＥＧＲ装置を操作してＥＧＲを実行するＥＧＲ制御手段と、第２冷却水の水温に応じてＥＧＲ量を減少させるＥＧＲ減少手段とを備える。ＥＧＲ制御手段は、詳しくは、第１冷却水の水温がＥＧＲ許可温度よりも高いことと、負荷及び回転速度で定まる内燃機関の動作点がＥＧＲ実行域にあることを条件として、ＥＧＲを実行するように構成される。ＥＧＲ規制手段は、詳しくは、第２冷却水の水温が閾値温度よりも低い場合、高い場合と比べてＥＧＲ実行域のうちの低負荷側の所定域でのＥＧＲ量を減少させるように構成される。
【００１０】
このように構成された制御装置によれば、第１冷却水の水温がＥＧＲ許可温度よりも高くなっているとしても、吸気ポートを冷却する第２冷却水の水温が閾値温度よりも低い場合、ＥＧＲガスが低温になる低負荷側の所定域では、第２冷却水の水温が閾値温度よりも高い場合と比べてＥＧＲ量が減らされる。これにより、低温のＥＧＲガスが吸気ポートでさらに冷却されることによる凝縮水の発生を抑えることができる。ＥＧＲ量を減少させることにはＥＧＲ量をゼロにすることも含まれる。ＥＧＲ量をゼロにすれば、低温のＥＧＲガスが吸気ポートに流れてさらに冷却されることは回避されるので、吸気ポートでの凝縮水の発生を確実に抑えることができる。
【００１１】
上記の構成において、ＥＧＲ制御手段は、ＥＧＲ実行域における負荷及び回転速度にＥＧＲ装置の操作量を関連付けた第１マップと第２マップとを用いて、ＥＧＲ装置の操作量を決定するように構成されてもよい。第２マップは、ＥＧＲガスが低温になる低負荷側の所定域でのＥＧＲ量が第１マップに比べて少なく設定されている。この場合、ＥＧＲ減少手段は、第２冷却水の水温が閾値温度よりも高い場合はＥＧＲ制御手段に第１のマップに基づいてＥＧＲ装置を操作させ、第２冷却水の水温が閾値温度以下の場合はＥＧＲ制御手段に第２のマップに基づいてＥＧＲ装置を操作させるように構成されてもよい。このような構成によれば、第２冷却水の水温に応じてＥＧＲ装置の操作量を設定するマップが切り替えられ、内燃機関の動作点だけでなく第２冷却水の水温にも適したＥＧＲ装置の操作量がマップより設定される。なお、内燃機関の動作点は、現在の動作点でもよいし、アクセル開度等から予測される将来の動作点（例えば、次の制御周期での動作点）でもよい。
【００１２】
本発明に係る内燃機関の制御装置の好ましい形態では、制御装置は、さらに、第２冷却水の水温を負荷に応じて制御する水温制御手段を備えて構成される。水温制御手段は、詳しくは、内燃機関の負荷が所定の閾値負荷よりも高い場合、第２冷却水の水温を閾値温度よりも低い温度に制御し、内燃機関の負荷が閾値負荷よりも低い場合、第２冷却水の水温を閾値温度よりも高い温度に制御するように構成される。つまり、好ましい形態では、内燃機関の運転域は、閾値負荷を境にして、第２冷却水の水温を閾値温度よりも低く制御される相対的に高負荷の低水温制御領域と、第２冷却水の水温を閾値温度よりも高く制御される相対的に低負荷の高水温制御領域とに分けられる。なお、閾値負荷は低水温制御領域と高水温制御領域のどちらに含めてもよい。このような構成によれば、相対的に高負荷の低水温制御領域では、吸気ポートの冷却を強めて異常燃焼の発生を効果的に抑制することができ、相対的に低負荷の高水温制御領域では、吸気ポートの冷却を弱めて吸気ポートでの凝縮水の発生を抑えることができる。
【００１３】
上記の好ましい形態において、内燃機関の運転域を低水温制御領域と高水温制御領域とに分ける閾値負荷は、所定域（第２冷却水の水温が閾値温度よりも低い場合にＥＧＲ量を減らされる運転域）の上限負荷に等しいことが好ましい。このように構成することで、凝縮水が発生しやすい運転域で第２の冷却水の温度が閾値温度よりも低くなることを抑えることができる。
【００１４】
ＥＧＲ装置がＥＧＲクーラを備えるのであれば、制御装置は、さらに、第２冷却水の水温が閾値温度よりも低い場合、ＥＧＲクーラを流れる第１冷却水の流量を低減する手段を備えて構成されてもよい。このように構成することで、第２冷却水の水温が閾値温度よりも低い間はＥＧＲガスの温度を上げることができるので、第２冷却水の水温の上昇の遅れによって吸気ポートに凝縮水が発生することを抑えることができる。
【発明の効果】
【００１５】
以上述べたとおり、本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、吸気ポートを冷却する第２冷却水の水温が閾値温度よりも低い場合、ＥＧＲ実行域のうちの低負荷側の所定域でのＥＧＲ量が減らされるので、ＥＧＲガスの冷却による吸気ポートでの凝縮水の発生を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施の形態の内燃機関のシステム構成を模式的に示す図である。
【図２】ＬＴ目標水温をエンジン回転速度及び負荷に関連付けるマップのイメージを示す図である。
【図３】ＬＴ流量制御の制御フローを示すフローチャートである。
【図４】ＬＴ水温が高温のときのＥＧＲの実行域を示す図である。
【図５】ＬＴ水温が低温のときのＥＧＲの実行域を示す図である。
【図６】ＥＧＲ制御の制御フローを示すフローチャートである。
【図７】ＥＧＲ制御を実行したときのシステムの動作を示すタイムチャートである。
【図８】ＥＧＲ制御を実行したときのシステムの動作を示すタイムチャートである。
【図９】ＥＧＲ制御の変形例の制御フローを示すフローチャートである。
【図１０】ＥＧＲ制御の変形例を実行したときのシステムの動作を示すタイムチャートである。
【図１１】ＥＧＲ制御の別の変形例の制御フローを示すフローチャートである。
【図１２】ＥＧＲクーラ制御の制御フローを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。ただし、以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構造やステップ等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。
【００１８】
１．内燃機関のシステム構成
図１は、本実施の形態に係る内燃機関のシステム構成を模式的に示す図である。本実施の形態の内燃機関（以下、単にエンジンという）２は、排気を吸気通路５４に再循環させるＥＧＲ装置６０を備える。ＥＧＲ装置６０は、吸気通路５４と図示しない排気通路とを接続するＥＧＲ通路６２と、ＥＧＲ通路６２に設けられた水冷式のＥＧＲクーラ６６と、ＥＧＲ通路６２においてＥＧＲクーラ６６の下流（吸気通路５４の側）に設けられたＥＧＲバルブ６４とを備える。ＥＧＲクーラ６６にはエンジン２を冷却する冷却水が流れ、再循環される排気（ＥＧＲガス）と冷却水との間で熱交換が行なわれる。
【００１９】
エンジン２は、エンジン２に冷却水を供給する冷却水循環システム１０，３０を２系統備える。冷却水の供給は、エンジン２のシリンダブロック６とシリンダヘッド４の両方に対して行われる。２系統の冷却水循環システム１０，３０はともに独立した閉ループであり、循環する冷却水の温度を異ならせることができる。以下、相対的に低温の冷却水が循環する冷却水循環システム１０をＬＴ冷却水循環システムと称し、相対的に高温の冷却水が循環する冷却水循環システム３０をＨＴ冷却水循環システムと称する。また、ＬＴ冷却水循環システム１０を循環する冷却水をＬＴ冷却水と称し、ＨＴ冷却水循環システム３０を循環する冷却水をＨＴ冷却水と称する。なお、ＬＴはLow Temperatureの略であり、ＨＴはHigh Temperatureの略である。
【００２０】
ＬＴ冷却水循環システム１０は、シリンダヘッド４の内部に形成されたヘッド内ＬＴ冷却水流路１２と、シリンダブロック６の内部に形成されたブロック内ＬＴ冷却水流路１４とを含む。ヘッド内ＬＴ冷却水流路１２は吸気ポート８の近傍に設けられている。図１には、４気筒分の４つの吸気ポート８が描かれている。各吸気ポート８は、吸気マニホールド５６によって吸気通路５４に接続されている。ヘッド内ＬＴ冷却水流路１２は、各気筒の吸気ポート８の上面に沿って、エンジン２のクランク軸方向に延びている。ブロック内ＬＴ冷却水流路１４はシリンダ上部の特に吸気流があたりやすい部分を囲むように設けられている。吸気ポート８や吸気バルブの温度、そして、シリンダ上部の壁面温度はノッキングに対する感度が高い。よって、これらをヘッド内ＬＴ冷却水流路１２やブロック内ＬＴ冷却水流路１４によって重点的に冷却することにより、高負荷域でのノッキングの発生を効果的に抑えることができる。なお、ヘッド内ＬＴ冷却水流路１２とブロック内ＬＴ冷却水流路１４とは、シリンダヘッド４とシリンダブロック６との合わせ面に形成された開口を介して接続されている。
【００２１】
シリンダヘッド４にはヘッド内ＬＴ冷却水流路１２に連通する冷却水入口と冷却水出口が形成されている。シリンダヘッド４の冷却水入口は冷却水導入管１６によってＬＴラジエータ２０の冷却水出口に接続され、シリンダヘッド４の冷却水出口は冷却水排出管１８によってＬＴラジエータ２０の冷却水入口に接続されている。冷却水導入管１６と冷却水排出管１８とは、ＬＴラジエータ２０をバイパスするバイパス管２２によって接続されている。バイパス管２２が冷却水排出管１８から分岐する分岐部には、三方弁２４が設けられている。冷却水導入管１６におけるバイパス管２２の合流部の下流には、ＬＴ冷却水を循環させるための電動ウォータポンプ２６が設けられている。電動ウォータポンプ２６の吐出量は、モータの出力を調整することによって任意に変更することができる。冷却水排出管１８における三方弁２４の上流には、エンジン２内を通過したＬＴ冷却水の温度（冷却水出口温度）を計測するための温度センサ２８が取り付けられている。本実施の形態においては、ＬＴ冷却水の温度とは、温度センサ２８により計測される冷却水出口温度を意味するものとする。
【００２２】
ＬＴ冷却水循環システム１０では、電動ウォータポンプ２６が用いられるため、エンジン２の運転に関係なくＬＴ冷却水を循環させたり停止させたりすることができる。また、電動ウォータポンプ２６に与える駆動デューティによって循環するＬＴ冷却水の流量を制御することができる。また、ＬＴ冷却水循環システム１０を循環するＬＴ冷却水の水温は、三方弁２４或いは電動ウォータポンプ２６の操作によって能動的に調整することができる。なお、三方弁２４及びバイパス管２２は、ＬＴ冷却水循環システム１０において必須の構成要素ではなく、省略することもできる。
【００２３】
ＨＴ冷却水循環システム３０は、シリンダブロック６の内部に形成されたブロック内ＨＴ冷却水流路３４と、シリンダヘッド４の内部に形成されたヘッド内ＨＴ冷却水流路３５とを含む。前述のブロック内ＬＴ冷却水流路１４が局所的に設けられたものであるのに対し、ブロック内ＨＴ冷却水流路３４はシリンダの周囲を囲むウォータジャケットの主要部を構成している。ヘッド内ＨＴ冷却水流路３５は排気ポート近傍から吸気ポート近傍にかけて設けられている。吸気ポート８を流れる吸気は、ヘッド内ＨＴ冷却水流路３５を流れるＨＴ冷却水によって粗熱をとられてから、より低温のＬＴ冷却水が流れるヘッド内ＬＴ冷却水流路１２によって冷却される。なお、ヘッド内ＨＴ冷却水流路３５とブロック内ＨＴ冷却水流路３４とは、シリンダヘッド４とシリンダブロック６との合わせ面に形成された開口を介して接続されている。
【００２４】
シリンダブロック６にはブロック内ＨＴ冷却水流路３４に連通する冷却水入口と冷却水出口が形成されている。シリンダブロック６の冷却水入口は冷却水導入管３６によってＨＴラジエータ４０の冷却水出口に接続され、シリンダヘッド４の冷却水出口は冷却水排出管３８によってＨＴラジエータ４０の冷却水入口に接続されている。冷却水導入管３６と冷却水排出管３８とは、ＨＴラジエータ４０をバイパスするバイパス管４２によって接続されている。バイパス管４２が冷却水導入管３６に合流する合流部には、サーモスタット４４が設けられている。冷却水導入管３６におけるサーモスタット４４の下流には、ＨＴ冷却水を循環させるための機械式のウォータポンプ４６が設けられている。ウォータポンプ４６はエンジン２のクランクシャフトにベルトを介して連結されている。冷却水排出管３８におけるバイパス管４２の分岐部の上流には、エンジン２内を通過したＨＴ冷却水の温度（冷却水出口温度）を計測するための温度センサ４８が取り付けられている。本実施の形態においては、ＨＴ冷却水の温度とは、温度センサ４８により計測される冷却水出口温度を意味するものとする。
【００２５】
ＨＴ冷却水循環システム３０では、ウォータポンプ４６はエンジン２により駆動されるため、ＨＴ冷却水はエンジン２の運転中は常に循環する。ＨＴ冷却水循環システム３０を循環する冷却水の水温は、サーモスタット４４によって自動的に調整される。
【００２６】
また、ＨＴ冷却水循環システム３０には、バイパス管４２と並行して、冷却水導入管３６と冷却水排出管３８とを接続するＥＧＲクーラ冷却管５０が設けられている。ＥＧＲクーラ冷却管５０は、ＥＧＲクーラ６６を通っている。ＥＧＲクーラ６６を通過するＥＧＲガスと、ＥＧＲクーラ冷却管５０を流れるＨＴ冷却水との間で熱交換が行なわれる。ＥＧＲクーラ冷却管５０が冷却水排出管３８から分岐する分岐部には、三方弁５２が設けられている。この三方弁５２の操作によって、ＥＧＲクーラ６６を通過するＨＴ冷却水の流量を調整し、ＥＧＲクーラ６６の冷却能力を制御することができる。
【００２７】
エンジン２は、制御装置１００によって制御される。制御装置１００は、少なくとも入出力インタフェース、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵを有するＥＣＵ（Electronic Control Unit）である。入出力インタフェースは、エンジン２及び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、エンジン２が備える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る。ＲＯＭには、エンジン２を制御するための各種の制御プログラムやマップを含む各種の制御データが記憶されている。ＣＰＵは、制御プログラムをＲＯＭから読みだして実行し、取り込んだセンサ信号に基づいて操作信号を生成する。
【００２８】
ＬＴ冷却水循環システム１０の三方弁２４と電動ウォータポンプ２６の操作は、制御装置１００により行われる。制御装置１００は、電動ウォータポンプ２６を操作してＬＴ冷却水の流量（以下、ＬＴ流量という）を制御することによって、また、三方弁２４を操作してＬＴラジエータ２０をバイパスするＬＴ冷却水の割合を制御することによって、ヘッド内ＬＴ冷却水流路１２やブロック内ＬＴ冷却水流路１４を流れるＬＴ冷却水の水温を適温に調整する。また、ＥＧＲ装置６０のＥＧＲバルブ６４と三方弁５２の操作も、制御装置１００により行われる。
【００２９】
なお、上述のように構成されるエンジン２と特許請求の範囲に係る発明との関係では、ＨＴ冷却水循環システム３０は第１冷却水循環システムに相当し、ＨＴ冷却水は第１冷却水に相当する。また、ＬＴ冷却水循環システム１０は第２冷却水循環システムに相当し、ＬＴ冷却水は第２冷却水に相当する。
【００３０】
２．ＬＴ流量制御
２−１．ＬＴ目標水温マップ
制御装置１００は、シリンダヘッド４とシリンダブロック６のそれぞれの要部を適温に冷却するために、ヘッド内ＬＴ冷却水流路１２やブロック内ＬＴ冷却水流路１４を流れるＬＴ冷却水の目標温度であるＬＴ目標水温を設定し、ＬＴ目標水温を実現するようにＬＴ流量を制御する。制御装置１００のＲＯＭには、ＬＴ目標水温を設定するためのＬＴ目標水温マップが記憶されている。ＬＴ目標水温マップにおいて、ＬＴ目標水温はエンジン回転速度及びエンジン負荷で特定されるエンジン２の運転状態に関連付けられている。なお、本実施の形態では、エンジン負荷の高低を表す具体的なパラメータとして充填効率が用いられる。
【００３１】
図２は、ＬＴ目標水温マップのイメージを示す図である。ＬＴ目標水温マップには、低水温制御領域と高水温制御領域とが設定されている。低水温制御領域は、高負荷且つ低回転速度の運転域に設定されている。図２に示す例では、エンジン負荷が閾値負荷“KL_ref”以上であり、且つ、エンジン回転速度が閾値回転速度“NE_ref”以下である運転域が低水温制御領域とされている。エンジン負荷とエンジン回転速度とで定義されるエンジン２の動作点がこの低水温制御領域内にある場合、ＬＴ目標水温は所定の低温（ここでは４０℃）に設定される。低水温制御領域でのＬＴ目標水温は例示した４０℃には限定されないが、４０℃付近の温度はノッキングの発生を抑制するのに好適な温度である。
【００３２】
高水温制御領域は、低水温制御領域以外の運転域に設定されている。図２に示す例では、エンジン負荷が閾値負荷“KL_ref”より低いか、或いは、エンジン回転速度が閾値回転速度“NE_ref”より高い運転域が高水温制御領域とされている。エンジン２の動作点がこの高水温制御領域内にある場合、ＬＴ目標水温は所定の高温（ここでは９０℃）に設定されるようになっている。高水温制御領域でのＬＴ目標水温は例示した９０℃には限定されないが、９０℃付近の温度であれば、吸気ポート８の周りの温度が低くなりやすい低負荷域や高回転速度域において、過度の冷却によるポートウェットの増加や燃焼の不安定化を防ぐことができる。
【００３３】
２−２．ＬＴ流量制御の制御フロー
図３は、制御装置１００によるＬＴ流量制御の制御フローを示すフローチャートである。制御装置１００は、このようなフローで表されるルーチンをＥＣＵのクロック数に対応する所定の制御周期で繰り返し実行する。なお、特許請求の範囲に係る発明との関係では、制御装置１００がＬＴ流量制御のルーチンを実行する構成は、請求項に規定されている水温制御手段に相当している。
【００３４】
まず、制御装置１００は、ステップＳ２において、上述のＬＴ目標水温マップを参照し、現在のエンジン回転速度及びエンジン負荷に適したＬＴ目標水温を設定する。
【００３５】
次に、制御装置１００は、ステップＳ４において、ステップＳ２で設定されたＬＴ目標水温からＬＴ流量の要求値であるＬＴ要求流量を算出する。詳しくは、制御装置１００は、予め用意されたＬＴ目標水温とＬＴ要求流量とを関連付けるマップを参照してＬＴ要求流量のフィードフォワード項を算出するとともに、ＬＴ目標水温と温度センサ２８により計測されたＬＴ冷却水の現在温度（出口温度）との差分に基づくフィードバック制御によって、ＬＴ要求流量のフィードバック項を算出する。
【００３６】
次に、制御装置１００は、ステップＳ６において、ステップＳ４で決定されたＬＴ要求流量から電動ウォータポンプ２６の駆動デューティを決定する。ただし、ＬＴ冷却水循環システム１０内にＬＴ流量を調節するバルブが設けられているのであれば、そのバルブの開度を操作することでＬＴ流量を調節することもできる。
【００３７】
最後に、制御装置１００は、ステップＳ８において、ステップＳ６で決定された駆動デューティによって電動ウォータポンプ２６を操作し、ヘッド内ＬＴ冷却水流路１２及びブロック内ＬＴ冷却水流路１４への通水を実施する。これにより、ＬＴ流量が変化し、シリンダヘッド４とシリンダブロック６のそれぞれの要部は適温に冷却される。
【００３８】
３．ＥＧＲ制御
３−１．ＥＧＲバルブ開度マップ
制御装置１００は、エンジン２の運転状態に適したＥＧＲ率（筒内に入るガスに占めるＥＧＲガスの割合）が得られるように、ＥＧＲ装置６０の操作量であるＥＧＲバルブ６４の開度を制御する。制御装置１００のＲＯＭには、ＥＧＲバルブ６４の開度を設定するための２つのＥＧＲバルブ開度マップが記憶されている。それぞれのＥＧＲバルブ開度マップにおいて、ＥＧＲバルブ開度はエンジン回転速度及びエンジン負荷で特定されるエンジン２の運転状態に関連付けられている。
【００３９】
２つのＥＧＲバルブ開度マップは、ＬＴ水温に応じて使い分けられる。ＬＴ水温が所定の閾値温度よりも高い場合、制御装置１００は、図４にイメージを示すマップにしたがってＥＧＲバルブ６４の開度を決定する。ＬＴ水温が閾値温度より低い場合、制御装置１００は、図５にイメージを示すマップにしたがってＥＧＲバルブ６４の開度を決定する。閾値温度は、ＬＴ目標水温マップにおける低水温制御領域の設定温度よりも高く、高水温制御領域の設定温度よりも低い温度（例えば６０℃）に設定される。以下、図４にイメージを示すマップを高温ＥＧＲバルブ開度マップと称し、図５にイメージを示すマップを低温ＥＧＲバルブ開度マップと称す。なお、特許請求の範囲に係る発明との関係では、高温ＥＧＲバルブ開度マップは第１のマップに相当し、低温ＥＧＲバルブ開度マップは第２のマップに相当している、
【００４０】
図４及び図５において、斜線パターンが付された領域はＥＧＲが実行されるＥＧＲ実行域である。図４に示す高温ＥＧＲバルブ開度マップと図５に示す低温ＥＧＲバルブ開度マップとの違いは、設定されているＥＧＲ実行域の範囲にある。高温ＥＧＲバルブ開度マップでは、ＥＧＲ実行域は、負荷が所定の下限負荷“KL_min”以上となる運転域に設定されている。下限負荷“KL_min”は、ＬＴ目標水温マップにおいて低水温制御領域を区画する閾値負荷“KL_ref”よりも小さい。これに対して、低温ＥＧＲバルブ開度マップでは、ＥＧＲ実行域は、負荷が閾値負荷“KL_ref”以上となる運転域に設定されている。つまり、下限負荷“KL_min”から閾値負荷“KL_ref”までの運転域は、低温ＥＧＲバルブ開度マップではＥＧＲ実行域とはされていない。低温ＥＧＲバルブ開度マップが選択された場合、下限負荷“KL_min”から閾値負荷“KL_ref”までの運転域ではＥＧＲ量はゼロにされる。負荷が閾値負荷“KL_ref”以上となる運転域でのエンジン回転速度及びエンジン負荷に対するＥＧＲバルブ開度の設定は、２つのマップの間で共通である。なお、特許請求の範囲に係る発明との関係では、下限負荷“KL_min”から閾値負荷“KL_ref”までの運転域は、ＥＧＲ量が減らされる所定域に相当している。
【００４１】
閾値負荷“KL_ref”よりも低負荷側の運転域では、吸気通路５４に再循環されるＥＧＲガスの温度は低下する。ＬＴ目標水温マップによれば、閾値負荷“KL_ref”よりも低負荷側の運転域は高水温制御領域であるので、ＬＴ目標水温は閾値温度よりも高い温度に設定される。閾値温度は、負荷が低下してＥＧＲガスの温度が低下した場合に、吸気ポートで凝縮水が発生する目安となる温度である。よって、ＬＴ水温がＬＴ目標水温に近づくように制御されていれば、ＥＧＲガスの温度が低下する低負荷域においてＥＧＲを実行したとしても、吸気ポートで凝縮水が発生することはない。しかし、ＬＴ水温が閾値温度を超えていない間は、低負荷域においてＥＧＲを実行してしまうと、ＥＧＲガスの温度が低いために吸気ポートで凝縮水が発生するおそれがある。つまり、ＬＴ水温が閾値温度よりも高いか低いかによって、低負荷域でのＥＧＲの実行の可否が決まる。高温ＥＧＲバルブ開度マップは、ＬＴ水温が閾値温度よりも高くて低負荷域でのＥＧＲの実行が許容される場合に選択されるマップであり、低温ＥＧＲバルブ開度マップは、ＬＴ水温が閾値温度よりも低く低負荷域でのＥＧＲの実行が規制される場合に選択されるマップである。
【００４２】
３−２．ＥＧＲ制御の制御フロー
図６は、制御装置１００によるＥＧＲ制御の制御フローを示すフローチャートである。上述の２つのＥＧＲバルブ開度マップは、ＥＧＲ制御においてＥＧＲバルブ６４の開度の決定に用いられる。制御装置１００は、このようなフローで表されるルーチンをＥＣＵのクロック数に対応する所定の制御周期で繰り返し実行する。
【００４３】
制御装置１００は、まず、ステップＳ１０２において、エンジン２の運転条件の読み込みを行う。ここで読み込まれる運転条件には、エンジン負荷、エンジン回転速度、ＨＴ水温、及び、ＬＴ水温が含まれる。
【００４４】
制御装置１００は、ステップＳ１０４において、ＨＴ水温“ethwH”がＥＧＲの実行を許可するＥＧＲ許可温度“ethwH_egr”よりも高いか否か判定する。ＥＧＲ許可温度“ethwH_egr”は、エンジン２の暖機が完了したとみなすことができる温度（例えば６０℃）である。ＨＴ水温“ethwH”がＥＧＲ許可温度“ethwH_egr”に達していない場合、制御装置１００はＥＧＲバルブ６４を閉じたままにする。つまり、エンジン２の暖機が完了するまでは、制御装置１００はＥＧＲを実行しない。
【００４５】
ＨＴ水温“ethwH”がＥＧＲ許可温度“ethwH_egr”を超えた場合、制御装置１００は、次に、ステップＳ１０６の判定を行う。制御装置１００は、ステップＳ１０６では、ＬＴ水温“ethwL”が前述の閾値温度“ethwL_egr”以下か否か判定する。
【００４６】
ＬＴ水温“ethwL”が閾値温度“ethwL_egr”よりも低い場合、制御装置１００は、ステップＳ１０８の処理を行う。ステップＳ１０８では、低温ＥＧＲバルブ開度マップを用いてＥＧＲバルブ６４の開度“egr_req”が決定される。詳しくは、エンジン回転速度“NE”とエンジン負荷“KL”が低温ＥＧＲバルブ開度マップに入力され、それら入力値で特定されるマップ値“FL(NE,KL)”がＥＧＲバルブ開度“egr_req”として読み出される。
【００４７】
ＬＴ水温“ethwL”が閾値温度“ethwL_egr”以上である場合、制御装置１００は、ステップＳ１１０の処理を行う。ステップＳ１１０では、高温ＥＧＲバルブ開度マップを用いてＥＧＲバルブ６４の開度“egr_req”が決定される。詳しくは、エンジン回転速度“NE”とエンジン負荷“KL”が高温ＥＧＲバルブ開度マップに入力され、それら入力値で特定されるマップ値“FH(NE,KL)”がＥＧＲバルブ開度“egr_req”として読み出される。
【００４８】
ステップＳ１０８或いはＳ１１０でＥＧＲバルブ開度“egr_req”が決定されると、制御装置１００は、ステップＳ１１２において、決定されたＥＧＲバルブ開度“egr_req”に従ってＥＧＲバルブ６４を操作する。これにより、エンジン負荷とエンジン回転速度だけでなく、吸気ポート８を冷却するＬＴ冷却水の水温にも適した開度にＥＧＲバルブ６４を操作することができる。
【００４９】
なお、特許請求の範囲に係る発明との関係では、制御装置１００が上述のＥＧＲ制御を実行する構成は、請求項に規定されているＥＧＲ制御手段に相当している。また、制御装置１００がステップＳ１０６においてＬＴ水温に基づく判定を行い、ステップＳ１０８或いはＳ１１０の処理を選択する構成は、請求項に規定されているＥＧＲ減少手段に相当している。
【００５０】
３−３．ＥＧＲ制御の実行時のシステムの動作
図７及び図８は、上述のＥＧＲ制御を実行したときのシステムの動作を示すタイムチャートである。各図の１段目のチャートはＨＴ水温を示し、２段目のチャートはＬＴ水温（実線）及びＬＴ目標水温（破線）を示し、３段目のチャートはエンジン負荷を示し、４段目のチャートはエンジン回転速度を示し、５段目のチャートはＥＧＲバルブ開度（詳しくは、ＥＧＲバルブ６４に与える目標開度）を示している。以下、エンジン２の運転域とＬＴ目標水温との関係を示す図３とエンジン２の運転域とＥＧＲ実行域との関係を示す図４及び図５とを併せて参照しながら、ＥＧＲ制御の内容とその作用効果について具体的に説明する。
【００５１】
図７のタイムチャートには、エンジン２の冷間始動後、エンジン２がアイドル状態から加速し、しばらくの定常運転の後にアイドル状態まで減速した場合のシステムの動作が描かれている。冷間始動後、エンジン２の暖機が進むことにとってＨＴ水温は次第に上昇していき、時刻t1において、ＨＴ水温はＥＧＲ許可温度“ethwH_egr”を超えている。ＨＴ水温がＥＧＲ許可温度を超えることで、ＬＴ水温を考慮に入れないのであれば、すぐさまＥＧＲが実行されてＥＧＲバルブ６４に目標開度が与えられる。５段目のチャートには、ＬＴ水温を考慮に入れない場合のＥＧＲバルブ開度が破線で描かれている。
【００５２】
しかし、本実施の形態のＥＧＲ制御では、ＬＴ水温を考慮に入れてＥＧＲの実行の可否が判断される。ＬＴ水温は、ＬＴ目標水温マップ（図３参照）から決定されるＬＴ目標水温に向けて上昇していくが、時刻t1の時点ではＬＴ水温は閾値温度“ethwL_egr”よりも低く、ＬＴ水温が閾値温度よりも高くなるのは時刻t2を過ぎてからである。このため、時刻t1から時刻t2までの間は、ＥＧＲバルブ開度の決定に低温ＥＧＲバルブ開度マップ（図５参照）が用いられる。この間のエンジン２の動作点は、低温ＥＧＲバルブ開度マップにおいて領域Ａに位置するため、ＥＧＲは実行されずＥＧＲバルブ６４は閉状態に維持される。これにより、低温のＥＧＲガスが低温の吸気ポート８に流れてさらに冷却されることは回避される。
【００５３】
時刻t2を過ぎてからは、ＬＴ水温が閾値温度を超えることによって、ＥＧＲバルブ開度の決定に高温ＥＧＲバルブ開度マップ（図４参照）が用いられる。エンジン負荷が閾値負荷“KL_ref”を超えるまでの間のエンジン２の動作点は、高温ＥＧＲバルブ開度マップにおいて領域Ｂに位置するため、ＥＧＲは実行されてエンジン負荷及び回転速度に適した目標開度がＥＧＲバルブ６４に与えられる。
【００５４】
やがて、時刻t3においてエンジン負荷が閾値負荷“KL_ref”を超えると、ＬＴ目標水温マップから決定されるＬＴ目標水温は高温から低温に切り替えられる。ＬＴ目標水温の切り替えにより、ＬＴ水温は急速に低下していく。ただし、ＬＴ目標水温の変化に対してＬＴ水温の変化には応答遅れがあるため、ＬＴ水温が閾値温度よりも低くなるのはＬＴ目標水温の切り替えから少し時間がたった時刻t4となる。時刻t3から時刻t4までのエンジン２の動作点は、高温ＥＧＲバルブ開度マップにおいて領域Ｃに位置する。
【００５５】
エンジン負荷が閾値負荷を超える高負荷にあるときに、ＬＴ水温が閾値温度よりも低くされることで、高負荷低回転速度域でのノッキング等の異常燃焼の発生が抑えられる。この状態でエンジン２が減速を開始すると、エンジン負荷が低下していき、時刻t5においてエンジン負荷は閾値負荷を下回る。時刻t4から時刻t5までのエンジン２の動作点は、低温ＥＧＲバルブ開度マップにおいて領域Ｄに位置する。
【００５６】
時刻t5においてエンジン負荷が閾値負荷よりも低くなると、ＬＴ目標水温マップから決定されるＬＴ目標水温は低温から高温に切り替えられる。しかし、ＬＴ目標水温の変化に対してＬＴ水温の変化には応答遅れがあるため、エンジン負荷が閾値負荷よりも低くなってから暫くの間は、エンジン負荷が閾値負荷よりも低く、かつ、ＬＴ水温が閾値温度よりも低い状態が続くことになる。この間、ＬＴ水温を考慮に入れずにエンジン負荷及びエンジン回転速度からＥＧＲバルブ開度が決定されるのであれば、５段目のチャートに破線で示すように、ＥＧＲバルブ６４に目標開度が与えられてＥＧＲの実行は継続される。
【００５７】
しかし、本実施の形態のＥＧＲ制御では、ＬＴ水温が閾値温度を超える時刻t6までの間、ＥＧＲバルブ開度の決定に低温ＥＧＲバルブ開度マップが継続して使用される。この間のエンジン２の動作点は、低温ＥＧＲバルブ開度マップにおいて領域Ａに位置するため、ＥＧＲは実行されずＥＧＲバルブ６４は閉じられる。これにより、低温のＥＧＲガスが低温の吸気ポート８に流れてさらに冷却されることは回避され、吸気ポート８での凝縮水の発生は抑えられる。
【００５８】
時刻t6においてＬＴ水温が閾値温度を超えると、ＥＧＲバルブ開度の決定に用いるマップは低温ＥＧＲバルブ開度マップから高温ＥＧＲバルブ開度マップに切り替えられる。時刻t6以降のエンジン２の動作点は、高温ＥＧＲバルブ開度マップにおいて領域Ｂに位置するため、ＥＧＲは実行されてエンジン負荷及び回転速度に適した目標開度がＥＧＲバルブ６４に与えられる。
【００５９】
図８のタイムチャートには、エンジン２の暖機が完了している状態において、まず、エンジン負荷が一定でエンジン回転速度が上昇し、次に、エンジン回転速度が一定でエンジン負荷が上昇し、さらに、エンジン負荷が一定でエンジン回転速度が低下した場合のシステムの動作が描かれている。
【００６０】
エンジン回転速度が閾値回転速度“NE_ref”を超える時刻t11までのエンジン２の動作点は、高温ＥＧＲバルブ開度マップにおいて領域Ｂに位置する。時刻t11からエンジン負荷が閾値負荷“KL_ref”を超える時刻t12までのエンジン２の動作点は、高温ＥＧＲバルブ開度マップにおいて領域Ｆに位置する。そして、時刻t12からエンジン回転速度が閾値回転速度を下回る時刻t13までのエンジン２の動作点は、高温ＥＧＲバルブ開度マップにおいて領域Ｈに位置する。
【００６１】
時刻t13までの間のエンジン２の動作点は、ＬＴ目標水温マップにおいて高水温制御領域に位置している。しかし、エンジン回転速度が閾値回転速度を下回ると、エンジン２の動作点は、ＬＴ目標水温マップにおいて低水温制御領域に位置するようになる。これにより、ＬＴ目標水温マップから決定されるＬＴ目標水温は高温から低温に切り替えられる。ＬＴ目標水温の切り替えにより、ＬＴ水温は急速に低下していく。ただし、ＬＴ目標水温の変化に対してＬＴ水温の変化には応答遅れがあるため、ＬＴ水温が閾値温度よりも低くなるのはＬＴ目標水温の切り替えから少し時間がたった時刻t14となる。時刻t13から時刻t14までのエンジン２の動作点は、高温ＥＧＲバルブ開度マップにおいて領域Ｃに位置する。そして、時刻t14以降のエンジン２の動作点は、低温ＥＧＲバルブ開度マップにおいて領域Ｄに位置する。エンジン２の動作点が高負荷低回転速度域にあるときに、ＬＴ水温が閾値温度よりも低くされることで、ノッキング等の異常燃焼の発生が抑えられる。
【００６２】
４．ＥＧＲ制御の変形例
４−１．ＥＧＲ制御の変形例の制御フロー
上述のＥＧＲ制御により得られる作用効果は、ＥＧＲバルブ開度の決定に高温ＥＧＲバルブ開度マップ（図４参照）と低温ＥＧＲバルブ開度マップ（図５参照）とを用いれば、以下に説明する変形例によっても得ることができる。前出の図７のタイムチャートに示すように、ＥＧＲを実行すべきでない状況が生じるのは、冷間始動時と高負荷から低負荷への減速時である。このうち、冷間始動時の問題は、基本的には１回のトリップごとに生じうる問題であるが、減速時の問題は、１回のトリップで減速のたびに何度でも生じうる問題である。以下に説明するＥＧＲ制御の変形例は、特に高負荷から低負荷への減速時に生じうるＥＧＲガスの過度の冷却に焦点を当てて考案されたものである。
【００６３】
図９は、ＥＧＲ制御の変形例の制御フローを示すフローチャートである。制御装置１００がＥＧＲ制御の変形例を実行する場合、このようなフローで表されるルーチンをＥＣＵのクロック数に対応する所定の制御周期で繰り返し実行する。なお、この変形例のルーチンは、ＨＴ水温がＥＧＲ許可温度よりも高いこと、つまり、エンジン２の暖機が完了したことを前提として実施される。
【００６４】
制御装置１００は、まず、ステップＳ２０２において、エンジン２の運転条件の読み込みを行う。ここで読み込まれる運転条件には、アクセル開度、及び、エンジン回転速度が含まれる。
【００６５】
制御装置１００は、ステップＳ２０４において、ＥＧＲ規制フラグがオフになっているかどうか判定する。ＥＧＲ規制フラグは、ＥＧＲの規制が行なわれているときにオンにされ、規制が解除されたときにオフにされるフラグである。
【００６６】
ＥＧＲ規制フラグがオフのとき、制御装置１００は、ステップＳ２０６において、ドライバのエンジン２に対する減速要求の有無をアクセル開度（或いはスロットル開度）の変化量及び変化速度より判定する。減速要求が無い場合、これ以降の処理はスキップされてＥＧＲの実行は継続される。
【００６７】
減速要求が有る場合、制御装置１００は、ステップＳ２０８において、アクセル開度に基づいて所定時間後のエンジン負荷（例えば、次回の制御周期におけるエンジン負荷、以下、エンジン予測負荷という）“KL_f”を計算する。
【００６８】
次に、制御装置１００は、ステップＳ２１０において、エンジン予測負荷“KL_f”が閾値負荷“KL_ref”より小さいかどうか判定する。エンジン予測負荷が閾値負荷よりも小さくなっていない場合、高温ＥＧＲバルブ開度マップと低温ＥＧＲバルブ開度マップのどちらに従ってもＥＧＲは実行される。よって、ステップＳ２１０の判定が否定の場合、これ以降の処理はスキップされてＥＧＲの実行は継続される。
【００６９】
エンジン予測負荷が閾値負荷よりも小さい場合、制御装置１００は、ステップＳ２１２において、減速後にＥＧＲを導入するかどうか判定する。この判定は、エンジン予測負荷とエンジン回転速度とで定まる動作点が高温ＥＧＲバルブ開度マップで定義されたＥＧＲ実行域に入っているかどうか確認することにより行なわれる。減速後にＥＧＲを導入しないのであれば、これ以降の処理はスキップされてＥＧＲの実行は規制される。
【００７０】
減速後にＥＧＲが導入される場合、制御装置１００は、ステップＳ２１４において、ＥＧＲバルブ開度を決めるマップとして低温ＥＧＲバルブ開度マップを選択する。低温ＥＧＲバルブ開度マップでは、閾値負荷よりも低負荷側の運転域ではＥＧＲは実行されないので、低温ＥＧＲバルブ開度マップの選択によりＥＧＲバルブ６４は閉じられる。同時に、ＥＧＲ規制フラグがオンにされる。
【００７１】
次に、制御装置１００は、ステップＳ２１６において、ＬＴ水温“ethwL”を読み込む。そして、ステップＳ２１８において、ＬＴ水温“ethwL”が閾値温度“ethwL_egr”よりも高くなったかどうか判定する。減速によってエンジン負荷が閾値負荷よりも小さくなることで、ＬＴ目標水温マップから決定されるＬＴ目標水温は低温から高温に切り替えられる。しかし、ＬＴ目標水温の変化に対してＬＴ水温の変化には応答遅れがあるため、ＬＴ水温が閾値温度を超えるまでには時間を要する。その間、ステップＳ２１８の判定の結果は否定となり、ＥＧＲの実行は規制され続ける。また、ＥＧＲ規制フラグがオンになっている間、ステップＳ２０６からステップＳ２１４までの処理はスキップされる。
【００７２】
やがて、ＬＴ水温が閾値温度よりも高くなると、制御装置１００は、ステップＳ２２０において、ＥＧＲバルブ開度を決めるマップとして高温ＥＧＲバルブ開度マップを選択する。高温ＥＧＲバルブ開度マップでは、閾値負荷よりも低負荷側の運転域でもＥＧＲは実行されるので、高温ＥＧＲバルブ開度マップの選択によりＥＧＲバルブ６４は開かれる。同時に、ＥＧＲ規制フラグがオフにされる。
【００７３】
４−２．ＥＧＲ制御の変形例の実行時のシステムの動作
図１０は、上述のＥＧＲ制御の変形例を実行したときのシステムの動作を示すタイムチャートである。図１０の１段目のチャートはアクセル開度を示し、２段目のチャートはエンジン予測負荷を示し、３段目のチャートはＬＴ水温（実線）及びＬＴ目標水温（破線）を示し、４段目のチャートはＥＧＲバルブ開度（詳しくは、ＥＧＲバルブ６４に与える目標開度）を示している。以下、ＥＧＲ制御の変形例の内容とその作用効果について具体的に説明する。
【００７４】
図１０のタイムチャートには、高負荷で運転されている状態からアクセルを急激に閉じた場合のシステムの動作が描かれている。アクセルを急激に閉じることで、アクセル開度から計算されるエンジン予測負荷も高負荷から低負荷へ急減し、時刻t22においてエンジン予測負荷は閾値負荷“KL_ref”を下回る。
【００７５】
時刻t22においてエンジン予測負荷が閾値負荷よりも低くなると、ＬＴ目標水温マップから決定されるＬＴ目標水温は低温から高温に切り替えられる。しかし、ＬＴ目標水温の変化に対してＬＴ水温の変化には応答遅れがあるため、エンジン予測負荷が閾値負荷よりも低くなってから暫くの間は、エンジン予測負荷が閾値負荷よりも低く、かつ、ＬＴ水温が閾値温度“ethwL_egr”よりも低い状態が続くことになる。この間、ＬＴ水温を考慮に入れずにエンジン負荷及びエンジン回転速度からＥＧＲバルブ開度が決定されるのであれば、４段目のチャートに破線で示すように、ＥＧＲバルブ６４に目標開度が与えられてＥＧＲの実行は継続される。
【００７６】
しかし、上述のＥＧＲ制御の変形例では、ＬＴ水温が閾値温度を超える時刻t23までの間、ＥＧＲバルブ開度の決定に低温ＥＧＲバルブ開度マップが継続して使用される。このため、ＥＧＲは実行されずＥＧＲバルブ６４は閉じられる。これにより、低温のＥＧＲガスが低温の吸気ポート８に流れてさらに冷却されることは回避される。
【００７７】
時刻t23においてＬＴ水温が閾値温度を超えると、ＥＧＲバルブ開度の決定に用いるマップは低温ＥＧＲバルブ開度マップから高温ＥＧＲバルブ開度マップに切り替えられる。これにより、ＥＧＲは実行されてエンジン予測負荷及び回転速度に適した目標開度がＥＧＲバルブ６４に与えられる。
【００７８】
以上説明したとおり、本実施の形態のＥＧＲ制御の変形例によれば、高温ＥＧＲバルブ開度マップと低温ＥＧＲバルブ開度マップとを切り替えて使用するという本実施の形態のＥＧＲ制御と共通の技術により、エンジン負荷とエンジン回転速度だけでなく、吸気ポート８を冷却するＬＴ冷却水の水温にも適した開度にＥＧＲバルブ６４を操作することができる。なお、特許請求の範囲に係る発明との関係では、制御装置１００が上述のＥＧＲ制御の変形例を実行する構成は、請求項に規定されているＥＧＲ制御手段に相当している。また、制御装置１００がステップＳ２１４からＳ２１８までの処理及び判定を行う構成は、請求項に規定されているＥＧＲ減少手段に相当している。
【００７９】
４−３．ＥＧＲ制御の第２の変形例の制御フロー
上述の変形例は、さらに以下のように変形して実施することができる。このさらなる変形例（第２の変形例）は、ＥＧＲバルブ開度の決定に用いるマップの切り替え（低温ＥＧＲバルブ開度マップから高温ＥＧＲバルブ開度マップへの切り替え）をタイマによって行うことに特徴がある。
【００８０】
図１１は、ＥＧＲ制御の第２の変形例の制御フローを示すフローチャートである。図１１に示す制御フローにおいて、図９に示す変形例の制御フローと同じ内容の処理については、同じステップ番号を付している。以下、第２の変形例の特徴的な処理について説明する。
【００８１】
図１１に示す制御フローによれば、制御装置１００は、ステップＳ２１４の処理の後にステップＳ２１６Ａの処理を行う。ステップＳ２１６Ａでは、制御装置１００が有するタイマによってカウントが開始される。ステップＳ２１４では、低温ＥＧＲバルブ開度マップの選択によってＥＧＲバルブ６４は閉じられる。よって、ステップＳ２１６Ａで開始されたカウントは、ＥＧＲの実行が規制されてからの経過時間のカウントである。なお、ステップＳ２１４でＥＧＲ規制フラグがオンにされることで、次回以降は、ＥＧＲ規制フラグが再びオフになるまでステップＳ２０６からステップＳ２１６Ａまでの処理はスキップされる。
【００８２】
次に、制御装置１００は、ステップＳ２１８Ａにおいて、タイマのカウント値“Time”が閾値時間“Time_ref”よりも大きくなったかどうか判定する。閾値時間は、ＬＴ目標水温が低温から高温に切り替えられてから、ＬＴ水温が閾値温度を超えるまでの所要時間の経験値に基づいて設定されている。つまり、第２の変形例では、実際にＬＴ水温が閾値温度を超えたかどうか確かめるのではなく、タイマのカウント値からＬＴ水温が閾値温度を超えたことを推定する。
【００８３】
タイマのカウント値が閾値時間よりも大きくなると、制御装置１００は、ステップＳ２２０において、ＥＧＲバルブ開度を決めるマップとして高温ＥＧＲバルブ開度マップを選択するとともに、ＥＧＲ規制フラグをオフにする。高温ＥＧＲバルブ開度マップの選択により、ＥＧＲバルブ６４は開かれてＥＧＲが実行される。
【００８４】
５．ＥＧＲ制御の他の実施の形態
上述のＥＧＲ制御或いはその変形例では、ＬＴ水温が閾値温度よりも低く、且つ、エンジン負荷が閾値負荷よりも低い場合、ＥＧＲを実行しないようにＥＧＲバルブ６４を閉じている。ＥＧＲバルブ６４を閉じてＥＧＲ量をゼロにすることによって、凝縮水の発生を確実に抑えることができる。
【００８５】
しかし、ＥＧＲ制御の選択肢には、凝縮水の発生量が許容範囲を超えない程度にＥＧＲ量を減少させること、つまり、ＥＧＲを実行しないのではなくＥＧＲを制限することも含まれる。具体的には、ＬＴ水温が閾値温度よりも低い場合、ＬＴ水温が閾値温度よりも高い場合に比べて、エンジン負荷が閾値負荷よりも低い運転域でのＥＧＲバルブ６４の開度を小さくすることによってＥＧＲ量を減少させ、それにより凝縮水の発生を許容範囲に抑えるようにしてもよい。
【００８６】
より具体的には、低温ＥＧＲバルブ開度マップにおける下限負荷から閾値負荷までの運転域でのＥＧＲバルブ開度の設定を、高温ＥＧＲバルブ開度マップにおける設定よりも小さい値に設定することによって、高温ＥＧＲバルブ開度マップを選択したときよりもＥＧＲ量が減少するようにしてもよい。特許請求の範囲に係る発明との関係では、ＥＧＲバルブ６４を閉じてＥＧＲ量をゼロにすることは、吸気ポート８での凝縮水の発生を抑えるようにＥＧＲ量を減少させることの１つの形態である。
【００８７】
６．ＥＧＲクーラ制御
ＥＧＲを実行しないのではなく制限する場合、以下に説明するＥＧＲクーラ制御、詳しくは、ＥＧＲクーラ６６を流れるＨＴ冷却水の流量の制御を併せて行うことが好ましい。図１２は、ＥＧＲクーラ制御の制御フローを示すフローチャートである。制御装置１００がＥＧＲクーラ制御を実行する場合、このようなフローで表されるルーチンをＥＣＵのクロック数に対応する所定の制御周期で繰り返し実行する。ただし、制御装置１００がＥＧＲクーラ制御を実行することは選択肢の１つであって、本実施の形態において必須の制御ではない。
【００８８】
図１２に示すＥＧＲクーラ制御の制御フローでは、その大部分において、ＥＧＲ制御の第２の変形例の制御フローと共通の処理が行われる。図１２に示す制御フローにおいて、図１１に示すＥＧＲ制御の第２の変形例の制御フローと同じ内容の処理については、同じステップ番号を付している。以下、ＥＧＲクーラ制御の特徴的な処理について説明する。
【００８９】
図１２に示す制御フローによれば、ステップＳ２１２の判定結果が肯定の場合、つまり、減速後にＥＧＲが導入される場合、ステップＳ２１４Ａの処理が行われる。制御装置１００は、ステップＳ２１４Ａにおいて、三方弁５２を操作してＥＧＲクーラ６６を流れるＨＴ冷却水の流量を低減する。ＥＧＲクーラ６６ではＥＧＲガスとＨＴ冷却水との間で熱交換が行なわれているので、ＥＧＲクーラ６６を通過する冷却水の流量が減少すれば、ＥＧＲガスから奪われる熱量が減少してＥＧＲクーラ６６におけるＥＧＲガスの温度の低下は小さくなる。また、ステップＳ２１４Ａでは、ＥＧＲ規制フラグがオンにされる。
【００９０】
次に、制御装置１００は、ステップＳ２１６Ａにおいて、タイマによるカウントを開始する。ステップＳ２１６Ａで開始されたカウントは、ＥＧＲクーラ６６を流れるＨＴ冷却水の流量を低減してからの経過時間のカウントである。なお、ステップＳ２１４ＡでＥＧＲ規制フラグがオンにされることで、次回以降は、ＥＧＲ規制フラグが再びオフになるまでステップＳ２０６からステップＳ２１６Ａまでの処理はスキップされる。
【００９１】
次に、制御装置１００は、ステップＳ２１８Ａにおいて、タイマのカウント値“Time”が閾値時間“Time_ref”よりも大きくなったかどうか判定する。閾値時間は、ＬＴ目標水温が低温から高温に切り替えられてから、ＬＴ水温が閾値温度を超えるまでの所要時間の経験値に基づいて設定されている。タイマのカウント値が閾値時間に達するまでの間、ＥＧＲクーラ６６を流れるＨＴ冷却水の流量は通常よりも少ない流量に保持される。これにより、ＨＴ冷却水によるＥＧＲガスの冷却を弱めて、吸気ポート８に流れるＥＧＲガスの温度を上げることができる。
【００９２】
タイマのカウント値が閾値時間よりも大きくなると、制御装置１００は、ステップＳ２２０Ａにおいて、三方弁５２を再び操作してＥＧＲクーラ６６を流れるＨＴ冷却水の流量の低減を解除する。同時に、ＥＧＲ規制フラグをオフにする。
【００９３】
以上のようなＥＧＲクーラ制御をＥＧＲ制御或いはその変形例と併せて実行することにより、ＥＧＲガスの供給を続けながら吸気ポート８に凝縮水が発生することを抑えることができる。
【符号の説明】
【００９４】
２  エンジン
４  シリンダヘッド
６  シリンダブロック
８  吸気ポート
１０  ＬＴ冷却水循環システム
１２  ヘッド内ＬＴ冷却水流路
１４  ブロック内ＬＴ冷却水流路
２０  ＬＴラジエータ
２６  電動ウォータポンプ
２８  温度センサ
３０  ＨＴ冷却水循環システム
３４  ブロック内ＨＴ冷却水流路
３５  ヘッド内ＨＴ冷却水流路
４０  ＨＴラジエータ
４８  温度センサ
５２  三方弁
５４  吸気通路
６０  ＥＧＲ装置
６２  ＥＧＲ通路
６４  ＥＧＲバルブ
６６  ＥＧＲクーラ
１００  制御装置
【図１】
2016211518.tif 000003
【図２】
2016211518.tif 000004
【図３】
2016211518.tif 000005
【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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【図１１】
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【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年5月25日(2016.5.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１冷却水によりシリンダブロック及びシリンダヘッドを冷却する第１冷却水循環システムと、
前記第１冷却水よりも低温の第２冷却水により前記シリンダヘッドに形成された吸気ポートを冷却する第２冷却水循環システムと、
排気を吸気通路に再循環させるＥＧＲ装置と、を備える内燃機関の制御装置において、
前記第１冷却水の水温がＥＧＲ許可温度よりも高く、かつ、負荷及び回転速度で定まる前記内燃機関の動作点がＥＧＲ実行域にある場合、前記ＥＧＲ装置を操作してＥＧＲを実行するＥＧＲ制御手段と、
前記第２冷却水の水温が閾値温度よりも低い場合、前記第２冷却水の水温が前記閾値温度よりも高い場合と比べて前記ＥＧＲ実行域のうちの低負荷側の所定域でのＥＧＲ量を減少させるＥＧＲ減少手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記ＥＧＲ制御手段は、負荷及び回転速度に前記ＥＧＲ装置の操作量を関連付けた第１のマップと前記第１のマップに比べて前記所定域でのＥＧＲ量が少なく設定された第２のマップとを用いて、前記ＥＧＲ装置の操作量を決定するように構成され、
前記ＥＧＲ減少手段は、前記第２冷却水の水温が前記閾値温度よりも高い場合は前記ＥＧＲ制御手段に前記第１のマップに基づいて前記ＥＧＲ装置を操作させ、前記第２冷却水の水温が前記閾値温度以下の場合は前記ＥＧＲ制御手段に前記第２のマップに基づいて前記ＥＧＲ装置を操作させる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】
前記制御装置は、前記内燃機関の負荷が所定の閾値負荷よりも高い場合、前記第２冷却水の水温を前記閾値温度よりも低い温度に制御し、前記内燃機関の負荷が前記閾値負荷よりも低い場合、前記第２冷却水の水温を前記閾値温度よりも高い温度に制御する水温制御手段をさらに備え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制御装置。
【請求項４】
前記ＥＧＲ装置は、再循環させる排気を前記第１冷却水によって冷却するＥＧＲクーラを備え、
前記制御装置は、前記第２冷却水の水温が前記閾値温度よりも低い場合、前記ＥＧＲクーラを流れる前記第１冷却水の流量を低減する手段をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明に係る内燃機関の制御装置は、ＥＧＲ装置を操作してＥＧＲを実行するＥＧＲ制御手段と、第２冷却水の水温に応じてＥＧＲ量を減少させるＥＧＲ減少手段とを備える。ＥＧＲ制御手段は、詳しくは、第１冷却水の水温がＥＧＲ許可温度よりも高いことと、負荷及び回転速度で定まる内燃機関の動作点がＥＧＲ実行域にあることを条件として、ＥＧＲを実行するように構成される。ＥＧＲ減少手段は、詳しくは、第２冷却水の水温が閾値温度よりも低い場合、高い場合と比べてＥＧＲ実行域のうちの低負荷側の所定域でのＥＧＲ量を減少させるように構成される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
上記の構成において、ＥＧＲ制御手段は、ＥＧＲ実行域における負荷及び回転速度にＥＧＲ装置の操作量を関連付けた第１のマップと第２のマップとを用いて、ＥＧＲ装置の操作量を決定するように構成されてもよい。第２のマップは、ＥＧＲガスが低温になる低負荷側の所定域でのＥＧＲ量が第１のマップに比べて少なく設定されている。この場合、ＥＧＲ減少手段は、第２冷却水の水温が閾値温度よりも高い場合はＥＧＲ制御手段に第１のマップに基づいてＥＧＲ装置を操作させ、第２冷却水の水温が閾値温度以下の場合はＥＧＲ制御手段に第２のマップに基づいてＥＧＲ装置を操作させるように構成されてもよい。このような構成によれば、第２冷却水の水温に応じてＥＧＲ装置の操作量を設定するマップが切り替えられ、内燃機関の動作点だけでなく第２冷却水の水温にも適したＥＧＲ装置の操作量がマップより設定される。なお、内燃機関の動作点は、現在の動作点でもよいし、アクセル開度等から予測される将来の動作点（例えば、次の制御周期での動作点）でもよい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
シリンダブロック６にはブロック内ＨＴ冷却水流路３４に連通する冷却水入口と冷却水出口が形成されている。シリンダブロック６の冷却水入口は冷却水導入管３６によってＨＴラジエータ４０の冷却水出口に接続され、シリンダブロック６の冷却水出口は冷却水排出管３８によってＨＴラジエータ４０の冷却水入口に接続されている。冷却水導入管３６と冷却水排出管３８とは、ＨＴラジエータ４０をバイパスするバイパス管４２によって接続されている。バイパス管４２が冷却水導入管３６に合流する合流部には、サーモスタット４４が設けられている。冷却水導入管３６におけるサーモスタット４４の下流には、ＨＴ冷却水を循環させるための機械式のウォータポンプ４６が設けられている。ウォータポンプ４６はエンジン２のクランクシャフトにベルトを介して連結されている。冷却水排出管３８におけるバイパス管４２の分岐部の上流には、エンジン２内を通過したＨＴ冷却水の温度（冷却水出口温度）を計測するための温度センサ４８が取り付けられている。本実施の形態においては、ＨＴ冷却水の温度とは、温度センサ４８により計測される冷却水出口温度を意味するものとする。