(57)【要約】【課題】過給機により過給された吸気を冷却する水冷式のインタークーラを備えた内燃機関において、内燃機関の暖機に要する時間を短縮することのできる制御装置を提供する。【解決手段】内燃機関は、過給機により過給された吸気を冷却する水冷式のインタークーラを備えている。インタークーラは、シリンダブロックを通過したＨＴ冷却水が導入されるＨＴインタークーラと、ＨＴ冷却水よりも低温のＬＴ冷却水が導入されるＬＴインタークーラと、を備え、ＬＴインタークーラは、ＨＴインタークーラの吸気下流側に当接して配置されている。制御装置は、ＨＴインタークーラに流入するＨＴ冷却水の温度が暖機完了に対応する目標ＨＴ温度より低い場合には目標ＬＴ温度を高温側目標値に設定し、当該ＨＴ冷却水の温度が目標ＨＴ温度以上である場合には低温側目標値に設定する。【選択図】図３
2016113942.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
過給機により過給された吸気を冷却する水冷式のインタークーラを備えた内燃機関の制御装置において、
前記インタークーラは、
前記内燃機関のシリンダブロックを通過した高温冷却水が導入される高温インタークーラと、
前記高温インタークーラに導入される高温冷却水よりも低温の低温冷却水が導入される低温インタークーラと、を備え、
前記低温インタークーラは、前記高温インタークーラの吸気下流側に当接して配置され、
放熱により低温冷却水の温度を調整する温度調整手段と、
前記高温インタークーラに流入する高温冷却水の温度が目標高温度より低い場合には前記低温インタークーラに流入する低温冷却水の温度が第１の目標低温度よりも高くなることを許容し、当該高温冷却水の温度が前記目標高温度以上となった場合には当該低温冷却水の温度が前記第１の目標低温度となるように前記温度調整手段を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記目標高温度は、前記内燃機関の暖機が完了した場合の高温冷却水の温度であ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】
前記制御手段は、前記低温インタークーラに流入する低温冷却水の目標低温度を設定する設定手段を含み、当該低温冷却水の温度が前記目標低温度となるように前記温度調整手段を制御し、
前記設定手段は、前記高温インタークーラに流入する高温冷却水の温度が目標高温度より低い場合には前記目標低温度を前記第１の目標低温度よりも高温の第２の目標低温度に設定し、当該高温冷却水の温度が前記目標高温度以上である場合には前記第１の目標低温度に設定す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】
前記温度調整手段は、
前記低温インタークーラとラジエータとの間で低温冷却水を循環させるための低温冷却水回路と、
前記低温冷却水回路から前記ラジエータをバイパスするバイパス流路と、
前記低温冷却水回路から前記バイパス流路へバイパスされる低温冷却水の流量を調整する流量調整手段と、
を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。
【請求項５】
前記過給機の吸気上流側に排気ガスを導入するＥＧＲ装置と、
前記低温インタークーラを通過した吸気の露点が前記第１の目標低温度以下となるように、前記ＥＧＲ装置のＥＧＲ率を制御するＥＧＲ制御手段と、
を備えることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記高温インタークーラに流入する高温冷却水の温度が目標高温度より低い場合において、前記内燃機関の機関負荷と機関回転速度から定まる運転条件が所定の高負荷領域に属する場合には、前記低温インタークーラに流入する低温冷却水の温度が前記第１の目標低温度となるように前記温度調整手段を制御する第２の制御手段を更に備えることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記高温インタークーラに流入する高温冷却水の温度が目標高温度より低い場合において、ノッキング領域の使用割合が所定割合よりも大きい場合には、前記低温インタークーラに流入する低温冷却水の温度が前記第１の目標低温度となるように前記温度調整手段を制御する第３の制御手段を更に備えることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
過給機により過給された吸気を冷却する水冷式のインタークーラを備えた内燃機関の制御装置において、
前記インタークーラは、
前記内燃機関のシリンダブロックを通過した高温冷却水が導入される高温インタークーラと、
前記高温インタークーラに導入される高温冷却水よりも低温の低温冷却水が導入される低温インタークーラと、を備え、
前記低温インタークーラは、前記高温インタークーラの吸気下流側に当接して配置され、
前記低温インタークーラとラジエータとの間で低温冷却水を循環させるための低温冷却水回路と、
前記低温冷却水回路から前記ラジエータをバイパスするバイパス流路と、
前記低温冷却水回路から前記バイパス流路へバイパスされる低温冷却水の流量割合を調整する調整手段と、
前記高温インタークーラに流入する高温冷却水の温度が目標高温度より低い場合には、前記流量割合が最大となるように前記調整手段を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項９】
前記制御手段は、前記高温インタークーラに流入する高温冷却水の温度が前記目標高温度以上である場合に、前記低温インタークーラに流入する低温冷却水の温度が目標低温度となるように前記調整手段を制御することを特徴とする請求項８に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
前記目標高温度は、前記内燃機関の暖機が完了した場合の冷却水の温度であることを特徴とする請求項８又は９に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１１】
前記過給機の吸気上流側に排気ガスを導入するＥＧＲ装置と、
前記低温インタークーラを通過した吸気の露点が目標低温度以下となるように、前記ＥＧＲ装置のＥＧＲ率を制御するＥＧＲ制御手段と、
を備えることを特徴とする請求項８乃至１０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する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特開２００１−２４８４４８号公報には、冷却水が流通する冷却コアを２つ用いて給気を二段構えで冷却する吸気冷却装置が開示されている。この装置では、冷却水温度が高く設定された給気上流側の第一段目冷却用コアと冷却水温度が低く設定された給気下流側の第二段目冷却用コアを一体的に結合して給気マニホールドに内蔵することとしている。このような構成によれば、第一段目冷却用コアの高温水としてシリンダブロックの冷却水を用いることにより、熱回収量が増大して総合効率が向上する。また、給気ポートに近い第二段目冷却用コアにより燃焼室からの吹き返しガスを冷却できるので、ノッキングの発生が抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２４８４４８号公報
【特許文献２】特開２０１０−２４９１２９号公報
【特許文献３】特開２０１３−５１４４８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来の技術のように、シリンダブロックを通過した高温の冷却水が流通する高温インタークーラ（以下、「ＨＴインタークーラ」と称する）と、放熱により低温に調整された冷却水が流通する低温インタークーラ（以下、「ＬＴインタークーラ」と称する）と、が当接して構成された冷却装置では、ＨＴインタークーラからＬＴインタークーラへの熱の移動が行われる。このため、例えば、内燃機関の暖機時において、ＬＴインタークーラを循環する冷却水から大気への放熱が行われると、ＨＴインタークーラからＬＴインタークーラへ輸送される熱量が増大し、エンジン暖機に要する時間が長期化してしまうおそれがある。
【０００５】
本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたもので、過給機により過給された吸気を冷却する水冷式のインタークーラを備えた内燃機関において、内燃機関の暖機に要する時間を短縮することのできる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】
【０００６】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、過給機により過給された吸気を冷却する水冷式のインタークーラを備えた内燃機関の制御装置において、
前記インタークーラは、
前記内燃機関のシリンダブロックを通過した高温冷却水が導入される高温インタークーラと、
前記高温インタークーラに導入される高温冷却水よりも低温の低温冷却水が導入される低温インタークーラと、を備え、
前記低温インタークーラは、前記高温インタークーラの吸気下流側に当接して配置され、
放熱により低温冷却水の温度を調整する温度調整手段と、
前記高温インタークーラに流入する高温冷却水の温度が目標高温度より低い場合には前記低温インタークーラに流入する低温冷却水の温度が第１の目標低温度よりも高くなることを許容し、当該高温冷却水の温度が前記目標高温度以上となった場合には当該低温冷却水の温度が前記第１の目標低温度となるように前記温度調整手段を制御する制御手段と、
を備えることを特徴としている。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明において、
前記目標高温度は、前記内燃機関の暖機が完了した場合の高温冷却水の温度であることを特徴としている。
【０００８】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、
前記制御手段は、前記低温インタークーラに流入する低温冷却水の目標低温度を設定する設定手段を含み、当該低温冷却水の温度が前記目標低温度となるように前記温度調整手段を制御し、
前記設定手段は、前記高温インタークーラに流入する高温冷却水の温度が目標高温度より低い場合には前記目標低温度を前記第１の目標低温度よりも高温の第２の目標低温度に設定し、当該高温冷却水の温度が前記目標高温度以上である場合には前記第１の目標低温度に設定することを特徴としている。
【０００９】
第４の発明は、第１乃至第３の何れか１つの発明において、
前記温度調整手段は、
前記低温インタークーラとラジエータとの間で低温冷却水を循環させるための低温冷却水回路と、
前記低温冷却水回路から前記ラジエータをバイパスするバイパス流路と、
前記低温冷却水回路から前記バイパス流路へバイパスされる低温冷却水の流量を調整する流量調整手段と、
を備えることを特徴としている。
【００１０】
第５の発明は、第１乃至第４の何れか１つの発明において、
前記過給機の吸気上流側に排気ガスを導入するＥＧＲ装置と、
前記低温インタークーラを通過した吸気の露点が前記第１の目標低温度以下となるように、前記ＥＧＲ装置のＥＧＲ率を制御するＥＧＲ制御手段と、
を備えることを特徴としている。
【００１１】
第６の発明は、第１乃至第５の何れか１つの発明において、
前記高温インタークーラに流入する高温冷却水の温度が目標高温度より低い場合において、前記内燃機関の機関負荷と機関回転速度から定まる運転条件が所定の高負荷領域に属する場合には、前記低温インタークーラに流入する低温冷却水の温度が前記第１の目標低温度となるように前記温度調整手段を制御する第２の制御手段を更に備えることを特徴としている。
【００１２】
第７の発明は、第１乃至第６の何れか１つの発明において、
前記高温インタークーラに流入する高温冷却水の温度が目標高温度より低い場合において、ノッキング領域の使用割合が所定割合よりも大きい場合には、前記低温インタークーラに流入する低温冷却水の温度が前記第１の目標低温度となるように前記温度調整手段を制御する第３の制御手段を更に備えることを特徴としている。
【００１３】
第８の発明は、上記の目的を達成するため、過給機により過給された吸気を冷却する水冷式のインタークーラを備えた内燃機関の制御装置において、
前記インタークーラは、
前記内燃機関のシリンダブロックを通過した高温冷却水が導入される高温インタークーラと、
前記高温インタークーラに導入される高温冷却水よりも低温の低温冷却水が導入される低温インタークーラと、を備え、
前記低温インタークーラは、前記高温インタークーラの吸気下流側に当接して配置され、
前記低温インタークーラとラジエータとの間で低温冷却水を循環させるための低温冷却水回路と、
前記低温冷却水回路から前記ラジエータをバイパスするバイパス流路と、
前記低温冷却水回路から前記バイパス流路へバイパスされる低温冷却水の流量割合を調整する調整手段と、
前記高温インタークーラに流入する高温冷却水の温度が目標高温度より低い場合には、前記流量割合が最大となるように前記調整手段を制御する制御手段と、
を備えることを特徴としている。
【００１４】
第９の発明は、第８の発明において、
前記制御手段は、前記高温インタークーラに流入する高温冷却水の温度が前記目標高温度以上である場合に、前記低温インタークーラに流入する低温冷却水の温度が目標低温度となるように前記調整手段を制御することを特徴としている。
【００１５】
第１０の発明は、第８又は第９の発明において、
前記目標高温度は、前記内燃機関の暖機が完了した場合の冷却水の温度であることを特徴としている。
【００１６】
第１１の発明は、第８乃至第１０の何れか１つの発明において、
前記過給機の吸気上流側に排気ガスを導入するＥＧＲ装置と、
前記低温インタークーラを通過した吸気の露点が目標低温度以下となるように、前記ＥＧＲ装置のＥＧＲ率を制御するＥＧＲ制御手段と、
を備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
第１の発明によれば、高温冷却水の温度が目標高温度より低い期間に低温冷却水からの放熱量を減らすことができるので、係る期間における低温インタークーラから高温インタークーラへの熱移動量を減らすことができる。このため、本発明によれば、高温冷却水の温度が目標高温度に到達するまでの時間を短縮することができる。
【００１８】
第２の発明によれば、内燃機関の暖機が完了するまでの期間に低温冷却水からの放熱量を減らすことができる。このため、本発明によれば、暖機前における低温インタークーラから高温インタークーラへの熱移動量を減らすことができるので、暖機が完了するまでの時間を短縮することができる。
【００１９】
第３の発明によれば、高温冷却水の温度が目標高温度より低い場合には低温冷却水の温度が第１の目標低温度に調整され、高温冷却水の温度が目標高温度以上である場合には低温冷却水の温度が第１の目標低温度よりも高温の第２の目標低温度に調整される。このため、本発明によれば、高温冷却水の温度が目標高温度に達するまでの期間に低温冷却水からの放熱量を減らすことができるので、係る期間における低温インタークーラから高温インタークーラへの熱移動量を減らすことができる。これにより、高温冷却水の温度が目標高温度に到達するまでの時間を短縮することができる。
【００２０】
第４の発明によれば、流量調整手段を調整してラジエータをバイパスする低温冷却水の流量を調整することができるので、低温冷却水の温度を効率よく制御することができる。
【００２１】
第５の発明によれば、低温インタークーラを通過した吸気の露点が目標低温度以下となるようにＥＧＲ率が制御される。このため、本発明によれば、内燃機関に結露水が吸入されることを抑制することができる。
【００２２】
第６の発明によれば、内燃機関の運転条件が所定の高負荷領域に属する場合に、低温冷却水の温度が第１の目標低温度を超えることが抑制されるので、ノッキングの発生を有効に抑制することができる。
【００２３】
第７の発明は、ノッキング領域の使用割合が所定割合よりも大きい場合に、低温冷却水の温度が第１の目標低温度を超えることが抑制されるので、ノッキングの発生を有効に抑制することができる。
【００２４】
第８の発明によれば、高温冷却水の温度が目標高温度よりも低い場合に、低温冷却水回路からラジエータをバイパスする流量の割合が最大になるように調整される。このため、本発明によれば、高温冷却水の温度が目標高温度よりも低い場合に、低温冷却水からの放熱量を最小限に抑えることができるので、低温インタークーラから高温インタークーラへの熱移動量を減らすことができる。これにより、高温冷却水の温度が目標高温度に到達するまでの時間を短縮することができる。
【００２５】
第９の発明によれば、高温冷却水の温度が目標高温度に到達している場合には、低温冷却水の温度を目標低温度に制御することができる。
【００２６】
第１０の発明によれば、内燃機関の暖機が完了するまでの期間に低温冷却水からの放熱量を減らすことができる。このため、本発明によれば、暖機前における低温インタークーラから高温インタークーラへの熱移動量を減らすことができるので、暖機が完了するまでの時間を短縮することができる。
【００２７】
第１１の発明によれば、低温インタークーラを通過した吸気の露点が目標低温度以下となるようにＥＧＲ率が制御される。このため、本発明によれば、内燃機関に結露水が吸入されることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本実施の形態の制御装置のシステム構成を示す図である。
【図２】内燃機関の冷間始動時における各種状態量の変化を示すタイムチャートである。
【図３】内燃機関の冷間始動時における各種状態量の変化を示すタイムチャートである。
【図４】ノッキング領域を示す運転領域マップである。
【図５】実施の形態１で実行される制御のためのルーチン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】
【００２９】
実施の形態１．
本発明の実施の形態１について図面を参照して説明する。
【００３０】
［実施の形態１の構成］
図１は、本実施の形態の制御装置のシステム構成を示す図である。本実施の形態の制御装置は内燃機関１０を備えている。内燃機関１０はターボ過給機を備えた４サイクルレシプロエンジンとして構成されている。内燃機関１０の各気筒には、吸気通路１２および排気通路１４が連通している。吸気通路１２におけるエアクリーナ１６の下流側には、ターボ過給機のコンプレッサ１８が配置されている。ターボ過給機は、排気ガスの排気エネルギによって作動するタービン（図示省略）を排気通路１４に備えている。コンプレッサ１８は、連結軸を介してタービンと一体的に連結されており、タービンに入力される排気ガスの排気エネルギによって回転駆動される。
【００３１】
吸気通路１２におけるコンプレッサ１８の下流側には、スロットル２０が配置されている。また、吸気通路１２におけるスロットル２０の下流側には、ターボ過給機のコンプレッサ１８により過給された吸気を冷却するための水冷式のインタークーラ２２が配置されている。インタークーラ２２は、内燃機関１０のシリンダブロックを通過した高温冷却水（以下、「ＨＴ冷却水」と称する）が導入されるＨＴインタークーラ２４と、ＨＴ冷却水よりも低温の低温冷却水（以下、「ＬＴ冷却水」と称する）が導入されるＬＴインタークーラ２６との２系統の冷却系を有するユニットとして構成されている。ＬＴインタークーラ２６はＨＴインタークーラ２４の吸気下流側に配置され、ＨＴインタークーラ２４とＬＴインタークーラ２６とは互いに当接している。
【００３２】
ＨＴインタークーラ２４には、内燃機関１０のシリンダブロックから導出されたＨＴ冷却水が流通するＨＴ冷却水回路２８が接続されている。ＨＴ冷却水回路２８には、ＨＴインタークーラ２４に流入するＨＴ冷却水の温度（以下、「ＨＴ水温」と称する）を放熱によって調整するためのＨＴ水温調整手段（図示せず）が設けられている。
【００３３】
ＬＴインタークーラ２６には、ＬＴ冷却水を循環させるためのＬＴ冷却水回路３０が接続されている。ＬＴ冷却水回路３０の途中には、ＬＴ冷却水から熱を放熱するためのＬＴラジエータ３２が設けられている。ＬＴ冷却水回路３０には、ＬＴラジエータ３２をバイパスするバイパス流路３４が設けられ、当該バイパス流路３４とＬＴ冷却水回路３０との合流部には混合弁３６が設けられている。混合弁３６は、バイパス流路を通過したＬＴ冷却水の流量（以下、「バイパス通過流量」と称する）とＬＴラジエータ３２を通過したＬＴ冷却水の流量（以下、「ＬＴラジエータ通過流量」）との比率を調整可能な弁として構成されている。ＬＴ冷却水回路３０における混合弁３６の下流側には電動ウォーターポンプ（ＥＷＰ）３８が配置され、その下流側にはＬＴインタークーラ２６に流入するＬＴ冷却水の温度（以下「ＬＴ水温」と称する）を検出するための温度センサ４２が配置されている。
【００３４】
また、本実施の形態のシステムは、ＥＧＲ装置４４を備えている。ＥＧＲ装置４４は、吸気通路１２におけるコンプレッサ１８の上流側と排気通路１４におけるタービンの下流側とを接続するＥＧＲ通路４６と、当該ＥＧＲ通路４６の開度を調整するためのＥＧＲ弁４８と、により構成されている。
【００３５】
さらに、本実施形態のシステムは、制御手段としてのＥＣＵ(Electronic Control Unit)４０を備えている。ＥＣＵ４０は、少なくとも入出力インターフェースとメモリと演算処理装置（ＣＰＵ）とを備えている。入出力インターフェースは、内燃機関１０もしくはこれを搭載する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、内燃機関１０が備える各種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ている。ＥＣＵ４０が信号を取り込むセンサには、上述した温度センサ４２に加え、クランク軸の回転位置および機関回転速度を取得するためのクランク角センサ等のエンジン運転状態を取得するための各種センサが含まれる。ＥＣＵ４０が操作信号を出すアクチュエータには、上述した混合弁３６、ＥＧＲ弁４８に加え、各気筒の燃焼室内に燃料を供給するための燃料噴射弁、および各燃焼室内の混合気に点火するための点火装置等のエンジン運転を制御するための各種アクチュエータが含まれる。メモリには、内燃機関１０を制御するための各種の制御プログラムおよびマップ等が記憶されている。ＣＰＵは、制御プログラム等をメモリから読み出して実行し、取り込んだセンサ信号に基づいて各種アクチュエータの操作信号を生成する。
【００３６】
［実施の形態１の動作］
次に、実施の形態１のシステムの動作について説明する。本実施の形態のシステムでは、ＥＣＵ４０によりインタークーラ２２を用いた吸気温制御が行われる。より詳しくは、ＥＣＵ４０は、温度センサ４２によって検出されたＬＴ水温が目標値である目標低温度（以下、目標ＬＴ温度）（例えば３５℃）となるように混合弁３６の開度を調整する。また、ＨＴ水温は、ＨＴ水温調整手段によって目標値である目標高温度（以下、目標ＨＴ温度）になるようにその温度が調整される。なお、目標ＨＴ温度は、エンジン暖機が完了する温度であり、例えば、８０℃に設定されている。
【００３７】
コンプレッサ１８によって過給された吸気は、ＨＴインタークーラ２４によって目標ＨＴ温度まで冷却される。ＨＴインタークーラ２４を通過した吸気は次いでＬＴインタークーラ２６へ導入される。ＥＣＵ４０は、ＬＴインタークーラ２６を通過した吸気の温度が目標ＬＴ温度まで冷却されるように、ＥＷＰ３８の出力を制御する。このような吸気温制御によれば、過給された高温の吸気を効率よく目標ＬＴ温度まで冷却することができる。
【００３８】
しかしながら、上述した吸気温制御が内燃機関１０の冷間始動時において実行されると、エンジン暖機が完了までに要する時間が長期化するおそれがある。図２は、内燃機関の冷間始動時における各種状態量の変化を示すタイムチャートである。なお、図２において、（ａ）はＬＴ水温及びＨＴ水温の変化を、（ｂ）はバイパス通過流量とＬＴラジエータ通過流量の流量割合の変化を、そして（ｃ）はＬＴラジエータ３２の放熱量の変化を、それぞれ示している。
【００３９】
この図に示すように、ＨＴ水温及びＬＴ水温が外気温である状態において内燃機関１０が始動されると、内燃機関内で発生する熱によりＨＴ水温が徐々に上昇する。また、ＬＴ水温は、ＬＴインタークーラ２６に当接しているＨＴインタークーラ２４から輸送される熱および吸気により輸送される熱を受けて、ＨＴ水温よりも緩やかに上昇する。なお、ＬＴ水温が目標ＬＴ温度に達していない場合には、バイパス通過流量の割合が１００％に制御されているため、ＬＴラジエータ３２からの放熱は行われていない。
【００４０】
図２のタイムチャートにおける時点Ａは、ＬＴ水温が目標ＬＴ温度に到達した時点を示している。時点Ａ以降の時間は、吸気温制御によってＬＴ水温が目標ＬＴ温度になるようにバイパス通過流量の割合が小さくされ、それに伴いＬＴラジエータ通過流量の割合が大きくされる。つまり、時点Ａ以降の時間は、ＬＴ水温が目標ＬＴ温度を超えないように、ＬＴ冷却水の熱の一部がＬＴラジエータ３２から定常的に放出される。
【００４１】
ここで、図２における時点Ａ以降の点線は、ＬＴラジエータ３２からの放熱がない場合のＬＴ水温及びＨＴ水温の変化を示している。この図に点線で示すように、ＬＴ水温が目標ＬＴ温度を超えて上昇すると、これに伴いＨＴ水温の上昇速度が速くなっている。ＨＴ水温とＬＴ水温の温度差が大きいほど、ＨＴインタークーラ２４からＬＴインタークーラ２６への熱移動量は大きくなる。このため、エンジン暖機の完了前の期間にＬＴラジエータ３２からの放熱が行われると、それに伴いＨＴ冷却水からＬＴ冷却水へと移動する熱量が増大し、その結果エンジン暖機完了の遅れを招くこととなる。
【００４２】
そこで、本実施の形態のシステムでは、内燃機関１０のエンジン暖機が完了するまでの期間は、ＬＴラジエータ３２からの放熱が制限されるように制御することとする。図３は、内燃機関の冷間始動時における各種状態量の変化を示すタイムチャートである。なお、図３において、（ａ）はＬＴ水温及びＨＴ水温の変化を、（ｂ）はバイパス通過流量とＬＴラジエータ通過流量の流量割合の変化を、そして（ｃ）はＬＴラジエータ３２の放熱量の変化を、それぞれ示している。
【００４３】
この図に示すように、本実施の形態のシステムでは、ＬＴ水温の目標値である目標ＬＴ温度として、低温側目標値と高温側目標値の２つの目標値を切り替えて用いることとしている。低温側目標値は、エンジン暖機が完了している状態におけるＬＴ水温の目標値であり、高温側目標値は、当該低温側目標値よりも高温の目標値である。ここでは、エンジン暖機が完了する時点Ｂまでの期間は目標ＬＴ温度が高温側目標値に設定され、時点Ｂに到達した時点で目標ＬＴ温度が高温側目標値から低温側目標値へと切り替えられる。このような制御によれば、エンジン暖機完了の時点Ｂまでの期間は、ＬＴ温度が低温側目標値を超えて上昇することが許容されるので、結果的にエンジン暖機に要する時間が短縮化される。
【００４４】
なお、ＬＴ水温の低温側目標値は、出力性能要求を満足する温度（例えば、３５℃）に設定される。また、高温側目標値は、ノッキング特性を考慮しつつ、エンジン暖機前の状態において許容し得る吸気温の上限値（例えば、６０℃）に設定される。なお、エンジン暖機の完了前は、エンジン各部の温度が低く、エンジン暖機後に比してノッキングが発生しにくい状況にある。また、エンジン暖機後にエンジン冷却水の温度が低下するような状況においても、相対的にノッキングが発生しにくい状況といえる。しかしながら、吸気温の上昇度合および運転状態によっては、ノッキング対策が燃費に与える影響も無視できない。また、エンジン暖機時に高負荷要求が出された場合においては、エンジン暖機が早まることで得られる燃費向上よりも、吸気温を冷却することのほうが燃費向上の観点から重要となる場合もある。
【００４５】
そこで、本実施の形態のシステムでは、吸気温の上昇による燃費悪化の影響がエンジン暖機が早まることで得られる燃費向上の影響よりも大きいような場合には、エンジン暖機時の目標ＬＴ温度を低温側目標値に設定することが行われる。より詳しくは、例えば以下の２つの制御が実行される。
【００４６】
第１の制御では、ノッキングが発生する運転領域（以下、「ノッキング領域」と称する）を使用しているノッキング領域使用割合を次式（１）を用いて算出する。図４は、このようなノッキング領域の運転領域マップを示している。そして、算出されたノッキング領域使用割合が所定割合よりも大きい場合には、エンジン暖機時の目標ＬＴ温度を低温側目標値に設定することとする。所定割合は、点火遅角や燃料増量等のノッキング回避制御による燃費悪化の影響がエンジン暖機が早まることで得られる燃費向上の影響よりも大きくなる場合のノッキング領域使用割合の下限値として、予め実験等により設定された値を用いることができる。
ノッキング領域使用割合＝ノッキング領域使用時間／走行時間  ・・・（１）
【００４７】
また、第２の制御では、現在の機関負荷が図４に示す所定の高負荷判定ライン以上となる高負荷領域に属する場合に、エンジン暖機時の目標ＬＴ温度を低温側目標値に設定する。所定の高負荷判定ラインは、エンジン暖機が早まることで得られる燃費向上よりも、吸気温を冷却することのほうが燃費向上の観点から重要となる機関負荷として、予め実験等により設定された値を用いることができる。
【００４８】
このように、本実施の形態のシステムによれば、エンジン暖機に要する時間を短縮することにより燃費の向上を図ることが可能となる。
【００４９】
なお、ＥＣＵ４０は、ＥＧＲ装置４４を調整してＥＧＲ率を制御するＥＧＲ制御手段としての機能を有している。ＥＣＵ４０は、ＥＧＲガスを含む吸気の露点が低温側目標値以下となるようにＥＧＲ率を制御する。これにより、ＬＴインタークーラ２６に導入される吸気から結露水が発生することを防止することが可能となる。
【００５０】
次に、本実施の形態のシステムにおいて実行される制御の具体的処理について説明する。図５は、実施の形態１でＥＣＵ４０により実行される制御のためのルーチンを示すフローチャートである。このルーチンでは、先ず、エンジン冷却水の温度として、ＨＴ水温が目標ＨＴ温度未満か否かが判定される（ステップＳ１）。目標ＨＴ温度は、エンジンの暖機完了を判定するためのＨＴ水温の目標値として予め設定された値が使用される。その結果、ＨＴ水温＜目標ＨＴ温度の成立が認められない場合には、エンジン暖機が既に完了していると判断されて、次のステップに移行し、目標ＬＴ温度が低温側目標値に設定される（ステップＳ２）。
【００５１】
一方、上記ステップＳ１において、ＨＴ水温＜目標ＨＴ温度の成立が認められた場合には、未だエンジン暖機中であると判断されて、次のステップに移行し、上式（１）に従い算出されたノッキング領域使用割合が所定割合以下か否かが判定される（ステップＳ３）。その結果、ノッキング領域使用割合≦所定割合の成立が認められない場合には、ノッキングによる燃費悪化の影響が大きいと判断されて、上記ステップＳ２に移行して、目標ＬＴ温度が低温側目標値に設定される。
【００５２】
一方、上記ステップＳ３において、ノッキング領域使用割合≦所定割合の成立が認められた場合には、ノッキングによる燃費悪化の影響は小さいと判断されて、次のステップに移行して、現在の機関負荷が図４に示す運転領域マップにおける所定の高負荷ラインを下回るか否かが判定される（ステップＳ４）。その結果、現在の機関負荷が所定の高負荷ライン以上となると判定された場合には、高負荷走行による燃費悪化の影響が大きいと判断されて、上記ステップＳ２に移行して、目標ＬＴ温度が低温側目標値に設定される。
【００５３】
一方、上記ステップＳ４において、現在の機関負荷が所定の高負荷ラインを下回ると判定された場合には、次のステップに移行して、目標ＬＴ温度が高温側目標値に設定される（ステップＳ５）。
【００５４】
以上説明したとおり、本実施の形態１のシステムによれば、エンジン暖機時においてＨＴインタークーラ２４からＬＴインタークーラ２６へ移動して放出される熱量を減らすことができるので、ＨＴ冷却水の昇温を促進して暖機に要する時間を短縮することができる。
【００５５】
ところで、上述した実施の形態１のシステムでは、放熱によりＬＴ冷却水の温度を調整するための温度調整手段として、ＬＴラジエータ３２、バイパス流路３４及び混合弁３６を用いた構成について説明した。しかしながら、温度調整手段の構成は上述したものに限られず、他の公知の構成を採用してもよい。
【００５６】
また、上述した実施の形態１のシステムでは、エンジン暖機中における目標ＬＴ温度の設定の際に、ノッキング領域使用割合から判断される燃費の影響と機関負荷から判断される燃費の影響とを考慮した条件判定を行うこととしている。しかしながら、上述したとおり、エンジン暖機中はノッキングが発生しにくく、また高負荷走行要求も出されにくい。また、高温側目標値を低めに設定することや高負荷に対する出力制限を行う等、エンジン暖機時の条件設定によって燃費の悪化を小さくすることもできる。このため、エンジン暖機中における上記条件判定は必須ではない。
【００５７】
また、上述した実施の形態１のシステムでは、エンジン暖機前後で目標ＬＴ温度を高温側目標値から低温側目標値へと切り替える制御を行うこととした。しかしながら、エンジン暖機中において、ＬＴ水温が低温側目標値よりも昇温されることを許容するように制御するのであれば、他の方法でもよい。例えば、エンジン暖機前の期間はバイパス通過流量割合が維持または大方向に調整され、エンジン暖機後はバイパス通過流量割合が小方向に調整されるように混合弁３６を制御することとしてもよい。なお、エンジン暖機前の期間は、バイパス通過流量割合が最大（１００％）に調整されることが好ましい。
【００５８】
さらに、上述した実施の形態１のシステムでは、ＬＴインタークーラ２６に導入される吸気から結露水が発生しないための対策として、ＥＧＲガスを含む吸気の露点が低温側目標値以下となるようにＥＧＲ率を制御することとした。しかしながら、結露水の発生に対する対策はこの方法に限られず、例えばＥＧＲ率を一定割合に固定し、低温側目標値がＥＧＲガスを含む吸気の露点よりも高くなるように当該低温側目標値を設定することとしてもよい。
【００５９】
なお、上述した実施の形態のシステムでは、ＨＴインタークーラ２４が第１の発明の「高温インタークーラ」に相当し、ＬＴインタークーラ２６が第１の発明の「低温インタークーラ」に相当し、ＨＴ冷却水が第１の発明の「高温冷却水」に相当し、ＬＴ冷却水が第１の発明の「低温冷却水」に相当し、目標ＨＴ温度が第１の発明の「目標高温度」に相当し、目標ＬＴ温度が第１の発明の「目標低温度」に相当している。また、上述した実施の形態のシステムでは、低温側目標値が第１の発明の「第１の目標低温度」に相当し、ＬＴ冷却水回路３０、ＬＴラジエータ３２、バイパス流路３４及び混合弁３６が第１の発明の「温度調整手段」に相当している。また、上述した実施の形態のシステムでは、ＥＣＵ４０がステップＳ１及びステップＳ２、又はステップＳ１及びステップＳ５の処理を実行することにより、第１の発明の「制御手段」が実現されている。
【００６０】
また、上述した実施の形態のシステムでは、高温側目標値が第３の発明の「第２の目標低温度」に相当している。また、上述した実施の形態のシステムでは、ＥＣＵ４０が上記ステップＳ２又はステップＳ５の処理を実行することにより、第３の発明の「設定手段」が実現されている。
【００６１】
また、上述した実施の形態のシステムでは、混合弁３６が第４の発明の「流量調整手段」に相当している。
【００６２】
また、上述した実施の形態のシステムでは、ＥＣＵ４０がステップＳ４及びステップＳ２、又はステップＳ４及びステップＳ５の処理を実行することにより、第６の発明の「第２の制御手段」が実現されている。
【００６３】
また、上述した実施の形態のシステムでは、ＥＣＵ４０がステップＳ３及びステップＳ２、又はステップＳ３及びステップＳ５の処理を実行することにより、第７の発明の「第３の制御手段」が実現されている。
【００６４】
また、上述した実施の形態のシステムでは、混合弁３６が第８の発明の「調整手段」に相当している。また、上述した実施の形態のシステムでは、ＥＣＵ４０が上記ステップＳ１又はステップＳ５の処理を実行することにより、第８の発明の「制御手段」が実現され、ＥＣＵ４０が上記ステップＳ１又はステップＳ２の処理を実行することにより、第９の発明の「制御手段」が実現されている。
【符号の説明】
【００６５】
１０  内燃機関
１２  吸気通路
１４  排気通路
１６  エアクリーナ
１８  コンプレッサ
２０  スロットル
２２  インタークーラ
２４  ＨＴインタークーラ
２６  ＬＴインタークーラ
２８  ＨＴ冷却水回路
３０  ＬＴ冷却水回路
３２  ＬＴラジエータ
３４  バイパス流路
３６  混合弁
３８  電動ウォーターポンプ（ＥＷＰ）
４０  ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
４２  温度センサ
４４  ＥＧＲ装置
４６  ＥＧＲ通路
４８  ＥＧＲ弁
【図１】
2016113942.tif 000003
【図２】
2016113942.tif 000004
【図３】
2016113942.tif 000005
【図４】
2016113942.tif 000006
【図５】
2016113942.tif 000007