特許 6443325 内燃機関の制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6443325

(24)【登録日】2018年12月7日

(45)【発行日】2018年12月26日

(54)【発明の名称】内燃機関の制御装置

(51)【国際特許分類】

   F02M 26/05 20160101AFI20181217BHJP

   F01P 7/16 20060101ALI20181217BHJP

   F01P 11/16 20060101ALI20181217BHJP

   F02M 26/25 20160101ALI20181217BHJP

   F02D 23/00 20060101ALI20181217BHJP

【ＦＩ】

   F02M26/05

   F01P7/16 504A

   F01P11/16 Z

   F02M26/25

   F02D23/00 J

【請求項の数】6

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2015-255099(P2015-255099)

(22)【出願日】2015年12月25日

(65)【公開番号】特開2017-115828(P2017-115828A)

(43)【公開日】2017年6月29日

【審査請求日】2018年2月14日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】吉田 暁光

【審査官】 北村 亮

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１９０７４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−８０９２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−８０４０３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｍ ２６／０５

Ｆ０１Ｐ ７／１６

Ｆ０１Ｐ １１／１６

Ｆ０２Ｄ ２３／００

Ｆ０２Ｍ ２６／２５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

インタークーラと該インタークーラへ冷媒を導出する電動式のポンプとを備える吸気の冷却系と、前記インタークーラよりも下流側の吸気通路に排気を還流させるＥＧＲ通路と該ＥＧＲ通路を介して還流される排気であるＥＧＲガスの量を調節するＥＧＲバルブとを備えるＥＧＲ機構と、を有する内燃機関に適用される内燃機関の制御装置であって、
前記インタークーラ内の冷媒の沸騰を予測する沸騰予測部と、
前記ＥＧＲバルブの開度を制御して、前記内燃機関の燃焼室へ流入する気体に占める前記ＥＧＲガスの割合であるＥＧＲ率を調節するＥＧＲ制御部と、
前記ポンプを制御して前記インタークーラへ導出する冷媒流量を調節する冷却系制御部と、を備え、
前記冷却系制御部は、前記沸騰予測部によって冷媒が沸騰すると判定されているとき、冷媒が沸騰すると判定されていないときよりも前記冷媒流量を増大させる沸騰回避処理を実行し、
前記ＥＧＲ制御部は、前記沸騰回避処理が実行されているとき、少なくとも、前記吸気通路に凝縮水が発生する機関運転領域におけるＥＧＲ率を、前記沸騰回避処理が実行されていないときよりも低くする内燃機関の制御装置。

【請求項2】

前記ＥＧＲ制御部は、前記吸気通路に凝縮水が発生しない機関運転領域におけるＥＧＲ率については、前記沸騰回避処理が実行されているときも前記沸騰回避処理が実行されていないときと同様に調節する
請求項１に記載の内燃機関の制御装置。

【請求項3】

前記内燃機関が有する前記ＥＧＲ機構は、前記ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラと、該ＥＧＲクーラを迂回するバイパス通路と、該バイパス通路に設けられ当該バイパス通路を開閉するバイパスバルブと、を備えており、
前記ＥＧＲ制御部は、前記ＥＧＲバルブの開度と前記バイパスバルブの開閉とを制御するものであり、前記沸騰回避処理が実行されているときに、前記バイパスバルブを開弁する
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制御部は、前記ＥＧＲガスの温度が規定温度未満のとき、前記バイパスバルブの開弁を許可する
請求項３に記載の内燃機関の制御装置。

【請求項5】

前記ＥＧＲ制御部は、前記ＥＧＲガスの量が規定量未満のとき、前記バイパスバルブの開弁を許可する
請求項３又は４に記載の内燃機関の制御装置。

【請求項6】

前記ＥＧＲ制御部は、前記ＥＧＲガスの量が多いときほど前記規定温度を低くする
請求項４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、ＥＧＲ機構と、吸気通路に設けられるインタークーラと、を有する内燃機関に適用される内燃機関の制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、内燃機関の運転領域がＥＧＲクーラ内の冷媒に沸騰が生じる領域であるときには、ＥＧＲクーラに流入する冷媒の流量を増大させる制御装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１４‐０８０９２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、過給機を備える内燃機関では、過給機によって過給された空気を冷却するためのインタークーラを吸気通路に備えている。インタークーラもＥＧＲクーラと同様に経路内で冷媒が循環しているため、インタークーラに流入する空気の温度によってはインタークーラ内の冷媒が沸騰する虞がある。そこで、特許文献１に開示されている制御装置と同様に冷媒の流量を増大させることによってインタークーラ内の冷媒が沸騰することを抑制することが考えられる。

【0005】

上記のように冷媒の沸騰を抑制するためにインタークーラの冷媒流量を増大させると、インタークーラを通過する空気が過度に冷却されることがある。ここで、インタークーラを備えている内燃機関がＥＧＲ機構をさらに備えている場合、ＥＧＲガスは、過度に冷却された空気が流れる吸気通路へ還流される。そして、吸気通路において合流したＥＧＲガスを含む気体の温度が露点よりも低下すると、吸気通路内の気体が含有する水分が液化して、吸気通路内に凝縮水が発生する虞がある。すなわち、ＥＧＲ機構を備える内燃機関において、インタークーラ内の冷媒の沸騰を抑制するために冷媒の流量を増大させた場合、吸気通路内に凝縮水が発生する虞があった。

【課題を解決するための手段】

【0006】

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決するための内燃機関の制御装置が適用される内燃機関は、インタークーラと該インタークーラへ冷媒を導出する電動式のポンプとを備える吸気の冷却系と、前記インタークーラよりも下流側の吸気通路に排気を還流させるＥＧＲ通路と該ＥＧＲ通路を介して還流される排気であるＥＧＲガスの量を調節するＥＧＲバルブとを備えるＥＧＲ機構と、を有する。上記内燃機関の制御装置は、前記インタークーラ内の冷媒の沸騰を予測する沸騰予測部と、前記ＥＧＲバルブの開度を制御して、前記内燃機関の燃焼室へ流入する気体に占める前記ＥＧＲガスの割合であるＥＧＲ率を調節するＥＧＲ制御部と、前記ポンプを制御して前記インタークーラへ導出する冷媒流量を調節する冷却系制御部と、を備える。そして、前記冷却系制御部は、前記沸騰予測部によって冷媒が沸騰すると判定されているとき、冷媒が沸騰すると判定されていないときよりも前記冷媒流量を増大させる沸騰回避処理を実行し、前記ＥＧＲ制御部は、前記沸騰回避処理が実行されているとき、少なくとも、前記吸気通路に凝縮水が発生する機関運転領域におけるＥＧＲ率を、前記沸騰回避処理が実行されていないときよりも低くすることをその要旨とする。

【0007】

上記構成によれば、インタークーラ内の冷媒の沸騰を抑制するために冷媒流量を増大させたとしても、吸気通路内の空気と合流するＥＧＲガスの量が少なくされるため、吸気通路内の空気とＥＧＲガスとが合流することに伴って発生する凝縮水を抑制することができる。

【0008】

上記内燃機関の制御装置の一例では、前記ＥＧＲ制御部は、前記吸気通路に凝縮水が発生しない機関運転領域におけるＥＧＲ率については、前記沸騰回避処理が実行されているときも前記沸騰回避処理が実行されていないときと同様に調節する。

【0009】

内燃機関の運転状態に応じて凝縮水の生じやすさは変化する。換言すれば、冷却系制御部によって沸騰回避処理が実行されて冷媒流量が増大されたとしても、凝縮水が発生しにくい機関運転領域も存在する。当該領域においてもＥＧＲ率を低くしてしまうと、排気を還流させることによる効果が損なわれる虞がある。上記構成では、凝縮水が発生する機関運転領域であるときにはＥＧＲ率を低くする一方で、凝縮水が発生しない機関運転領域であるときにはＥＧＲ率を低くしない。そのため、凝縮水の発生を抑制しつつも、排気を還流させることによる効果が損なわれることを抑制することができる。

【0010】

上記内燃機関の制御装置の一例では、前記内燃機関が有する前記ＥＧＲ機構は、前記ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラと、該ＥＧＲクーラを迂回するバイパス通路と、該バイパス通路に設けられ当該バイパス通路を開閉するバイパスバルブと、を備えており、前記ＥＧＲ制御部は、前記ＥＧＲバルブの開度と前記バイパスバルブの開閉とを制御するものであり、前記沸騰回避処理が実行されているときに、前記バイパスバルブを開弁する。

【0011】

ＥＧＲクーラを備えている場合にはＥＧＲガスが冷却されることによって、吸気通路内においてＥＧＲガスと合流した気体の温度が低下しやすく露点に至りやすい。つまり、吸気通路内に凝縮水がより生じやすくなる。上記構成によれば、沸騰回避処理が実行されてインタークーラへ導出される冷媒流量が増大されているときに、ＥＧＲガスがＥＧＲクーラを迂回するようになり、ＥＧＲガスが冷却されにくくなる。つまり、凝縮水が発生しやすい状況になることを抑制することができる。

【0012】

上記内燃機関の制御装置の一例では、前記ＥＧＲ制御部は、前記ＥＧＲガスの温度が規定温度未満のとき、前記バイパスバルブの開弁を許可する。
バイパスバルブを開弁してバイパス通路を通じてＥＧＲガスを流し、ＥＧＲクーラを迂回させる場合、バイパス通路に設けられたバイパスバルブに対して冷却されていないＥＧＲガスが当たると、バイパスバルブの耐久性が低下する虞がある。上記構成によれば、ＥＧＲガスの温度が高くないときに、バイパスバルブの開弁を許可するため、バイパスバルブの耐久性を確保しつつ、凝縮水の発生を抑制することができる。

【0013】

上記内燃機関の制御装置の一例では、前記ＥＧＲ制御部は、前記ＥＧＲガスの量が規定量未満のとき、前記バイパスバルブの開弁を許可する。
ＥＧＲガスの温度が同等であったとしてもＥＧＲクーラを迂回してバイパス通路を通過するＥＧＲガスの量が多いほど、バイパスバルブの受熱量は多くなり、バイパスバルブの耐久性が低下しやすい。上記構成によれば、ＥＧＲガスの量が多くないときに、バイパスバルブの開弁を許可するため、バイパスバルブの耐久性を確保しつつ、凝縮水の発生を抑制することができる。

【0014】

ＥＧＲガスの温度が規定温度未満のとき、バイパスバルブの開弁を許可する構成を採用している場合、上記内燃機関の制御装置の一例では、前記ＥＧＲ制御部は、前記ＥＧＲガスの量が多いときほど前記規定温度を低くする。

【0015】

ＥＧＲガスの温度が低いときでも、ＥＧＲガスの量が多いほどバイパスバルブの耐久性が低下しやすい。上記構成によれば、ＥＧＲガスの量が多いときには、より低い温度のときに開弁を許可することになるため、バイパスバルブの耐久性の低下をより確実に抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】内燃機関の制御装置の一実施形態である制御装置と、当該制御装置の制御対象である内燃機関とを示す模式図。

【図2】同実施形態にかかる沸騰予測部が実行する処理を示すフローチャート。

【図3】同実施形態にかかる冷却系制御部が実行する処理を示すフローチャート。

【図4】同実施形態にかかるＥＧＲ制御部が実行する処理を示すフローチャート。

【図5】同実施形態にかかるバイパスバルブの開弁可否の判定に用いるＥＧＲガスの量とＥＧＲガスの温度との関係を示す図。

【図6】同実施形態にかかるＥＧＲ率の設定に用いる通常時演算マップにおけるトルク及び機関回転速度ＮＥとＥＧＲ率との関係を模式的に示す図。

【図7】同実施形態にかかるＥＧＲ率の設定に用いる凝縮水回避演算マップにおいて、ＥＧＲ率が通常時演算マップよりも低く設定されている領域Ｘ１を示す図。

【図8】内燃機関の制御装置についての変更例にかかるＥＧＲ制御部が実行する処理を示すフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、内燃機関の制御装置の一実施形態である制御装置１０について、図１〜図７を参照して説明する。
図１を用いて、制御装置１０の制御対象である内燃機関２０について説明する。内燃機関２０は、複数の気筒を備えている。内燃機関２０は、吸気通路３０から空気を気筒に導入する。また、内燃機関２０は、燃料噴射弁から燃料を噴射し、気筒内にて空気及び燃料を燃焼させる。内燃機関２０は、排気通路４０から排気を排出する。

【0018】

内燃機関２０のシリンダヘッドには、吸気通路３０内の空気を分配して各気筒に導入する吸気マニホールド３１が接続されている。また、内燃機関２０のシリンダヘッドには、各気筒から排出した排気を集合させる排気マニホールド４１が接続されている。排気マニホールド４１を介して集合した排気が排気通路４０を通じて排出される。

【0019】

排気通路４０の途中には、排気を利用してタービン５２を回転させる過給機５０が設けられている。過給機５０は、タービン５２の回転に伴って駆動されるコンプレッサ５１を備えている。コンプレッサ５１は、吸気通路３０に設けられている。

【0020】

吸気通路３０におけるコンプレッサ５１よりも下流側には、吸気通路３０内の空気を冷却するインタークーラ６１が設けられている。インタークーラ６１には冷媒通路６４が接続されており、冷媒通路６４によってインタークーラ６１に冷媒を循環させる経路が形成されている。冷媒通路６４には、インタークーラ６１に冷媒を導入する電動式のポンプ６２が設けられている。さらに、冷媒通路６４には、インタークーラ６１を通過した冷媒を冷却するラジエータ６３も設けられている。内燃機関２０では、これらのインタークーラ６１、ポンプ６２、ラジエータ６３及び冷媒通路６４によって、吸気の冷却系６０が構成されている。

【0021】

排気通路４０には、排気通路４０を流れる排気の一部をＥＧＲガスとして吸気通路３０に還流させるためのＥＧＲ通路７１が接続している。ＥＧＲ通路７１の排気通路４０側の端部は、排気通路４０における排気マニホールド４１とタービン５２との間に接続している。ＥＧＲ通路７１の吸気通路３０側の端部は、吸気通路３０におけるインタークーラ６１と吸気マニホールド３１との間に接続している。ＥＧＲ通路７１には、ＥＧＲ通路７１を通過する排気を冷却するＥＧＲクーラ７２が設けられている。ＥＧＲクーラ７２は、冷却系６０とは独立した内燃機関２０の冷却系を構成する冷却水通路と接続されている。そして、ＥＧＲ通路７１においてＥＧＲクーラ７２よりも下流側には、ＥＧＲガスの量を調節するＥＧＲバルブ７３が設けられている。また、ＥＧＲ通路７１には、ＥＧＲクーラ７２を迂回するバイパス通路７４が設けられている。バイパス通路７４の吸気通路３０側の端部には、バイパス通路７４を開閉するバイパスバルブ７５が設けられている。バイパスバルブ７５が閉弁しているときには、ＥＧＲ通路７１を介して吸気通路３０に還流されるＥＧＲガスは、ＥＧＲクーラ７２を通過する。また、バイパス通路７４の流路抵抗がＥＧＲクーラ７２の流路抵抗よりも小さくなるように構成されているため、バイパスバルブ７５が開弁しているときには、ＥＧＲガスがＥＧＲクーラ７２を迂回してバイパス通路７４を通過する。内燃機関２０では、これらのＥＧＲ通路７１、ＥＧＲクーラ７２、ＥＧＲバルブ７３、バイパス通路７４及びバイパスバルブ７５によって、排気を吸気通路３０に還流することで内燃機関２０の燃焼室に排気を再循環させるＥＧＲ機構７０が構成されている。

【0022】

また、内燃機関２０は、内燃機関２０の運転状態を検出する各種センサを備えている。
吸気通路３０において、コンプレッサ５１よりも上流側には、吸入空気量を検出するエアフロメータ８１が設けられている。吸気マニホールド３１には、吸気マニホールド３１内の圧力を検出する吸気圧センサ８６が設けられている。吸気通路３０におけるインタークーラ６１と吸気マニホールド３１との間には、湿度センサ８９が設けられている。また内燃機関２０は、出力軸の回転数を検出する回転数センサ８７を備えている。

【0023】

吸気通路３０においてインタークーラ６１よりも上流側には、インタークーラ６１に流入する空気の温度を検出するＩ／Ｃ入温度センサ８２が設けられている。また、インタークーラ６１よりも下流側には、インタークーラ６１を通過した空気の温度を検出するＩ／Ｃ出温度センサ８３が設けられている。ラジエータ６３の近傍には、外気温度センサ８４が設けられている。また、ポンプ６２の回転数を検出するポンプ回転数センサ８５が設けられている。

【0024】

ＥＧＲ通路７１においてＥＧＲバルブ７３とバイパスバルブ７５との間には、ＥＧＲガスの温度を検出するためのＥＧＲガス温度センサ８８が設けられている。
これらの各種センサは、制御装置１０と接続されている。各種センサの検出値は制御装置１０に入力される。

【0025】

制御装置１０は、内燃機関２０の運転状態に基づいて燃料噴射量Ｑを算出するとともに、燃料噴射量Ｑに基づく燃料噴射を実行するように内燃機関２０を制御する。また、制御装置１０は、インタークーラ６１内の冷媒の沸騰を予測する沸騰予測部１１を備えている。また、制御装置１０は、吸気の冷却系６０を制御する冷却系制御部１２を備えている。また、制御装置１０は、ＥＧＲ機構７０を制御するＥＧＲ制御部１３を備えている。

【0026】

沸騰予測部１１は、Ｉ／Ｃ出温度センサ８３によって検出されるインタークーラ６１を通過した空気温度ＴＨＩＡと、ポンプ回転数センサ８５によって検出されるポンプ回転数ＮＰに基づいて、インタークーラ６１を循環する冷媒の沸騰を予測する。

【0027】

図２を用いて、沸騰予測部１１が実行する処理について説明する。沸騰予測部１１が実行する処理は、所定周期毎に繰り返し実行される図２に示すルーチンを通じて実行される。このルーチンを開始すると、まずステップＳ１０１にて、沸騰予測条件が成立しているか否かを判定する。沸騰予測条件はインタークーラ６１を循環する冷媒が沸騰することを予測するための条件であり、沸騰予測部１１は沸騰予測条件が成立していることに基づいてインタークーラ６１を循環する冷媒が沸騰すると予測する。

【0028】

ここでは、沸騰予測条件が成立しているか否かを次のように判定する。沸騰予測部１１には、ポンプ６２が正常であることを前提とした、インタークーラ６１を通過した空気の温度を目標空気温度ＴＴＩとするために必要なポンプ６２の目標回転数ＮＰＴが、予め行う実験等に基づいて設定されている。なお、目標空気温度ＴＴＩは、機関回転数ＮＥと燃料噴射量Ｑとに基づいて算出される。沸騰予測部１１は、ポンプ回転数ＮＰが目標回転数ＮＰＴを満たしているにもかかわらず、空気温度ＴＨＩＡが目標空気温度ＴＴＩよりも高い状態が規定時間以上継続したときに、沸騰予測条件が成立していると判定する。例えば、空気温度ＴＨＩＡと目標空気温度ＴＴＩとの比較を繰り返し行い、空気温度ＴＨＩＡの値が目標空気温度ＴＴＩの値よりも大きく、且つポンプ回転数ＮＰと目標回転数ＮＰＴとの差が規定値よりも小さいときにカウンタを増加させる。一方、空気温度ＴＨＩＡの値が目標空気温度ＴＴＩの値以下である、又はポンプ回転数ＮＰと目標回転数ＮＰＴとの差が規定値以上であるときにはカウンタをリセットする。そして、カウンタが閾値以上となったときに沸騰予測条件が成立していると判定する。つまり、沸騰予測部１１は、ポンプ６２が正常に駆動しているにもかかわらずインタークーラ６１を通過する空気の温度が高い状態にあるときに、インタークーラ６１を循環する冷媒が沸騰すると予測する。

【0029】

沸騰予測条件が成立していない場合（Ｓ１０１：ＮＯ）、ステップＳ１０２の処理が実行され、沸騰予測フラグがオフにされる。そして、本ルーチンが終了される。
一方、沸騰予測条件が成立している場合（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、ステップＳ１０３の処理が実行されて、沸騰予測フラグがオンにされる。そして、本ルーチンが終了される。

【0030】

冷却系制御部１２は、ポンプ６２を駆動するデューティ比を制御することで、インタークーラ６１に導出する冷媒の流量である冷媒流量ＶＦを変更する。なお、冷媒流量ＶＦを決定するために用いられる通常冷媒流量ＶＣは、次のように算出される。

【0031】

まず冷却系制御部１２は、インタークーラ６１の冷却効率を算出する。冷却効率は、回転数センサ８７によって検出される機関回転数ＮＥと、燃料噴射量Ｑと、Ｉ／Ｃ入温度センサ８２によって検出される空気温度ＴＨＩＢと、に基づいて算出される。冷却系制御部１２には、冷却効率と、エアフロメータ８１によって検出される吸入空気量ＧＡと、インタークーラ６１へ導出する通常冷媒流量ＶＣとの関係が予め設定されている。冷却系制御部１２は、当該関係に基づいて、通常冷媒流量ＶＣを算出する。

【0032】

また、冷却系制御部１２では、インタークーラ６１を循環する冷媒の沸騰を抑制するための沸騰回避処理が実行される。沸騰回避処理は、所定周期毎に繰り返し実行されるルーチンによって実行される。

【0033】

図３を用いて、冷却系制御部１２が実行する沸騰回避処理に関するルーチンについて説明する。このルーチンを開始すると、まずステップＳ２０１において、沸騰予測フラグがオンにされているか否かを判定する。沸騰予測フラグがオフである場合（Ｓ２０１：ＮＯ）、ステップＳ２０２の処理が行われる。ステップＳ２０２では、通常冷媒流量ＶＣが冷媒流量ＶＦとして設定される。こうして冷媒流量ＶＦが決定されると、冷却系制御部１２は、冷媒流量ＶＦを得ることのできるデューティ比にてポンプ６２を制御する。つまり、通常冷媒流量ＶＣと等しい冷媒流量ＶＦが導出されるようにポンプ６２が駆動される。そして本ルーチンが終了される。

【0034】

一方、沸騰予測フラグがオンである場合（Ｓ２０１：ＹＥＳ）、ステップＳ２０３の処理が行われる。ステップＳ２０３では、沸騰回避冷媒流量ＶＢが冷媒流量ＶＦとして設定される。そして、冷却系制御部１２は、冷媒流量ＶＦを得ることのできるデューティ比にてポンプ６２を制御する。つまり、沸騰回避冷媒流量ＶＢと等しい冷媒流量ＶＦが導出されるようにポンプ６２が駆動される。そして本ルーチンが終了される。

【0035】

ここで、沸騰回避冷媒流量ＶＢは、インタークーラ６１に導出される冷媒の流量が通常冷媒流量ＶＣよりも多くなるように設定されている。つまり、ステップＳ２０２の処理が実行されることによって、インタークーラ６１に導出される冷媒の流量が増大される。冷媒の流量を増大させるステップＳ２０２の処理が沸騰回避処理である。

【0036】

ＥＧＲ制御部１３は、内燃機関２０の燃焼室に流入する気体に占めるＥＧＲガスの割合を示すＥＧＲ率を設定し、設定したＥＧＲ率を実現するようにＥＧＲバルブ７３の開度を制御してＥＧＲガスの量を調節する。また、ＥＧＲ制御部１３は、バイパスバルブ７５の開閉許可及びバイパスバルブ７５の開閉制御を行う。

【0037】

図４を用いて、ＥＧＲ制御部１３が実行する処理について説明する。ＥＧＲ制御部１３が実行する処理は、所定周期毎に繰り返し実行される図４に示すルーチンを通じて実行される。このルーチンを開始すると、まずステップＳ３０１において、沸騰回避冷媒流量ＶＢが冷媒流量ＶＦとして設定されているか否かを判定する。具体的には冷媒流量ＶＦが通常冷媒流量ＶＣよりも大きくなっている場合に、沸騰回避冷媒流量ＶＢが冷媒流量ＶＦとして設定されていると判定する。つまり、このステップＳ３０１では、冷媒の流量が増大される沸騰回避処理が実行されているか否かを判定する。

【0038】

ステップＳ３０１において、沸騰回避冷媒流量ＶＢが冷媒流量ＶＦとして設定されていないと判定された場合（Ｓ３０１：ＮＯ）、ステップＳ３０２以降の処理が行われる。ステップＳ３０２では、通常ＥＧＲ率が設定される。そして処理をステップＳ３０３に進める。なお、通常ＥＧＲ率の設定方法については後述する。

【0039】

ステップＳ３０３では、ステップＳ３０２にて設定された通常ＥＧＲ率に基づいてＥＧＲ制御部１３がＥＧＲバルブ７３を制御する。そして本ルーチンが終了される。
一方、ステップＳ３０１において、沸騰回避冷媒流量ＶＢが冷媒流量ＶＦとして設定されていると判定された場合（Ｓ３０１：ＹＥＳ）、ステップＳ３０４以降の処理が行われる。ステップＳ３０４では、回避ＥＧＲ率が設定される。そして処理をステップＳ３０５に進める。なお、回避ＥＧＲ率の設定方法については後述する。

【0040】

ステップＳ３０５では、ステップＳ３０４にて設定された回避ＥＧＲ率に基づいてＥＧＲ制御部１３がＥＧＲバルブ７３を制御する。続くステップＳ３０６では、バイパスバルブ７５の開弁条件が成立しているか否かが判定される。

【0041】

ここで、バイパスバルブ７５の開弁条件が成立しているか否かは、吸入空気量ＧＡやＥＧＲ率に基づいて算出することのできるＥＧＲガスの量と、ＥＧＲガス温度センサ８８によって検出されるＥＧＲガスの温度と、によって判定される。ＥＧＲ制御部１３は、図５に示すような開弁許可領域と開弁禁止領域とに区画されているマップを備えている。ＥＧＲガスの量とＥＧＲガスの温度との関係から決まる現在の状態を、このマップ上に示したときに、現在の状態が開弁許可領域に位置するときには、開弁条件が成立していると判定する。一方で、現在の状態が開弁禁止領域に位置するときには、開弁条件が成立していないと判定する。すなわち、ＥＧＲガスの量が多いほど、また、ＥＧＲガスの温度が高いほど、開弁条件が成立していないと判定されやすくなる。つまり、図５に示されている開弁許可領域と開弁禁止領域との境界線が規定温度を示しているとすると、ＥＧＲ制御部１３は、ＥＧＲガスの温度が規定温度未満のときにバイパスバルブ７５の開弁を許可する。そして、当該規定温度は、ＥＧＲガスの量が多いほど低くされている。

【0042】

このように判定される開弁条件が成立していない場合（Ｓ３０６：ＮＯ）、ステップＳ３０７の処理が行われ、ＥＧＲ制御部１３はバイパスバルブ７５の閉弁制御を行う。そして本ルーチンは終了される。一方、開弁条件が成立している場合（Ｓ３０６：ＹＥＳ）、ステップＳ３０８の処理が行われ、ＥＧＲ制御部１３はバイパスバルブ７５の開弁制御を行う。そして、本ルーチンが終了される。

【0043】

なお、ステップＳ３０２の処理にて行われる通常ＥＧＲ率の設定と、ステップＳ３０４の処理にて行われる回避ＥＧＲ率の設定とは、演算マップを参照して行われる。制御装置１０は、ＥＧＲ率を算出するための演算マップとして通常時演算マップを備えている。さらに制御装置１０は、冷却系制御部１２によって沸騰回避処理が実行されているときに参照するための凝縮水回避演算マップを備えている。これらの演算マップは、予め行われる実験等に基づいて設定されている。

【0044】

図６及び図７を用いて、通常時演算マップ及び凝縮水回避演算マップについて説明する。
図６に示す通常時演算マップは、燃料噴射量Ｑ等に基づいて算出される内燃機関２０のトルクと、機関回転数ＮＥ、及びＥＧＲ率の関係が設定されているマップである。通常時演算マップには、領域Ｘと領域Ｘよりもトルク及び機関回転数ＮＥが高い領域Ｙとが設定されている。領域Ｘでは、機関回転数ＮＥが高いほど、また、トルクが高いほど、ＥＧＲ率が低く設定されるような関係が設定されている。一方、領域ＹではＥＧＲ率が「０」に設定されている。

【0045】

また、図７に示す凝縮水回避演算マップは、図６に示した通常時演算マップと同様に領域Ｘと領域Ｙが設定されているが、領域Ｘが領域Ｘ１と領域Ｘ２とに分けられている。領域Ｘ２では、通常時演算マップと同じＥＧＲ率が設定されているが、領域Ｘ１においては通常時演算マップよりも低いＥＧＲ率が設定されている。領域Ｘ１は、凝縮水回避演算マップにおいてトルクが高い領域としている。内燃機関のトルクが高いときには燃焼室で燃焼される燃料が多いため、排気に含まれる水分が多くＥＧＲガスが冷却されたときに凝縮水が生じることがある。つまり、領域Ｘ１は、吸気通路３０内に凝縮水が発生する機関運転領域である。なお、凝縮水回避演算マップでも領域ＹではＥＧＲ率が「０」に設定されている。すなわち、通常時演算マップと凝縮水回避演算マップとの違いは、凝縮水回避演算マップの領域Ｘ１におけるＥＧＲ率が通常時演算マップにおける同等の機関運転領域におけるＥＧＲ率よりも低くなっていることである。

【0046】

上記ステップＳ３０２では、通常時演算マップを参照してＥＧＲ率の値を算出し、通常時演算マップに基づいて算出される値を通常ＥＧＲ率として設定する。
一方、上記ステップＳ３０４では、通常時演算マップと、凝縮水回避演算マップとを参照してＥＧＲ率の値を算出する。例えば、ＥＧＲ制御部１３は、湿度センサ８９によって検出される吸入空気の湿度や吸気圧センサ８６によって検出される吸気圧、等に基づいて補正係数を算出し、当該補正係数を凝縮水回避演算マップに基づいて算出される値に乗じて、その積を仮ＥＧＲ率とする。なお、補正係数は凝縮水回避演算マップにおいて想定されている条件と実際の条件との乖離に応じた補正を施すためのものである。凝縮水回避演算マップは、凝縮水が特に発生しやすくなる条件（湿度や吸気圧）を想定して設定されており、ここではこの想定されている条件よりも実際の条件が凝縮水が発生しにくい条件であるほど、大きな補正係数が算出されるようになっている。例えば、凝縮水回避演算マップにおいて想定されている条件よりも湿度が低いときほど、補正係数は大きな値になる。また、凝縮水回避演算マップにおいて想定されている条件よりも吸気圧が低いときほど、補正係数は大きな値になる。ただし、補正係数の値は、領域Ｘ１におけるＥＧＲ率に補正係数を乗じて算出した仮ＥＧＲ率が、トルク及び機関回転数ＮＥが同じときに通常時演算マップを通じて算出されるＥＧＲ率よりも大きくなることがない範囲で、上記のように条件に応じて変動する値である。

【0047】

そして、通常時演算マップに基づいて算出される値と、仮ＥＧＲ率とを比較し、より小さい方の値を回避ＥＧＲ率として設定する。
次に本実施形態にかかる制御装置１０による作用とともに、その効果について説明する。

【0048】

沸騰予測フラグがオンにされているときには、図３を参照して説明したルーチンを通じてステップＳ２０３の処理が行われる。つまり、冷却系制御部１２によって沸騰回避処理が実行されることで冷媒流量が増大される。そして、沸騰回避処理が実行されているときには、図４を参照して説明したルーチンを通じてステップＳ３０４の処理が行われる。つまり、ＥＧＲ制御部１３は、通常時演算マップに加え、凝縮水回避演算マップを用いて回避ＥＧＲ率を算出してＥＧＲバルブ７３を制御する。

【0049】

ここで、凝縮水回避演算マップを用いて設定される回避ＥＧＲ率は、内燃機関２０の機関運転領域が領域Ｘ１にあるときには、通常ＥＧＲ率よりも低く設定される。そのため、吸気通路３０に凝縮水が発生する機関運転領域におけるＥＧＲ率が、沸騰回避処理が実行されていないときに設定されるＥＧＲ率よりも低くされる。これによって、吸気通路３０内の空気と合流するＥＧＲガスの量が少なくされる。そのため、インタークーラ６１内の冷媒の沸騰を抑制するために冷媒流量を増大させる沸騰回避処理を実行したとしても、吸気通路３０内の空気とＥＧＲガスとが合流することに伴って発生する凝縮水を抑制することができる。

【0050】

また、凝縮水回避演算マップでは、領域Ｘ１以外においては通常時演算マップと同様の傾向を持ったＥＧＲ率が設定されている。そのため、吸気通路３０に凝縮水が発生しない機関運転領域におけるＥＧＲ率については、沸騰回避処理が実行されているときであっても、沸騰回避処理が実行されていないときと同様のＥＧＲ率が設定される。したがって、ＥＧＲ制御部１３は、凝縮水が発生する機関運転領域であるときにはＥＧＲ率を低くする一方で、凝縮水が発生しない機関運転領域であるときにはＥＧＲ率を低くしない。これによって、凝縮水の発生を抑制しつつも、排気を還流させることによる効果が損なわれることを抑制することができる。

【0051】

さらに、上記沸騰回避処理が実行されているとき、ＥＧＲガスの量とＥＧＲガスの温度との関係から決まる現在の状態が開弁許可領域にあり、バイパスバルブ開弁条件が成立していれば、図４を参照して説明したルーチンを通じてステップＳ３０８の処理が行われる。つまり、バイパスバルブ７５がＥＧＲ制御部１３によって開弁される。バイパスバルブ７５が開弁されることによってＥＧＲガスがＥＧＲクーラ７２を迂回して還流されるようになるため、ＥＧＲガスの温度が低下しにくくなる。これによって、凝縮水が発生しやすい状況になることを抑制することができる。

【0052】

一方で、上記沸騰回避処理が実行されていたとしても、ＥＧＲガスの量とＥＧＲガスの温度との関係から決まる現在の状態が開弁禁止領域に位置するときには、すなわちＥＧＲガスの温度が規定温度以上であるときには、バイパスバルブ７５を閉弁させてＥＧＲガスがＥＧＲクーラ７２を迂回しないようにする。これによって、バイパスバルブ７５に対して冷却されていないＥＧＲガスが当たることが抑制され、バイパスバルブ７５の耐久性を確保することができる。

【0053】

要するに、本実施形態にかかる制御装置１０のＥＧＲ制御部１３は、沸騰回避処理が実行されていたとしても、ＥＧＲガスの温度が規定温度以上であるときには、バイパスバルブの開弁を禁止する。一方で、沸騰回避処理が実行されているときに、ＥＧＲガスの温度が規定温度未満であるときには、バイパスバルブの開弁を許可するようにしている。

【0054】

さらに、上記規定温度はＥＧＲガスの量が多いほど低くされている。これによって、ＥＧＲガスの量が多いときには、ＥＧＲガスの温度がより低くなければバイパスバルブ７５が開弁されなくなる。そのため、バイパスバルブ７５の耐久性の低下をより確実に抑制することができる。

【0055】

なお、本実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・沸騰回避処理を次のように行ってもよい。
冷却系制御部１２は、通常冷媒流量ＶＣに基づいてポンプ６２を制御する一方で、沸騰回避冷媒流量ＶＢを都度算出する。沸騰予測部１１は、沸騰回避冷媒流量ＶＢ及び通常冷媒流量ＶＣを参照して両者の値を比較する。そして、沸騰回避冷媒流量ＶＢが通常冷媒流量ＶＣよりも大きくなったとき、冷却系制御部１２は沸騰回避冷媒流量ＶＢに基づいてポンプ６２を駆動制御する。

【0056】

なお、沸騰回避冷媒流量ＶＢは、次のように算出することができる。制御装置１０には、外気温度センサ８４によって検出される外気温ＴＨＯと、インタークーラ６１に流入する空気温度ＴＨＩＢと、吸入空気量ＧＡとの関係に基づいて、インタークーラ６１を循環する冷媒の沸騰を抑制することのできる冷媒流量である沸騰回避冷媒流量ＶＢを設定する冷媒流量演算マップが予め記憶されている。当該演算マップに基づいて、沸騰回避冷媒流量ＶＢを算出する。このように内燃機関２０の運転状態に基づいて算出される沸騰回避冷媒流量ＶＢは、インタークーラ６１を循環する冷媒の沸騰を抑制することのできる冷媒流量として算出されるものである。そのため、沸騰回避冷媒流量ＶＢが通常冷媒流量ＶＣよりも大きな値として算出されたことをもって、通常冷媒流量ＶＣと等しい量の冷媒を導出していたのでは冷媒が沸騰すると予測することができる。すなわち、沸騰予測条件が成立しているか否かを、沸騰回避冷媒流量ＶＢと通常冷媒流量ＶＣとを比較することで判定することができる。

【0057】

この場合、沸騰予測部１１は図２に示すステップＳ１０１にて、沸騰予測条件が成立しているか否かの判定を沸騰回避冷媒流量ＶＢと通常冷媒流量ＶＣとを比較することによって行う。具体的には、沸騰回避冷媒流量ＶＢが通常冷媒流量ＶＣよりも大きな値であるときに沸騰予測条件が成立していると判定する。

【0058】

通常冷媒流量ＶＣが沸騰回避冷媒流量ＶＢ以上である場合、すなわち沸騰予測条件が成立していない場合、沸騰予測フラグをオフにする。一方、沸騰回避冷媒流量ＶＢが通常冷媒流量ＶＣよりも大きい場合、すなわち沸騰予測判定が成立している場合、沸騰予測フラグをオンにする。沸騰予測フラグがオンであるときには、ここで算出した沸騰回避冷媒流量ＶＢを、図３に示すステップＳ２０３にて冷媒流量ＶＦとして設定することによって、冷媒流量を増加させる沸騰回避処理を実行する。

【0059】

・上記実施形態では、沸騰予測部１１と冷却系制御部１２とＥＧＲ制御部１３を備える制御装置１０を例示した。沸騰予測部１１、冷却系制御部１２及びＥＧＲ制御部１３が各別の、又はいくつかの制御装置として構成されており、そうした各別の制御装置を統括するメイン制御装置を含む制御装置群によって内燃機関の制御装置が構成されていてもよい。

【0060】

・上記実施形態では、演算マップを参照してＥＧＲ率を設定した。図４に示すステップＳ３０４の処理において、通常ＥＧＲ率よりも低くなる値を回避ＥＧＲ率として設定すればよく、演算マップを用いなくてもよい。例えば、通常ＥＧＲ率に「１．０」よりも小さな正の値を乗算して、その積を回避ＥＧＲ率とすることもできる。

【0061】

・上記実施形態では、バイパスバルブ７５の開弁条件が成立しているか否かを、ＥＧＲガスの量及びＥＧＲガスの温度の両者を用いて判定した。必ずしもＥＧＲガスの量及びＥＧＲガスの温度の両者を用いた判定を行わなくてもよい。例えば、ＥＧＲガスの量が規定量以上であることをもって開弁条件が成立していると判定してもよい。また、ＥＧＲガスの温度が規定温度以上であることをもって開弁条件が成立していると判定してもよい。

【0062】

・上記実施形態では、沸騰回避処理が実行されているときにバイパスバルブ開弁条件が成立していれば、バイパスバルブ７５の開弁制御を行った。こうした処理を実行しなくてもよい。つまり、図４に示すステップＳ３０６以降の処理を行わなくてもよい。こうした構成においても上記実施形態と同様に、凝縮水の発生を抑制する効果を奏することができる。

【0063】

・沸騰回避処理が実行されているときに、内燃機関２０の機関運転領域に係わらずＥＧＲ率を低下させるようにすることもできる。こうした構成においても上記実施形態と同様に、凝縮水の発生を抑制する効果を奏することができる。

【0064】

・沸騰回避処理が実行されているときに、ＥＧＲガスの量を「０」にしてもよい。例えば、図４を参照して説明したルーチンに代わり図８に示すルーチンに従った処理を実行してもよい。この処理を開始すると、まずステップＳ３０１において、沸騰回避冷媒流量ＶＢが冷媒流量ＶＦとして設定されているか否かを判定する。沸騰回避冷媒流量ＶＢが冷媒流量ＶＦとして設定されていない場合（Ｓ３０１：ＮＯ）、ステップＳ３０２の処理に続いてステップＳ３０３の処理が行われて本ルーチンが終了される。一方、沸騰回避冷媒流量ＶＢが冷媒流量ＶＦとして設定されている場合（Ｓ３０１：ＹＥＳ）、ステップＳ３１４以降の処理が行われる。ステップＳ３１４では、還流されるＥＧＲガスの流量を「０」にするべくＥＧＲバルブ７３の開度が設定される。そして、ステップＳ３０３にて、ＥＧＲバルブ７３が制御される。つまり、ステップＳ３１４に続くステップＳ３０３の処理によって、ＥＧＲバルブ７３が閉弁される。すなわち、沸騰回避処理が実行されているときに、ＥＧＲガスの流量を「０」にすることができる。このように、沸騰回避処理が実行されているときにＥＧＲ機構７０による排気の還流を停止することによっても、上記実施形態と同様に凝縮水の発生を抑制する効果を奏することができる。

【符号の説明】

【0065】

１０…制御装置、１１…沸騰予測部、１２…冷却系制御部、１３…ＥＧＲ制御部、２０…内燃機関、３０…吸気通路、３１…吸気マニホールド、４０…排気通路、４１…排気マニホールド、５０…過給機、５１…コンプレッサ、５２…タービン、６０…冷却系、６１…インタークーラ、６２…ポンプ、６３…ラジエータ、６４…冷媒通路、７０…ＥＧＲ機構、７１…ＥＧＲ通路、７２…ＥＧＲクーラ、７３…ＥＧＲバルブ、７４…バイパス通路、７５…バイパスバルブ、８１…エアフロメータ、８２…Ｉ／Ｃ入温度センサ、８３…Ｉ／Ｃ出温度センサ、８４…外気温度センサ、８５…ポンプ回転数センサ、８６…吸気圧センサ、８７…回転数センサ、８８…ＥＧＲガス温度センサ、８９…湿度センサ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】