WO2016178303A1 - 内燃機関の低水温冷却装置 - Google Patents

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WO2016178303A1
WO2016178303A1 PCT/JP2016/002028 JP2016002028W WO2016178303A1 WO 2016178303 A1 WO2016178303 A1 WO 2016178303A1 JP 2016002028 W JP2016002028 W JP 2016002028W WO 2016178303 A1 WO2016178303 A1 WO 2016178303A1
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egr
egr cooler
combustion engine
cooling
internal combustion
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PCT/JP2016/002028
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敬太郎 南
宮川　雅志
英明 市原
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株式会社デンソー
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Publication date
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    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present disclosure relates to a low water temperature cooling device for an internal combustion engine including a low water temperature cooling water circuit that circulates cooling water among an intercooler, an EGR cooler, and a radiator.
  • An internal combustion engine mounted on a vehicle is equipped with an EGR device that recirculates a part of exhaust gas to the intake passage as EGR gas for the purpose of improving fuel efficiency, reducing knocking and exhaust emission.
  • EGR device that recirculates a part of exhaust gas to the intake passage as EGR gas for the purpose of improving fuel efficiency, reducing knocking and exhaust emission.
  • condensed water may be generated when the intake gas mixed with EGR gas and intake air (fresh air) is cooled by the intercooler. Condensed water may cause corrosion of metal parts.
  • Patent Document 1 As a technique for suppressing the generation of condensed water in the intercooler, for example, there is one described in Patent Document 1.
  • This system has a cooling water circuit that circulates cooling water between the intercooler and the EGR cooler, cools the EGR gas with the EGR cooler, forcibly generates condensed water, and collects the condensed water at the trap section. After the dehumidification, the EGR gas is recirculated to the intake passage while the EGR gas is warmed by the EGR heater and the relative humidity is lowered.
  • the inventor is researching a system with a low water temperature cooling water circuit that circulates cooling water between the intercooler, the EGR cooler, and the radiator, and the following new problems have been found in the research process. .
  • An object of the present disclosure is to provide a low water temperature cooling device for an internal combustion engine that can suppress the generation of condensed water during transient operation.
  • a low water temperature cooling device for an internal combustion engine includes an EGR device that recirculates a part of exhaust gas of the internal combustion engine to the intake passage as EGR gas, an intercooler that cools the intake gas of the internal combustion engine, and EGR gas.
  • the first increase control for increasing the flow rate of the cooling water flowing through the EGR cooler and the radiator fan for cooling the radiator Comprising a second increasing control for increasing the amount, and a control unit for performing at least one of prohibition control to prohibit the reflux of the EGR gas.
  • the first increase control is performed to increase the flow rate of the cooling water flowing through the EGR cooler, thereby passing the EGR cooler. It is possible to reduce a delay until the cooled water reaches the radiator. As a result, it is possible to reduce the amount of relatively warm cooling water that passes through the radiator before the amount of heat received by the EGR cooler decreases after the amount of heat released by the radiator decreases. Thereby, after starting deceleration, the temperature rise of the cooling water that has passed through the radiator can be suppressed, the temperature rise of the cooling water flowing into the EGR cooler can be suppressed, and the cooling performance of the EGR cooler becomes insufficient. Can be avoided.
  • the EGR gas can be sufficiently cooled by the EGR cooler to sufficiently dehumidify the EGR gas, and the generation of condensed water in the intercooler can be suppressed.
  • the second increase control for increasing the air volume of the radiator fan is executed, thereby suppressing the decrease in the heat radiation amount in the radiator. be able to.
  • the EGR gas can be sufficiently cooled by the EGR cooler to sufficiently dehumidify the EGR gas, and the generation of condensed water in the intercooler can be suppressed.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an engine control system according to a first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a low water temperature cooling system
  • FIG. 3 is a time chart for explaining the cooling performance degradation of the EGR cooler.
  • FIG. 4 is a time chart for explaining the effects of the first embodiment.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a process flow of the condensed water suppression control routine of the first embodiment.
  • FIG. 6 is a flowchart showing the flow of processing of the condensed water suppression control routine of the second embodiment.
  • FIG. 7 is a flowchart showing the flow of processing of the condensed water suppression control routine of the third embodiment.
  • Example 1 of the present disclosure will be described with reference to FIGS.
  • An air cleaner 13 is provided at the most upstream portion of the intake pipe 12 (intake passage) of the engine 11 that is an internal combustion engine.
  • An air flow meter 14 for detecting the intake air amount is provided on the downstream side of the air cleaner 13.
  • the exhaust pipe 15 of the engine 11 is provided with a catalyst 16 such as a three-way catalyst that purifies CO, HC, NO X and the like in the exhaust gas.
  • the engine 11 is equipped with an exhaust turbine driven supercharger 17 for supercharging intake gas.
  • the intake gas may be only intake air (fresh air) or may be a mixed gas of intake air and EGR gas.
  • an exhaust turbine 18 is disposed on the upstream side of the catalyst 16 in the exhaust pipe 15, and a compressor 19 is disposed on the downstream side of the air flow meter 14 in the intake pipe 12.
  • the supercharger 17 is connected so that the exhaust turbine 18 and the compressor 19 rotate integrally, and the exhaust turbine 18 is rotationally driven by the kinetic energy of the exhaust gas, so that the compressor 19 is rotationally driven to suck the intake gas.
  • Supercharge is connected so that the exhaust turbine 18 and the compressor 19 rotate integrally, and the exhaust turbine 18 is rotationally driven by the kinetic energy of the exhaust gas, so that the compressor 19 is rotationally driven to suck the intake gas.
  • a throttle valve 20 whose opening degree is adjusted by a motor (not shown) is provided on the downstream side of the compressor 19 in the intake pipe 12.
  • a water-cooled intercooler 21 that cools the intake gas is provided integrally with a surge tank (not shown) on the downstream side of the throttle valve 20.
  • the intercooler 21 cools the suction gas heated by the supercharger 17 and heated with cooling water. Thereby, the in-cylinder filling efficiency of intake gas can be increased and the output of the engine 11 can be increased.
  • a fuel injection valve (not shown) for performing in-cylinder injection or intake port injection is attached to each cylinder of the engine 11.
  • a spark plug (not shown) is attached to the cylinder head of the engine 11 for each cylinder, and the air-fuel mixture in each cylinder is ignited by spark discharge of each spark plug.
  • the engine 11 is equipped with an LPL type (low pressure loop type) EGR device 22 that recirculates a part of the exhaust gas from the exhaust pipe 15 to the intake pipe 12 as EGR gas.
  • an EGR pipe 23 is connected between a downstream side of the exhaust turbine 18 in the exhaust pipe 15 (for example, a downstream side of the catalyst 16) and an upstream side of the compressor 19 in the intake pipe 12.
  • the EGR pipe 23 is provided with an EGR valve 24 that adjusts the EGR gas flow rate.
  • the EGR gas flow rate is the flow rate of the EGR gas that has passed through the EGR pipe 23 (EGR device 22).
  • the EGR pipe 23 has a water-cooled EGR cooler 25 that cools the EGR gas, a separator 26 that separates and collects condensed water in the EGR gas that has passed through the EGR cooler 25, and passes through the separator 26. And an EGR heater 27 for warming the EGR gas.
  • the EGR cooler 25 cools the EGR gas with low-temperature cooling water that is cooling water for the intercooler 21 to forcibly generate condensed water.
  • the separator 26 separates and collects the condensed water in the EGR gas.
  • the condensed water collected by the separator 26 is discharged to the exhaust pipe 15 through the pipe 28.
  • the EGR heater 27 warms the EGR gas with high-temperature cooling water that is cooling water for the engine 11 and reduces the relative humidity of the EGR gas.
  • an outside air temperature sensor 29 for detecting the outside air temperature and an outside air humidity sensor 30 for detecting the outside air humidity are provided in a location that is not easily affected by the heat of the engine 11 such as the upstream portion of the intake pipe 12 or the outside of the intake pipe 12. ing.
  • the outputs of these various sensors are input to an electronic control unit (ECU) 33.
  • the ECU 33 is mainly composed of a microcomputer, and executes various engine control programs stored in a built-in ROM (storage medium), thereby depending on the engine operating state, the fuel injection amount, the ignition timing.
  • the throttle opening (intake air amount) and the like are controlled.
  • the ECU 33 calculates the target EGR rate according to the engine operating state (for example, the engine speed and the engine load), and controls the opening degree of the EGR valve 24 so as to realize the target EGR rate.
  • the engine operating state for example, the engine speed and the engine load
  • Cooling water is circulated between the inlet channel 35 connected to the inlet of the radiator (low water temperature radiator) 34 and the outlet channel 36 connected to the outlet of the low water temperature radiator 34 via the intercooler 21.
  • An intercooler flow path 37 and an EGR cooler flow path 38 for circulating cooling water through the EGR cooler 25 are connected in parallel.
  • a low water temperature cooling water circuit 39 for circulating the cooling water cooled by the low water temperature radiator 34 to the intercooler 21 and the EGR cooler 25 is formed.
  • the low water temperature cooling device of the engine 11 having the EGR device 22 and the low water temperature cooling water circuit 39 includes the ECU 33.
  • an electric water pump 40 is provided in the outlet flow path 36, and a flow control valve 41 is provided in a branch portion between the intercooler flow path 37 and the EGR cooler flow path 38.
  • the flow control valve 41 is configured to use a motor or the like as a drive source and adjust the flow rate ratio of the cooling water flowing through the intercooler 21 and the cooling water flowing through the EGR cooler 25 according to the operating position of the valve body.
  • the flow rate control valve 41 is biased toward the initial position (position where the flow rate ratio of the cooling water flowing through the intercooler 21 is maximized), and when the energization is stopped, the valve body returns to the initial position and the intercooler.
  • the self-returning function for returning to a state where the flow rate ratio of the cooling water flowing to 21 becomes maximum for example, 100%
  • the intercooler flow path 37 is provided with a first cooling water temperature sensor 42 that detects the outflow water temperature Toic of the intercooler 21 (the temperature of the cooling water that has passed through the intercooler 21).
  • the EGR cooler flow path 38 is provided with a second cooling water temperature sensor 43 that detects the outflow water temperature Toec of the EGR cooler 25 (the temperature of the cooling water that has passed through the EGR cooler 25).
  • an electric radiator fan 44 for cooling the radiator 34 is provided in the vicinity of the low water temperature radiator 34.
  • condensed water may be generated when the intake gas mixed with the EGR gas and the intake air (fresh air) is cooled by the intercooler 21.
  • the condensed water may cause corrosion of metal parts.
  • the EGR gas is dehumidified by cooling the EGR gas with the EGR cooler 25 to forcibly generate condensed water, and separating and collecting the condensed water in the EGR gas with the separator 26. Thereafter, the EGR gas is recirculated to the intake pipe 12 while the EGR gas is heated by the EGR heater 27 and the relative humidity is lowered.
  • the amount of heat received by the cooling water (Qiec) in the EGR cooler 25 decreases as the EGR gas flow rate decreases, and the radiator 34 increases as the vehicle speed (V) decreases.
  • the amount of heat radiation (Qor) of the cooling water in the chamber decreases.
  • a delay corresponding to the volume from the EGR cooler 25 to the radiator 34 occurs until the cooling water that has passed through the EGR cooler 25 reaches the radiator 34. Therefore, even after the amount of heat radiation in the radiator 34 has decreased, the EGR cooler The relatively warm cooling water before the amount of heat received at 25 passes through the radiator 34.
  • the outflow water temperature (Tor) of the radiator 34 (temperature of the cooling water that has passed through the radiator 34) temporarily rises, and then the inflow water temperature (Tiec) of the EGR cooler 25.
  • the temperature of the cooling water flowing into the EGR cooler 25 may temporarily rise, and the cooling performance of the EGR cooler 25 may be temporarily insufficient.
  • the EGR gas cannot be sufficiently cooled by the EGR cooler 25 and the EGR gas cannot be sufficiently dehumidified during the transient operation where the acceleration is re-accelerated after the deceleration, and the intake gas is condensed when the intercooler 21 is cooled. Water may be generated. As shown in FIG. 3, the amount of heat received by the cooling water in the radiator 34 is indicated by Qir.
  • the following control is performed by executing the condensed water suppression control routine of FIG.
  • the control for cooling and dehumidifying the EGR gas by the EGR cooler 25 it is predicted whether or not the cooling performance of the EGR cooler 25 becomes insufficient based on at least one of the engine operating state and the outside air environment.
  • the first increase control for increasing the flow rate of the cooling water flowing through the EGR cooler 25 and the second increase control for increasing the air volume of the radiator fan 44 are performed. Execute.
  • the first increase control for increasing the flow rate of the cooling water flowing through the EGR cooler 25 is executed, and the EGR is performed.
  • the delay until the cooling water that has passed through the cooler 25 reaches the radiator 34 can be reduced.
  • the amount of relatively warm cooling water that passes through the radiator 34 before the amount of heat received by the EGR cooler 25 decreases after the amount of heat released by the radiator 34 decreases can be reduced. it can.
  • the second heat increase control for increasing the air volume of the radiator fan 44 is executed, thereby reducing the heat radiation amount in the radiator 34. Can be suppressed. Also by this, after the start of deceleration, the rise of the outflow water temperature of the radiator 34 can be suppressed, the rise of the inflow water temperature of the EGR cooler 25 can be suppressed, and the cooling performance of the EGR cooler 25 is prevented from becoming insufficient. can do.
  • the condensate water suppression control routine shown in FIG. 5 is repeatedly executed at predetermined intervals during the execution of the control for cooling and dehumidifying the EGR gas by the EGR cooler 25.
  • this routine is started, first, at 101, the engine operating state (for example, engine load, engine speed, EGR gas flow rate, outflow water temperature of the EGR cooler 25, etc.) and the outside air environment (for example, outside air temperature, outside air humidity, etc.). ) To get.
  • the engine operating state for example, engine load, engine speed, EGR gas flow rate, outflow water temperature of the EGR cooler 25, etc.
  • the outside air environment for example, outside air temperature, outside air humidity, etc.
  • the process 102 serves as a prediction unit.
  • the inflow water temperature of the EGR cooler 25 is predicted based on one or more of the engine load, the engine rotation speed, the EGR gas flow rate, the outflow water temperature of the EGR cooler 25, and the like. Further, an allowable upper limit value (for example, an upper limit value of the inflow water temperature of the EGR cooler 25 necessary to ensure the cooling performance necessary for the EGR cooler 25) is set according to the outside air temperature and the outside air humidity. Then, whether or not the inflow water temperature of the EGR cooler 25 exceeds the allowable upper limit value is predicted depending on whether the predicted value of the inflow water temperature of the EGR cooler 25 is higher than the allowable upper limit value.
  • an allowable upper limit value for example, an upper limit value of the inflow water temperature of the EGR cooler 25 necessary to ensure the cooling performance necessary for the EGR cooler 25
  • the process proceeds to 103, and the first increase control for increasing the flow rate of the cooling water flowing through the EGR cooler 25 and the second increase control for increasing the air volume of the radiator fan 44 are executed.
  • the process 103 serves as a control unit.
  • the flow rate control valve 41 is controlled so as to increase the flow rate ratio of the cooling water flowing to the EGR cooler 25, or the discharge amount of the water pump 40 is increased.
  • the water pump 40 is controlled so as to increase the flow rate of the cooling water flowing through the EGR cooler 25.
  • the flow rate of the cooling water flowing through the EGR cooler 25 may be controlled according to the engine operating state and the outside air environment.
  • the radiator fan 44 is switched from the stopped state to the rotating state, or the radiator fan 44 is controlled so as to increase the rotational speed of the radiator fan 44. Increase air volume.
  • the air volume of the radiator fan 44 may be controlled according to the engine operating state and the outside air environment.
  • the cooling that flows to the EGR cooler 25 is performed.
  • a first increase control for increasing the flow rate of water and a second increase control for increasing the air volume of the radiator fan 44 are executed.
  • the EGR gas can be sufficiently cooled by the EGR cooler 25 to sufficiently dehumidify the EGR gas, and the generation of condensed water in the intercooler 21 can be suppressed. it can.
  • the cooling performance of the EGR cooler 25 when it is predicted that the inflow water temperature of the EGR cooler 25 exceeds the allowable upper limit value, it is predicted that the cooling performance of the EGR cooler 25 becomes insufficient. Thereby, it can be accurately predicted that the cooling performance of the EGR cooler 25 will be insufficient.
  • the inflow water temperature of the EGR cooler 25 is predicted based on the operation state parameters such as the engine load, the engine rotation speed, the EGR gas flow rate, and the outflow water temperature of the EGR cooler 25. Since the inflow water temperature of the EGR cooler 25 changes according to these operation state parameters, the inflow water temperature of the EGR cooler 25 can be accurately predicted by using these operation state parameters. Further, an allowable upper limit value is set according to the outside air temperature and the outside air humidity. The cooling performance required for the EGR cooler 25 changes according to the outside air temperature and the outside air humidity, and the allowable upper limit value of the inflow water temperature of the EGR cooler 25 changes. Therefore, if the outside air temperature and the outside air humidity are used, the allowable upper limit value is set. It can be set appropriately.
  • the separator 26 that separates and collects the condensed water in the EGR gas that has passed through the EGR cooler 25 and the EGR heater 27 that warms the EGR gas that has passed through the separator 26 are provided.
  • production suppression effect of the condensed water in the cooler 21 can be heightened.
  • the cooling that flows to the EGR cooler 25 is performed.
  • Both the first increase control for increasing the flow rate of water and the second increase control for increasing the air flow rate of the radiator fan 44 are executed, but the present invention is not limited to this, and the flow rate of the cooling water flowing to the EGR cooler 25 is increased. Only one of the first increase control and the second increase control for increasing the air volume of the radiator fan 44 may be executed.
  • Example 2 of the present disclosure will be described with reference to FIG. However, description of substantially the same parts as those in the first embodiment will be omitted or simplified, and different parts from the first embodiment will be mainly described.
  • routine proceeds to 202, where it is determined whether or not the engine 11 is in a predetermined deceleration state, so that the cooling performance of the EGR cooler 25 is insufficient (that is, the inflow water temperature of the EGR cooler 25 exceeds the allowable upper limit value). State) is predicted. In this case, for example, whether or not the vehicle is in a predetermined deceleration state is determined based on whether or not the amount of decrease in engine load or engine speed per predetermined time is a predetermined value or more.
  • the process proceeds to 203, where the first increase control for increasing the flow rate of the cooling water flowing through the EGR cooler 25 and the second increase control for increasing the air volume of the radiator fan 44 are executed.
  • the process 202 serves as a prediction unit.
  • the process 203 serves as a control unit.
  • the flow rate of the cooling water flowing through the EGR cooler 25 is increased when the engine 11 is in a predetermined deceleration state (that is, when it is predicted that the cooling performance of the EGR cooler 25 is insufficient).
  • Both the first increase control and the second increase control for increasing the air volume of the radiator fan 44 are not limited thereto, and the first increase control for increasing the flow rate of the cooling water flowing to the EGR cooler 25.
  • only one of the second increase control for increasing the air volume of the radiator fan 44 may be executed.
  • Example 3 of the present disclosure will be described with reference to FIG. However, description of substantially the same parts as those in the first embodiment will be omitted or simplified, and different parts from the first embodiment will be mainly described.
  • the ECU 33 executes the condensate water suppression control routine of FIG. 7, so that the first increase control for increasing the flow rate of the cooling water flowing through the EGR cooler 25 and the second increase for increasing the air volume of the radiator fan 44 are performed.
  • the prohibition control for prohibiting the recirculation of the EGR gas is executed.
  • the process proceeds to 302, where it is predicted whether or not the cooling performance of the EGR cooler 25 becomes insufficient by predicting whether or not the inflow water temperature of the EGR cooler 25 exceeds the allowable upper limit value.
  • the process proceeds to 303, and whether or not the first increase control for increasing the flow rate of the cooling water flowing through the EGR cooler 25 can be executed, for example, the state of the water pump 40, the state of the flow control valve 41, the battery (not shown). Judgment) and the like.
  • the process 302 serves as a prediction unit.
  • the process 304 serves as a control unit.
  • the process proceeds to 305, where it is determined whether or not the second increase control for increasing the air volume of the radiator fan 44 can be executed based on the state of the radiator fan 44, the state of the battery (not shown), and the like.
  • the process proceeds to 307, and the second increase control for increasing the air volume of the radiator fan 44 is executed.
  • both the first increase control for increasing the flow rate of the cooling water flowing through the EGR cooler 25 and the second increase control for increasing the air volume of the radiator fan 44 are executed.
  • the second increase control for increasing the air volume of the radiator fan 44 is not executed. This routine ends. In this case, only the first increase control for increasing the flow rate of the cooling water flowing through the EGR cooler 25 is executed.
  • the process proceeds to 306 and the second increase control for increasing the air volume of the radiator fan 44 is performed. It is determined whether or not execution is possible.
  • the process proceeds to 307, and the second increase control for increasing the air volume of the radiator fan 44 is executed. In this case, only the second increase control for increasing the air volume of the radiator fan 44 is executed.
  • the process 307 serves as a control unit.
  • the process proceeds to 308, and prohibition control for prohibiting the recirculation of EGR gas is executed.
  • the prohibition control for prohibiting the recirculation of the EGR gas the EGR valve 24 is maintained in the closed state, and the flow rate of the EGR gas recirculated to the intake pipe 12 is set to zero.
  • the recirculation of the EGR gas is prohibited until a predetermined time (for example, a time required for the inflow water temperature of the EGR cooler 25 to fall below the allowable upper limit value) elapses.
  • a predetermined time for example, a time required for the inflow water temperature of the EGR cooler 25 to fall below the allowable upper limit value
  • the recirculation of the EGR gas is prohibited until a period in which the temperature of the inflow water of the EGR cooler 25 exceeds a predetermined value (for example, an allowable upper limit value or a temperature slightly lower than that).
  • the process 308 serves as a control unit.
  • the prohibition control for prohibiting the recirculation of the EGR gas is executed.
  • the prohibition control for prohibiting the recirculation of the EGR gas is executed, and the EGR gas is not recirculated to the intake pipe 12. Can be.
  • the EGR gas is recirculated. Prohibit prohibition control. In this way, when it is predicted that the cooling performance of the EGR cooler 25 will be insufficient, the frequency of prohibiting the recirculation of the EGR gas can be reduced as much as possible.
  • the EGR when the prohibition control for prohibiting the recirculation of the EGR gas is executed, the EGR is performed until a predetermined time elapses or until a period of time when the temperature of the cooling water flowing into the EGR cooler is equal to or higher than a predetermined value. Prohibit gas recirculation. In this way, it can be avoided that the period during which the recirculation of the EGR gas is prohibited is unnecessarily long.
  • the present invention is not limited to this, and it may be predicted whether or not the cooling performance of the EGR cooler 25 is insufficient by determining whether or not the engine 11 is in a predetermined deceleration state.
  • the first increase control for increasing the flow rate of the cooling water flowing through the EGR cooler 25 and the air volume of the radiator fan 44 are increased. Only when both of the second increase control cannot be executed, the prohibition control for prohibiting the recirculation of the EGR gas is executed.
  • the present invention is not limited to this, and when it is predicted that the cooling performance of the EGR cooler 25 is insufficient, the first increase control for increasing the flow rate of the cooling water flowing to the EGR cooler 25 and the air volume of the radiator fan 44 are increased. You may make it perform prohibition control which prohibits recirculation
  • the flow control valve 41 is provided at the branch portion between the intercooler flow path 37 and the EGR cooler flow path 38.
  • the present invention is not limited to this.
  • the flow rate control valve 41 is provided in the intercooler flow path 37 and the flow rate of the cooling water flowing through the intercooler 21 is adjusted by the flow rate control valve 41, whereby the intercooler 21 and the EGR cooler are adjusted.
  • the flow rate ratio of the cooling water flowing to 25 may be adjusted.
  • the flow rate control valve 41 is provided in the EGR cooler flow path 38, and the flow rate of the coolant flowing through the intercooler 21 and the EGR cooler 25 is adjusted by adjusting the flow rate of the coolant flowing through the EGR cooler 25 with the flow rate control valve 41.
  • the ratio may be adjusted.
  • some or all of the functions executed by the ECU 33 are implemented in hardware by one or a plurality of ICs. It may be configured.

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Abstract

内燃機関（１１）の排出ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気通路（１２）へ還流させるＥＧＲ装置（２２）と、内燃機関の吸入ガスを冷却するインタークーラ（２１）とＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ（２５）とラジエータ（３４）との間で冷却水を循環させる低水温冷却水回路（３９）とを備えた内燃機関の低水温冷却装置において、ＥＧＲクーラでＥＧＲガスを冷却して除湿する制御の実行中に、内燃機関の運転状態と外気環境のうちの少なくとも一方に基づいてＥＧＲクーラの冷却性能が不足した状態になるか否かを予測する予測ユニット（３３、１０２、２０２、３０２）と、予測ユニットでＥＧＲクーラの冷却性能が不足した状態になると予測したときに、ＥＧＲクーラに流れる冷却水の流量を増量する第１増量制御と、ラジエータを冷却するラジエータファン（４４）の風量を増量する第２増量制御と、ＥＧＲガスの還流を禁止する禁止制御のうちの少なくとも一つを実行する制御ユニット（３３、１０３、２０３、３０４、３０７、３０８）とを備えている内燃機関の低水温冷却装置。

Description

内燃機関の低水温冷却装置 関連出願の相互参照
　本出願は、２０１５年５月７日に出願された日本特許出願番号２０１５－９４７８６号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
　本開示は、インタークーラとＥＧＲクーラとラジエータとの間で冷却水を循環させる低水温冷却水回路を備えた内燃機関の低水温冷却装置に関するものである。
　車両に搭載される内燃機関においては、燃費向上、ノッキングや排気エミッションの低減等を目的として、排出ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気通路へ還流させるＥＧＲ装置を搭載する。しかし、吸気通路へ還流されるＥＧＲガス中の水分が多いと、ＥＧＲガスと吸入空気（新気）が混合した吸入ガスがインタークーラで冷却されたときに凝縮水が発生することがあり、この凝縮水により金属部品の腐食等が発生する可能性がある。
　そこで、インタークーラでの凝縮水の発生を抑制する技術として、例えば、特許文献１に記載されたものがある。このものは、インタークーラとＥＧＲクーラに冷却水を循環させる冷却水回路を設け、ＥＧＲクーラでＥＧＲガスを冷却して強制的に凝縮水を発生させて、その凝縮水をトラップ部で捕集して除湿した後、ＥＧＲヒータでＥＧＲガスを暖めて相対湿度を低下させた状態でＥＧＲガスを吸気通路へ還流させる。
特開２００９－１７４４４４号公報
　発明者は、インタークーラとＥＧＲクーラとラジエータとの間で冷却水を循環させる低水温冷却水回路を備えたシステムを研究しているが、その研究過程で次のような新たな課題が判明した。
　内燃機関の減速時には、ＥＧＲガス流量の低下に伴ってＥＧＲクーラでの冷却水の受熱量が低下すると共に、車速の低下に伴ってラジエータでの冷却水の放熱量が低下する。しかし、ＥＧＲクーラを通過した冷却水がラジエータに到達するまでには、ＥＧＲクーラからラジエータまでの容積分の遅れが生じるため、ラジエータでの放熱量が低下した後も、ＥＧＲクーラでの受熱量が低下する前の比較的暖かい冷却水がラジエータを通過する。このため、減速開始後に、ラジエータを通過した冷却水の温度が一時的に上昇し、その後、ＥＧＲクーラへ流入する冷却水の温度が一時的に上昇して、ＥＧＲクーラの冷却性能が一時的に不足した状態になることがある。このため、減速後に再加速する過渡運転時に、ＥＧＲクーラでＥＧＲガスを十分に冷却できず、ＥＧＲガスを十分に除湿できない可能性があり、インタークーラで吸入ガスが冷却されたときに凝縮水が発生する可能性がある。
　本開示の目的は、過渡運転時の凝縮水の発生を抑制することができる内燃機関の低水温冷却装置を提供することにある。
　本開示の一態様による内燃機関の低水温冷却装置は、内燃機関の排出ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気通路へ還流させるＥＧＲ装置と、内燃機関の吸入ガスを冷却するインタークーラとＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラとラジエータとの間で冷却水を循環させる低水温冷却水回路とを備えた内燃機関の低水温冷却装置であって、ＥＧＲクーラでＥＧＲガスを冷却して除湿する制御の実行中に、内燃機関の運転状態と外気環境のうちの少なくとも一方に基づいてＥＧＲクーラの冷却性能が不足した状態になるか否かを予測する予測ユニットと、この予測ユニットでＥＧＲクーラの冷却性能が不足した状態になると予測したときに、ＥＧＲクーラに流れる冷却水の流量を増量する第１増量制御と、ラジエータを冷却するラジエータファンの風量を増量する第２増量制御と、ＥＧＲガスの還流を禁止する禁止制御のうちの少なくとも一つを実行する制御ユニットとを備える。
　この構成では、内燃機関の減速時にＥＧＲクーラの冷却性能が不足した状態になると予測したときに、ＥＧＲクーラに流れる冷却水の流量を増量する第１増量制御を実行することで、ＥＧＲクーラを通過した冷却水がラジエータに到達するまでの遅れを低減することができる。これにより、ラジエータでの放熱量が低下した後に、ＥＧＲクーラでの受熱量が低下する前の比較的暖かい冷却水がラジエータを通過する量を低減することができる。これにより、減速開始後に、ラジエータを通過した冷却水の温度上昇を抑制して、ＥＧＲクーラへ流入する冷却水の温度上昇を抑制することができ、ＥＧＲクーラの冷却性能が不足した状態になることを回避することができる。これにより、減速後に再加速する過渡運転時に、ＥＧＲクーラでＥＧＲガスを十分に冷却して、ＥＧＲガスを十分に除湿することができ、インタークーラでの凝縮水の発生を抑制することができる。
　また、内燃機関の減速時にＥＧＲクーラの冷却性能が不足した状態になると予測したときに、ラジエータファンの風量を増量する第２増量制御を実行することで、ラジエータでの放熱量の低下を抑制することができる。これにより、減速開始後に、ラジエータを通過した冷却水の温度上昇を抑制して、ＥＧＲクーラへ流入する冷却水の温度上昇を抑制することができ、ＥＧＲクーラの冷却性能が不足した状態になることを回避することができる。これにより、減速後に再加速する過渡運転時に、ＥＧＲクーラでＥＧＲガスを十分に冷却して、ＥＧＲガスを十分に除湿することができ、インタークーラでの凝縮水の発生を抑制することができる。
　また、内燃機関の減速時にＥＧＲクーラの冷却性能が不足した状態になると予測したときに、ＥＧＲガスの還流を禁止する禁止制御を実行することで、減速後に再加速する過渡運転時に、ＥＧＲクーラの冷却性能が不足した状態になったとしても、インタークーラでの凝縮水の発生を抑制することができる。
　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図１は本開示の実施例１におけるエンジン制御システムの概略構成を示す図であり、 図２は低水温冷却システムの概略構成を示す図であり、 図３はＥＧＲクーラの冷却性能低下を説明するタイムチャートであり、 図４は実施例１の効果を説明するタイムチャートであり、 図５は実施例１の凝縮水抑制制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャートであり、 図６は実施例２の凝縮水抑制制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャートであり、 図７は実施例３の凝縮水抑制制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。
　以下、本開示を実施するための形態を具体化した幾つかの実施例を説明する。
　本開示の実施例１を図１乃至図５に基づいて説明する。
　まず、図１に基づいてエンジン制御システムの概略構成を説明する。
　内燃機関であるエンジン１１の吸気管１２（吸気通路）の最上流部には、エアクリーナ１３が設けられている。このエアクリーナ１３の下流側に、吸入空気量を検出するエアフローメータ１４が設けられている。一方、エンジン１１の排気管１５には、排出ガス中のＣＯ、ＨＣ、ＮＯＸ等を浄化する三元触媒等の触媒１６が設置されている。
　このエンジン１１には、吸入ガスを過給する排気タービン駆動式の過給機１７が搭載されている。ここで、吸入ガスは、吸入空気（新気）のみの場合もあるが、吸入空気とＥＧＲガスとの混合ガスの場合もある。過給機１７は、排気管１５のうちの触媒１６の上流側に排気タービン１８が配置され、吸気管１２のうちのエアフローメータ１４の下流側にコンプレッサ１９が配置されている。この過給機１７は、排気タービン１８とコンプレッサ１９とが一体的に回転するように連結され、排出ガスの運動エネルギで排気タービン１８を回転駆動することでコンプレッサ１９を回転駆動して吸入ガスを過給する。
　吸気管１２のうちのコンプレッサ１９の下流側には、モータ（図示せず）によって開度調節されるスロットルバルブ２０が設けられている。このスロットルバルブ２０の下流側に、吸入ガスを冷却する水冷式のインタークーラ２１がサージタンク（図示せず）と一体的に設けられている。このインタークーラ２１は、過給機１７で過給されて昇温した吸入ガスを冷却水で冷却する。これにより、吸入ガスの筒内充填効率を高めて、エンジン１１の出力を高めることができる。
　また、エンジン１１の各気筒毎に筒内噴射又は吸気ポート噴射を行う燃料噴射弁（図示せず）が取り付けられている。更にエンジン１１のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ（図示せず）が取り付けられ、各点火プラグの火花放電によって各気筒内の混合気に着火される。
　このエンジン１１には、排気管１５から排出ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気管１２へ還流させるＬＰＬ方式（低圧ループ方式）のＥＧＲ装置２２が搭載されている。このＥＧＲ装置２２は、排気管１５のうちの排気タービン１８の下流側（例えば触媒１６の下流側）と吸気管１２のうちのコンプレッサ１９の上流側との間にＥＧＲ配管２３が接続されている。このＥＧＲ配管２３に、ＥＧＲガス流量を調節するＥＧＲ弁２４が設けられている。この場合、ＥＧＲガス流量はＥＧＲ配管２３（ＥＧＲ装置２２）を通過したＥＧＲガスの流量である。更に、ＥＧＲ配管２３には、ＥＧＲガスを冷却する水冷式のＥＧＲクーラ２５と、このＥＧＲクーラ２５を通過したＥＧＲガス中の凝縮水を分離して捕集するセパレータ２６と、このセパレータ２６を通過したＥＧＲガスを暖めるＥＧＲヒータ２７とが設けられている。
　ＥＧＲクーラ２５は、インタークーラ２１の冷却水である低水温系の冷却水でＥＧＲガスを冷却して強制的に凝縮水を発生させる。セパレータ２６は、ＥＧＲガス中の凝縮水を分離して捕集する。セパレータ２６で捕集された凝縮水は、配管２８を通して排気管１５へ排出される。ＥＧＲヒータ２７は、エンジン１１の冷却水である高水温系の冷却水でＥＧＲガスを暖めてＥＧＲガスの相対湿度を低下させる。
　また、吸気管１２の上流部又は吸気管１２の外部等のエンジン１１の熱の影響を受け難い場所に、外気温度を検出する外気温度センサ２９と外気湿度を検出する外気湿度センサ３０が設けられている。
　これら各種センサの出力は、電子制御装置（ＥＣＵ）３３に入力される。このＥＣＵ３３は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御用のプログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて、燃料噴射量、点火時期、スロットル開度（吸入空気量）等を制御する。
　その際、ＥＣＵ３３は、エンジン運転状態（例えばエンジン回転速度とエンジン負荷等）に応じて目標ＥＧＲ率を算出し、この目標ＥＧＲ率を実現するようにＥＧＲ弁２４の開度を制御する。
　次に、図２に基づいて低水温冷却システムの概略構成を説明する。
　ラジエータ（低水温ラジエータ）３４の入口に接続された入口流路３５と、低水温ラジエータ３４の出口に接続された出口流路３６との間には、インタークーラ２１を介して冷却水を循環させるインタークーラ流路３７と、ＥＧＲクーラ２５を介して冷却水を循環させるＥＧＲクーラ流路３８とが並列に接続されている。これにより、低水温ラジエータ３４で冷却された冷却水をインタークーラ２１とＥＧＲクーラ２５とに循環させる低水温冷却水回路３９が形成されている。本実施例では、ＥＧＲ装置２２と低水温冷却水回路３９とを有するエンジン１１の低水温冷却装置は、ＥＣＵ３３を有する。
　この低水温冷却水回路３９は、出口流路３６に、電動式のウォータポンプ４０が設けられ、インタークーラ流路３７とＥＧＲクーラ流路３８との分岐部に、流量制御弁４１が設けられている。この流量制御弁４１は、モータ等を駆動源とし、弁体の動作位置に応じてインタークーラ２１に流れる冷却水とＥＧＲクーラ２５に流れる冷却水の流量比率を調節するように構成されている。また、流量制御弁４１は、弁体が初期位置（インタークーラ２１に流れる冷却水の流量比率が最大になる位置）の方向に付勢され、通電停止時に弁体が初期位置に戻ってインタークーラ２１に流れる冷却水の流量比率が最大（例えば１００％）になる状態に戻る自戻り機能を備えている。
　インタークーラ流路３７には、インタークーラ２１の流出水温Ｔｏｉｃ（インタークーラ２１を通過した冷却水の温度）を検出する第１冷却水温センサ４２が設けられている。ＥＧＲクーラ流路３８には、ＥＧＲクーラ２５の流出水温Ｔｏｅｃ（ＥＧＲクーラ２５を通過した冷却水の温度）を検出する第２冷却水温センサ４３が設けられている。また、低水温ラジエータ３４の近傍には、ラジエータ３４を冷却する電動式のラジエータファン４４が設けられている。
　ところで、吸気管１２へ還流されるＥＧＲガス中の水分が多いと、ＥＧＲガスと吸入空気（新気）が混合した吸入ガスがインタークーラ２１で冷却されたときに凝縮水が発生することがあり、この凝縮水により金属部品の腐食等が発生する可能性がある。
　この対策として、ＥＧＲクーラ２５でＥＧＲガスを冷却して強制的に凝縮水を発生させ、セパレータ２６でＥＧＲガス中の凝縮水を分離して捕集することで、ＥＧＲガスの除湿を行う。この後、ＥＧＲヒータ２７でＥＧＲガスを暖めて相対湿度を低下させた状態でＥＧＲガスを吸気管１２へ還流させる。
　図３に示すように、エンジン１１の減速時には、ＥＧＲガス流量の低下に伴ってＥＧＲクーラ２５での冷却水の受熱量（Ｑｉｅｃ）が低下すると共に、車速（Ｖ）の低下に伴ってラジエータ３４での冷却水の放熱量（Ｑｏｒ）が低下する。しかし、ＥＧＲクーラ２５を通過した冷却水がラジエータ３４に到達するまでには、ＥＧＲクーラ２５からラジエータ３４までの容積分の遅れが生じるため、ラジエータ３４での放熱量が低下した後も、ＥＧＲクーラ２５での受熱量が低下する前の比較的暖かい冷却水がラジエータ３４を通過する。このため、何も対策しないと、減速開始後に、ラジエータ３４の流出水温（Ｔｏｒ）（ラジエータ３４を通過した冷却水の温度）が一時的に上昇し、その後、ＥＧＲクーラ２５の流入水温（Ｔｉｅｃ）（ＥＧＲクーラ２５へ流入する冷却水の温度）が一時的に上昇して、ＥＧＲクーラ２５の冷却性能が一時的に不足した状態になることがある。このため、減速後に再加速する過渡運転時に、ＥＧＲクーラ２５でＥＧＲガスを十分に冷却できず、ＥＧＲガスを十分に除湿できない可能性があり、インタークーラ２１で吸入ガスが冷却されたときに凝縮水が発生する可能性がある。図３に示すように、ラジエータ３４での冷却水の受熱量はＱｉｒに示されている。
　そこで、本実施例１では、ＥＣＵ３３により図５の凝縮水抑制制御ルーチンを実行することで、次のような制御を行う。ＥＧＲクーラ２５でＥＧＲガスを冷却して除湿する制御の実行中に、エンジン運転状態と外気環境のうちの少なくとも一方に基づいてＥＧＲクーラ２５の冷却性能が不足した状態になるか否かを予測する。そして、ＥＧＲクーラ２５の冷却性能が不足した状態になると予測したときに、ＥＧＲクーラ２５に流れる冷却水の流量を増量する第１増量制御と、ラジエータファン４４の風量を増量する第２増量制御を実行する。
　このようにすれば、エンジン１１の減速時にＥＧＲクーラ２５の冷却性能が不足した状態になると予測したときに、ＥＧＲクーラ２５に流れる冷却水の流量を増量する第１増量制御を実行して、ＥＧＲクーラ２５を通過した冷却水がラジエータ３４に到達するまでの遅れを低減することができる。これにより、図４に示すように、ラジエータ３４での放熱量が低下した後に、ＥＧＲクーラ２５での受熱量が低下する前の比較的暖かい冷却水がラジエータ３４を通過する量を低減することができる。これにより、減速開始後に、ラジエータ３４の流出水温の上昇を抑制して、ＥＧＲクーラ２５の流入水温の上昇を抑制することができ、ＥＧＲクーラ２５の冷却性能が不足した状態になることを回避することができる。
　更に、エンジン１１の減速時にＥＧＲクーラ２５の冷却性能が不足した状態になると予測したときに、ラジエータファン４４の風量を増量する第２増量制御を実行することで、ラジエータ３４での放熱量の低下を抑制することができる。これによっても、減速開始後に、ラジエータ３４の流出水温の上昇を抑制して、ＥＧＲクーラ２５の流入水温の上昇を抑制することができ、ＥＧＲクーラ２５の冷却性能が不足した状態になることを回避することができる。
　以下、本実施例１でＥＣＵ３３が実行する図５の凝縮水抑制制御ルーチンの処理内容を説明する。
　図５に示す凝縮水抑制制御ルーチンは、ＥＧＲクーラ２５でＥＧＲガスを冷却して除湿する制御の実行中に所定周期で繰り返し実行される。本ルーチンが起動されると、まず、１０１で、エンジン運転状態（例えば、エンジン負荷、エンジン回転速度、ＥＧＲガス流量、ＥＧＲクーラ２５の流出水温等）と外気環境（例えば、外気温度、外気湿度等）を取得する。
　この後、１０２に進み、ＥＧＲクーラ２５の流入水温が許容上限値（Ｌｕｔｉ）を越えるか否かを予測することで、ＥＧＲクーラ２５の冷却性能が不足した状態になるか否かを予測する。１０２の処理が予測ユニットとしての役割を果たす。
　この場合、例えば、エンジン負荷、エンジン回転速度、ＥＧＲガス流量、ＥＧＲクーラ２５の流出水温等のうちの一つ又は二つ以上に基づいてＥＧＲクーラ２５の流入水温を予測する。また、外気温度と外気湿度に応じて許容上限値（例えばＥＧＲクーラ２５に必要な冷却性能を確保するのに必要なＥＧＲクーラ２５の流入水温の上限値）を設定する。そして、ＥＧＲクーラ２５の流入水温の予測値が許容上限値よりも高いかによって、ＥＧＲクーラ２５の流入水温が許容上限値を越えるか否かを予測する。
　１０２で、ＥＧＲクーラ２５の流入水温が許容上限値を越えないと予測した場合には、ＥＧＲクーラ２５の冷却性能が不足した状態にはならないと予測して、１０３の処理を実行することなく、本ルーチンを終了する。
　一方、上記１０２で、ＥＧＲクーラ２５の流入水温が許容上限値を越えると予測した場合には、ＥＧＲクーラ２５の冷却性能が不足した状態になると予測する。この場合、１０３に進み、ＥＧＲクーラ２５に流れる冷却水の流量を増量する第１増量制御と、ラジエータファン４４の風量を増量する第２増量制御を実行する。１０３の処理が制御ユニットとしての役割を果たす。
　ＥＧＲクーラ２５に流れる冷却水の流量を増量する第１増量制御では、ＥＧＲクーラ２５に流れる冷却水の流量比率を増加させるように流量制御弁４１を制御したり、ウォータポンプ４０の吐出量を増加させるようにウォータポンプ４０を制御して、ＥＧＲクーラ２５に流れる冷却水の流量を増量する。この際、エンジン運転状態や外気環境に応じてＥＧＲクーラ２５に流れる冷却水の流量を制御するようにしても良い。
　ラジエータファン４４の風量を増量する第２増量制御では、ラジエータファン４４を停止状態から回転状態に切り換えたり、ラジエータファン４４の回転速度を速くするようにラジエータファン４４を制御して、ラジエータファン４４の風量を増量する。この際、エンジン運転状態や外気環境に応じてラジエータファン４４の風量を制御するようにしても良い。
　以上説明した本実施例１では、ＥＧＲクーラ２５でＥＧＲガスを冷却して除湿する制御の実行中に、ＥＧＲクーラ２５の冷却性能が不足した状態になると予測したときに、ＥＧＲクーラ２５に流れる冷却水の流量を増量する第１増量制御と、ラジエータファン４４の風量を増量する第２増量制御を実行する。これにより、減速開始後に、ラジエータ３４の流出水温の上昇を抑制して、ＥＧＲクーラ２５の流入水温の上昇を抑制することができ、ＥＧＲクーラ２５の冷却性能が不足した状態になることを回避することができる。これにより、減速後に再加速する過渡運転時に、ＥＧＲクーラ２５でＥＧＲガスを十分に冷却して、ＥＧＲガスを十分に除湿することができ、インタークーラ２１での凝縮水の発生を抑制することができる。
　また、本実施例１では、ＥＧＲクーラ２５の流入水温が許容上限値を越えると予測したときに、ＥＧＲクーラ２５の冷却性能が不足した状態になると予測する。これにより、ＥＧＲクーラ２５の冷却性能が不足した状態になることを精度良く予測することができる。
　その際、本実施例１では、エンジン負荷、エンジン回転速度、ＥＧＲガス流量、ＥＧＲクーラ２５の流出水温等の運転状態パラメータに基づいてＥＧＲクーラ２５の流入水温を予測する。これらの運転状態パラメータに応じてＥＧＲクーラ２５の流入水温が変化するため、これらの運転状態パラメータを用いれば、ＥＧＲクーラ２５の流入水温を精度良く予測することができる。また、外気温度と外気湿度に応じて許容上限値を設定する。外気温度や外気湿度に応じて、ＥＧＲクーラ２５に必要な冷却性能が変化して、ＥＧＲクーラ２５の流入水温の許容上限値が変化するため、外気温度や外気湿度を用いれば、許容上限値を適正に設定することができる。
　また、本実施例１では、ＥＧＲクーラ２５を通過したＥＧＲガス中の凝縮水を分離して捕集するセパレータ２６と、このセパレータ２６を通過したＥＧＲガスを暖めるＥＧＲヒータ２７とを備えたため、インタークーラ２１での凝縮水の発生抑制効果を高めることができる。
　尚、上記実施例１では、ＥＧＲクーラ２５の流入水温が許容上限値を越えると予測したとき（つまりＥＧＲクーラ２５の冷却性能が不足した状態になると予測したとき）に、ＥＧＲクーラ２５に流れる冷却水の流量を増量する第１増量制御と、ラジエータファン４４の風量を増量する第２増量制御を両方とも実行する、しかし、これに限定されず、ＥＧＲクーラ２５に流れる冷却水の流量を増量する第１増量制御と、ラジエータファン４４の風量を増量する第２増量制御のうちの一方のみを実行するようにしても良い。
　次に、図６を用いて本開示の実施例２を説明する。但し、実施例１と実質的に同一部分については説明を省略又は簡略化し、主として実施例１と異なる部分について説明する。
　本実施例２では、ＥＣＵ３３により図６の凝縮水抑制制御ルーチンを実行することで、エンジン１１が所定の減速状態になったときに、ＥＧＲクーラ２５の冷却性能が不足した状態になると予測する。
　図６の凝縮水抑制制御ルーチンでは、まず、２０１で、エンジン運転状態と外気環境を取得する。
　この後、２０２に進み、エンジン１１が所定の減速状態であるか否かを判定することで、ＥＧＲクーラ２５の冷却性能が不足した状態（つまりＥＧＲクーラ２５の流入水温が許容上限値を越えた状態）になるか否かを予測する。この場合、例えば、エンジン負荷やエンジン回転速度の所定時間当りの減少量が所定値以上であるか否か等によって、所定の減速状態であるか否かを判定する。
　２０２で、所定の減速状態ではないと判定された場合には、ＥＧＲクーラ２５の冷却性能が不足した状態にはならないと予測して、２０３の処理を実行することなく、本ルーチンを終了する。
　一方、上記２０２で、所定の減速状態と判定された場合には、ＥＧＲクーラ２５の冷却性能が不足した状態になると予測する。この場合、２０３に進み、ＥＧＲクーラ２５に流れる冷却水の流量を増量する第１増量制御と、ラジエータファン４４の風量を増量する第２増量制御を実行する。２０２の処理が予測ユニットとしての役割を果たす。２０３の処理が制御ユニットとしての役割を果たす。
　以上説明した本実施例２では、エンジン１１が所定の減速状態になったときに、ＥＧＲクーラ２５の冷却性能が不足した状態になると予測する。これにより、ＥＧＲクーラ２５の冷却性能が不足した状態になることを簡単に予測することができる。
　尚、上記実施例２では、エンジン１１が所定の減速状態になったとき（つまりＥＧＲクーラ２５の冷却性能が不足した状態になると予測したとき）に、ＥＧＲクーラ２５に流れる冷却水の流量を増量する第１増量制御と、ラジエータファン４４の風量を増量する第２増量制御を両方とも実行する、しかし、これに限定されず、ＥＧＲクーラ２５に流れる冷却水の流量を増量する第１増量制御と、ラジエータファン４４の風量を増量する第２増量制御のうちの一方のみを実行するようにしても良い。
　次に、図７を用いて本開示の実施例３を説明する。但し、実施例１と実質的に同一部分については説明を省略又は簡略化し、主として実施例１と異なる部分について説明する。
　本実施例３では、ＥＣＵ３３により図７の凝縮水抑制制御ルーチンを実行することで、ＥＧＲクーラ２５に流れる冷却水の流量を増量する第１増量制御とラジエータファン４４の風量を増量する第２増量制御を両方とも実行できない場合に、ＥＧＲガスの還流を禁止する禁止制御を実行する。
　図７の凝縮水抑制制御ルーチンでは、まず、３０１で、エンジン運転状態と外気環境を取得する。
　この後、３０２に進み、ＥＧＲクーラ２５の流入水温が許容上限値を越えるか否かを予測することで、ＥＧＲクーラ２５の冷却性能が不足した状態になるか否かを予測する。
　３０２で、ＥＧＲクーラ２５の流入水温が許容上限値を越えると予測した場合には、ＥＧＲクーラ２５の冷却性能が不足した状態になると予測する。この場合、３０３に進み、ＥＧＲクーラ２５に流れる冷却水の流量を増量する第１増量制御を実行可能か否かを、例えば、ウォータポンプ４０の状態、流量制御弁４１の状態、バッテリ（図示せず）の状態等に基づいて判定する。３０２の処理が予測ユニットとしての役割を果たす。
　３０３で、ＥＧＲクーラ２５に流れる冷却水の流量を増量する第１増量制御を実行可能と判定された場合には、３０４に進み、ＥＧＲクーラ２５に流れる冷却水の流量を増量する第１増量制御を実行する。３０４の処理が制御ユニットとしての役割を果たす。
　この後、３０５に進み、ラジエータファン４４の風量を増量する第２増量制御を実行可能か否かを、例えば、ラジエータファン４４の状態、バッテリ（図示せず）の状態等に基づいて判定する。
　３０５で、ラジエータファン４４の風量を増量する第２増量制御を実行可能と判定された場合には、３０７に進み、ラジエータファン４４の風量を増量する第２増量制御を実行する。この場合、ＥＧＲクーラ２５に流れる冷却水の流量を増量する第１増量制御とラジエータファン４４の風量を増量する第２増量制御を両方とも実行する。
　これに対して、上記３０５で、ラジエータファン４４の風量を増量する第２増量制御を実行できないと判定された場合には、ラジエータファン４４の風量を増量する第２増量制御を実行することなく、本ルーチンを終了する。この場合、ＥＧＲクーラ２５に流れる冷却水の流量を増量する第１増量制御のみを実行する。
　一方、上記３０３で、ＥＧＲクーラ２５に流れる冷却水の流量を増量する第１増量制御を実行できないと判定された場合には、３０６に進み、ラジエータファン４４の風量を増量する第２増量制御を実行可能か否かを判定する。
　３０６で、ラジエータファン４４の風量を増量する第２増量制御を実行可能と判定された場合には、３０７に進み、ラジエータファン４４の風量を増量する第２増量制御を実行する。この場合、ラジエータファン４４の風量を増量する第２増量制御のみを実行する。３０７の処理が制御ユニットとしての役割を果たす。
　これに対して、上記３０６で、ラジエータファン４４の風量を増量する第２増量制御を実行できないと判定された場合、つまり、ＥＧＲクーラ２５に流れる冷却水の流量を増量する第１増量制御とラジエータファン４４の風量を増量する第２増量制御を両方とも実行できない場合には、３０８に進み、ＥＧＲガスの還流を禁止する禁止制御を実行する。このＥＧＲガスの還流を禁止する禁止制御では、ＥＧＲ弁２４を閉弁状態に維持して、吸気管１２へ還流されるＥＧＲガスの流量を０にする。この場合、所定時間（例えばＥＧＲクーラ２５の流入水温が許容上限値以下に低下するのに必要な時間）が経過するまでＥＧＲガスの還流を禁止する。或は、ＥＧＲクーラ２５の流入水温が所定値（例えば許容上限値又はそれよりも少し低い温度）以上の期間が経過するまでＥＧＲガスの還流を禁止する。３０８の処理が制御ユニットとしての役割を果たす。
　以上説明した本実施例３では、ＥＧＲクーラ２５の冷却性能が不足した状態になると予測したときに、ＥＧＲガスの還流を禁止する禁止制御を実行する。このようにすれば、エンジン１１の減速時にＥＧＲクーラの冷却性能が不足した状態になると予測したときに、ＥＧＲガスの還流を禁止する禁止制御を実行して、吸気管１２へＥＧＲガスが還流されないようにすることができる。これにより、減速後に再加速する過渡運転時に、ＥＧＲクーラの冷却性能が不足した状態になったとしても、インタークーラ２１での凝縮水の発生を抑制することができる。
　しかも、本実施例３では、ＥＧＲクーラ２５に流れる冷却水の流量を増量する第１増量制御とラジエータファン４４の風量を増量する第２増量制御を両方とも実行できない場合に、ＥＧＲガスの還流を禁止する禁止制御を実行する。このようにすれば、ＥＧＲクーラ２５の冷却性能が不足した状態になると予測した場合に、ＥＧＲガスの還流を禁止する頻度をできるだけ少なくすることができる。
　また、本実施例３では、ＥＧＲガスの還流を禁止する禁止制御を実行する場合に、所定時間が経過するまで又はＥＧＲクーラへ流入する冷却水の温度が所定値以上の期間が経過するまでＥＧＲガスの還流を禁止する。このようにすれば、ＥＧＲガスの還流を禁止する期間が必要以上に長くなることを回避することができる。
　尚、上記実施例３では、ＥＧＲクーラ２５の流入水温が許容上限値を越えるか否かを予測することで、ＥＧＲクーラ２５の冷却性能が不足した状態になるか否かを予測する。しかし、これに限定されず、エンジン１１が所定の減速状態であるか否かを判定することで、ＥＧＲクーラ２５の冷却性能が不足した状態になるか否かを予測するようにしても良い。
　また、上記実施例３では、ＥＧＲクーラ２５の冷却性能が不足した状態になると予測したときに、ＥＧＲクーラ２５に流れる冷却水の流量を増量する第１増量制御とラジエータファン４４の風量を増量する第２増量制御を両方とも実行できない場合に限って、ＥＧＲガスの還流を禁止する禁止制御を実行する。しかし、これに限定されず、ＥＧＲクーラ２５の冷却性能が不足した状態になると予測したときに、ＥＧＲクーラ２５に流れる冷却水の流量を増量する第１増量制御やラジエータファン４４の風量を増量する第２増量制御を実行可能か否かを判定することなく、ＥＧＲガスの還流を禁止する禁止制御を実行するようにしても良い。
　また、上記各実施例１～３では、インタークーラ流路３７とＥＧＲクーラ流路３８との分岐部に流量制御弁４１を設けている。しかし、これに限定されず、例えば、インタークーラ流路３７に流量制御弁４１を設け、この流量制御弁４１でインタークーラ２１に流れる冷却水の流量を調節することで、インタークーラ２１とＥＧＲクーラ２５に流れる冷却水の流量比率を調節しても良い。或は、ＥＧＲクーラ流路３８に流量制御弁４１を設け、この流量制御弁４１でＥＧＲクーラ２５に流れる冷却水の流量を調節することで、インタークーラ２１とＥＧＲクーラ２５に流れる冷却水の流量比率を調節するようにしても良い。
　また、上記各実施例１～３において、ＥＣＵ３３が実行する機能（例えば予測ユニットとしての機能や制御ユニットとしての機能）の一部又は全部を、一つ或は複数のＩＣ等によりハードウェア的に構成しても良い。
　本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

 

Claims (8)

  1. 　内燃機関（１１）の排出ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気通路（１２）へ還流させるＥＧＲ装置（２２）と、前記内燃機関の吸入ガスを冷却するインタークーラ（２１）と前記ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ（２５）とラジエータ（３４）との間で冷却水を循環させる低水温冷却水回路（３９）とを備えた内燃機関の低水温冷却装置において、
    　前記ＥＧＲクーラで前記ＥＧＲガスを冷却して除湿する制御の実行中に、前記内燃機関の運転状態と外気環境のうちの少なくとも一方に基づいて前記ＥＧＲクーラの冷却性能が不足した状態になるか否かを予測する予測ユニット（３３、１０２、２０２、３０２）と、
    　前記予測ユニットで前記ＥＧＲクーラの冷却性能が不足した状態になると予測したときに、前記ＥＧＲクーラに流れる冷却水の流量を増量する第１増量制御と、前記ラジエータを冷却するラジエータファン（４４）の風量を増量する第２増量制御と、前記ＥＧＲガスの還流を禁止する禁止制御のうちの少なくとも一つを実行する制御ユニット（３３、１０３、２０３、３０４、３０７、３０８）と
    　を備えている内燃機関の低水温冷却装置。
  2. 　前記予測ユニットは、前記ＥＧＲクーラへ流入する冷却水の温度が許容上限値を越えると予測したときに、前記ＥＧＲクーラの冷却性能が不足した状態になると予測する請求項１に記載の内燃機関の低水温冷却装置。
  3. 　前記予測ユニットは、前記内燃機関が所定の減速状態になったときに、前記ＥＧＲクーラの冷却性能が不足した状態になると予測する請求項１に記載の内燃機関の低水温冷却装置。
  4. 　前記予測ユニットは、前記内燃機関の運転状態として、前記内燃機関の回転速度と、前記内燃機関の負荷と、ＥＧＲガス流量と、前記ＥＧＲクーラを通過した冷却水の温度のうちの少なくとも一つを用いる請求項１乃至３のいずれかに記載の内燃機関の低水温冷却装置。
  5. 　前記予測ユニットは、前記外気環境として、外気温度と外気湿度のうちの少なくとも一方を用いる請求項１乃至４のいずれかに記載の内燃機関の低水温冷却装置。
  6. 　前記制御ユニットは、前記ＥＧＲクーラに流れる冷却水の流量を増量する第１増量制御と前記ラジエータファンの風量を増量する第２増量制御を両方とも実行できない場合に、前記ＥＧＲガスの還流を禁止する禁止制御を実行する請求項１乃至５のいずれかに記載の内燃機関の低水温冷却装置。
  7. 　前記制御ユニットは、前記ＥＧＲガスの還流を禁止する禁止制御を実行する場合に、所定時間が経過するまで又は前記ＥＧＲクーラへ流入する冷却水の温度が所定値以上の期間が経過するまで前記ＥＧＲガスの還流を禁止する請求項１乃至６のいずれかに記載の内燃機関の低水温冷却装置。
  8. 　前記ＥＧＲクーラを通過したＥＧＲガス中の凝縮水を分離して捕集するセパレータ（２６）と、該セパレータを通過したＥＧＲガスを暖めるＥＧＲヒータ（２７）とを備えている請求項１乃至７のいずれかに記載の内燃機関の低水温冷却装置。

     
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