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JPWO2012176286A1 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

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Abstract

ＥＧＲガスからの凝縮水の発生を良好に抑制しつつ、冷間時に外部ＥＧＲガスを導入可能とした内燃機関の制御装置を提供する。ツインエントリー型ターボ過給機（１８）を備える。第１気筒群（＃２と＃３）から排出された第１排気ガスが流れる第１排気通路（１４ａ）と、第２気筒群（＃１と＃４）から排出された第２排気ガスが流れる第２排気通路（１４ｂ）とを備える。第１排気通路（１４ａ）を冷却するためにサブ冷却水通路（３２）を含むサブ冷却系を備える。第２排気通路（１４ｂ）を冷却するためにメイン冷却水通路（３０）を含むメイン冷却系を備える。第１排気通路（１４ａ）と吸気通路（１２）とを接続するＥＧＲ通路（２４）と、ＥＧＲ通路（２４）の開閉を担うＥＧＲ弁（２６）とを備える。内燃機関（１０）の冷間時にＥＧＲガスを吸気通路（１２）に導入する場合に、サブ冷却系内のサブ冷却水の循環を停止する。

Description

この発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、２系統の第１および第２排気通路をそれぞれ冷却するための２系統の第１および第２排気冷却手段を備える内燃機関を制御する装置として好適な内燃機関の制御装置に関する。
従来、例えば特許文献１には、過給機付き内燃機関の制御装置が開示されている。この従来の内燃機関は、過給機のタービンに通じる第１排気通路と、タービンを通らない第２排気通路と、第１排気通路におけるタービンの上流側部位と吸気通路とを接続するＥＧＲ通路と、ＥＧＲ通路の途中と第２排気通路とを接続する連絡通路と、ＥＧＲクーラーとを備えている。上記内燃機関では、冷間時には、第１排気通路を流れる排気ガスの一部が、ＥＧＲ通路および連絡通路を通って第２排気通路に導かれるようになっている。
尚、出願人は、本発明に関連するものとして、上記の文献を含めて、以下に記載する文献を認識している。
日本特開２００９−１９１６７８号公報 日本特開２０１０−１７４６４７号公報
ところで、排気通路と吸気通路とを接続するＥＧＲ通路を備える内燃機関において、冷間時には、燃焼悪化抑制などの観点より、ＥＧＲ通路を介して排気ガス（ＥＧＲガス）を吸気通路に還流させる制御（いわゆる、外部ＥＧＲ制御）を行わないことが一般的であると考えられる。しかしながら、ポンプ損失の低減による燃費向上を図る観点から、冷間時においても、外部ＥＧＲ制御を行うことが考えられる。
ところが、冷間時に外部ＥＧＲ制御を行うようにすると、ＥＧＲガスが流れる通路（排気通路、ＥＧＲ通路および吸気通路）の壁面温度が低いために、ＥＧＲガスから凝縮水が発生し易くなる。多量の凝縮水を含むＥＧＲガスが筒内に吸入されると、内燃機関の耐久性悪化に繋がるおそれがある。
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、ＥＧＲガスからの凝縮水の発生を良好に抑制しつつ、冷間時に外部ＥＧＲガスを導入可能とした内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
第１の発明は、内燃機関の制御装置であって、
１または複数の第１気筒から排出される排気ガスが流れる第１排気通路と、
１または複数の第２気筒から排出される排気ガスが流れる第２排気通路と、
前記第１排気通路を冷却する第１排気冷却手段と、
前記第１排気冷却手段とは別に備えられ、前記第２排気通路を冷却する第２排気冷却手段と、
前記第１排気通路と吸気通路とを接続するＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路を介して前記吸気通路に導入するＥＧＲガス量を制御するＥＧＲ制御手段と、
内燃機関の冷間時にＥＧＲガスを前記吸気通路に導入する場合に、前記第１排気冷却手段による前記第１排気通路の冷却能力を、前記第２排気冷却手段による前記第２排気通路の冷却能力よりも小さくする排気冷却調整手段と、
を備えることを特徴とする。
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記第１排気冷却手段は、第１冷却水の循環により前記第１排気通路を冷却する水冷式の冷却手段であり、
前記排気冷却調整手段は、前記第１排気冷却手段による前記第１冷却水の循環を停止させる手段であることを特徴とする。
また、第３の発明は、第１の発明において、
前記第１排気冷却手段は、第１冷却水の循環により前記第１排気通路を冷却する水冷式の冷却手段であり、
前記第２排気冷却手段は、第２冷却水の循環により前記第２排気通路を冷却する水冷式の冷却手段であり、
前記排気冷却調整手段は、前記第２冷却水の循環流量よりも前記第１冷却水の循環流量を少なくする手段であることを特徴とする。
また、第４の発明は、第２または第３の発明において、
前記内燃機関の冷間時にＥＧＲガスを前記吸気通路に導入する場合に、前記第１冷却水の温度が過上昇しないように、前記第１冷却水の循環流量を調整する水温過上昇抑制手段を更に備えることを特徴とする。
また、第５の発明は、第１乃至第４の発明の何れかにおいて、
前記第１排気通路の表面積は、前記第２排気通路の表面積よりも小さく設定されていることを特徴とする。
また、第６の発明は、第１乃至第５の発明の何れかにおいて、
前記内燃機関の排気エネルギーにより作動するタービンを有し、前記第１気筒からの排気ガスと前記第２気筒からの排気ガスとが前記第１排気通路と前記第２排気通路とを用いて隔離された状態で前記タービンに導かれるように構成されたツインエントリー式ターボ過給機を更に備えることを特徴とする。
また、第７の発明は、第１乃至第６の発明の何れかにおいて、
前記第１排気冷却手段は、第１冷却水の循環により前記第１排気通路を冷却する水冷式の冷却手段であり、
前記第１冷却水は、水冷式のインタークーラーを冷却するためのものであることを特徴とする。
第１の発明によれば、２系統の第１および第２排気通路のために２系統の第１および第２排気冷却手段を備えた内燃機関において、冷間時にＥＧＲガスを吸気通路に導入する場合に、第１排気冷却手段による第１排気通路の冷却能力が、第２排気冷却手段による第２排気通路の冷却能力よりも小さくされる。これにより、特別な配慮もなしに冷間時に第１排気通路の冷却が行われる場合と比べ、第１排気通路の壁面温度を早期に上昇させられるようになる。その結果、第１排気通路からＥＧＲ通路に流入するＥＧＲガスの温度を高くすることができる。これにより、ＥＧＲガスからの凝縮水の発生抑制によって筒内に流入する凝縮水の量を低減することができる。このように、本発明によれば、ＥＧＲガスからの凝縮水の発生を良好に抑制しつつ、冷間時に外部ＥＧＲガスを導入可能とすることができる。
第２の発明によれば、排気冷却調整手段が第１排気冷却手段による第１冷却水の循環を停止させることにより、冷間時に、第１排気冷却手段による第１排気通路の冷却能力を、第２排気冷却手段による第２排気通路の冷却能力よりも小さくすることができる。
第３の発明によれば、排気冷却調整手段が第２冷却水の循環流量よりも第１冷却水の循環流量を少なくすることにより、冷間時に、第１排気冷却手段による第１排気通路の冷却能力を、第２排気冷却手段による第２排気通路の冷却能力よりも小さくすることができる。
第４の発明によれば、冷間時に第１冷却水の循環を停止したり、或いは、冷間時に第１冷却水の循環流量を少なくしたりした場合に、第１冷却水の適切な温度管理を行えるようになる。
第５の発明によれば、第１排気通路の壁面温度の方が第２排気温度の壁面温度よりも温まり易くすることできるので、冷間時の第１冷却水温度の温度上昇を促進させることができる。これにより、第１排気通路側からＥＧＲ通路に流入するＥＧＲガスからの凝縮水の発生を好適に抑制可能なハードウェア構成を得ることができる。
第６の発明によれば、２系統の第１および第２排気通路を有するツインエントリー式ターボ過給機において、上記第１および第５の発明の効果を奏することができる。
第７の発明によれば、水冷式のインタークーラーのために通常のエンジン冷却水とは別系統の冷却系を備える内燃機関において、上記第１および第６の発明の効果を奏することができる。
本発明の実施の形態１における内燃機関のシステム構成を説明するための図である。 凝縮水量と壁面温度との関係を表した図である。 筒内圧力（圧縮端圧力）と筒内流入水量との関係を表した図である。 本発明の実施の形態１において実行される制御ルーチンのフローチャートである。 図４に示すルーチンの制御実行時の流量制御弁の開度とサブ冷却水の温度の変化を表したタイムチャートである。 冷却水の目標温度到達時間と排気通路の表面積との関係を表した図である。
実施の形態１．
［実施の形態１のシステム構成］
図１は、本発明の実施の形態１における内燃機関１０のシステム構成を説明するための図である。ここでは、内燃機関１０は、一例として直列４気筒型エンジンであり、その爆発順序は、＃１→＃３→＃４→＃２であるものとする。図１に示すように、内燃機関１０は、筒内に空気を取り込むための吸気通路１２と、筒内から排出される排気ガスが流れる排気通路１４とを備えている。
排気通路１４は、内燃機関１０の第１気筒（本実施形態では、＃２と＃３の２つの気筒を対象としているので、以下、「第１気筒群」と称する）から排出された排気ガス（以下、「第１排気ガス」と称する）が流れる第１排気通路１４ａと、内燃機関１０の残りの第２気筒（本実施形態では、＃１と＃４の２つの気筒を対象としているので、以下、「第２気筒群」と称する）から排出された排気ガス（以下、「第２排気ガス」と称する）が流れる第２排気通路１４ｂと、第１排気通路１４ａと第２排気通路１４ｂと合流した後の一本の合流後排気通路１４ｃとを備えている。また、本実施形態では、第１排気通路１４ａの表面積は、第２排気通路１４ｂの表面積よりも小さく設定されている。
吸気通路１２の入口近傍には、吸気通路１２に吸入される空気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ１６が設けられている。エアフローメータ１６の下流には、ターボ過給機１８のコンプレッサ１８ａが配置されている。ターボ過給機１８は、コンプレッサ１８ａと一体的に連結され、排気ガスの排気エネルギーによって作動するタービン１８ｂを備えている。コンプレッサ１８ａは、タービン１８ｂに入力される排気ガスの排気エネルギーによって回転駆動されるようになっている。
コンプレッサ１８ａの下流側の吸気通路１２には、コンプレッサ１８ａにより圧縮された空気を冷却するための水冷式のインタークーラー２０が配置されている。更に、インタークーラー２０の下流には、吸気通路１２を流れる空気量を調整するための電子制御式のスロットルバルブ２２が配置されている。
ターボ過給機１８のタービン１８ｂは、図１に示すように、第１排気通路１４ａと第２排気通路１４ｂとの合流部に設置されている。このように、ターボ過給機１８は、第１排気通路１４ａおよび第２排気通路１４ｂを介して、互いに独立した状態で上記第１気筒群（＃２と＃３）および上記第２気筒群（＃１と＃４）から第１排気ガスおよび第２排気ガスの供給を受けるターボ過給機、すなわち、いわゆるツインエントリー型（ツインスクロール型）ターボ過給機である。
また、第１排気通路１４ａには、ＥＧＲ通路２４の一端が接続されている。このＥＧＲ通路２４の他端は、スロットルバルブ２２の下流側において吸気通路１２（のサージタンク１２ａ）に接続されている。ＥＧＲ通路２４における吸気通路１２側の端部付近には、ＥＧＲ通路２４の開閉を担うＥＧＲ弁２６が設けられている。このような構成によれば、このＥＧＲ通路２４を介して、第１排気通路１４ａを流れる第１排気ガスの一部を吸気通路１２に還流させる制御、いわゆる外部ＥＧＲ(Exhaust Gas Recirculation)制御を行うことができる。
また、本実施形態のシステムは、第１気筒群（＃２と＃３）と第２気筒群（＃１と＃４）とで異なるように構成された２系統の排気冷却系を備えている。具体的には、図１に示すように、シリンダヘッド２８の内部には、通常のエンジン冷却水（以下、「メイン冷却水」と称する）が流通するメイン冷却水通路３０が形成されている。
メイン冷却水は、図示省略するメインウォーターポンプによって、メイン冷却水通路３０を含む内燃機関１０の所定の冷却部位（シリンダヘッドの他にはシリンダブロックなど）のための冷却水路と、メイン冷却水を冷却するためのメインラジエーター(図示省略)との間を循環するように構成されている。第２気筒群（＃１と＃４）側の第２排気通路１４ｂの第２排気ポート１４ｂ１の周辺のシリンダヘッド２８には、図１に示すように、メイン冷却水通路３０が通っている。このため、第２排気ポート１４ｂ１は、メイン冷却水によって冷却されるようになっている。
一方、第１気筒群（＃２と＃３）側の第１排気通路１４ａの第１排気ポート１４ａ１の周辺のシリンダヘッド２８には、上記メイン冷却水とは別系統であり、インタークーラー２０を冷却するための冷却水（以下、「サブ冷却水」と称する）が流通するサブ冷却水通路３２が通っている。サブ冷却水通路３２は、図１に示すように、インタークーラー２０にサブ冷却水を循環させるための通路である。サブ冷却水通路３２の途中には、サブ冷却水を循環させるためのサブウォーターポンプ３４と、サブ冷却水を冷却するためのサブラジエーター３６と、サブ冷却水通路３２内を流れるサブ冷却水の流量を調整するための流量制御弁３８とがそれぞれ設けられている。このような構成によって、第１排気ポート１４ａ１は、サブ冷却水によって冷却されるようになっている。また、サブ冷却水の循環流量は、基本的に、内燃機関１０の主たる冷却を担うことで熱負荷の大きいメイン冷却系を流れるメイン冷却水の循環流量よりも少なくなるように、上記２系統の冷却系が構成されている。
また、図１に示すシステムは、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)４０を備えている。ＥＣＵ４０の入力部には、上述したエアフローメータ１６に加え、メイン冷却水の温度を検知するためのメイン冷却水温度センサ４２、および、第１排気ポート１４ａ１付近のサブ冷却水の温度を検知するためのサブ冷却水温度センサ４４等の内燃機関１０の運転状態を検出するための各種センサが接続されている。また、ＥＣＵ４０の出力部には、上述したスロットルバルブ２２、ＥＧＲ弁２６、サブウォーターポンプ３４および流量制御弁３８に加え、内燃機関１０に燃料を供給するための燃料噴射弁４６、および、混合気に点火するための点火プラグ４８等の内燃機関１０の運転状態を制御するための各種アクチュエータが接続されている。ＥＣＵ４０は、上述した各種センサの出力に基づき、所定のプログラムに従って各種アクチュエータを作動させることにより、内燃機関１０の運転状態を制御するものである。
［実施の形態１における特徴的な制御］
ところで、内燃機関１０から排出される排気ガス中には所定割合の水が多量に含まれている。このため、上述した本実施形態の内燃機関１０のように排気通路と吸気通路とを接続するＥＧＲ通路を備える内燃機関において、冷間時に外部ＥＧＲ制御を行うようにすると、ＥＧＲガスが流れる通路（排気通路、ＥＧＲ通路および吸気通路）の壁面温度が低いために、ＥＧＲガスから凝縮水が発生し易くなる。
図２は、凝縮水量と壁面温度との関係を表した図である。図２に示すような傾向で、ＥＧＲガスが流れる通路（排気通路、ＥＧＲ通路および吸気通路）の壁面温度が低いほど、ＥＧＲガスからの凝縮水の発生量が多くなる。図３は、筒内圧力（圧縮端圧力）と筒内流入水量との関係を表した図である。図３に示すような傾向で、ＥＧＲガスとともに筒内に流入する凝縮水量が多いほど、圧縮端圧力が高くなる。この理由は、液体である水は筒内で圧縮されにくいため、その分だけ筒内の空気の体積が小さくなり、その結果として筒内圧力が高くなるからである。このため、多量の凝縮水を含むＥＧＲガスが筒内に吸入されることによって内燃機関の耐久性悪化を招くのを回避するためには、図３に示すように、圧縮端圧力が過大とならないように、設計限界を超えない範囲内に筒内流入水量を少なく抑制することが必要となる。
そこで、本実施形態では、内燃機関１０の冷間時に外部ＥＧＲ制御を行う場合には、ＥＧＲ通路２４へのＥＧＲガスの導入を担う第１排気通路１４ａの冷却能力を、他方の第２排気通路１４ｂの冷却能力よりも小さくするようにした。具体的には、冷間時に、第１排気通路１４ａ（第１排気ポート１４ａ１）へのサブ冷却水の循環を停止するようにした。
また、本実施形態では、冷間時に第１排気通路１４ａへのサブ冷却水の循環を停止させている場合には、第１排気ポート１４ａ１付近のサブ冷却水温度が過上昇しないように、サブ冷却水の循環流量を調整するようにした。具体的には、サブ冷却水の循環停止中において、第１排気ポート１４ａ１付近のサブ冷却水温度が所定値よりも高い場合には、サブ冷却水の循環を実行（循環停止を解除）するようにした。
図４は、本発明の実施の形態１における冷間時の制御を実現するために、ＥＣＵ４０が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。尚、本ルーチンの制御の前提として、冷間時に外部ＥＧＲ制御が実行されるものとする。
図４に示すルーチンでは、先ず、内燃機関１０が冷間状態であるか否かが判定される（ステップ１００）。具体的には、本ステップ１００では、メイン冷却水温度センサ４２によって検知されるメイン冷却水の温度が所定値よりも低い場合に、内燃機関１０が冷間状態にある（すなわち、暖機中である）と判定される。
上記ステップ１００において内燃機関１０が冷間状態にあると判定された場合には、サブ冷却水の循環が停止される（ステップ１０２）。具体的には、サブウォーターポンプ３４の駆動が停止した状態とされ、かつ、流量制御弁３８が閉弁状態とされる。
次に、サブ冷却水温度センサ４４により検知されるサブ冷却水の温度が所定値よりも高いか否かが判定される（ステップ１０４）。本ステップ１０４における所定値は、第１排気ポート１４ａ１付近のサブ冷却水の温度の過上昇の有無を判断できる閾値として予め設定された値である。
上記ステップ１０４においてサブ冷却水の温度が上記所定値よりも高いと判定された場合には、サブ冷却水の循環が実行（循環停止が解除）される（ステップ１０６）。具体的には、サブウォーターポンプ３４の駆動が実行され、かつ、流量制御弁３８が所定の開度に開かれる。尚、サブ冷却水の温度に応じて、流量制御弁３８の開度を変化させるようにしてもよい。例えば、サブ冷却水の温度が上記所定値以下となるように、サブ冷却水の温度が高いほど、流量制御弁３８の開度を大きくするようにしてもよい。
上記ステップ１０６の処理が実行された場合、或いは、上記ステップ１０４の判定が不成立であった場合には、内燃機関１０が未だ冷間状態にあるか否かが判定される（ステップ１０８）。その結果、内燃機関１０が未だ冷間状態にあると判定された場合には、上記ステップ１０４以降の処理が繰り返し実行される。
一方、上記ステップ１００もしくは１０８において内燃機関１０が冷間状態ではないと判定された場合、つまり、内燃機関１０の暖機が完了している（もしくは完了した）と判断できる場合には、通常運転時のサブ冷却水の流量制御が実行される（ステップ１１０）。具体的には、サブウォーターポンプ３４の駆動が実行され、かつ、流量制御弁３８の開度が内燃機関１０の運転状態に応じた所定の開度に制御される。
以上説明した図４に示すルーチンによれば、内燃機関１０が冷間状態にある場合（冷間時）には、サブ冷却水の循環が停止される。これにより、冷間時に外部ＥＧＲ制御を行う場合に、ＥＧＲ通路２４へのＥＧＲガスの導入を担う第１排気通路１４ａ（の第１排気ポート１４ａ１）の冷却能力が、他方の第２排気通路１４ｂ（の第２排気ポート１４ｂ１）の冷却能力よりも小さくされることになる。その結果、冷間時に、第１排気ポート１４ａ１の壁面温度を早期に上昇させられるようになるので、第１排気通路１４ａからＥＧＲ通路２４に流入するＥＧＲガスの温度を高くすることができる。これにより、ＥＧＲガスからの凝縮水の発生抑制によって筒内に流入する凝縮水の量を低減することができるので、筒内への凝縮水の流入による内燃機関１０の耐久性悪化を防止することができる。このように、本実施形態のシステムによれば、ＥＧＲガスからの凝縮水の発生を良好に抑制しつつ、冷間時に外部ＥＧＲガスを導入可能とすることができる。また、本実施形態の構成によれば、以上説明した冷間時の制御を実行しつつ、メイン冷却水を利用したもう一方の冷却系を用いて、内燃機関１０を流通する冷却水（メイン冷却水）の暖機を継続させることができる。
図５は、上記図４に示すルーチンの制御実行時の流量制御弁３８の開度とサブ冷却水の温度の変化を表したタイムチャートである。また、図６は、冷却水の目標温度到達時間と排気通路の表面積との関係を表した図である。尚、図５中に実線で示す波形は、図１に示す構成、すなわち、第１気筒群（＃２と＃３）側の第１排気ポート１４ａ１をサブ冷却水が冷却する構成が用いられた場合のものであり、一方、図５中に破線で示す波形は、対比のための構成、より具体的には、第２気筒群（＃１と＃４）側の第２排気ポート１４ｂ１をサブ冷却水が冷却する構成が用いられた場合のものである。
上記図４に示すルーチンの制御が実行されることにより、図５に示すように、冷間始動時には、流量制御弁３８が閉じられた状態で、サブ冷却水温度センサ４４により検知されるサブ冷却水の温度が時間経過とともに上昇していく。上記図４に示すルーチンによれば、図５（Ｂ）に示すようにサブ冷却水の循環停止後にサブ冷却水の温度が上記所定値に達した場合には、図５（Ａ）に示すように流量制御弁３８が開かれる（これに加えてサブウォーターポンプ３４の駆動が行われる）ことにより、サブ冷却水の循環が実行される。これにより、図５（Ｂ）に示すように、サブ冷却水の温度が上記所定値を超えて過上昇するのを防止することができる。尚、図５は、時間経過とともに内燃機関１０が暖機されていく冷間時を対象としているので、サブ冷却水の温度は、基本的に、内燃機関１０の暖機の進行に伴って上昇する傾向となっている。
また、本実施形態の内燃機関１０では、既述したように、ＥＧＲ通路２４に接続される第１排気通路１４ａの表面積は、第２排気通路１４ｂの表面積よりも小さく設定されている。このような設定を有することにより、本実施形態のように第１排気通路１４ａをサブ冷却水が冷却する構成（実線）を用いた場合に、表面積が相対的に大きな第２排気通路１４ｂをサブ冷却水が冷却する構成（破線）と比べ、図５（Ｂ）に示すように、サブ冷却水の温度上昇を促進させることができる。つまり、図６に示すように、排気通路の表面積が小さいほど、当該排気通路を冷却する冷却水の温度が所定の目標温度に到達する時間が短くなる。本設定を有することにより、第１排気通路１４ａ側からＥＧＲ通路２４に流入するＥＧＲガスからの凝縮水の発生を好適に抑制可能なハードウェア構成を得ることができる。より詳細に説明すると、本実施形態では、冷間時にサブ冷却水の循環を停止する手法を用いているので、表面積に関する上記設定の採用によって第１排気ポート１４ａ１の周囲に滞留しているサブ冷却水の温度上昇を促進させることができる。表面積に関する本設定は、このような手法とは異なり、冷間時にメイン冷却水の循環水量よりもサブ冷却水の循環水量を少なくする手法（後述する代替手法）を採用している場合において、サブ冷却水の温度上昇の促進に対して有効である。
ところで、上述した実施の形態１においては、冷間時には、サブ冷却水の循環を基本的に（サブ冷却水温度が過上昇しない限り）停止することにより、第１排気通路１４ａの冷却能力が他方の第２排気通路１４ｂの冷却能力よりも小さくなるようにしている。しかしながら、本発明の排気冷却調整手段が第１排気通路の冷却能力を他方の第２排気通路の冷却能力よりも小さくするための具体的な手法は、サブ冷却水の循環を停止するものに限らない。すなわち、例えば、冷間時に、第２排気通路１４ｂを冷却するメイン冷却水の循環流量よりも第１排気通路１４ａを冷却するサブ冷却水の循環流量を少なくするという手法（実施の形態１の手法との区別のために、以下、「代替手法」と称する）を用いたものであってもよい。また、この代替手法は、上記のように、冷間時にサブ冷却水とメイン冷却水の循環流量に差が生ずるように流量を制御するものに限らない。すなわち、本代替手法は、上述した内燃機関１０のハードウェア構成がそうであるように、サブ冷却水の循環流量がメイン冷却水の循環流量よりも少ない構成の２系統の冷却系を備えるものにおいて、冷間時にサブ冷却水側の第１排気通路１４ａからＥＧＲ通路２４にＥＧＲガスを導入するようになっていることで実現されるものであってもよい。更に、上記代替手法を用いる場合においても、上述した実施の形態１と同様に、第１排気通路１４ａを冷却するサブ冷却水の温度が過上昇しないように、サブ冷却水の水量を調整するようにしてもよい。
また、上述した実施の形態１における次の設定、すなわち、ＥＧＲ通路２４に接続される第１排気通路１４ａの表面積を第２排気通路１４ｂの表面積よりも小さくするという設定は、第１排気通路１４ａを冷却するサブ冷却水の循環を停止してしまわない上記代替手法が用いられている場合において、冷間時にサブ冷却水の温度上昇を促進させるうえで好適なものである。そして、本設定を有することにより、ＥＧＲガスからの凝縮水の発生を良好に抑制することができる。
また、上述した実施の形態１においては、第１気筒として＃２と＃３の２気筒からなる第１気筒群を有し、第２気筒として＃１と＃４の２気筒からなる第２気筒群を有する内燃機関１０を例に挙げて説明を行った。しかしながら、本発明における第１気筒および第２気筒は、上記の例に限定されるものではない。すなわち、第１気筒は１気筒、もしくは３気筒以上の複数気筒であってもよく、同様に、第２気筒は１気筒、もしくは３気筒以上の複数気筒であってもよい。
尚、上述した実施の形態１においては、サブ冷却水通路３２、サブウォーターポンプ３４、サブラジエーター３６および流量制御弁３８を備えるサブ冷却系が前記第１の発明における「第１排気冷却手段」に、メイン冷却水通路３０並びに図示省略するメインウォーターポンプおよびメインラジエーターを備えるメイン冷却系が前記第１の発明における「第２排気冷却手段」に、それぞれ相当している。また、ＥＣＵ４０が、ＥＧＲ弁２６の開度を制御してＥＧＲガス量を制御することにより前記第１の発明における「ＥＧＲ制御手段」が、上記ステップ１００の判定が成立する場合に上記ステップ１０２の処理を実行することにより前記第１の発明における「排気冷却調整手段」が、それぞれ実現されている。
また、上述した実施の形態１においては、サブ冷却水が前記第２、第３または第７の発明における「第１冷却水」に、メイン冷却水が前記第３の発明における「第２冷却水」に、それぞれ相当している。
また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ４０が上記ステップ１０４の判定が成立した場合に上記ステップ１０６の処理を実行することにより前記第４の発明における「水温過上昇抑制手段」が実現されている。
１０ 内燃機関
１２ 吸気通路
１２ａ サージタンク
１４ 排気通路
１４ａ 第１排気通路
１４ａ１ 第１排気ポート
１４ｂ 第２排気通路
１４ｂ１ 第２排気ポート
１４ｃ 合流後排気通路
１６ エアフローメータ
１８ ツインエントリー型ターボ過給機
１８ａ コンプレッサ
１８ｂ タービン
２０ 水冷式インタークーラー
２２ スロットルバルブ
２４ ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）通路
２６ ＥＧＲ弁
２８ シリンダヘッド
３０ メイン冷却水通路
３２ サブ冷却水通路
３４ サブウォーターポンプ
３６ サブラジエーター
３８ 流量制御弁
４０ ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
４２ メイン冷却水温度センサ
４４ サブ冷却水温度センサ
４６ 燃料噴射弁
４８ 点火プラグ
第１の発明は、内燃機関の制御装置であって、
１または複数の気筒からなる第１気筒サブセットから排出される排気ガスが流れる第１排気通路と、
１または複数の気筒からなる第２気筒サブセットから排出される排気ガスが流れる第２排気通路と、
前記第１排気通路を冷却する第１排気冷却手段と、
前記第１排気冷却手段とは別に備えられ、前記第２排気通路を冷却する第２排気冷却手段と、
前記第１排気通路と吸気通路とを接続するＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路を介して前記吸気通路に導入するＥＧＲガス量を制御するＥＧＲ制御手段と、
内燃機関の冷間時にＥＧＲガスを前記吸気通路に導入する場合に、前記第１排気冷却手段による前記第１排気通路の冷却能力を、前記第２排気冷却手段による前記第２排気通路の冷却能力よりも小さくする排気冷却調整手段と、
を備えることを特徴とする。
また、第６の発明は、第１乃至第５の発明の何れかにおいて、
前記内燃機関の排気エネルギーにより作動するタービンを有し、前記第１気筒サブセットからの排気ガスと前記第２気筒サブセットからの排気ガスとが前記第１排気通路と前記第２排気通路とを用いて隔離された状態で前記タービンに導かれるように構成されたツインエントリー式ターボ過給機を更に備えることを特徴とする。
排気通路１４は、内燃機関１０の第１気筒サブセット（以下、「第１気筒群」と称する）から排出された排気ガス（以下、「第１排気ガス」と称する）が流れる第１排気通路１４ａと、内燃機関１０の残りの第２気筒サブセット（以下、「第２気筒群」と称する）から排出された排気ガス（以下、「第２排気ガス」と称する）が流れる第２排気通路１４ｂと、第１排気通路１４ａと第２排気通路１４ｂと合流した後の一本の合流後排気通路１４ｃとを備えている。また、本実施形態では、第１排気通路１４ａの表面積は、第２排気通路１４ｂの表面積よりも小さく設定されている。
また、上述した実施の形態１においては、第１気筒サブセットとして＃２と＃３の２気筒からなる第１気筒群を有し、第２気筒サブセットとして＃１と＃４の２気筒からなる第２気筒群を有する内燃機関１０を例に挙げて説明を行った。しかしながら、本発明における第１気筒サブセットおよび第２気筒サブセットは、上記の例に限定されるものではない。すなわち、第１気筒サブセットは１気筒、もしくは３気筒以上の複数気筒であってもよく、同様に、第２気筒サブセットは１気筒、もしくは３気筒以上の複数気筒であってもよい。

Claims (7)

  1. １または複数の第１気筒から排出される排気ガスが流れる第１排気通路と、
    １または複数の第２気筒から排出される排気ガスが流れる第２排気通路と、
    前記第１排気通路を冷却する第１排気冷却手段と、
    前記第１排気冷却手段とは別に備えられ、前記第２排気通路を冷却する第２排気冷却手段と、
    前記第１排気通路と吸気通路とを接続するＥＧＲ通路と、
    前記ＥＧＲ通路を介して前記吸気通路に導入するＥＧＲガス量を制御するＥＧＲ制御手段と、
    内燃機関の冷間時にＥＧＲガスを前記吸気通路に導入する場合に、前記第１排気冷却手段による前記第１排気通路の冷却能力を、前記第２排気冷却手段による前記第２排気通路の冷却能力よりも小さくする排気冷却調整手段と、
    を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
  2. 前記第１排気冷却手段は、第１冷却水の循環により前記第１排気通路を冷却する水冷式の冷却手段であり、
    前記排気冷却調整手段は、前記第１排気冷却手段による前記第１冷却水の循環を停止させる手段であることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
  3. 前記第１排気冷却手段は、第１冷却水の循環により前記第１排気通路を冷却する水冷式の冷却手段であり、
    前記第２排気冷却手段は、第２冷却水の循環により前記第２排気通路を冷却する水冷式の冷却手段であり、
    前記排気冷却調整手段は、前記第２冷却水の循環流量よりも前記第１冷却水の循環流量を少なくする手段であることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
  4. 前記内燃機関の冷間時にＥＧＲガスを前記吸気通路に導入する場合に、前記第１冷却水の温度が過上昇しないように、前記第１冷却水の循環流量を調整する水温過上昇抑制手段を更に備えることを特徴とする請求項２または３記載の内燃機関の制御装置。
  5. 前記第１排気通路の表面積は、前記第２排気通路の表面積よりも小さく設定されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
  6. 前記内燃機関の排気エネルギーにより作動するタービンを有し、前記第１気筒からの排気ガスと前記第２気筒からの排気ガスとが前記第１排気通路と前記第２排気通路とを用いて隔離された状態で前記タービンに導かれるように構成されたツインエントリー式ターボ過給機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項記載の内燃機関の制御装置。
  7. 前記第１排気冷却手段は、第１冷却水の循環により前記第１排気通路を冷却する水冷式の冷却手段であり、
    前記第１冷却水は、水冷式のインタークーラーを冷却するためのものであることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
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