JP5076822B2

JP5076822B2 - 内燃機関の制御装置

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Publication number: JP5076822B2
Application number: JP2007295075A
Authority: JP
Inventors: 晃山下
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-11-14
Filing date: 2007-11-14
Publication date: 2012-11-21
Anticipated expiration: 2027-11-14
Also published as: JP2009121300A

Description

本発明は、排気ガスを吸気系へ還流する排気還流装置を備える内燃機関の制御装置に関する。

従来から、ディーゼルエンジンなどの内燃機関において、排気通路から排気ガスの一部を吸気通路へ戻し、機関内での燃焼温度を下げることにより、ＮＯｘの発生を抑制する排気再循環（ＥＧＲ：Exhaust Gas Recirculation）装置が知られている。例えば、排気通路の触媒より下流側の位置から排気を吸気側へ還流させるＥＧＲ装置（以下では、「低圧ループＥＧＲ装置」）が提案されている。特許文献１には、低圧ループＥＧＲ装置において、過渡時にインタークーラをバイパスする通路にガスを流すことにより、速やかに、燃焼室に吸入されるガス中の排気ガスの量を所望の量とする技術が記載されている。

特開２００５−１４６９１９号公報

しかしながら、上記した特許文献１に記載された技術では、低圧ループＥＧＲ装置から還流された排気ガスの凝縮によりインタークーラ内に強酸性の凝縮水が滞留して、インタークーラが腐食してしまう場合があった。特に、インタークーラの出口付近では、腐食が進行してしまう傾向にあった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、低圧ループＥＧＲ装置を有する内燃機関の制御装置において、インタークーラの腐食を適切に防止して、耐食寿命を向上させることを目的とする。

本発明の１つの観点では、内燃機関の制御装置は、ターボチャージャのタービン及び触媒より下流側の排気通路上の位置から、前記ターボチャージャのコンプレッサより上流側の吸気通路上の位置へ排気ガスを還流させる排気還流装置と、前記排気還流装置によって排気ガスが還流される吸気通路上の位置よりも下流側の吸気通路に設けられたインタークーラと、前記吸気通路に接続されると共に、前記インタークーラに形成された通路の一端に接続された第１の流路と、前記吸気通路に接続されると共に、前記インタークーラに形成された前記通路の他端に接続された第２の流路と、前記第１の流路及び前記第２の流路が接続された前記吸気通路上に設けられており、（１）前記第１の流路から前記インタークーラに吸気が供給され、前記インタークーラを流れた吸気が前記第２の流路を経由して吸気マニホールドのほうへ流れる第１状態と、（２）前記第２の流路から前記インタークーラに吸気が供給され、前記インタークーラを流れた吸気が前記第１の流路を経由して前記吸気マニホールドのほうへ流れる第２状態とで、吸気の流れを切り替えることが可能な切り替え弁と、前記第２の流路に配設されたヒータと、前記インタークーラ内の凝縮水量が所定量を越えた場合に、前記ヒータをオンに制御するヒータ制御手段と、前記凝縮水量が前記所定量を超えていない場合には、吸気の流れが前記第１状態となるように前記切り替え弁を制御し、前記凝縮水量が前記所定量を越えた場合には、吸気の流れが前記第２状態となるように前記切り替え弁を制御する切り替え弁制御手段と、を備える。

上記の内燃機関の制御装置は、例えばターボチャージャを備えるディーゼルエンジンに好適に適用することができる。排気還流装置（低圧ループＥＧＲ装置）は、ターボチャージャのタービン及び触媒の下流位置から、ターボチャージャのコンプレッサの上流位置へ排気ガスを還流させ、インタークーラは、排気還流装置によって排気ガスが還流される吸気通路上の位置よりも下流位置に設けられ、供給させる吸気を冷却する。第１の流路は、吸気通路に接続されると共に、インタークーラに形成された通路の一端に接続される。第２の流路は、吸気通路に接続されると共に、インタークーラに形成された通路の他端に接続される。切り替え弁は、第１の流路及び第２の流路が接続された吸気通路上に設けられる。切り替え弁は、（１）第１の流路からインタークーラに吸気が供給され、インタークーラを流れた吸気が第２の流路を経由して吸気マニホールドのほうへ流れる第１状態と、（２）第２の流路からインタークーラに吸気が供給され、インタークーラを流れた吸気が第１の流路を経由して吸気マニホールドのほうへ流れる第２状態とで、吸気の流れを切り替えることが可能に構成されている。ヒータは、第２の流路に設けられ、インタークーラ内の凝縮水量が所定量を越えた場合に、ヒータ制御手段によってオンに制御される。切り替え弁制御手段は、凝縮水量が前記所定量を超えていない場合には、吸気の流れが第１状態となるように切り替え弁を制御し、凝縮水量が前記所定量を越えた場合には、吸気の流れが第２状態となるように切り替え弁を制御する。これにより、ヒータで加熱された吸気をインタークーラに対して適切に流すことができ、インタークーラ内の凝縮水を急速に乾燥させて凝縮水を除去することが可能となる。よって、インタークーラの腐食を効果的に防止して、インタークーラの耐食寿命をより向上させることが可能となる。

好適には、前記切り替え弁制御手段は、内燃機関の低温始動時には、吸気の流れが前記第１状態となるように前記切り替え弁を制御する。これにより、ヒータで加熱された吸気がインタークーラにより冷却されてしまい、内燃機関の暖機などが阻害されてしまうことを抑制することが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。

［第１実施形態］
まず、本発明の第１実施形態について説明する。

（装置構成）
図１は、第１実施形態に係る内燃機関の制御装置１００の概略構成を示すブロック図である。図１においては、実線の矢印は吸気及び排気の流れを示し、破線の矢印は制御信号・検出信号を示す。なお、本明細書では、「吸気」の文言を、新気だけでなく、ＥＧＲ装置によって吸気系に還流された排気ガスも含む意味として用いる。

図１において、内燃機関の制御装置１００は、内燃機関１０として直列４気筒のディーゼルエンジンを備える。内燃機関１０の各気筒は、吸気マニホールド１１及び排気マニホールド１２に接続されている。内燃機関１０は、各気筒に設けられた燃料噴射弁１５と、各燃料噴射弁１５に対して高圧の燃料を供給するコモンレール１４とを備え、コモンレールには不図示の燃料ポンプにより燃料が高圧状態で供給される。回転数センサ４２は、内燃機関１０の回転数を検出し、回転数に対応する検出信号Ｓ４２をＥＣＵ７に供給する。水温センサ４３は、内燃機関１０などの冷却を行う冷却水の温度（以下、単に「水温」と呼ぶ。）を検出し、水温に対応する検出信号Ｓ４３をＥＣＵ７に供給する。

吸気マニホールド１１に接続された吸気通路２０ａ、２０ｂには、内燃機関１０への流入空気を浄化するエアクリーナ２１と、吸気温を検出する吸気温センサ４１と、吸気の流量を調整するスロットルバルブ２２ａ、２２ｂと、ターボチャージャ２３のコンプレッサ２３ａと、吸気を冷却するインタークーラ（ＩＣ）２４と、が設けられている。吸気温センサ４１は、検出した吸気温に対応する信号Ｓ４１をＥＣＵ７に供給する。

また、吸気通路２０ａと吸気通路２０ｂとは切り替え弁２６の部分において接続されており、この切り替え弁２６の部分には第１の流路２７と第２の流路２８とが接続されている。第１の流路２７は、インタークーラ２４の一方側から吸気を流すように構成され、第２の流路２８は、インタークーラ２４の他方側から吸気を流すように構成されている（以下では、第１の流路２７及び第２の流路２８の区別をしないで用いる場合には、単に「流路」と表記する）。この場合、切り替え弁２６によって、第１の流路２７及び第２の流路２８のいずれか一方を介してインタークーラ２４に対して吸気が供給されるように、第１の流路２７と第２の流路２８との切り替えが行われる。切り替え弁２６は、ＥＣＵ７から供給される制御信号Ｓ２６によって制御される。ここで、インタークーラ２４付近の吸気の流れ方について、簡単に説明する。吸気通路２０ａからの吸気は、第１の流路２７及び第２の流路２８のうちの一方の流路（切り替え弁２６によって選択された流路）を通過してインタークーラ２４に供給される。そして、インタークーラ２４を通過後の吸気は、第１の流路２７及び第２の流路２８のうちの他方の流路を通過して吸気通路２０ｂへ流れて、吸気マニホールド１１に供給される。

一方、排気マニホールド１２に接続された排気通路２５には、ターボチャージャ２３のタービン２３ｂと、触媒３０とが設けられている。触媒３０は、例えば酸化触媒やＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）などが用いられる。

内燃機関の制御装置１００は、タービン２３ｂの上流側からコンプレッサ２３ａの下流側に排気ガスを還流させるＥＧＲ装置５０（以下、「高圧ループＥＧＲ装置」と呼ぶ。）、及びタービン２３ｂ及び触媒３０の下流側からコンプレッサ２３ａの上流側に排気ガスを還流させるＥＧＲ装置（低圧ループＥＧＲ装置）５１を備える。高圧ループＥＧＲ装置５０は、ＥＧＲ通路３１及びＥＧＲ弁３３を有する。ＥＧＲ通路３１は、排気通路２５のタービン２３ｂの上流位置と、吸気通路２０ｂのインタークーラ２４より下流位置とを接続する通路である。また、ＥＧＲ通路３１には、ＥＧＲ量を制御するためのＥＧＲ弁３３が設けられている。低圧ループＥＧＲ装置５１は、ＥＧＲ通路３５と、ＥＧＲクーラ３６と、ＥＧＲ弁３７とを有する。ＥＧＲ通路３５は、排気通路２５上の触媒３０における下流位置と、吸気通路２０ａのコンプレッサ２３ａにおける上流位置とを接続する通路である。また、ＥＧＲ通路３５には、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ３６、及びＥＧＲガス量を制御するためのＥＧＲ弁３７が設けられている。

内燃機関の制御装置１００の各要素は、ＥＣＵ（Engine Control Unit）７により制御されている。ＥＣＵ７は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えて構成される。本実施形態では、主に、ＥＣＵ７は、吸気温センサ４１、回転数センサ４２、及び水温センサ４３から供給される検出信号Ｓ４１、Ｓ４２、Ｓ４３に基づいて、切り替え弁２６に対して制御信号Ｓ２６を供給する。つまり、ＥＣＵ７は、切り替え弁２６を制御することによって、インタークーラ２４に吸気を供給する流路を、第１の流路２７及び第２の流路２８のいずれかに切り替える制御（以下、「流路切り替え制御」と呼ぶ。）を実行する。このようにＥＣＵ７は、本発明における切り替え弁制御手段に相当する。なお、ＥＣＵ７は内燃機関の制御装置１００の他の構成要素の制御も行うが、本実施形態と特に関係の無い部分については説明を省略する。

なお、本発明は、直列４気筒の内燃機関１０への適用に限定はされず、４気筒以外の気筒数で構成された内燃機関や、気筒がＶ型に配列された内燃機関に対しても適用することができる。更に、本発明は、直噴タイプの燃料噴射弁１５によって構成された内燃機関１０への適用に限定はされず、ポート噴射タイプの燃料噴射弁によって構成された内燃機関に対しても適用することができる。

ここで、図２を参照して、切り替え弁２６を切り替えた際の吸気の流れについて説明する。図２（ａ）及び図２（ｂ）は、図１におけるインタークーラ２４付近を拡大して表した図を示しており、右方向はコンプレッサ２３ａ側を示し、左方向は吸気マニホールド１１側を示している。図２（ａ）で示す場合には、吸気通路２０ａからの吸気は、第１の流路２７を通過してインタークーラ２４に供給される。そして、インタークーラ２４を通過後の吸気は、第２の流路２８を通過して吸気通路２０ｂへ流れていき、吸気マニホールド１１へ供給される。以下では、図２（ａ）に示すようなインタークーラ２４における吸気の流れの方向を「正方向」とも呼ぶ。これに対して、図２（ｂ）に示す場合には、吸気通路２０ａからの吸気は、第２の流路２８を通過してインタークーラ２４に供給される。そして、インタークーラ２４を通過後の吸気は、第１の流路２７を通過して吸気通路２０ｂへ流れていき、吸気マニホールド１１へ供給される。以下では、図２（ｂ）に示すようなインタークーラ２４における吸気の流れの方向を「逆方向」とも呼ぶ。

前述したように、ＥＣＵ７が切り替え弁２６を制御することによって、図２に示すようなインタークーラ２４に対して吸気が供給される流路の切り替えが行われる。つまり、ＥＣＵ７が切り替え弁２６を制御することにより、吸気の流れが正方向と逆方向とで切り替えられる。これにより、インタークーラ２４へ吸気が供給される入口と、インタークーラ２４から吸気が排出される出口とを入れ替えることが可能となる。

（流路切り替え制御）
次に、第１実施形態に係る流路切り替え制御について具体的に説明する。

第１実施形態では、ＥＣＵ７は、インタークーラ２４の腐食を適切に防止して、インタークーラ２４の耐食寿命を向上させる観点から、切り替え弁２６を用いて流路切り替え制御を行う。

ここで、凝縮水によるインタークーラ２４の腐食について説明する。低圧ループＥＧＲ装置５１を有する構成においては、低圧ループＥＧＲ装置５１から還流された排気ガスの凝縮によって発生する強酸性の凝縮水がインタークーラ２４内に滞留した場合に、インタークーラ２４が腐食してしまう可能性がある。例えば、インタークーラ２４のチューブやフィンが腐食して、信頼性に影響が及ぼされる。また、このようにインタークーラ２４内で発生した凝縮水は、一定以上の吸気の流速（空気量）がないと、インタークーラ２４内に滞留し、特にフィンやチューブ内に凝縮水が付着した状態が継続して局所的に腐食が進行し得る。ここで、インタークーラ２４における腐食環境は、温度、湿度、凝縮水成分（凝縮水のｐＨ）などによって変化する傾向にある。具体的には、高温、高湿、低ｐＨほど腐食環境としては厳しくなり、水分として存在する限りは腐食が進行するものと考えられる。また、インタークーラ２４の出口付近は入口付近に比べ、温度が低く（例えば４５℃以下）、凝縮し易い上に、乾燥もし難いために、インタークーラ２４に対して一方向からのみ吸気を流した場合には、腐食が進行しやすいと考えられる。

具体的に、図３〜図５を参照して、インタークーラ２４における凝縮水の発生及び腐食環境について説明する。

図３は、インタークーラ２４における入口付近と出口付近との温度の一例を示している。具体的には、図３（ａ）はインタークーラ２４における入口付近の温度を表しており、図３（ｂ）はインタークーラ２４における出口付近の温度を表している。また、図３（ａ）及び図３（ｂ）では、横軸にエンジン回転数を示し、縦軸に燃料噴射量を示している。図３（ａ）より、インタークーラ２４における入口付近の温度は大気温〜１６０℃程度であることがわかり、図３（ｂ）より、インタークーラ２４における出口付近の温度は大気温〜４５℃程度であることがわかる。つまり、インタークーラ２４の出口付近は入口付近に比べ、温度がかなり低いことがわかる。したがって、インタークーラ２４の出口付近は入口付近に比べ、凝縮水が凝縮し易く、乾燥せずに湿度が高くなる傾向にあると言える。そのため、インタークーラ２４に対して一方向からのみ吸気を流した場合には、インタークーラ２４の出口付近は腐食が進行しやすいと考えられる。

図４は、凝縮水の滞留条件の一例を示している。図４では、横軸にエンジン回転数を示し、縦軸に燃料噴射量を示している。図４中のハッチングで表した領域Ａ１のように、低回転領域では空気量が少なくなり、凝縮水が多くなる傾向にある。そのため、低回転領域ではインタークーラ２４内に凝縮水が滞留して、インタークーラ２４の出口付近は腐食環境となる傾向にあると考えられる。

図５は、インタークーラ２４における腐食環境の一例を示している。図５では、横軸に時間を示し、縦軸に侵食深さを示している。具体的には、直線Ｂ１はｐＨが「２」程度である凝縮水に侵漬した場合のグラフ（インタークーラ２４の出口付近に相当する）を示し、直線Ｂ２はｐＨが「５．６」程度である水に侵漬した場合のグラフを示し、直線Ｂ３は乾燥時におけるグラフ（インタークーラ２４の入口付近に相当する）を示している。これより、低ｐＨ（強酸）ほど腐食環境としては厳しくなり、水分として存在する限りは腐食が進行するものと考えられる。

以上より、第１実施形態では、このようなインタークーラ２４の腐食を適切に防止するために、ＥＣＵ７は、流路切り替え制御を実行する。具体的には、ＥＣＵ７は、所定条件が成立した際に、第１の流路２７と第２の流路２８との切り替えが行なわれるように切り替え弁２６に対する制御を行う。つまり、図２に示したように、インタークーラ２４における吸気の流れが正方向と逆方向との間で切り替わるように制御を行う。詳しくは、ＥＣＵ７は、切り替え弁２６により流路を切り替えてからの経過時間Ｔが所定時間を超えた場合、若しくはインタークーラ２４の凝縮水量が所定量を越えた場合に、流路が切り替わるように制御を行う。つまり、ＥＣＵ７は、インタークーラ２４の出口付近に凝縮水が滞留したと判断できる場合に流路の切り替えを行うと共に、凝縮水が滞留していないような場合であっても流路を切り替えてから所定時間が経過している場合には流路の切り替えを行う。

このような制御を行うことにより、インタークーラ２４の入口と出口とを入れ替えることで、雰囲気温度・湿度を変更でき、出口に一方的に凝縮水が滞留することを抑制できると共に、出口を乾燥させることができる。よって、インタークーラ２４内で酸性凝縮水が多量に発生するような場合（例えば低圧ループＥＧＲ装置５１から還流される排気ガスのＥＧＲ率が大きい場合や、吸気系と排気系との温度差が大きい場合など）や、発生した凝縮水が滞留しやすい場合（低回転や低流量など）でも、腐食環境を効果的に緩和させることができる。したがって、第１実施形態によれば、局所的に腐食が進むことを防止して、インタークーラ２４の耐食寿命を向上させることが可能となる。

次に、図６を参照して、第１実施形態に係る流路切り替え処理について説明する。図６は、第１実施形態に係る流路切り替え処理を示すフローチャートである。この処理は、ＥＣＵ７によって所定の周期で繰り返し実行される。

まず、ステップＳ１０１では、ＥＣＵ７は、内燃機関１０の運転状態を検出する。具体的には、ＥＣＵ７は、内燃機関１０の回転数や、燃料噴射量や、吸気温や、ＥＧＲ量や、冷却水における水温などを取得する。この場合、ＥＣＵ７は、吸気温センサ４１、回転数センサ４２、及び水温センサ４３から検出信号Ｓ４１、Ｓ４２、Ｓ４３を取得する。以上の処理が終了すると、処理はステップＳ１０２に進む。

ステップＳ１０２では、ＥＣＵ７は、インタークーラ２４へ吸気を供給する流路（第１の流路２７及び第２の流路２８のいずれか）の切り替えを行ってからの経過時間Ｔを算出する。なお、以下では、この経過時間Ｔを「流路切り替え後経過時間Ｔ」と呼ぶ。そして、処理はステップＳ１０３に進む。

ステップＳ１０３では、ステップＳ１０２で算出された流路切り替え後経過時間Ｔが所定時間以下であるか否かを判定する。ここでは、流路切り替え後経過時間Ｔに基づいて、流路を切り替えるべき状況でないか否かの判定を行っている。流路切り替え後経過時間Ｔが所定時間以下である場合（ステップＳ１０３；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０４に進む。この場合には、流路切り替え後経過時間Ｔからは、流路を切り替えるべき状況ではないものと判断される。よって、ステップＳ１０４以降の処理を実行する。これに対して、流路切り替え後経過時間Ｔが所定時間を超えている場合（ステップＳ１０３；Ｎｏ）、処理はステップＳ１０６に進む。この場合には、流路を切り替えるべき状況であると言える。そのため、ＥＣＵ７は、流路の切り替えを実行する（ステップＳ１０６）。なお、ステップＳ１０６における処理の詳細は後述する。

ステップＳ１０４では、ＥＣＵ７は、インタークーラ２４内に滞留している凝縮水量を算出する。具体的には、ＥＣＵ７は、ステップＳ１０１で取得された内燃機関１０の運転状態（回転数、燃料噴射量、ＥＧＲ量など）に基づいて凝縮水量を算出する。そして、処理はステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０５では、ＥＣＵ７は、ステップＳ１０４で算出された凝縮水量が所定値を超えるか否かを判定する。即ち、ＥＣＵ７は、インタークーラ２４の出口付近に凝縮水が滞留しているような状態であるか否かを判定する。つまり、ステップＳ１０５では、凝縮水量に基づいて、流路を切り替えるべき状況であるか否かの判定を行っている。なお、判定に用いる所定値は、インタークーラ２４の出口付近に凝縮水が滞留していると考えることができる凝縮水量に相当する。

凝縮水量が所定値を超える場合（ステップＳ１０５；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０６に進む。この場合には、インタークーラ２４の出口付近に凝縮水が滞留しているような状態であると考えられるため、流路を切り替えるべき状況であると言える。これに対して、凝縮水量が所定値以下である場合（ステップＳ１０５；Ｎｏ）、処理は当該フローを抜ける。この場合には、前述したようにステップＳ１０３で流路切り替え後経過時間Ｔが所定時間以下であると判定されており、且つ、ステップＳ１０５で凝縮水量が所定値以下であると判定されたため、流路を切り替えるべき状況ではないと言える。そのため、ＥＣＵ７は、流路の切り替えを実行しない。

ステップＳ１０６では、ＥＣＵ７は、流路の切り替えを実行する。具体的には、ＥＣＵ７は、第１の流路２７と第２の流路２８との切り替えが行なわれるように切り替え弁２６に対する制御を行う。つまり、図２に示したように、インタークーラ２４における吸気の流れが正方向と逆方向との間で切り替わるように制御を行う。そして、処理はステップＳ１０７に進む。ステップＳ１０７では、ステップＳ１０６で流路の切り替えを行ったため、ＥＣＵ７は、流路切り替え後経過時間Ｔをクリアする処理を実行する。そして、処理は当該フローを抜ける。

以上説明した第１実施形態に係る流路切り替え処理によれば、インタークーラ２４の入口と出口とを入れ替えることで、インタークーラ２４の出口に一方的に凝縮水が滞留することを抑制できると共に、出口を乾燥させることができる。よって、インタークーラ２４の腐食環境を効果的に緩和させることができ、局所的に腐食が進むことを防止して、インタークーラ２４の耐食寿命を向上させることが可能となる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態でも、ＥＣＵ７は、前述した第１実施形態と同様に、インタークーラ２４の腐食を適切に防止して、インタークーラ２４の耐食寿命を向上させる観点から、切り替え弁２６を用いて流路切り替え制御を行う。しかしながら、第２実施形態では、第２の流路２８上にヒータを配設して、インタークーラ２４の凝縮水量が所定量を越えた場合に、ヒータを通電して、第２の流路２８を通過した吸気がインタークーラ２４に供給されるように流路の切り替えを行う点で、第１実施形態と異なる。つまり、ＥＣＵ７は、凝縮水量が所定量を越えた場合に、ヒータを通過した吸気（ヒータで加熱された吸気）がインタークーラ２４に供給されるように、流路が第２の流路２８に切り替わるように切り替え弁２６に対する制御を行う。即ち、第１実施形態では、流路切り替え後経過時間Ｔが所定時間を超えた場合若しくは凝縮水量が所定量を越えた場合に、流路を順次切り替えていたが、第２実施形態では、流路切り替え後経過時間Ｔに基づいては流路の切り替えを行わない。具体的には、第２実施形態では、凝縮水量が所定量を越えていない場合には、インタークーラ２４に吸気を供給する流路として第１の流路２７を継続して用い、凝縮水量が所定量を超えた場合に、インタークーラ２４に吸気を供給する流路が第１の流路２７から第２の流路２８へ切り替わるように流路切り替え制御を行う。

このような第２実施形態に係る流路切り替え制御によれば、凝縮水が乾燥しにくいインタークーラ２４の出口付近に対して、ヒータで加熱された吸気を適切に流すことができる。よって、インタークーラ２４の出口付近を急速に乾燥させることができ、凝縮水を適切に除去することが可能となる。したがって、インタークーラ２４における腐食環境をより効果的に緩和できるため、インタークーラ２４の耐食寿命をより向上させることが可能となる。また、上記したヒータとして、低温始動用に配設したものを利用した場合には、部品点数（コスト）を削減することが可能となる。

更に、第２実施形態では、ＥＣＵ７は、内燃機関１０における低温始動時には、ヒータを通電して、第１の流路２７を通過した吸気がインタークーラ２４に供給されるように流路切り替え制御を行う。つまり、ＥＣＵ７は、低温始動時には、ヒータで加熱された吸気がインタークーラ２４に供給されないように（言い換えるとヒータを通過していない吸気がインタークーラ２４に供給されるように）、流路が第１の流路２７に切り替わるように切り替え弁２６に対する制御を行う。これにより、インタークーラ２４を通過後の吸気をヒータによって適切に加熱することができ、ヒータで加熱された吸気を内燃機関１０に供給することが可能となる。言い換えると、ヒータで加熱された吸気がインタークーラ２４により冷却されてしまい、内燃機関１０の暖機などが阻害されてしまうことを抑制することが可能となる。

図７は、第２実施形態に係る流路切り替え制御を説明するための図である。具体的には、図７（ａ）及び図７（ｂ）は、インタークーラ２４付近を拡大して表した図を示しており、右方向はコンプレッサ２３ａ側を示し、左方向は吸気マニホールド１１側を示している。なお、図１及び図２などに示した構成要素と同一の構成要素に対しては、同一の符号を付し、その説明を省略する。

第２実施形態では、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、第２の流路２８上にヒータ２９が配設されている。詳しくは、ヒータ２９は、インタークーラ２４の出口付近の第２の流路２８上に配設されている。また、ヒータ２９は、前述したＥＣＵ７によってオン／オフが制御される（つまり通電が制御される）。例えば、ヒータ２９として、燃焼式ヒータなどが用いられる。

具体的には、図７（ａ）に示すように、凝縮水量が所定量を越えていない場合には、ＥＣＵ７は、第１の流路２７を通過した吸気がインタークーラ２４に供給されるように制御を行う。つまり、ＥＣＵ７は、吸気がインタークーラ２４を正方向に流れるように切り替え弁２６を制御する。この場合には、吸気通路２０ａからの吸気は、第１の流路２７を通過してインタークーラ２４に供給され、インタークーラ２４を通過後の吸気は、第２の流路２８を通過して吸気通路２０ｂへ流れていく。また、ＥＣＵ７は、このように凝縮水量が所定量を越えていない場合には、低温始動時を除き、ヒータ２９をオフに制御する。更に、ＥＣＵ７は、低温始動時には、ヒータ２９をオンに制御する。これにより、低温始動時には、インタークーラ２４を通過後の吸気をヒータ２９によって適切に加熱することができ、ヒータ２９で加熱された吸気を内燃機関１０に供給することが可能となる。

一方、図７（ｂ）に示すように、凝縮水量が所定量を越えた場合には、ＥＣＵ７は、第２の流路２８を通過した吸気がインタークーラ２４に供給されるように制御を行う。つまり、ＥＣＵ７は、吸気がインタークーラ２４を逆方向に流れるように切り替え弁２６を制御する。この場合には、吸気通路２０ａからの吸気は、第２の流路２８を通過してインタークーラ２４に供給され、インタークーラ２４を通過後の吸気は、第１の流路２７を通過して吸気通路２０ｂへ流れていく。更に、ＥＣＵ７は、このように凝縮水量が所定量を越えた場合に、ヒータ２９をオンに制御する。これにより、ヒータ２９で加熱された吸気を、インタークーラ２４の出口付近に対して適切に流すことができる。よって、インタークーラ２４内の凝縮水を強制的に乾燥・除去することが可能となる。

次に、図８を参照して、第２実施形態に係る流路切り替え処理について説明する。図８は、第２実施形態に係る流路切り替え処理を示すフローチャートである。この処理も、ＥＣＵ７によって所定の周期で繰り返し実行される。

まず、ステップＳ２０１では、ＥＣＵ７は、内燃機関１０の運転状態を検出する。具体的には、ＥＣＵ７は、内燃機関１０の回転数や、燃料噴射量や、吸気温や、ＥＧＲ量や、冷却水における水温などを取得する。この場合、ＥＣＵ７は、吸気温センサ４１、回転数センサ４２、及び水温センサ４３から検出信号Ｓ４１、Ｓ４２、Ｓ４３を取得する。以上の処理が終了すると、処理はステップＳ２０２に進む。

ステップＳ２０２では、ＥＣＵ７は、内燃機関１０における低温始動要求がないか否かを判定する。具体的には、ＥＣＵ７は、ステップＳ２０１で取得された内燃機関１０の運転状態に基づいて、低温始動条件下（即ち、ヒータ２９を使用すべき条件下）でないか否かを判定する。低温始動要求がない場合（ステップＳ２０２；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２０３に進む。これに対して、低温始動要求がある場合（ステップＳ２０２；Ｎｏ）、処理はステップＳ２０８に進む。この場合には、低温始動時であるため、ＥＣＵ７は、ヒータ２９をオンにすると共に、吸気がインタークーラ２４を正方向に流れるように切り替え弁２６を制御する（ステップＳ２０８）。つまり、第１の流路２７を通過した吸気がインタークーラ２４に供給されるように、即ちヒータで加熱された吸気がインタークーラ２４に供給されないように制御を行う。この場合には、インタークーラ２４を通過後の吸気をヒータ２９が設けられた第２の流路２８に流すことができ、ヒータ２９によって加熱した吸気を内燃機関１０に対して適切に供給することが可能となる。以上のステップＳ２０８の処理が終了すると、処理は当該フローを抜ける。

一方、ステップＳ２０３では、ＥＣＵ７は、インタークーラ２４内に滞留している凝縮水量を算出する。具体的には、ＥＣＵ７は、ステップＳ２０１で取得された内燃機関１０の運転状態（回転数、燃料噴射量、ＥＧＲ量など）に基づいて凝縮水量を算出する。そして、処理はステップＳ２０４に進む。

ステップＳ２０４では、ＥＣＵ７は、ステップＳ２０３で算出された凝縮水量が所定値を超えるか否かを判定する。即ち、ＥＣＵ７は、インタークーラ２４の出口付近に凝縮水が滞留しているような状態であるか否かを判定する。なお、判定に用いる所定値は、インタークーラ２４の出口付近に凝縮水が滞留していると考えることができる凝縮水量に相当する。

凝縮水量が所定値を超える場合（ステップＳ２０４；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２０５に進む。この場合には、インタークーラ２４の出口付近に凝縮水が滞留しているような状態であると考えられる。よって、以降のステップＳ２０５及びＳ２０６において、インタークーラ２４の出口付近を乾燥させるための処理を行う。まず、ステップＳ２０５では、ＥＣＵ７は、ヒータ２９をオンにする。そして、処理はステップＳ２０６に進む。ステップＳ２０６では、ＥＣＵ７は、吸気がインタークーラ２４を逆方向に流れるように切り替え弁２６を制御する。つまり、第２の流路２８を通過した吸気（ヒータ２９で加熱された吸気）がインタークーラ２４に供給されるように制御を行う。これにより、凝縮水を強制的に乾燥・除去することが可能となる。以上の処理が終了すると、処理は当該フローを抜ける。

なお、前述したステップＳ２０３において、ステップＳ２０５及びＳ２０６におけるインタークーラ２４の出口付近を乾燥させるための処理を継続した時間（以下、「乾燥時間」と呼ぶ。）を考慮に入れて、インタークーラ２４内の凝縮水量を算出することが好ましい。この場合、乾燥時間が所定時間に達した際に、算出される凝縮水量が所定値未満となる傾向にある。よって、乾燥時間が所定時間に達した際に、ヒータ２９をオフにし、流路を第２の流路２８から第１の流路２７へ切り替えることができる。

一方、凝縮水量が所定値以下である場合（ステップＳ２０４；Ｎｏ）、ステップＳ２０７に進む。この場合には、インタークーラ２４の出口付近に凝縮水が滞留していないものと考えられる。つまり、前述したようにインタークーラ２４の出口付近を乾燥させるための処理を行う必要はないと言える。したがって、ＥＣＵ７は、ヒータ２９をオフにすると共に（ステップＳ２０７）、吸気がインタークーラ２４を正方向に流れるように切り替え弁２６を制御する（ステップＳ２０８）。そして、処理は当該フローを抜ける。

以上説明した第２実施形態に係る流路切り替え処理によれば、凝縮水が乾燥しにくいインタークーラ２４の出口付近に対して、ヒータで加熱された吸気を適切に流すことができ、インタークーラ２４の出口付近を急速に乾燥させて、凝縮水を除去することが可能となる。よって、インタークーラ２４における腐食環境を効果的に緩和できるため、インタークーラ２４の耐食寿命をより向上させることが可能となる。

なお、上記では、凝縮水量が所定値以下である場合に、吸気がインタークーラ２４を正方向に流れるように制御する（つまりインタークーラ２４に吸気を供給する流路を第１の流路２７に固定する）実施形態を示したが、これに限定はされない。他の例では、凝縮水量が所定値以下である場合に、前述した第１実施形態と同様に、流路切り替え後経過時間Ｔに基づいて流路の切り替えを行っても良い。具体的には、凝縮水量が所定値以下であっても、流路切り替え後経過時間Ｔが所定時間を超えている場合に、第１の流路２７と第２の流路２８との切り替えが行なわれるように切り替え弁２６に対する制御を行うことができる。

また、上記では、第２の流路２８上にヒータ２９を設ける例を示したが、第２の流路２８の代わりに、第１の流路２７上にヒータ２９を設けても良い。この場合には、凝縮水量が所定値を超える場合には、吸気がインタークーラ２４を正方向に流れるように制御し、凝縮水量が所定値以下である場合には、吸気がインタークーラ２４を逆方向に流れるように制御する。

本実施形態に係る内燃機関の制御装置の概略構成を示すブロック図である。切り替え弁を切り替えた際の吸気の流れを説明するための図である。インタークーラの入口付近と出口付近との温度の一例を示す図である。凝縮水の滞留条件の一例を示す図である。インタークーラにおける腐食環境の一例を示す図である。第１実施形態に係る流路切り替え処理を示すフローチャートである。第２実施形態に係る流路切り替え制御を説明するための図である。第２実施形態に係る流路切り替え処理を示すフローチャートである。

符号の説明

７ＥＣＵ
１０内燃機関（エンジン）
２０ａ、２０ｂ吸気通路
２３ターボチャージャ
２４インタークーラ
２６切り替え弁
２７第１の流路
２８第２の流路
２９ヒータ
３１、３５ＥＧＲ通路
３３、３７ＥＧＲ弁
５０高圧ループＥＧＲ装置
５１低圧ループＥＧＲ装置
１００内燃機関の制御装置

Claims

ターボチャージャのタービン及び触媒より下流側の排気通路上の位置から、前記ターボチャージャのコンプレッサより上流側の吸気通路上の位置へ排気ガスを還流させる排気還流装置と、
前記排気還流装置によって排気ガスが還流される吸気通路上の位置よりも下流側の吸気通路に設けられたインタークーラと、
前記吸気通路に接続されると共に、前記インタークーラに形成された通路の一端に接続された第１の流路と、
前記吸気通路に接続されると共に、前記インタークーラに形成された前記通路の他端に接続された第２の流路と、
前記第１の流路及び前記第２の流路が接続された前記吸気通路上に設けられており、（１）前記第１の流路から前記インタークーラに吸気が供給され、前記インタークーラを流れた吸気が前記第２の流路を経由して吸気マニホールドのほうへ流れる第１状態と、（２）前記第２の流路から前記インタークーラに吸気が供給され、前記インタークーラを流れた吸気が前記第１の流路を経由して前記吸気マニホールドのほうへ流れる第２状態とで、吸気の流れを切り替えることが可能な切り替え弁と、
前記第２の流路に配設されたヒータと、
前記インタークーラ内の凝縮水量が所定量を越えた場合に、前記ヒータをオンに制御するヒータ制御手段と、
前記凝縮水量が前記所定量を超えていない場合には、吸気の流れが前記第１状態となるように前記切り替え弁を制御し、前記凝縮水量が前記所定量を越えた場合には、吸気の流れが前記第２状態となるように前記切り替え弁を制御する切り替え弁制御手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
前記切り替え弁制御手段は、内燃機関の低温始動時には、吸気の流れが前記第１状態となるように前記切り替え弁を制御する請求項１に記載の内燃機関の制御装置。