JP6642321B2

JP6642321B2 - エンジン

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Publication number: JP6642321B2
Application number: JP2016143535A
Authority: JP
Inventors: 嘉孝柴野
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2016-07-21
Filing date: 2016-07-21
Publication date: 2020-02-05
Anticipated expiration: 2036-07-21
Also published as: JP2018013092A

Description

本発明は、過給機とＰＣＶ（Positive Crankcase Ventilation）装置とを備えるエンジンに関する。

過給機を備えるエンジンにおいては、過給機のコンプレッサの内部にデポジットが付着し得ることが知られている。コンプレッサの内部にデポジットが付着すると、コンプレッサの過給効率が低下する。そのため、デポジットの付着を抑制することが望まれる。

特開２０１４−１５８７６号公報（特許文献１）には、過給機を備えるエンジンにおいて、コンプレッサへのデポジットの付着を抑制する技術が開示されている。このエンジンは、過給機に加えて、吸気通路におけるコンプレッサの上流に設けられた吸気絞り弁と、吸気通路における吸気絞り弁とコンプレッサとの間の部分にオイルミストを含んだブローバイガスを流入させるＰＣＶ装置（ブローバイガス還元装置）と、吸気絞り弁の開度を制御する制御装置とを備える。制御装置は、コンプレッサへのデポジットの付着の程度を表す指標値を算出し、この指標値が所定値よりも大きい場合に吸気絞り弁の開度を閉じ側に調整する。吸気絞り弁が閉じ側に調整されることで、吸気通路内の負圧が増大し、吸気通路内に流入するブローバイガスの流量が増大する。これにより、オイルミストを含んだ空気がコンプレッサにより多く供給されるため、コンプレッサに付着したデポジットはオイルミストによって洗われて流動性が増し、空気によって吹き飛ばされ易くなる。その結果、コンプレッサへのデポジットの付着が抑制される。

特開２０１４−１５８７６号公報

しかしながら、過給機とＰＣＶ装置とを備えるエンジンにおいて特許文献１に開示されたように吸気通路内に流入するブローバイガスの流量を増大させると、外気温によっては、デポジットの付着をかえって促進させてしてしまうことが懸念される。

本願の発明者等がコンプレッサの内部に付着するデポジットを解析したところ、デポジットは、特にコンプレッサのデフューザ部に多く付着し、その主な成分はブローバイガスに含まれるオイルミストの濃縮物であることが確認された。オイルミストの濃縮物とは、オイルミストの水分の蒸発が進行することによって、オイル粘性が増加したものである。

さらに、本願の発明者等は、コンプレッサのデフューザ部へのデポジットの付着は、外気温度（圧縮前の吸気温度）に対して感度があること、具体的には外気温度が高いほどデポジット（オイルミストの濃縮物）が付着し易くなることを実験等によって新たに見出した。この現象の主な要因としては、外気温度が高いほど、吸気口から取り込まれた圧縮前の吸気によってブローバイガス中のオイルミストが多くの熱量を受けているために、オイルミストの濃縮化（水分の蒸発）が進行し易くなることが考えられる。しかしながら、特許文献１には、このような特性およびその特性を考慮したデポジットの抑制手法について何ら開示されていない。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、過給機とＰＣＶ装置（ブローバイガス還元装置）とを備えるエンジンにおいて、外気温度が高い場合であっても過給機のコンプレッサの内部にデポジットが付着することを適切に抑制することである。

（１）本開示によるエンジンは、エンジンの排気通路に設けられたタービンと、エンジンの吸気通路に設けられ、吸気通路を流れる吸気を圧縮してエンジンに供給するコンプレッサとを備える過給機と、エンジンから流出するブローバイガスを吸気通路におけるコンプレッサよりも上流の部分に流入させてエンジンへ還元させるブローバイガス還元装置と、吸気通路におけるコンプレッサよりも上流の部分を流れる吸気を冷却する冷却装置とを備える。

既に述べたように、本願の発明者等は、過給機とＰＣＶ装置とを備えるエンジンにおいては、外気温度が高いほど、オイルミストの濃縮化が進行し易くなり、コンプレッサのデフューザ部にデポジットが付着し易くなることを実験等によって新たに見出した。

上記の問題に鑑み、本開示によるエンジンは、吸気通路における過給機よりも上流の部分を流れる吸気を冷却する冷却装置を備える。そのため、たとえ外気温度が高い場合であっても、冷却装置を作動させることによって圧縮前吸気の温度を低下させることができる。その結果、外気温度が高い場合であっても過給機のコンプレッサの内部にデポジットが付着することを適切に抑制することができる。

（２）ある実施の形態においては、ブローバイガス還元装置は、吸気通路におけるコンプレッサよりも上流の部分に接続されるブローバイガス配管を有する。冷却装置は、吸気通路におけるブローバイガス配管との接続箇所よりも上流の部分に設けられる。

上記構成によれば、たとえ外気温度が高い場合であっても、冷却装置によって、オイルミストと合流する前の吸気の温度を予め低下させておくことができる。そのため、オイルミストが吸気から受ける熱量を低下させることができる。そのため、デポジットの要因となるオイルミストの濃縮化を効果的に抑制することができる。

（３）ある実施の形態においては、エンジンは、切替バルブと、制御部とをさらに備える。切替バルブは、上流の部分の吸気経路を冷却装置を経由する第１経路と冷却装置を経由しない第２経路とのどちらかに切替可能である。制御装置は、外気温度がしきい温度よりも低い場合に上流の部分の吸気経路を第１経路にし、外気温度がしきい温度よりも高い場合に上流の部分の吸気経路を第２経路にするように、切替バルブを制御する。

上記構成によれば、外気温度がしきい温度よりも高い場合に、過給機よりも上流の部分の吸気経路が冷却用の第１経路に切り替えられる。これにより、過給機よりも上流の部分を流れる吸気を効率よく冷却することができる。

（４）ある実施の形態においては、エンジンは、冷却装置の作動および停止を制御する制御部をさらに備える。制御部は、外気温度がしきい温度よりも低い場合に冷却装置を停止し、外気温度がしきい温度よりも高い場合に冷却装置を作動する。

上記構成によれば、外気温度がしきい温度よりも低い場合には冷却装置を停止するため、冷却装置を不必要に作動させることを抑制することができる。

（５）ある実施の形態においては、制御部は、エンジンの負荷が高いほど、しきい温度を低い値に設定する。

一般的に、エンジンの負荷が高いほど、過給圧が高くなり、コンプレッサの内部を通過する吸気の温度も高くなるため、コンプレッサの内部にデポジットが付着し易くなり得る。この点に鑑み、上記構成においては、エンジンの負荷が高いほど、しきい温度が低い値に設定される。これにより、エンジンの負荷が高いほど、冷却装置による吸気の冷却を早期に開始することができる。そのため、デポジットの付着をより適切に抑制することができる。

本発明によれば、過給機とブローバイガス還元装置とを備えるエンジンにおいて、外気温度が高い場合であっても過給機のコンプレッサの内部にデポジットが付着することを適切に抑制することができる。

エンジンのシステム構成を模式的に示す図（その１）である。コンプレッサの内部構造およびコンプレッサ周辺の吸気経路を模式的に示す図である。冷却装置を停止させた場合の圧縮過程における吸気許容温度曲線Ｌ１，Ｌ２のイメージを示す図である。外気温ＴＯＵＴと圧縮後許容温度ＴＡｍａｘとの対応関係の一例を模式的に示す図である。外気温ＴＯＵＴが高い温度Ｔｈｉであるときに冷却装置を作動させた場合の吸気許容温度曲線Ｌ３のイメージを示す図である。制御装置の処理手順の一例を示すフローチャートである。エンジンの負荷としきい温度Ｔｔｈとの対応関係の一例を模式的に示す図である。エンジンのシステム構成を模式的に示す図（その２）である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号が付されている。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返されない。

＜エンジンのシステム構成＞
図１は、本実施の形態によるエンジン１のシステム構成を模式的に示す図である。このシステムは、エンジン１と、エンジン１を制御する制御装置１００とを備える。

エンジン１は、たとえばディーゼルエンジンである。なお、エンジン１は、その他の形式のエンジン（たとえばガソリンエンジン等）であってもよい。エンジン１は、エンジン本体１０と、インタークーラ２６と、過給機３０と、ＰＣＶ（Positive Crankcase Ventilation）装置４０と、冷却装置５０とを備える。過給機３０は、コンプレッサ３１と、タービン３５と、可変ノズル機構３７と、連結軸３８とを含む。

エンジン本体１０は、複数の気筒を有し、各気筒内で燃料を燃焼させることによって動力を発生する内燃機関である。

過給機３０のコンプレッサ３１の入口は、第１吸気管２２の一方端に接続される。コンプレッサ３１の出口は、第２吸気管２４の一方端に接続される。第２吸気管２４の他方端は、インタークーラ２６の入口に接続される。インタークーラ２６は、第２吸気管２４を流通する空気を冷却する空冷式あるいは水冷式の熱交換器である。インタークーラ２６の出口は、第３吸気管２７の一方端に接続される。第３吸気管２７の他方端は、図示しない吸気マニホールドを介してエンジン本体１０の各気筒に連結される。

エンジン本体１０の各気筒の排気ポートは、図示しない排気マニホールドを介して第１排気管２８の一方端に接続される。第１排気管２８の他方端は、過給機３０のタービン３５の入口に接続される。タービン３５の出口は、第２排気管２９の一方端に接続される。タービン３５から排出された排気ガスは第２排気管２９に排出される。

タービン３５のハウジング内には、タービンホイール３６および可変ノズル機構３７が収納される。タービンホイール３６は、第１排気管２８から供給される排気ガスの排気エネルギによって回転駆動される。可変ノズル機構３７は、タービンホイール３６の回転軸を中心とした周囲の排気流入部に配置される。可変ノズル機構３７は、制御装置１００からの制御信号によって作動してその開度を変更することで、第１排気管２８からタービンホイール３６に供給される排気ガスの流路幅を調整してタービンホイール３６に供給される排気ガスの流速を変化させる。

コンプレッサ３１のハウジング内には、コンプレッサホイール（インペラ）３２が収納される。インペラ３２は、連結軸３８によってタービンホイール３６に連結される。そのため、インペラ３２は、タービンホイール３６と一体的に回転駆動される。インペラ３２は、タービンホイール３６によって回転駆動されることによって、コンプレッサ３１よりも上流側（入口側）の吸気（以下「圧縮前吸気」という）を過給して第２吸気管２４に供給する。これにより、コンプレッサ３１よりも下流側（出口側）の吸気（以下「圧縮後吸気」という）の圧力は、圧縮前吸気の圧力よりも高められる。

ＰＣＶ装置４０は、ＰＣＶ通路（ブローバイガス配管）４１と、ＰＣＶバルブ４２とを含む。ＰＣＶ通路４１は、エンジン本体１０のクランクケース内と第１吸気管２２（吸気通路におけるコンプレッサ３１よりも上流の部分）とを接続する。エンジン本体１０のクランクケース内のオイルミストを含んだブローバイガスは、ＰＣＶ通路４１を通って第１吸気管２２に流入する（一点鎖線矢印参照）。ＰＣＶバルブ４２は、ＰＣＶ通路４１上に設けられ、ブローバイガスの逆流を防止する。

冷却装置５０は、第１吸気管２２におけるＰＣＶ通路４１との接続箇所よりも上流の部分に設けられ、この部分を流れる吸気を冷媒によって冷却する。冷却装置５０は、切替バルブ５１，５２と、接続管５３，５５と、熱交換器５４と、冷媒通路５６，５７とを含む。

切替バルブ５１，５２は、制御装置１００からの制御信号に応じて、第１吸気管２２におけるＰＣＶ通路４１との接続箇所よりも上流の部分の吸気経路を、冷却装置５０の熱交換器５４を経由する冷却用経路と、冷却装置５０の熱交換器５４を経由しない通常経路とのどちらかに切り替える。通常経路が形成される場合、第１吸気管２２を流れる吸気は、冷却装置５０の熱交換器５４を経由することなく過給機３０のコンプレッサ３１に供給される。冷却用経路が形成される場合、第１吸気管２２を流れる吸気は、接続管５３を通って熱交換器５４の内部に供給され、熱交換器５４の内部の冷媒で冷却された後、接続管５５を通って第１吸気管２２に戻される。

エンジン１には、吸気温センサ１１０，１１１，１２０，１３０と、過給圧センサ１４０とが備えられる。吸気温センサ１１０は、第１吸気管２２における冷却装置５０よりも上流側の部分を流れる吸気の温度を、外気温ＴＯＵＴとして検出する。吸気温センサ１１０は、第１吸気管２２における冷却装置５０よりも下流側かつコンプレッサ３１よりも上流側の部分を流れる吸気の温度を、圧縮前吸気温ＴＢとして検出する。吸気温センサ１２０は、コンプレッサ３１よりも下流側かつインタークーラ２６よりも上流側の第２吸気管２４を流れる吸気の温度を、圧縮後吸気温ＴＡとして検出する。吸気温センサ１３０は、インタークーラ２６よりも下流側の第３吸気管２７を流れる吸気の温度を、インタークーラ後吸気温として検出する。過給圧センサ１４０は、第３吸気管２７を流れる吸気の圧力を、過給圧として検出する。これらのセンサは、検出結果を制御装置１００に送信する。

制御装置１００は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）およびメモリを内蔵した電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）により構成される。制御装置１００は、エンジン１の運転状態（回転速度、燃料噴射量、点火時期など）およびユーザの要求駆動力などに応じて目標過給圧を設定し、過給圧が目標過給圧となるように過給機３０の可変ノズル機構３７の開度をフィードバック制御する。これにより、過給圧が目標過給圧となるようにコンプレッサ３１およびタービンホイール３６の回転速度がフィードバック制御される。

＜デポジットの付着およびその抑制＞
上記のような過給機３０とＰＣＶ装置４０とを備えるエンジン１においては、過給機３０のコンプレッサ３１の内部にデポジットが付着し、過給機３０の過給効率が低下し得る。本願の発明者等がコンプレッサ３１の内部に付着するデポジットを解析したところ、デポジットは、コンプレッサ３１のデフューザ部３３（後述の図２参照）に特に多く付着し、その主な成分はブローバイガス中に含まれるオイルミストの濃縮物であることが確認された。オイルミストの濃縮物とは、オイルミストの水分の蒸発が進行することによって、オイル粘性が増加したものである。

さらに、本願の発明者等は、デポジットの付着が外気温ＴＯＵＴ（圧縮前の吸気温度）に対して感度があること、具体的には外気温ＴＯＵＴが高いほどデポジットが付着し易くなることを実験等によって新たに見出した。この現象の主な要因としては、外気温ＴＯＵＴが高いほど、吸気口から取り込まれた圧縮前の吸気によってブローバイガス中のオイルミストが多くの熱量を受けるために、デフューザ部３３でのオイルミストの濃縮化が進行し易いことが考えられる。また、他の要因としては、外気温ＴＯＵＴが高いほど、吸気中のオイルミストのミキシング性が良く粒径が小さくなることによって、デフューザ部３３でのオイルミストの濃縮化がより促進されることが考えられる。

図２は、コンプレッサ３１の内部構造およびコンプレッサ３１周辺の吸気経路を模式的に示す図である。コンプレッサ３１のハウジング内には、インペラ３２に加えて、デフューザ部３３と、スクロール部３４とが設けられる。

インペラ３２が回転駆動されると、第１吸気管２２内の吸気はＰＣＶ通路４１から還元されるブローバイガスと合流した後、インペラ３２に吸入されて圧縮および増速される。インペラ３２で圧縮および増速された吸気はデフューザ部３３に供給されてデフューザ部３３で減速および昇圧された後、スクロール部３４に供給される。スクロール部３４に供給された吸気は、第２吸気管２４を通ってインタークーラ２６へ供給される。

以下では、説明の便宜上、第１吸気管２２における冷却装置５０よりも上流の部分を「第１通過経路Ｐ１」、第１吸気管２２におけるＰＣＶ通路４１との接続箇所よりも下流の部分を「第２通過経路Ｐ２」、インペラ３２周辺を「第３通過経路Ｐ３」、デフューザ部３３の入口３３ａ付近を「第４通過経路Ｐ４」、デフューザ部３３の中間付近を「第５通過経路Ｐ５」、デフューザ部３３の出口３３ｂ付近を「第６通過経路Ｐ６」、スクロール部３４を「第７通過経路Ｐ７」、スクロール部３４からインタークーラ２６までの経路を「第８通過経路Ｐ８」とも記載する。

吸入口から吸入通路に流入した吸気は各通過経路Ｐ１〜Ｐ８を順に通って圧縮されていく。この圧縮過程で吸気温度が上昇していくことによって、吸気中に含まれるオイルミストの濃縮化が進行していくと考えられる。そして、圧縮過程でオイルミストが受ける総熱量（以下「オイルミスト総受熱量」という）がある許容量を超えると、濃縮化されたオイルミストがデフューザ部３３に付着してデポジットとなることが実験等によって新たに見出された。

図３は、冷却装置５０を停止させた場合の圧縮過程における吸気許容温度曲線のイメージを示す図である。吸気許容温度曲線とは、デフューザ部３３へのデポジットの付着を抑制可能な各通過経路Ｐ１〜Ｐ８の吸気温度の上限値を繋ぎ合わせた曲線である。

図３において、横軸は圧縮過程の各通過経路Ｐ１〜Ｐ８（図２参照）を表わし、縦軸は吸気温度を表わす。図３において、破線で示す曲線Ｌ１は外気温ＴＯＵＴ（第１通過経路Ｐ１の吸気温度）が低い温度Ｔｌｏｗであるときの吸気許容温度曲線を示し、実線で示す曲線Ｌ２は外気温ＴＯＵＴが高い温度Ｔｈｉであるときの吸気許容温度曲線を示す。

吸気許容温度曲線Ｌ１より低温側の領域（斜線を付した領域）の面積Ｓｌｏｗが、外気温ＴＯＵＴが低い温度Ｔｌｏｗである場合におけるオイルミスト総受熱量の許容量に相当する。吸気許容温度曲線Ｌ２より低温側の領域（ドットを付した領域）の面積Ｓｈｉが、外気温ＴＯＵＴが高い温度Ｔｈｉである場合におけるオイルミスト総受熱量の許容量に相当する。オイルミスト総受熱量の許容量そのものは、外気温ＴＯＵＴの影響を大きくは受けないため、面積Ｓｌｏｗと面積Ｓｈｉとは概ね同じ面積である。なお、図３に示すように実際には面積Ｓｈｉが面積Ｓｌｏｗよりも僅かに小さいが、これは、外気温ＴＯＵＴが高いほど、オイルミストのミキシング性が良くオイルミストの濃縮化が促進され易いために、外気温ＴＯＵＴが高いほど、オイルミスト総受熱量の許容量が僅かに低下していると考えられる。

外気温ＴＯＵＴが低い温度Ｔｌｏｗである場合の吸気許容温度曲線Ｌ１は、図３に示すように、圧縮過程が進むにつれて増加し、通過経路Ｐ８で所定値ＴＡｍａｘ＿Ｔｌｏｗに達している。これは、外気温ＴＯＵＴが低い温度Ｔｌｏｗである場合には、通過経路Ｐ８の吸気温度すなわち圧縮後吸気温ＴＡを所定値ＴＡｍａｘ＿Ｔｌｏｗ未満にすれば、デポジットの付着を抑制可能であることを意味する。

外気温ＴＯＵＴが高い温度Ｔｈｉである場合の吸気許容温度曲線Ｌ２も、図３に示すように、圧縮過程が進むにつれて増加する。しかしながら、外気温ＴＯＵＴが高い場合は、吸気口から取り込まれた圧縮前の吸気によってブローバイガス中のオイルミストが多くの熱量を吸気から受ける影響により、吸気許容温度曲線Ｌ２は、通過経路Ｐ４以前の経路で吸気許容温度曲線Ｌ１よりも高くなり、その分、通過経路Ｐ５以降の経路で吸気許容温度曲線Ｌ１よりも低くなってしまう。その結果、通過経路Ｐ８における吸気許容温度曲線Ｌ２の値ＴＡｍａｘ＿Ｔｈｉは、所定値ＴＡｍａｘ＿Ｔｌｏｗよりも低くなってしまう。すなわち、外気温ＴＯＵＴが高い温度Ｔｈｉである場合にデポジットの付着を抑制するためには、圧縮後吸気温ＴＡを所定値ＴＡｍａｘ＿Ｔｌｏｗよりも低い値ＴＡｍａｘ＿Ｔｈｉ未満にする必要がある。これは、外気温ＴＯＵＴが高いほど、デポジットが付着し易くなることを意味する。

このように、デフューザ部３３へのデポジットの付着は、外気温ＴＯＵＴに対して感度がある。すなわち、外気温ＴＯＵＴが高いほど、圧縮後吸気温度ＴＡの許容温度（以下、単に「圧縮後許容温度ＴＡｍａｘ」ともいう）が低下し、デポジットが付着し易くなる傾向にある。

図４は、外気温ＴＯＵＴと圧縮後許容温度ＴＡｍａｘとの対応関係の一例を模式的に示す図である。図４に示すように、外気温ＴＯＵＴが高いほど、圧縮後許容温度ＴＡｍａｘは低下する。図４において、圧縮後吸気温ＴＡが圧縮後許容温度ＴＡｍａｘ以下の領域が、オイルミスト総受熱量が許容量未満となり、デポジットの付着が発生しない領域である。圧縮後吸気温ＴＡが圧縮後許容温度ＴＡｍａｘを超える領域が、オイルミスト総受熱量が許容量を超えてデポジットの付着が発生する領域である。

従来より、デポジット対策として圧縮後吸気温ＴＡを制御上限値ＴＡｔｈ未満に制限するように可変ノズル機構３７の開度が制御されるが、この制御上限値ＴＡｔｈは外気温ＴＯＵＴに関わらず一定値に固定されている。したがって、従来の対策のみでは、外気温ＴＯＵＴが制御上限値ＴＡｔｈに対応するしきい温度Ｔｔｈよりも高い場合（たとえば図４に示す温度Ｔｈｉである場合）、圧縮後許容温度ＴＡｍａｘが制御上限値ＴＡｔｈよりも低くなる。そのため、圧縮後吸気温ＴＡが圧縮後許容温度ＴＡｍａｘを超えてしまい、デポジットの付着が発生してしまう可能性がある。

上記の問題に鑑み、本実施の形態によるエンジン１には、第１吸気管２２におけるＰＣＶ通路４１との接続箇所よりも上流の部分を流れる吸気を冷却する冷却装置５０が設けられる。そのため、たとえ外気温ＴＯＵＴがしきい温度Ｔｔｈを超えている場合であっても、冷却装置５０を作動させることによって、外気温ＴＯＵＴがしきい温度Ｔｔｈ未満である場合と同等のレベルまで圧縮前吸気温ＴＢを低下させることができる。その結果、外気温ＴＯＵＴが高い場合であってもコンプレッサ３１のデフューザ部３３にデポジットが付着することを適切に抑制することができる。

図５は、図３に示した吸気許容温度曲線Ｌ１（破線），Ｌ２（実線）に加えて、外気温ＴＯＵＴが高い温度Ｔｈｉであるときに冷却装置５０を作動させた場合の吸気許容温度曲線Ｌ３（一点鎖線）のイメージを追加した図である。

外気温ＴＯＵＴが高い温度Ｔｈｉであると、第１通過経路Ｐ１の吸気温も高い温度Ｔｈｉであるため、第１通過経路Ｐ１においては、吸気許容温度曲線Ｌ３は吸気許容温度曲線Ｌ２とほぼ一致する。

しかしながら、冷却装置５０を作動させることによって圧縮前吸気温ＴＢが低下するため、第２通過経路Ｐ２および第３通過経路Ｐ３を通過する吸気に含まれるオイルミストの受熱量が軽減される。この影響により、吸気許容温度曲線Ｌ３は、図５に示すように、第２通過経路Ｐ２および第３通過経路Ｐ３で吸気許容温度曲線Ｌ２よりも低い値（吸気許容温度曲線Ｌ１と同等のレベル）まで低下しており、その分、通過経路Ｐ４以降の経路で吸気許容温度曲線Ｌ２よりも高くなる。その結果、通過経路Ｐ８において、吸気許容温度曲線Ｌ３の値ＴＡｍａｘ＿Ｔｈｉｃは、吸気許容温度曲線Ｌ２の値ＴＡｍａｘ＿Ｔｈｉよりも高い値となる。すなわち、外気温ＴＯＵＴが高い温度Ｔｈｉであっても、冷却装置５０を作動させて圧縮前吸気温ＴＢを低下させることによって、外気温ＴＯＵＴが低い温度Ｔｌｏｗである場合に近いレベルまでオイルミストの受熱量が軽減される。そのため、圧縮後許容温度ＴＡｍａｘが上昇し、デポジットの付着が発生し難くなる。

このように、本実施の形態によるエンジン１においては、外気温ＴＯＵＴが高い温度Ｔｈｉであっても、冷却装置５０を作動させることによって、圧縮後許容温度ＴＡｍａｘを上昇させてデポジットが付着することを抑制することができる。

なお、冷却装置５０を常時作動させることも技術的には可能ではあるが、本実施の形態による制御装置１００は、外気温ＴＯＵＴが低い場合には冷却装置５０を停止することによって、冷却装置５０を不必要に作動させることを抑制する。

図６は、制御装置１００が冷却装置５０を制御する際に行なう処理手順の一例を示すフローチャートである。このフローチャートは、所定周期で繰り返し実行される。

ステップ（以下、ステップを「Ｓ」と略す）１０にて、制御装置１００は、吸気温センサ１１０から外気温ＴＯＵＴを取得する。

Ｓ１１にて、制御装置１００は、外気温ＴＯＵＴがしきい温度Ｔｔｈ（図４参照）よりも高いか否かを判定する。なお、本実施の形態において、しきい温度Ｔｔｈは予め定められた固定値である。

外気温ＴＯＵＴがしきい温度Ｔｔｈよりも高い場合（Ｓ１１にてＹＥＳ）、制御装置１００は、Ｓ１２にて、冷却装置５０を作動させる。具体的には、制御装置１００は、冷却装置５０の切替バルブ５１，５２を制御することによって、第１吸気管２２におけるＰＣＶ通路４１との接続箇所よりも上流の部分の吸気経路を、熱交換器５４を経由する冷却用経路に切り替える。

外気温ＴＯＵＴがしきい温度Ｔｔｈよりも低い場合（Ｓ１１にてＮＯ）、制御装置１００は、Ｓ１３にて、冷却装置５０を停止させる。具体的には、制御装置１００は、冷却装置５０の切替バルブ５１，５２を制御することによって、第１吸気管２２におけるＰＣＶ通路４１との接続箇所よりも上流の部分の吸気経路を、熱交換器５４を経由しない通常経路に切り替える。

以上のように、本実施の形態によるエンジン１は、第１吸気管２２におけるコンプレッサ３１よりも上流の部分を流れる吸気を冷却する冷却装置５０を備える。そのため、たとえ外気温ＴＯＵＴが高い場合（しきい温度Ｔｔｈを超える場合）であっても、冷却装置５０を作動させることによって、外気温ＴＯＵＴが低い場合（しきい温度Ｔｔｈ未満である場合）と同等のレベルまで圧縮前吸気温ＴＢを低下させることができる。その結果、外気温ＴＯＵＴが高い場合であってもコンプレッサ３１のデフューザ部３３にデポジットが付着することを適切に抑制することができる。

特に、本実施の形態による冷却装置５０は、第１吸気管２２におけるＰＣＶ通路４１との接続箇所よりも上流の部分を流れる吸気を冷却する。そのため、たとえ外気温ＴＯＵＴが高い場合であっても、冷却装置５０によって、オイルミストと合流する前の吸気の温度を予め低下させておくことができる。そのため、外気温ＴＯＵＴがしきい温度Ｔｔｈ未満である場合と近いレベルまでオイルミストが受ける総熱量を低下させることができる。そのため、デポジットの要因となるオイルミストの濃縮化（蒸発および酸化劣化）を効果的に抑制することができる。

さらに、本実施の形態による制御装置１００は、外気温ＴＯＵＴがしきい温度Ｔｔｈよりも高い場合に、冷却装置５０の切替バルブ５１，５２を制御することによって、第１吸気管２２におけるコンプレッサ３１よりも上流の部分の吸気経路を通常経路から冷却専用の経路に切り替える。これにより、コンプレッサ３１よりも上流の部分を流れる吸気を効率よく冷却することができる。

＜変形例１＞
上述の実施の形態においては、図６のＳ１１にて外気温ＴＯＵＴと比較される「しきい温度Ｔｔｈ」を、制御上限値ＴＡｔｈに対応する固定値とする例を説明した。

しかしながら、一般的に、エンジン１の負荷が高いほど、過給圧も高くコンプレッサ３１の内部を通過する吸気の温度も高くなるため、コンプレッサ３１の内部にデポジットが付着し易くなり得る。この点に鑑み、「しきい温度Ｔｔｈ」を、エンジン１の負荷が高いほど低い値に設定するようにしてもよい。

図７は、本変形例１によるエンジン１の負荷としきい温度Ｔｔｈとの対応関係の一例を模式的に示す図である。図７に示すように、エンジン１の負荷が高いほどしきい温度Ｔｔｈを低い値に設定することによって、エンジン１の負荷が高いほど、冷却装置５０による吸気の冷却を早期に開始することができる。そのため、エンジン１の負荷が高い場合であっても、デポジット付着をより適切に抑制することができる。

なお、エンジン１の負荷に応じてしきい温度Ｔｔｈを変化させた場合であっても、圧縮後吸気温ＴＡの制御上限値ＴＡｔｈについてはそのまま維持することができる。そのため、圧縮後吸気温ＴＡとほぼ比例関係にある過給圧を過剰に制限することを回避することができる。

＜変形例２＞
上述の実施の形態による冷却装置５０は、通常経路とは別の箇所に熱交換器５４を設け、切替バルブ５１，５２で吸気経路を通常経路から冷却用経路に切り替えることによって、冷却装置５０の作動（冷却装置５０による冷却）を行なっていた。

しかしながら、冷却装置５０の構成はこのような構成に限定されない。たとえば、通常経路に接するように熱交換器を設け、この熱交換器に冷媒を循環させることによって、冷却装置の作動（冷却装置による冷却）を行なうようにしてもよい。

図８は、本変形例２によるエンジン１Ａのシステム構成を模式的に示す図である。このエンジン１Ａは、上述の図１に示すエンジン１に対して、冷却装置５０に代えて、冷却装置６０を備えるものである。その他の構造は同じであるため、ここでの詳細な説明は繰返さない。

冷却装置６０は、熱交換器６１と、冷媒通路６２，６３と、切替バルブ６４とを含む。
熱交換器６１は、第１吸気管２２におけるＰＣＶ通路４１との接続箇所よりも上流の部分に接するように設けられ、この部分を流れる吸気を冷媒によって冷却する。

切替バルブ６４は、冷媒通路６２上に設けられ、制御装置１００からの制御信号に応じて開閉される。切替バルブ６４が開かれると、冷媒が冷媒通路６２を通って熱交換器６１へ供給される。熱交換器６１の内部に供給された冷媒は、吸気の熱を吸収した後、冷媒通路６３に排出される（二点鎖線矢印参照）。切替バルブ６４が閉じられると、熱交換器６１への冷媒の供給が遮断される。

このような構成においては、切替バルブ６４を開閉することで、冷却装置６０の作動（冷却実行）および停止（冷却停止）を行なうことができる。また、冷却専用の吸気経路を別途設ける必要がないため、簡素な構成で吸気を冷却できる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１，１Ａエンジン、１０エンジン本体、２２第１吸気管、２４第２吸気管、２６インタークーラ、２７第３吸気管、２８第１排気管、２９第２排気管、３０過給機、３１コンプレッサ、３２インペラ、３３デフューザ部、３３ａ入口、３３ｂ出口、３４スクロール部、３５タービン、３６タービンホイール、３７可変ノズル機構、３８連結軸、４０ＰＶＣ装置、４１ＰＶＣ通路、４２ＰＶＣバルブ、５０，６０冷却装置、５１，５２，６４切替バルブ、５３，５５接続管、５４，６１熱交換器、５６，５７，６２，６３冷媒通路、１００制御装置、１１０，１１１，１２０，１３０吸気温センサ、１４０過給圧センサ。

Claims

エンジンの排気通路に設けられたタービンと、前記エンジンの吸気通路に設けられ、前記吸気通路を流れる吸気を圧縮して前記エンジンに供給するコンプレッサとを備える過給機と、
前記エンジンから流出するブローバイガスを前記吸気通路における前記コンプレッサよりも上流の部分に流入させて前記エンジンへ還元させるブローバイガス還元装置と、
前記吸気通路における前記コンプレッサよりも上流の部分を流れる吸気を冷却する冷却装置と、
前記上流の部分の吸気経路を前記冷却装置を経由する第１経路と前記冷却装置を経由しない第２経路とのどちらかに切替可能な切替バルブと、
外気温度がしきい温度よりも高い場合に前記上流の部分の吸気経路を前記第１経路にし、前記外気温度が前記しきい温度よりも低い場合に前記上流の部分の吸気経路を前記第２経路にするように、前記切替バルブを制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記エンジンの負荷が高いほど、前記しきい温度を低い値に設定する、エンジン。
エンジンの排気通路に設けられたタービンと、前記エンジンの吸気通路に設けられ、前記吸気通路を流れる吸気を圧縮して前記エンジンに供給するコンプレッサとを備える過給機と、
前記エンジンから流出するブローバイガスを前記吸気通路における前記コンプレッサよりも上流の部分に流入させて前記エンジンへ還元させるブローバイガス還元装置と、
前記吸気通路における前記コンプレッサよりも上流の部分を流れる吸気を冷却する冷却装置と、
前記冷却装置の作動および停止を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、外気温度がしきい温度よりも低い場合に前記冷却装置を停止し、前記外気温度が前記しきい温度よりも高い場合に前記冷却装置を作動し、
前記制御部は、前記エンジンの負荷が高いほど、前記しきい温度を低い値に設定する、エンジン。
前記ブローバイガス還元装置は、前記吸気通路における前記コンプレッサよりも上流の部分に接続されるブローバイガス配管を有し、
前記冷却装置は、前記吸気通路における前記ブローバイガス配管との接続箇所よりも上流の部分に設けられる、請求項１または２に記載のエンジン。