本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)，尤其涉及如下內(nèi)燃機(jī)：根據(jù)運轉(zhuǎn)區(qū)域來對一邊執(zhí)行由egr裝置實現(xiàn)的再循環(huán)一邊以理論空燃比運轉(zhuǎn)的化學(xué)當(dāng)量比egr模式、和不進(jìn)行由egr裝置實現(xiàn)的egr并以比理論空燃比燃料稀的空燃比運轉(zhuǎn)的稀模式進(jìn)行切換。

背景技術(shù)：

在日本特開2005-233116號公報中，公開了如下技術(shù)：在具備增壓器和水冷式的中冷器(英文：intercooler)的內(nèi)燃機(jī)中，根據(jù)運轉(zhuǎn)區(qū)域來對利用沒有被增壓器增壓的進(jìn)氣來進(jìn)行稀薄燃燒運轉(zhuǎn)的na稀模式、利用增壓后的高溫的進(jìn)氣來進(jìn)行稀薄燃燒運轉(zhuǎn)的增壓稀模式、以及在增壓狀態(tài)下進(jìn)行通常燃燒運轉(zhuǎn)的通常增壓模式進(jìn)行切換。在此處所公開的技術(shù)中，在na稀模式下向繞過中冷器的旁通通路供給所有的進(jìn)氣，在增壓稀模式下向中冷器和旁通通路雙方分配進(jìn)氣，在通常增壓模式下向中冷器供給所有的進(jìn)氣。

在日本特開2008-255884號公報中，公開了如下技術(shù)：在具備增壓器和水冷式的中冷器的內(nèi)燃機(jī)中，根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的負(fù)荷狀態(tài)來調(diào)整繞過中冷器的進(jìn)氣的流量。在此處所公開的技術(shù)中，在高旋轉(zhuǎn)且高負(fù)荷區(qū)域中減少對進(jìn)氣的冷卻量來使進(jìn)氣溫度上升，在低中轉(zhuǎn)速區(qū)域或低中負(fù)荷區(qū)域中通過中冷器來冷卻進(jìn)氣，使進(jìn)氣溫度下降。

如上所述，根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的負(fù)荷狀態(tài)來調(diào)整進(jìn)氣溫度是公知。此外，作為示出本申請的申請時間點的技術(shù)水平的文獻(xiàn)，除上述專利文獻(xiàn)以外還舉出了日本特開平11-210477號公報、日本特開2003-239747號公報等。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2005-233116號公報

專利文獻(xiàn)2：日本特開2008-255884號公報

專利文獻(xiàn)3：日本特開平11-210477號公報

專利文獻(xiàn)4：日本特開2003-239747號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問題

近來，為了提高內(nèi)燃機(jī)的燃料經(jīng)濟(jì)性性能，正在研究使以比理論空燃比燃料稀的空燃比運轉(zhuǎn)的運轉(zhuǎn)區(qū)域向高負(fù)荷側(cè)擴(kuò)大。另外，為了提高難以進(jìn)行稀運轉(zhuǎn)的高負(fù)荷區(qū)域中的燃料經(jīng)濟(jì)性性能，也正在研究在以理論空燃比進(jìn)行的運轉(zhuǎn)中導(dǎo)入大量的egr氣體。以下，將一邊執(zhí)行再循環(huán)一邊以理論空燃比運轉(zhuǎn)的運轉(zhuǎn)模式稱為化學(xué)當(dāng)量比egr模式，將不進(jìn)行egr并以比理論空燃比燃料稀的空燃比運轉(zhuǎn)的運轉(zhuǎn)模式稱為稀模式。

為了使進(jìn)行稀模式的運轉(zhuǎn)區(qū)域向高負(fù)荷側(cè)擴(kuò)大，需要提高吸入效率，同時，也需要抑制由燃燒的不穩(wěn)定化引起的排氣性能的下降。另外，如果在化學(xué)當(dāng)量比egr模式下導(dǎo)入大量的egr氣體，則也需要抑制由egr量的按各循環(huán)的偏差導(dǎo)致燃燒變得不穩(wěn)定的這一情況。

本申請的發(fā)明人們認(rèn)為，為了在一個內(nèi)燃機(jī)中滿足上述的要求，重要的是根據(jù)運轉(zhuǎn)模式來適當(dāng)?shù)卣{(diào)整進(jìn)入燃燒室內(nèi)的進(jìn)氣的溫度。然而，前述的以往技術(shù)是根據(jù)負(fù)荷來調(diào)整進(jìn)氣溫度，對于如何在稀模式與化學(xué)當(dāng)量比egr模式之間調(diào)整進(jìn)入燃燒室內(nèi)的進(jìn)氣的溫度，哪個文獻(xiàn)都沒有公開也沒有啟示。

本發(fā)明是鑒于上述的課題而做出的，目的在于提供一種如下內(nèi)燃機(jī)：能夠通過適當(dāng)?shù)卣{(diào)整進(jìn)入燃燒室內(nèi)的進(jìn)氣的溫度，來使化學(xué)當(dāng)量比egr模式下的燃燒穩(wěn)定并且使進(jìn)行稀模式的運轉(zhuǎn)區(qū)域向高負(fù)荷側(cè)擴(kuò)大。

用于解決問題的技術(shù)方案

本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)具有使排氣的一部分向進(jìn)氣通路再循環(huán)的egr裝置，根據(jù)運轉(zhuǎn)區(qū)域來對一邊執(zhí)行由egr裝置實現(xiàn)的再循環(huán)一邊以理論空燃比運轉(zhuǎn)的化學(xué)當(dāng)量比egr模式、和不進(jìn)行由egr裝置實現(xiàn)的egr并以比理論空燃比燃料稀的空燃比運轉(zhuǎn)的稀模式進(jìn)行切換，該內(nèi)燃機(jī)具備以下的裝置。

本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)具備：進(jìn)氣溫度調(diào)整裝置，其調(diào)整進(jìn)氣的溫度；和控制裝置，其至少操作進(jìn)氣溫度調(diào)整裝置?？刂蒲b置構(gòu)成為，在內(nèi)燃機(jī)以化學(xué)當(dāng)量比egr模式運轉(zhuǎn)的情況下，操作進(jìn)氣溫度調(diào)整裝置以使進(jìn)入燃燒室內(nèi)的進(jìn)氣的溫度進(jìn)入第1溫度區(qū)域，在內(nèi)燃機(jī)以稀模式運轉(zhuǎn)的情況下，操作進(jìn)氣溫度調(diào)整裝置以使進(jìn)入燃燒室內(nèi)的進(jìn)氣的溫度進(jìn)入比第1溫度區(qū)域低溫的第2溫度區(qū)域。

根據(jù)這樣的構(gòu)成，在內(nèi)燃機(jī)以化學(xué)當(dāng)量比egr模式運轉(zhuǎn)的情況下，通過將相對高溫的進(jìn)氣向燃燒室內(nèi)供給，從而能夠抑制因egr量的按各循環(huán)的偏差導(dǎo)致燃燒變得不穩(wěn)定的這一情況。另外，在內(nèi)燃機(jī)以稀模式運轉(zhuǎn)的情況下，不會發(fā)生因egr量按各循環(huán)發(fā)生偏差而引起的燃燒穩(wěn)定性的下降。因此，能夠向燃燒室內(nèi)供給與化學(xué)當(dāng)量比egr模式相比相對低溫的進(jìn)氣，所以能夠通過提高吸入效率來抑制燃燒不穩(wěn)定并且使能夠進(jìn)行稀模式的運轉(zhuǎn)區(qū)域向高負(fù)荷側(cè)擴(kuò)大。

第1溫度區(qū)域可以是由以第1溫度為中心的誤差范圍而規(guī)定的溫度區(qū)域。第2溫度區(qū)域可以是由以比第1溫度低的第2溫度為中心的誤差范圍而規(guī)定的溫度區(qū)域。另外，也可以使對各溫度區(qū)域進(jìn)行規(guī)定的誤差為零。也就是說，控制裝置也可以構(gòu)成為，在內(nèi)燃機(jī)以化學(xué)當(dāng)量比egr模式運轉(zhuǎn)的情況下，操作進(jìn)氣溫度調(diào)整裝置以使進(jìn)入燃燒室內(nèi)的進(jìn)氣的溫度成為第1溫度，在內(nèi)燃機(jī)以稀模式運轉(zhuǎn)的情況下，操作進(jìn)氣溫度調(diào)整裝置以使進(jìn)入燃燒室內(nèi)的進(jìn)氣的溫度成為比第1溫度低的第2溫度。

也可以是，作為一個實施方式，內(nèi)燃機(jī)還具備發(fā)動機(jī)水溫調(diào)整裝置，該發(fā)動機(jī)水溫調(diào)整裝置調(diào)整在發(fā)動機(jī)缸蓋的排氣側(cè)流動的冷卻水的溫度(發(fā)動機(jī)水溫)。在該情況下，控制裝置也可以構(gòu)成為，在內(nèi)燃機(jī)以化學(xué)當(dāng)量比egr模式運轉(zhuǎn)的情況下，操作發(fā)動機(jī)水溫調(diào)整裝置以使從發(fā)動機(jī)缸蓋通過后的冷卻水的溫度進(jìn)入第3溫度區(qū)域，在內(nèi)燃機(jī)以稀模式運轉(zhuǎn)的情況下，操作發(fā)動機(jī)水溫調(diào)整裝置以使從發(fā)動機(jī)缸蓋通過后的冷卻水的溫度進(jìn)入比第3溫度區(qū)域高溫的第4溫度區(qū)域。

根據(jù)這樣的構(gòu)成，在內(nèi)燃機(jī)以稀模式運轉(zhuǎn)的情況下，通過相對高溫的冷卻水在發(fā)動機(jī)缸蓋的排氣側(cè)流動，從而能夠提高燃燒室的排氣側(cè)的壁面溫度來抑制來自激冷區(qū)(英文：quencharea)的未燃hc的產(chǎn)生。另外，在內(nèi)燃機(jī)以化學(xué)當(dāng)量比egr模式運轉(zhuǎn)的情況下，燃燒溫度高、排氣溫度也高，所以即使從激冷區(qū)產(chǎn)生了未燃hc也能夠通過充分發(fā)揮了功能的催化劑來凈化。因此，能夠使與稀模式相比相對低溫的冷卻水向發(fā)動機(jī)缸蓋的排氣側(cè)流動，所以能夠通過抑制燃燒室的排氣側(cè)的壁面溫度的上升，來抑制未燃hc向外部的排出并且能夠抑制爆震的發(fā)生。

第3溫度區(qū)域可以是以第3溫度為上限的溫度區(qū)域。第4溫度區(qū)域可以是由以比第3溫度高的第4溫度為中心的誤差范圍而規(guī)定的溫度區(qū)域，誤差也可以為零。因而，控制裝置也可以構(gòu)成為，在內(nèi)燃機(jī)以化學(xué)當(dāng)量比egr模式運轉(zhuǎn)的情況下，操作發(fā)動機(jī)水溫調(diào)整裝置以使從發(fā)動機(jī)缸蓋通過后的冷卻水的溫度成為第3溫度以下，在內(nèi)燃機(jī)以稀模式運轉(zhuǎn)的情況下，操作發(fā)動機(jī)水溫調(diào)整裝置以使從發(fā)動機(jī)缸蓋通過后的冷卻水的溫度成為比第3溫度高的第4溫度。

也可以是，作為一個實施方式，進(jìn)氣溫度調(diào)整裝置構(gòu)成為，通過與外部氣體的熱交換來調(diào)整進(jìn)氣的溫度，發(fā)動機(jī)水溫調(diào)整裝置構(gòu)成為，通過與在進(jìn)氣溫度調(diào)整裝置進(jìn)行了熱交換的外部氣體的熱交換來對冷卻水進(jìn)行冷卻。在該情況下，也可以是，控制裝置，在內(nèi)燃機(jī)以化學(xué)當(dāng)量比egr模式運轉(zhuǎn)的情況下，操作進(jìn)氣溫度調(diào)整裝置，以使得在僅通過發(fā)動機(jī)水溫調(diào)整裝置的操作而從發(fā)動機(jī)缸蓋通過后的冷卻水的溫度沒有下降至第3溫度區(qū)域的情況下，容許進(jìn)入燃燒室內(nèi)的進(jìn)氣的溫度比第1溫度區(qū)域高。

根據(jù)這樣的構(gòu)成，即使在來自內(nèi)燃機(jī)的散熱變大的高負(fù)荷區(qū)域也能夠抑制在發(fā)動機(jī)缸蓋的排氣側(cè)流動的冷卻水的溫度的上升，能夠抑制燃燒室的排氣側(cè)的壁面溫度的上升來抑制爆震的發(fā)生。

發(fā)明的效果

如上所述，根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)，能夠通過適當(dāng)?shù)卣{(diào)整進(jìn)入燃燒室內(nèi)的進(jìn)氣的溫度，來使化學(xué)當(dāng)量比egr模式下的燃燒穩(wěn)定并且使進(jìn)行稀模式的運轉(zhuǎn)區(qū)域向高負(fù)荷側(cè)擴(kuò)大。

附圖說明

圖1是示出實施方式的內(nèi)燃機(jī)的整體的構(gòu)成的概念圖。

圖2是示出實施方式的內(nèi)燃機(jī)的散熱器的配置的圖。

圖3是示出實施方式的內(nèi)燃機(jī)的燃燒室周圍的構(gòu)成的圖。

圖4是用于對實施方式的燃料噴射量控制以及點火正時控制進(jìn)行說明的圖。

圖5是示出在基于sa-ca10的燃料噴射量控制中進(jìn)氣溫度對空燃比的影響的圖。

圖6是示出使目標(biāo)進(jìn)氣溫度以及ht冷卻系統(tǒng)的目標(biāo)發(fā)動機(jī)水溫與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)度以及轉(zhuǎn)矩相關(guān)聯(lián)而得到的映射的圖像的圖。

圖7是示出實施方式的進(jìn)氣溫度控制以及發(fā)動機(jī)水溫控制的控制流程的流程圖。

圖8是示出在執(zhí)行了實施方式的進(jìn)氣溫度控制以及發(fā)動機(jī)水溫控制的情況下的內(nèi)燃機(jī)的動作的一例的時間圖。

附圖標(biāo)記說明

1：發(fā)動機(jī)；

2：發(fā)動機(jī)缸蓋；

3：發(fā)動機(jī)缸體；

4：氣缸；

6：燃燒室；

20：火花塞；

22：燃燒壓傳感器；

24：進(jìn)氣口噴射閥；

26：缸內(nèi)噴射閥；

30：lt冷卻系統(tǒng)；

40：散熱器；

46：電動水泵；

50：ht冷卻系統(tǒng)；

60：散熱器；

64：電動水泵；

66：多功能閥；

68：發(fā)動機(jī)水溫傳感器；

72：中冷器；

76：進(jìn)氣溫度傳感器；

90：渦輪增壓器；

100：egr裝置；

120：控制裝置。

具體實施方式

以下，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進(jìn)行說明。但是，在以下所示的實施方式中，在涉及到各要素的個數(shù)、數(shù)量、量、范圍等數(shù)的情況下，除特別明示的情況和/或原理上明顯特定為該數(shù)的情況以外，對于所述涉及到的數(shù)，本發(fā)明并不限定。另外，在以下所示的實施方式中說明的構(gòu)造、步驟等，除特別明示的情況和/或明顯原理上特定為上述構(gòu)造、步驟等的情況以外，并不一定對于本發(fā)明是必需的。

1.內(nèi)燃機(jī)的整體的構(gòu)成

圖1是示出實施方式的內(nèi)燃機(jī)的整體的構(gòu)成的概念圖。內(nèi)燃機(jī)(以下僅稱為發(fā)動機(jī))1具有發(fā)動機(jī)缸體3、和在發(fā)動機(jī)缸體3上經(jīng)由未圖示的襯墊而配置的發(fā)動機(jī)缸蓋2。

發(fā)動機(jī)缸蓋2連接有進(jìn)氣通路70和排氣通路80。在進(jìn)氣通路70，從其上游朝向發(fā)動機(jī)缸蓋2依次配置有壓縮機(jī)92、中冷器72以及電子控制式節(jié)氣門74。在比節(jié)氣門74靠下游的進(jìn)氣通路70，安裝有用于測定導(dǎo)入發(fā)動機(jī)缸蓋2的進(jìn)氣的溫度的進(jìn)氣溫度傳感器76。在排氣通路80，從發(fā)動機(jī)缸蓋2朝向下游依次配置有透平機(jī)94以及三元催化劑82。在排氣通路80的更下游依次配置有未圖示的nox吸藏還原型催化劑(nsr)以及選擇還原型催化劑(scr)。

壓縮機(jī)92和透平機(jī)94構(gòu)成渦輪增壓器90。壓縮機(jī)92和透平機(jī)94通過由軸承98支承為旋轉(zhuǎn)自由的旋轉(zhuǎn)軸96而連結(jié)，并成為一體地旋轉(zhuǎn)。此外，在排氣通路80，雖然未圖示，但設(shè)有繞過透平機(jī)94的透平機(jī)旁通通路、和對透平機(jī)旁通通路進(jìn)行開閉的廢氣旁通閥(英文：wastegatevalve)。

發(fā)動機(jī)1具備使排氣的一部分從排氣通路80向進(jìn)氣通路70再循環(huán)的egr裝置100。egr裝置100包括egr通路102、egr冷卻器104以及egr閥106。egr通路102將比三元催化劑82靠下游的排氣通路80與比壓縮機(jī)92靠上游的進(jìn)氣通路70連接。egr冷卻器104設(shè)置于egr通路102，對在egr通路102流動的排氣(egr氣體)進(jìn)行冷卻。egr閥106設(shè)置于在egr氣體的流動的方向上比egr冷卻器104靠下游的egr通路102。

發(fā)動機(jī)1具備對發(fā)動機(jī)1的主體以及構(gòu)成部件進(jìn)行冷卻的兩個系統(tǒng)即冷卻系統(tǒng)30、50。冷卻系統(tǒng)30、50都作為供冷卻水循環(huán)的閉回路而構(gòu)成，能夠使在冷卻系統(tǒng)30與冷卻系統(tǒng)50循環(huán)的冷卻水的溫度不同。以下，將使相對低溫的冷卻水循環(huán)的冷卻系統(tǒng)30稱為lt冷卻系統(tǒng)，將使相對高溫的冷卻水循環(huán)的冷卻系統(tǒng)50稱為ht冷卻系統(tǒng)。另外，將在lt冷卻系統(tǒng)30中在回路內(nèi)循環(huán)的冷卻水稱為lt冷卻水，將在ht冷卻系統(tǒng)50中在回路內(nèi)循環(huán)的冷卻水稱為ht冷卻水。在圖1中，構(gòu)成lt冷卻系統(tǒng)30的lt冷卻水的流路(以下，稱為lt流路)用雙線來繪出，構(gòu)成ht冷卻系統(tǒng)50的ht冷卻水的流路(以下，稱為ht流路)用雙虛線來繪出。此外，lt是lowtemperature(低溫)的縮寫，ht是hightemperature(高溫)的縮寫。

lt冷卻系統(tǒng)30具備構(gòu)成lt冷卻水的循環(huán)回路的第1lt流路32～第4lt流路38、以及用于使lt冷卻水循環(huán)的電動水泵46。第1lt流路32經(jīng)過中冷器72內(nèi)，第2lt流路34經(jīng)過發(fā)動機(jī)缸蓋2內(nèi)的進(jìn)氣側(cè)，第3lt流路36經(jīng)過渦輪增壓器90的軸承98。上述第1lt流路32～第3lt流路36分別將各自的兩端與第4lt流路38的兩端并聯(lián)地連接。在第4lt流路38配置有散熱器40。第4lt流路38形成有與第1lt流路32～第3lt流路36的各流路之間供lt冷卻水循環(huán)的回路。電動水泵46設(shè)置于比第4lt流路38的散熱器40靠下游的位置。電動水泵46的排出量、即在回路內(nèi)循環(huán)的lt冷卻水的流量能夠通過調(diào)整馬達(dá)的輸出來任意地變更。

在第1lt流路32流動的lt冷卻水在中冷器72內(nèi)與通過中冷器72的進(jìn)氣之間進(jìn)行熱交換。第2lt流路34設(shè)置成經(jīng)過發(fā)動機(jī)缸蓋2內(nèi)的各缸的進(jìn)氣口的附近(優(yōu)選包圍進(jìn)氣口)。在第2lt流路34流動的lt冷卻水經(jīng)由發(fā)動機(jī)缸蓋2而與通過進(jìn)氣口的進(jìn)氣之間進(jìn)行熱交換。如果lt冷卻水的溫度比進(jìn)氣的溫度低，則通過熱交換而進(jìn)氣被冷卻，但如果lt冷卻水的溫度比進(jìn)氣的溫度高，則通過熱交換而進(jìn)氣被加溫。通過在這些部位的熱交換，從而與lt冷卻水的溫度相適地來調(diào)整進(jìn)入燃燒室內(nèi)的進(jìn)氣的溫度。在第3lt流路36流動的lt冷卻水與渦輪增壓器90的軸承98之間進(jìn)行熱交換，抑制軸承98的過熱。

此外，雖然在該實施方式中，第1lt流路32與第2lt流路34并聯(lián)地連接，但也可以串聯(lián)地連接。即，也可以以使經(jīng)過中冷器72后的lt冷卻水經(jīng)過發(fā)動機(jī)缸蓋2內(nèi)的進(jìn)氣側(cè)的方式對流路進(jìn)行配管。同樣地，也可以是，經(jīng)過軸承98的第3lt流路36也與第1lt流路32和/或第2lt流路34串聯(lián)地連接。

ht冷卻系統(tǒng)50具備：構(gòu)成ht冷卻水的循環(huán)回路的第1ht流路52～第6ht流路62、用于使ht冷卻水循環(huán)的電動水泵64、以及用于控制循環(huán)回路內(nèi)的ht冷卻水的流動的多功能閥66。第1ht流路52經(jīng)過發(fā)動機(jī)缸蓋2內(nèi)的排氣側(cè)，第2ht流路54經(jīng)過發(fā)動機(jī)缸體3內(nèi)。上述第1ht流路52以及第2ht流路54分別連接于多功能閥66的各個吸入口。

關(guān)于多功能閥66，對其詳情在后面進(jìn)行敘述，但其具有2個吸入口和4個排出口。在多功能閥66的4個排出口連接有第3ht流路56～第6ht流路62。在第3ht流路56配置有散熱器60，第4ht流路58經(jīng)過中冷器72內(nèi)，第5ht流路59經(jīng)過egr冷卻器104內(nèi)。第6ht流路62繞過散熱器60、中冷器72以及egr冷卻器104。上述第3ht流路56～第6ht流路62連接于電動水泵64的吸入口。在電動水泵64的排出口連接有第1ht流路52以及第2ht流路54。由此，由第1流路52以及第2ht流路54、和第3ht流路56～第6ht流路62形成了供ht冷卻水循環(huán)的回路。在回路內(nèi)循環(huán)的ht冷卻水的流量能夠通過調(diào)整電動水泵64的馬達(dá)的輸出來任意地變更。

構(gòu)成ht冷卻水的循環(huán)回路的流路中的、與發(fā)動機(jī)1的主體或構(gòu)成部件之間進(jìn)行熱交換的流路是第1ht流路52、第2ht流路54、第4ht流路58以及第5ht流路59。第1ht流路52設(shè)置成在發(fā)動機(jī)缸蓋2內(nèi)經(jīng)過各缸的燃燒室的排氣側(cè)的壁面附近。前述的第2lt流路34在進(jìn)氣口的附近局部設(shè)置，與此相對，第1ht流路52設(shè)置成經(jīng)過發(fā)動機(jī)缸蓋2的整體并最終從排氣側(cè)向發(fā)動機(jī)缸蓋2之外伸出。在第1ht流路52的發(fā)動機(jī)缸蓋2的出口，設(shè)有用于測定發(fā)動機(jī)缸蓋2的出口處的ht冷卻水的溫度的發(fā)動機(jī)水溫傳感器68。由發(fā)動機(jī)水溫傳感器68測定的溫度與燃燒室的排氣側(cè)的壁面溫度相對應(yīng)。第2ht流路54構(gòu)成將形成于發(fā)動機(jī)缸體3的汽缸的周壁包圍的水套的主要部分并對汽缸的周壁整體地進(jìn)行冷卻。第4ht流路58在中冷器72內(nèi)與通過中冷器72的進(jìn)氣之間進(jìn)行熱交換。前述的第1lt流路32在中冷器72內(nèi)設(shè)置于進(jìn)氣的流動方向的下游側(cè)，與此相對，第4ht流路58在中冷器72內(nèi)設(shè)置于進(jìn)氣的流動方向的上游側(cè)。也就是說，在中冷器72中，首先，在ht冷卻水與進(jìn)氣之間進(jìn)行熱交換，接下來，在lt冷卻水與進(jìn)氣之間進(jìn)行熱交換。第5ht流路59在egr冷卻器104內(nèi)與通過egr冷卻器104的egr氣體之間進(jìn)行熱交換。

多功能閥66基于循環(huán)回路內(nèi)的ht冷卻水的溫度(由發(fā)動機(jī)水溫傳感器68測定的發(fā)動機(jī)水溫)，對流入2個吸入口的ht冷卻水的比率、即在第1ht流路52流動的ht冷卻水與在第2ht流路54流動的ht冷卻水的比率進(jìn)行調(diào)整。例如，在ht冷卻水的溫度低的冷機(jī)啟動時，切斷經(jīng)過發(fā)動機(jī)缸體3的第2ht流路54的流通，僅容許經(jīng)過發(fā)動機(jī)缸蓋2的第1ht流路52的流通。另外，多功能閥66基于ht冷卻水的溫度，對從4個排出口流出的ht冷卻水的比率、即在第3ht流路56流動的ht冷卻水、在第4ht流路58流動的ht冷卻水、在第5ht流路59流動的ht冷卻水、以及在第6ht流路62流動的ht冷卻水的比率進(jìn)行調(diào)整。例如，在ht冷卻水的溫度低的冷機(jī)啟動時，切斷配置有散熱器60的第3ht流路56的流通，使ht冷卻水在第4ht流路58或第6ht流路62流通。

在此，圖2是示出發(fā)動機(jī)1的散熱器40、60的配置的圖。如上所述，關(guān)于發(fā)動機(jī)1，散熱器40、60分別設(shè)置于lt冷卻系統(tǒng)30和ht冷卻系統(tǒng)50，如圖2所示，它們在車速風(fēng)(日文：車速風(fēng))的流動的方向上串聯(lián)地配置。詳細(xì)而言，在車輛的前側(cè)的最前段配置空調(diào)的冷凝器110，在其后方配置lt冷卻系統(tǒng)30的散熱器40。并且，在該散熱器40的后方配置有ht冷卻系統(tǒng)50的散熱器60，進(jìn)而在其后方依次配置有風(fēng)扇112和發(fā)動機(jī)1。通過以這樣的位置關(guān)系來配置2個散熱器40、60，從而向后方的散熱器60供給與前方的散熱器40之間進(jìn)行了熱交換的外部氣體。通過散熱器40后的外部氣體因熱交換而升溫，所以根據(jù)其程度，有可能會發(fā)生散熱器60的冷卻能力不足。在該實施方式中，采用了用于抑制散熱器60的冷卻能力的不足的對策，對此在后面詳細(xì)地進(jìn)行說明。

再次返回圖1并繼續(xù)對發(fā)動機(jī)1的整體的構(gòu)成的說明。發(fā)動機(jī)1具備控制裝置120?？刂蒲b置120通過對發(fā)動機(jī)1所具備的各種裝置以及致動器進(jìn)行操作來控制發(fā)動機(jī)1的運轉(zhuǎn)?？刂蒲b置120是具有至少1個cpu、至少1個rom、以及至少1個ram的ecu(electroniccontrolunit：電子控制單元)。但是，控制裝置120也可以包括多個ecu。在控制裝置120中，將存儲于rom的程序向ram加載，并通過cpu來執(zhí)行，由此實現(xiàn)了發(fā)動機(jī)控制的各種功能。

2.冷卻系統(tǒng)的操作

由控制裝置120操作的對象包括2個冷卻系統(tǒng)30、50。為了對從進(jìn)氣通路70向發(fā)動機(jī)缸蓋2供給并進(jìn)入燃燒室的進(jìn)氣的溫度進(jìn)行控制，進(jìn)行2個冷卻系統(tǒng)30、50的操作。也就是說，控制裝置120以進(jìn)入燃燒室的進(jìn)氣的溫度為第1控制量(應(yīng)該控制的狀態(tài)量)來對冷卻系統(tǒng)30、50進(jìn)行操作。

具體而言，在由渦輪增壓器90實現(xiàn)的增壓時那樣地進(jìn)氣溫度高的情況下，控制裝置120對冷卻系統(tǒng)30、50進(jìn)行操作以通過中冷器72來冷卻進(jìn)氣。詳細(xì)而言，對lt冷卻系統(tǒng)30的電動水泵46進(jìn)行操作來調(diào)整在第1lt流路32流動的lt冷卻水的流量，并且對ht冷卻系統(tǒng)50的多功能閥66進(jìn)行操作來切斷從發(fā)動機(jī)缸蓋2或發(fā)動機(jī)缸體3排出的高溫的ht冷卻水(沒有由散熱器60冷卻的ht冷卻水)向第4ht流路58的流通。通過這些操作，與在第1lt流路32流動的lt冷卻水的流量的增減相應(yīng)地，對從中冷器72通過的進(jìn)氣的冷卻量增減，調(diào)整進(jìn)氣的溫度。此外，由中冷器72冷卻了的進(jìn)氣進(jìn)而在發(fā)動機(jī)缸蓋2內(nèi)通過進(jìn)氣口時，也通過與在第2lt流路34流動的lt冷卻水之間的熱交換而被冷卻。

相反，在冷機(jī)啟動時那樣地進(jìn)氣溫度低的情況下，控制裝置120對ht冷卻系統(tǒng)50的多功能閥66進(jìn)行操作來容許ht冷卻水向第4ht流路58的流通。通過在第4ht流路58流動的高溫的ht冷卻水，從而從中冷器72通過的進(jìn)氣被加熱，通過加熱而升溫了的進(jìn)氣從中冷器72排出。另外，作為對lt冷卻系統(tǒng)30的操作，控制裝置120使電動水泵46停止，切斷l(xiāng)t冷卻水(在散熱器40冷卻了的低溫的lt冷卻水)向第1lt流路32的流通。通過這些操作，與在第4ht流路58流動的ht冷卻水的流量的增減相應(yīng)地，對從中冷器72通過的進(jìn)氣的加熱量增減，調(diào)整進(jìn)氣的溫度。

如上所述，在發(fā)動機(jī)1中，以進(jìn)入燃燒室的進(jìn)氣的溫度為控制量來進(jìn)行冷卻系統(tǒng)30、50的操作。該操作與本申請的技術(shù)方案1所述的對“進(jìn)氣溫度調(diào)整裝置”的操作有關(guān)。在該實施方式中，由中冷器72和lt冷卻系統(tǒng)30或ht冷卻系統(tǒng)50構(gòu)成的裝置相當(dāng)于技術(shù)方案1所述的“進(jìn)氣溫度調(diào)整裝置”。更詳細(xì)而言，在增壓時那樣地進(jìn)氣溫度成為高溫的情況下，在中冷器72中，通過與由lt冷卻系統(tǒng)30供給的lt冷卻水的熱交換，從而進(jìn)氣被冷卻。因而，在該情況下，由中冷器72和lt冷卻系統(tǒng)30構(gòu)成的裝置相當(dāng)于技術(shù)方案1所述的“進(jìn)氣溫度調(diào)整裝置”。另一方面，在冷機(jī)啟動時那樣地進(jìn)氣溫度成為低溫的情況下，在中冷器72中，通過與由ht冷卻系統(tǒng)50供給的ht冷卻水的熱交換，從而進(jìn)氣被加熱。因而，在該情況下，由中冷器72和ht冷卻系統(tǒng)50構(gòu)成的裝置相當(dāng)于技術(shù)方案1所述的“進(jìn)氣溫度調(diào)整裝置”。

另外，控制裝置120也以在發(fā)動機(jī)缸蓋2的排氣側(cè)流動的冷卻水的溫度(以下，也將該溫度稱為發(fā)動機(jī)水溫)為第2控制量來對ht冷卻系統(tǒng)50進(jìn)行操作。在發(fā)動機(jī)缸蓋2的排氣側(cè)流動的冷卻水的溫度通過由設(shè)置于發(fā)動機(jī)缸蓋2的出口的發(fā)動機(jī)水溫傳感器68所測定的溫度來表示。在由發(fā)動機(jī)水溫傳感器68測定的溫度與目標(biāo)溫度之間存在差的情況下，控制裝置120操作電動水泵64來調(diào)整在第1ht流路52流動的ht冷卻水的流量，并且操作多功能閥66來調(diào)整向第3ht流路56流動而由散熱器60冷卻的ht冷卻水的比率。通過這些操作，與在第1ht流路52流動的ht冷卻水的流量的增減相應(yīng)地、并且與由散熱器60冷卻的ht冷卻水的比率的增減相應(yīng)地，調(diào)整在發(fā)動機(jī)缸蓋2的排氣側(cè)流動的冷卻水的溫度。

如上所述，在發(fā)動機(jī)1中，以在發(fā)動機(jī)缸蓋2的排氣側(cè)流動的冷卻水的溫度為控制量來進(jìn)行ht冷卻系統(tǒng)50的操作。該操作與本申請的技術(shù)方案2所述的對“發(fā)動機(jī)水溫調(diào)整裝置”的操作有關(guān)。在該實施方式中，ht冷卻系統(tǒng)50相當(dāng)于技術(shù)方案2所述的“發(fā)動機(jī)水溫調(diào)整裝置”。

3.燃燒室周圍的構(gòu)成

接下來，使用圖3對發(fā)動機(jī)1的燃燒室周圍的構(gòu)成進(jìn)行說明。在圖3中，將構(gòu)成發(fā)動機(jī)1的要素投影于與曲軸垂直的1個平面上而繪出。發(fā)動機(jī)1是具有多個汽缸4的火花點火式的多缸發(fā)動機(jī)。對汽缸4的數(shù)和配置沒有限定。在發(fā)動機(jī)缸體3的汽缸4內(nèi)配置有在其軸向上往復(fù)運動的活塞8。在發(fā)動機(jī)缸蓋2的下表面形成有作為汽缸4的上部空間的屋脊形狀的燃燒室6。

在發(fā)動機(jī)缸蓋2形成有與燃燒室6連通的進(jìn)氣口10以及排氣口12。在進(jìn)氣口10的與燃燒室6連通的開口部設(shè)有進(jìn)氣門14，在排氣口12的與燃燒室6連通的開口部設(shè)有排氣門16。雖然未圖示，但進(jìn)氣口10在從形成于發(fā)動機(jī)缸蓋2的側(cè)面的入口朝向與燃燒室6連通的開口部的途中分成二股。在進(jìn)氣口10被分成二股的部分的上游設(shè)有向進(jìn)氣口10的內(nèi)部噴射燃料的進(jìn)氣口噴射閥24。在分成二股的進(jìn)氣口10之間且進(jìn)氣口10的下方，以頂端面對燃燒室6的方式設(shè)有向燃燒室6的內(nèi)部噴射燃料的缸內(nèi)噴射閥26。另外，在燃燒室6的頂部附近設(shè)有火花塞20和用于計測燃燒壓的燃燒壓傳感器22。

發(fā)動機(jī)1是能夠?qū)ο∧Ｊ较碌倪\轉(zhuǎn)和化學(xué)當(dāng)量比模式下的運轉(zhuǎn)進(jìn)行切換的發(fā)動機(jī)。在稀模式下，利用能夠獲得均質(zhì)性高的混合氣的進(jìn)氣口噴射、或者利用以進(jìn)氣口噴射為主的進(jìn)氣口噴射與缸內(nèi)噴射的組合來進(jìn)行以燃料稀的空燃比(例如，25左右的空燃比)進(jìn)行的運轉(zhuǎn)，即，由稀燃燒實現(xiàn)的運轉(zhuǎn)。詳細(xì)而言，在由發(fā)動機(jī)1實現(xiàn)的稀燃燒不是使燃料濃度高的混合氣的層形成于火花塞20的周邊的成層稀燃燒，而是使均質(zhì)的燃料濃度的混合氣分布于燃燒室6的整體的均質(zhì)稀燃燒。另外，在稀模式下，不進(jìn)行由egr裝置100實現(xiàn)的egr氣體的導(dǎo)入，而進(jìn)行僅由新氣實現(xiàn)的稀燃燒。在化學(xué)當(dāng)量比模式下，利用缸內(nèi)噴射、或者利用以缸內(nèi)噴射為主的進(jìn)氣口噴射與缸內(nèi)噴射的組合來進(jìn)行以理論空燃比進(jìn)行的運轉(zhuǎn)，即，由化學(xué)當(dāng)量比燃燒實現(xiàn)的運轉(zhuǎn)。但是，以理論空燃比進(jìn)行的運轉(zhuǎn)不一定意味著運轉(zhuǎn)空燃比總是恰好為理論空燃比。在本說明書中，運轉(zhuǎn)空燃比相對于理論空燃比多少向濃側(cè)或稀側(cè)偏移的情況、運轉(zhuǎn)空燃比以理論空燃比為中心地以小的振幅振動的情況也包含于以理論空燃比進(jìn)行的運轉(zhuǎn)。在比選擇稀模式的運轉(zhuǎn)區(qū)域高負(fù)荷的運轉(zhuǎn)區(qū)域選擇化學(xué)當(dāng)量比模式。另外，在該實施方式的化學(xué)當(dāng)量比模式下，執(zhí)行由egr裝置100實現(xiàn)的egr。所以，在以下的說明中，為了與不執(zhí)行egr的稀模式相區(qū)別，將執(zhí)行egr的化學(xué)當(dāng)量比模式特別地稱為化學(xué)當(dāng)量比egr模式。

用于實現(xiàn)稀模式以及化學(xué)當(dāng)量比egr模式的裝置以及致動器的操作由控制裝置120來進(jìn)行。在控制裝置120中，取得了由燃燒壓傳感器22獲得的燃燒壓數(shù)據(jù)。該燃燒壓數(shù)據(jù)與從曲軸角傳感器122取得的曲軸角信號一起使用于接下來所說明的燃料噴射量控制以及點火正時控制。此外，在控制裝置120包括多個ecu的情況下，進(jìn)行燃料噴射量控制和/或點火正時控制的ecu與進(jìn)行前述的進(jìn)氣溫度控制和/或發(fā)動機(jī)水溫控制的ecu也可以是各自獨立的ecu。

4.基于燃燒壓數(shù)據(jù)的燃料噴射量控制以及點火正時控制

控制裝置120在稀模式下的運轉(zhuǎn)時，基于由燃燒壓傳感器22獲得的燃燒壓數(shù)據(jù)來進(jìn)行燃料噴射量控制和點火正時控制。以下，使用圖4來對其詳情進(jìn)行說明。

控制裝置120使用從燃燒壓傳感器22獲得的缸內(nèi)壓數(shù)據(jù)，按照式(1)來算出任意的曲軸角度θ下的缸內(nèi)的發(fā)熱量q。其中，在式(1)中，p是缸內(nèi)壓力，v是缸內(nèi)容積，κ是缸內(nèi)氣體的比熱比。另外，p0以及v0是計算開始點θ0(相對于所假定的燃燒開始點而帶有余裕地設(shè)定的壓縮行程中的預(yù)定曲軸角度)下的缸內(nèi)壓力以及缸內(nèi)容積。

【數(shù)1】

若算出了包含燃燒期間的預(yù)定曲軸角期間的各曲軸角度θ下的發(fā)熱量q，則接下來，按照式(2)來算出任意的曲軸角度θ下的燃燒質(zhì)量比例(以下，稱為mfb)。其中，在式(2)中，θsta是燃燒開始點，θfin是燃燒結(jié)束點。

【數(shù)2】

圖4是表示按照上述的式(2)而算出的相對于曲軸角的mfb的波形的圖。已知：在點火正時sa對混合氣進(jìn)行點火后到mfb成為10％時的曲軸角度ca10為止的曲軸角期間(以下，將該期間稱為sa-ca10)，是代表發(fā)火延遲的參數(shù)，與燃燒后的混合氣的空燃比(尤其是能夠進(jìn)行稀燃燒的極限空燃比)的相關(guān)性高。如果以使sa-ca10成為目標(biāo)值的方式對燃料噴射量進(jìn)行反饋控制，則能夠使空燃比自然而然地接近目標(biāo)空燃比(稀極限空燃比)。在由控制裝置120實現(xiàn)的燃料噴射量控制中，根據(jù)mfb的波形來計算實際的sa-ca10，基于目標(biāo)sa-ca10與實際sa-ca10的差來修正燃料噴射量。此外，當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)生變化時，每1曲軸角度的時間發(fā)生變化，所以目標(biāo)sa-ca10優(yōu)選至少根據(jù)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速來設(shè)定。

另外，mfb成為50％時的曲軸角度ca50相當(dāng)于燃燒重心位置。ca50根據(jù)點火正時sa而變化。如果ca50與所實現(xiàn)的轉(zhuǎn)矩成為最大時的燃燒重心位置一致，則可以說此時的點火正時sa為mbt。在由控制裝置120實現(xiàn)的點火正時控制中，根據(jù)mfb的波形來計算實際的ca50，基于目標(biāo)ca50與實際ca50的差來修正基本點火正時。目標(biāo)ca50也優(yōu)選至少根據(jù)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速來設(shè)定。

如上所述，在該實施方式中，基于通過燃燒壓傳感器22獲得的燃燒壓數(shù)據(jù)來計算sa-ca10和ca50，基于sa-ca10來進(jìn)行燃料噴射量控制，并且基于ca50來進(jìn)行點火正時控制。此外，雖然可以不管運轉(zhuǎn)模式地進(jìn)行基于sa-ca10的燃料噴射量控制，但在該實施方式中，基于sa-ca10的燃料噴射量控制在稀模式下的運轉(zhuǎn)時進(jìn)行。在化學(xué)當(dāng)量比egr模式下的運轉(zhuǎn)時，進(jìn)行基于未圖示的空燃比傳感器或氧濃度傳感器的輸出的空燃比反饋控制。

另外，基于sa-ca10的燃料噴射量控制是在sa-ca10與空燃比之間有強(qiáng)的相關(guān)性的這一前提下進(jìn)行的。但是，根據(jù)本申請的發(fā)明人們的研究明確了如下內(nèi)容：在與燃燒有關(guān)的各種參數(shù)中，進(jìn)入燃燒室6內(nèi)的進(jìn)氣的溫度是對sa-ca10與空燃比的關(guān)系有特別強(qiáng)的影響的參數(shù)。

圖5是示出在以使sa-ca10成為固定的方式對燃料噴射量進(jìn)行了控制的情況下，根據(jù)進(jìn)入燃燒室6內(nèi)的進(jìn)氣的溫度而空燃比如何變化的圖。如該圖所示，在進(jìn)氣的溫度相對低的情況下，空燃比被控制成相對小的值(即，燃料濃的值)，在進(jìn)氣的溫度相對高的情況下，空燃比被控制成相對大的值(即燃料稀的值)。也就是說，因進(jìn)氣的溫度的偏差會導(dǎo)致在目標(biāo)空燃比與實際的空燃比之間產(chǎn)生誤差。

因此，在該實施方式的進(jìn)氣溫度控制中，以積極地使作為控制量的進(jìn)入燃燒室6內(nèi)的進(jìn)氣的溫度為固定的方式進(jìn)行冷卻系統(tǒng)30、50的操作。

5.進(jìn)氣溫度以及發(fā)動機(jī)水溫的設(shè)定

為了確保基于sa-ca10的燃料噴射量控制的精度，要求使進(jìn)氣溫度為固定。但是，因進(jìn)氣溫度是其自身對燃燒有影響的參數(shù)，所以并不是說設(shè)為目標(biāo)的進(jìn)氣溫度是什么溫度都可以。另外，作為發(fā)動機(jī)水溫控制的控制量的發(fā)動機(jī)水溫(在發(fā)動機(jī)缸蓋2的排氣側(cè)流動的冷卻水的溫度)也是對燃燒有影響的參數(shù)。因而，對于發(fā)動機(jī)水溫也優(yōu)選與進(jìn)氣溫度同樣地沒有偏差。

在此，以下，在對設(shè)為目標(biāo)的進(jìn)氣溫度以及發(fā)動機(jī)水溫的設(shè)定進(jìn)行探討時，對稀模式和化學(xué)當(dāng)量比egr模式的各自的課題歸納地進(jìn)行記載。

稀模式中至少存在以下的3個課題。第1課題是提高燃燒的魯棒性。這是由于如下情況而產(chǎn)生的課題：因為關(guān)于均質(zhì)稀燃燒，混合氣的燃料濃度整體薄，所以與化學(xué)當(dāng)量比燃燒和/或成層稀燃燒相比，在維持燃燒的方面對干擾的制約多。第2課題是減少未燃hc的產(chǎn)生。這是由于如下情況而產(chǎn)生的課題：因為稀燃燒與化學(xué)當(dāng)量比燃燒相比燃燒溫度低，所以容易從燃燒室6的激冷區(qū)產(chǎn)生未燃hc。并且，第3課題是增大上限空氣量。為了進(jìn)一步提高燃料經(jīng)濟(jì)性性能，要求使上限空氣量增大來使稀模式下的運轉(zhuǎn)區(qū)域向高負(fù)荷側(cè)擴(kuò)大。

化學(xué)當(dāng)量比egr模式中至少存在以下的3個課題。第1課題是提高燃燒的魯棒性。這是由于如下情況而產(chǎn)生的課題：因為當(dāng)在化學(xué)當(dāng)量比egr模式下為了改善燃料經(jīng)濟(jì)性而導(dǎo)入大量的egr氣體時，所導(dǎo)入的egr量具有按各循環(huán)的偏差，所以燃燒容易變得不穩(wěn)定。第2課題是抑制由egr氣體所包含的水蒸氣的結(jié)露導(dǎo)致的冷凝水的產(chǎn)生。這是由于如下情況而產(chǎn)生的課題：因為egr氣體中包含硫成分和/或烴成分，所以因它們?nèi)苡诶淠估淠峄?，有可能會使發(fā)動機(jī)1腐蝕或劣化。并且，第3課題是抑制高負(fù)荷時的爆震的發(fā)生。這是由于如下情況而產(chǎn)生的課題：當(dāng)負(fù)荷變高時壓縮端溫度上升，變得容易發(fā)生爆震。

根據(jù)以上的課題進(jìn)行了探討的結(jié)果：在該實施方式中，按以下所述來設(shè)定稀模式和化學(xué)當(dāng)量比egr模式的各自的進(jìn)氣溫度(進(jìn)入燃燒室6內(nèi)的進(jìn)氣的溫度)以及發(fā)動機(jī)水溫(在發(fā)動機(jī)缸蓋2的排氣側(cè)流動的冷卻水的溫度)的各目標(biāo)值。

首先，對進(jìn)氣溫度的目標(biāo)值的設(shè)定進(jìn)行說明。在上述的課題中，與化學(xué)當(dāng)量比egr模式的進(jìn)氣溫度特別有關(guān)的是化學(xué)當(dāng)量比egr模式的第1課題和第2課題，與稀模式的進(jìn)氣溫度特別有關(guān)的是稀模式的第1課題和第3課題。各模式的進(jìn)氣溫度的目標(biāo)值被設(shè)定成用于綜合達(dá)成這些課題的最佳進(jìn)氣溫度。

該實施方式的化學(xué)當(dāng)量比egr模式的最佳進(jìn)氣溫度(第1溫度)為45℃。該溫度是相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)的運轉(zhuǎn)條件(該運轉(zhuǎn)條件包括氣壓、外部氣體溫度、濕度、egr率等)下的露點溫度的溫度。在化學(xué)當(dāng)量比egr模式下，以將由進(jìn)氣溫度傳感器76測定的進(jìn)氣溫度維持在作為最佳進(jìn)氣溫度的45℃的方式來對2個冷卻系統(tǒng)30、50進(jìn)行操作。

為了降低產(chǎn)生冷凝水的風(fēng)險，化學(xué)當(dāng)量比egr模式的進(jìn)氣溫度越高則越好。但是，進(jìn)氣溫度越高則吸入效率越下降。能夠通過如上所述那樣地將進(jìn)氣溫度控制在露點溫度，從而將吸入效率的下降抑制為最小限度并且抑制冷凝水的產(chǎn)生風(fēng)險。不過，露點溫度根據(jù)運轉(zhuǎn)條件而變化，但化學(xué)當(dāng)量比egr模式的進(jìn)氣溫度的目標(biāo)值被固定為標(biāo)準(zhǔn)運轉(zhuǎn)條件下的露點溫度。也就是說，即使露點溫度發(fā)生了變化，也不使進(jìn)氣溫度根據(jù)露點溫度而發(fā)生變化。這是因為，當(dāng)在化學(xué)當(dāng)量比egr模式下導(dǎo)入大量的egr氣體、egr量的按各循環(huán)的偏差對燃燒產(chǎn)生影響時，若進(jìn)氣溫度也具有偏差則有可能導(dǎo)致燃燒的不穩(wěn)定?？偠灾?，為了提高燃燒的魯棒性，即使在化學(xué)當(dāng)量比egr模式下也將進(jìn)氣溫度維持為固定。此外，雖然優(yōu)選進(jìn)氣溫度正好維持在最佳進(jìn)氣溫度，但也可以容許相對于最佳進(jìn)氣溫度的某種程度的誤差(例如1℃左右)。也就是說，也可以以使進(jìn)氣溫度進(jìn)入由以最佳進(jìn)氣溫度為中心的誤差范圍而規(guī)定的溫度區(qū)域(第1溫度區(qū)域)的方式來進(jìn)行對進(jìn)氣溫度的調(diào)整。

另一方面，稀模式的最佳進(jìn)氣溫度比化學(xué)當(dāng)量比egr模式的最佳進(jìn)氣溫度低。在不進(jìn)行再循環(huán)的稀模式下，不發(fā)生由egr量的按各循環(huán)的偏差引起的燃燒穩(wěn)定性的下降。因此，能夠向燃燒室內(nèi)供給與化學(xué)當(dāng)量比egr模式相比相對低溫的進(jìn)氣。該實施方式的稀模式的最佳進(jìn)氣溫度(第2溫度)為35℃。在稀模式下，以將由進(jìn)氣溫度傳感器76測定的進(jìn)氣溫度維持在作為最佳進(jìn)氣溫度的35℃的方式來對2個冷卻系統(tǒng)30、50進(jìn)行操作。

通過將進(jìn)氣溫度維持在最佳進(jìn)氣溫度，能夠提高基于sa-ca10的燃料噴射量控制的精度，抑制空燃比相對于目標(biāo)空燃比的偏差。與此同時，通過由吸入效率的提高引起的上限空氣量的增大，也能夠使稀模式下的運轉(zhuǎn)區(qū)域向高負(fù)荷側(cè)擴(kuò)大。此外，雖然優(yōu)選進(jìn)氣溫度正好維持在最佳進(jìn)氣溫度，但也可以容許相對于最佳進(jìn)氣溫度的某種程度的誤差(例如1℃左右)。也就是說，也可以以使進(jìn)氣溫度進(jìn)入由以最佳進(jìn)氣溫度為中心的誤差范圍而規(guī)定的溫度區(qū)域(第2溫度區(qū)域)的方式來進(jìn)行對進(jìn)氣溫度的調(diào)整。

接下來，對發(fā)動機(jī)水溫的目標(biāo)值的設(shè)定進(jìn)行說明。在上述的課題中，與化學(xué)當(dāng)量比egr模式的發(fā)動機(jī)水溫特別有關(guān)的是化學(xué)當(dāng)量比egr模式的第3課題，與稀模式的發(fā)動機(jī)水溫特別有關(guān)的是稀模式的第2課題。各模式的發(fā)動機(jī)水溫的目標(biāo)值被設(shè)定成用于綜合達(dá)成這些課題的最佳發(fā)動機(jī)水溫。

該實施方式的稀模式的最佳發(fā)動機(jī)水溫(第4溫度)為95℃。在稀模式下，以將由發(fā)動機(jī)水溫傳感器68測定的發(fā)動機(jī)水溫維持在作為最佳發(fā)動機(jī)水溫的95℃的方式來對ht冷卻系統(tǒng)50進(jìn)行操作。

通過將發(fā)動機(jī)水溫維持在最佳發(fā)動機(jī)水溫，能夠提高燃燒室6的壁面溫度，尤其是能夠提高排氣側(cè)的壁面溫度，所以能夠減少從燃燒室6的激冷區(qū)產(chǎn)生的未燃hc。稀燃燒與化學(xué)當(dāng)量比燃燒相比燃燒溫度低，排氣溫度不高，因此難以充分發(fā)揮催化劑的凈化性能。因此，要求減少從發(fā)動機(jī)1出去的未燃hc自身。此外，雖然優(yōu)選發(fā)動機(jī)水溫正好維持在最佳發(fā)動機(jī)水溫，但也可以容許相對于最佳發(fā)動機(jī)水溫的某種程度的誤差(例如1℃左右)。也就是說，也可以以使發(fā)動機(jī)水溫進(jìn)入由以最佳發(fā)動機(jī)水溫為中心的誤差范圍而規(guī)定的溫度區(qū)域(第4溫度區(qū)域)的方式來進(jìn)行對發(fā)動機(jī)水溫的調(diào)整。

另一方面，化學(xué)當(dāng)量比egr模式的最佳發(fā)動機(jī)水溫具有溫度幅度，其上限溫度比稀模式的最佳發(fā)動機(jī)水溫低。在化學(xué)當(dāng)量比egr模式下，燃燒溫度高且排氣溫度也高，所以即使從激冷區(qū)產(chǎn)生了未燃hc也能夠通過充分發(fā)揮了功能的催化劑來凈化。因此，可以使與稀模式相比相對低溫的冷卻水向發(fā)動機(jī)缸蓋的排氣側(cè)流動。該實施方式的化學(xué)當(dāng)量比egr模式的最佳發(fā)動機(jī)水溫是以88℃為上限溫度(第3溫度)的溫度范圍(第3溫度區(qū)域)內(nèi)的溫度，也就是說，是88℃以下的溫度。不過，88℃以下的溫度不是意味著不論怎么低溫都容許，而是意味著優(yōu)選的是88℃，但也多少容許比88℃低。在化學(xué)當(dāng)量比egr模式下，以將由發(fā)動機(jī)水溫傳感器68測定的發(fā)動機(jī)水溫維持在88℃以下的溫度的方式來對ht冷卻系統(tǒng)50進(jìn)行操作。

使化學(xué)當(dāng)量比egr模式的發(fā)動機(jī)水溫比稀模式的發(fā)動機(jī)水溫低是為了抑制爆震的發(fā)生。雖然當(dāng)降低發(fā)動機(jī)水溫時從燃燒室6的激冷區(qū)產(chǎn)生的未燃hc變得容易增大，但能夠通過接受利用化學(xué)當(dāng)量比燃燒變?yōu)楦邷氐呐艢獾墓┙o而充分發(fā)揮了功能的催化劑來凈化未燃hc。此外，雖然對化學(xué)當(dāng)量比egr模式的最佳發(fā)動機(jī)水溫設(shè)有溫度幅度，但在提高燃燒的魯棒性的方面，優(yōu)選的是，發(fā)動機(jī)水溫維持在固定溫度。

另外，如前所述，在該實施方式中，在車速風(fēng)的流動的方向上，在上游側(cè)配置有l(wèi)t冷卻系統(tǒng)30的散熱器40，在下游側(cè)配置有ht冷卻系統(tǒng)50的散熱器60(參照圖2)。在這樣的配置中，當(dāng)來自雙方的散熱器40、60的散熱變大的高負(fù)荷時，有可能會發(fā)生位于下游側(cè)的散熱器60的冷卻能力不足。具體而言，在成為高負(fù)荷的化學(xué)當(dāng)量比egr模式下，即使能夠?qū)⑦M(jìn)氣溫度維持在45℃，也有可能變得難以將發(fā)動機(jī)水溫維持在88℃以下。

在這樣的情況下，在該實施方式中，以容許進(jìn)氣溫度比作為最佳進(jìn)氣溫度的45℃高、優(yōu)先將發(fā)動機(jī)水溫維持在88℃以下的方式，來對冷卻系統(tǒng)30、50進(jìn)行操作。即，使在lt冷卻系統(tǒng)30中通過散熱器40的lt冷卻水的比例降低，使lt冷卻水與通過散熱器40的外部氣體之間的熱交換量減少。由此，雖然進(jìn)氣溫度比45℃高，但抑制從散熱器40通過后的外部氣體的溫度的上升，所以能夠使外部氣體在通過下游的散熱器60時從在散熱器60流動的ht冷卻水吸收的熱量增加。通過這樣地操作冷卻系統(tǒng)30、50，即使在來自發(fā)動機(jī)1的散熱變大的高負(fù)荷區(qū)域也能夠?qū)⒃诎l(fā)動機(jī)缸蓋2的排氣側(cè)流動的冷卻水的溫度抑制在88℃以下，能夠抑制燃燒室6的排氣側(cè)的壁面溫度的上升從而抑制爆震的發(fā)生。

以上是與稀模式和化學(xué)當(dāng)量比egr模式的各自的進(jìn)氣溫度以及發(fā)動機(jī)水溫的各目標(biāo)值有關(guān)的說明。如上所述地設(shè)定的進(jìn)氣溫度以及發(fā)動機(jī)水溫的各目標(biāo)值，在存儲于控制裝置120的rom的映射中，與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速以及轉(zhuǎn)矩相關(guān)聯(lián)地被存儲。圖6是示出將進(jìn)氣溫度以及發(fā)動機(jī)水溫的各目標(biāo)值與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速以及轉(zhuǎn)矩相關(guān)聯(lián)而得到的映射的圖像的圖。圖6中記為ht的溫度是發(fā)動機(jī)水溫的目標(biāo)值，記為lt的溫度是進(jìn)氣溫度的目標(biāo)值。包括進(jìn)氣溫度控制以及發(fā)動機(jī)水溫控制的發(fā)動機(jī)1的各種控制按照在以發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩為軸的2維平面上設(shè)定的運轉(zhuǎn)區(qū)域來進(jìn)行。

在圖6中設(shè)定有進(jìn)行稀模式下的運轉(zhuǎn)的稀區(qū)域和進(jìn)行化學(xué)當(dāng)量比egr模式下的運轉(zhuǎn)的化學(xué)當(dāng)量比egr區(qū)域來作為發(fā)動機(jī)1的運轉(zhuǎn)區(qū)域。在稀區(qū)域中，如上所述，進(jìn)氣溫度的目標(biāo)值設(shè)定為35℃，發(fā)動機(jī)水溫的目標(biāo)值設(shè)定為95℃。在化學(xué)當(dāng)量比egr區(qū)域中，進(jìn)氣溫度的目標(biāo)值設(shè)定為45℃以上，發(fā)動機(jī)水溫的目標(biāo)值設(shè)定為88℃以下。進(jìn)氣溫度的目標(biāo)值的45℃以上意味著通常45℃是目標(biāo)值，但在高負(fù)荷區(qū)域中容許進(jìn)氣溫度比45℃高。

6.進(jìn)氣溫度控制以及發(fā)動機(jī)水溫控制的詳情

進(jìn)氣溫度控制以及發(fā)動機(jī)水溫控制基于如上所述地設(shè)定的進(jìn)氣溫度以及發(fā)動機(jī)水溫的各目標(biāo)值來實施。圖7是示出由控制裝置120實現(xiàn)的進(jìn)氣溫度控制以及發(fā)動機(jī)水溫控制的控制流程的流程圖?？刂蒲b置120從rom讀出以這樣的控制流程來表示的程序，以與cpu的時鐘數(shù)相對應(yīng)的預(yù)定的控制周期來反復(fù)執(zhí)行。不過，此處所說明的控制流程與在發(fā)動機(jī)1為熱機(jī)狀態(tài)且通過增壓而進(jìn)氣溫度變高時所執(zhí)行的程序相對應(yīng)。

首先，控制裝置120在步驟s0中判定由發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和目標(biāo)轉(zhuǎn)矩確定的發(fā)動機(jī)1的動作點是否在稀區(qū)域內(nèi)。在發(fā)動機(jī)1的動作點處于稀區(qū)域內(nèi)的情況下，控制流程前進(jìn)入步驟s10。

在步驟s10中，控制裝置120判定由發(fā)動機(jī)水溫傳感器68測定的發(fā)動機(jī)水溫是否為95℃以上。在發(fā)動機(jī)水溫為95℃以上的情況下，控制裝置120執(zhí)行步驟s12以及步驟s14的處理。在步驟s12中，控制裝置120使ht冷卻系統(tǒng)50的電動水泵64的驅(qū)動占空比上升，使在發(fā)動機(jī)缸蓋2的排氣側(cè)流動的ht冷卻水的流量增大。在步驟s14中，控制裝置120使ht冷卻系統(tǒng)50的通向散熱器60的流路的開度(多功能閥66的第3ht流路56的開度)上升，使通過散熱器60的ht冷卻水的流量增大。通過這些處理，發(fā)動機(jī)水溫逐漸下降。此外，在流程圖中，將ht冷卻系統(tǒng)50的電動水泵記為ht電動wp，將多功能閥66的第3ht流路56的開度記為ht散熱器流路開度。

在發(fā)動機(jī)水溫小于95℃的情況下，控制裝置120執(zhí)行步驟s16以及步驟s18的處理。在步驟s16中，控制裝置120使ht冷卻系統(tǒng)50的電動水泵64的驅(qū)動占空比下降，使在發(fā)動機(jī)缸蓋2的排氣側(cè)流動的ht冷卻水的流量減少。在步驟s18中，控制裝置120使ht冷卻系統(tǒng)50的通向散熱器60的流路的開度(多功能閥66的第3ht流路56的開度)下降，使通過散熱器60的ht冷卻水的流量下降。通過這些處理，發(fā)動機(jī)水溫逐漸上升。

通過進(jìn)行以上的步驟s10-s18的處理，從而發(fā)動機(jī)1的動作點處于稀區(qū)域時的發(fā)動機(jī)水溫收斂于95℃并維持在該溫度。

在發(fā)動機(jī)1的動作點處于稀區(qū)域內(nèi)的情況下，控制流程接下來進(jìn)入步驟s20。

在步驟s20中，控制裝置120判定由進(jìn)氣溫度傳感器76測定的進(jìn)氣溫度是否為35℃以上。在進(jìn)氣溫度為35℃以上的情況下，控制裝置120執(zhí)行步驟s22的處理。在步驟s22中，控制裝置120使lt冷卻系統(tǒng)30的電動水泵46的驅(qū)動占空比上升，使在中冷器72流動的lt冷卻水的流量增大。通過該處理，進(jìn)氣溫度逐漸下降。此外，在流程圖中，將lt冷卻系統(tǒng)50的電動水泵記為lt電動wp。

在進(jìn)氣溫度小于35℃的情況下，控制裝置120執(zhí)行步驟s24的處理。在步驟s24中，控制裝置120使lt冷卻系統(tǒng)30的電動水泵46的驅(qū)動占空比下降，使在中冷器72流動的lt冷卻水的流量減少。通過該處理，進(jìn)氣溫度逐漸上升。

通過進(jìn)行以上的步驟s20-s24的處理，從而發(fā)動機(jī)1的動作點處于稀區(qū)域時的進(jìn)氣溫度收斂于35℃并維持在該溫度。

另一方面，在發(fā)動機(jī)1的動作點不處于稀區(qū)域而是處于化學(xué)當(dāng)量比egr區(qū)域內(nèi)的情況下，控制流程進(jìn)入步驟s30。

在步驟s30中，控制裝置120判定由發(fā)動機(jī)水溫傳感器68測定的發(fā)動機(jī)水溫是否為88℃以上。在發(fā)動機(jī)水溫為88℃以上的情況下，控制裝置120執(zhí)行步驟s32以及步驟s34的處理。在步驟s32中，控制裝置120使ht冷卻系統(tǒng)50的電動水泵64的驅(qū)動占空比上升，使在發(fā)動機(jī)缸蓋2的排氣側(cè)流動的ht冷卻水的流量增大。在步驟s34中，控制裝置120使ht冷卻系統(tǒng)50的通向散熱器60的流路的開度(多功能閥66的第3ht流路56的開度)上升，使通過散熱器60的ht冷卻水的流量增大。通過這些處理，發(fā)動機(jī)水溫逐漸下降。

在發(fā)動機(jī)水溫小于88℃的情況下，控制裝置120維持當(dāng)前的控制狀態(tài)，不使發(fā)動機(jī)水溫主動地變化。即，控制裝置120將ht冷卻系統(tǒng)50的電動水泵64的驅(qū)動占空比維持現(xiàn)狀，且將ht冷卻系統(tǒng)50的通向散熱器60的流路的開度(多功能閥66的第3ht流路56的開度)維持現(xiàn)狀。

通過進(jìn)行以上的步驟s30-s34的處理，從而發(fā)動機(jī)1的動作點處于化學(xué)當(dāng)量比egr區(qū)域時的發(fā)動機(jī)水溫維持在88℃以下。不過，如后所述，根據(jù)電動水泵64和/或多功能閥66的控制狀態(tài)，有時為了將發(fā)動機(jī)水溫收斂于88℃以下而需要追加處理。

在發(fā)動機(jī)1的動作點處于化學(xué)當(dāng)量比egr區(qū)域內(nèi)的情況下，控制流程接下來進(jìn)入步驟s40。

在步驟s40中，控制裝置120判定由進(jìn)氣溫度傳感器76測定的進(jìn)氣溫度是否為45℃以上。在進(jìn)氣溫度為45℃以上的情況下，控制裝置120在步驟s42中確認(rèn)ht冷卻系統(tǒng)50的電動水泵64的驅(qū)動占空比不是最大的這一情況。如果確認(rèn)了電動水泵64的驅(qū)動占空比不是最大的這一情況，則控制裝置120在步驟s44中進(jìn)一步確認(rèn)ht冷卻系統(tǒng)50的通向散熱器60的流路的開度(多功能閥66的第3ht流路56的開度)不是最大的這一情況。如果確認(rèn)了開度不是最大的這一情況，則控制裝置120執(zhí)行步驟s46的處理。在步驟s46中，控制裝置120使lt冷卻系統(tǒng)30的電動水泵46的驅(qū)動占空比上升，使在中冷器72流動的lt冷卻水的流量增大。通過該處理，進(jìn)氣溫度逐漸下降。

在電動水泵64的驅(qū)動占空比成為了最大、或者在通向散熱器60的流路的開度成為了最大的情況下，通過散熱器60的ht冷卻水的流量已經(jīng)達(dá)到最大值，無法在此之上再增加。因此，有可能發(fā)動機(jī)水溫成為了超過了88℃的狀態(tài)。在該情況下，控制裝置120執(zhí)行步驟s48的處理。在步驟s48中，控制裝置120使lt冷卻系統(tǒng)30的電動水泵46的驅(qū)動占空比下降，使在散熱器40流動的lt冷卻水的流量減少。通過該處理，散熱器40處的散熱量下降，與此相應(yīng)地散熱器60處的散熱量增大，由此發(fā)動機(jī)水溫下降。不過，由于散熱器40處的散熱量下降，進(jìn)氣溫度會上升并超過45℃。

在進(jìn)氣溫度小于45℃的情況下，控制裝置120執(zhí)行步驟s48的處理。在步驟s48中，控制裝置120使lt冷卻系統(tǒng)30的電動水泵46的驅(qū)動占空比下降，使在中冷器72流動的lt冷卻水的流量減少。通過該處理，進(jìn)氣溫度逐漸上升。

通過進(jìn)行以上的步驟s40-s48的處理，發(fā)動機(jī)1的動作點處于化學(xué)當(dāng)量比egr區(qū)域時的進(jìn)氣溫度收斂于45℃并維持在該溫度。不過，在電動水泵64的驅(qū)動占空比成為了最大、或者通向散熱器60的流路的開度成為了最大的情況下，相比于將進(jìn)氣溫度維持在45℃而是優(yōu)先將發(fā)動機(jī)水溫維持在88℃以下。

圖8是示出在按照上述的控制流程執(zhí)行了進(jìn)氣溫度控制以及發(fā)動機(jī)水溫控制的情況下的發(fā)動機(jī)1的動作的一例的時間圖。圖8中繪出了在圖6中使發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速為固定的狀態(tài)下從區(qū)域a到區(qū)域c為止使負(fù)荷增大了的情況下的下述參數(shù)隨時間的變化。所述參數(shù)是指：作為與運轉(zhuǎn)模式的切換有關(guān)的參數(shù)的空燃比(a)、egr率(b)以及增壓壓(c)；作為控制量的進(jìn)氣溫度(d)和發(fā)動機(jī)水溫(e)；作為ht冷卻系統(tǒng)50的操作量的電動水泵流量(f)以及散熱器流路(第3ht流路56)的開度(g)；以及作為lt冷卻系統(tǒng)30的操作量的電動水泵流量(h)。

首先，在以稀模式運轉(zhuǎn)的區(qū)域a中，空燃比被設(shè)定為預(yù)定的稀空燃比，使egr率為零。并且，與負(fù)荷的增大相應(yīng)地，增壓壓逐漸增大。與增壓壓的增大相應(yīng)地，進(jìn)入中冷器72的進(jìn)氣的溫度逐漸上升，但使由進(jìn)氣溫度傳感器76測定的進(jìn)氣溫度固定為35℃。為了實現(xiàn)這一點，lt冷卻系統(tǒng)30的電動水泵流量與負(fù)荷的增大相應(yīng)地逐漸增大。另外，使由發(fā)動機(jī)水溫傳感器68測定的發(fā)動機(jī)水溫固定為95℃。由于與負(fù)荷的增大相應(yīng)地冷卻損失增加，所以為了使發(fā)動機(jī)水溫成為固定，ht冷卻系統(tǒng)50的電動水泵流量和散熱器流路開度與負(fù)荷的增大相應(yīng)地逐漸增大。

并且，當(dāng)發(fā)動機(jī)1的動作點從區(qū)域a移到區(qū)域b時，運轉(zhuǎn)模式被從稀模式切換成化學(xué)當(dāng)量比egr模式。該運轉(zhuǎn)模式的切換通過如下內(nèi)容來實現(xiàn)：將空燃比從稀空燃比切換成理論空燃比，并且使egr率從零階躍響應(yīng)地增大至與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速以及目標(biāo)轉(zhuǎn)矩相應(yīng)的值、且為了減少空氣量而使增壓壓階躍響應(yīng)地減少。

另外，當(dāng)發(fā)動機(jī)1的動作點從區(qū)域a移到區(qū)域b時，進(jìn)氣溫度從35℃上升至45℃，發(fā)動機(jī)水溫下降至88℃以下。為了實現(xiàn)這一點，在運轉(zhuǎn)模式切換的定時，ht冷卻系統(tǒng)50的電動水泵流量和散熱器流路開度被階躍響應(yīng)地增大，lt冷卻系統(tǒng)30的電動水泵流量被階躍響應(yīng)地減少。

在以化學(xué)當(dāng)量比egr模式運轉(zhuǎn)的區(qū)域b中，進(jìn)氣溫度被固定為45℃。為了實現(xiàn)這一點，lt冷卻系統(tǒng)30的電動水泵流量與負(fù)荷的增大相應(yīng)地逐漸增大。另外，發(fā)動機(jī)水溫被維持在88℃以下。為了實現(xiàn)這一點，ht冷卻系統(tǒng)50的電動水泵流量和散熱器流路開度與負(fù)荷的增大相應(yīng)地逐漸增大。

最終，當(dāng)發(fā)動機(jī)1的動作點移到作為高負(fù)荷區(qū)域的區(qū)域c時，ht冷卻系統(tǒng)50的電動水泵流量達(dá)到最大流量、或者散熱器流路開度達(dá)到最大開度。這樣，隨著負(fù)荷增大，會發(fā)生ht冷卻系統(tǒng)50的冷卻能力不足。因此，為了減少位于上游的散熱器40的熱交換量，并與此相應(yīng)地增加位于下游的散熱器60的熱交換量，而使lt冷卻系統(tǒng)30的電動水泵流量下降。由此，雖然進(jìn)氣溫度超過45℃，但發(fā)動機(jī)水溫維持在88℃以下。