JP2019019806A - エンジンの制御装置及び制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】過給機の駆動抵抗を抑制しつつ、燃焼室に導入されるガス温を所定の範囲内に収める。【解決手段】吸気通路３０は、ガスの流れ方向に沿って上流側から順に、機械式の過給機３４と、インタークーラ３６が介設された主吸気通路３０Ａと、主吸気通路３０Ａにおいて過給機３４の上流側から分岐してインタークーラ３６の下流側に接続されたバイパス通路４０と、バイパス通路４０の流路断面積を変更可能に構成されたバイパスバルブ４１と、を有する。過給機３４は、エンジン１の運転状態が中負荷領域（Ｂ）にあるときには、クランクシャフト１５からの動力の伝達が遮断される。バイパスバルブ４１は、中負荷領域（Ｂ）において外気温Ｔが第１温度Ｔ１以上の場合には、過給機３４が予回転を行うように、外気温Ｔが第１温度Ｔ１未満の場合よりも流路断面積を絞ることによって過給機３４上流へガスを導く。【選択図】図１０

Description

ここに開示する技術は、エンジンの制御装置及び制御方法に関する。

特許文献１には、機関出力軸（エンジン出力軸）を介して伝達された動力により作動する機械式の過給機と、その過給機が介設され、且つ下流端部が燃焼室に接続された吸気通路と、を備えたエンジンの制御装置が例示されている。具体的に、前記特許文献１に開示された吸気通路には、ガスの流れ方向に沿って上流側から順に過給機及び熱交換器（インタークーラ）が介設されており、この過給機は、エンジンの運転状態が所定の運転領域にあるときには、機関出力軸からの動力の伝達が遮断されるように構成されている。

また、前記特許文献１には、吸入空気の温度に応じて、機関出力軸から過給機への動力伝達をオンオフすることも開示されている。

特開平５−８６８８１号公報

近年、前記特許文献１のような機械式の過給機を備えたエンジンにおいては、ガスの流れ方向に沿って上流側から順に過給機及び熱交換器が介設される過給通路と、過給通路において過給機よりも上流側から分岐して熱交換器の下流側に接続されるバイパス通路と、を併せて用いる場合がある。

この場合、バイパス通路におけるガスの流れは、そのバイパス通路の流路断面積を変更する流量調整弁と、過給機への動力伝達のオンオフとによって制御するのが通例である。具体的に、例えば燃費性能が要求される運転領域では、流量調整弁を開きつつ、機関出力軸から過給機への動力伝達をオフにすることにより、バイパス通路を介したガスの流れを発生させて、過給機及び熱交換器を迂回して燃焼室へ至るようにガスを導くことが可能になる。

ところで、そうしたエンジンをより適切に運転するためには、吸気通路から燃焼室に導入されるガス温を所定の適正範囲内に収めることによって、燃焼室内に形成される混合気を適温に保つことが求められる。しかし、エンジンの運転環境、特に外気温次第では、吸気通路に吸入されるガス温が適正範囲から外れてしまい、混合気を適温に保つことができず、ひいては、プレイグニッションなど、エンジンを運転する上で様々な不都合を招く可能性がある。

そこで、ガス温を適正範囲内に収めるべく、熱交換器を利用した温度調整が考えられる。そうした温度調整を行うための方策としては、例えば、前述の如く構成されたエンジンにおいて、機関出力軸から過給機への動力伝達をオンにすることにより、過給通路を介したガスの流れを発生させて、熱交換器を利用してガス温を調整することが考えられる。しかし、この場合、過給機を駆動する分だけ駆動抵抗が増大することから、燃費性能という点では不利になる。

ここに開示する技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、機械式の過給機を備えたエンジンの制御装置及び制御方法において、過給機の駆動抵抗を抑制しつつ、燃焼室に導入されるガス温を所定の範囲内に収めることにある。

具体的に、ここに開示する技術は、燃焼室に接続された吸気通路と、前記吸気通路に配設され、機関出力軸を介して伝達された動力により作動する機械式の過給機と、を備えたエンジンの制御装置に係る。

前記吸気通路は、ガスの流れ方向に沿って上流側から順に前記過給機及び熱交換器が介設された第１吸気通路と、前記第１吸気通路において前記熱交換器よりも上流側から分岐して前記過給機の下流側に接続された第２吸気通路と、前記第２吸気通路の流路断面積を変更可能に構成された流量調整弁と、を有し、外気温を取得する外気温取得部をさらに備える。

前記過給機は、前記エンジンの運転状態が所定の運転領域にあるときには、前記機関出力軸からの動力の伝達が遮断されるように構成される。

そして、前記流量調整弁は、前記所定の運転領域において前記外気温取得部により取得された外気温が所定範囲外にある場合には、前記過給機が予回転を行うように、前記外気温が前記所定範囲内にある場合よりも前記第２吸気通路の流路断面積を絞ることによって前記過給機上流へガスを導く。

ここで、「熱交換器」は、通過するガスと熱交換を行うように構成された装置を示す。

前述のように、機関出力軸から過給機への動力伝達を遮断することにより、第２吸気通路を介したガスの流れを発生させて、過給機及び熱交換器を迂回して燃焼室へ至るようにガスを導くことができる。そのとき、第２吸気通路の流路断面積を絞ると、その第２吸気通路の流路抵抗が増大する。そうすると、第１吸気通路における過給機上流へガスを導くことができる。そうして、過給機上流におけるガスの圧力が増大すると、過給機上流側と下流側との差圧によって過給機を予回転させることが可能になる。

前記の構成によれば、過給機は、エンジンの運転状態が所定の運転領域にあるときには、機関出力軸からの動力の伝達が遮断されるようになっている。これにより、第２吸気通路を介したガスの流れが発生する。流量調整弁は、そうした所定の運転領域において、さらに、外気温が所定範囲外にある場合には、外気温が所定範囲内にある場合よりも流路断面積を絞る（ここでの比較対象は、同じ負荷かつ同じエンジン回転数であって、外気温が所定範囲内にある場合の流路断面積としてもよい）ことにより、過給機が予回転を行うように、その過給機上流へガスを導く。

すなわち、この流量調整弁は、機関出力軸からの動力伝達によって過給機を作動させることなく、過給機の予回転によって、第１吸気通路を介したガスの流れを発生させる。第１吸気通路には熱交換器が介設されているから、ガスと熱交換器との熱交換を利用してガス温を調整することができる。そのことで、吸気通路から燃焼室に導入されるガス温を所定の適正範囲内に収めることが可能になる。

前述の如く、過給機は、所定の運転領域においては、機関出力軸からの動力の伝達が遮断されるようになっているから、駆動抵抗を抑制することも可能となる。

こうして、過給機の駆動抵抗を抑制しつつ、燃焼室に導入されるガス温を所定の範囲内に収めることができる。

また、前記吸気通路において前記過給機の上流側に設けられ、該吸気通路を流れるガスの流量を調整するスロットルバルブと、前記燃焼室に接続された排気通路と、前記排気通路及び前記吸気通路の間に接続されたＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路を流れるガスの流量を調整するＥＧＲバルブと、を備え、前記所定の運転領域において前記外気温取得部により取得された外気温が所定範囲外にある場合には、前記スロットルバルブのバルブ開度を最大にすると共に、前記燃焼室において前記エンジンの運転状態に対応した燃焼が生じるように、前記ＥＧＲバルブのバルブ開度を制御する、としてもよい。

スロットルバルブのバルブ開度を絞ると、吸気通路においてスロットルバルブ下流側から過給機上流側を流れるガスの行き場が無くなって、過給機を予回転させようとしたときにポンプ損失が増大する虞がある。

対して、スロットルバルブのバルブ開度を最大にすると、ポンプ損失こそ抑制されるものの、新気の流量が一定となるため、混合気の燃焼をコントロールする上で支障を来す虞がある。そこで、スロットルバルブのバルブ開度を最大にすることによりポンプ損失を抑制する一方で、ＥＧＲ通路を介したガスの還流を利用して混合気の燃焼をコントロールする。これにより、混合気の燃焼を精度良くコントロールしつつ、その燃費性能を高めることができる。

また、前記熱交換器は、ガスの冷却機能を有し、前記流量調整弁は、前記所定の運転領域において前記外気温取得部により取得された外気温が所定の第１温度以上の場合には、前記過給機が予回転を行うように、前記外気温が前記第１温度未満の場合よりも流路断面積を絞ることによって前記過給機上流へガスを導く、としてもよい。

ここで、熱交換器は、インタークーラとしてもよい。

外気温が第１温度以上の場合には、その第１温度未満の場合と比較して、吸気通路から燃焼室に導入されるガス温が相対的に高くなる。それに伴い、燃焼室において形成される混合気が過度に高温になると、プレイグニッションのように、エンジンを運転する上で不都合を招く可能性がある。

そこで、この流量調整弁は、機関出力軸からの動力伝達によって過給機を作動させることなく、過給機の予回転によって、第１吸気通路を介したガスの流れを発生させる。第１吸気通路にはガスの冷却機能を有する熱交換器が介設されているから、通過するガスを冷却することができる。そのことで、吸気通路から燃焼室に導入されるガス温を所定の適正範囲内に収める上で有利になる。

さらに、前記流量調整弁は、前記所定の運転領域において前記外気温が前記第１温度以上の場合、該外気温が高いときには、低いときよりも流路断面積の絞り量を大きく設定する、としてもよい。

外気温が第１温度以上の場合において外気温が高いときには、その第１温度以上の場合において外気温が低いときよりも吸気通路から燃焼室に導入されるガス温が相対的に高くなる。

そこで、流量調整弁は、過給機の予回転によって第１吸気通路を介したガスの流れを発生させる際に、外気温が高いときには、低いときよりも流路断面積の絞り量を大きく設定する。絞り量を大きく設定した分だけ、第２吸気通路における流路抵抗が増大し、第１吸気通路を介したガスの流量が多くなるから、ガスをより十分に冷却することができるようになる。そのことで、吸気通路から燃焼室に導入されるガス温を所定の適正範囲内に収める上で有利になる。

また、前記熱交換器は、ガスの加熱機能を有し、前記流量調整弁は、前記所定の運転領域において前記外気温取得部により取得された外気温が所定の第２温度以下の場合には、前記過給機が予回転を行うように、前記外気温が前記第２温度を超える場合よりも流路断面積を絞ることによって前記過給機上流へガスを導く、としてもよい。

ここで、熱交換器は、インターウォーマとしてもよい。

外気温が第２温度以下の場合には、その第２温度を超える場合と比較して、吸気通路から燃焼室に導入されるガス温が相対的に低くなる。ガス温の低下に伴って、燃焼室において形成される混合気が過度に低温になってしまうと、着火性の低下など、エンジンを運転する上で不都合を招く可能性がある。

そこで、この流量調整弁は、機関出力軸からの動力伝達によって過給機を作動させることなく、過給機の予回転によって、第１吸気通路を介したガスの流れを発生させる。第１吸気通路にはガスの加熱機能を有する熱交換器が介設されているから、通過するガスを加熱することができる。そのことで、吸気通路から燃焼室に導入されるガス温を所定の適正範囲内に収める上で有利になる。

ここに開示する別の技術は、燃焼室に接続された吸気通路と、前記吸気通路に配設され、機関出力軸を介して伝達された動力により作動する機械式の過給機と、外気温を取得する外気温取得部と、を備えたエンジンの制御方法に係る。

前記吸気通路は、ガスの流れ方向に沿って上流側から順に前記過給機及び熱交換器が介設された第１吸気通路と、前記第１吸気通路において前記過給機の上流側から分岐して前記熱交換器の下流側に接続された第２吸気通路と、前記第２吸気通路の流路断面積を変更可能に構成された流量調整弁と、を有する。

前記過給機は、前記エンジンの運転状態が所定の運転領域にあるときには、前記機関出力軸からの動力の伝達が遮断されるように構成される。

そして、前記流量調整弁が、前記所定の運転領域において前記外気温取得部により取得された外気温が所定範囲外にある場合には、前記過給機が予回転を行うように、前記外気温が前記所定範囲内にある場合よりも流路断面積を絞ることによって前記過給機上流へガスを導く。

前記の構成によれば、流量調整弁が、機関出力軸からの動力伝達によって過給機を作動させることなく、過給機の予回転によって、第１吸気通路を介したガスの流れを発生させる。第１吸気通路には熱交換器が介設されているから、熱交換器を利用してガス温を調整することができる。そのことで、吸気通路から燃焼室に導入されるガス温を所定の適正範囲内に収めることが可能になる。

前述の如く、過給機は、前述の所定の運転領域においては、機関出力軸からの動力の伝達が遮断されるようになっているから、駆動抵抗を抑制することも可能となる。

こうして、過給機の駆動抵抗を抑制しつつ、燃焼室に導入されるガス温を所定の範囲内に収めることができる。

以上説明したように、前記のエンジンの制御装置及び制御方法によると、過給機の駆動抵抗を抑制しつつ、燃焼室に導入されるガス温を所定の範囲内に収めることができる。

図１は、エンジンの構成を例示する概略図である。 図２は、冷却システムの構成を例示する回路図である。 図３は、エンジンの制御装置の構成を例示するブロック図である。 図４は、エンジンの運転領域を例示する図である。 図５は、過給時に吸気通路に生じるガスの流れを示す説明図である。 図６は、自然吸気時に吸気通路に生じるガスの流れを示す説明図である。 図７は、外気温の影響を反映させた制御態様を例示する図である。 図８は、自然吸気かつ予回転時に吸気通路に生じるガスの流れを示す説明図である。 図９は、流量割合の高低に対するサージタンク内温度の変化を説明する図である。 図１０は、予回転制御を例示するタイムチャートである。 図１１は、エンジンの制御装置の変形例における図７対応図である。

以下、エンジンの制御装置及び制御方法の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明は、エンジンの制御装置及び制御方法の一例である。図１は、エンジン１の構成を例示する概略図である。

エンジン１は、車両に搭載されるガソリンエンジン（本構成例では、４ストローク式の内燃機関）であり、図１に示すように、機械式の過給機（いわゆるスーパーチャージャ）３４を備えた構成としている。

詳細な図示は省略するが、エンジン１は、列状に配置された４つのシリンダ（気筒）１１を備えており、いわゆる直列４気筒のエンジンとして構成されている。

（エンジンの概略構成）
エンジン１は、４つのシリンダ１１を有するエンジン本体１０と、エンジン本体１０の一方側に配置され、吸気ポート１８を介して各シリンダ１１に連通する吸気通路３０と、エンジン本体１０の他方側に配置され、排気ポート１９を介して各シリンダ１１に連通する排気通路５０とを備えている。なお、図１では１つのシリンダ１１のみを示す。

この構成例では、吸気通路３０は、ガスを導く複数の通路と、過給機３４やインタークーラ３６等の装置と、これらの装置を迂回するエアバイパス通路（以下、単に「バイパス通路」という）４０とが組み合わされてユニット化された吸気装置を構成している。

エンジン本体１０は、吸気通路３０から供給されたガスと燃料との混合気を、各シリンダ１１内で、所定の燃焼順に従って燃焼させるように構成されている。具体的に、エンジン本体１０は、シリンダブロック１２と、その上に載置されるシリンダヘッド１３とを有している。

シリンダブロック１２の内部には、前述の４つのシリンダ１１が形成されている。４つのシリンダ１１は、機関出力軸としてのクランクシャフト１５の中心軸方向（つまり気筒列方向）に沿って列を成すように並んでいる。４つのシリンダ１１は、それぞれ円筒状に形成されており、各シリンダ１１の中心軸（以下、「気筒軸」という）は、互いに平行に延び、且つ気筒列方向に対して垂直に延びている。

各シリンダ１１内には、ピストン１４が摺動自在に挿入されている。ピストン１４は、コネクティングロッド１４１を介してクランクシャフト１５に連結されている。ピストン１４は、シリンダ１１及びシリンダヘッド１３と共に燃焼室１６を区画する。燃焼室１６の天井面は、いわゆるペントルーフ形状である。なお、ここでいう「燃焼室」は、ピストン１４が圧縮上死点に至ったときに形成される空間の意味に限定されない。「燃焼室」の語は広義で用いる。

シリンダヘッド１３には、１つのシリンダ１１につき、２つの吸気ポート１８、１８が形成されている。２つの吸気ポート１８、１８は、それぞれ燃焼室１６に連通しており、気筒列方向に隣接している。

各吸気ポート１８、１８の上流端は、それぞれエンジン本体１０一方側の外面に開口しており、吸気通路３０を構成するダクトの下流端が接続されている。対して、各吸気ポート１８、１８の下流端は、それぞれ燃焼室１６の天井面に開口している。

２つの吸気ポート１８、１８には、それぞれ吸気バルブ２１が配設されている。吸気バルブ２１は、燃焼室１６と吸気ポート１８、１８のそれぞれとの間を開閉する。吸気バルブ２１は、吸気動弁機構によって所定のタイミングで開閉する。

吸気動弁機構は、この構成例では、図１に示すように、可変動弁機構である吸気電動ＶＶＴ（Variable Valve Timing）２３を有している。吸気電動ＶＶＴ２３は、吸気カムシャフトの回転位相を所定の角度範囲内で連続的に変更するよう構成されている。それによって、吸気バルブ２１の開弁時期及び閉弁時期は、連続的に変化する。なお、吸気動弁機構は、電動ＶＶＴに代えて、液圧式のＶＶＴを有していてもよい。

シリンダヘッド１３にはまた、１つのシリンダ１１につき、２つの排気ポート１９、１９が形成されている。２つの排気ポート１９、１９は、それぞれ燃焼室１６に連通している。

２つの排気ポート１９、１９には、それぞれ排気バルブ２２が配設されている。排気バルブ２２は、燃焼室１６と排気ポート１９、１９のそれぞれとの間を開閉する。排気バルブ２２は、排気動弁機構によって所定のタイミングで開閉する。

排気動弁機構は、この構成例では、図１に示すように、可変動弁機構である排気電動ＶＶＴ（Variable Valve Timing）２４を有している。排気電動ＶＶＴ２４は、排気カムシャフトの回転位相を所定の角度範囲内で連続的に変更するよう構成されている。それによって、排気バルブ２２の開弁時期及び閉弁時期は、連続的に変化する。なお、排気動弁機構は、電動ＶＶＴに代えて、液圧式のＶＶＴを有していてもよい。

詳細は省略するが、このエンジン１は、吸気電動ＶＶＴ２３及び排気電動ＶＶＴ２４によって、吸気バルブ２１の開弁時期と排気バルブ２２の閉弁時期とに係るオーバーラップ期間の長さを調整する。これによって、燃焼室１６の中の残留ガスを掃気したり、燃焼室１６の中に熱い既燃ガスを閉じ込めたり（つまり、内部ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）ガスを燃焼室１６の中に導入したり）する。この構成例においては、吸気電動ＶＶＴ２３及び排気電動ＶＶＴ２４が内部ＥＧＲシステムを構成している。なお、内部ＥＧＲシステムは、ＶＶＴによって構成されるとは限らない。

シリンダヘッド１３には、シリンダ１１毎にインジェクタ６が取り付けられている。インジェクタ６は、この構成例においては多噴口型の燃料噴射弁であり、燃焼室１６の中に燃料を直接噴射するよう構成されている。

インジェクタ６には、燃料供給システム６１が接続されている。燃料供給システム６１は、燃料を貯留するよう構成された燃料タンク６３と、燃料タンク６３とインジェクタ６とを互いに連結する燃料供給路６２とを備えている。燃料供給路６２には、燃料ポンプ６５とコモンレール６４とが介設している。燃料ポンプ６５は、コモンレール６４に燃料を圧送する。燃料ポンプ６５は、この構成例においては、クランクシャフト１５によって駆動されるプランジャー式のポンプである。コモンレール６４は、燃料ポンプ６５から圧送された燃料を、高い燃料圧力で蓄えるよう構成されている。インジェクタ６が開弁すると、コモンレール６４に蓄えられていた燃料が、インジェクタ６の噴口から燃焼室１６の中に噴射される。

シリンダヘッド１３には、シリンダ１１毎に点火プラグ２５が取り付けられている。点火プラグ２５は、その先端が燃焼室１６の中に臨むような姿勢で取り付けられており、燃焼室１６の中の混合気を強制的に点火する。

吸気通路３０は、詳細な図示は省略するが、エンジン本体１０における一方側の外面に接続されており、各シリンダ１１の吸気ポート１８、１８を含んで構成されている。すなわち、吸気通路３０は、燃焼室１６に導入するガスが流れる通路であり、各吸気ポート１８、１８を介して燃焼室１６に接続されている。吸気通路３０は、燃焼室１６に導入するガスが流れる通路である。吸気通路３０の上流端部には、新気を濾過するエアクリーナ３１が配設されている。吸気通路３０の下流端近傍には、サージタンク３８が配設されている。サージタンク３８よりも下流の吸気通路３０には、詳細な図示は省略するが、シリンダ１１毎に２本ずつ分岐する独立通路３９と、各独立通路３９に対応する吸気ポート１８が設けられている。

吸気通路３０におけるエアクリーナ３１とサージタンク３８との間には、スロットルバルブ３２が配設されている。スロットルバルブ３２は、その開度を調整することによって、燃焼室１６へ導入する新気の量を調整するよう構成されている。

吸気通路３０において、スロットルバルブ３２の下流には過給機３４が配設されている。過給機３４は、機関出力軸としてのクランクシャフト１５を介して伝達された動力により作動する機械式の過給機であって、燃焼室１６に導入するガスを過給するよう構成されている。

本実施形態に係る過給機３４は、ルーツ式のスーパーチャージャとして構成されている。即ち、詳細な図示は省略するが、過給機３４は、ハウジングと、互いに噛合した状態でハウジングに収容された一対のロータと、ロータを回転駆動する駆動プーリ３４ｄとを備え、駆動プーリ３４ｄに巻き掛けられた不図示の駆動ベルトを介してクランクシャフト１５に連結されている。駆動プーリ３４ｄとロータとの間には、前述の電磁クラッチ３４ａが介設されている。電磁クラッチ３４ａが接続された状態で、駆動プーリ３４ｄを介してロータが回転駆動されると、その回転に伴って、過給機３４は、ガスの吸入と、吸入されたガスの吐出とを実行する。

なお、過給機３４は、回転駆動式の過給機であって、且つ後述の予回転を行うことが可能であれば、その構成を変更してもよい。例えば、リショルム式のスーパーチャージャとしてもよい。

過給機３４とエンジン１（具体的にはクランクシャフト１５）との間には、電磁クラッチ３４ａが介設している。電磁クラッチ３４ａは、過給機３４とエンジン１との間で駆動力を伝達させたり、駆動力の伝達を遮断したりする。後述のＥＣＵ１００が電磁クラッチ３４ａの遮断及び接続を切り替えることによって、過給機３４のオンとオフとが切り替わる。つまり、このエンジン１は、過給機３４のオンとオフとを切り替えることにより、燃焼室１６に導入するガスを過給する運転と、燃焼室１６に導入するガスを過給しない運転とを切り替えることができるよう構成されている。

吸気通路３０における過給機３４の下流には、インタークーラ３６が配設されている。インタークーラ３６は、過給機３４において圧縮されたガスを冷却するよう構成されている。この構成例におけるインタークーラ３６は、水冷式に構成されている。なお、インタークーラ３６は、「熱交換器」を例示している。

また、吸気通路３０に組み込まれた各種の装置を結ぶ通路として、吸気通路３０は、エアクリーナ３１よりも下流側に配設され、エアクリーナ３１によって浄化された吸気を過給機３４へ導く第１通路３３と、過給機３４によって圧縮された吸気をインタークーラ３６へ導く第２通路３５と、インタークーラ３６によって冷却されたガスをサージタンク３８へ導く第３通路３７とを有している。

吸気通路３０において、第１通路３３、第２通路３５、第３通路３７及びサージタンク３８は、ガスの流れ方向に沿って上流側から順に過給機３４及びインタークーラ３６が介設された「主吸気通路」を構成している。以下、主吸気通路に対して符号“３０Ａ”を付す場合がある。なお、主吸気通路３０Ａは、「第１吸気通路」の例示である。

また、吸気通路３０は、前述の主吸気通路３０Ａとは別に、過給機３４及びインタークーラ３６を迂回するバイパス通路４０が設けられている。詳しくは、バイパス通路４０は、主吸気通路３０Ａにおいて過給機３４上流側から分岐してインタークーラ３６下流側に接続されている。さらに詳しくは、バイパス通路４０は、主吸気通路３０Ａにおいてスロットルバルブ３２下流側から過給機３４上流側にかけての部分と、サージタンク３８とを互いに接続する。なお、バイパス通路４０は、「第２吸気通路」の例示である。

また、バイパス通路４０には、該バイパス通路４０の流路断面積を変更可能に構成されたエアバイパスバルブ（以下、単に「バイパスバルブ」、又は「ＡＢＶ」という）４１が配設されている。バイパスバルブ４１は、バイパス通路４０の流路断面積を変更することによって、バイパス通路４０を流れるガスの流量を調整する。なお、バイパスバルブ４１は、「流量調整弁」の例示である。

過給機３４をオフにしたとき（つまり、電磁クラッチ３４ａを遮断したとき）には、バイパスバルブ４１を全開にする。これにより、吸気通路３０を流れるガスは、過給機３４をバイパスしてサージタンク３８に流入し、独立通路３９を介して燃焼室１６に導入される。エンジン１は、非過給、つまり自然吸気によって運転する。

過給機３４をオンにしたとき（つまり、電磁クラッチ３４ａを接続したとき）には、バイパスバルブ４１の開度を適宜調整する。これにより、吸気通路３０において過給機３４を通過したガスの一部は、バイパス通路４０を通って過給機３４の上流に逆流する。バイパスバルブ４１の開度を調整することによって、逆流量を調整することができるから、燃焼室１６に導入するガスの過給圧を調整することができる。この構成例においては、過給機３４をバイパス通路４０とバイパスバルブ４１とによって、過給システムが構成されている。

排気通路５０は、エンジン本体１０における後側の側面に接続されており、各シリンダ１１の排気ポート１９に連通している。排気通路５０は、燃焼室１６から排出された排気ガスが流れる通路である。排気通路５０の上流部分は、詳細な図示は省略するが、シリンダ１１毎に分岐する独立通路を構成している。それら独立通路の上流端が、各シリンダ１１の排気ポート１９に接続されている。排気通路５０には、１つ以上の触媒コンバータ５１を有する排気ガス浄化システムが配設されている。触媒コンバータ５１は、三元触媒を含んで構成されている。なお、排気ガス浄化システムは、三元触媒のみを含むものに限らない。

吸気通路３０と排気通路５０との間には、外部ＥＧＲシステムを構成するＥＧＲ通路５２が接続されている。ＥＧＲ通路５２は、既燃ガスの一部を吸気通路３０に還流させるための通路である。ＥＧＲ通路５２の上流端は、排気通路５０における触媒コンバータ５１の下流に接続されている。ＥＧＲ通路５２の下流端は、吸気通路３０における過給機３４の上流、且つスロットルバルブ３２の下流に接続されている。

ＥＧＲ通路５２には、水冷式のＥＧＲクーラ５３が配設されている。ＥＧＲクーラ５３は、既燃ガスを冷却するよう構成されている。ＥＧＲ通路５２にはまた、ＥＧＲバルブ５４が配設されている。ＥＧＲバルブ５４は、ＥＧＲ通路５２を流れる既燃ガスの流量を調整するよう構成されている。ＥＧＲバルブ５４の開度を調整することによって、冷却された既燃ガス、つまり外部ＥＧＲガスの還流量を調整することができる。

この構成例において、ＥＧＲシステム５５は、ＥＧＲ通路５２及びＥＧＲバルブ５４を含んで構成されている外部ＥＧＲシステムと、前述した吸気電動ＶＶＴ２３及び排気電動ＶＶＴ２４を含んで構成されている内部ＥＧＲシステムとによって構成されている。

（冷却システムの構成）
図２は、冷却システム７１の構成を例示する回路図である。

冷却システム７１は、メインラジエータ７２を有するメイン回路７１Ａと、サブラジエータ７５を有するサブ回路７１Ｂと、から構成されている。図２に示すように、メイン回路７１Ａ及びサブ回路７１Ｂは、互いに独立した冷媒回路となっており、冷媒（この構成例ではエンジン冷却水）が相互に行き来しないようになっている。

具体的に、メイン回路７１Ａは、走行風を利用して冷媒を冷却するメインラジエータ７２と、メインラジエータ７２によって冷却された冷媒が通過するサーモスタット７３と、サーモスタット７３を通過した冷媒をエンジン本体１０に供給する可変容量型のウォータポンプ７４と、を有している。エンジン本体１０に供給された冷媒は、エンジン本体１０の各部を冷却した上で排出されて、メインラジエータ７２に戻るようになっている。

このように、メイン回路７１Ａを流れる冷媒は、エンジン本体１０の内部を通過する。エンジン本体１０の燃焼室１６において混合気が燃焼することを考慮すると、メイン回路７１Ａを流れる冷媒は、相対的に高温となる。

一方、サブ回路７１Ｂは、メインラジエータ７２と同様に走行風を利用して冷媒を冷却するサブラジエータ７５と、サブラジエータ７５によって冷却された冷媒をインタークーラ３６へ供給する電動ウォータポンプ７６と、を有している。インタークーラ３６に供給された冷媒は、インタークーラ３６を通過するガスを冷却した上で排出されて、サブラジエータ７５に戻るようになっている。

このように、サブ回路７１Ｂを流れる冷媒は、エンジン本体１０の内部を通過しない。そのため、サブ回路７１Ｂを流れる冷媒は、メイン回路７１Ａを流れる冷媒と比較して、相対的に低温となる。

（エンジンの制御装置の構成）
図３は、エンジンの制御装置の構成を例示するブロック図である。

エンジンの制御装置は、エンジン１を運転するためのＥＣＵ（Engine Control Unit）１００を備えている。ＥＣＵ１００は、周知のマイクロコンピュータをベースとするコントローラであって、プログラムを実行する中央演算処理装置（Central Processing Unit：ＣＰＵ）１０１と、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）により構成されてプログラム及びデータを格納するメモリ１０２と、電気信号の入出力をする入出力バス１０３と、を備えている。

ＥＣＵ１００には、図１及び図３に示すように、各種のセンサＳＷ１〜ＳＷ１３が接続されている。センサＳＷ１〜ＳＷ１３は、ＥＣＵ１００へ検知信号を出力する。それらセンサＳＷ１〜ＳＷ１３には、以下のものが含まれる。

すなわち、吸気通路３０におけるエアクリーナ３１の下流（具体的にはエアクリーナ３１の下流かつインタークーラ３６の上流であり、好ましくはエアクリーナ３１の下流かつスロットルバルブ３２の上流）に配置され、吸気通路３０を流れる新規の流量を検知するエアフローセンサＳＷ１と、エアフローセンサＳＷ１と実質的に同じ場所に配置され、新気の温度を検知する第１吸気温度センサＳＷ２と、吸気通路３０におけるＥＧＲ通路５２の接続位置の下流かつ過給機３４の上流に配置され、過給機３４に流入するガスの圧力を検知する第１圧力センサＳＷ３と、吸気通路３０における過給機３４の下流かつバイパス通路４０の接続位置の上流に配置され、過給機３４から流出したガスの温度を検知する第２吸気温度センサＳＷ４と、サージタンク３８に取付けられ、過給機３４下流におけるガスの圧力を検知する第２圧力センサＳＷ５と、排気通路５０に配置され、燃焼室１６から排出された排気ガスの温度を検知する排気温度センサＳＷ６と、エンジン本体１０に取り付けられ、エンジン冷却水の温度を検知する水温センサＳＷ７と、エンジン１に取付けられ、クランクシャフト１５の回転角を検知するクランク角センサＳＷ８と、アクセルペダル機構に取り付けられ、アクセルペダルの操作量に対応したアクセル開度センサＳＷ９と、吸気カムシャフトの回転角を検知する吸気カム角センサＳＷ１０と、エンジン１に取り付けられ、排気カムシャフトの回転角を検知する排気カム角センサＳＷ１１と、ＥＧＲ通路５２に配置され、ＥＧＲバルブ５４の上流及び下流の差圧を検知するＥＧＲ差圧センサＳＷ１２と、エンジン１に連結された不図示の変速機に設けられ、その変速段を検知するギヤ段センサＳＷ１３と、である。

ＥＣＵ１００は、これらセンサＳＷ１〜ＳＷ１６の検知信号に基づいて、エンジン１の運転状態を判断すると共に、各デバイスの制御量を決定する。そして、ＥＣＵ１００は、決定された制御量に対応する制御信号を、インジェクタ６、点火プラグ２５、吸気電動ＶＶＴ２３、排気電動ＶＶＴ２４、燃料供給システム６１、スロットルバルブ３２、ＥＧＲバルブ５４、過給機３４の電磁クラッチ３４ａ、バイパスバルブ４１、及び、冷却システム７１に出力する。

例えば、ＥＣＵ１００は、第１圧力センサＳＷ３及び第２圧力センサＳＷ５の検知信号から得られる過給機３４の前後差圧に基づいて、バイパスバルブ４１の開度を調整する。これにより、ＥＣＵ１００は過給圧を調整する。

また、ＥＣＵ１００は、ＥＧＲ差圧センサＳＷ１２の検知信号から得られるＥＧＲバルブ５４の前後差圧に基づいて、ＥＧＲバルブ５４の開度を調整する。これにより、ＥＣＵ１００は、燃焼室１６の中に導入する外部ＥＧＲガス量を調整する。

さらに、ＥＣＵ１００は、第１吸気温度センサＳＷ２の検知信号から得られる新気の温度に基づいて、外気温を取得する。具体的に、この構成例では、ＥＣＵ１００は、新気の温度を、そのまま外気温とみなすようになっている。そうして得られた外気温に基づき、ＥＣＵ１００は、後述の予回転制御を実行する。なお、ＥＣＵ１００は、「外気温取得部」の例示である。

（エンジンの各運転領域における制御）
図４は、エンジン１の運転領域を例示している。また、図５は、過給時に吸気通路３０に生じるガスの流れを示す説明図であり、図６は、自然吸気時に吸気通路３０に生じるガスの流れを示す説明図である。さらに、図７は、外気温の影響を考慮した制御態様を例示する図であり、図８は、自然吸気かつ予回転時に吸気通路３０に生じるガスの流れを示す説明図である。さらに、図９は、流量割合の高低に対するサージタンク内温度の変化を説明する図である。

エンジン１の運転領域は、この構成例ではエンジン回転数と負荷とによって区分されるようになっている。ＥＣＵ１００は、各運転領域に対応した運転状態を実現するように、各デバイスを制御する。それを受けて、エンジン１は、各運転領域において、火花点火による燃焼や、圧縮自己着火による燃焼を実現する。

具体的に、エンジン１の運転領域は、エンジン回転数の高低及び負荷の高低に対し、大きく３つの領域に分けられている。３つの領域は、全開負荷を含む高負荷領域（Ａ）、アイドル運転を含む低負荷領域（Ｃ）、及び、高負荷領域（Ａ）と低負荷領域（Ｃ）との間の中負荷領域（Ｂ）である。なお、中負荷領域（Ｂ）は、「所定の運転領域」の例示である。高負荷領域（Ａ）〜低負荷領域（Ｃ）の境界となる負荷の大きさは、低負荷領域（Ｃ）と中負荷領域（Ｂ）との境界Ｌ１のように、エンジン回転数に対して一定としてもよいし、中負荷領域（Ｂ）と高負荷領域（Ａ）との境界Ｌ２のように、エンジン回転数の高低に応じて増減してもよい。

ここで、過給機３４は、エンジン１の運転状態が高負荷領域（Ａ）にあるときには、クランクシャフト１５から伝達された動力を受けて作動するように構成されている一方、エンジン１の運転状態が中負荷領域（Ｂ）又は低負荷領域（Ｃ）にあるときには、クランクシャフト１５からの動力の伝達が遮断されるように構成されている。

すなわち、ＥＣＵ１００は、高負荷領域（Ａ）では、電磁クラッチ３４ａを接続することにより、各シリンダ１１に導入されるガスを過給する。この場合、燃焼室１６に導入されるガスは、図５の実線に示すように、主吸気通路３０Ａを流れる。主吸気通路３０Ａを流れるガスは、過給機３４及びインタークーラ３６を順番に通過してサージタンク３８に流入する。サージタンク３８に流入するガスの一部は、燃焼室１６へ導かれる一方、そうしたガスの他部は、図５の破線に示すように、バイパス通路４０を逆流して過給機３４上流に至る。

高負荷領域（Ａ）において、ＥＣＵ１００は、バイパスバルブ４１の開度調整を通じてバイパス通路４０におけるガスの逆流量を調整し、そのことで、燃焼室１６に導入するガスの過給圧を調整する。

対して、ＥＣＵ１００は、高負荷領域（Ａ）及び中負荷領域（Ｂ）よりも低負荷側の低負荷領域（Ｃ）では、電磁クラッチ３４ａを遮断することにより、自然吸気によってエンジン１を運転する。この場合、燃焼室１６に導入されるガスは、図６の実線に示すように、バイパス通路４０を流れる。バイパス通路４０を流れるガスは、過給機３４及びインタークーラ３６を迂回してサージタンク３８に流入し、そのサージタンク３８から燃焼室１６へ導かれる。

また、低負荷領域（Ｃ）において、ＥＣＵ１００はバイパスバルブ４１を全開にする。

一方、ＥＣＵ１００は、高負荷領域（Ａ）よりも低負荷側、かつ低負荷領域（Ｃ）よりも高負荷側の中負荷領域（Ｂ）では、外気温が常温〜低温時の場合（後述する低温側の中負荷領域（Ｂ１）の場合に相当）は、低負荷領域（Ｃ）と同様に、自然吸気によってエンジン１を運転すると共に、バイパスバルブ４１を全開にする。

このように、バイパス通路４０におけるガスの流れは、バイパスバルブ４１の開度調整と、過給機３４のオンオフを通じて制御されるようになっている。

ところで、エンジン１をより適切に運転するためには、吸気通路３０から燃焼室１６に導入されるガス温を所定の適正範囲内に収めることによって、燃焼室１６に形成される混合気を適温に保つことが求められる。しかし、エンジン１の運転環境、特に外気温次第では、吸気通路３０に吸入されるガス温が適正範囲から外れてしまい、混合気を適温に保つことができず、ひいては、プレイグニッション（以下、「プレイグ」という）など、エンジン１を運転する上で様々な不都合を招く可能性がある。

ガス温を適正範囲内に収めるためには、熱交換器としてのインタークーラ３６を利用した温度調整が考えられる。ここで、高負荷領域（Ａ）では、前述のようにガスの主流はインタークーラ３６を通過するため、そうした温度調整を適切に行うことができる。

一方、中負荷領域（Ｂ）及び低負荷領域（Ｃ）では、燃焼室１６に導入されるガスは、過給機３４及びインタークーラ３６を迂回して燃焼室１６へ至る。そのため、高負荷領域（Ａ）とは異なり、インタークーラ３６を利用した温度調整を行うには不都合である。

しかし、低負荷領域（Ｃ）では、負荷が低い分、そもそも燃料の噴射量が少ないため、燃焼室１６の筒内温度が相対的に低くなり、混合気のガス温は上昇し難くなる。そのため、プレイグの発生など、ガス温が過度に高くなることに伴い生じる不都合に関しては、インタークーラ３６を使わずとも抑制することができる。

一方、中負荷領域（Ｂ）では、負荷が高い分、低負荷領域（Ｃ）と比較して、混合気のガス温は上昇し易くなる。そこで、高負荷領域（Ａ）と同様に、中負荷領域（Ｂ）においても過給運転を行うことにより、主吸気通路３０Ａを介したガスの流れを発生させることが考えられる。

しかし、この場合、過給機３４を駆動する分だけ駆動抵抗が増大することから、燃費性能という点では不利になる。一般に、中負荷領域（Ｂ）や低負荷領域（Ｃ）など、全開負荷を含まない運転領域では、高負荷領域（Ａ）と比較して燃費性能が要求される。そのため、燃費性能において不利になるにも関わらず、温度調整のためだけに過給運転を行うのは望ましくない。

中負荷領域（Ｂ）において、過給機３４の駆動抵抗を抑制しつつ、燃焼室１６に導入されるガス温を所定の範囲内に収めるような仕組みが必要となる。

そこで、本願発明者等は、鋭意検討を重ねた結果、ＥＣＵ１００によって取得される外気温に応じてエンジン１の制御態様を切り替えることにした。

すなわち、バイパスバルブ４１は、中負荷領域（Ｂ）においてＥＣＵ１００により取得された外気温が所定範囲外にある場合には、過給機３４が予回転を行うように、外気温が所定範囲内にある場合よりも流路断面積を絞ることによって過給機３４上流へガスを導く。以下、外気温に対して符号“Ｔ”を付す。

詳しくは、バイパスバルブ４１は、中負荷領域（Ｂ）において外気温Ｔが所定の第１温度Ｔ１以上（Ｔ≧Ｔ１）の場合には、過給機３４が予回転を行うように、外気温Ｔが第１温度Ｔ１未満の場合よりも流路断面積を絞る（ここでの比較対象は、同じ負荷かつ同じエンジン回転数であって、外気温が第１温度Ｔ１未満の場合の流路断面積としてもよい）ことによって過給機３４上流へガスを導く。この構成例において、外気温Ｔが第１温度Ｔ１以上であることは、外気温Ｔが所定範囲外であることに等しい、
以下、このような制御を「予回転制御」と呼称する。バイパスバルブ４１は、コントローラとしてのＥＣＵ１００から入力される制御信号に基づいて、この予回転制御を実行する。

一方、バイパスバルブ４１は、中負荷領域（Ｂ）において外気温Ｔが第１温度Ｔ１未満の場合には、そうした予回転制御を実行しない。よって、中負荷領域（Ｂ）は、図７に示すように、外気温の高低に対し、大きく２つの領域に分けられている。２つの領域は、予回転制御を実行しない低温側の中負荷領域（Ｂ１）と、予回転制御を実行する高温側の中負荷領域（Ｂ２）である。２つの領域の境界となる第１温度Ｔ１は、例えば夏季（特に酷暑時）の平均気温のよりも高く設定すればよい。具体的に、第１温度Ｔ１を摂氏４０度前後に設定してもよい。

既に説明したように、ＥＣＵ１００は、低温側の中負荷領域（Ｂ１）では、低負荷領域（Ｃ）と同様に、自然吸気によってエンジン１を運転する（図６を参照）。

対して、ＥＣＵ１００は、高温側の中負荷領域（Ｂ２）では、自然吸気によってエンジン１を運転すると共に、予回転制御を実行する。具体的に、ＥＣＵ１００は、電磁クラッチ３４ａを遮断する一方、バイパスバルブ４１を介してバイパス通路４０の流路断面積を絞る。

図８に示すように、エアクリーナ３１やＥＧＲ通路５２から第１通路３３に流入したガスは、バイパス通路４０を通過する（図８の実線を参照）ばかりでなく、過給機３４の上流端（流入口）に流入し、その過給機３４のロータに圧力を加える。そのため、バイパス通路４０の流路断面積を絞ると、バイパス通路４０側の流路抵抗が増大する分、過給機３４上流へガスが導かれて、その結果、ロータに加わる圧力が増大する。そうした圧力が十分に増大すると、過給機３４上流側と下流側との差圧によってロータが回転し（すなわち、過給機３４が予回転を開始する）、過給機３４を通過するようなガス流が発生することになる。そうしたガス流は、図８の破線に示すように、インタークーラ３６を通過してサージタンク３８へ至る。燃焼室１６に導入されるガスのうち、インタークーラ３６を通過するガスは冷却される一方、バイパス通路４０を通過するガスは冷却されない。インタークーラ３６を通過するガスの流量に応じて燃焼室１６に導入されるガスが冷却される。

具体的に、図９の横軸に示すように、バイパス通路４０を通過するガスの流量に対するインタークーラ３６を通過するガスの流量の割合（以下、単に「流量割合」という）が大きくなるにしたがって、同図の縦軸に示すように、サージタンク３８におけるガス温（以下、「サージタンク内温度」という）が減少するようになる。サージタンク内温度は、燃焼室１６に導入されるガス温と実質的に等しい。すなわち、流量割合を介してサージタンク内温度を調整すれば、燃焼室１６に導入されるガス温を所定の範囲内に収めることが可能となる。

流量割合を適切に設定するべく、バイパスバルブ４１は、高温側の運転領域（Ｂ２）において外気温Ｔが高いときには、低いときよりも流路断面積の絞り量を大きく設定する。この構成例では、ＥＣＵ１００は、外気温Ｔが高くなるにしたがって流路断面積をより大きく絞るようにバイパスバルブ４１を制御する。

具体的に、ＥＣＵ１００は、負荷、エンジン回転数、変速機のギヤ段、スロットルバルブ３２のバルブ開度、ＥＧＲバルブ５４のバルブ開度など、エンジン１の運転状態を特徴付ける種々のパラメータと、外気温Ｔとに基づいて、現在のサージタンク内温度を決定する。サージタンク内温度は、外部ＥＧＲガスの影響を考慮しなかった場合、外気温Ｔが高いときには、低いときよりも高くなる。また、外部ＥＧＲガスは、新気よりも相対的に高温となるから、サージタンク内温度は、燃焼室１６に導入されるガスに占める外部ＥＧＲガスの割合が大きいときには、小さいときよりも高くなる。

そして、ＥＣＵ１００は、サージタンク内温度が高いときには、低いときよりも絞り量を大きく設定する。ＥＣＵ１００には、サージタンク内温度と絞り量を関連付ける制御マップが予め記憶されており、その制御マップに基づいて、現在のサージタンク内温度に対応する絞り量が決定されるようになっている。この制御マップは、決定された絞り量を実現したときに、サージタンク内温度が図９に示す適正範囲Ｓ１に収まるように規定されている。適正範囲Ｓ１とは、プレイグニッションのような不都合を招くことなく、エンジン１をより適切に運転することができる温度範囲を示す。詳細は省略するが、制御マップは、過給機３４のロータの慣性モーメントをはじめとする種々の設計事項に基づいて決定されている。

絞り量を大きく設定すると、その分、バイパスバルブ４１を閉じ側に制御することになる。そうすると、バイパス通路４０側の流路抵抗が増大し、過給機３４側のガスの圧力が増大する。その結果、過給機３４を予回転させてインタークーラ３６を通過するガスの流量が増大し、流量割合もまた増大する。これにより、図９に示すように、サージタンク内温度が減少し、ひいては燃焼室１６に導入されるガス温が低下するようになる。

なお、既に説明したように、全開負荷を含まない運転領域では、高負荷領域（Ａ）と比較して燃費性能が要求される。そこで、ＥＣＵ１００は、高温側の中負荷領域（Ｂ２）においては、スロットルバルブ３２のバルブ開度を最大にする一方、燃焼室１６においてエンジン１の運転状態に対応した燃焼が生じるように、ＥＧＲバルブ５４のバルブ開度を制御する。

すなわち、スロットルバルブ３２のバルブ開度を絞ると、吸気通路３０においてスロットルバルブ３２下流側から過給機３４上流側を流れるガスの行き場が無くなって、過給機３４を予回転させようとしたときにポンプ損失が増大する虞がある。

対して、スロットルバルブ３２のバルブ開度を最大にすると、ポンプ損失こそ抑制されるものの、新気の流量が一定となるため、混合気の燃焼をコントロールする上で支障を来す虞がある。そこで、スロットルバルブ３２のバルブ開度を最大にすることによりポンプ損失を抑制する一方で、ＥＧＲ通路５２を介したガスの還流を利用して混合気の燃焼をコントロールする。これにより、混合気の燃焼を精度良くコントロールしつつ、その燃費性能を高めることができる。

（予回転制御の具体的な流れ）
図１０は、予回転制御を例示するタイムチャートである。このタイムチャートにおいて、縦軸の（ａ）はエンジン回転数を示し、（ｂ）は外気温Ｔを示し、（ｃ）はバイパスバルブ４１の開度を示し、（ｄ）は過給機３４の回転数を示し、（ｅ）は、前述のように定義された主吸気通路３０Ａに係る流量割合を示し、（ｆ）はサージタンク内温度を示している。横軸は時間であり、この例では、高負荷領域（Ａ）から中負荷領域（Ｂ）へ移行した直後を示している。図１０（ａ）に示すように、以下の説明において、エンジン回転数は一定とする。

時間ｔ０以上ｔ１未満において、ＥＣＵ１００は、低温側の中負荷領域（Ｂ１）に対応する制御を実行する。そのため、電磁クラッチ３４ａは遮断されており、バイパスバルブ４１のバルブ開度も全開に設定されている。よって、過給機３４は駆動されず、主吸気通路３０Ａに係る流量割合はゼロのまま推移する。また、ＥＣＵ１００は、外気温Ｔを適宜取得する。図１０の（ｂ）に示すように、外気温Ｔは第１温度Ｔ１よりも大きい。その結果、サージタンク内温度は比較的高温となる。

そこで、時間ｔ１において、ＥＣＵ１００は、外気温Ｔが第１温度Ｔ１よりも大きいことを受けて予回転制御を開始する。ＥＣＵ１００は、外気温Ｔに基づいて現在のサージタンク内温度を推定すると共に、その推定結果に基づいてバイパスバルブ４１の絞り量を設定する。

時間ｔ１以上ｔ２未満において、ＥＣＵ１００は予回転制御を実行する。具体的に、ＥＣＵ１００は、バイパスバルブ４１に入力する制御信号を介して、前述のようにして設定された絞り量を実現する。

バイパスバルブ４１がバイパス通路４０の流路断面積を絞ると、バイパス通路４０の流路抵抗が増大し、その分、過給機３４上流側におけるガスの圧力が増大する。これにより、過給機３４が予回転を開始する。予回転が開始されると、過給機３４の回転数が増大すると共に、流量割合も増大する。流量割合が増大することによって、サージタンク内温度が減少する。なお、過給機３４の回転数は、そのロータのイナーシャに起因して、徐徐に高まっていく。

時間ｔ３以上において、バイパスバルブ４１は、そのバルブ開度を保持する。これにより、過給機３４の予回転が持続的に行われて、サージタンク内温度を低温のまま保つことができる。すなわち、サージタンク３８内を過度に高温にすることなく、所望の温度範囲内に維持することができる。

（まとめ）
以上説明したように、バイパスバルブ４１の流路断面積を絞ると、バイパス通路４０における流路抵抗が増大する。そうすると、主吸気通路３０Ａにおける過給機３４上流へガスを導くことができる。そうして、過給機３４上流におけるガスの圧力が増大すると、過給機３４を予回転させることが可能になる。

一方、過給機３４は、エンジン１の運転状態が中負荷領域（Ｂ）にあるときには、図４に示すように、クランクシャフト１５からの動力伝達が遮断されるようになっている。図７に示すように、バイパスバルブ４１は、そうした中負荷領域（Ｂ）において、さらに、高温側の中負荷領域（Ｂ２）にある場合には、低温側の中負荷領域（Ｂ１）にある場合よりも流路断面積を絞ることにより、過給機３４が予回転を行うように、その過給機３４上流へガスを導く。

すなわち、このバイパスバルブ４１は、図８に示すように、動力伝達によって過給機３４を作動させることなく、過給機３４の予回転によって、主吸気通路３０Ａを介したガスの流れを発生させる。主吸気通路３０Ａには熱交換器としてのインタークーラ３６が介設されているから、インタークーラ３６とガスとの熱交換を利用してガス温を調整することができる。そのことで、吸気通路３０から燃焼室１６に導入されるガス温を所定の適正範囲内に収めることが可能になる。

過給機３４は、中負荷領域（Ｂ）においては、クランクシャフト１５からの動力の伝達が遮断されるようになっているから、駆動抵抗を抑制することもできる。

こうして、過給機３４の駆動抵抗を抑制しつつ、燃焼室１６に導入されるガス温を所定の範囲内に収めることができる。

外気温Ｔが第１温度Ｔ１以上の場合には、その第１温度Ｔ１未満の場合と比較して、吸気通路３０から燃焼室１６に導入されるガス温が相対的に高くなる。それによって、燃焼室１６において形成される混合気が過度に高温になると、プレイグニッションのように、エンジン１を運転する上で不都合を招く可能性がある。

しかし、図８に示すように、主吸気通路３０Ａにはガスの冷却機能を有するインタークーラ３６が介設されているから、そのインタークーラ３６を利用してガスを冷却することができる。そのことで、吸気通路３０から燃焼室１６に導入されるガス温を所定の適正範囲内に収める上で有利になる。

外気温Ｔが第１温度Ｔ１の場合において、外気温が相対的に高いときには、相対的に低いときと比較して吸気通路３０から燃焼室１６に導入されるガス温が相対的に高くなる。

そこで、バイパスバルブ４１は、過給機３４の予回転によって主吸気通路３０Ａを介したガスの流れを発生させる際に、外気温が高いときには、低いときよりも流路断面積の絞り量を大きく設定する。絞り量を大きく設定した分だけ、バイパス通路４０における流路抵抗が増大し、主吸気通路３０Ａを介したガスの流量、ひいては図９に示す流量割合が多くなるから、ガスをより十分に冷却することができるようになる。そのことで、吸気通路３０から燃焼室１６に導入されるガス温を所定の適正範囲内に収める上で有利になる。

また、エンジン本体１０に接続されるメイン回路７１Ａではなく、それとは独立したサブ回路７１Ｂにインタークーラ３６を接続することで、エンジン冷却水に対する外気温の影響を抑制することもできる。そのことで、インタークーラ３６を流れるエンジン冷却水の水温を抑制し、通過するガスをより十分に冷却することが可能になる。

（熱交換器に関する変形例）
図１１は、エンジンの制御装置の変形例における図７対応図である。

前記実施形態では、熱交換器としてインタークーラ３６が例示されていたが、その構成には限られない。例えば、ガスの冷却機能を有するインタークーラ３６に代えて、ガスの加熱機能を有するインターウォーマを用いて構成してもよい。

この場合、バイパスバルブ４１は、中負荷領域（Ｂ）においてＥＣＵ１００により取得された外気温Ｔが所定の第２温度Ｔ２以下の場合には、過給機３４が予回転を行うように、外気温Ｔが第２温度Ｔ２を超える場合よりも流路断面積を絞ることによって過給機３４上流へガスを導くようになっている。この構成例において、外気温Ｔが第２温度Ｔ２以下であることは、外気温Ｔが所定範囲外であることに等しい、
この場合、図１１に示すように、中負荷領域（Ｂ）は、自然吸気によってエンジン１を運転する低温側の中負荷領域（Ｂ１）と、より低温側の中負荷領域（Ｂ３）とに区分されるようになる。２つの領域の境界となる第２温度Ｔ２は、例えば冬季（特に極寒時）の平均気温よりも低く設定すればよい。具体的に、第１温度Ｔ１を摂氏０度未満に設定してもよい。

外気温Ｔが第２温度Ｔ２以下の場合には、その第２温度Ｔ２を超える場合と比較して、吸気通路３０から燃焼室１６に導入されるガス温が相対的に低くなる。ガス温の低下に伴って、燃焼室１６において形成される混合気が過度に低温になると、着火性の低下など、エンジン１を運転する上で不都合を招く可能性がある。

そこで、バイパスバルブ４１は、クランクシャフト１５からの動力伝達によって過給機３４を作動させることなく、その予回転によって、主吸気通路３０Ａを介したガスの流れを発生させる。主吸気通路３０Ａにはガスの加熱機能を有するインターウォーマが介設されているから、通過するガスを加熱することができる。そのことで、吸気通路３０から燃焼室１６に導入されるガス温を所定の適正範囲内に収める上で有利になる。

このような、外気温Ｔと第２温度Ｔ２との比較に基づいた制御は、中負荷領域（Ｂ）に限定されず、低負荷領域（Ｃ）においても実行されるようになっている（図示は省略）。

（バイパスバルブの制御に関する変形例）
前述のように、ＥＣＵ１００は、高温側の中負荷領域（Ｂ２）においては、スロットルバルブ３２のバルブ開度を最大にする一方、燃焼室１６においてエンジン１の運転状態に対応した燃焼が生じるように、ＥＧＲバルブ５４のバルブ開度を制御する。

特に、熱交換器としてインタークーラ３６を備えたエンジン１において、このような制御を行った場合、スロットルバルブ３２のバルブ開度は最大に保たれるため、負荷の減少に伴って、外部ＥＧＲガスの還流量が減少するようになる。そうすると、燃焼室１６に導入されるガスに占める外部ＥＧＲガスの割合が減少する。ここで、新気と比較して外部ＥＧＲガスが高温であることを考慮すると、外部ＥＧＲガスの割合が減少するにしたがって、過給機３４上流側の温度も低下する。そうすると、予回転制御によって、燃焼室１６に導入されるガス温が必要以上に冷却される可能性がある。

このように、予回転制御の最中にエンジン１の負荷が減少したときには、バイパスバルブ４１を開いてもよい（具体的には、絞り量を減らす）。

すなわち、熱交換器としてのインタークーラ３６を備えたエンジン１において、バイパスバルブ４１は、中負荷領域（Ｂ）において外気温Ｔが第１温度Ｔ１以上の場合には、過給機３４が予回転を行うよう、流路断面積を絞ることによって過給機３４上流へガスを導くと共に、この場合においてエンジン１の負荷が減少したときには、その減少量に基づきバイパスバルブ４１の絞り量を減らす、としてもよい。

このように構成すると、バイパスバルブ４１を開いた分、流量割合が減少するようになる。流量割合が減少するということは、インタークーラ３６を通過するガスの流量が減少することに等しい。したがって、ガスに対する過度の冷却を抑制し、ひいてはガス温を適温に保つ上で有利になる。

《他の実施形態》
前記実施形態では、直列４気筒エンジンについて例示したが、この構成には限られない。例えば、１気筒エンジンや直列６気筒エンジンとしてもよい。

また、前記実施形態では、ＥＧＲ通路５２の一端を主吸気通路３０Ａに接続したが、このような構成には限られない。ＥＧＲ通路５２の一端を、主吸気通路３０Ａではなくバイパス通路４０に接続してもよい。

また、図７及び図１１に示すように、前記実施形態では、第１温度Ｔ１及び第２温度Ｔ２を双方とも一定値としたが、この構成には限られない。エンジン１の負荷やエンジン回転数など、エンジン１の運転状態を特徴付けるパラメータに応じて増減するように構成してもよい。

また、前記実施形態では、ＥＣＵ１００は、第１吸気温度センサＳＷ２の検知信号から得られる新気の温度に基づいて、外気温を取得するように構成されていたが、この構成には限られない。他のパラメータに基づいた算出を行って推定してもよい。第１吸気温度センサＳＷ２の取付箇所についても、前記実施形態の構成に限られない。吸気通路３０において熱交換器の上流側に取り付ければよい。車両のエンジンルームなど、吸気通路３０の外部に第１吸気温度センサＳＷ２を取り付けてもよい。

１ エンジン
１５ クランクシャフト（機関出力軸）
１６ 燃焼室
３０ 吸気通路
３０Ａ 主吸気通路（第１吸気通路）
３２ スロットルバルブ
３４ 過給機
３６ インタークーラ（熱交換器）
４０ バイパス通路（第２吸気通路）
４１ バイパスバルブ（流量調整弁）
５０ 排気通路
５２ ＥＧＲ通路
５４ ＥＧＲバルブ
１００ ＥＣＵ（外気温取得部）
Ｔ１ 第１温度
Ｔ２ 第２温度

Claims (6)

1. 燃焼室に接続された吸気通路と、前記吸気通路に配設され、機関出力軸を介して伝達された動力により作動する機械式の過給機と、を備えたエンジンの制御装置であって、
   前記吸気通路は、ガスの流れ方向に沿って上流側から順に前記過給機及び熱交換器が介設された第１吸気通路と、前記第１吸気通路において前記過給機の上流側から分岐して前記熱交換器の下流側に接続された第２吸気通路と、前記第２吸気通路の流路断面積を変更可能に構成された流量調整弁と、を有し、
   外気温を取得する外気温取得部をさらに備え、
   前記過給機は、前記エンジンの運転状態が所定の運転領域にあるときには、前記機関出力軸からの動力の伝達が遮断されるように構成され、
   前記流量調整弁は、前記所定の運転領域において前記外気温取得部により取得された外気温が所定範囲外にある場合には、前記過給機が予回転を行うように、前記外気温が前記所定範囲内にある場合よりも前記第２吸気通路の流路断面積を絞ることによって前記過給機上流へガスを導く
   ことを特徴とするエンジンの制御装置。
2. 請求項１に記載されたエンジンの制御装置において、
   前記吸気通路において前記過給機の上流側に設けられ、該吸気通路を流れるガスの流量を調整するスロットルバルブと、
   前記燃焼室に接続された排気通路と、
   前記排気通路及び前記吸気通路の間に接続されたＥＧＲ通路と、
   前記ＥＧＲ通路を流れるガスの流量を調整するＥＧＲバルブと、を備え、
   前記所定の運転領域において前記外気温取得部により取得された外気温が所定範囲外にある場合には、前記スロットルバルブのバルブ開度を最大にすると共に、前記燃焼室において前記エンジンの運転状態に対応した燃焼が生じるように、前記ＥＧＲバルブのバルブ開度を制御する、
   ことを特徴とするエンジンの制御装置。
3. 請求項１又は２に記載されたエンジンの制御装置において、
   前記熱交換器は、ガスの冷却機能を有し、
   前記流量調整弁は、前記所定の運転領域において前記外気温取得部により取得された外気温が所定の第１温度以上の場合には、前記過給機が予回転を行うように、前記外気温が前記第１温度未満の場合よりも前記第２吸気通路の流路断面積を絞ることによって前記過給機上流へガスを導く
   ことを特徴とするエンジンの制御装置。
4. 請求項３に記載されたエンジンの制御装置において、
   前記流量調整弁は、前記所定の運転領域において前記外気温が前記第１温度以上の場合、該外気温が高いときには、低いときよりも流路断面積の絞り量を大きく設定する
   ことを特徴とするエンジンの制御装置。
5. 請求項１又は２に記載されたエンジンの制御装置において、
   前記熱交換器は、ガスの加熱機能を有し、
   前記流量調整弁は、前記所定の運転領域において前記外気温取得部により取得された外気温が所定の第２温度以下の場合には、前記過給機が予回転を行うように、前記外気温が前記第２温度を超える場合よりも前記第２吸気通路の流路断面積を絞ることによって前記過給機上流へガスを導く
   ことを特徴とするエンジンの制御装置。
6. 燃焼室に接続された吸気通路と、前記吸気通路に配設され、機関出力軸を介して伝達された動力により作動する機械式の過給機と、外気温を取得する外気温取得部と、を備えたエンジンの制御方法であって、
   前記吸気通路は、ガスの流れ方向に沿って上流側から順に前記過給機及び熱交換器が介設された第１吸気通路と、前記第１吸気通路において前記過給機の上流側から分岐して前記熱交換器の下流側に接続された第２吸気通路と、前記第２吸気通路の流路断面積を変更可能に構成された流量調整弁と、を有し、
   前記過給機は、前記エンジンの運転状態が所定の運転領域にあるときには、前記機関出力軸からの動力の伝達が遮断されるように構成され、
   前記流量調整弁が、前記所定の運転領域において前記外気温取得部により取得された外気温が所定範囲外にある場合には、前記過給機が予回転を行うように、前記外気温が前記所定範囲内にある場合よりも前記第２吸気通路の流路断面積を絞ることによって前記過給機上流へガスを導く
   ことを特徴とするエンジンの制御方法。

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