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JP2009047138A - Internal combustion engine - Google Patents

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JP2009047138A
JP2009047138A JP2007216475A JP2007216475A JP2009047138A JP 2009047138 A JP2009047138 A JP 2009047138A JP 2007216475 A JP2007216475 A JP 2007216475A JP 2007216475 A JP2007216475 A JP 2007216475A JP 2009047138 A JP2009047138 A JP 2009047138A
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JP
Japan
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exhaust gas
temperature
cooling
internal combustion
combustion engine
Prior art date
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Pending
Application number
JP2007216475A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takahiro Kushibe
孝寛 櫛部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Supercharger (AREA)
  • Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

【課題】オーバーヒートを確実に防止するとことができると共に、触媒浄化性能を維持することができる内燃機関を提供する。
【解決手段】過給手段5に排気ガスを導入する排気ガス導入部60を冷却媒体により冷却可能な排気ガス導入部冷却手段71と、内燃機関本体2を冷却する冷却系から独立して冷却媒体を排気ガス導入部冷却手段71に循環可能な冷却媒体通路72と、冷却媒体通路72を循環する冷却媒体を冷却可能なラジエータ73と、排気ガス導入部冷却手段71に供給される冷却媒体の流量を調節可能な流量調節手段74とを有する過給手段冷却系70と、触媒10bに導入される排気ガスの温度を検出する排気ガス温度検出手段94と、排気ガス温度検出手段94が検出した排気ガスの温度に基づいて流量調節手段74を制御する制御手段90とを備える。
【選択図】図1
An internal combustion engine capable of reliably preventing overheating and maintaining catalyst purification performance is provided.
A cooling medium independent of an exhaust gas introduction part cooling means 71 capable of cooling an exhaust gas introduction part 60 for introducing exhaust gas into a supercharging means 5 by a cooling medium and a cooling system for cooling an internal combustion engine body 2 is provided. The cooling medium passage 72 can be circulated to the exhaust gas introduction portion cooling means 71, the radiator 73 can be cooled the cooling medium circulated through the cooling medium passage 72, and the flow rate of the cooling medium supplied to the exhaust gas introduction portion cooling means 71 The supercharging means cooling system 70 having a flow rate adjusting means 74 capable of adjusting the exhaust gas, the exhaust gas temperature detecting means 94 for detecting the temperature of the exhaust gas introduced into the catalyst 10b, and the exhaust gas detected by the exhaust gas temperature detecting means 94. And a control means 90 for controlling the flow rate adjusting means 74 based on the temperature of the gas.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、内燃機関に関し、特に、吸入空気を圧縮して過給する過給機を備えた内燃機関に関するものである。   The present invention relates to an internal combustion engine, and more particularly to an internal combustion engine including a supercharger that compresses and supercharges intake air.

一般に、自動車用の内燃機関において、その出力向上のためには燃焼室へ充填される空気の量を増やすことが好ましい。そこで従来は、ピストンの移動に伴って燃焼室内に発生する負圧により空気を燃焼室に吸入するだけでなく、排気ガスのエネルギーで駆動する排気タービンによりコンプレッサを駆動して吸入空気を内燃機関に過給、すなわち、圧縮して供給することで、空気を強制的に燃焼室へ送り込んで、同燃焼室への空気の充填効率を高める過給機が提案され、実用化されている。そして、近年、内燃機関のダウンサイジングを実現するために上記のような過給機による過給圧を高く設定することで該内燃機関のさらなる高出力化を実現するものがあり、これにより、小さい排気量でありながら実質的な大排気量を実現している。   Generally, in an internal combustion engine for automobiles, it is preferable to increase the amount of air charged into a combustion chamber in order to improve the output. Therefore, conventionally, not only air is sucked into the combustion chamber by the negative pressure generated in the combustion chamber as the piston moves, but also the compressor is driven by the exhaust turbine driven by the energy of the exhaust gas, and the intake air is supplied to the internal combustion engine. A supercharger has been proposed and put into practical use in which air is forcibly fed into a combustion chamber by supercharging, that is, compressed and supplied, and the efficiency of charging the air into the combustion chamber is increased. In recent years, in order to realize downsizing of an internal combustion engine, there is one that realizes further increase in output of the internal combustion engine by setting the supercharging pressure by the supercharger as described above to be high. It achieves a substantial large displacement despite the displacement.

そして、このように燃焼室への空気の充填効率を高めた内燃機関において、例えば、排気ガスの浄化(NOx低減)及び燃費向上(CO削減)の要求から運転領域の全域を空気過剰率(空気過剰率λ=実際の空燃比/理論空燃比、λ>1であれば空燃比がリーン側であるのに対してλ<1であれば空燃比がリッチ側となる)=1、すなわちストイキ(理論空燃比)で運転する場合、燃焼室から排出される排出ガス温度が相対的に高温になる傾向がある。このため、このような内燃機関は、オーバーヒートを防止するために過給機に排気ガスを導入する排気マニホールドやタービンハウジング等の排気ガス導入部を高耐熱化する必要がある。一方で、排気ガス導入部に高耐熱材料を多用した場合、昨今の材料費の高騰の影響もあり、結果的にコスト上昇を招くおそれがある。 Then, in the internal combustion engine in which the efficiency of charging the air into the combustion chamber is increased in this way, for example, the exhaust air ratio (over the entire operating range is required due to exhaust gas purification (NOx reduction) and fuel efficiency improvement (CO 2 reduction). Excess air ratio λ = actual air / fuel ratio / theoretical air / fuel ratio, if λ> 1, the air / fuel ratio is on the lean side, whereas if λ <1, the air / fuel ratio is on the rich side) = 1 When operating at (theoretical air-fuel ratio), the exhaust gas temperature discharged from the combustion chamber tends to be relatively high. For this reason, in such an internal combustion engine, it is necessary to increase the heat resistance of an exhaust gas introduction section such as an exhaust manifold or a turbine housing that introduces exhaust gas into the supercharger in order to prevent overheating. On the other hand, when a high heat-resistant material is frequently used in the exhaust gas introduction part, there is an influence of the recent increase in material cost, which may result in an increase in cost.

このため、従来の内燃機関は、排気ガスによって高温となる排気マニホールドやタービンハウジング等の排気ガス導入部を覆うようにジャケット部を設け、このジャケット部に冷却媒体、例えば、冷却水を供給することで排気ガス導入部を冷却するものがある。例えば、特許文献1に記載されている触媒コンバータの温度制御装置は、排気マニホールドを冷却するための冷却系として、排気マニホールドを覆うウォータージャケットと、このウォータージャケットの冷却水循環通路をエンジン冷態時には閉じ、エンジン暖機後には開くように構成された開閉弁装置と、エンジン冷態時にウォータージャケット内の冷却水を排出させるリザーバタンク通路とを備えている。これにより、触媒コンバータの温度制御装置が備える排気マニホールドの冷却系は、エンジン冷態時における触媒コンバータの暖機性の向上と共に、エンジン暖機後における排気マニホールド及び触媒コンバータの過熱の防止を図っている。   For this reason, the conventional internal combustion engine is provided with a jacket portion so as to cover an exhaust gas introduction portion such as an exhaust manifold or a turbine housing that is heated by exhaust gas, and a cooling medium, for example, cooling water is supplied to the jacket portion. There are some which cool the exhaust gas introduction part. For example, a temperature control device for a catalytic converter described in Patent Document 1 serves as a cooling system for cooling an exhaust manifold, and closes a water jacket covering the exhaust manifold and a cooling water circulation passage of the water jacket when the engine is cold. The on-off valve device is configured to open after the engine is warmed up, and the reservoir tank passage that discharges the cooling water in the water jacket when the engine is cold. As a result, the exhaust manifold cooling system provided in the temperature control device of the catalytic converter improves the warming-up performance of the catalytic converter when the engine is cold, and prevents overheating of the exhaust manifold and the catalytic converter after the engine is warmed up. Yes.

特開平3−179122号公報Japanese Patent Laid-Open No. 3-179122

しかしながら、上述した特許文献1に記載された触媒コンバータの温度制御装置が備える排気マニホールドの冷却系では、例えば、エンジン暖機後であって熱負荷が低い運転領域において排気マニホールドを冷却しすぎてしまうことによって、これに伴って排気ガス温度が下がりすぎて、触媒コンバータの触媒床温度が所定の活性化温度よりも低下してしまうおそれがあり、これにより触媒コンバータの浄化性能が低下してしまうおそれがある。   However, in the exhaust manifold cooling system provided in the temperature control device for the catalytic converter described in Patent Document 1 described above, for example, the exhaust manifold is cooled too much in an operation region after the engine is warmed up and the heat load is low. As a result, the exhaust gas temperature is excessively lowered, and the catalyst bed temperature of the catalytic converter may be lower than a predetermined activation temperature, which may reduce the purification performance of the catalytic converter. There is.

そこで本発明は、オーバーヒートを確実に防止するとことができると共に、触媒浄化性能を維持することができる内燃機関を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an internal combustion engine that can reliably prevent overheating and maintain catalyst purification performance.

上記目的を達成するために、請求項1に係る発明に内燃機関は、内燃機関本体から排気ガスを排出すると共に、該排気ガスを浄化する触媒を有する排気通路と、排気ガス導入部を介して導入される前記排気ガスにより駆動することで前記内燃機関本体への吸入空気を圧縮して過給する過給手段と、冷却媒体により前記排気ガス導入部を冷却可能な排気ガス導入部冷却手段と、前記内燃機関本体を冷却する冷却系から独立して前記冷却媒体を前記排気ガス導入部冷却手段に循環可能な冷却媒体通路と、前記冷却媒体通路を循環する前記冷却媒体を冷却可能なラジエータと、前記排気ガス導入部冷却手段に供給される前記冷却媒体の流量を調節可能な流量調節手段とを有する過給手段冷却系と、前記触媒に導入される前記排気ガスの温度を検出する排気ガス温度検出手段と、前記排気ガス温度検出手段が検出した前記排気ガスの温度に基づいて前記流量調節手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。   In order to achieve the above object, an internal combustion engine according to a first aspect of the present invention is configured to exhaust gas from an internal combustion engine body and to have an exhaust passage having a catalyst for purifying the exhaust gas, and an exhaust gas introduction unit. Supercharging means for compressing and supercharging the intake air to the internal combustion engine body by being driven by the introduced exhaust gas, and exhaust gas introduction part cooling means capable of cooling the exhaust gas introduction part with a cooling medium; A cooling medium passage capable of circulating the cooling medium to the exhaust gas introduction part cooling means independently of a cooling system for cooling the internal combustion engine body; and a radiator capable of cooling the cooling medium circulating in the cooling medium passage; A supercharging means cooling system having a flow rate adjusting means capable of adjusting a flow rate of the cooling medium supplied to the exhaust gas introducing section cooling means, and detecting a temperature of the exhaust gas introduced into the catalyst. An exhaust gas temperature detection means, and a controlling means for controlling the flow rate adjusting means based on the temperature of the exhaust gases the exhaust gas temperature detecting means has detected.

請求項2に係る発明による内燃機関では、前記排気通路は、前記過給手段に前記排気ガスを導入する排気導入通路を有し、前記過給手段は、前記排気導入通路から導入される排気ガスにより回転駆動するホイールがタービンハウジングに収容されたタービンと、前記ホイールが回転駆動することで回転するインペラがコンプレッサハウジングに収容されたコンプレッサとを有し、前記排気ガス導入部は、前記排気導入通路と前記タービンハウジングとを含んで構成され、前記排気ガス導入部冷却手段は、少なくとも前記排気導入通路又は前記タービンハウジングのいずれか一方に設けられることを特徴とする。   In the internal combustion engine according to claim 2, the exhaust passage has an exhaust introduction passage for introducing the exhaust gas into the supercharging means, and the supercharging means is an exhaust gas introduced from the exhaust introduction passage. A turbine in which a wheel that is rotationally driven by the turbine housing is housed in a turbine housing, and a compressor in which an impeller that rotates when the wheel is rotationally driven is housed in the compressor housing, and the exhaust gas introduction portion includes the exhaust gas introduction passage. And the turbine housing, wherein the exhaust gas introduction part cooling means is provided in at least one of the exhaust introduction passage and the turbine housing.

請求項3に係る発明による内燃機関では、前記触媒は、第1触媒と、前記排気ガスの排気方向に対して該第1触媒より下流側に設けられる第2触媒とを有し、前記排気通路は、前記排気ガスが前記第1触媒をバイパス可能なバイパス通路と、該バイパス通路への前記排気ガスの流れを規制可能な流路制御手段とを有し、前記排気ガス温度検出手段は、前記第2触媒に導入される前記排気ガスの温度を検出し、前記制御手段は、前記排気ガスの温度が予め設定されるバイパス規制温度より低い場合に前記流路制御手段を制御して前記バイパス通路への前記排気ガスの流れを規制することを特徴とする。   In the internal combustion engine according to the third aspect of the invention, the catalyst includes a first catalyst and a second catalyst provided downstream of the first catalyst with respect to the exhaust direction of the exhaust gas, and the exhaust passage. Comprises a bypass passage through which the exhaust gas can bypass the first catalyst, and a flow path control means capable of regulating the flow of the exhaust gas to the bypass passage, wherein the exhaust gas temperature detection means comprises the The temperature of the exhaust gas introduced into the second catalyst is detected, and the control means controls the flow path control means when the temperature of the exhaust gas is lower than a preset bypass regulation temperature to control the bypass passage. The flow of the exhaust gas to is regulated.

請求項4に係る発明による内燃機関では、前記ラジエータを冷却可能なラジエータ冷却手段と、前記排気ガス導入部を冷却した後の前記冷却媒体の温度を検出する冷却媒体温度検出手段とを備え、前記制御手段は、前記冷却媒体温度検出手段が検出する前記冷却媒体の温度に基づいて前記ラジエータ冷却手段及び前記流量調節手段を段階的に制御することを特徴とする。   An internal combustion engine according to a fourth aspect of the present invention includes a radiator cooling means capable of cooling the radiator, and a cooling medium temperature detecting means for detecting a temperature of the cooling medium after cooling the exhaust gas introducing portion, The control means controls the radiator cooling means and the flow rate adjusting means stepwise based on the temperature of the cooling medium detected by the cooling medium temperature detecting means.

請求項5に係る発明による内燃機関では、前記内燃機関本体による熱負荷を軽減可能な熱負荷軽減手段を備え、前記制御手段は、前記冷却媒体温度検出手段が検出する前記冷却媒体の温度が前記過給手段のオーバーヒートを事前に回避するためのオーバーヒート回避温度よりも高い場合に前記熱負荷軽減手段を制御して前記排気ガスによる熱負荷を軽減することを特徴とする。   In the internal combustion engine according to the fifth aspect of the present invention, the internal combustion engine includes a thermal load reducing unit capable of reducing a thermal load caused by the internal combustion engine body, and the control unit detects the temperature of the cooling medium detected by the cooling medium temperature detecting unit. When the temperature is higher than an overheat avoidance temperature for avoiding overheating of the supercharging means in advance, the thermal load reducing means is controlled to reduce the heat load caused by the exhaust gas.

請求項6に係る発明による内燃機関では、前記熱負荷軽減手段は、前記内燃機関本体の燃焼室に燃料を供給可能な燃料供給手段を有し、前記制御手段は、前記冷却媒体温度検出手段が検出する前記冷却媒体の温度が前記オーバーヒート回避温度よりも高い場合に、前記燃料供給手段を制御して前記内燃機関本体の燃料と吸入空気との混合気の空燃比を理論空燃比よりリーン側に設定することを特徴とする。   In the internal combustion engine according to the sixth aspect of the present invention, the thermal load reducing means includes fuel supply means capable of supplying fuel to a combustion chamber of the internal combustion engine body, and the control means includes the cooling medium temperature detection means. When the detected temperature of the cooling medium is higher than the overheat avoidance temperature, the fuel supply means is controlled so that the air-fuel ratio of the mixture of fuel and intake air in the internal combustion engine body is made leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. It is characterized by setting.

請求項7に係る発明による内燃機関では、前記熱負荷軽減手段は、前記内燃機関本体の燃焼室で前記燃料と吸入空気との混合気に点火する点火手段を有し、前記制御手段は、前記冷却媒体温度検出手段が検出する前記冷却媒体の温度が前記オーバーヒート回避温度よりも高い場合に、前記点火手段を制御して前記内燃機関本体の点火時期を進角側に設定することを特徴とする。   In the internal combustion engine according to the invention according to claim 7, the thermal load reducing means includes ignition means for igniting an air-fuel mixture of the fuel and intake air in a combustion chamber of the internal combustion engine body, and the control means When the temperature of the cooling medium detected by the cooling medium temperature detecting means is higher than the overheat avoidance temperature, the ignition means is controlled to set the ignition timing of the internal combustion engine body to the advance side. .

請求項8に係る発明による内燃機関では、前記熱負荷軽減手段は、前記内燃機関本体に吸入される吸入空気量を調節する吸入空気量調節手段を有し、前記制御手段は、前記冷却媒体温度検出手段が検出する前記冷却媒体の温度が前記オーバーヒート回避温度よりも高い場合に、前記吸入空気量調節手段を制御して前記内燃機関本体に吸入される吸入空気量を増加側に設定することを特徴とする。   In the internal combustion engine according to the invention according to claim 8, the thermal load reducing means includes intake air amount adjusting means for adjusting an intake air amount sucked into the internal combustion engine main body, and the control means is the cooling medium temperature. When the temperature of the cooling medium detected by the detecting means is higher than the overheat avoidance temperature, the intake air amount adjusting means is controlled to set the intake air amount sucked into the internal combustion engine body to the increasing side. Features.

請求項9に係る発明による内燃機関では、前記内燃機関本体の回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記内燃機関本体の負荷を検出する負荷検出手段とを備え、前記制御手段は、前記回転速度検出手段が検出する前記内燃機関本体の回転速度及び前記負荷検出手段が検出する前記内燃機関本体の負荷に基づいて前記オーバーヒート回避温度を設定することを特徴とする。   In an internal combustion engine according to a ninth aspect of the present invention, the internal combustion engine includes: a rotation speed detection unit that detects a rotation speed of the internal combustion engine body; and a load detection unit that detects a load of the internal combustion engine body. The overheat avoidance temperature is set based on a rotation speed of the internal combustion engine body detected by the speed detection means and a load of the internal combustion engine body detected by the load detection means.

本発明に係る内燃機関によれば、内燃機関本体を冷却する冷却系から独立した過給手段冷却系により過給手段に排気ガスを導入する排気ガス導入部を冷却すると共に、触媒に導入される前記排気ガスの温度に基づいて過給手段冷却系の冷却媒体流量を調節するので、オーバーヒートを確実に防止するとことができると共に、触媒浄化性能を維持することができる。   According to the internal combustion engine of the present invention, the exhaust gas introduction part for introducing the exhaust gas into the supercharging means is cooled by the supercharging means cooling system independent of the cooling system for cooling the internal combustion engine body, and is introduced into the catalyst. Since the coolant flow rate of the supercharging means cooling system is adjusted based on the temperature of the exhaust gas, overheating can be reliably prevented and catalyst purification performance can be maintained.

以下に、本発明に係る内燃機関の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。   Embodiments of an internal combustion engine according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments. In addition, constituent elements in the following embodiments include those that can be easily replaced by those skilled in the art or those that are substantially the same.

図1は、本発明の実施例1に係るエンジンの概略断面図、図2は、本発明の実施例1に係るエンジンのタービン冷却制御の流れを示すフローチャート、図3は、本発明の実施例1に係るエンジンの第2触媒入口排気ガス温度と電動ウォーターポンプの制御電流との関係を示す線図ある。   1 is a schematic sectional view of an engine according to Embodiment 1 of the present invention, FIG. 2 is a flowchart showing a flow of turbine cooling control of the engine according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 3 is an embodiment of the present invention. 2 is a diagram showing the relationship between the exhaust gas temperature at the second catalyst inlet of the engine according to 1 and the control current of the electric water pump.

図1に示すように、本実施例に係る内燃機関としてのエンジン1は、内燃機関本体としての燃料と吸入空気との混合気が燃焼するエンジン本体2と、エンジン本体2に吸入空気を導入する吸気通路3と、エンジン本体2から排気ガスを排出する排気通路4と、エンジン本体2への吸入空気を圧縮して過給する過給手段としてのターボチャージャ5を備える。このエンジン本体2は、乗用車、トラックなどの車両に搭載されるエンジンであり、シリンダボア12内に往復運動可能に設けられるピストン11が2往復する間に、吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程からなる一連の4行程を行う、いわゆる4サイクルエンジンであるが、この形式の内燃機関に限らず、種々の内燃機関に適用することができる。ターボチャージャ5は、エンジン本体2において、その出力や燃費の向上のために、エンジン本体2から排出される排気ガスにより駆動するタービン51によって圧縮機としてのコンプレッサ52を駆動して、エンジン本体2への吸入空気を過給、すなわち、圧縮して供給し、燃焼室13への空気の充填効率を高めるものである。   As shown in FIG. 1, an engine 1 as an internal combustion engine according to the present embodiment introduces intake air into an engine body 2 in which a mixture of fuel and intake air as an internal combustion engine body burns, and the engine body 2. An intake passage 3, an exhaust passage 4 for exhausting exhaust gas from the engine body 2, and a turbocharger 5 as supercharging means for compressing and supercharging the intake air to the engine body 2 are provided. The engine body 2 is an engine mounted on a vehicle such as a passenger car or a truck, and the intake stroke, the compression stroke, the expansion stroke, and the exhaust stroke are performed while the piston 11 provided in the cylinder bore 12 is capable of reciprocating twice. This is a so-called four-cycle engine that performs a series of four strokes, but is not limited to this type of internal combustion engine, and can be applied to various internal combustion engines. The turbocharger 5 drives a compressor 52 as a compressor by a turbine 51 driven by exhaust gas exhausted from the engine body 2 to improve the output and fuel consumption of the engine body 2, and to the engine body 2. The intake air is supercharged, that is, compressed and supplied to increase the efficiency of filling the combustion chamber 13 with air.

具体的には、このエンジン1は、図1に示すように、エンジン本体2と、吸気通路3と排気通路4と、ターボチャージャ5と、エアクリーナ6と、インタークーラ7と、スロットルバルブ8と、サージタンク9と、触媒としての触媒装置10を備える。   Specifically, as shown in FIG. 1, the engine 1 includes an engine body 2, an intake passage 3, an exhaust passage 4, a turbocharger 5, an air cleaner 6, an intercooler 7, a throttle valve 8, A surge tank 9 and a catalyst device 10 as a catalyst are provided.

エンジン本体2は、シリンダヘッド20、シリンダブロック21を備える。シリンダヘッド20は、シリンダブロック21上に締結される。さらに、エンジン本体2は、ピストン11が各々往復移動可能なシリンダボア12と、ピストン11の移動方向の一方側に設けられる燃焼室13と、ピストン11の移動方向の他方側に設けられるクランク室14を備える。シリンダボア12は、シリンダブロック21の内部に円筒形状に形成される。ピストン11は、このシリンダボア12に上下移動自在に嵌合する。クランク室14は、シリンダボア12に各々連通している。ここで、ピストン11の移動方向は、円筒形状に形成されるシリンダボア12の軸線方向である。つまり、ピストン11を挟んでこのシリンダボア12の軸線方向の一方側に燃焼室13、他方側にクランク室14が設けられる。また、このエンジン本体2は、ピストン11、シリンダボア12、燃焼室13、クランク室14をそれぞれ複数組備える。   The engine body 2 includes a cylinder head 20 and a cylinder block 21. The cylinder head 20 is fastened on the cylinder block 21. Further, the engine body 2 includes a cylinder bore 12 in which the pistons 11 can reciprocate, a combustion chamber 13 provided on one side in the movement direction of the piston 11, and a crank chamber 14 provided on the other side in the movement direction of the piston 11. Prepare. The cylinder bore 12 is formed in a cylindrical shape inside the cylinder block 21. The piston 11 is fitted to the cylinder bore 12 so as to be movable up and down. The crank chamber 14 communicates with the cylinder bore 12. Here, the moving direction of the piston 11 is the axial direction of the cylinder bore 12 formed in a cylindrical shape. That is, the combustion chamber 13 is provided on one side in the axial direction of the cylinder bore 12 with the piston 11 in between, and the crank chamber 14 is provided on the other side. The engine body 2 includes a plurality of pistons 11, cylinder bores 12, combustion chambers 13, and crank chambers 14.

さらに、エンジン本体2は、燃焼室13に連通する吸気ポート15及び排気ポート16と、燃焼室13内に燃料を直接噴射することが可能なインジェクタ17と、燃焼室13の上方に位置して混合気に着火する点火プラグ18と、ピストン11の往復運動に連動して回転可能なクランクシャフト19を備える。   Further, the engine body 2 is positioned above the combustion chamber 13 and mixed with an intake port 15 and an exhaust port 16 communicating with the combustion chamber 13, an injector 17 capable of directly injecting fuel into the combustion chamber 13. A spark plug 18 that ignites the mind and a crankshaft 19 that can rotate in conjunction with the reciprocating motion of the piston 11 are provided.

クランクシャフト19は、複数のクランク室14を貫通するようにクランク室14内に回転自在に支持されており、各ピストン11は、それぞれコネクティングロッド(不図示)を介してこのクランクシャフト19に連結される。また、クランクシャフト19は、その軸周りにカウンタウェイト(不図示)を有する。各ピストン11の往復運動は、コネクティングロッドを介してクランクシャフト19に伝えられ、ここで回転運動に変換されて、エンジン本体2の出力として取り出される。   The crankshaft 19 is rotatably supported in the crank chamber 14 so as to pass through the plurality of crank chambers 14, and each piston 11 is connected to the crankshaft 19 via a connecting rod (not shown). The The crankshaft 19 has a counterweight (not shown) around its axis. The reciprocating motion of each piston 11 is transmitted to the crankshaft 19 via the connecting rod, where it is converted into rotational motion and taken out as the output of the engine body 2.

燃焼室13は、ピストン11を挟んでクランク室14の反対側に設けられる。この燃焼室13は、複数のシリンダボア12に対応して複数形成される。この燃焼室13の上部、つまり、シリンダヘッド20の下面に上述した吸気ポート15及び排気ポート16が各々2つずつ形成される。この吸気ポート15及び排気ポート16の開口には吸気弁22及び排気弁23が設けられる。この吸気弁22及び排気弁23は、吸気ポート15及び排気ポート16をそれぞれ開閉可能とし、吸気ポート15と燃焼室13、燃焼室13と排気ポート16とをそれぞれ連通することができる。インジェクタ17は、シリンダヘッド20において、この吸気ポート15側に装着される。また、インジェクタ17は、先端をシリンダボア12の中心線に向けて上下方向に対して所定角度傾斜して設けられる。このインジェクタ17は、ピストン11の頂面に向けて燃料噴霧を噴射する。点火プラグ18は、燃焼室13の天井部分、すなわち、シリンダヘッド20の下面において、この吸気ポート15と排気ポート16との間に装着される。   The combustion chamber 13 is provided on the opposite side of the crank chamber 14 with the piston 11 in between. A plurality of combustion chambers 13 are formed corresponding to the plurality of cylinder bores 12. Two intake ports 15 and two exhaust ports 16 are formed in the upper portion of the combustion chamber 13, that is, in the lower surface of the cylinder head 20. An intake valve 22 and an exhaust valve 23 are provided at the openings of the intake port 15 and the exhaust port 16. The intake valve 22 and the exhaust valve 23 can open and close the intake port 15 and the exhaust port 16, respectively, and can communicate the intake port 15 with the combustion chamber 13 and the combustion chamber 13 with the exhaust port 16. The injector 17 is attached to the intake port 15 side of the cylinder head 20. The injector 17 is provided with a tip inclined toward the center line of the cylinder bore 12 by a predetermined angle with respect to the vertical direction. The injector 17 injects fuel spray toward the top surface of the piston 11. The spark plug 18 is mounted between the intake port 15 and the exhaust port 16 on the ceiling portion of the combustion chamber 13, that is, on the lower surface of the cylinder head 20.

吸気通路3は、エンジン本体2に吸入空気を供給するものである。吸気マニホールド31と、吸気管32を有する。吸気マニホールド31は、一端側(吸気方向下流側)に各吸気ポート15が接続される一方、他端側(吸気方向上流側)にサージタンク9が接続される。サージタンク9は、吸入空気を一時的に溜めて吸気脈動を抑制するタンクである。そして、吸気管32は、このサージタンク9に接続されている。さらに、吸気管32は、吸入空気の吸入方向に対して上流側から順に上述のエアクリーナ6と、インタークーラ7と、スロットルバルブ8が設置される。後述するターボチャージャ5のコンプレッサ52は、この吸気管32上のエアクリーナ6とインタークーラ7との間に設けられる。エアクリーナ6は、吸気管32の入口部に配置されて吸入空気中のゴミや塵などを除去するフィルタである。インタークーラ7は、ターボチャージャ5のコンプレッサ52にて圧縮され昇温した空気を冷却する装置である。スロットルバルブ8は、エンジン本体2に供給される空気量(吸入空気量)を調整する流量調整弁であり、例えば、アクセルペダル(図示省略)の操作により駆動される。   The intake passage 3 supplies intake air to the engine body 2. An intake manifold 31 and an intake pipe 32 are provided. In the intake manifold 31, each intake port 15 is connected to one end side (downstream side in the intake direction), while the surge tank 9 is connected to the other end side (upstream side in the intake direction). The surge tank 9 is a tank that temporarily stores intake air to suppress intake pulsation. The intake pipe 32 is connected to the surge tank 9. Further, the intake pipe 32 is provided with the above-described air cleaner 6, intercooler 7, and throttle valve 8 in order from the upstream side with respect to the intake air intake direction. A compressor 52 of the turbocharger 5 described later is provided between the air cleaner 6 and the intercooler 7 on the intake pipe 32. The air cleaner 6 is a filter that is disposed at the inlet of the intake pipe 32 and removes dust, dust, and the like in the intake air. The intercooler 7 is a device that cools the air that has been compressed and heated by the compressor 52 of the turbocharger 5. The throttle valve 8 is a flow rate adjusting valve that adjusts the amount of air supplied to the engine body 2 (intake air amount), and is driven, for example, by operating an accelerator pedal (not shown).

排気通路4は、エンジン本体2から排気ガスを排出するものである。排気通路4は、排気マニホールド41と、排気管42を有する。排気マニホールド41は、一端側(排気方向上流側)に各排気ポート16が接続される一方、他端側(吸気方向上流側)に後述するターボチャージャ5のタービン51が接続される。排気管42は、このタービン51に接続されている。   The exhaust passage 4 discharges exhaust gas from the engine body 2. The exhaust passage 4 has an exhaust manifold 41 and an exhaust pipe 42. Each exhaust port 16 is connected to one end side (upstream side in the exhaust direction) of the exhaust manifold 41, and a turbine 51 of the turbocharger 5 described later is connected to the other end side (upstream side in the intake direction). The exhaust pipe 42 is connected to the turbine 51.

ここで、ターボチャージャ5は、過給によりエンジン本体2の高出力化(あるいは低燃費化)を実現するものである。このターボチャージャ5は、排気通路4上に配置されるタービン51と、吸気通路3上に配置されるコンプレッサ52とを備える。   Here, the turbocharger 5 realizes higher output (or lower fuel consumption) of the engine body 2 by supercharging. The turbocharger 5 includes a turbine 51 disposed on the exhaust passage 4 and a compressor 52 disposed on the intake passage 3.

タービン51は、ホイールとしてのタービンホイール53と、このタービンホイール53を収容するタービンハウジング54を有する一方、コンプレッサ52は、インペラとしてのコンプレッサインペラ55と、このコンプレッサインペラ55を収容するコンプレッサハウジング56を有する。そして、ターボチャージャ5は、このタービンホイール53とコンプレッサインペラ55とを連結するロータシャフト57とを有する。つまり、ロータシャフト57は、一端側にタービンホイール53が設けられる一方、他端側にコンプレッサインペラ55が設けられ、タービンホイール53とコンプレッサインペラ55とは、このロータシャフト57の回転軸線を回転中心として一体で回転可能である。   The turbine 51 has a turbine wheel 53 as a wheel and a turbine housing 54 that accommodates the turbine wheel 53, while the compressor 52 has a compressor impeller 55 as an impeller and a compressor housing 56 that accommodates the compressor impeller 55. . The turbocharger 5 includes a rotor shaft 57 that connects the turbine wheel 53 and the compressor impeller 55. That is, the rotor shaft 57 is provided with the turbine wheel 53 on one end side, and the compressor impeller 55 is provided on the other end side. The turbine wheel 53 and the compressor impeller 55 have the rotation axis of the rotor shaft 57 as the rotation center. It can rotate together.

したがって、このターボチャージャ5では、排気通路4を通る排気ガスによりタービン51のタービンホイール53が回転駆動され、その動力がロータシャフト57を介してコンプレッサインペラ55に伝達されてこのコンプレッサインペラ55が回転駆動される。そして、コンプレッサ52のコンプレッサインペラ55が回転駆動することで吸気管32内の空気が圧縮されてエンジン本体2に供給(過給)されることにより、エンジン1の出力が高められる。   Accordingly, in the turbocharger 5, the turbine wheel 53 of the turbine 51 is rotationally driven by the exhaust gas passing through the exhaust passage 4, and the power is transmitted to the compressor impeller 55 via the rotor shaft 57, so that the compressor impeller 55 is rotationally driven. Is done. Then, the compressor impeller 55 of the compressor 52 is rotationally driven, whereby the air in the intake pipe 32 is compressed and supplied (supercharged) to the engine body 2, thereby increasing the output of the engine 1.

また、排気通路4は、タービン51をバイパスする排気通路としてウエストゲート通路43を備えている。このウエストゲート通路43は、その入口部が排気通路4上のタービン51より上流側に接続されると共に、その出口部がタービン51と後述の触媒装置10の第1触媒10aとの間に接続される。また、ウエストゲート通路43には、ウエストゲート通路43を開閉可能なウエストゲートバルブ(開閉弁)44が設けられる。このウエストゲートバルブ(開閉弁)44は、ウエストゲート通路43を開閉してタービン51に導入される排気ガスの量を調節することで、タービン51のタービンホイール53及びコンプレッサ52のコンプレッサインペラ55の回転数を調節するものである。   Further, the exhaust passage 4 includes a waste gate passage 43 as an exhaust passage that bypasses the turbine 51. The waste gate passage 43 has an inlet connected to the upstream side of the turbine 51 on the exhaust passage 4 and an outlet connected between the turbine 51 and a first catalyst 10a of the catalyst device 10 described later. The The wastegate passage 43 is provided with a wastegate valve (open / close valve) 44 that can open and close the wastegate passage 43. The waste gate valve (open / close valve) 44 opens and closes the waste gate passage 43 to adjust the amount of exhaust gas introduced into the turbine 51, thereby rotating the turbine wheel 53 of the turbine 51 and the compressor impeller 55 of the compressor 52. The number is adjusted.

さらに、排気通路4の排気管42は、排気ガスの排気方向に対してターボチャージャ5のタービン51より下流側に排気ガスを浄化する触媒装置10が設けられる。この触媒装置10は、所定の活性化温度以上になることで触媒が活性化し、これにより、排気ガス中に含まれるHC、CO、NOxなどの有害物質を酸化、還元させて浄化処理するものであり、理論空燃比付近で有害物質の十分な浄化効率を得られる。   Further, the exhaust pipe 42 of the exhaust passage 4 is provided with a catalyst device 10 that purifies the exhaust gas downstream of the turbine 51 of the turbocharger 5 with respect to the exhaust gas exhaust direction. The catalyst device 10 is activated when the catalyst reaches a predetermined activation temperature or higher, thereby oxidizing and reducing harmful substances such as HC, CO, and NOx contained in the exhaust gas to purify the catalyst. Yes, sufficient purification efficiency of harmful substances can be obtained near the theoretical air-fuel ratio.

さらに、具体的には、触媒装置10は、第1触媒10aと、排気ガスの排気方向に対してこの第1触媒10aより下流側に設けられる第2触媒10bとを有する。そして、排気通路4は、エンジン本体2から排出される排気ガスが第1触媒10aをバイパス可能なバイパス通路45を有する。つまり、排気通路4の排気管42は、タービン51の下流側、さらに具体的に言えば、ウエストゲート通路43の出口部の下流側にて、バイパス通路45と第1触媒通路46とに分岐し、第2触媒10bの上流で再び合流する。そして、第1触媒通路46に第1触媒10aが設けられる一方、バイパス通路45に流路制御手段としての流路制御弁47が設けられる。   More specifically, the catalyst device 10 includes a first catalyst 10a and a second catalyst 10b provided on the downstream side of the first catalyst 10a with respect to the exhaust gas exhaust direction. The exhaust passage 4 has a bypass passage 45 through which exhaust gas discharged from the engine body 2 can bypass the first catalyst 10a. That is, the exhaust pipe 42 of the exhaust passage 4 branches into the bypass passage 45 and the first catalyst passage 46 on the downstream side of the turbine 51, more specifically, on the downstream side of the outlet portion of the waste gate passage 43. , They merge again upstream of the second catalyst 10b. The first catalyst 10 a is provided in the first catalyst passage 46, and the flow path control valve 47 as flow path control means is provided in the bypass passage 45.

流路制御弁47は、アクチュエータ47aによりバイパス通路45を開閉駆動可能な開閉弁であり、流路制御弁47は、バイパス通路45を閉鎖状態とすることで、このバイパス通路45への排気ガスの流れを規制することができる。すなわち、流路制御弁47を開くと、バイパス通路45内を排気ガスが流れるので、第1触媒10aをバイパスして排気ガスが流れる一方、流路制御弁47を閉じると、排気ガスは第1触媒10aを通り、ここで浄化される。流路制御弁47は、エンジン1の運転状態に応じて開閉されることで、第1触媒10aへの排気ガスの流れを制御し、この第1触媒10aの過熱を抑制することができる。   The flow path control valve 47 is an open / close valve that can open and close the bypass passage 45 by the actuator 47a. The flow path control valve 47 closes the bypass passage 45 so that the exhaust gas to the bypass passage 45 is closed. The flow can be regulated. That is, when the flow control valve 47 is opened, exhaust gas flows through the bypass passage 45, so that the exhaust gas flows by bypassing the first catalyst 10a, while when the flow control valve 47 is closed, the exhaust gas is first It passes through the catalyst 10a and is purified here. The flow path control valve 47 is opened and closed according to the operating state of the engine 1, thereby controlling the flow of exhaust gas to the first catalyst 10 a and suppressing overheating of the first catalyst 10 a.

例えば、エンジン本体2の冷間始動時(暖機時)や低回転・低負荷で運転している場合には、流路制御弁47を閉位置に設定し、排気ガスを第1触媒通路46に導入することで、排気ガスはこの第1触媒10aを通過することで浄化される。第1触媒10aを通過した排気ガスは、さらに、排気ガスの排気方向下流側の第2触媒10bを通過し、第2触媒10bにより浄化される。そして、第1触媒10aは、第2触媒10bよりもエンジン本体2に近い位置に設けられていることから触媒温度が上昇し易くなっているため第1触媒10aを早期に暖機できると共に、エンジン本体2の暖機運転時や低回転・低負荷時には排気ガスの温度は低くなっているため、流路制御弁47を閉位置に設定することで高温の排気ガスに晒され易い第1触媒10aを排気ガスが通過するようにした場合でも、排気ガスの温度は低くなっているため、第1触媒10aの温度が高くなり過ぎることを抑制できる。   For example, when the engine main body 2 is cold-started (warm-up) or is operated at a low rotation / low load, the flow control valve 47 is set to the closed position and the exhaust gas is sent to the first catalyst passage 46. The exhaust gas is purified by passing through the first catalyst 10a. The exhaust gas that has passed through the first catalyst 10a further passes through the second catalyst 10b downstream of the exhaust gas in the exhaust direction, and is purified by the second catalyst 10b. Since the first catalyst 10a is provided closer to the engine body 2 than the second catalyst 10b, the catalyst temperature is likely to rise, so the first catalyst 10a can be warmed up early and the engine Since the temperature of the exhaust gas is low during the warm-up operation of the main body 2 or during low rotation and low load, the first catalyst 10a that is easily exposed to high-temperature exhaust gas by setting the flow path control valve 47 to the closed position. Even when the exhaust gas is allowed to pass through, since the temperature of the exhaust gas is low, the temperature of the first catalyst 10a can be suppressed from becoming too high.

一方、エンジン本体2の暖機後や高回転・高負荷で運転している際には、流路制御弁47を開位置に設定し、排気ガスをバイパス通路45に導入することで、排気ガスはこの第1触媒10aをバイパスし第2触媒10bを通過し、第2触媒10bにより浄化される。この場合、排気管42内を流れる排気ガスは、ほぼ全てバイパス通路45に流れるため、第1触媒通路46内には排気ガスの流れはほぼなくなる。このように、流路制御弁47を開位置に設定することで排気ガスは第1触媒通路46内にほとんど流れないため、排気ガスは第1触媒10aを通過することなく第2触媒10bの方向に流れて第2触媒10bを通過し、第2触媒10bのみにより浄化される。また、エンジン本体2の暖機後や高回転・高負荷で運転する際には排気ガスの温度は高くなるが、排気ガスは放熱しながら下流方向に流れ、また、第2触媒10bは、排気ガスの排気方向において第1触媒10aよりも下流側に位置しているため、高温の排気ガスが第2触媒10bを通過する際には、排気ガスの温度は低下しているので、第2触媒10bの温度が高くなり過ぎることが抑制される。   On the other hand, when the engine body 2 is warmed up or operating at a high rotation / high load, the flow control valve 47 is set to the open position, and the exhaust gas is introduced into the bypass passage 45 so that the exhaust gas is discharged. Bypasses the first catalyst 10a, passes through the second catalyst 10b, and is purified by the second catalyst 10b. In this case, almost all of the exhaust gas flowing in the exhaust pipe 42 flows to the bypass passage 45, so that there is almost no exhaust gas flow in the first catalyst passage 46. As described above, since the exhaust gas hardly flows into the first catalyst passage 46 by setting the flow path control valve 47 to the open position, the exhaust gas does not pass through the first catalyst 10a, and the direction of the second catalyst 10b. And flows through the second catalyst 10b and is purified only by the second catalyst 10b. Further, when the engine body 2 is warmed up or operated at a high rotation / high load, the temperature of the exhaust gas becomes high, but the exhaust gas flows downstream while dissipating heat, and the second catalyst 10b Since it is located downstream of the first catalyst 10a in the gas exhaust direction, the temperature of the exhaust gas decreases when the high-temperature exhaust gas passes through the second catalyst 10b. It is suppressed that the temperature of 10b becomes too high.

また、エンジン1は、マイクロコンピュータを中心として構成される制御手段としての電子制御ユニット(ECU:Electronic Control Unit)90により運転状態に応じて各部の駆動が制御されている。すなわち、ECU90は、種々のセンサが検出する吸入空気量、吸気温度、吸気圧、スロットル開度、アクセル開度、エンジン回転数、エンジン冷却水温などのエンジン運転状態に基づいて燃料噴射量(燃料噴射時間)、噴射時期、点火時期などを決定し、インジェクタ17及び点火プラグ18を駆動して燃料噴射及び点火を実行する。また、ECU90は、スロットルバルブ8、ウエストゲートバルブ44及び流路制御弁47にも電気的に接続されており、その駆動を制御している。   Further, the engine 1 is controlled to drive each part in accordance with the operating state by an electronic control unit (ECU: Electronic Control Unit) 90 as a control means mainly composed of a microcomputer. That is, the ECU 90 determines the fuel injection amount (fuel injection amount) based on the engine operating state such as the intake air amount, intake air temperature, intake pressure, throttle opening, accelerator opening, engine speed, engine coolant temperature detected by various sensors. Time), injection timing, ignition timing, etc. are determined, and the injector 17 and spark plug 18 are driven to execute fuel injection and ignition. The ECU 90 is also electrically connected to the throttle valve 8, the waste gate valve 44, and the flow path control valve 47, and controls the driving thereof.

ECU90は、回転速度検出手段としてのクランク角センサ91と、負荷検出手段としてのスロットルポジションセンサ92と、A/Fセンサ93と、排気ガス温度検出手段としての第2触媒入口排気ガス温度センサ94とが電気的に接続されている。   The ECU 90 includes a crank angle sensor 91 as a rotational speed detection means, a throttle position sensor 92 as a load detection means, an A / F sensor 93, and a second catalyst inlet exhaust gas temperature sensor 94 as an exhaust gas temperature detection means. Are electrically connected.

クランク角センサ91は、検出したクランク角度をECU90に送信し、このECU90は受信したクランク角度に基づいて各気筒における吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程を判別すると共に、内燃機関本体の回転速度としてのエンジン本体2のエンジン回転数(rpm)を算出する。なおここで、エンジン回転数は、言い換えれば、クランクシャフト19の回転速度に対応し、このクランクシャフト19の回転速度が高くなれば、クランクシャフト19の回転数、エンジン回転数も高くなる。   The crank angle sensor 91 transmits the detected crank angle to the ECU 90. The ECU 90 determines the intake stroke, the compression stroke, the expansion stroke, and the exhaust stroke in each cylinder based on the received crank angle, and rotates the internal combustion engine body. The engine speed (rpm) of the engine body 2 as the speed is calculated. Here, the engine speed corresponds to the rotational speed of the crankshaft 19 in other words, and the higher the rotational speed of the crankshaft 19, the higher the rotational speed of the crankshaft 19 and the engine rotational speed.

スロットルポジションセンサ92は、スロットルバルブ8の開度を検出し、検出したスロットルバルブ8の開度をECU90に送信し、このECU90は、受信したスロットルバルブ8の開度に基づいてエンジン本体2のエンジン負荷を算出する。   The throttle position sensor 92 detects the opening degree of the throttle valve 8, and transmits the detected opening degree of the throttle valve 8 to the ECU 90. The ECU 90 detects the engine of the engine body 2 based on the received opening degree of the throttle valve 8. Calculate the load.

A/Fセンサ93は、排気通路4上の排気方向に対してタービン51より上流側に設けられ、排気ガスの空燃比を検出し、検出した空燃比をECU90に送信し、このECU90は、受信した空燃比に基づいてインジェクタ17による燃料噴射量を補正している。このA/Fセンサ93は、燃焼室13から排気ポート16に排気された排気ガスのうち、不図示の排気ガス浄化触媒に導入される前の排気ガスの排気ガス空燃比を検出し、ECU90に出力するものである。なお、このA/Fセンサ93により検出された空燃比(推定空燃比)は、吸入空気と燃料とからなる混合ガスの空燃比(理論空燃比)をフィードバック制御するために用いられる。すなわち、A/Fセンサ93は、排気ガス中の酸素濃度と未燃ガス濃度から排気空燃比をリッチ域からリーン域までの全域にわたり検出し、これをECU90にフィードバックすることにより燃焼室13での燃焼を運転状況に合わせた最適な燃焼状態、例えば、空燃比がストイキ(理論空燃比)となるように制御可能となる。   The A / F sensor 93 is provided upstream of the turbine 51 with respect to the exhaust direction on the exhaust passage 4, detects the air-fuel ratio of the exhaust gas, and transmits the detected air-fuel ratio to the ECU 90. The fuel injection amount by the injector 17 is corrected based on the air-fuel ratio. The A / F sensor 93 detects an exhaust gas air-fuel ratio of exhaust gas before being introduced into an exhaust gas purification catalyst (not shown) out of exhaust gas exhausted from the combustion chamber 13 to the exhaust port 16, and sends it to the ECU 90. Output. The air / fuel ratio (estimated air / fuel ratio) detected by the A / F sensor 93 is used for feedback control of the air / fuel ratio (theoretical air / fuel ratio) of the mixed gas composed of intake air and fuel. In other words, the A / F sensor 93 detects the exhaust air / fuel ratio from the rich region to the lean region from the oxygen concentration and the unburned gas concentration in the exhaust gas, and feeds this back to the ECU 90 to feed back the air / fuel ratio in the combustion chamber 13. It is possible to control the combustion so that the optimum combustion state in accordance with the operation state, for example, the air-fuel ratio becomes stoichiometric (theoretical air-fuel ratio).

第2触媒入口排気ガス温度センサ94は、触媒装置10の第2触媒10bの入口部(上流側)に設けられ、この第2触媒10bの入口部にて、第2触媒10bに導入される排気ガスの温度を検出し、検出した第2触媒入口排気ガス温度をECU90に送信する。   The second catalyst inlet exhaust gas temperature sensor 94 is provided at the inlet (upstream side) of the second catalyst 10b of the catalyst device 10, and the exhaust introduced into the second catalyst 10b at the inlet of the second catalyst 10b. The temperature of the gas is detected, and the detected second catalyst inlet exhaust gas temperature is transmitted to the ECU 90.

なお、このECU90には、クランク角センサ91、スロットルポジションセンサ92、A/Fセンサ93、第2触媒入口排気ガス温度センサ94の他にも、エアクリーナ内で吸気温度を検出する吸気温センサ、アクセルペダルの踏込み量(アクセル開度)を検出するアクセルセンサ、スロットルバルブ8下流の吸気通路内の圧力を検出する吸気管圧力センサ、および必要に応じて燃料供給通路内の燃料圧力を検出する燃圧センサ等の種々のセンサが接続されている。   In addition to the crank angle sensor 91, the throttle position sensor 92, the A / F sensor 93, and the second catalyst inlet exhaust gas temperature sensor 94, the ECU 90 includes an intake air temperature sensor for detecting the intake air temperature in the air cleaner, an accelerator. An accelerator sensor that detects the amount of pedal depression (accelerator opening), an intake pipe pressure sensor that detects the pressure in the intake passage downstream of the throttle valve 8, and a fuel pressure sensor that detects the fuel pressure in the fuel supply passage if necessary Various sensors such as are connected.

上記のように構成されるエンジン1のエンジン本体2では、ピストン11がシリンダボア12内を下降することで、吸気管32、吸気マニホールド31及び吸気ポート15を介して燃焼室13内に空気が吸入され(吸気行程)、この空気とインジェクタ17から燃焼室13内へ噴射される燃料とが混合して混合気を形成する。そして、このピストン11が吸気行程下死点を経てシリンダボア12内を上昇することで混合気が圧縮され(圧縮行程)、ピストン11が圧縮行程上死点付近に近づくと点火プラグ18により混合気に点火され、該混合気が燃焼し、その燃焼圧力によりピストン11を下降させる(膨張行程)。燃焼後の混合気は、ピストン11が膨張行程下死点を経て吸気行程上死点に向かって再び上昇することで燃焼室13に連通する排気ポート16、排気マニホールド41及び排気管42を介して排気ガスとして放出される(排気行程)。このピストン11のシリンダボア12内での往復運動は、コネクティングロッドを介してクランクシャフト19に伝えられ、ここで回転運動に変換され、出力として取り出されると共に、このピストン11は、クランクシャフト19が慣性力によりさらに回転することで、このクランクシャフト19の回転に伴ってシリンダボア12内を往復する。このクランクシャフト19が2回転することで、ピストン11はシリンダボア12を2往復し、この間に吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程からなる一連の4行程を行い、燃焼室13内で1回の爆発が行われる。   In the engine body 2 of the engine 1 configured as described above, the piston 11 descends in the cylinder bore 12, whereby air is sucked into the combustion chamber 13 through the intake pipe 32, the intake manifold 31 and the intake port 15. (Intake stroke), this air and fuel injected from the injector 17 into the combustion chamber 13 are mixed to form an air-fuel mixture. Then, the air-fuel mixture is compressed by the piston 11 going up through the cylinder bore 12 via the intake stroke bottom dead center (compression stroke), and when the piston 11 approaches the top dead center of the compression stroke, the mixture is made into the air-fuel mixture by the spark plug 18. It is ignited, the air-fuel mixture burns, and the piston 11 is lowered by the combustion pressure (expansion stroke). The air-fuel mixture after combustion passes through the exhaust port 16, the exhaust manifold 41, and the exhaust pipe 42 communicating with the combustion chamber 13 as the piston 11 rises again toward the top dead center of the intake stroke via the expansion stroke bottom dead center. Released as exhaust gas (exhaust stroke). The reciprocating motion of the piston 11 in the cylinder bore 12 is transmitted to the crankshaft 19 through the connecting rod, where it is converted into a rotational motion and taken out as an output. By rotating further, the cylinder bore 12 reciprocates as the crankshaft 19 rotates. By rotating the crankshaft 19 twice, the piston 11 reciprocates the cylinder bore 12 twice. During this time, a series of four strokes including an intake stroke, a compression stroke, an expansion stroke, and an exhaust stroke are performed, and once in the combustion chamber 13. Explosion takes place.

この間、このターボチャージャ5のタービン51が備えるタービンホイール53が排気通路4を通る排気ガスにより回転駆動され、ロータシャフト57を介してコンプレッサインペラ55に回転動力が伝達されて、このコンプレッサインペラ55が回転駆動される。この結果、吸気管32内の吸入空気が圧縮されてエンジン本体2に過給される。このため、燃焼室13への空気の充填効率を高めることができ、エンジン1の出力を高めることができる。このとき、燃焼室13から排気通路4に排出された排気ガスは、触媒装置10の第1触媒10a、第2触媒10bを暖機して活性化させると共に、含有する有害物質が浄化処理されてから大気に放出される。   During this time, the turbine wheel 53 provided in the turbine 51 of the turbocharger 5 is rotationally driven by the exhaust gas passing through the exhaust passage 4, and the rotational power is transmitted to the compressor impeller 55 via the rotor shaft 57, so that the compressor impeller 55 rotates. Driven. As a result, the intake air in the intake pipe 32 is compressed and supercharged to the engine body 2. For this reason, the charging efficiency of air into the combustion chamber 13 can be increased, and the output of the engine 1 can be increased. At this time, the exhaust gas discharged from the combustion chamber 13 to the exhaust passage 4 warms and activates the first catalyst 10a and the second catalyst 10b of the catalyst device 10, and the contained harmful substances are purified. From the atmosphere.

ところで、近年、エンジン1のダウンサイジングを実現するために上記のようなターボチャージャ5による過給圧を高く設定することでエンジン1のエンジン本体2のさらなる高出力化を実現するものがあり、これにより、小さい排気量でありながら実質的な大排気量を実現するものがある。そして、このように燃焼室13への空気の充填効率を高めたエンジン1において、例えば、排気ガスの浄化(NOx低減)及び燃費向上(CO削減)の要求から運転領域の全域を空気過剰率(空気過剰率λ=実際の空燃比/理論空燃比、λ>1であれば空燃比がリーン側であるのに対してλ<1であれば空燃比がリッチ側となる)=1、すなわちストイキ(理論空燃比)で運転する場合、燃焼室13から排出される排出ガス温度が相対的に高温になる傾向がある。このため、このようなエンジン1は、オーバーヒートを防止するためにターボチャージャ5のタービンホイール53に排気ガスを導入する排気ガス導入部60を高耐熱化する必要がある。一方で、排気ガス導入部60に高耐熱材料を多用した場合、昨今の材料費の高騰の影響もあり、結果的にコスト上昇を招くおそれがある。このため、本実施例のエンジン1は、排気ガスによって高温となる排気ガス導入部60にウォータージャケット71を設け、このウォータージャケット71に冷却媒体としての冷却水を供給することで排気ガス導入部60を冷却している。ここで、例えば、エンジン1の熱負荷が低い運転領域において排気ガス導入部60を冷却しすぎてしまうことによって、これに伴って排気ガス温度が下がりすぎて、結果的に、触媒装置10の触媒床温度が所定の活性化温度よりも低下してしまうおそれがあり、これにより触媒装置10の浄化性能が低下してしまうおそれがある。 By the way, in recent years, in order to realize downsizing of the engine 1, there is one that further increases the output of the engine body 2 of the engine 1 by setting the supercharging pressure by the turbocharger 5 as described above. Accordingly, there is a technology that realizes a substantial large displacement even though the displacement is small. Then, in the engine 1 in which the efficiency of filling the combustion chamber 13 with air is increased in this way, for example, the exhaust air ratio is increased over the entire operation region due to demands for exhaust gas purification (NOx reduction) and fuel efficiency improvement (CO 2 reduction). (Air excess ratio λ = actual air / fuel ratio / theoretical air / fuel ratio, if λ> 1, the air / fuel ratio is on the lean side, whereas if λ <1, the air / fuel ratio is on the rich side) = 1 When operating with stoichiometry (theoretical air-fuel ratio), the exhaust gas temperature discharged from the combustion chamber 13 tends to be relatively high. For this reason, in such an engine 1, it is necessary to increase the heat resistance of the exhaust gas introduction part 60 that introduces the exhaust gas into the turbine wheel 53 of the turbocharger 5 in order to prevent overheating. On the other hand, when a high heat-resistant material is frequently used in the exhaust gas introduction part 60, there is also an influence of a recent increase in material cost, and as a result, there is a risk of increasing the cost. For this reason, the engine 1 of the present embodiment is provided with the water jacket 71 in the exhaust gas introduction part 60 that becomes high temperature by the exhaust gas, and the cooling water as the cooling medium is supplied to the water jacket 71 so that the exhaust gas introduction part 60 Is cooling. Here, for example, if the exhaust gas introduction unit 60 is overcooled in the operation region where the heat load of the engine 1 is low, the exhaust gas temperature is excessively lowered accordingly, and as a result, the catalyst of the catalyst device 10 is reduced. There is a possibility that the bed temperature may be lower than a predetermined activation temperature, and thus the purification performance of the catalyst device 10 may be reduced.

そこで、本実施例のエンジン1は、エンジン本体2を冷却する冷却系から独立した過給手段冷却系としてのタービン冷却系70によりターボチャージャ5に排気ガスを導入する排気ガス導入部60を冷却すると共に、通常の運転状態で用いられる触媒装置10の第2触媒10bに導入される排気ガスの温度に基づいて、タービン冷却系70の冷却水流量を調節することで、オーバーヒートを確実に防止すると共に、触媒装置10における適正な触媒浄化性能の維持を図っている。   Therefore, the engine 1 of the present embodiment cools the exhaust gas introduction portion 60 that introduces exhaust gas into the turbocharger 5 by the turbine cooling system 70 as a supercharging means cooling system independent of the cooling system that cools the engine body 2. At the same time, by adjusting the cooling water flow rate of the turbine cooling system 70 based on the temperature of the exhaust gas introduced into the second catalyst 10b of the catalyst device 10 used in the normal operation state, the overheating is surely prevented. The proper catalyst purification performance in the catalyst device 10 is maintained.

具体的には、タービン冷却系70は、図1に示すように、排気ガス導入部冷却手段としての上述のウォータージャケット71と、冷却媒体通路としての冷却水循環通路72と、ラジエータ73と、流量調節手段としての電動ウォーターポンプ74とを備える。   Specifically, as shown in FIG. 1, the turbine cooling system 70 includes the above-described water jacket 71 as a cooling means for exhaust gas introduction, a cooling water circulation passage 72 as a cooling medium passage, a radiator 73, and a flow rate adjustment. And an electric water pump 74 as means.

ここで、ターボチャージャ5のタービンホイール53に排気ガスを導入する排気ガス導入部60は、ターボチャージャ5のタービン51に排気ガスを導入する排気導入通路としての排気マニホールド41とタービンハウジング54とを含んで構成される。ウォータージャケット71は、少なくとも排気ガス導入部60をなす排気マニホールド41又はタービンハウジング54のいずれか一方に設けられる。本実施例のウォータージャケット71は、排気マニホールド41においてタービンハウジング54と接続する接続部分に設けられている。ウォータージャケット71は、排気マニホールド41のタービンハウジング54との接続部分の外周を覆うように設けられる。冷却水循環通路72は、ウォータージャケット71に供給する冷却水を循環させるループ状の通路であり、エンジン本体2を冷却する冷却系(不図示)から独立して設けられる。ウォータージャケット71は、この冷却水循環通路72上に設けられており、したがって、このウォータージャケット71は、冷却水循環通路72を循環する冷却水が内部に供給されることで排気ガス導入部60の排気マニホールド41を冷却可能である。   Here, the exhaust gas introduction part 60 for introducing exhaust gas to the turbine wheel 53 of the turbocharger 5 includes an exhaust manifold 41 and a turbine housing 54 as an exhaust introduction passage for introducing exhaust gas to the turbine 51 of the turbocharger 5. Consists of. The water jacket 71 is provided in at least one of the exhaust manifold 41 and the turbine housing 54 that form the exhaust gas introduction portion 60. The water jacket 71 of the present embodiment is provided at a connection portion connected to the turbine housing 54 in the exhaust manifold 41. The water jacket 71 is provided so as to cover the outer periphery of the connection portion between the exhaust manifold 41 and the turbine housing 54. The cooling water circulation passage 72 is a loop-like passage for circulating the cooling water supplied to the water jacket 71 and is provided independently from a cooling system (not shown) for cooling the engine body 2. The water jacket 71 is provided on the cooling water circulation passage 72, and therefore, the water jacket 71 is supplied with cooling water circulating through the cooling water circulation passage 72 to the exhaust manifold of the exhaust gas introduction unit 60. 41 can be cooled.

冷却水循環通路72は、冷却水の循環方向に対してウォータージャケット71側から順にラジエータ73と、電動ウォーターポンプ74と、冷却媒体温度検出手段としての冷却水温度センサ95とが設置される。冷却水温度センサ95は、冷却水循環通路72にて、ウォータージャケット71とラジエータ73との間に設けられ、冷却水の循環方向に対してウォータージャケット71の下流側で、かつ、ラジエータ73の上流側の冷却水の温度を検出する。すなわち、冷却水温度センサ95は、排気ガス導入部60をなす排気マニホールド41を冷却した後の冷却水の温度を検出し、検出した冷却水の温度をECU90に送信する。電動ウォーターポンプ74は、冷却水循環通路72にて、ラジエータ73とウォータージャケット71との間に設けられる。さらに言い換えれば、この冷却水循環通路72は、ウォータージャケット71の出口側とラジエータ73とを接続し、ラジエータ73と電動ウォーターポンプ74とを接続し、さらに、電動ウォーターポンプ74とウォータージャケット71の入口側とを接続する。   In the cooling water circulation passage 72, a radiator 73, an electric water pump 74, and a cooling water temperature sensor 95 as a cooling medium temperature detecting means are installed in order from the water jacket 71 side in the cooling water circulation direction. The cooling water temperature sensor 95 is provided between the water jacket 71 and the radiator 73 in the cooling water circulation passage 72, downstream of the water jacket 71 and upstream of the radiator 73 with respect to the cooling water circulation direction. The temperature of the cooling water is detected. That is, the cooling water temperature sensor 95 detects the temperature of the cooling water after cooling the exhaust manifold 41 forming the exhaust gas introduction unit 60 and transmits the detected temperature of the cooling water to the ECU 90. The electric water pump 74 is provided between the radiator 73 and the water jacket 71 in the cooling water circulation passage 72. In other words, the cooling water circulation passage 72 connects the outlet side of the water jacket 71 and the radiator 73, connects the radiator 73 and the electric water pump 74, and further, the inlet side of the electric water pump 74 and the water jacket 71. And connect.

ラジエータ73は、放熱手段として作用し走行風などにより冷却水循環通路72を循環する冷却水を冷却可能である。したがって、ウォータージャケット71にて排気ガス導入部60の排気マニホールド41を冷却して温度が上昇した冷却水は、このラジエータ73を通るときに放熱する。このため、冷却水はラジエータ73を通る際には放熱し温度が低下し、ウォータージャケット71にて排気ガス導入部60と熱交換を行なう際には熱を吸収し温度が上昇する。つまり冷却水は、排気ガス導入部60にて吸収した熱をラジエータ73で放熱する。   The radiator 73 acts as a heat radiating unit and can cool the cooling water circulating in the cooling water circulation passage 72 by traveling wind or the like. Therefore, the cooling water whose temperature has been increased by cooling the exhaust manifold 41 of the exhaust gas introduction section 60 by the water jacket 71 radiates heat when passing through the radiator 73. For this reason, the cooling water dissipates heat when passing through the radiator 73 and the temperature decreases, and when heat exchange is performed with the exhaust gas introduction unit 60 by the water jacket 71, the temperature is increased by absorbing heat. That is, the cooling water radiates the heat absorbed by the exhaust gas introduction part 60 by the radiator 73.

電動ウォーターポンプ74は、電動により駆動し冷却水循環通路72の冷却水を圧送可能なものであり、したがって、この電動ウォーターポンプ74は、ウォータージャケット71に供給される冷却水の流量を調節可能である。そして、電動ウォーターポンプ74により冷却水をウォータージャケット71とラジエータ73との間で循環させることで、冷却水により排気ガス導入部60をなす排気マニホールド41を冷却する一方、排気マニホールド41を冷却して温度上昇した冷却水をラジエータ73で冷却している。電動ウォーターポンプ74は、ECU90に電気的に接続されており、その駆動が制御されている。   The electric water pump 74 is electrically driven and can pump the cooling water in the cooling water circulation passage 72, and therefore the electric water pump 74 can adjust the flow rate of the cooling water supplied to the water jacket 71. . Then, the cooling water is circulated between the water jacket 71 and the radiator 73 by the electric water pump 74 to cool the exhaust manifold 41 that forms the exhaust gas introduction portion 60 by the cooling water, while cooling the exhaust manifold 41. Cooling water whose temperature has risen is cooled by the radiator 73. The electric water pump 74 is electrically connected to the ECU 90 and its drive is controlled.

また、本実施例のタービン冷却系70は、ラジエータ73を冷却可能なラジエータ冷却手段としての電動ファン75を備えている。電動ファン75は、ラジエータ73に対向するように設けられている。したがって、ラジエータ73に走行風が当たらない場合やその走行風が少ない場合等、冷却水の温度を強制的に低下させたい場合には、この電動ファン75を駆動させることにより、ラジエータ73を強制的に冷却することができる。この電動ファン75は、ECU90に電気的に接続されており、その駆動が制御されている。   Further, the turbine cooling system 70 of this embodiment includes an electric fan 75 as a radiator cooling means capable of cooling the radiator 73. The electric fan 75 is provided to face the radiator 73. Accordingly, when it is desired to forcibly reduce the temperature of the cooling water, such as when the running wind does not hit the radiator 73 or when the running wind is low, the radiator 73 is forced by driving the electric fan 75. Can be cooled to. The electric fan 75 is electrically connected to the ECU 90 and its drive is controlled.

そして、制御手段としてのECU90は、第2触媒入口排気ガス温度センサ94が検出した第2触媒入口排気ガス温度に基づいて電動ウォーターポンプ74の駆動を制御する。さらに、ECU90は、冷却水温度センサ95が検出した排気ガス導入部60をなす排気マニホールド41を冷却した後の冷却水温度に基づいて、電動ファン75及び電動ウォーターポンプ74の駆動を段階的に制御する。   Then, the ECU 90 as control means controls the driving of the electric water pump 74 based on the second catalyst inlet exhaust gas temperature detected by the second catalyst inlet exhaust gas temperature sensor 94. Further, the ECU 90 controls the driving of the electric fan 75 and the electric water pump 74 in a stepwise manner based on the cooling water temperature after cooling the exhaust manifold 41 constituting the exhaust gas introduction unit 60 detected by the cooling water temperature sensor 95. To do.

次に図2を参照してエンジン1におけるタービン冷却制御の流れを説明する。このタービン冷却制御では、まず、ECU90は、冷却水温度センサ95により、排気ガス導入部60をなす排気マニホールド41をウォータージャケット71にて冷却した後の冷却水温度WTを検出し読み込む(S100)。そして、ECU90は、基準温度(制御の基準となる冷却水温度)TWとして、温間通常状態温度TW1、オーバーヒート防止温度TW2、オーバーヒート回避温度TW3、オーバーヒート対策温度TW4と、S100で検出した冷却水温度WTを比較して、比較結果に応じて、すなわち、冷却水温度WTの温度に応じて暖機モード(00制御選択)、通常モード(01制御選択)、オーバーヒート防止(02制御選択)、オーバーヒート回避(03制御選択)及びオーバーヒート対策(04制御選択)から適正な制御モードを選択する。ここで、温間通常状態温度TW1、オーバーヒート防止温度TW2、オーバーヒート回避温度TW3及びオーバーヒート対策温度TW4の各基準温度TWは、エンジン1やターボチャージャ5の仕様等に応じて、[TW1<TW2<TW3<TW4]となるように予め固定的な閾値として設定すればよい。   Next, the flow of turbine cooling control in the engine 1 will be described with reference to FIG. In this turbine cooling control, first, the ECU 90 detects and reads the cooling water temperature WT after cooling the exhaust manifold 41 forming the exhaust gas introduction unit 60 with the water jacket 71 by the cooling water temperature sensor 95 (S100). Then, the ECU 90 sets the warm normal state temperature TW1, the overheat prevention temperature TW2, the overheat avoidance temperature TW3, the overheat countermeasure temperature TW4, and the coolant temperature detected in S100 as the reference temperature (cooling water temperature serving as a reference for control) TW. Compare WT, and according to the comparison result, that is, according to the temperature of the coolant temperature WT, warm-up mode (00 control selection), normal mode (01 control selection), overheat prevention (02 control selection), overheat avoidance An appropriate control mode is selected from (03 control selection) and overheat countermeasure (04 control selection). Here, each reference temperature TW of the warm normal state temperature TW1, the overheat prevention temperature TW2, the overheat avoidance temperature TW3, and the overheat countermeasure temperature TW4 depends on the specifications of the engine 1 and the turbocharger 5 [TW1 <TW2 <TW3. What is necessary is just to set as a fixed threshold value beforehand so that it may become <TW4].

具体的には、ECU90は、まず、冷却水温度WTと温間通常状態温度TW1とを比較し、冷却水温度WTが温間通常状態温度TW1より高いか否かを判定する(S102)。冷却水温度WTが温間通常状態温度TW1以下であると判定された場合(S102:No)、エンジン1が冷間状態であることから、暖機モード(00制御選択)として、電動ウォーターポンプ74及び電動ファン75の駆動を制御し、電動ウォーターポンプ74及び電動ファン75を停止状態に設定して終了する(S104)。これにより、電動ウォーターポンプ74及び電動ファン75を停止状態とすることでタービン冷却系70における冷却水の循環が停止され、ウォータージャケット71による排気マニホールド41の冷却及びこれに伴った排気ガスの冷却が停止される。この結果、排気ガスの温度低下が防止されるので、触媒装置10の暖機性を向上することができる。   Specifically, the ECU 90 first compares the coolant temperature WT with the warm normal state temperature TW1, and determines whether or not the coolant temperature WT is higher than the warm normal state temperature TW1 (S102). When it is determined that the cooling water temperature WT is equal to or lower than the warm normal state temperature TW1 (S102: No), since the engine 1 is in the cold state, the electric water pump 74 is set as the warm-up mode (00 control selection). And the drive of the electric fan 75 is controlled, the electric water pump 74 and the electric fan 75 are set to a stop state, and it complete | finishes (S104). Thereby, the circulation of the cooling water in the turbine cooling system 70 is stopped by setting the electric water pump 74 and the electric fan 75 to the stopped state, and the cooling of the exhaust manifold 41 by the water jacket 71 and the cooling of the exhaust gas associated therewith are performed. Stopped. As a result, the temperature reduction of the exhaust gas is prevented, so that the warm-up property of the catalyst device 10 can be improved.

冷却水温度WTが温間通常状態温度TW1より高いと判定された場合(S102:Yes)、ECU90は、冷却水温度WTとオーバーヒート防止温度TW2とを比較し、冷却水温度WTがオーバーヒート防止温度TW2より高いか否かを判定する(S106)。冷却水温度WTがオーバーヒート防止温度TW2以下であると判定された場合(S106:No)、エンジン1が通常の温間運転状態であることから、ECU90は、通常モード(01制御選択)として、電動ウォーターポンプ74及び電動ファン75の駆動を制御し、電動ファン75を停止状態とする一方、電動ウォーターポンプ74の制御を第2触媒入口排気ガス温度センサ94が検出した第2触媒入口排気ガス温度に基づいた制御モードに設定して終了する(S108)。   When it is determined that the coolant temperature WT is higher than the warm normal state temperature TW1 (S102: Yes), the ECU 90 compares the coolant temperature WT with the overheat prevention temperature TW2, and the coolant temperature WT is overheat prevention temperature TW2. It is determined whether it is higher (S106). When it is determined that the cooling water temperature WT is equal to or lower than the overheat prevention temperature TW2 (S106: No), since the engine 1 is in a normal warm operation state, the ECU 90 performs the electric operation in the normal mode (01 control selection). The drive of the water pump 74 and the electric fan 75 is controlled and the electric fan 75 is stopped, while the control of the electric water pump 74 is controlled to the second catalyst inlet exhaust gas temperature detected by the second catalyst inlet exhaust gas temperature sensor 94. The control mode is set based on this, and the process ends (S108).

ここで、図3は、S108の通常モード(01制御選択)における第2触媒入口排気ガス温度と電動ウォーターポンプ74の制御電流との関係を示す線図あり、横軸を第2触媒入口排気ガス温度GT、縦軸を電動ウォーターポンプ74の制御電流としている。ECU90は、図3に示すように、電動ウォーターポンプ74の制御電流を第2触媒入口排気ガス温度GTに関連付けてマップとして記憶部(不図示)に予め記憶している。そして、ECU90は、S108の通常モード(01制御選択)において、第2触媒入口排気ガス温度GTに基づいてこのマップから所定の電動ウォーターポンプ74の制御電流を読み出し、この読み出した電動ウォーターポンプ74の制御電流に基づいて、電動ウォーターポンプ74の駆動を制御する。   Here, FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the second catalyst inlet exhaust gas temperature and the control current of the electric water pump 74 in the normal mode (01 control selection) of S108, and the horizontal axis is the second catalyst inlet exhaust gas. The temperature GT and the vertical axis are the control current of the electric water pump 74. As shown in FIG. 3, the ECU 90 stores the control current of the electric water pump 74 in advance in a storage unit (not shown) as a map in association with the second catalyst inlet exhaust gas temperature GT. Then, in the normal mode of S108 (01 control selection), the ECU 90 reads a predetermined control current of the electric water pump 74 from this map based on the second catalyst inlet exhaust gas temperature GT, and the read out electric water pump 74 Based on the control current, the drive of the electric water pump 74 is controlled.

すなわち、ECU90は、S108の通常モード(01制御選択)において、第2触媒入口排気ガス温度GTが所定値より高い領域において、第2触媒入口排気ガス温度GTが高くなるほど電動ウォーターポンプ74の制御電流を高くし電動ウォーターポンプ74の作動出力を増加させ、これにより、ウォータージャケット71に供給される冷却水の流量を増加させる。この結果、排気ガス温度が比較的に高い運転領域では、第2触媒入口排気ガス温度GTが高いことから触媒装置10を所定の活性化温度で維持しつつ、ウォータージャケット71に供給される冷却水の流量を増加させることで、排気ガス導入部60をなす排気マニホールド41を十分に冷却することができる。また、このとき、排気マニホールド41の冷却に伴って排気ガスも冷却されるので、触媒装置10の第1触媒10a、第2触媒10bの熱劣化を防止することもできる。一方、第2触媒入口排気ガス温度GTが所定値より高い領域において、第2触媒入口排気ガス温度GTが低くなるほど電動ウォーターポンプ74の制御電流を低くし電動ウォーターポンプ74の作動出力を低下させ、これにより、ウォータージャケット71に供給される冷却水の流量を減少させる。この結果、排気ガス温度が比較的に低い運転領域では、ウォータージャケット71による排気マニホールド41の冷却及びこれに伴った排気ガスの冷却が抑制される。この結果、排気ガスの温度低下が抑制されるので、触媒装置10の温度が下がりすぎることが抑制され、触媒装置10を所定の活性化温度で維持し適正な浄化性能を確保することができる。このとき、ウォータージャケット71に供給される冷却水の流量が減少しても、排気ガス温度が比較的に低いことから排気ガス導入部60をなす排気マニホールド41が焼き付いたりターボチャージャ5がオーバーヒートしたりすることを防止することができる。この結果、触媒装置10の第2触媒10bに導入される排気ガスの温度に基づいて、ウォータージャケット71に供給される冷却水の流量を調節することで、熱負荷が高い運転領域ではオーバーヒートを確実に防止することができると共に、熱負荷が低い運転領域では、触媒装置10の温度の下がりすぎを防止し触媒装置10における適正な触媒浄化性能を維持することができる。また、このとき、タービン冷却系70がエンジン本体2を冷却する冷却系から独立して別系統で設けられていることから、タービン冷却系70を循環する冷却水の温度制御がし易く、当該タービン冷却系70を循環する冷却水の温度をエンジン1の運転状態に応じてすばやく適正な温度に設定することができる。   That is, in the normal mode (01 control selection) of S108, the ECU 90 controls the control current of the electric water pump 74 as the second catalyst inlet exhaust gas temperature GT becomes higher in a region where the second catalyst inlet exhaust gas temperature GT is higher than a predetermined value. To increase the operation output of the electric water pump 74, thereby increasing the flow rate of the cooling water supplied to the water jacket 71. As a result, in the operation region where the exhaust gas temperature is relatively high, the second catalyst inlet exhaust gas temperature GT is high, so that the cooling water supplied to the water jacket 71 while maintaining the catalyst device 10 at a predetermined activation temperature. The exhaust manifold 41 forming the exhaust gas introduction part 60 can be sufficiently cooled by increasing the flow rate of. At this time, the exhaust gas is also cooled along with the cooling of the exhaust manifold 41, so that the first catalyst 10a and the second catalyst 10b of the catalyst device 10 can be prevented from being thermally deteriorated. On the other hand, in the region where the second catalyst inlet exhaust gas temperature GT is higher than a predetermined value, the control current of the electric water pump 74 is lowered and the operation output of the electric water pump 74 is lowered as the second catalyst inlet exhaust gas temperature GT becomes lower. Thereby, the flow rate of the cooling water supplied to the water jacket 71 is decreased. As a result, in the operation region where the exhaust gas temperature is relatively low, the cooling of the exhaust manifold 41 by the water jacket 71 and the accompanying cooling of the exhaust gas are suppressed. As a result, since the temperature drop of the exhaust gas is suppressed, it is possible to suppress the temperature of the catalyst device 10 from being excessively lowered, and maintain the catalyst device 10 at a predetermined activation temperature to ensure proper purification performance. At this time, even if the flow rate of the cooling water supplied to the water jacket 71 is reduced, the exhaust gas temperature is relatively low, so that the exhaust manifold 41 forming the exhaust gas introduction unit 60 is burned in or the turbocharger 5 is overheated. Can be prevented. As a result, by adjusting the flow rate of the cooling water supplied to the water jacket 71 based on the temperature of the exhaust gas introduced into the second catalyst 10b of the catalyst device 10, it is possible to ensure overheating in the operation region where the heat load is high. In the operation region where the heat load is low, it is possible to prevent the temperature of the catalyst device 10 from being excessively lowered and maintain proper catalyst purification performance in the catalyst device 10. At this time, since the turbine cooling system 70 is provided as a separate system independently of the cooling system for cooling the engine body 2, the temperature of the cooling water circulating in the turbine cooling system 70 can be easily controlled, and the turbine The temperature of the cooling water circulating through the cooling system 70 can be quickly set to an appropriate temperature according to the operating state of the engine 1.

冷却水温度WTがオーバーヒート防止温度TW2より高いと判定された場合(S106:Yes)、ECU90は、冷却水温度WTとオーバーヒート回避温度TW3とを比較し、冷却水温度WTがオーバーヒート回避温度TW3より高いか否かを判定する(S110)。冷却水温度WTがオーバーヒート回避温度TW3以下であると判定された場合(S110:No)、ターボチャージャ5が直ちにオーバーヒートする状態ではないものの冷却水温度WTが通常よりも上昇した状態であることから、ECU90は、オーバーヒート防止(02制御選択)として、電動ウォーターポンプ74及び電動ファン75の駆動を制御し、電動ファン75を作動開始すると共に、電動ウォーターポンプ74を第2触媒入口排気ガス温度GTにかかわらず作動出力を増加させて終了する(S112)。これにより、電動ファン75を作動開始すると共に、電動ウォーターポンプ74の作動出力を増加させることで、ラジエータ73を強制的に冷却すると共にウォータージャケット71に供給される冷却水の流量がさらに増加することから、ウォータージャケット71による排気マニホールド41の冷却性能が向上しターボチャージャ5のオーバーヒートを防止することができる。   When it is determined that the coolant temperature WT is higher than the overheat prevention temperature TW2 (S106: Yes), the ECU 90 compares the coolant temperature WT with the overheat avoidance temperature TW3, and the coolant temperature WT is higher than the overheat avoidance temperature TW3. It is determined whether or not (S110). If it is determined that the cooling water temperature WT is equal to or lower than the overheat avoidance temperature TW3 (S110: No), the turbocharger 5 is not immediately overheated, but the cooling water temperature WT is higher than normal. The ECU 90 controls driving of the electric water pump 74 and the electric fan 75 to prevent overheating (02 control selection), starts the operation of the electric fan 75, and sets the electric water pump 74 to the second catalyst inlet exhaust gas temperature GT. First, the operation output is increased and the process ends (S112). As a result, the electric fan 75 is started to operate and the operation output of the electric water pump 74 is increased, whereby the radiator 73 is forcibly cooled and the flow rate of the cooling water supplied to the water jacket 71 is further increased. Therefore, the cooling performance of the exhaust manifold 41 by the water jacket 71 is improved, and overheating of the turbocharger 5 can be prevented.

冷却水温度WTがオーバーヒート回避温度TW3より高いと判定された場合(S110:Yes)、ECU90は、冷却水温度WTとオーバーヒート対策温度TW4とを比較し、冷却水温度WTがオーバーヒート対策温度TW4より高いか否かを判定する(S114)。冷却水温度WTがオーバーヒート対策温度TW4以下であると判定された場合(S114:No)、ターボチャージャ5が未だオーバーヒートしていないもののオーバーヒート寸前の状態であることから、ECU90は、オーバーヒート回避(03制御選択)として、電動ウォーターポンプ74及び電動ファン75の駆動を制御し、電動ファン75及び電動ウォーターポンプ74の作動出力を最大限まで増加させて終了する(S116)。これにより、電動ファン75及び電動ウォーターポンプ74の作動出力を最大限まで増加させることでウォータージャケット71による排気マニホールド41の冷却性能が最大限まで向上しターボチャージャ5のオーバーヒートを回避することができる。   When it is determined that the coolant temperature WT is higher than the overheat avoidance temperature TW3 (S110: Yes), the ECU 90 compares the coolant temperature WT with the overheat countermeasure temperature TW4, and the coolant temperature WT is higher than the overheat countermeasure temperature TW4. It is determined whether or not (S114). When it is determined that the cooling water temperature WT is equal to or lower than the overheat countermeasure temperature TW4 (S114: No), the turbocharger 5 has not yet overheated but is in a state just before overheating, so the ECU 90 avoids overheating (03 control). As the selection, the driving of the electric water pump 74 and the electric fan 75 is controlled, and the operation outputs of the electric fan 75 and the electric water pump 74 are increased to the maximum (S116). Thereby, by increasing the operation outputs of the electric fan 75 and the electric water pump 74 to the maximum, the cooling performance of the exhaust manifold 41 by the water jacket 71 is improved to the maximum, and overheating of the turbocharger 5 can be avoided.

冷却水温度WTがオーバーヒート対策温度TW4より高いと判定された場合(S114:Yes)、ターボチャージャ5がオーバーヒートに到った状態であることから、ECU90は、オーバーヒート対策(04制御選択)として、スロットルバルブ8の開度を減少させると共にウエストゲートバルブ44の開度を増加させて過給圧を低減することで、エンジン本体2の出力を低下し、エンジン本体2から排出される排気ガスの温度自体を低下させて終了する(S118)。ただし、この場合でも、タービン冷却系70がエンジン本体2を冷却する冷却系から独立して別系統で設けられていることから、ターボチャージャ5や排気ガス導入部60がオーバーヒートしてもエンジン本体2を冷却する冷却系の冷却水温度もこれに伴って上昇してしまうことを防止することができ、エンジン本体2自体のオーバーヒートを誘発することを防止することができる。したがって、仮にターボチャージャ5や排気ガス導入部60がオーバーヒートし焼き付きや損傷が発生しても、エンジン本体2側の冷却系に影響が及ぶことがなく、エンジン本体2も一緒にオーバーヒートし焼き付きや損傷が発生してしまうことを防止することができる。   When it is determined that the cooling water temperature WT is higher than the overheat countermeasure temperature TW4 (S114: Yes), the turbocharger 5 is in an overheated state, so the ECU 90 performs the throttle as an overheat countermeasure (04 control selection). By decreasing the opening degree of the valve 8 and increasing the opening degree of the waste gate valve 44 to reduce the supercharging pressure, the output of the engine body 2 is lowered, and the temperature of the exhaust gas discharged from the engine body 2 itself. Is finished (S118). However, even in this case, since the turbine cooling system 70 is provided as a separate system independently of the cooling system for cooling the engine main body 2, the engine main body 2 even if the turbocharger 5 or the exhaust gas introduction unit 60 is overheated. The cooling water temperature of the cooling system that cools the engine can be prevented from rising along with this, and overheating of the engine body 2 itself can be prevented from being induced. Therefore, even if the turbocharger 5 and the exhaust gas introduction unit 60 are overheated and seized or damaged, the cooling system on the engine body 2 side is not affected, and the engine body 2 is also overheated and seized or damaged. Can be prevented from occurring.

以上で説明した本発明の実施例に係るエンジン1によれば、エンジン本体2から排気ガスを排出すると共に、この排気ガスを浄化する触媒装置10を有する排気通路4と、排気ガス導入部60を介して導入される排気ガスにより駆動することでエンジン本体2への吸入空気を圧縮して過給するターボチャージャ5と、冷却水より排気ガス導入部60を冷却可能なウォータージャケット71と、エンジン本体2を冷却する冷却系から独立して冷却水をウォータージャケット71に循環可能な冷却水循環通路72と、冷却水循環通路72を循環する冷却水を冷却可能なラジエータ73と、ウォータージャケット71に供給される冷却水の流量を調節可能な電動ウォーターポンプ74とを有するタービン冷却系70と、触媒装置10の第2触媒10bに導入される排気ガスの温度を検出する第2触媒入口排気ガス温度センサ94と、第2触媒入口排気ガス温度センサ94が検出した排気ガスの温度に基づいて電動ウォーターポンプ74を制御するECU90とを備える。   According to the engine 1 according to the embodiment of the present invention described above, the exhaust gas is discharged from the engine main body 2 and the exhaust passage 4 having the catalyst device 10 for purifying the exhaust gas, and the exhaust gas introduction unit 60 are provided. A turbocharger 5 that compresses and supercharges intake air to the engine body 2 by being driven by exhaust gas introduced through the engine, a water jacket 71 that can cool the exhaust gas introduction part 60 from cooling water, and an engine body 2 is supplied to the water jacket 71, a cooling water circulation passage 72 that can circulate cooling water to the water jacket 71 independently of the cooling system that cools the cooling water 2, a radiator 73 that can cool the cooling water that circulates in the cooling water circulation passage 72, and the water jacket 71. A turbine cooling system 70 having an electric water pump 74 capable of adjusting the flow rate of cooling water, and the second catalyst 10 of the catalyst device 10. A second catalyst inlet exhaust gas temperature sensor 94 for detecting the temperature of the exhaust gas introduced into the engine, and an ECU 90 for controlling the electric water pump 74 based on the temperature of the exhaust gas detected by the second catalyst inlet exhaust gas temperature sensor 94; Is provided.

したがって、エンジン本体2を冷却する冷却系から独立したタービン冷却系70によりターボチャージャ5に排気ガスを導入する排気ガス導入部60を冷却すると共に、触媒装置10の第2触媒10bに導入される排気ガスの温度に基づいてタービン冷却系70の冷却水流量を調節することから、熱負荷が高い運転領域ではオーバーヒートを確実に防止することができる。一方、熱負荷が低い運転領域では、触媒装置10の温度の下がりすぎを防止し触媒装置10における適正な触媒浄化性能を維持することができると共に、排気ガス温度の下がりすぎによる排気エネルギーの低下を抑制することができ、この結果、ターボレスポンスの悪化も防止することができる。また、タービン冷却系70がエンジン本体2を冷却する冷却系から独立して別系統で設けられていることから、タービン冷却系70を循環する冷却水の温度制御がし易く、当該タービン冷却系70を循環する冷却水の温度をエンジン1の運転状態に応じてすばやく適正な温度に設定することができる。   Therefore, the exhaust gas introduction part 60 for introducing the exhaust gas into the turbocharger 5 is cooled by the turbine cooling system 70 independent of the cooling system for cooling the engine body 2, and the exhaust gas introduced into the second catalyst 10 b of the catalyst device 10. Since the coolant flow rate of the turbine cooling system 70 is adjusted based on the gas temperature, overheating can be reliably prevented in an operation region where the heat load is high. On the other hand, in the operation region where the heat load is low, it is possible to prevent the temperature of the catalyst device 10 from excessively decreasing and maintain an appropriate catalyst purification performance in the catalyst device 10, and to reduce exhaust energy due to excessively low exhaust gas temperature. As a result, it is possible to prevent the turbo response from deteriorating. Further, since the turbine cooling system 70 is provided as a separate system independently of the cooling system for cooling the engine body 2, the temperature of the cooling water circulating in the turbine cooling system 70 can be easily controlled, and the turbine cooling system 70 The temperature of the cooling water circulating through the engine can be quickly set to an appropriate temperature according to the operating state of the engine 1.

さらに、以上で説明した本発明の実施例に係るエンジン1によれば、排気通路4は、ターボチャージャ5に排気ガスを導入する排気マニホールド41を有し、ターボチャージャ5は、排気マニホールド41から導入される排気ガスにより回転駆動するタービンホイール53がタービンハウジング54に収容されたタービン51と、タービンホイール53が回転駆動することで回転するコンプレッサインペラ55がコンプレッサハウジング56に収容されたコンプレッサ52とを有し、排気ガス導入部60は、排気マニホールド41とタービンハウジング54とを含んで構成され、ウォータージャケット71は、排気マニホールド41に設けられる。したがって、排気ガス導入部60をなす排気マニホールド41にウォータージャケット71が設けられることから、排気ガス温度に基づいたウォータージャケット71による排気マニホールド41の冷却に伴って、ターボチャージャ5に導入される排気ガスを適正な温度に冷却することができる。   Furthermore, according to the engine 1 according to the embodiment of the present invention described above, the exhaust passage 4 has the exhaust manifold 41 for introducing the exhaust gas to the turbocharger 5, and the turbocharger 5 is introduced from the exhaust manifold 41. A turbine 51 in which a turbine wheel 53 that is rotationally driven by the exhaust gas is housed in a turbine housing 54, and a compressor 52 in which a compressor impeller 55 that is rotated by the turbine wheel 53 being rotationally driven is housed in a compressor housing 56. The exhaust gas introduction unit 60 includes the exhaust manifold 41 and the turbine housing 54, and the water jacket 71 is provided in the exhaust manifold 41. Therefore, since the water jacket 71 is provided in the exhaust manifold 41 that forms the exhaust gas introduction unit 60, the exhaust gas introduced into the turbocharger 5 as the exhaust manifold 41 is cooled by the water jacket 71 based on the exhaust gas temperature. Can be cooled to an appropriate temperature.

さらに、以上で説明した本発明の実施例に係るエンジン1によれば、ラジエータ73を冷却可能な電動ファン75と、排気ガス導入部60を冷却した後の冷却水の温度を検出する冷却水温度センサ95とを備え、ECU90は、冷却水温度センサ95が検出する前記冷却水の温度に基づいて電動ファン75及び電動ウォーターポンプ74を段階的に制御する。したがって、冷却水温度WTに対して設定される温間通常状態温度TW1、オーバーヒート防止温度TW2、オーバーヒート回避温度TW3、オーバーヒート対策温度TW4に応じて段階的に電動ファン75及び電動ウォーターポンプ74の作動出力を制御することから、熱負荷軽減の頻度、言い換えれば、出力抑制の頻度を下げることができるので、オーバーヒートを確実に防止しつつ触媒浄化性能を維持した上で、より効率的な運転を実現することができる。   Furthermore, according to the engine 1 which concerns on the Example of this invention demonstrated above, the cooling water temperature which detects the temperature of the cooling water after cooling the electric fan 75 which can cool the radiator 73, and the exhaust gas introduction part 60. The ECU 90 controls the electric fan 75 and the electric water pump 74 in a stepwise manner based on the temperature of the cooling water detected by the cooling water temperature sensor 95. Therefore, the operation outputs of the electric fan 75 and the electric water pump 74 are stepwise according to the warm normal state temperature TW1, the overheat prevention temperature TW2, the overheat avoidance temperature TW3, and the overheat countermeasure temperature TW4 set with respect to the cooling water temperature WT. Since the frequency of thermal load reduction, in other words, the frequency of output suppression can be reduced, the catalyst purification performance is maintained while reliably preventing overheating, and more efficient operation is realized. be able to.

なお、上述した本発明の実施例に係る内燃機関は、上述した実施例に限定されず、特許請求の範囲に記載された範囲で種々の変更が可能である。以上の説明では、エンジン本体2は筒内噴射式の内燃機関本体として説明したが、これに限らず、吸気ポート15に燃料を噴射する、いわゆるポート噴射式の内燃機関本体でもよい。   The internal combustion engine according to the above-described embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope described in the claims. In the above description, the engine main body 2 has been described as an in-cylinder injection internal combustion engine main body, but is not limited thereto, and may be a so-called port injection internal combustion engine main body that injects fuel into the intake port 15.

また、以上の説明では、流量調節手段は、電動により駆動する電動ウォーターポンプ74であるものとして説明したが、これに限らず、例えば、エンジン本体2のクランクシャフト19と連動して駆動し冷却水循環通路72の冷却水を圧送可能な機械式のウォーターポンプと、冷却水循環通路72を開閉することでウォータージャケット71に供給される冷却水の流量を調節可能な流量調節弁とによって構成してもよい。また、以上の説明では、ラジエータ冷却手段は、電動ファン75であるものとしてて説明したがこれに限らない。   Further, in the above description, the flow rate adjusting means has been described as being the electric water pump 74 that is electrically driven. You may comprise by the mechanical water pump which can pump the cooling water of the channel | path 72, and the flow control valve which can adjust the flow volume of the cooling water supplied to the water jacket 71 by opening and closing the cooling water circulation channel | path 72. . In the above description, the radiator cooling means is described as being the electric fan 75, but is not limited thereto.

また、以上の説明では、内燃機関本体の負荷を検出する負荷検出手段は、スロットルポジションセンサ92であるものとして説明したが、これに限らず、アクセル開度センサが検出するアクセル開度に基づいて算出してもよいし、クランク角センサ91が検出するエンジン回転数等に基づいて算出するようにしてもよい。また、以上の説明では、触媒としての触媒装置10は、第1触媒10aと、第2触媒10bとを有するものとして説明したが1つであってもよい。   In the above description, the load detecting means for detecting the load of the internal combustion engine body is described as being the throttle position sensor 92. However, the present invention is not limited to this, and based on the accelerator opening detected by the accelerator opening sensor. It may be calculated or calculated based on the engine speed detected by the crank angle sensor 91 or the like. In the above description, the catalyst device 10 as a catalyst has been described as having the first catalyst 10a and the second catalyst 10b, but may be one.

図4は、本発明の実施例2に係るエンジンの第1触媒バイパス停止制御の流れを示すフローチャートである。実施例2に係る内燃機関は、実施例1に係る内燃機関と略同様の構成であるが、所定の運転状態において第1触媒バイパス停止制御を実行する点で実施例1に係る内燃機関とは異なる。その他、上述した実施例と共通する構成、作用、効果については、重複した説明はできるだけ省略するとともに、同一の符号を付す。また、主要部分の構成については図1を参照する。   FIG. 4 is a flowchart showing a flow of the first catalyst bypass stop control of the engine according to the second embodiment of the present invention. The internal combustion engine according to the second embodiment has substantially the same configuration as the internal combustion engine according to the first embodiment, but is different from the internal combustion engine according to the first embodiment in that the first catalyst bypass stop control is executed in a predetermined operation state. Different. In addition, about the structure, effect | action, and effect which are common in the Example mentioned above, while overlapping description is abbreviate | omitted as much as possible, the same code | symbol is attached | subjected. Also, refer to FIG. 1 for the configuration of the main part.

図4に示すように、実施例2に係る内燃機関としてのエンジン201は、図2で説明した通常モード(01制御)の実行中において、第2触媒入口排気ガス温度センサ94が検出する第2触媒入口排気ガス温度GTが予め設定されるバイパス規制温度TGより低い場合に流路制御弁47(図1参照)を制御してバイパス通路45(図1参照)への排気ガスの流れを規制する。すなわち、ECU90(図1参照)は、まず、第2触媒入口排気ガス温度センサ94が検出する第2触媒入口排気ガス温度GTを読み込む(S200)。次にECU90(図1参照)は、S200で読み込んだ第2触媒入口排気ガス温度GTがバイパス規制温度TGより低いか否かを判定する(S202)。第2触媒入口排気ガス温度GTがバイパス規制温度TG以上である判定された場合(S202:No)、そのまま第1触媒バイパス停止制御を終了する。第2触媒入口排気ガス温度GTがバイパス規制温度TGより低いと判定された場合(S202:Yes)、ECU90は、第1触媒10aをバイパス中であるか否か、すなわち、流路制御弁47が開位置にあるか否かを判定する(S204)。第1触媒10aをバイパス中ではないと判定された場合(S204:No)、そのまま第1触媒バイパス停止制御を終了する。第1触媒10aをバイパス中であると判定された場合(S204:Yes)、ECU90は、流路制御弁47のアクチュエータ47aを駆動し流路制御弁47を閉位置に設定し(S206)、終了する。これにより、例えば、エンジン本体2が低回転・低負荷で運転している場合に、タービン冷却系70のウォータージャケット71による排気マニホールド41の冷却に伴って排気ガスを冷却しすぎてしまい、第2触媒10bの温度が触媒活性化温度近傍まで低下してしまった場合でも、エンジン本体2に近い位置に設けられ第2触媒10bより高温の排気ガスに晒され易い第1触媒10aに排気ガスを導入しこの第1触媒10aにて浄化することで、低温環境条件下での過冷却による排気ガス浄化性能の悪化を防止することができる。なお、バイパス規制温度TGは、第2触媒10bの触媒活性化温度に応じて適宜予め設定しておけばよい。   As shown in FIG. 4, the engine 201 as the internal combustion engine according to the second embodiment has a second catalyst detected by the second catalyst inlet exhaust gas temperature sensor 94 during execution of the normal mode (01 control) described in FIG. 2. When the catalyst inlet exhaust gas temperature GT is lower than the preset bypass regulation temperature TG, the flow control valve 47 (see FIG. 1) is controlled to regulate the flow of exhaust gas to the bypass passage 45 (see FIG. 1). . That is, the ECU 90 (see FIG. 1) first reads the second catalyst inlet exhaust gas temperature GT detected by the second catalyst inlet exhaust gas temperature sensor 94 (S200). Next, the ECU 90 (see FIG. 1) determines whether or not the second catalyst inlet exhaust gas temperature GT read in S200 is lower than the bypass regulation temperature TG (S202). When it is determined that the second catalyst inlet exhaust gas temperature GT is equal to or higher than the bypass regulation temperature TG (S202: No), the first catalyst bypass stop control is terminated as it is. When it is determined that the second catalyst inlet exhaust gas temperature GT is lower than the bypass regulation temperature TG (S202: Yes), the ECU 90 determines whether or not the first catalyst 10a is being bypassed, that is, the flow path control valve 47 is It is determined whether or not it is in the open position (S204). When it is determined that the first catalyst 10a is not being bypassed (S204: No), the first catalyst bypass stop control is terminated as it is. When it is determined that the first catalyst 10a is being bypassed (S204: Yes), the ECU 90 drives the actuator 47a of the flow path control valve 47 to set the flow path control valve 47 to the closed position (S206), and ends. To do. Thereby, for example, when the engine main body 2 is operated at a low rotation and a low load, the exhaust gas is excessively cooled along with the cooling of the exhaust manifold 41 by the water jacket 71 of the turbine cooling system 70, and the second Even when the temperature of the catalyst 10b has dropped to the vicinity of the catalyst activation temperature, the exhaust gas is introduced into the first catalyst 10a that is provided near the engine body 2 and is easily exposed to exhaust gas having a temperature higher than that of the second catalyst 10b. By purifying with the first catalyst 10a, it is possible to prevent deterioration of exhaust gas purification performance due to overcooling under low temperature environment conditions. Note that the bypass regulation temperature TG may be appropriately set in advance according to the catalyst activation temperature of the second catalyst 10b.

以上で説明した本発明の実施例に係るエンジン201によれば、エンジン本体2を冷却する冷却系から独立したタービン冷却系70によりターボチャージャ5に排気ガスを導入する排気ガス導入部60を冷却すると共に、触媒装置10の第2触媒10bに導入される排気ガスの温度に基づいてタービン冷却系70の冷却水流量を調節することから、熱負荷が高い運転領域ではオーバーヒートを確実に防止することができる。一方、熱負荷が低い運転領域では、触媒装置10の温度の下がりすぎを防止し触媒装置10における適正な触媒浄化性能を維持することができると共に、排気ガス温度の下がりすぎによる排気エネルギーの低下を抑制することができ、この結果、ターボレスポンスの悪化も防止することができる。また、タービン冷却系70がエンジン本体2を冷却する冷却系から独立して別系統で設けられていることから、タービン冷却系70を循環する冷却水の温度制御がし易く、当該タービン冷却系70を循環する冷却水の温度をエンジン1の運転状態に応じてすばやく適正な温度に設定することができる。   According to the engine 201 according to the embodiment of the present invention described above, the exhaust gas introduction unit 60 that introduces exhaust gas into the turbocharger 5 is cooled by the turbine cooling system 70 independent of the cooling system that cools the engine body 2. At the same time, since the cooling water flow rate of the turbine cooling system 70 is adjusted based on the temperature of the exhaust gas introduced into the second catalyst 10b of the catalyst device 10, it is possible to reliably prevent overheating in an operation region where the heat load is high. it can. On the other hand, in the operation region where the heat load is low, it is possible to prevent the temperature of the catalyst device 10 from excessively decreasing and maintain an appropriate catalyst purification performance in the catalyst device 10, and to reduce exhaust energy due to excessively low exhaust gas temperature. As a result, it is possible to prevent the turbo response from deteriorating. Further, since the turbine cooling system 70 is provided as a separate system independently of the cooling system for cooling the engine body 2, the temperature of the cooling water circulating in the turbine cooling system 70 can be easily controlled, and the turbine cooling system 70 The temperature of the cooling water circulating through the engine can be quickly set to an appropriate temperature according to the operating state of the engine 1.

さらに、以上で説明した本発明の実施例に係るエンジン201によれば、触媒装置10は、第1触媒10aと、排気ガスの排気方向に対してこの第1触媒10aより下流側に設けられる第2触媒10bとを有し、排気通路4は、排気ガスが第1触媒10aをバイパス可能なバイパス通路45と、このバイパス通路45への排気ガスの流れを規制可能な流路制御弁47とを有し、第2触媒入口排気ガス温度センサ94は、第2触媒10bとに導入される排気ガスの温度を検出し、ECU90、第2触媒入口排気ガス温度GTが予め設定されるバイパス規制温度TGより低い場合に流路制御弁47を制御してバイパス通路45への排気ガスの流れを規制する。したがって、タービン冷却系70のウォータージャケット71による排気マニホールド41の冷却に伴って排気ガスを冷却しすぎた場合でも、エンジン本体2に近い位置に設けられ第2触媒10bより高温の排気ガスに晒され易い第1触媒10aに排気ガスを導入しこの第1触媒10aにて浄化することで、低温環境条件下での過冷却による排気ガス浄化性能の悪化を防止することができる。   Furthermore, according to the engine 201 according to the embodiment of the present invention described above, the catalyst device 10 includes the first catalyst 10a and the first catalyst 10a provided downstream of the first catalyst 10a with respect to the exhaust gas exhaust direction. The exhaust passage 4 includes a bypass passage 45 in which exhaust gas can bypass the first catalyst 10a, and a flow path control valve 47 that can regulate the flow of exhaust gas to the bypass passage 45. The second catalyst inlet exhaust gas temperature sensor 94 detects the temperature of the exhaust gas introduced into the second catalyst 10b, and the ECU 90, a bypass restriction temperature TG at which the second catalyst inlet exhaust gas temperature GT is preset. When it is lower, the flow control valve 47 is controlled to restrict the flow of exhaust gas to the bypass passage 45. Therefore, even when the exhaust gas is cooled excessively along with the cooling of the exhaust manifold 41 by the water jacket 71 of the turbine cooling system 70, the exhaust gas is exposed to the exhaust gas that is provided near the engine body 2 and is higher in temperature than the second catalyst 10b. By introducing exhaust gas into the first catalyst 10a, which is easy to purify, and purifying with the first catalyst 10a, it is possible to prevent deterioration of exhaust gas purification performance due to overcooling under low temperature environment conditions.

図5は、本発明の実施例3に係るエンジンが備えるターボチャージャの要部の構成を示す概略断面図である。実施例3に係る内燃機関は、実施例1に係る内燃機関と略同様の構成であるが、排気ガス導入部冷却手段がタービンハウジングに設けられている点で実施例1に係る内燃機関とは異なる。その他、上述した実施例と共通する構成、作用、効果については、重複した説明はできるだけ省略するとともに、同一の符号を付す。また、主要部分の構成については図1を参照する。   FIG. 5 is a schematic cross-sectional view illustrating a configuration of a main part of a turbocharger provided in an engine according to Embodiment 3 of the present invention. The internal combustion engine according to the third embodiment has substantially the same configuration as that of the internal combustion engine according to the first embodiment, but is different from the internal combustion engine according to the first embodiment in that an exhaust gas introduction part cooling means is provided in the turbine housing. Different. In addition, about the structure, effect | action, and effect which are common in the Example mentioned above, while overlapping description is abbreviate | omitted as much as possible, the same code | symbol is attached | subjected. Also, refer to FIG. 1 for the configuration of the main part.

ここでまず、図5を参照して実施例3の内燃機関としてのエンジン301が備える過給手段としてのターボチャージャ305のタービン351の構成をより詳細に説明する。タービン351は、ホイールとしてのタービンホイール353と、このタービンホイール353を収容するタービンハウジング354を有する。   First, the configuration of the turbine 351 of the turbocharger 305 as supercharging means provided in the engine 301 as the internal combustion engine of the third embodiment will be described in detail with reference to FIG. The turbine 351 includes a turbine wheel 353 as a wheel and a turbine housing 354 that accommodates the turbine wheel 353.

具体的には、ターボチャージャ305は、軸受部358を介して互いに連結されたタービン351とコンプレッサ352(図1に示すコンプレッサ52とほぼ同様の構成)にて構成される。軸受部358は、センタハウジング359と、センタハウジング359内にてロータシャフト357を回転可能に支持する軸受359aを備える。このロータシャフト357は、左右の各端部がセンタハウジング359から突出している。そして、ロータシャフト357は、上述したように、一端部にタービン351を構成するタービンホイール353が一体回転可能に接合され、このタービンホイール353はタービンハウジング354に収容される。一方、ロータシャフト357は、他端部にコンプレッサ352を構成するコンプレッサインペラ355が一体回転可能に接合される。   Specifically, the turbocharger 305 includes a turbine 351 and a compressor 352 (substantially the same configuration as the compressor 52 shown in FIG. 1) that are connected to each other via a bearing portion 358. The bearing portion 358 includes a center housing 359 and a bearing 359 a that rotatably supports the rotor shaft 357 within the center housing 359. The rotor shaft 357 protrudes from the center housing 359 at the left and right ends. As described above, the rotor shaft 357 is joined to one end thereof so that the turbine wheel 353 constituting the turbine 351 can rotate integrally, and the turbine wheel 353 is accommodated in the turbine housing 354. On the other hand, the rotor shaft 357 is joined to the other end thereof so that a compressor impeller 355 constituting the compressor 352 can rotate integrally.

そして、タービンハウジング354は、内部に排気導入口361、排気排出口362及びこの排気導入口361とこの排気排出口362とを連通するスクロール部363を有する。タービンホイール353は、スクロール部363に回転自在に収容される。このタービンハウジング354は、スクロール壁364と、導入ノズル365と、排出ノズル366が一体となって形成される。スクロール壁364は、内部に通路面積が漸次減少する渦巻き状の排気流路としてのスクロール部363を形成する。導入ノズル365は、略円筒形状に形成され、内側に排気導入口361を形成する。排出ノズル366は、略円筒形状に形成され、内側に排気排出口362を形成する。導入ノズル365は、渦巻き状のスクロール部363の接線方向に排気ガスを導入するように形成される一方、排出ノズル366は、円筒形の軸線がスクロール部363の渦巻きのほぼ中央に位置するように形成される。排出ノズル366の軸線は、円筒形の導入ノズル365の軸線に対してほぼ垂直となる。また、導入ノズル365と排出ノズル366は、各々がスクロール壁364から外側に突出するように形成される。導入ノズル365の中空部分としての排気導入口361と、排出ノズル366の中空部分としての排気排出口362とは、上述したように、スクロール部363を介して連通される。   The turbine housing 354 includes an exhaust inlet 361, an exhaust outlet 362, and a scroll portion 363 that communicates the exhaust inlet 361 and the exhaust outlet 362. The turbine wheel 353 is rotatably accommodated in the scroll part 363. In the turbine housing 354, a scroll wall 364, an introduction nozzle 365, and a discharge nozzle 366 are integrally formed. The scroll wall 364 forms a scroll portion 363 as a spiral exhaust passage in which the passage area gradually decreases. The introduction nozzle 365 is formed in a substantially cylindrical shape, and an exhaust introduction port 361 is formed inside. The discharge nozzle 366 is formed in a substantially cylindrical shape, and forms an exhaust discharge port 362 inside. The introduction nozzle 365 is formed so as to introduce the exhaust gas in the tangential direction of the spiral scroll portion 363, while the discharge nozzle 366 is arranged so that the cylindrical axis is located at the approximate center of the spiral of the scroll portion 363. It is formed. The axis of the discharge nozzle 366 is substantially perpendicular to the axis of the cylindrical introduction nozzle 365. The introduction nozzle 365 and the discharge nozzle 366 are formed so as to protrude outward from the scroll wall 364. The exhaust introduction port 361 as a hollow portion of the introduction nozzle 365 and the exhaust discharge port 362 as a hollow portion of the discharge nozzle 366 are communicated with each other via the scroll portion 363 as described above.

そして、タービンホイール353は、タービンハウジング354内に形成されるスクロール部363の渦巻きのほぼ中央に位置するようにロータシャフト357の一端に固定される。導入ノズル365にはエンジン本体2(図1参照)から排気通路4(図1参照)の排気マニホールド41(図1参照)が接続され、エンジン本体2の排気ガスは、この排気導入口361から導入され、スクロール部363を介してタービンホイール353に導かれ排気排出口362の方向に流動し排出される。この間、排気ガスがタービンホイール353に流入することにより複数のブレードにあたり、タービンホイール353を回転駆動させる。そして、タービンホイール353が回転することで、このタービンホイール353に固定されるロータシャフト357も一体となって回転し、ロータシャフト357の他端に固定されているコンプレッサインペラ355も一体となって回転する。この結果、吸気管32(図1参照)内の吸入空気が圧縮されてエンジン本体2(図1参照)に過給される。   The turbine wheel 353 is fixed to one end of the rotor shaft 357 so as to be positioned substantially at the center of the spiral of the scroll portion 363 formed in the turbine housing 354. An exhaust manifold 41 (see FIG. 1) of the exhaust passage 4 (see FIG. 1) is connected to the introduction nozzle 365 from the engine body 2 (see FIG. 1), and the exhaust gas of the engine body 2 is introduced from the exhaust introduction port 361. Then, it is guided to the turbine wheel 353 through the scroll part 363 and flows in the direction of the exhaust discharge port 362 and is discharged. During this time, the exhaust gas flows into the turbine wheel 353, hits a plurality of blades, and rotates the turbine wheel 353. When the turbine wheel 353 rotates, the rotor shaft 357 fixed to the turbine wheel 353 also rotates together, and the compressor impeller 355 fixed to the other end of the rotor shaft 357 also rotates together. To do. As a result, the intake air in the intake pipe 32 (see FIG. 1) is compressed and supercharged to the engine body 2 (see FIG. 1).

そして、エンジン301が備えるタービン冷却系370は、排気ガス導入部冷却手段としてのウォータージャケット371と、冷却媒体通路としての冷却水循環通路372と、ラジエータ373と、流量調節手段としての電動ウォーターポンプ374と、ラジエータ冷却手段としての電動ファン375とを備える。   The turbine cooling system 370 provided in the engine 301 includes a water jacket 371 as an exhaust gas introduction part cooling means, a cooling water circulation passage 372 as a cooling medium passage, a radiator 373, and an electric water pump 374 as a flow rate adjusting means. And an electric fan 375 as a radiator cooling means.

ここで、ターボチャージャ305のタービンホイール353に排気ガスを導入する排気ガス導入部360は、排気導入通路としての排気マニホールド41(図1参照)とタービンハウジング354とを含んで構成される。ウォータージャケット371は、少なくとも排気ガス導入部360をなす排気マニホールド41又はタービンハウジング354のいずれか一方に設けられる。本実施例のウォータージャケット371は、タービンハウジング354に設けられている。さらに具体的には、ウォータージャケット371は、スクロール壁364において軸受部358側に環状に設けられている。冷却水循環通路372は、ウォータージャケット371に供給する冷却水を循環させるループ状の通路であり、エンジン本体2(図1参照)を冷却する冷却系から独立して設けられる。ウォータージャケット371は、この冷却水循環通路372上に設けられており、したがって、このウォータージャケット371は、冷却水循環通路372を循環する冷却水が内部に供給されることで排気ガス導入部360のタービンハウジング354を冷却可能である。   Here, the exhaust gas introduction part 360 that introduces exhaust gas into the turbine wheel 353 of the turbocharger 305 is configured to include an exhaust manifold 41 (see FIG. 1) as an exhaust introduction passage and a turbine housing 354. The water jacket 371 is provided in at least one of the exhaust manifold 41 and the turbine housing 354 that form the exhaust gas introduction part 360. The water jacket 371 of this embodiment is provided in the turbine housing 354. More specifically, the water jacket 371 is annularly provided on the scroll wall 364 on the bearing portion 358 side. The cooling water circulation passage 372 is a loop-like passage for circulating the cooling water supplied to the water jacket 371, and is provided independently from the cooling system for cooling the engine body 2 (see FIG. 1). The water jacket 371 is provided on the cooling water circulation passage 372. Therefore, the water jacket 371 is supplied with cooling water circulating through the cooling water circulation passage 372, so that the turbine housing of the exhaust gas introduction unit 360 is provided. 354 can be cooled.

なお、軸受359aを収容するセンタハウジング359には、ウォータージャケット371とは別に軸受部ウォータージャケット367が設けられている。この軸受部ウォータージャケット367は、エンジン本体2(図1参照)を冷却する冷却系から供給される冷却水により軸受359aの摺動部分等を冷却するものである。また、センタハウジング359の軸受部ウォータージャケット367近傍には、潤滑油通路368も設けられている。潤滑油通路368は、エンジン本体2(図1参照)を潤滑する潤滑系から供給される潤滑油により軸受359aの摺動部分等を潤滑するものである。   The center housing 359 that houses the bearing 359 a is provided with a bearing water jacket 367 in addition to the water jacket 371. The bearing water jacket 367 cools the sliding portion of the bearing 359a with cooling water supplied from a cooling system that cools the engine body 2 (see FIG. 1). A lubricating oil passage 368 is also provided in the vicinity of the bearing water jacket 367 of the center housing 359. The lubricating oil passage 368 lubricates the sliding portion of the bearing 359a with lubricating oil supplied from a lubricating system that lubricates the engine body 2 (see FIG. 1).

そして、ラジエータ373は、冷却水循環通路372を循環する冷却水を冷却可能である。電動ウォーターポンプ374は、ウォータージャケット371に供給される冷却水の流量を調節可能である。電動ファン375は、ラジエータ373を冷却可能である。そして、ECU90は、第2触媒入口排気ガス温度センサ94が検出した第2触媒入口排気ガス温度に基づいて電動ウォーターポンプ374の駆動を制御する。さらに、ECU90は、実施例1とほぼ同様に、冷却水温度センサ95が検出した排気ガス導入部360をなすタービンハウジング354を冷却した後の冷却水温度に基づいて、電動ファン375及び電動ウォーターポンプ374の駆動を段階的に制御する。   The radiator 373 can cool the cooling water circulating in the cooling water circulation passage 372. The electric water pump 374 can adjust the flow rate of the cooling water supplied to the water jacket 371. The electric fan 375 can cool the radiator 373. Then, the ECU 90 controls the driving of the electric water pump 374 based on the second catalyst inlet exhaust gas temperature detected by the second catalyst inlet exhaust gas temperature sensor 94. Further, the ECU 90, as in the first embodiment, determines the electric fan 375 and the electric water pump based on the cooling water temperature after cooling the turbine housing 354 forming the exhaust gas introduction part 360 detected by the cooling water temperature sensor 95. The drive of 374 is controlled stepwise.

以上で説明した本発明の実施例に係るエンジン301によれば、エンジン本体2を冷却する冷却系から独立したタービン冷却系370によりターボチャージャ305に排気ガスを導入する排気ガス導入部360を冷却すると共に、触媒装置10の第2触媒10bに導入される排気ガスの温度に基づいてタービン冷却系370の冷却水流量を調節することから、熱負荷が高い運転領域ではオーバーヒートを確実に防止することができる。一方、熱負荷が低い運転領域では、触媒装置10の温度の下がりすぎを防止し触媒装置10における適正な触媒浄化性能を維持することができると共に、排気ガス温度の下がりすぎによる排気エネルギーの低下を抑制することができ、この結果、ターボレスポンスの悪化も防止することができる。また、タービン冷却系370がエンジン本体2を冷却する冷却系から独立して別系統で設けられていることから、タービン冷却系370を循環する冷却水の温度制御がし易く、当該タービン冷却系370を循環する冷却水の温度をエンジン301の運転状態に応じてすばやく適正な温度に設定することができる。   According to the engine 301 according to the embodiment of the present invention described above, the exhaust gas introduction unit 360 that introduces exhaust gas into the turbocharger 305 is cooled by the turbine cooling system 370 that is independent of the cooling system that cools the engine body 2. At the same time, since the cooling water flow rate of the turbine cooling system 370 is adjusted based on the temperature of the exhaust gas introduced into the second catalyst 10b of the catalyst device 10, it is possible to reliably prevent overheating in an operation region where the heat load is high. it can. On the other hand, in the operation region where the heat load is low, it is possible to prevent the temperature of the catalyst device 10 from excessively decreasing and maintain an appropriate catalyst purification performance in the catalyst device 10, and to reduce exhaust energy due to excessively low exhaust gas temperature. As a result, it is possible to prevent the turbo response from deteriorating. Further, since the turbine cooling system 370 is provided as a separate system independently of the cooling system that cools the engine main body 2, the temperature of the cooling water circulating through the turbine cooling system 370 can be easily controlled, and the turbine cooling system 370. The temperature of the cooling water that circulates can be quickly set to an appropriate temperature according to the operating state of the engine 301.

さらに、以上で説明した本発明の実施例に係るエンジン301によれば、排気通路4は、ターボチャージャ305に排気ガスを導入する排気マニホールド41を有し、ターボチャージャ305は、排気マニホールド41から導入される排気ガスにより回転駆動するタービンホイール353がタービンハウジング354に収容されたタービン351と、タービンホイール353が回転駆動することで回転するコンプレッサインペラ355がコンプレッサハウジング356に収容されたコンプレッサ352とを有し、排気ガス導入部360は、排気マニホールド41とタービンハウジング354とを含んで構成され、ウォータージャケット371は、タービンハウジング354に設けられる。したがって、排気ガス導入部360をなすタービンハウジング354にウォータージャケット371が設けられることから、排気ガス温度に基づいたウォータージャケット371によるタービンハウジング354の冷却に伴って、ターボチャージャ305に導入される排気ガスを適正な温度に冷却することができる。   Furthermore, according to the engine 301 according to the embodiment of the present invention described above, the exhaust passage 4 includes the exhaust manifold 41 that introduces exhaust gas into the turbocharger 305, and the turbocharger 305 is introduced from the exhaust manifold 41. A turbine wheel 353 that is rotationally driven by the generated exhaust gas is accommodated in the turbine housing 354, and a compressor impeller 355 that is rotated when the turbine wheel 353 is rotationally driven includes a compressor 352 that is accommodated in the compressor housing 356. The exhaust gas introduction part 360 includes the exhaust manifold 41 and the turbine housing 354, and the water jacket 371 is provided in the turbine housing 354. Accordingly, since the water jacket 371 is provided in the turbine housing 354 that forms the exhaust gas introduction part 360, the exhaust gas introduced into the turbocharger 305 as the turbine housing 354 is cooled by the water jacket 371 based on the exhaust gas temperature. Can be cooled to an appropriate temperature.

なお、上述した本発明の実施例に係る内燃機関は、上述した実施例に限定されず、特許請求の範囲に記載された範囲で種々の変更が可能である。以上の説明では、ウォータージャケット371は、スクロール壁364(軸受部358側)に設けられるものとして説明したが、タービンハウジング354の全体を覆うように設けてもよい。   The internal combustion engine according to the above-described embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope described in the claims. In the above description, the water jacket 371 has been described as being provided on the scroll wall 364 (on the bearing portion 358 side), but may be provided so as to cover the entire turbine housing 354.

図6は、本発明の実施例4に係るエンジンの概略断面図、図7は、本発明の実施例4に係るエンジンのタービン冷却制御の流れを示すフローチャート、図8は、本発明の実施例4に係るエンジンのエンジン回転数、エンジン負荷とオーバーヒート回避温度との関係を示す線図、図9は、本発明の実施例4に係るエンジンの排気ガス温度低下制御の流れを示すフローチャート、図10は、本発明の実施例4に係るエンジンの吸入空気増加制御の流れを示すフローチャート、図11は、本発明の実施例4に係るエンジンの空燃比と吸気管圧力、点火時期、タービン入口排気ガス温度との関係を示す線図である。実施例4に係る内燃機関は、実施例1に係る内燃機関と略同様の構成であるが、熱負荷軽減手段を備えている点で実施例1に係る内燃機関とは異なる。その他、上述した実施例と共通する構成、作用、効果については、重複した説明はできるだけ省略するとともに、同一の符号を付す。   6 is a schematic sectional view of an engine according to Embodiment 4 of the present invention, FIG. 7 is a flowchart showing a flow of turbine cooling control of the engine according to Embodiment 4 of the present invention, and FIG. 8 is an embodiment of the present invention. FIG. 9 is a flowchart showing the flow of the engine exhaust gas temperature lowering control according to the fourth embodiment of the present invention, FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the engine speed of the engine according to FIG. FIG. 11 is a flowchart showing the flow of intake air increase control of the engine according to Embodiment 4 of the present invention, and FIG. 11 shows the air-fuel ratio and intake pipe pressure, ignition timing, turbine inlet exhaust gas of the engine according to Embodiment 4 of the present invention. It is a diagram which shows the relationship with temperature. The internal combustion engine according to the fourth embodiment has substantially the same configuration as the internal combustion engine according to the first embodiment, but differs from the internal combustion engine according to the first embodiment in that it includes a thermal load reducing unit. In addition, about the structure, effect | action, and effect which are common in the Example mentioned above, while overlapping description is abbreviate | omitted as much as possible, the same code | symbol is attached | subjected.

本実施例の内燃機関としてのエンジン401は、熱負荷軽減手段としての熱負荷軽減部480を備えている。熱負荷軽減部480は、排気ガスによる熱負荷を軽減可能なものであり、ここでは上述したインジェクタ17、点火プラグ18及びウエストゲートバルブ44を含んで構成される。すなわち、上述したように、インジェクタ17は、エンジン本体2の燃焼室13に燃料を供給可能な本発明の燃料供給手段として作用し、点火プラグ18は、エンジン本体2の燃焼室13で燃料と吸入空気との混合気に点火する本発明の点火手段として作用し、ウエストゲートバルブ44は、エンジン本体2に吸入される吸入空気量を調節する本発明の吸入空気量調節手段として作用する。   The engine 401 as the internal combustion engine of the present embodiment includes a thermal load reduction unit 480 as a thermal load reduction unit. The thermal load reducing unit 480 can reduce the thermal load caused by the exhaust gas, and includes the injector 17, the ignition plug 18, and the wastegate valve 44 described above. That is, as described above, the injector 17 functions as the fuel supply means of the present invention capable of supplying fuel to the combustion chamber 13 of the engine body 2, and the spark plug 18 sucks fuel and intake in the combustion chamber 13 of the engine body 2. The waste gate valve 44 functions as an intake air amount adjusting unit of the present invention that adjusts the intake air amount sucked into the engine body 2.

そして、制御手段としてのECU90は、冷却水温度センサ95が検出する冷却水温度WTがターボチャージャ5のオーバーヒートを事前に回避するためのオーバーヒート回避温度TW3よりも高い場合に熱負荷軽減部480を制御して排気ガスによる熱負荷を軽減する。本実施例では、ECU90は、冷却水温度WTがオーバーヒート回避温度TW3よりも高く、かつ、オーバーヒート対策温度TW4以下である場合に、インジェクタ17を制御してエンジン本体2の燃料と吸入空気との混合気の空燃比を理論空燃比よりリーン側に設定し、点火プラグ18を制御してエンジン本体2の点火時期を進角側に設定し、ウエストゲートバルブ44を制御して過給圧を増加しエンジン本体2に吸入される吸入空気量を増加側に設定する。   Then, the ECU 90 as the control means controls the thermal load reducing unit 480 when the cooling water temperature WT detected by the cooling water temperature sensor 95 is higher than the overheat avoidance temperature TW3 for avoiding overheating of the turbocharger 5 in advance. To reduce the heat load caused by the exhaust gas. In this embodiment, the ECU 90 controls the injector 17 to mix the fuel of the engine body 2 and the intake air when the coolant temperature WT is higher than the overheat avoidance temperature TW3 and equal to or lower than the overheat prevention temperature TW4. The air / fuel ratio of the engine is set to be leaner than the stoichiometric air / fuel ratio, the ignition plug 18 is controlled to set the ignition timing of the engine body 2 to the advance side, and the wastegate valve 44 is controlled to increase the supercharging pressure. The intake air amount sucked into the engine body 2 is set to the increase side.

ここで、上述した実施例1では、オーバーヒート回避温度TW3は、エンジン1やターボチャージャ5の仕様等に応じて予め固定的な閾値として設定するものとして説明したが、本実施例では、エンジン回転数及びエンジン負荷に応じて設定される。すなわち、ECU90は、回転速度検出手段としてのクランク角センサ91及び負荷検出手段としてのスロットルポジションセンサ92がそれぞれ検出するエンジン回転数及びエンジン負荷に基づいてオーバーヒート回避温度TW3を設定する。図8は、エンジン回転数、エンジン負荷とオーバーヒート回避温度TW3との関係を示す線図あり、横軸をエンジン回転数、縦軸をエンジン負荷としている。ECU90は、図8に示すように、オーバーヒート回避温度TW3をエンジン回転数及びエンジン負荷に関連付けてマップとして記憶部(不図示)に予め記憶している。ここでは、オーバーヒート回避温度TW3は、[TW3−1>TW3−2>TW3−3>TW3−4]となるようにエンジン回転数及びエンジン負荷に関連付けられて記憶されている。   Here, in the first embodiment described above, the overheat avoidance temperature TW3 has been described as being set as a fixed threshold in advance according to the specifications of the engine 1 and the turbocharger 5, but in this embodiment, the engine speed is set. And is set according to the engine load. That is, the ECU 90 sets the overheat avoidance temperature TW3 based on the engine speed and the engine load detected by the crank angle sensor 91 as the rotation speed detection means and the throttle position sensor 92 as the load detection means, respectively. FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the engine speed, the engine load, and the overheat avoidance temperature TW3, where the horizontal axis represents the engine speed and the vertical axis represents the engine load. As shown in FIG. 8, the ECU 90 stores the overheat avoidance temperature TW3 in advance in a storage unit (not shown) as a map in association with the engine speed and the engine load. Here, the overheat avoidance temperature TW3 is stored in association with the engine speed and the engine load so that [TW3-1> TW3-2> TW3-3> TW3-4].

すなわち、エンジン401において排気熱容量は、高回転・高負荷側で高くなる傾向にあるが、車両走行風等との関係からラジエータ73の冷却能力が上がってくる。このため、オーバーヒート回避温度TW3は、エンジン回転数及びエンジン負荷に応じて、高回転(高速)・低負荷側で相対的に高い値に設定される一方、低回転(低速)・高負荷側で相対的に低い値に設定される。この結果、よりオーバーヒートしやすい運転状態では、冷却水温度WTが相対的に低い温度でもオーバーヒート回避(03制御)に移行する一方、オーバーヒートしにくい運転状態では、冷却水温度WTが相対的に高い温度になってからオーバーヒート回避(03制御)に移行するように制御されることとなる。そして、ECU90は、エンジン回転数及びエンジン負荷に基づいてこのマップからTW3−1乃至TW3−4のいずれか1つを読み出して、実際に判定に用いるオーバーヒート回避温度TW3に設定する。なお、温間通常状態温度TW1、オーバーヒート防止温度TW2及びオーバーヒート対策温度TW4も、オーバーヒート回避温度TW3と同様に固定値ではなくエンジン1の運転状態に応じて適宜設定するようにしてもよい。   That is, in the engine 401, the exhaust heat capacity tends to increase on the high rotation / high load side, but the cooling capacity of the radiator 73 increases due to the relationship with the vehicle running wind and the like. Therefore, the overheat avoidance temperature TW3 is set to a relatively high value on the high rotation (high speed) / low load side according to the engine speed and the engine load, while on the low rotation (low speed) / high load side. Set to a relatively low value. As a result, in an operating state where overheating is more likely to occur, transition to overheating avoidance (03 control) is performed even when the cooling water temperature WT is relatively low, whereas in an operating state where overheating is difficult, the cooling water temperature WT is a relatively high temperature. Then, control is performed so as to shift to overheat avoidance (03 control). Then, the ECU 90 reads any one of TW3-1 to TW3-4 from this map based on the engine speed and the engine load, and sets it to the overheat avoidance temperature TW3 that is actually used for determination. Note that the warm normal state temperature TW1, the overheat prevention temperature TW2, and the overheat countermeasure temperature TW4 may be appropriately set according to the operating state of the engine 1 instead of a fixed value, similarly to the overheat avoidance temperature TW3.

次に図7乃至図11を参照してエンジン1におけるタービン冷却制御、排気ガス温度低下制御及び吸入空気増加制御の流れを説明する。このタービン冷却制御では、図7に示すように、ECU90は、まず、クランク角センサ91及びスロットルポジションセンサ92がそれぞれ検出するエンジン回転数及びエンジン負荷を読み込む(S300)。次に、ECU90は、基準水温TWとして、エンジン回転数及びエンジン負荷に基づいて図8のマップからTW3−1乃至TW3−4のいずれか1つを読み出して、実際に判定に用いるオーバーヒート回避温度TW3に設定する(S302)。このとき、温間通常状態温度TW1、オーバーヒート防止温度TW2及びオーバーヒート対策温度TW4も設定する。   Next, the flow of turbine cooling control, exhaust gas temperature reduction control, and intake air increase control in the engine 1 will be described with reference to FIGS. In this turbine cooling control, as shown in FIG. 7, the ECU 90 first reads the engine speed and the engine load detected by the crank angle sensor 91 and the throttle position sensor 92, respectively (S300). Next, the ECU 90 reads any one of TW3-1 to TW3-4 from the map of FIG. 8 based on the engine speed and the engine load as the reference water temperature TW, and actually uses the overheat avoidance temperature TW3 used for the determination. (S302). At this time, the warm normal state temperature TW1, the overheat prevention temperature TW2, and the overheat countermeasure temperature TW4 are also set.

次に、ECU90は、冷却水温度センサ95により、排気ガス導入部60をなす吸気マニホールドをウォータージャケット71にて冷却した後の冷却水温度WTを検出し読み込む(S304)。そして、ECU90は、冷却水温度WTと温間通常状態温度TW1とを比較し、冷却水温度WTが温間通常状態温度TW1より高いか否かを判定する(S306)。冷却水温度WTが温間通常状態温度TW1以下であると判定された場合(S306:No)、暖機モード(00制御選択)として、電動ウォーターポンプ74及び電動ファン75の駆動を制御し、電動ウォーターポンプ74及び電動ファン75を停止状態に設定して終了する(S308)。冷却水温度WTが温間通常状態温度TW1より高いと判定された場合(S306:Yes)、ECU90は、冷却水温度WTとオーバーヒート防止温度TW2とを比較し、冷却水温度WTがオーバーヒート防止温度TW2より高いか否かを判定する(S310)。冷却水温度WTがオーバーヒート防止温度TW2以下であると判定された場合(S310:No)、ECU90は、通常モード(01制御選択)として、電動ウォーターポンプ74及び電動ファン75の駆動を制御し、電動ファン75を停止状態とする一方、電動ウォーターポンプ74の制御を第2触媒入口排気ガス温度センサ94が検出した第2触媒入口排気ガス温度GTに基づいた制御モードに設定して終了する(S312)。   Next, the ECU 90 detects and reads the cooling water temperature WT after the cooling water temperature sensor 95 cools the intake manifold forming the exhaust gas introduction unit 60 with the water jacket 71 (S304). Then, the ECU 90 compares the coolant temperature WT with the warm normal state temperature TW1 and determines whether the coolant temperature WT is higher than the warm normal state temperature TW1 (S306). When it is determined that the cooling water temperature WT is equal to or lower than the warm normal state temperature TW1 (S306: No), the drive of the electric water pump 74 and the electric fan 75 is controlled as a warm-up mode (00 control selection) to The water pump 74 and the electric fan 75 are set in a stopped state, and the process ends (S308). When it is determined that the coolant temperature WT is higher than the warm normal state temperature TW1 (S306: Yes), the ECU 90 compares the coolant temperature WT with the overheat prevention temperature TW2, and the coolant temperature WT is overheat prevention temperature TW2. It is determined whether or not it is higher (S310). When it is determined that the cooling water temperature WT is equal to or lower than the overheat prevention temperature TW2 (S310: No), the ECU 90 controls the driving of the electric water pump 74 and the electric fan 75 as a normal mode (01 control selection) to While the fan 75 is stopped, the control of the electric water pump 74 is set to a control mode based on the second catalyst inlet exhaust gas temperature GT detected by the second catalyst inlet exhaust gas temperature sensor 94, and the process ends (S312). .

冷却水温度WTがオーバーヒート防止温度TW2より高いと判定された場合(S310:Yes)、ECU90は、冷却水温度WTとオーバーヒート回避温度TW3とを比較し、冷却水温度WTがオーバーヒート回避温度TW3より高いか否かを判定する(S314)。冷却水温度WTがオーバーヒート回避温度TW3以下であると判定された場合(S314:No)、ECU90は、オーバーヒート防止(02制御選択)として、電動ウォーターポンプ74及び電動ファン75の駆動を制御し、電動ファン75を作動開始すると共に、電動ウォーターポンプ74を第2触媒入口排気ガス温度GTにかかわらず作動出力を増加させて終了する(S316)。   When it is determined that the coolant temperature WT is higher than the overheat prevention temperature TW2 (S310: Yes), the ECU 90 compares the coolant temperature WT with the overheat avoidance temperature TW3, and the coolant temperature WT is higher than the overheat avoidance temperature TW3. It is determined whether or not (S314). When it is determined that the cooling water temperature WT is equal to or lower than the overheat avoidance temperature TW3 (S314: No), the ECU 90 controls the drive of the electric water pump 74 and the electric fan 75 to prevent overheating (02 control selection), and The operation of the fan 75 is started, and the electric water pump 74 is ended by increasing the operation output regardless of the second catalyst inlet exhaust gas temperature GT (S316).

冷却水温度WTがオーバーヒート回避温度TW3より高いと判定された場合(S314:Yes)、ECU90は、冷却水温度WTとオーバーヒート対策温度TW4とを比較し、冷却水温度WTがオーバーヒート対策温度TW4より高いか否かを判定する(S318)。冷却水温度WTがオーバーヒート対策温度TW4以下であると判定された場合(S318:No)、ECU90は、オーバーヒート回避(03制御選択)として、電動ウォーターポンプ74及び電動ファン75の駆動を制御し、電動ファン75及び電動ウォーターポンプ74の作動出力を最大限まで増加させ(S320)、さらに、排気ガス温度低下制御(S322)及び吸入空気増加制御(S324)を実行して終了する。   When it is determined that the coolant temperature WT is higher than the overheat avoidance temperature TW3 (S314: Yes), the ECU 90 compares the coolant temperature WT with the overheat countermeasure temperature TW4, and the coolant temperature WT is higher than the overheat countermeasure temperature TW4. It is determined whether or not (S318). When it is determined that the cooling water temperature WT is equal to or lower than the overheat countermeasure temperature TW4 (S318: No), the ECU 90 controls the driving of the electric water pump 74 and the electric fan 75 to avoid overheating (03 control selection), and The operation output of the fan 75 and the electric water pump 74 is increased to the maximum (S320), exhaust gas temperature lowering control (S322) and intake air increase control (S324) are executed, and the process is terminated.

ここで、S322の排気ガス温度低下制御では、ECU90は、図9に示すように、排気ガス温度低下制御を実行するか否かを判定する(S400)。排気ガス温度低下制御を実行するか否かの判定は、S314(図7参照)における冷却水温度WTがオーバーヒート回避温度TW3より高いか否かに関する判定結果を用いればよい。排気ガス温度低下制御を実行しないと判定された場合(S400:No)、このままこの制御を終了する。排気ガス温度低下制御を実行すると判定された場合(S400:Yes)、ECU90は、インジェクタ17を制御して空気過剰率λ=1とするフィードバック制御、すなわち、インジェクタ17から噴射される燃料と吸入空気とからなる混合ガスの空燃比を理論空燃比に設定するフィードバック制御を停止する(S402)。そして、ECU90は、エンジン回転数及びエンジン負荷等から定まる空気過剰率λ=1での運転における燃料量Qλ(以下、「λ1運転用燃料量Qλ」と略記する)を読み込むと共に(S404)、このλ1運転用燃料量Qλに予め設定されたリーン運転化度合いに応じたリーン化係数を乗じて減量された燃料量を算出、設定し、インジェクタ17による燃料噴射量を制御して混合気の空燃比を理論空燃比よりリーン側に設定する(S406)。さらに、ECU90は、点火プラグ18による点火時期SAに対しても同様に、予め設定されたリーン運転化度合いに応じたリーン化係数を乗じて進角された点火時期SAを算出、設定し、点火プラグ18による点火時期SAを制御して点火時期SAを進角側に設定して終了する(S408)。これにより、空燃比を理論空燃比よりリーン側に設定することでエンジン本体2での発生熱量を低減できると共に、点火時期SAを進角側に設定することで点火進角効果によりリーン化による出力(TRQ)低下を最小限に抑制することができる。なお、排気ガス温度低下制御を実行しても冷却水温度WTが所定温度、ここでは、オーバーヒート回避温度TW3よりも下がらなかった場合、リーン化係数を段階的に変更し(後述する図11参照)リーン運転化度合いを強化するように制御すればよい。   Here, in the exhaust gas temperature lowering control of S322, the ECU 90 determines whether or not to execute the exhaust gas temperature lowering control as shown in FIG. 9 (S400). The determination as to whether or not to execute the exhaust gas temperature lowering control may be made using the determination result regarding whether or not the coolant temperature WT in S314 (see FIG. 7) is higher than the overheat avoidance temperature TW3. If it is determined not to execute the exhaust gas temperature lowering control (S400: No), this control is terminated as it is. If it is determined that the exhaust gas temperature lowering control is to be executed (S400: Yes), the ECU 90 controls the injector 17 so that the excess air ratio λ = 1, that is, the fuel injected from the injector 17 and the intake air Feedback control for setting the air-fuel ratio of the mixed gas to the stoichiometric air-fuel ratio is stopped (S402). Then, the ECU 90 reads the fuel amount Qλ (hereinafter abbreviated as “λ1 operating fuel amount Qλ”) in the operation with the excess air ratio λ = 1 determined from the engine speed, the engine load, and the like (S404). The fuel amount reduced by multiplying the λ1 operating fuel amount Qλ by a leaning coefficient corresponding to a preset lean operation degree is calculated and set, and the fuel injection amount by the injector 17 is controlled to control the air-fuel ratio of the mixture Is set to be leaner than the stoichiometric air-fuel ratio (S406). Further, the ECU 90 calculates and sets the ignition timing SA advanced by multiplying the ignition timing SA by the spark plug 18 by a leaning coefficient corresponding to a preset lean operation degree, The ignition timing SA by the plug 18 is controlled to set the ignition timing SA to the advance side, and the process ends (S408). As a result, the amount of heat generated in the engine body 2 can be reduced by setting the air-fuel ratio to be leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, and the output by leaning can be achieved by setting the ignition timing SA to the advance angle side. (TRQ) A decrease can be minimized. If the cooling water temperature WT does not fall below the predetermined temperature, here, the overheat avoidance temperature TW3, even when the exhaust gas temperature lowering control is executed, the leaning coefficient is changed stepwise (see FIG. 11 described later). What is necessary is just to control so that the lean operation degree may be strengthened.

S324の吸入空気増加制御では、ECU90は、図10に示すように、まず、タービン51に導入される排気ガス量を制限するなどの過給圧上限制御を実行中か否かを判定する(S500)。過給圧上限制御を実行中でないと判定された場合(S500:No)、このままこの制御を終了する。過給圧上限制御を実行中であると判定された場合(S500:Yes)、ECU90は、過給圧上限値に予め設定されたアップ係数を乗じ過給圧を一時的に高く設定し、ウエストゲートバルブ44を制御してウエストゲートバルブ44の開度を過給圧の増加分に応じた開度まで減少させる(S502)。これにより、ウエストゲートバルブ44を制御して過給圧を増加しエンジン本体2に吸入される吸入空気量を増加側に設定することで、リーン化による出力(TRQ)低下をさらに抑制することができる。   In the intake air increase control in S324, the ECU 90 first determines whether or not supercharging pressure upper limit control such as limiting the amount of exhaust gas introduced into the turbine 51 is being executed as shown in FIG. 10 (S500). ). When it is determined that the supercharging pressure upper limit control is not being executed (S500: No), this control is terminated as it is. When it is determined that the supercharging pressure upper limit control is being executed (S500: Yes), the ECU 90 sets the supercharging pressure temporarily high by multiplying the supercharging pressure upper limit value by a preset up factor, and the waist The gate valve 44 is controlled to reduce the opening degree of the waste gate valve 44 to an opening degree corresponding to the increase in the supercharging pressure (S502). As a result, by controlling the wastegate valve 44 to increase the supercharging pressure and setting the intake air amount sucked into the engine body 2 to the increase side, it is possible to further suppress the output (TRQ) decrease due to leaning. it can.

図11は、エンジン401において、等トルク下(TRQ一定)における空燃比A/Fと吸気管圧力MV、点火時期SA、タービン51入口排気ガス温度Tinとの関係の一例を示す線図である。上述のように、インジェクタ17を制御してエンジン本体2の燃料と吸入空気との混合気の空燃比を理論空燃比よりリーン側に設定してエンジン本体2での発生熱量を低減すると共に、点火プラグ18を制御してエンジン本体2の点火時期を進角側に設定し、ウエストゲートバルブ44を制御して過給圧を増加しエンジン本体2に吸入される吸入空気量を増加側に設定することでトルクをほぼ一定に維持した場合でも、タービン51入口排気ガス温度Tinを十分に低下させることができることが理解できる。 11, in the engine 401, is a diagram showing an air-fuel ratio A / F intake pipe pressure MV, the ignition timing SA, an example of the relationship between the turbine 51 inlet exhaust gas temperature T in under equal torque (TRQ constant) . As described above, the injector 17 is controlled to set the air / fuel ratio of the fuel / intake air mixture in the engine body 2 to be leaner than the stoichiometric air / fuel ratio, thereby reducing the amount of heat generated in the engine body 2 and ignition. The plug 18 is controlled to set the ignition timing of the engine body 2 to the advance side, and the wastegate valve 44 is controlled to increase the supercharging pressure and set the intake air amount sucked into the engine body 2 to the increase side. substantially even when kept constant, it can be understood that it is possible to sufficiently lower the turbine 51 inlet exhaust gas temperature T in the torque by.

再び図7に戻って、冷却水温度WTがオーバーヒート対策温度TW4より高いと判定された場合(S318:Yes)、ECU90は、オーバーヒート対策(04制御選択)として、スロットルバルブ8の開度を減少させると共にウエストゲートバルブ44の開度を増加させて過給圧を低減することで、エンジン本体2の出力を低下し、エンジン本体2から排出される排気ガスの温度自体を低下させて終了する(S326)。   Returning to FIG. 7 again, when it is determined that the coolant temperature WT is higher than the overheat countermeasure temperature TW4 (S318: Yes), the ECU 90 decreases the opening of the throttle valve 8 as an overheat countermeasure (04 control selection). At the same time, by increasing the opening degree of the wastegate valve 44 and reducing the supercharging pressure, the output of the engine body 2 is lowered, and the temperature of the exhaust gas discharged from the engine body 2 itself is lowered and the process ends (S326). ).

以上で説明した本発明の実施例に係るエンジン401によれば、エンジン本体2を冷却する冷却系から独立したタービン冷却系70によりターボチャージャ5に排気ガスを導入する排気ガス導入部60を冷却すると共に、触媒装置10の第2触媒10bに導入される排気ガスの温度に基づいてタービン冷却系70の冷却水流量を調節することから、熱負荷が高い運転領域ではオーバーヒートを確実に防止することができる。一方、熱負荷が低い運転領域では、触媒装置10の温度の下がりすぎを防止し触媒装置10における適正な触媒浄化性能を維持することができると共に、排気ガス温度の下がりすぎによる排気エネルギーの低下を抑制することができ、この結果、ターボレスポンスの悪化も防止することができる。また、タービン冷却系70がエンジン本体2を冷却する冷却系から独立して別系統で設けられていることから、タービン冷却系70を循環する冷却水の温度制御がし易く、当該タービン冷却系70を循環する冷却水の温度をエンジン1の運転状態に応じてすばやく適正な温度に設定することができる。   According to the engine 401 according to the embodiment of the present invention described above, the exhaust gas introduction unit 60 that introduces exhaust gas into the turbocharger 5 is cooled by the turbine cooling system 70 independent of the cooling system that cools the engine body 2. At the same time, since the cooling water flow rate of the turbine cooling system 70 is adjusted based on the temperature of the exhaust gas introduced into the second catalyst 10b of the catalyst device 10, it is possible to reliably prevent overheating in an operation region where the heat load is high. it can. On the other hand, in the operation region where the heat load is low, it is possible to prevent the temperature of the catalyst device 10 from excessively decreasing and maintain an appropriate catalyst purification performance in the catalyst device 10, and to reduce exhaust energy due to excessively low exhaust gas temperature. As a result, it is possible to prevent the turbo response from deteriorating. Further, since the turbine cooling system 70 is provided as a separate system independently of the cooling system for cooling the engine body 2, the temperature of the cooling water circulating in the turbine cooling system 70 can be easily controlled, and the turbine cooling system 70 The temperature of the cooling water circulating through the engine can be quickly set to an appropriate temperature according to the operating state of the engine 1.

さらに、以上で説明した本発明の実施例に係るエンジン401によれば、エンジン本体2による熱負荷を軽減可能な熱負荷軽減部480を備え、ECU90は、冷却水温度センサ95が検出する冷却水温度WTがターボチャージャ5のオーバーヒートを事前に回避するためのオーバーヒート回避温度TW3よりも高い場合に熱負荷軽減部480を制御して排気ガスによる熱負荷を軽減する。したがって、ターボチャージャ5が未だオーバーヒートしていないもののオーバーヒート寸前の状態において、熱負荷軽減部480によりエンジン本体2側で熱負荷を低減することができることから、排気ガスの温度を低下させることができ、これにより、ターボチャージャ5のオーバーヒートを確実に防止することができる。   Furthermore, the engine 401 according to the embodiment of the present invention described above includes the thermal load reducing unit 480 that can reduce the thermal load due to the engine body 2, and the ECU 90 detects the cooling water detected by the cooling water temperature sensor 95. When the temperature WT is higher than the overheat avoidance temperature TW3 for avoiding overheating of the turbocharger 5 in advance, the thermal load reduction unit 480 is controlled to reduce the heat load due to the exhaust gas. Therefore, since the thermal load can be reduced on the engine body 2 side by the thermal load reducing unit 480 in a state just before overheating although the turbocharger 5 has not yet overheated, the temperature of the exhaust gas can be lowered, Thereby, overheating of the turbocharger 5 can be reliably prevented.

さらに、以上で説明した本発明の実施例に係るエンジン401によれば、熱負荷軽減部480は、エンジン本体2の燃焼室13に燃料を供給可能なインジェクタ17を有し、ECU90は、冷却水温度センサ95が検出する冷却水温度WTがオーバーヒート回避温度TW3よりも高い場合に、インジェクタ17を制御してエンジン本体2の燃料と吸入空気との混合気の空燃比を理論空燃比よりリーン側に設定する。したがって、ターボチャージャ5が未だオーバーヒートしていないもののオーバーヒート寸前の状態において、空燃比を理論空燃比よりリーン側に設定することで、エンジン本体2での発生熱量を確実に低減できる。   Furthermore, according to the engine 401 according to the embodiment of the present invention described above, the thermal load reducing unit 480 includes the injector 17 capable of supplying fuel to the combustion chamber 13 of the engine body 2, and the ECU 90 includes cooling water. When the cooling water temperature WT detected by the temperature sensor 95 is higher than the overheat avoidance temperature TW3, the injector 17 is controlled so that the air-fuel ratio of the mixture of fuel and intake air of the engine body 2 is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. Set. Therefore, the amount of heat generated in the engine body 2 can be reliably reduced by setting the air-fuel ratio to be leaner than the stoichiometric air-fuel ratio in a state just before overheating although the turbocharger 5 has not yet overheated.

さらに、以上で説明した本発明の実施例に係るエンジン401によれば、熱負荷軽減部480は、エンジン本体2の燃焼室13で燃料と吸入空気との混合気に点火する点火プラグ18を有し、ECU90は、冷却水温度センサ95が検出する冷却水温度WTがオーバーヒート回避温度TW3よりも高い場合に、点火プラグ18を制御してエンジン本体2の点火時期を進角側に設定する。したがって、ターボチャージャ5が未だオーバーヒートしていないもののオーバーヒート寸前の状態において、空燃比を理論空燃比よりリーン側に設定した場合でも、点火時期を進角側に設定することで、点火進角効果によりリーン化による出力低下を最小限に抑制することができ、燃費悪化も抑制することができる。   Furthermore, according to the engine 401 according to the embodiment of the present invention described above, the thermal load reducing unit 480 has the spark plug 18 that ignites the mixture of fuel and intake air in the combustion chamber 13 of the engine body 2. When the coolant temperature WT detected by the coolant temperature sensor 95 is higher than the overheat avoidance temperature TW3, the ECU 90 controls the spark plug 18 to set the ignition timing of the engine body 2 to the advance side. Therefore, even when the air / fuel ratio is set to be leaner than the stoichiometric air / fuel ratio when the turbocharger 5 has not yet overheated but is about to overheat, by setting the ignition timing to the advance side, Output reduction due to leaning can be suppressed to a minimum, and fuel consumption deterioration can also be suppressed.

さらに、以上で説明した本発明の実施例に係るエンジン401によれば、熱負荷軽減部480は、エンジン本体2に吸入される吸入空気量を調節するウエストゲートバルブ44を有し、ECU90は、冷却水温度センサ95が検出する冷却水温度WTがオーバーヒート回避温度TW3よりも高い場合に、ウエストゲートバルブ44を制御してエンジン本体2に吸入される吸入空気量を増加側に設定する。したがって、ターボチャージャ5が未だオーバーヒートしていないもののオーバーヒート寸前の状態において、空燃比を理論空燃比よりリーン側に設定した場合でも、ウエストゲートバルブ44を制御して過給圧を増加しエンジン本体2に吸入される吸入空気量を増加側に設定することで、リーン化による出力低下をさらに抑制することができる。   Furthermore, according to the engine 401 according to the embodiment of the present invention described above, the thermal load reduction unit 480 includes the wastegate valve 44 that adjusts the intake air amount sucked into the engine body 2, and the ECU 90 includes: When the coolant temperature WT detected by the coolant temperature sensor 95 is higher than the overheat avoidance temperature TW3, the wastegate valve 44 is controlled to set the intake air amount sucked into the engine body 2 to the increase side. Therefore, even if the turbocharger 5 has not yet overheated, but the air-fuel ratio is set to be leaner than the stoichiometric air-fuel ratio in a state just before overheating, the supercharging pressure is increased by controlling the wastegate valve 44 to increase the supercharging pressure. By setting the intake air amount sucked into the increase side, it is possible to further suppress the output decrease due to leaning.

さらに、以上で説明した本発明の実施例に係るエンジン401によれば、エンジン本体2のエンジン回転数を検出するクランク角センサ91と、エンジン本体2のエンジン負荷を検出するスロットルポジションセンサ92とを備え、ECU90は、クランク角センサ91が検出するエンジン回転数及びスロットルポジションセンサ92が検出するエンジン負荷に基づいてオーバーヒート回避温度TW3を設定する。したがって、オーバーヒートしやすい運転状態では冷却水温度WTが相対的に低い温度でもオーバーヒート回避に移行する一方、オーバーヒートしにくい運転状態では冷却水温度WTが相対的に高い温度になってからオーバーヒート回避に移行するように制御されることから、オーバーヒートを確実に回避することができると共に、不必要に空燃比がリーン側に設定されることを抑制することができ、空燃比がストイキからずれている期間を最小限に抑制することができる。この結果、排気浄化性能が悪化することを抑制することができる。   Furthermore, according to the engine 401 according to the embodiment of the present invention described above, the crank angle sensor 91 for detecting the engine speed of the engine body 2 and the throttle position sensor 92 for detecting the engine load of the engine body 2 are provided. The ECU 90 sets the overheat avoidance temperature TW3 based on the engine speed detected by the crank angle sensor 91 and the engine load detected by the throttle position sensor 92. Therefore, in an operation state in which overheating is likely to occur, transition to overheating is avoided even when the cooling water temperature WT is relatively low. In an operation state in which overheating is difficult, overheating is avoided after the cooling water temperature WT becomes relatively high. Therefore, overheating can be reliably avoided, and the air-fuel ratio can be prevented from being set to the lean side unnecessarily. It can be minimized. As a result, it is possible to prevent the exhaust purification performance from deteriorating.

なお、上述した本発明の実施例に係る内燃機関は、上述した実施例に限定されず、特許請求の範囲に記載された範囲で種々の変更が可能である。以上の説明では、吸入空気量調節手段は、ウエストゲートバルブ44であるものとして説明したが、スロットルバルブ8の上限開度に余裕があればこのスロットルバルブ8により構成してもよい。   The internal combustion engine according to the above-described embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope described in the claims. In the above description, the intake air amount adjusting means has been described as being the waste gate valve 44. However, the throttle valve 8 may be configured if there is a margin in the upper limit opening of the throttle valve 8.

以上のように、本発明に係る内燃機関は、オーバーヒートを確実に防止するとことができると共に、触媒浄化性能を維持することができるものであり、過給機を備える種々の内燃機関に適用して好適である。   As described above, the internal combustion engine according to the present invention can reliably prevent overheating and maintain catalyst purification performance, and is applied to various internal combustion engines equipped with a supercharger. Is preferred.

本発明の実施例1に係るエンジンの概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the engine which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例1に係るエンジンのタービン冷却制御の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the turbine cooling control of the engine which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例1に係るエンジンの第2触媒入口排気ガス温度と電動ウォーターポンプの制御電流との関係を示す線図である。It is a diagram which shows the relationship between the 2nd catalyst inlet exhaust gas temperature of the engine which concerns on Example 1 of this invention, and the control current of an electric water pump. 本発明の実施例2に係るエンジンの第1触媒バイパス停止制御の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the 1st catalyst bypass stop control of the engine which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の実施例3に係るエンジンが備えるターボチャージャの要部の構成を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the principal part of the turbocharger with which the engine which concerns on Example 3 of this invention is provided. 本発明の実施例4に係るエンジンの概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the engine which concerns on Example 4 of this invention. 本発明の実施例4に係るエンジンのタービン冷却制御の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the turbine cooling control of the engine which concerns on Example 4 of this invention. 本発明の実施例4に係るエンジンのエンジン回転数、エンジン負荷とオーバーヒート回避温度との関係を示す線図である。It is a diagram which shows the relationship between the engine speed of the engine which concerns on Example 4 of this invention, an engine load, and overheat avoidance temperature. 本発明の実施例4に係るエンジンの排気ガス温度低下制御の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the exhaust gas temperature fall control of the engine which concerns on Example 4 of this invention. 本発明の実施例4に係るエンジンの吸入空気増加制御の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the intake air increase control of the engine which concerns on Example 4 of this invention. 本発明の実施例4に係るエンジンの空燃比と吸気管圧力、点火時期、タービン入口排気ガス温度との関係の一例を示す線図である。It is a diagram which shows an example of the relationship between the air fuel ratio of the engine which concerns on Example 4 of this invention, an intake pipe pressure, ignition timing, and turbine inlet exhaust gas temperature.

符号の説明Explanation of symbols

1、201、301、401 エンジン(内燃機関)
2 エンジン本体(内燃機関本体)
3 吸気通路
4 排気通路
5、305 ターボチャージャ(過給手段)
8 スロットルバルブ
10 触媒装置
10a 第1触媒
10b 第2触媒
11 ピストン
12 シリンダボア
13 燃焼室
15 吸気ポート
16 排気ポート
17 インジェクタ(燃料供給手段)
18 点火プラグ(点火手段)
19 クランクシャフト
41 排気マニホールド(排気導入通路)
42 排気管
43 ウエストゲート通路
44 ウエストゲートバルブ(吸入空気量調節手段)
45 バイパス通路
46 第1触媒通路
47 流路制御弁(流路制御手段)
51、351 タービン
52、352 コンプレッサ
53、353 タービンホイール
54、354 タービンハウジング
55、355 コンプレッサインペラ
56、356 コンプレッサハウジング
57、357 ロータシャフト
60、360 排気ガス導入部
70、370 タービン冷却系(過給手段冷却系)
71、371 ウォータージャケット(排気ガス導入部冷却手段)
72、372 冷却水循環通路(冷却媒体通路)
73、373 ラジエータ
74、374 電動ウォーターポンプ(流量調節手段)
75、375 電動ファン(ラジエータ冷却手段)
90 ECU(制御手段)
91 クランク角センサ(回転速度検出手段)
92 スロットルポジションセンサ(負荷検出手段)
93 A/Fセンサ
94 第2触媒入口排気ガス温度センサ(排気ガス温度検出手段)
95 冷却水温度センサ(冷却媒体温度検出手段)
364 スクロール壁
480 熱負荷軽減部(熱負荷軽減手段)
1, 201, 301, 401 Engine (Internal combustion engine)
2 Engine body (Internal combustion engine body)
3 Intake passage 4 Exhaust passage 5, 305 Turbocharger (supercharging means)
8 Throttle valve 10 Catalyst device 10a First catalyst 10b Second catalyst 11 Piston 12 Cylinder bore 13 Combustion chamber 15 Intake port 16 Exhaust port 17 Injector (fuel supply means)
18 Spark plug (ignition means)
19 Crankshaft 41 Exhaust manifold (exhaust introduction passage)
42 Exhaust pipe 43 Wastegate passage 44 Wastegate valve (intake air amount adjusting means)
45 Bypass passage 46 First catalyst passage 47 Flow path control valve (flow path control means)
51, 351 Turbine 52, 352 Compressor 53, 353 Turbine wheel 54, 354 Turbine housing 55, 355 Compressor impeller 56, 356 Compressor housing 57, 357 Rotor shaft 60, 360 Exhaust gas introduction part 70, 370 Turbine cooling system (supercharging means) Cooling system)
71,371 Water jacket (exhaust gas inlet cooling means)
72,372 Cooling water circulation passage (cooling medium passage)
73, 373 Radiator 74, 374 Electric water pump (flow rate adjusting means)
75, 375 Electric fan (radiator cooling means)
90 ECU (control means)
91 Crank angle sensor (rotational speed detection means)
92 Throttle position sensor (load detection means)
93 A / F sensor 94 Second catalyst inlet exhaust gas temperature sensor (exhaust gas temperature detection means)
95 Cooling water temperature sensor (cooling medium temperature detection means)
364 Scroll Wall 480 Thermal Load Reduction Unit (thermal load reduction means)

Claims (9)

内燃機関本体から排気ガスを排出すると共に、該排気ガスを浄化する触媒を有する排気通路と、
排気ガス導入部を介して導入される前記排気ガスにより駆動することで前記内燃機関本体への吸入空気を圧縮して過給する過給手段と、
冷却媒体により前記排気ガス導入部を冷却可能な排気ガス導入部冷却手段と、前記内燃機関本体を冷却する冷却系から独立して前記冷却媒体を前記排気ガス導入部冷却手段に循環可能な冷却媒体通路と、前記冷却媒体通路を循環する前記冷却媒体を冷却可能なラジエータと、前記排気ガス導入部冷却手段に供給される前記冷却媒体の流量を調節可能な流量調節手段とを有する過給手段冷却系と、
前記触媒に導入される前記排気ガスの温度を検出する排気ガス温度検出手段と、
前記排気ガス温度検出手段が検出した前記排気ガスの温度に基づいて前記流量調節手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする、
内燃機関。
Exhaust gas exhaust from the internal combustion engine body, and an exhaust passage having a catalyst for purifying the exhaust gas;
Supercharging means for compressing and supercharging the intake air to the internal combustion engine body by being driven by the exhaust gas introduced through an exhaust gas introduction unit;
An exhaust gas introduction part cooling means capable of cooling the exhaust gas introduction part by a cooling medium; and a cooling medium capable of circulating the cooling medium to the exhaust gas introduction part cooling means independently of a cooling system for cooling the internal combustion engine body. Cooling means cooling comprising a passage, a radiator capable of cooling the cooling medium circulating in the cooling medium passage, and a flow rate adjusting means capable of adjusting a flow rate of the cooling medium supplied to the exhaust gas introduction portion cooling means. The system,
Exhaust gas temperature detecting means for detecting the temperature of the exhaust gas introduced into the catalyst;
Control means for controlling the flow rate adjusting means based on the temperature of the exhaust gas detected by the exhaust gas temperature detecting means,
Internal combustion engine.
前記排気通路は、前記過給手段に前記排気ガスを導入する排気導入通路を有し、
前記過給手段は、前記排気導入通路から導入される排気ガスにより回転駆動するホイールがタービンハウジングに収容されたタービンと、前記ホイールが回転駆動することで回転するインペラがコンプレッサハウジングに収容されたコンプレッサとを有し、
前記排気ガス導入部は、前記排気導入通路と前記タービンハウジングとを含んで構成され、
前記排気ガス導入部冷却手段は、少なくとも前記排気導入通路又は前記タービンハウジングのいずれか一方に設けられることを特徴とする、
請求項1に記載の内燃機関。
The exhaust passage has an exhaust introduction passage for introducing the exhaust gas into the supercharging means,
The supercharging means includes a turbine in which a wheel that is rotationally driven by exhaust gas introduced from the exhaust introduction passage is accommodated in a turbine housing, and a compressor in which an impeller that is rotated when the wheel is rotationally driven is accommodated in a compressor housing. And
The exhaust gas introduction part is configured to include the exhaust introduction passage and the turbine housing,
The exhaust gas introduction part cooling means is provided in at least one of the exhaust introduction passage and the turbine housing,
The internal combustion engine according to claim 1.
前記触媒は、第1触媒と、前記排気ガスの排気方向に対して該第1触媒より下流側に設けられる第2触媒とを有し、
前記排気通路は、前記排気ガスが前記第1触媒をバイパス可能なバイパス通路と、該バイパス通路への前記排気ガスの流れを規制可能な流路制御手段とを有し、
前記排気ガス温度検出手段は、前記第2触媒に導入される前記排気ガスの温度を検出し、
前記制御手段は、前記排気ガスの温度が予め設定されるバイパス規制温度より低い場合に前記流路制御手段を制御して前記バイパス通路への前記排気ガスの流れを規制することを特徴とする、
請求項1又は請求項2に記載の内燃機関。
The catalyst has a first catalyst and a second catalyst provided downstream of the first catalyst with respect to the exhaust direction of the exhaust gas,
The exhaust passage has a bypass passage in which the exhaust gas can bypass the first catalyst, and a flow path control means capable of regulating the flow of the exhaust gas to the bypass passage,
The exhaust gas temperature detecting means detects the temperature of the exhaust gas introduced into the second catalyst,
The control means controls the flow path control means to regulate the flow of the exhaust gas to the bypass passage when the temperature of the exhaust gas is lower than a preset bypass regulation temperature,
The internal combustion engine according to claim 1 or 2.
前記ラジエータを冷却可能なラジエータ冷却手段と、
前記排気ガス導入部を冷却した後の前記冷却媒体の温度を検出する冷却媒体温度検出手段とを備え、
前記制御手段は、前記冷却媒体温度検出手段が検出する前記冷却媒体の温度に基づいて前記ラジエータ冷却手段及び前記流量調節手段を段階的に制御することを特徴とする、
請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の内燃機関。
Radiator cooling means capable of cooling the radiator;
Cooling medium temperature detecting means for detecting the temperature of the cooling medium after cooling the exhaust gas introduction part,
The control means controls the radiator cooling means and the flow rate adjusting means stepwise based on the temperature of the cooling medium detected by the cooling medium temperature detecting means.
The internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3.
前記内燃機関本体による熱負荷を軽減可能な熱負荷軽減手段を備え、
前記制御手段は、前記冷却媒体温度検出手段が検出する前記冷却媒体の温度が前記過給手段のオーバーヒートを事前に回避するためのオーバーヒート回避温度よりも高い場合に前記熱負荷軽減手段を制御して前記排気ガスによる熱負荷を軽減することを特徴とする、
請求項4に記載の内燃機関。
A heat load reducing means capable of reducing the heat load by the internal combustion engine body,
The control means controls the thermal load reducing means when the temperature of the cooling medium detected by the cooling medium temperature detecting means is higher than an overheat avoidance temperature for avoiding overheating of the supercharging means in advance. The thermal load caused by the exhaust gas is reduced,
The internal combustion engine according to claim 4.
前記熱負荷軽減手段は、前記内燃機関本体の燃焼室に燃料を供給可能な燃料供給手段を有し、
前記制御手段は、前記冷却媒体温度検出手段が検出する前記冷却媒体の温度が前記オーバーヒート回避温度よりも高い場合に、前記燃料供給手段を制御して前記内燃機関本体の燃料と吸入空気との混合気の空燃比を理論空燃比よりリーン側に設定することを特徴とする、
請求項5に記載の内燃機関。
The thermal load reducing means has fuel supply means capable of supplying fuel to a combustion chamber of the internal combustion engine body,
When the temperature of the cooling medium detected by the cooling medium temperature detection means is higher than the overheat avoidance temperature, the control means controls the fuel supply means to mix the fuel of the internal combustion engine body and the intake air The air-fuel ratio of the gas is set to be leaner than the theoretical air-fuel ratio,
The internal combustion engine according to claim 5.
前記熱負荷軽減手段は、前記内燃機関本体の燃焼室で燃料と吸入空気との混合気に点火する点火手段を有し、
前記制御手段は、前記冷却媒体温度検出手段が検出する前記冷却媒体の温度が前記オーバーヒート回避温度よりも高い場合に、前記点火手段を制御して前記内燃機関本体の点火時期を進角側に設定することを特徴とする、
請求項5又は請求項6に記載の内燃機関。
The thermal load reducing means includes ignition means for igniting a mixture of fuel and intake air in a combustion chamber of the internal combustion engine body,
The control means controls the ignition means to set the ignition timing of the internal combustion engine body to an advance side when the temperature of the cooling medium detected by the cooling medium temperature detection means is higher than the overheat avoidance temperature. It is characterized by
The internal combustion engine according to claim 5 or 6.
前記熱負荷軽減手段は、前記内燃機関本体に吸入される吸入空気量を調節する吸入空気量調節手段を有し、
前記制御手段は、前記冷却媒体温度検出手段が検出する前記冷却媒体の温度が前記オーバーヒート回避温度よりも高い場合に、前記吸入空気量調節手段を制御して前記内燃機関本体に吸入される吸入空気量を増加側に設定することを特徴とする、
請求項5乃至請求項7のいずれか1項に記載の内燃機関。
The thermal load reducing means includes intake air amount adjusting means for adjusting an intake air amount sucked into the internal combustion engine body,
The control means controls the intake air amount adjusting means when the temperature of the cooling medium detected by the cooling medium temperature detecting means is higher than the overheat avoidance temperature, and the intake air sucked into the internal combustion engine body The amount is set to the increasing side,
The internal combustion engine according to any one of claims 5 to 7.
前記内燃機関本体の回転速度を検出する回転速度検出手段と、
前記内燃機関本体の負荷を検出する負荷検出手段とを備え、
前記制御手段は、前記回転速度検出手段が検出する前記内燃機関本体の回転速度及び前記負荷検出手段が検出する前記内燃機関本体の負荷に基づいて前記オーバーヒート回避温度を設定することを特徴とする、
請求項5乃至請求項8のいずれか1項に記載の内燃機関。
Rotation speed detection means for detecting the rotation speed of the internal combustion engine body;
Load detecting means for detecting a load of the internal combustion engine body,
The control means sets the overheat avoidance temperature based on the rotation speed of the internal combustion engine body detected by the rotation speed detection means and the load of the internal combustion engine body detected by the load detection means.
The internal combustion engine according to any one of claims 5 to 8.
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