JP2009047138A - Internal combustion engine - Google Patents
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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1An 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(CO2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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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 /
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
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
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
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
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(CO2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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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.
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
8
18 Spark plug (ignition means)
19
42
45
51, 351
71,371 Water jacket (exhaust gas inlet cooling means)
72,372 Cooling water circulation passage (cooling medium passage)
73, 373
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 /
95 Cooling water temperature sensor (cooling medium temperature detection means)
364
Claims (9)
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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