JP2016044582A - Warming-up device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、車両における内燃機関の暖機を促進するための内燃機関の暖機装置に関する。 The present disclosure relates to an internal combustion engine warm-up device for promoting warm-up of an internal combustion engine in a vehicle.
一般的に、冷態時における内燃機関(以後、エンジンと称す)は、エンジン始動から通常出力になる暖機状態までの間ある程度の時間を要している。
エンジンの暖機性が悪いと、エンジンの潤滑剤であるオイルの粘度(物性)が高く、ピストンとシリンダとの間及び、クランクシャフトのジャーナル部等の摺動部におけるフリクションが大きく、燃費の悪化を誘発していた。
それら、オイルの粘度を早期に低くするために、エンジンの排気ガスの熱でシリンダブロック等を温めることが提案されている。
In general, an internal combustion engine (hereinafter referred to as an engine) in a cold state requires a certain amount of time from the start of the engine to a warm-up state where normal output is achieved.
If the engine warm-up is poor, the viscosity (physical properties) of the oil, which is the engine lubricant, is high, and the friction between the piston and cylinder and in the sliding part such as the journal part of the crankshaft is large, resulting in poor fuel consumption. Was inducing.
In order to reduce the viscosity of oil at an early stage, it has been proposed to warm a cylinder block or the like with the heat of engine exhaust gas.
例えば、特許文献1には、排気マニホールドから排ガスを分岐する排気導出管と、エンジンブロック内のロワーウォータジャケットより下方に設けられたブロック内排気通路に排ガスを導くブロック導入管と、排気導出管の排ガスを高圧EGRとして吸気通路に導くブロック外通路と、を有している。
排気導出管とブロック導入管とブロック外通路とを三方弁の切換バルブにて連結している。
暖機中、三方弁の切換バルブは、排気導出管とブロック導入管が連通し、排気導出管とブロック外通路とが遮断される。
暖機終了後、三方弁の切換バルブは、排気導出管とブロック外通路とが連通し、排気導出管とブロック導入管が遮断される。
このようにすることで、ブロック内排気通路に排ガス流すことでシリンダの比較的下部を暖機できる。
For example,
The exhaust lead-out pipe, the block introduction pipe, and the outside block passage are connected by a three-way valve switching valve.
During the warm-up, the three-way valve switching valve allows the exhaust outlet pipe and the block introduction pipe to communicate with each other, and the exhaust outlet pipe and the outside block passage are blocked.
After the warm-up, the three-way valve switching valve communicates the exhaust outlet pipe and the outside block passage, and the exhaust outlet pipe and the block inlet pipe are shut off.
By doing in this way, the lower part of a cylinder can be warmed up by making exhaust gas flow into the exhaust passage in a block.
さらに、特許文献2には、シリンダ壁の少なくともピストン下死点近傍を加熱する加熱手段(ガスジャケット)と、前記下死点近傍を冷却する冷却手段(ガスジャケット)と、シリンダ壁の温度を検出する温度センサを有し、目標温度以下の場合には、ガスジャケットに排ガスを流して、シリンダ壁の温度を上昇させて、潤滑油(オイル)の粘度を低減させ、目標温度以上の場合には、ガスジャケット内に新気を導入してシリンダ壁の温度を下げ、油膜切れを防止する。
そして、熱交換された排ガスは、EGRとして再利用される。
Further,
Then, the heat exchanged exhaust gas is reused as EGR.
特許文献1によると、暖機後、三方弁の切換バルブは、排気導出管とブロック外通路と
が連通し、排気導出管とブロック導入管が遮断される。
従って、排ガスをブロック内排気通路に流すことができない。
このため、暖機後において、排ガスによって暖機を続けることができない構造になって
おり、中低負荷トルク領域におけるクランクシャフトのジャーナル部およびコネクチング
ロッド連結部等の各摺動部のオイル粘度を低減させて、エンジン内部抵抗低下に伴う燃費
向上効果を得ることができない。
また、特許文献2には、ガスジャケットとEGR回路への切換を行う切換バルブの開示がない。
従って、暖機後においてもエンジンの稼働状況によっては、エンジン下部の暖機を継続することで、オイルの粘度を減少させて、エンジン稼働時の内部抵抗を低減させ燃費向上が得られない。
According to
Therefore, the exhaust gas cannot flow through the in-block exhaust passage.
For this reason, after warming up, it has a structure that cannot continue warming up with exhaust gas, reducing the oil viscosity of each sliding part such as the journal part of the crankshaft and the connecting rod connecting part in the medium and low load torque range As a result, it is not possible to obtain the fuel efficiency improvement effect accompanying the decrease in engine internal resistance.
Further,
Therefore, even after warm-up, depending on the operating condition of the engine, by continuing warm-up of the lower part of the engine, the viscosity of the oil is reduced, the internal resistance during engine operation is reduced, and fuel efficiency cannot be improved.
これら課題に鑑み、本発明の少なくとも一実施形態の目的は、内燃機関の暖機後においても、中低負荷トルク領域におけるクランクシャフトのジャーナル部およびコネクチングロッド連結部等の各摺動部のオイル粘度を低減させて、内燃機関の燃費向上を図ることを目的とする。 In view of these problems, the object of at least one embodiment of the present invention is to provide the oil viscosity of each sliding portion such as the journal portion of the crankshaft and the connecting rod connecting portion in the medium and low load torque region even after the internal combustion engine is warmed up. The purpose is to improve the fuel consumption of the internal combustion engine.
本発明の少なくとも一実施形態に係る内燃機関の暖機装置は、内燃機関の暖機装置において、
内燃機関のシリンダブロックの側壁に設けられ、内部に排ガスが導入されることで、前記シリンダブロックを加温する排ガスジャケットと、排ガスの一部を取入れる排ガス取入口を有し、内燃機関のEGR回路に連結して、取り入れられた排ガスの一部を供給するEGR配管と、前記EGR配管に配設され、取り入れた排ガスの一部を前記内燃機関のEGR回路と前記排ガスジャケットとに切換える三方弁と、前記三方弁の切換制御を行う弁制御装置と、を備え、前記弁制御装置は、前記内燃機関の回転数と負荷トルクに基づいて、前記排ガスを前記排ガスジャケットと前記EGR回路とに流通する位置または遮断する位置、前記排ガスジャケットのみに流通する位置、前記EGR回路のみに流通する位置に前記三方弁を切換えることを特徴とする。
An internal combustion engine warm-up device according to at least one embodiment of the present invention is an internal combustion engine warm-up device,
An exhaust gas jacket that is provided on a side wall of a cylinder block of the internal combustion engine and that heats the cylinder block by introducing exhaust gas therein, and an exhaust gas intake port that takes in a part of the exhaust gas. An EGR pipe that is connected to a circuit and supplies a part of the taken-in exhaust gas, and a three-way valve that is disposed in the EGR pipe and switches a part of the taken-in exhaust gas to the EGR circuit of the internal combustion engine and the exhaust gas jacket And a valve control device that performs switching control of the three-way valve, and the valve control device distributes the exhaust gas to the exhaust gas jacket and the EGR circuit based on the rotational speed and load torque of the internal combustion engine. The three-way valve is switched to a position to perform or block, a position to flow only to the exhaust gas jacket, and a position to flow only to the EGR circuit. To.
このような構成によると、EGR配管に三方弁を設けることで、内燃機関の暖機中、及び暖機後においても、内燃機関の運転状態によって、シリンダブロックの下部(クランクシャフトに近い部分)を排ガスによる暖機と、EGRによる排ガス浄化とが同時に行える。
従って、内燃機関内部の各摺動部におけるオイルの粘度を低く維持でき、内部抵抗の軽減による燃費向上が可能となる。
更に、EGR配管に三方弁を設けることで、エキゾーストマニホールドの排気経路下流側の排気管に、排ガスジャケットへ排ガスを流す配管を別途接続することが省略でき、これによって、配管を排気管に接属するための接続部材、及び配管のレイアウトの簡素化等が図られ、簡素化による耐久信頼性の向上及びコスト低減が得られる。
According to such a configuration, by providing the three-way valve in the EGR pipe, the lower part of the cylinder block (the part close to the crankshaft) is depending on the operating state of the internal combustion engine even during and after the internal combustion engine is warmed up. Warm-up with exhaust gas and exhaust gas purification with EGR can be performed simultaneously.
Therefore, the viscosity of the oil in each sliding portion inside the internal combustion engine can be kept low, and fuel consumption can be improved by reducing the internal resistance.
Further, by providing a three-way valve in the EGR pipe, it is possible to omit separately connecting a pipe for flowing exhaust gas to the exhaust gas jacket to the exhaust pipe downstream of the exhaust manifold, thereby connecting the pipe to the exhaust pipe. For example, the layout of the connecting member and the piping for the purpose can be simplified, and the durability reliability can be improved and the cost can be reduced by the simplification.
また、いくつかの実施形態では、前記弁制御装置は、前記内燃機関の回転数が低中速回転数領域で、且つ負荷トルクが低トルク領域の場合、又は、高速回転領域で負荷トルクが低中トルク領域の場合に排ガスを前記排ガスジャケットのみに流通する位置に前記三方弁を切換える第1切換制御部を有することを特徴とする。 Further, in some embodiments, the valve control device is configured to reduce the load torque when the rotation speed of the internal combustion engine is in a low / medium speed rotation speed region and the load torque is in a low torque region, or in a high speed rotation region. A first switching control unit is provided for switching the three-way valve to a position where the exhaust gas is circulated only to the exhaust gas jacket in the middle torque region.
このような構成によると、図4の第1領域のように内燃機関の負荷トルクが低い場合又は、内燃機関の回転数が高く、且つ負荷が中負荷の場合には、排ガスジャケットにてシリンダブロックの下部を暖機しておくことにより、オイルの粘性低下を図り、内燃機関の燃費向上が図られる。 According to such a configuration, when the load torque of the internal combustion engine is low as in the first region of FIG. 4 or when the rotational speed of the internal combustion engine is high and the load is medium load, the cylinder block is formed by the exhaust gas jacket. By warming up the lower part of the engine, the viscosity of the oil is reduced and the fuel consumption of the internal combustion engine is improved.
また、いくつかの実施形態では、前記弁制御装置は、前記内燃機関の回転数が低中速回転数領域で、且つ負荷トルクが中負荷トルク領域の場合、排ガスを前記排ガスジャケット及び前記EGR回路に流通する位置に前記三方弁を切換える第2切換制御部を有することを特徴とする。 Further, in some embodiments, the valve control device is configured such that when the rotation speed of the internal combustion engine is in a low / medium speed rotation speed region and a load torque is in a medium load torque region, the exhaust gas is discharged to the exhaust gas jacket and the EGR circuit. It has the 2nd switching control part which switches the said three-way valve to the position which distribute | circulates to a.
このような構成によると、図4の第2領域のように内燃機関が低中速回転数領域で且つ中負荷の場合には、排ガスを前記排ガスジャケット及び前記EGR回路双方に流通させることで、シリンダブロック下部を暖機しておくことによりオイルの粘性低下を図り、内燃機関の燃費向上を図ると共に、吸気通路側に排ガスを供給して、排ガス浄化(NOx低減)が可能となる。 According to such a configuration, when the internal combustion engine is in a low / medium speed rotation speed region and a medium load as in the second region of FIG. 4, the exhaust gas is circulated through both the exhaust gas jacket and the EGR circuit, By warming up the lower part of the cylinder block, the viscosity of the oil is reduced, the fuel consumption of the internal combustion engine is improved, and exhaust gas is supplied to the intake passage side to enable exhaust gas purification (NOx reduction).
また、いくつかの実施形態では、前記弁制御装置は、前記内燃機関の回転数が低中速回転数領域で、且つ負荷トルクが高負荷トルク領域の場合、前記EGR回路のみに排ガスを流通する位置に前記三方弁を切換える第3切換制御部を有することを特徴とする。 In some embodiments, the valve control device distributes exhaust gas only to the EGR circuit when the rotational speed of the internal combustion engine is in a low / medium speed rotational speed region and the load torque is in a high load torque region. It has a 3rd switching control part which switches the said three-way valve to a position, It is characterized by the above-mentioned.
このような構成によると、図4の第3領域のように内燃機関の回転数が低中速回転数領域で且つ、高負荷の場合には、内燃機関の稼働による発熱量が多くなるので排ガスによる暖機を中止して燃焼のノッキングを防止すると共に、EGR回路のみに流通させることで排ガス浄化(NOx低減)を可能とする。 According to such a configuration, as shown in the third region of FIG. 4, when the internal combustion engine is in a low / medium speed rotational region and a high load, the amount of heat generated by the operation of the internal combustion engine increases. The warming-up due to this is stopped to prevent combustion knocking, and exhaust gas purification (NOx reduction) is made possible by circulating only in the EGR circuit.
また、いくつかの実施形態では、前記弁制御装置は、前記内燃機関の回転数が高回転数領域で且つ負荷トルクが高負荷トルク領域の場合、排ガスを前記排ガスジャケット及び前記EGR回路ともに流通を遮断する位置に前記三方弁を切換える第4切換制御部を有することを特徴とする。 In some embodiments, the valve control device distributes exhaust gas along with the exhaust gas jacket and the EGR circuit when the rotational speed of the internal combustion engine is in a high rotational speed region and the load torque is in a high load torque region. It has a 4th switching control part which switches the said three-way valve to the position to interrupt | block.
このようにすることにより、図4の第4領域のように内燃機関が高回転領域且つ、高負荷トルク領域になると排ガス温度が高くなるため、排ガスジャケットによるシリンダブロックの加温によって、潤滑オイルの粘性が過度に低下して、シリンダとピストン及びピストンリング、コネクチングロッドとピストンピン及びクランクピン、クランクシャフトジャーナル部等の各摺動部の焼付きのおそれがあるため、それを防止することができる。 By doing so, the exhaust gas temperature rises when the internal combustion engine is in a high rotation region and a high load torque region as in the fourth region of FIG. 4. Viscosity drops excessively, and there is a risk of seizure of sliding parts such as cylinders, pistons, piston rings, connecting rods, piston pins, crankpins, crankshaft journals, etc., which can be prevented. .
また、いくつかの実施形態では、エンジンオイルの温度が閾値以上に上昇した場合、前記排ガスジャケットへの排ガスの流通を遮断することを特徴とする。 In some embodiments, when the temperature of engine oil rises above a threshold, the flow of exhaust gas to the exhaust gas jacket is blocked.
このような構成によると、エンジンオイルの温度を直接検出して判定するため、オイル温度が上昇し過ぎてオイル粘度が過度に低下して各摺動部の摺動抵抗の増大による燃費悪化を確実に防止できる。さらに、各摺動部の焼付きのおそれがあるため、それを確実に防止することができる。 According to such a configuration, since the temperature of the engine oil is directly detected and determined, the oil temperature is excessively increased, the oil viscosity is excessively decreased, and the deterioration of fuel consumption due to the increase of the sliding resistance of each sliding portion is surely ensured. Can be prevented. Furthermore, since there is a risk of seizure of each sliding portion, it can be reliably prevented.
本発明の少なくとも一実施形態によれば、暖機中、及び暖機後においても、中低負荷トルク領域におけるクランクジャーナル部およびコネクチングロッド連結部等の各摺動部のオイル粘度を低減させて、内燃機関の燃費向上を図ることのできる内燃機関を提供できる。 According to at least one embodiment of the present invention, even during warm-up and after warm-up, the oil viscosity of each sliding portion such as the crank journal portion and the connecting rod connecting portion in the medium and low load torque region is reduced, An internal combustion engine capable of improving the fuel consumption of the internal combustion engine can be provided.
以下、本発明の実施形態を図に基づいて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention only to specific examples unless otherwise specifically described. Only.
(第1実施形態)
図1は本発明の第1実施形態における全体構成概略図を示す。
符号1は、多気筒内燃機関の触媒昇温装置を装備した筒内噴射型内燃機関である。
この筒内噴射型内燃機関1(以後、エンジン1と略称する)は火花点火式の4サイクルエンジンである。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of a first embodiment of the present invention.
This cylinder injection internal combustion engine 1 (hereinafter abbreviated as engine 1) is a spark ignition type four-cycle engine.
エンジン1は、シリンダブロック11と、該シリンダブロック11の上部を閉塞するシリンダヘッド13と、シリンダブロック11内のシリンダ11bに沿って上下方向に摺動するピストン17と、クランクシャフト18と、ピストン17とクランクシャフト18とを連結して、ピストン17の往復運動をクランクシャフト18にて回転運動に変換させるコネクチングロッド17aと、シリンダブロック11の下端部に配設され、エンジン1の各摺動部を潤滑又は冷却するオイルを貯溜するオイルパン19と、を備えている。
The
尚、前記オイルは、図示省略のオイルポンプによって各摺接部に圧送される。
シリンダブロック11は、下部にピストン17の上下運動を回転運動に変換して出力するクランクシャフト18を軸支しているクランクケース12を備えて一体的に形成されている。
シリンダヘッド13の下面とシリンダ11bとピストン17の上面とで燃焼室CCが形成されている。
The oil is pumped to each sliding contact portion by an oil pump (not shown).
The
A combustion chamber CC is formed by the lower surface of the
シリンダブロック11には、エンジン1の温度を適正温度に維持するため、シリンダ11bの外周に沿ってエンジン冷却水が循環するウォータジャケット11aが配設されている。ウォータジャケット11aの下方部には排ガスが導入されてシリンダブロック11の下部領域を加温する排ガスジャケット2が設けられている。
The
また、図2(A)に、図1の排ガスジャケット2のシリンダブロック11の取り付け状態における側面視図、(B)は(A)のA−A断面図を示す。
排ガスジャケット2は、ウォータジャケット11aの下端縁近傍からクランクケース12の上部近傍に亘りシリンダブロック11のシリンダ配列方向に沿った外壁面に配設されている。
排ガスジャケット2のクランクシャフト軸方向の大きさは、クランクシャフト18の長さに略等しく形成されている。
2A is a side view of the
The
The size of the
排ガスジャケット2は、シリンダブロック11のエキゾーストマニホールド14(以後、エキマニ14と略称する)が配設されている側に設けられている。
排ガスジャケット2は、シリンダブロック11の外側面から外方へ突出した環状の壁部12aが形成されている。
環状の壁部12aの頂部(突出先端)には、該頂部全周を覆う蓋部材23がパッキン23aを介して複数のボルト23bにて締結されている。
The
The
A
蓋部材23には、排ガスを排ガスジャケット2の廃熱暖機空間部EHに導入するための排ガス導入管21(図1参照)が取付けられる導入アダプタ26と、廃熱暖機空間部EHに導入された排ガスをマニホールド触媒コンバータ15の下流側に導出させる排ガス導出管22(図1参照)が取付けられる導出アダプタ27が夫々配設されている。
導入アダプタ26は、クランクシャフト18に近い(図2(B)の場合は下側)方に配設され、導出アダプタ27は、ウォータジャケット11aに近い(図2(B)の場合は上側)方に配設されている。
これは、排ガス浄化装置であるマニホールド触媒コンバータ15(以後、触媒コンバータ15と略称する)からの温度の高い排ガスを、オイルが多く貯溜されているオイルパン19、及びクランクシャフトのジャーナル部(図示省略)を速く暖機させるために配置されており、オイルの粘性低減を図るためである。
The
The
This is because an
更に、シリンダヘッド13には、燃焼室CCに新気を導入する吸気ポート13fと、該吸気ポートを開閉する吸気バルブ13bと、燃焼室CCに燃料を噴射する燃料噴射ノズル13dと、燃焼室CCの空気と燃料との混合気を燃焼させる点火プラグ13cと、燃焼室CCの燃焼した燃焼ガス(以後、排ガスと略称する)をエンジン1外に導出する排気ポート13eと、該排気ポート13eを開閉する排気バルブ13aが配設されている。
更に、シリンダヘッド13には、吸気ポート13fに接続され新気を流通させる吸気通路13gが形成されたインレットマニホールド13hと、排気ポート13eに接続され排ガスを導出させる排気通路14eが形成されたエキマニ14と、該エキマニ14に直結したマニホールド触媒コンバータ15が接続されている。
The
Further, the
本発明の第1実施形態に係るEGR配管24は、マニホールド触媒コンバータ15の下流側から排ガスを取り出す低圧EGR配管の例として示し、図3には、この低圧EGR配管24の中間部に、三方弁3を配設した外観概略斜視図を示す。
エキマニ14は、一端側がシリンダヘッド13に取付けられ、他端側に触媒コンバータ15が直結されている。
エキマニ14は、シリンダヘッド13に取付けられ、排気ポート13eに対応した位置に排ガスが通過する開口(開口数は気筒数に同じ数)を有した一端側である取付ベース部14bと、該取付ベース部14bの排ガスが通過する開口に連通して排ガスが流れる各導出部14cと、各導出部14cからの排ガスを集合させる他端側である集合部14aとで構成されている。
The
One end of the
The
エキマニ14の集合部14aの下面(図3参照)には、触媒コンバータ15が直結されている。
触媒コンバータ15の下端側(図3参照)には触媒15a(図1参照)で浄化された排ガスの排ガス流路が下部で略直角に変化すると共に略円錐形状に形成されたロアコーン15bが配設されている。
ロアコーン15bの排出端部には、上流側排気管15cがロアコーン15bと一体的に形成されている。
上流側排気管15cの先端部は、上流側排気管15cと下流側排気管29と連結する自在継手16が配設されている。
自在継手16は、下流側排気管29が車体側(図示省略)に支持され、上流側排気管15cは、触媒コンバータ15及びエキマニ14を介してシリンダブロック11に支持されているため、夫々の相対変位の揺動を吸収するために配設されている。
A
The lower end side of the catalytic converter 15 (see FIG. 3) is provided with a
An
A universal joint 16 connected to the upstream
In the
また、ロアコーン15bの下面側(図3参照)には、EGR回路50用及び排ガスジャケット2用に排ガスを導入させる低圧EGR配管24の排ガス取入口24aが、ロアコーン15b内の排ガス流路内に突出して設けられている。
また、排ガス取入口24aは、先端部を斜めにカットされた形状の傾斜開口部24bを有しており、傾斜開口部24bは、排ガス流路の上流側に向くように配設されている。
傾斜開口部24bを排ガス流路の上流側に向くようにすることで、排ガスの流動圧を利用して、排ガス取入口24aからの排ガスの取入量増加を図っている。
低圧EGR配管24の排ガス流出側は、シリンダヘッド13内に形成された流路13iを介してエンジンの吸気通路13gに排ガスを供給するEGR回路50に連結している。
尚、本実施形態では、排ガス取入口24aの先端部を斜めにカットして、カットした傾斜開口部24bを排ガス流路の上流側に向くように配設したが、排ガス取入口24aの先端部を排ガス流路上流側に屈曲させて、排ガスの流れのラム圧を受けるようにしてもよい。
Further, on the lower surface side of the
Further, the
By making the
The exhaust gas outflow side of the low-
In the present embodiment, the front end of the
低圧EGR配管24の長さ方向中間部には三方弁3が配設されている。
この三方弁3には、排ガス取入口24aを有した上流側低圧EGR配管241と、排ガスをシリンダヘッド13内の流路13iに供給する下流側低圧EGR配管242と、排ガスジャケット2の導入アダプタ26に連結した排ガス導入管21が接続されている。
尚、本実施形態では、低圧EGR配管24の長さ方向中間部には三方弁3を配設した構造にしたが、排ガス導入管21の長手方向中間部に三方弁を配設しても、実質的に同じである。
また、本実施形態では、三方弁3を低圧EGR配管24の中間部に配設したが、図示しない高圧EGR配管に同様に配設することもできる。
A three-
The three-
In the present embodiment, the three-
Further, in the present embodiment, the three-
また、既述の通り、廃熱暖機空間部EHはエキマニ14が配設されている側に設けられていると共に、低圧EGR配管24の排ガス取入口24aをロアコーン15bの下側に配置することで、排ガスジャケット2までの排ガス導入管21の長さを短くすることができ、排ガス温度の低下を極力抑制することで、廃熱暖機空間部EHによる暖機効果を向上させる効果を得ることができる。
Further, as described above, the waste heat warm-up space EH is provided on the side where the
上流側排気管15cには、酸素濃度センサの取付アダプタ15eと、排ガスジャケット2の廃熱暖機空間部EHからの排ガスを上流側排気管15cに戻す排ガス導出管22の端部が連結される戻りアダプタ15dが配設されている。
戻りアダプタ15dは、酸素濃度センサ(図示省略)の取付アダプタ15eと自在継手16との間に配設されている。
戻りアダプタ15dの位置は、排ガス取入口24aと戻りアダプタ15dの位置との差圧により排ガスの循環向上を図るため、排ガス取入口24aよりできる限り下流側にする。
さらに、戻りアダプタ15dの位置は、酸素濃度センサ(図示省略)への影響を回避するため、酸素濃度センサの取付アダプタ15eより下流側にしてある。
また、取付アダプタ15eと戻りアダプタ15dを自在継手16の上流側に配置する理由は、既述の通り、取付アダプタ15eと戻りアダプタ15dがエンジン1側に支持されるため、下流側排気管29との相対変位の揺動を吸収するためである。
The
The
The position of the
Further, the
The reason why the mounting
次に、制御装置5について説明する、エンジン1の運転を制御するエンジン制御装置5Aと、三方弁3の切換えを制御する弁制御装置5Bとを備えている。
弁制御装置5Bには、エンジン1の回転数Nを検知する回転数センサ52の検出信号と、エンジン1の負荷トルクTとしてアクセルペダル51aの踏込み量を検知する負荷トルクセンサ51の検出信号と、オイルパン19に貯溜されているオイルの温度を検知するオイル温度センサ53の検知信号と、が入力される。
Next, the
The
また、弁制御装置5Bには、図7に示すように第1切換制御部56と、第2切換制御部57と、第3切換制御部58と、第4切換制御部59とを備えている。
第1切換制御部56は、図4の第1領域のようにエンジン1の回転数Nが低中速回転数領域で、且つ負荷トルクTが低トルク領域の場合、又は、高速回転領域で負荷トルクが低中トルク領域の場合に排ガスを排ガスジャケット2のみに流通する第1切換位置に三方弁3を切換え操作を実施する。
また、第2切換制御部57は、図4の第2領域のようにエンジン1の回転数Nが低中速回転数領域で、且つ負荷トルクが中負荷トルク領域の場合、排ガスを排ガスジャケット2及びEGR配管24から吸気通路側に流通する第2切換位置に三方弁3を切換え操作を実施する。
Further, the
The first
Further, the second
第3切換制御部58は、図4の第3領域のようにエンジン1の回転数Nが低中回転数領域で、且つ負荷トルクTが高負荷トルク領域の場合、EGR回路のみに排ガスを流通する第3切換位置に三方弁3を切換え操作を実施する。
The third
更に、第4切換制御部59は、図4の第4領域のようにエンジン1の回転数Nが高回転数領域で且つ負荷トルクTが高負荷トルク領域の場合、排ガスを排ガスジャケット2及びEGR回路ともに流通を遮断する第4切換位置に三方弁3を切換え操作を実施する。
Further, the fourth switching control unit 59, when the rotational speed N of the
図4は、本発明の実施形態に係る三方弁3の切換制御マップの一例を示し、図5(A)は、三方弁3の概略配設位置と、三方弁3に接合している配管状況の概略図である。
図5(B)は、図5(A)に沿って各切換え操作位置における排ガス供給先の切換一覧を示す。
図5は、三方弁3の切換位置に対する排ガス流路の切換状況を説明する模式図の一例を示し、図6は、排ガス切換えの制御フローの一例を示す。
なお、図4のマップは、横軸にエンジン回転数Nrpm、縦軸にエンジントルク(負荷トルク)Tkgmで表している。横軸の低回転領域、中回転領域、高回転領域は、運転可能な回転数領域(最大回転数)を略3等分した領域であり、縦軸の低負荷トルク領域、中負荷トルク領域、高負荷トルク領域も同様に、運転可能なトルク領域(最大トルク)を略3等分した領域である。
FIG. 4 shows an example of the switching control map of the three-
FIG. 5B shows an exhaust gas supply destination switching list at each switching operation position along FIG.
FIG. 5 shows an example of a schematic diagram for explaining the switching state of the exhaust gas flow path with respect to the switching position of the three-
In the map of FIG. 4, the horizontal axis represents the engine speed Nrpm, and the vertical axis represents the engine torque (load torque) Tkgm. The low rotation region, medium rotation region, and high rotation region on the horizontal axis are regions obtained by dividing the operable rotation speed region (maximum rotation speed) into approximately three equal parts, and the low load torque region, medium load torque region on the vertical axis, Similarly, the high load torque region is a region obtained by dividing the operable torque region (maximum torque) into approximately three equal parts.
三方弁3の切換により、排ガスの供給パターンは4通りになっている。
三方弁3は、第1切換位置に操作されることによって、排ガスジャケット2に排ガスが供給される第1領域と、第2切換位置に操作されることによって、排ガスジャケット2及び低圧EGR回路に供給される第2領域と、第3切換位置に操作されることによって、低圧EGR回路のみに供給される第3領域と、第4切換位置に操作されることによって、低圧EGR配管24で採取した排ガスを遮断する第4領域とを備えている。
三方弁3の切換制御は弁制御装置5Bによって実施される。
既述の通り、弁制御装置5Bは、エンジン1の回転数センサ52、エンジン1の負荷トルクセンサ51夫々が検知した出力信号に基づいて実施される。
By switching the three-
The three-
Switching control of the three-
As described above, the
図6の制御フローに沿って、弁制御装置5Bによる三方弁3の切換制御の一例について説明する。
ステップS1にてスタートする。
ステップS2において、エンジン1の回転数センサ52からのエンジン回転数Nrpmと、アクセルペダル51aによる負荷トルクTkg−mの検出信号を取入れる。
ステップS3において、エンジン1の運転状態が次の条件になっているかを判断する。
回転数Nが、回転数N1≦N<回転数N3で、且つ、負荷トルクTが、T≦負荷トルクT1(但し、回転数N1はアイドリングより高いエンジン運転状態の低速回転数)。
An example of switching control of the three-
Start in step S1.
In step S2, the engine rotational speed Nrpm from the
In step S3, it is determined whether the operating state of the
The rotational speed N is the rotational speed N1 ≦ N <the rotational speed N3, and the load torque T is T ≦ the load torque T1 (provided that the rotational speed N1 is a low-speed rotational speed in an engine operating state higher than idling).
即ち、エンジン1の回転数Nが低速回転数領域又は中速回転数領域で、負荷トルクがT1以下の低負荷トルク領域にあると判断された場合には、YESを選択して、ステップS4に進み、三方弁3を第1切換位置(図5(B)の第1切換位置)に切換え操作して、排ガスジャケット2に排ガスを流すようにする。その後、ステップS11に進みリターンする。
That is, if it is determined that the engine speed N is in the low speed range or medium speed range and the load torque is in the low load torque range equal to or lower than T1, YES is selected and step S4 is entered. Then, the three-
ステップS3において、NOを選択した場合は、ステップS5に進む。
ステップS5において、エンジン1の運転状態が次の条件になっているかを判断する。
回転数Nが、回転数N3≦N≦回転数N4で、且つ、負荷トルクTが、T<負荷トルクT2(但し、回転数N1<回転数N3<回転数N4(Max)、負荷トルクT1<負荷トルクT2)。
If NO is selected in step S3, the process proceeds to step S5.
In step S5, it is determined whether the operating state of the
The rotational speed N is the rotational speed N3 ≦ N ≦ the rotational speed N4, and the load torque T is T <load torque T2 (where the rotational speed N1 <the rotational speed N3 <the rotational speed N4 (Max) and the load torque T1 < Load torque T2).
即ち、回転数が高速回転数領域で負荷トルクがT2未満の領域にあると判断された場合には、YESを選択して、ステップS4に進み、三方弁3を第1切換位置(図5(B)の第1切換位置)に切換え操作して、排ガスジャケット2に排ガスを流すようにする。その後、ステップS11に進みリターンする。
That is, when it is determined that the rotational speed is in the high speed rotational speed region and the load torque is in the region of less than T2, YES is selected and the process proceeds to step S4, and the three-
このようにして、エンジン1の負荷トルクTが低い場合又は、エンジン1の回転数Nが高く、且つ負荷が中負荷の場合には、三方弁3は、上流側低圧EGR配管241に導入された排ガスを、排ガスジャケット2のみに流通させて、シリンダブロック11の下部を暖機することにより、オイルの粘性低下を図り、エンジン1の燃費向上を図ることができる。
In this way, when the load torque T of the
ステップS5において、NOを選択した場合は、ステップS6に進む。
ステップS6において、エンジン1の運転状態が次の条件になっているかを判断する。
回転数Nが、回転数N1≦N<回転数N3で、且つ、負荷トルクTが、負荷トルクT1≦T<負荷トルクT2
If NO is selected in step S5, the process proceeds to step S6.
In step S6, it is determined whether the operating state of the
The rotational speed N is the rotational speed N1 ≦ N <the rotational speed N3, and the load torque T is the load torque T1 ≦ T <load torque T2.
即ち、回転数Nが高速回転数領域で、負荷トルクTがT1〜T2の領域にあると判断された場合にはYESを選択して、ステップS7に進む。
ステップS7において、三方弁3を第2切換位置(図5(B)の第2切換位置)に操作し、ステップS11に進む。
That is, if it is determined that the rotational speed N is in the high speed rotational speed region and the load torque T is in the region of T1 to T2, YES is selected and the process proceeds to step S7.
In step S7, the three-
このようにして、エンジン1が低速または中速の回転数N1≦N<回転数N3で、且つ負荷トルクTが中負荷トルク領域の場合には、排ガスを排ガスジャケット2及び下流側低圧EGR配管242の双方に流通させることで、シリンダブロック11の下部を暖機しておくことによりオイルの粘性低下を図り、エンジン1の燃費向上を図ると共に、吸気経路に接続する下流側低圧EGR配管242に排ガスを流通させて、排ガス浄化(NOx低減)が可能としている。
この場合においても、負荷トルクTが比較的小さい(T2kg−m未満)なので、シリンダブロック11の下部を暖機しても燃焼ノッキングの心配はない。
In this way, when the
Also in this case, since the load torque T is relatively small (less than T2 kg-m), there is no fear of combustion knocking even if the lower part of the
更に、ステップS6でNOを選択した場合は、ステップS8に進む。 Further, if NO is selected in step S6, the process proceeds to step S8.
ステップS8において、エンジン1の運転状態が次の条件になっているかを判断する。
回転数Nが、回転数N1≦N≦回転数N2で、且つ、負荷トルクTが、T≧負荷トルクT2(但し、回転数N2<回転数N3)
そして、YESの場合は、ステップS9に進み、三方弁3を第3操作位置(図5(B)の第3切換位置)に操作し、ステップS11に進む。
In step S8, it is determined whether the operating state of the
The rotational speed N is the rotational speed N1 ≦ N ≦ the rotational speed N2, and the load torque T is T ≧ load torque T2 (where the rotational speed N2 <the rotational speed N3).
In the case of YES, the process proceeds to step S9, the three-
このようにして、エンジン1の回転数Nが、低速から中速範囲の回転数N1≦N≦回転数N2で且つ、負荷トルクTが高負荷トルク領域のT≧トルクT2場合には、エンジン1の運転による発熱量が多くなるので、回転数が第2領域の回転数より低い(回転数N2<回転数N3)状態時に、排ガスによる暖機を中止して燃焼のノッキングを防止すると共に、吸気経路に接続する下流側低圧EGR配管242への排ガス供給量を増加させて排ガス浄化(NOx低減)を促進する。
尚、図4の切換制御マップにおいて、第3領域の回転数Nを回転数N2<回転数N3として、差を設定したのは、エンジン1の高負荷の場合は、ノッキングが発生し易くなる領域なので、回転数Nを低めにすることで、ノッキング発生防止を安全側にしたものである。
In this way, when the rotational speed N of the
In the switching control map of FIG. 4, the difference is set such that the rotational speed N of the third region is the rotational speed N2 <the rotational speed N3. The region where knocking is likely to occur when the
更に、ステップS8でNOを選択した場合は、ステップS10に進み、三方弁3を第4切換位置(図5(B)の第4切換位置)に切換え操作して、ステップS11に進む。
ステップS8でNOを選択した場合は、エンジン1の運転状態は次の条件になっていると判断する。
回転数Nが、回転数N2<Nで、且つ、負荷トルクTが、負荷トルクT2<T
Further, if NO is selected in step S8, the process proceeds to step S10, the three-
If NO is selected in step S8, it is determined that the operating state of the
The rotational speed N is the rotational speed N2 <N, and the load torque T is the load torque T2 <T.
この場合は、エンジン1は高トルク、高回転になっているので、シリンダブロック11が高温になってノッキング及びオイル粘度の過低下によるクランクシャフト18のジャーナル部およびコネクチングロッド連結部等の各摺動部の焼付きを防止するため、三方弁3からの排ガスジャケット2及び、低圧EGRは作動させないようにEGR回路50への排ガス流通を遮断する。
In this case, since the
このように低圧EGR配管24の中間部に三方弁3を設けることで、暖機終了後であっても、負荷トルクTが低中負荷トルク領域において、シリンダブロック11の下部(クランクシャフト18に近い部分)を排ガスによる暖機が継続できる。
従って、中低負荷トルク領域におけるクランクシャフト18のジャーナル部およびコネ
クチングロッド連結部等の各摺動部におけるオイルの粘度を低く維持でき、内部抵抗の軽
減による燃費向上が可能となる。
更に、低圧EGR配管24に三方弁3を設けることで、エキゾーストマニホールドの排気経路下流側のロアコーン15bに、排ガスジャケット2へ排ガスを流す配管を別途接続することが省略でき、配管を排気管に接続するための接続部材、配管のレイアウトの簡素化等が図られ、簡素化による耐久信頼性の向上及びコスト低減が図られる。
By providing the three-
Therefore, the viscosity of the oil in each sliding portion such as the journal portion of the
Further, by providing the three-
なお、以上説明した第1実施形態の弁制御装置5Bの制御は、エンジンの暖機完了の有無にかかわらず、すなわち、暖機中及び暖機完了後においてエンジン回転数とエンジン負荷の運転条件に基づいて制御されるものであるが、エンジンの暖機完了までの制御として実行してもよいことは勿論であり、その場合には、エンジンの暖機促進が効果的に得られる。
Note that the control of the
(第2実施形態)
次に、弁制御装置5Bの他の例として、図8に弁制御装置5Cを示す。図9を参照して制御フローについて説明する。
第2実施形態は、第1実施形態に加えて、エンジンオイルの温度が閾値以上に上昇した場合、前記排ガスジャケット2への排ガスの供給を停止することを特徴とする。
(Second Embodiment)
Next, FIG. 8 shows a
The second embodiment is characterized in that, in addition to the first embodiment, the supply of exhaust gas to the
図8に示すように、弁制御装置5Cは、第1切換制御部56と、第2切換制御部57と、第3切換制御部58と、第4切換制御部59とに加えて、オイル温度判定部55を備えている。
オイル温度判定部55は、オイルパン19に貯溜されているオイルの温度を検知するオイル温度センサ53の検知信号が閾値温度に達した時に、排ガスジャケット2による加温が完了したと判定して、排ガスジャケット2への排ガス供給を停止する。
この閾値温度としては、オイル温度が上昇し過ぎてオイル粘度が過度に低下して、クランクシャフトのジャーナル部およびコネクチングロッド連結部等の各摺動部において摺動抵抗の増大化をきたす恐れが生じる温度として設定されている。
As shown in FIG. 8, the
The oil
As this threshold temperature, the oil temperature is excessively increased, the oil viscosity is excessively decreased, and there is a risk of increasing the sliding resistance in each sliding portion such as the journal portion of the crankshaft and the connecting rod connecting portion. It is set as temperature.
図9において、ステップS1〜ステップS11は、第1実施形態と同様であるため、同一符号を付して説明を省略する。
ステップS3でYesの判定の場合、ステップS21において、弁制御装置5Cは、オイル温度センサ53の検出温度OTが、検出温度OT<閾値温度OTSであるか否かを判定して、Noの場合には、ステップS22で、三方弁3を第4切換位置に切換えて排ガスジャケット2への排ガス導入を遮断する。Yesの場合には、ステップS4に進んで、三方弁3を第1切換位置に切換える。
In FIG. 9, steps S1 to S11 are the same as those in the first embodiment, and thus the same reference numerals are given and description thereof is omitted.
In the case of Yes determination in step S3, in step S21, the
同様に、ステップS6でYesの判定の場合、ステップS23において、弁制御装置5Cは、オイル温度センサ53の検出温度OTが、検出温度OT<閾値温度OTSであるか否かを判定して、Noの場合には、ステップS9で、三方弁3を第3切換位置に切換えて排ガスジャケット2への排ガス導入を遮断して、EGR回路50だけへの供給とする。Yesの場合には、ステップS7に進んで、三方弁3を第2切換位置に切換える。
Similarly, in the case of Yes determination in step S6, in step S23, the
第2実施形態によると、低負荷、中負荷トルク状態であっても長期間の運転時においてはオイル温度が上昇し過ぎてオイル粘度が過度に低下するおそれがあるが、それが防止され、各摺動部の摺動抵抗の増大による燃費悪化を確実に防止できる。さらに、各摺動部の焼付きのおそれに対しても確実に防止することができる。 According to the second embodiment, even in a low load and medium load torque state, the oil temperature may rise excessively during long-term operation, and the oil viscosity may be excessively reduced. It is possible to reliably prevent deterioration in fuel consumption due to increase in sliding resistance of the sliding portion. Furthermore, it is possible to reliably prevent the possibility of seizure of each sliding portion.
車両における内燃機関の暖機を促進するための内燃機関の暖機装置と排ガス浄化装置に利用できる。 The present invention can be used for an internal combustion engine warm-up device and an exhaust gas purification device for promoting warm-up of an internal combustion engine in a vehicle.
1 エンジン(内燃機関)
2 排ガスジャケット
3 三方弁
5 制御装置
5A エンジン制御装置
5B、5C 弁制御装置
11 シリンダブロック
11a ウォータジャケット
12 クランクケース
12a 環状の壁部
13 シリンダヘッド
15 触媒コンバータ(マニホールド触媒コンバータ)
15c 上流側排気管
18 クランクシャフト
22 排ガス導出管
23 蓋部材
23a パッキン
24 低圧EGR配管(EGR配管)
24a 排ガス取入口
24b 傾斜開口部
50 EGR回路
51 負荷トルクセンサ
52 回転数センサ
53 オイル温度センサ
55 オイル温度判定部
56 第1切換制御部
57 第2切換制御部
58 第3切換制御部
59 第4切換制御部
241 上流側低圧EGR配管
242 下流側低圧EGR配管
CC 燃焼室
EH 廃熱暖機空間部
1 engine (internal combustion engine)
2
15c
24a
Claims (6)
内燃機関のシリンダブロックの側壁に設けられ、内部に排ガスが導入されることで、前記シリンダブロックを加温する排ガスジャケットと、
排ガスの一部を取入れる排ガス取入口を有し、内燃機関のEGR回路に連結して、取り入れられた排ガスの一部を供給するEGR配管と、
前記EGR配管に配設され、取り入れた排ガスの一部を前記内燃機関のEGR回路と前記排ガスジャケットとに切換える三方弁と、前記三方弁の切換制御を行う弁制御装置と、を備え、
前記弁制御装置は、前記内燃機関の回転数と負荷トルクに基づいて、前記排ガスを前記排ガスジャケットと前記EGR回路とに流通する位置または遮断する位置、前記排ガスジャケットのみに流通する位置、前記EGR回路のみに流通する位置に前記三方弁を切換えることを特徴とする内燃機関の暖機装置。 In a warm-up device for an internal combustion engine,
An exhaust gas jacket that is provided on the side wall of the cylinder block of the internal combustion engine and that heats the cylinder block by introducing exhaust gas into the interior;
An EGR pipe having an exhaust gas inlet for taking in a part of the exhaust gas, connected to the EGR circuit of the internal combustion engine, and supplying a part of the taken-in exhaust gas;
A three-way valve that is disposed in the EGR pipe and switches a part of the taken-in exhaust gas to the EGR circuit of the internal combustion engine and the exhaust gas jacket, and a valve control device that performs switching control of the three-way valve,
The valve control device, based on the rotational speed and load torque of the internal combustion engine, a position where the exhaust gas is circulated to or cut off from the exhaust gas jacket and the EGR circuit, a position where only the exhaust gas jacket is circulated, and the EGR A warming-up device for an internal combustion engine, wherein the three-way valve is switched to a position where only the circuit is circulated.
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