JP2007211594A - Engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、吸気通路、気筒、及び燃焼室を含む燃料混合気導入路内にて、燃料が噴射されるように構成されたエンジンに関する。 The present invention relates to an engine configured to inject fuel in a fuel mixture introduction path including an intake passage, a cylinder, and a combustion chamber.
この種の燃料噴射式エンジンとして、従来、様々な構成のものが知られている。例えば、特開平4−1436号公報(特許文献1)には、エンジンの冷却系統が、シリンダブロック用冷却系統とシリンダヘッド用冷却系統との2つに分けられている構成が開示されている。かかる構成を備えたエンジンにおいては、前記シリンダヘッドと前記シリンダブロックとが異なる温度に設定され得る。 Conventionally, various types of fuel injection engines of this type are known. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 4-1436 (Patent Document 1) discloses a configuration in which an engine cooling system is divided into a cylinder block cooling system and a cylinder head cooling system. In an engine having such a configuration, the cylinder head and the cylinder block can be set to different temperatures.
例えば、前記シリンダブロックの温度が相対的に高くされ得る。これにより、ピストン等の可動部材の摺動抵抗が小さくなり、燃費が向上する。また、前記シリンダヘッドの温度が相対的に低くされ得る。これにより、ガソリンエンジンにおけるノッキングの発生や、ディーゼルエンジンにおけるNOxの発生が抑制される。
今日、排気ガスの浄化や、燃費の向上等の、エンジンの環境対策に対する要求が、ますます高まっている。この環境対策のため、この種の燃料噴射式エンジンにおいて、燃料噴射が多段階で行われることがある。すなわち、主噴射に先立って、当該主噴射よりも少量の燃料を噴射する前噴射が行われることがある。この多段階燃料噴射は、主に、ディーゼルエンジンにおいて行われている。なお、この前噴射は、さらに多段階に分けられることがある。 Today, there is an increasing demand for engine environmental measures such as exhaust gas purification and fuel efficiency improvement. As a countermeasure for this environment, fuel injection may be performed in multiple stages in this type of fuel injection engine. That is, prior to main injection, pre-injection in which a smaller amount of fuel than the main injection is injected may be performed. This multistage fuel injection is mainly performed in a diesel engine. This pre-injection may be further divided into multiple stages.
この前噴射によって、燃焼(圧縮上死点及び主噴射の後の、主たる燃焼をいう。以下同じ。)前に、燃焼室内の燃料混合気の温度が予め上昇するとともに、燃料と空気との混合が促進され得る。したがって、燃焼効率が向上し、燃費が向上する。さらに、前記気筒内の急激な圧力上昇が抑制される。よって、騒音やNOxの発生が抑制される。 By this pre-injection, before combustion (referred to as main combustion after compression top dead center and main injection; the same applies hereinafter), the temperature of the fuel mixture in the combustion chamber rises in advance and the fuel and air are mixed. Can be promoted. Therefore, combustion efficiency is improved and fuel efficiency is improved. Furthermore, a rapid pressure increase in the cylinder is suppressed. Therefore, generation of noise and NOx is suppressed.
しかしながら、主噴射及び前噴射の量・比率・噴射時期等の、多段階燃料噴射の状態が、エンジンの運転状態に応じて適切に制御されないと、多段階燃料噴射による環境性能の改善効果が減殺されることがあり得る。 However, if the state of multi-stage fuel injection, such as the amount, ratio, and injection timing of main injection and pre-injection, is not properly controlled according to the operating state of the engine, the environmental performance improvement effect of multi-stage fuel injection is reduced. It can be done.
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものである。よって、本発明の目的は、エンジンの運転状態に応じて、多段階燃料噴射の状態がより適切に制御されることで、環境性能がさらに向上されたエンジンを提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems. Therefore, an object of the present invention is to provide an engine having further improved environmental performance by more appropriately controlling the state of multistage fuel injection according to the operating state of the engine.
(1)本発明のエンジンは、シリンダヘッドと、シリンダブロックと、冷却媒体循環系統と、シリンダヘッド側冷却媒体温度センサと、を備えている。このエンジンは、吸気通路、気筒、及び燃焼室を含む燃料混合気導入路内にて、燃料が噴射されるように構成されている。 (1) The engine of the present invention includes a cylinder head, a cylinder block, a cooling medium circulation system, and a cylinder head side cooling medium temperature sensor. This engine is configured such that fuel is injected in a fuel mixture introduction path including an intake passage, a cylinder, and a combustion chamber.
前記シリンダヘッド及び前記シリンダブロックは、冷却媒体によって冷却され得るように構成されている。前記シリンダブロックと前記シリンダヘッドとは、互いに接合されている。前記冷却媒体循環系統は、運転状態に応じて、前記シリンダヘッド及び前記シリンダブロックへの前記冷却媒体の供給状態を変化させ得るように構成されている。すなわち、この冷却媒体循環系統は、運転状態に応じて、前記シリンダヘッドへの前記冷却媒体の供給状態と、前記シリンダブロックへの前記冷却媒体の供給状態とを異ならせることで、当該冷却媒体による前記シリンダヘッドの冷却状態と前記シリンダブロックの冷却状態とを異ならせ得るように構成されている。前記シリンダヘッド側冷却媒体温度センサは、前記シリンダヘッド側の前記冷却媒体の温度に応じた信号を出力し得るように構成されている。 The cylinder head and the cylinder block are configured to be cooled by a cooling medium. The cylinder block and the cylinder head are joined to each other. The cooling medium circulation system is configured to change the supply state of the cooling medium to the cylinder head and the cylinder block in accordance with the operating state. That is, this cooling medium circulation system makes the cooling medium supply state to the cylinder head different from the supply state of the cooling medium to the cylinder block according to the operating state. The cooling state of the cylinder head and the cooling state of the cylinder block can be made different. The cylinder head side cooling medium temperature sensor is configured to output a signal corresponding to the temperature of the cooling medium on the cylinder head side.
そして、本発明の特徴は、前記エンジンが、さらに、特徴的な構成を有する燃料噴射制御部を備えたことにある。この燃料噴射制御部は、前記シリンダヘッド側冷却媒体温度センサの出力に応じて、前記主噴射及び前記前噴射における燃料噴射の状態を制御するように構成されている。 A feature of the present invention is that the engine further includes a fuel injection control unit having a characteristic configuration. The fuel injection control unit is configured to control the state of fuel injection in the main injection and the pre-injection according to the output of the cylinder head side coolant temperature sensor.
かかる構成を備えた本発明のエンジンにおいては、運転状態に応じて、前記シリンダヘッド及び前記シリンダブロックへの前記冷却媒体の供給状態が、前記冷却媒体循環系統によって適宜設定される。例えば、冷間始動後の暖機運転中においては、前記シリンダヘッドへの前記冷却媒体の供給が確保されつつ、前記シリンダブロックへの前記冷却媒体の供給が制限される。これにより、前記シリンダヘッドが良好に冷却されつつ、前記シリンダブロックの温度上昇が促進される。一方、暖機運転終了後においては、前記シリンダブロックへの前記冷却媒体の供給の制限が緩和又は解除される。 In the engine of the present invention having such a configuration, the supply state of the cooling medium to the cylinder head and the cylinder block is appropriately set by the cooling medium circulation system according to the operating state. For example, during the warm-up operation after the cold start, the supply of the cooling medium to the cylinder block is restricted while the supply of the cooling medium to the cylinder head is secured. Thereby, the temperature rise of the cylinder block is promoted while the cylinder head is cooled well. On the other hand, after the warm-up operation ends, the restriction on the supply of the cooling medium to the cylinder block is relaxed or released.
上述のように、前記冷却媒体循環系統によって前記シリンダヘッド及び前記シリンダブロックへの前記冷却媒体の供給状態が適宜設定されている間、前記シリンダヘッド側冷却媒体温度センサは、前記シリンダヘッド側の前記冷却媒体の温度に応じた信号を出力する。ここで、前記シリンダヘッドは、燃料噴射位置及び前記燃焼室と近接する部材であって、前記シリンダブロックよりも熱容量が小さい。したがって、前記シリンダヘッド側の前記冷却媒体の温度変化と、燃料噴射時の前記燃料噴射位置及び前記燃焼室内のガス温度の変化とが、比較的小さな遅延で対応し得る。 As described above, while the supply state of the cooling medium to the cylinder head and the cylinder block is appropriately set by the cooling medium circulation system, the cylinder head side cooling medium temperature sensor is connected to the cylinder head side. A signal corresponding to the temperature of the cooling medium is output. Here, the cylinder head is a member close to the fuel injection position and the combustion chamber, and has a smaller heat capacity than the cylinder block. Therefore, the temperature change of the cooling medium on the cylinder head side and the change of the gas temperature in the fuel injection position and the combustion chamber at the time of fuel injection can correspond with a relatively small delay.
そこで、前記燃料噴射制御部は、前記シリンダヘッド側冷却媒体温度センサの出力に応じて、前記主噴射及び前記前噴射における燃料噴射の状態を制御する。これにより、前記燃料噴射位置及び前記燃焼室内のガス温度の変化に応じて、前記主噴射及び前記前噴射における燃料噴射の状態が、適切に制御され得る。 Therefore, the fuel injection control unit controls the state of fuel injection in the main injection and the pre-injection according to the output of the cylinder head side coolant temperature sensor. Thereby, the state of fuel injection in the main injection and the pre-injection can be appropriately controlled in accordance with changes in the fuel injection position and the gas temperature in the combustion chamber.
すなわち、前記前噴射は、前記主噴射に先立つ前記気筒内の昇温の側面と、燃焼に先立つ予混合の側面とを有する。そして、前記主噴射及び前記前噴射における燃料噴射の状態(主噴射量、主噴射時期、前噴射量、前噴射時期)が、前記シリンダヘッド側冷却媒体温度センサの出力に応じて適切に制御される。これにより、前記冷却媒体循環系統によって適宜設定された前記シリンダヘッドの冷却状態に応じて、前記前噴射による昇温及び予混合と、動力発生のための燃焼とが、より適切な態様で行われ得る。 That is, the pre-injection has a temperature rising side in the cylinder prior to the main injection and a pre-mixing side prior to combustion. The fuel injection states (main injection amount, main injection timing, pre-injection amount, pre-injection timing) in the main injection and the pre-injection are appropriately controlled according to the output of the cylinder head side coolant temperature sensor. The Accordingly, the temperature rise and premixing by the pre-injection and the combustion for generating power are performed in a more appropriate manner in accordance with the cooling state of the cylinder head appropriately set by the cooling medium circulation system. obtain.
以上の通り、かかる構成を備えた本発明のエンジンによれば、運転状態に応じて、多段階燃料噴射の状態がより適切に制御される。したがって、エンジンの環境性能がさらに向上され得る。 As described above, according to the engine of the present invention having such a configuration, the state of multistage fuel injection is more appropriately controlled according to the operating state. Therefore, the environmental performance of the engine can be further improved.
(2)前記燃料噴射制御部は、前記シリンダヘッド側冷却媒体温度センサの出力に応じて、前記前噴射量を制御するように構成され得る。 (2) The fuel injection control unit may be configured to control the pre-injection amount in accordance with an output of the cylinder head side coolant temperature sensor.
例えば、前記シリンダヘッド側の前記冷却媒体の温度が比較的低温である場合に、前記前噴射量が増加される。 For example, the pre-injection amount is increased when the temperature of the cooling medium on the cylinder head side is relatively low.
前記シリンダヘッドの温度が比較的低温である場合、当該前噴射の際に、或る程度多めの燃料が噴射されることで、前記前噴射量の燃料のうちの一部が、燃焼前の前記気筒内のガス温度の上昇に用いられるとともに、当該燃料の残部が、当該気筒内のガスと良好に混合される。 When the temperature of the cylinder head is relatively low, a certain amount of fuel is injected at the time of the pre-injection, so that a part of the fuel of the pre-injection amount is reduced before the combustion. It is used for raising the gas temperature in the cylinder, and the remainder of the fuel is well mixed with the gas in the cylinder.
この燃焼前の当該気筒内のガス温度上昇により、前記主噴射の際の着火遅れ時間が短縮される。そして、この着火遅れ時間の短縮により、当該気筒内の急激な圧力上昇が抑制され、騒音やNOxの発生が抑制される。また、前記前噴射量の燃料のうちの、燃焼前の当該気筒内のガス温度上昇に供されなかった残部が、前記主噴射に先立って当該気筒内に残留する。この残留した燃料が、当該気筒内のガスと良好に混合される。これにより、燃焼効率が向上する。したがって、高負荷運転の際の出力の増加や、(当該前噴射に続く前記主噴射の量を抑制することによる)燃費の向上が達成され得る。 Due to the gas temperature increase in the cylinder before combustion, the ignition delay time during the main injection is shortened. And by shortening this ignition delay time, the rapid pressure rise in the said cylinder is suppressed, and generation | occurrence | production of noise and NOx is suppressed. Further, the remaining portion of the pre-injected fuel that has not been used for the gas temperature rise in the cylinder before combustion remains in the cylinder prior to the main injection. This remaining fuel is well mixed with the gas in the cylinder. Thereby, combustion efficiency improves. Therefore, an increase in output during high-load operation and an improvement in fuel efficiency (by suppressing the amount of the main injection following the pre-injection) can be achieved.
さらに、前記前噴射量が増加されることで、当該前噴射に係る発生熱量が増大する。これにより、排気温度を上昇させて触媒装置を暖機するために前記主噴射時期が遅角された場合であっても、燃焼の際の失火の発生が抑制され得る。 Furthermore, the amount of generated heat related to the pre-injection increases as the pre-injection amount increases. Thereby, even if the main injection timing is retarded in order to warm the catalyst device by raising the exhaust gas temperature, the occurrence of misfire during combustion can be suppressed.
これに対し、前記シリンダヘッド側の前記冷却媒体の温度が低温である場合に、前記前噴射量が少なすぎると、前記主噴射及び燃焼の際の当該気筒内のガス温度上昇が不足する。また、当該主噴射に先立って当該気筒内に残留する未着火の燃料の量が不足する。よって、前記前噴射による、燃焼時の騒音やNOxの発生の抑制効果や、燃焼効率向上の効果が減殺される。 On the other hand, when the temperature of the cooling medium on the cylinder head side is low, if the pre-injection amount is too small, the increase in gas temperature in the cylinder during the main injection and combustion is insufficient. Further, the amount of unignited fuel remaining in the cylinder prior to the main injection is insufficient. Therefore, the effect of suppressing the generation of noise and NOx during combustion and the effect of improving combustion efficiency by the pre-injection are reduced.
一方、前記シリンダヘッド側の前記冷却媒体の温度が高温である場合に、前記前噴射量が多いと、動力発生に供されずに前記主噴射及び燃焼の前に着火される燃料の量が増加してしまう。よって、燃費が悪化してしまう。そこで、この場合、前記前噴射が制限される。すなわち、前記前噴射がカットされたり、前記前噴射量が減少されたりする。これにより、前記前噴射が、所定の効果を奏し得る最低限度で実施され得る。 On the other hand, when the temperature of the cooling medium on the cylinder head side is high and the pre-injection amount is large, the amount of fuel that is ignited before the main injection and combustion without being used for generating power increases. Resulting in. Therefore, fuel consumption will deteriorate. Therefore, in this case, the pre-injection is limited. That is, the pre-injection is cut or the pre-injection amount is reduced. Thereby, the said pre-injection can be implemented by the minimum level which can show | play a predetermined effect.
(3)前記燃料噴射制御部は、前記シリンダヘッド側冷却媒体温度センサの出力に応じて、前記前噴射時期を制御するように構成され得る。 (3) The fuel injection control unit may be configured to control the pre-injection timing according to an output of the cylinder head side coolant temperature sensor.
例えば、前記シリンダヘッド側の前記冷却媒体の温度が比較的低温である場合に、前記前噴射時期が進角される。この場合、前記気筒内の温度及び圧力が低いうちに、前記前噴射に係る燃料が噴射されるので、当該前噴射によって充分な予混合が行われる。また、当該前噴射の着火遅れ分が、前記前噴射時期の進角によって補填される。 For example, the pre-injection timing is advanced when the temperature of the cooling medium on the cylinder head side is relatively low. In this case, since the fuel related to the pre-injection is injected while the temperature and pressure in the cylinder are low, sufficient premixing is performed by the pre-injection. Further, the ignition delay of the previous injection is compensated by the advance angle of the previous injection timing.
したがって、前記前噴射時期の進角により、前記主噴射後の、着火の安定性及び燃焼効率が向上する。さらに、騒音やNOxの発生が抑制される。 Therefore, the ignition stability and the combustion efficiency after the main injection are improved by the advance angle of the pre-injection timing. Furthermore, the generation of noise and NOx is suppressed.
一方、暖機運転中等、前記シリンダヘッド側の前記冷却媒体の温度が極低温である場合には、前記前噴射時期が遅角される。この場合、前記気筒内の温度及び圧力が高くなった後に燃料が噴射されるので、当該前噴射によって比較的多量の熱量が発生する。これにより、前記主噴射の後の燃焼の際に、失火の発生が防止され得る。 On the other hand, when the temperature of the cooling medium on the cylinder head side is extremely low, such as during warm-up operation, the pre-injection timing is retarded. In this case, since the fuel is injected after the temperature and pressure in the cylinder are increased, a relatively large amount of heat is generated by the pre-injection. Thereby, the occurrence of misfire can be prevented during the combustion after the main injection.
(4)前記燃料噴射制御部は、前記シリンダヘッド側冷却媒体温度センサの出力に応じて、前記主噴射量を制御するように構成され得る。 (4) The fuel injection control unit may be configured to control the main injection amount in accordance with an output of the cylinder head side coolant temperature sensor.
例えば、前記シリンダヘッド側の前記冷却媒体の温度が比較的低温である場合に、前記前噴射量が増加される反面、前記主噴射量が減少される。これにより、燃費が向上する。 For example, when the temperature of the cooling medium on the cylinder head side is relatively low, the main injection amount is decreased while the pre-injection amount is increased. Thereby, fuel consumption improves.
(5)前記燃料噴射制御部は、前記シリンダヘッド側冷却媒体温度センサの出力に応じて、前記主噴射の噴射時期を制御するように構成され得る。 (5) The fuel injection control unit may be configured to control an injection timing of the main injection in accordance with an output of the cylinder head side coolant temperature sensor.
例えば、前記冷却媒体循環系統によって前記シリンダヘッドが良好に冷却されていて、前記シリンダヘッド側の前記冷却媒体の温度が比較的低温である場合に、前記主噴射時期が進角される。すなわち、通常は圧縮上死点よりも或る程度遅角されている前記主噴射時期が、圧縮上死点に近づく。これにより、燃焼効率が向上される。このとき、前記シリンダヘッドは記冷却媒体循環系統によって良好に冷却されているので、燃焼温度の過大な上昇が引き起こされない。よって、NOxの発生が抑制されつつ、燃費が向上される。 For example, when the cylinder head is well cooled by the cooling medium circulation system and the temperature of the cooling medium on the cylinder head side is relatively low, the main injection timing is advanced. That is, the main injection timing, which is normally delayed to some extent from the compression top dead center, approaches the compression top dead center. Thereby, combustion efficiency is improved. At this time, since the cylinder head is well cooled by the cooling medium circulation system, an excessive increase in the combustion temperature is not caused. Therefore, the fuel efficiency is improved while the generation of NOx is suppressed.
また、前記シリンダヘッド側の前記冷却媒体の温度が比較的低温である場合であって、前記前噴射時期が進角されているときに、前記主噴射時期が進角される。これにより、前記前噴射と前記主噴射とのインターバルの延長が抑制される。よって、前記前噴射によって発生した熱量が、前記主噴射及び燃焼の際にも維持され得る。したがって、前記主噴射の後の燃焼の際に、失火の発生が防止される。 Further, the main injection timing is advanced when the temperature of the cooling medium on the cylinder head side is relatively low and the previous injection timing is advanced. Thereby, extension of the interval between the pre-injection and the main injection is suppressed. Thus, the amount of heat generated by the pre-injection can be maintained during the main injection and combustion. Therefore, the occurrence of misfire is prevented during combustion after the main injection.
(6)前記冷却媒体循環系統は、冷却媒体送出部と、ブロック間流路と、シリンダヘッド排出通路と、シリンダブロック排出通路と、ラジエータと、ラジエータ流入通路と、ラジエータ排出通路と、バイパス通路と、第一制御弁と、第二制御弁と、を備えていてもよい。 (6) The cooling medium circulation system includes a cooling medium delivery section, an inter-block passage, a cylinder head discharge passage, a cylinder block discharge passage, a radiator, a radiator inflow passage, a radiator discharge passage, and a bypass passage. A first control valve and a second control valve may be provided.
前記冷却媒体送出部は、前記冷却媒体を前記シリンダヘッドに向けて送出し得るように構成されている。 The cooling medium delivery unit is configured to deliver the cooling medium toward the cylinder head.
前記ブロック間流路は、前記シリンダヘッド内に形成されたシリンダヘッド内冷却媒体通路と、前記シリンダブロック内に形成されたシリンダブロック内冷却媒体通路とを接続するように設けられている。このブロック間流路を介して、前記シリンダヘッド内冷却媒体通路から前記シリンダブロック内冷却媒体通路に前記冷却媒体が供給されるようになっている。 The inter-block flow path is provided so as to connect a cylinder-head cooling medium passage formed in the cylinder head and a cylinder-block cooling medium passage formed in the cylinder block. The cooling medium is supplied from the cylinder head cooling medium passage to the cylinder block cooling medium passage through the inter-block flow path.
前記シリンダヘッド排出通路は、前記シリンダヘッド内冷却媒体通路内の前記冷却媒体を、前記シリンダヘッドから排出するための、前記冷却媒体の通路である。 The cylinder head discharge passage is a passage of the cooling medium for discharging the cooling medium in the cylinder medium cooling medium passage from the cylinder head.
前記シリンダブロック排出通路は、前記シリンダブロック内冷却媒体通路内の前記冷却媒体を、前記シリンダブロックから排出するための、前記冷却媒体の通路である。 The cylinder block discharge passage is a passage of the cooling medium for discharging the cooling medium in the cylinder medium cooling medium passage from the cylinder block.
前記ラジエータは、前記シリンダヘッド及び前記シリンダブロックを経た前記冷却媒体を外気との熱交換によって冷却し得るように構成されている。 The radiator is configured to cool the cooling medium that has passed through the cylinder head and the cylinder block by heat exchange with outside air.
前記ラジエータ流入通路は、前記シリンダヘッド排出通路及び前記シリンダブロック排出通路と前記ラジエータとを接続するように構成された、前記冷却媒体の通路である。前記シリンダヘッド内冷却媒体通路及び前記シリンダブロック内冷却媒体通路を経た前記冷却媒体は、このラジエータ流入通路を介して、前記ラジエータに流入し得るようになっている。 The radiator inflow passage is a passage of the cooling medium configured to connect the cylinder head discharge passage, the cylinder block discharge passage, and the radiator. The cooling medium passing through the cylinder head cooling medium passage and the cylinder block cooling medium passage can flow into the radiator via the radiator inflow passage.
前記ラジエータ排出通路は、前記ラジエータと前記冷却媒体送出部とを接続するように構成された、前記冷却媒体の通路である。前記ラジエータによって冷却されて当該ラジエータから排出された前記冷却媒体は、このラジエータ排出通路を介して、前記冷却媒体送出部に送られるようになっている。 The radiator discharge passage is a passage of the cooling medium configured to connect the radiator and the cooling medium delivery unit. The cooling medium cooled by the radiator and discharged from the radiator is sent to the cooling medium delivery section through the radiator discharge passage.
前記バイパス通路は、前記シリンダヘッド排出通路と前記ラジエータ排出通路とを接続するように構成された、前記冷却媒体の通路である。すなわち、このバイパス通路は、前記シリンダヘッド排出通路を介して前記シリンダヘッド内冷却媒体通路から排出された前記冷却媒体を、前記ラジエータをバイパスして前記冷却媒体送出部に還流させ得るように構成されている。 The bypass passage is a passage of the cooling medium configured to connect the cylinder head discharge passage and the radiator discharge passage. That is, the bypass passage is configured to allow the cooling medium discharged from the cylinder head cooling medium passage through the cylinder head discharge passage to be returned to the cooling medium delivery section by bypassing the radiator. ing.
前記第一制御弁は、前記バイパス通路及び前記ラジエータ排出通路と前記冷却媒体送出部との連通状態を制御し得るように構成されている。すなわち、この第一制御弁は、前記冷却媒体送出部と、前記バイパス通路及び前記ラジエータ排出通路のいずれか一方とを、選択的に連通させ得るように構成されている。 The first control valve is configured to control a communication state between the bypass passage, the radiator discharge passage, and the cooling medium delivery unit. That is, the first control valve is configured to selectively communicate the cooling medium delivery part with either the bypass passage or the radiator discharge passage.
前記第二制御弁は、前記シリンダブロック排出通路と前記ラジエータ流入通路との連通状態を制御し得るように構成されている。 The second control valve is configured to control a communication state between the cylinder block discharge passage and the radiator inflow passage.
かかる構成においては、前記第一制御弁によって前記バイパス通路と前記冷却媒体送出部とが連通されることで、前記ラジエータをバイパスする前記冷却媒体の循環通路が形成される。すなわち、前記冷却媒体送出部から、前記シリンダヘッド内冷却媒体通路と、前記シリンダブロック排出通路と、前記バイパス通路とを介して、再び前記冷却媒体送出部に還流するような、前記冷却媒体の循環通路が形成される。 In this configuration, the coolant passage that bypasses the radiator is formed by communicating the bypass passage and the coolant supply section by the first control valve. That is, the coolant circulation such that the coolant returns to the coolant supply portion again through the cylinder head coolant passage, the cylinder block discharge passage, and the bypass passage from the coolant supply portion. A passage is formed.
これに対し、前記第一制御弁によって前記ラジエータ排出通路と前記冷却媒体送出部とが連通されて、前記バイパス通路と前記冷却媒体送出部との連通が解除(閉塞)されることで、前記ラジエータをバイパスする前記冷却媒体の循環通路が解消される。その一方で、前記ラジエータを通る前記冷却媒体の循環通路が形成される。すなわち、前記冷却媒体送出部から、前記シリンダヘッド内冷却媒体通路と、前記シリンダブロック排出通路と、前記ラジエータ流入通路と、前記ラジエータと、前記ラジエータ排出通路とを介して、再び前記冷却媒体送出部に還流するような、前記冷却媒体の循環通路が形成される。 On the other hand, the radiator discharge passage and the cooling medium delivery section are communicated with each other by the first control valve, and the communication between the bypass passage and the cooling medium delivery section is released (closed). The circulation path of the cooling medium that bypasses is eliminated. On the other hand, a circulation path for the cooling medium passing through the radiator is formed. That is, from the cooling medium delivery section, the cooling medium delivery section is again passed through the cylinder head cooling medium passage, the cylinder block discharge passage, the radiator inflow passage, the radiator, and the radiator discharge passage. A circulation path for the cooling medium is formed so as to recirculate.
また、前記第一制御弁によって前記ラジエータ排出通路と前記冷却媒体送出部とが連通され、且つ前記第二制御弁によって前記シリンダブロック排出通路と前記ラジエータ流入通路とが連通されることで、前記シリンダヘッド及び前記シリンダブロックから排出された前記冷却媒体が前記ラジエータを通って前記冷却媒体送出部に達するような、前記冷却媒体の循環通路が形成される。 Further, the radiator discharge passage and the cooling medium delivery section are communicated with each other by the first control valve, and the cylinder block discharge passage and the radiator inflow passage are communicated with each other by the second control valve. A circulation path of the cooling medium is formed such that the cooling medium discharged from the head and the cylinder block reaches the cooling medium delivery section through the radiator.
かかる構成においては、前記第一制御弁の動作状態に応じて、前記シリンダヘッドから排出された前記冷却媒体が前記ラジエータによって冷却されるか否かが設定される。また、前記第一制御弁及び前記第二制御弁の動作状態に応じて、前記シリンダブロックから排出された前記冷却媒体が前記ラジエータによって冷却されるか否かが設定される。すなわち、前記第一制御弁及び前記第二制御弁の動作状態に応じて、前記シリンダヘッドの前記冷却媒体による冷却状態と、前記シリンダブロックの前記冷却媒体による冷却状態とが、個別に設定され得る。 In such a configuration, whether or not the cooling medium discharged from the cylinder head is cooled by the radiator is set according to the operating state of the first control valve. Further, whether or not the cooling medium discharged from the cylinder block is cooled by the radiator is set according to the operating states of the first control valve and the second control valve. That is, the cooling state of the cylinder head by the cooling medium and the cooling state of the cylinder block by the cooling medium can be individually set according to the operating states of the first control valve and the second control valve. .
かかる構成によれば、前記冷却媒体を前記シリンダヘッドに集中的に供給することで、当該シリンダヘッドが良好に冷却され得る。特に、前記ラジエータを経て外気との熱交換によって冷却された前記冷却媒体が、前記冷却媒体送出部によって前記シリンダヘッドに供給されることで、当該シリンダヘッドの昇温が効果的に抑制され得る。そして、このように良好に冷却された前記シリンダヘッドの温度に応じて、上述のように、多段階燃料噴射の状態がより適切に制御される。したがって、エンジンの環境性能がさらに向上され得る。 According to such a configuration, the cylinder head can be satisfactorily cooled by intensively supplying the cooling medium to the cylinder head. In particular, the cooling medium cooled by heat exchange with the outside air through the radiator is supplied to the cylinder head by the cooling medium delivery unit, so that the temperature rise of the cylinder head can be effectively suppressed. And, as described above, the state of the multistage fuel injection is more appropriately controlled according to the temperature of the cylinder head that has been cooled well in this way. Therefore, the environmental performance of the engine can be further improved.
(7)前記冷却媒体循環系統は、シリンダヘッド供給通路と、EGRクーラと、EGRクーラ供給通路と、EGR冷却制御弁と、をさらに備えていてもよい。ここで、EGR(排気ガス再循環:exhaust gas recirculation)は、排気ガス中のNOxの排出量を低減するために、燃焼済みガスの一部をEGRガスとして吸気に再循環することで、燃焼温度を低く抑えてNOxの生成を抑制する技術である。 (7) The cooling medium circulation system may further include a cylinder head supply passage, an EGR cooler, an EGR cooler supply passage, and an EGR cooling control valve. Here, EGR (exhaust gas recirculation) is a method in which a part of the burned gas is recirculated to the intake air as EGR gas in order to reduce the amount of NOx emission in the exhaust gas. This is a technique for suppressing NOx generation by keeping the temperature low.
前記シリンダヘッド供給通路によって、前記冷却媒体送出部と前記シリンダヘッドとを接続する前記冷却媒体の通路が構成されている。 The cylinder head supply passage forms a passage of the cooling medium that connects the cooling medium delivery section and the cylinder head.
前記EGRクーラは、排気通路から前記吸気通路へ前記EGRガスを導入し得るように構成されたEGR通路に介装されている。このEGRクーラは、前記EGRガスと前記冷却媒体との熱交換によって当該EGRガスを冷却し得るように構成されている。 The EGR cooler is interposed in an EGR passage configured to be able to introduce the EGR gas from an exhaust passage to the intake passage. The EGR cooler is configured to cool the EGR gas by heat exchange between the EGR gas and the cooling medium.
前記EGRクーラ供給通路によって、前記シリンダヘッド供給通路から分岐して前記EGRクーラに前記冷却媒体を供給するための前記冷却媒体の通路が構成されている。 The EGR cooler supply passage constitutes a passage of the cooling medium for branching from the cylinder head supply passage and supplying the cooling medium to the EGR cooler.
前記EGR冷却制御弁は、前記EGRクーラ供給通路に介装されている。このEGR冷却制御弁は、前記EGRクーラへの前記冷却媒体の供給状態を制御し得るように構成されている。 The EGR cooling control valve is interposed in the EGR cooler supply passage. The EGR cooling control valve is configured to control the supply state of the cooling medium to the EGR cooler.
かかる構成によれば、適切な温度の前記EGRガスが前記吸気通路に導入されつつ、多段階燃料噴射の状態がより適切に制御される。したがって、エンジンの環境性能がさらに向上され得る。 According to such a configuration, the state of multistage fuel injection is more appropriately controlled while the EGR gas having an appropriate temperature is introduced into the intake passage. Therefore, the environmental performance of the engine can be further improved.
(8)前記エンジンは、さらに、EGRガス量制御弁と、EGR制御部と、を備えていてもよい。 (8) The engine may further include an EGR gas amount control valve and an EGR control unit.
前記EGRガス量制御弁は、前記EGR通路に介装されている。このEGRガス量制御弁は、前記EGR通路における前記燃焼済みガスの流量を制御し得るように構成されている。 The EGR gas amount control valve is interposed in the EGR passage. The EGR gas amount control valve is configured to control the flow rate of the burned gas in the EGR passage.
前記EGR制御部は、前記シリンダヘッド側冷却媒体温度センサの出力に応じて、前記EGRガス量制御弁の開度を制御し得るように構成されている。 The EGR control unit is configured to control an opening degree of the EGR gas amount control valve according to an output of the cylinder head side coolant temperature sensor.
かかる構成によれば、必要に応じてEGRの実施状況が適切に制御されるとともに、多段階燃料噴射の状態がより適切に制御される。したがって、エンジンの環境性能がさらに向上され得る。 According to such a configuration, the implementation status of EGR is appropriately controlled as necessary, and the state of multistage fuel injection is more appropriately controlled. Therefore, the environmental performance of the engine can be further improved.
以下、本発明の実施形態(本願の出願時点において取り敢えず出願人が最良と考えている実施形態)について、図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention (embodiments that the applicant considers best at the time of filing of the present application) will be described with reference to the drawings.
<エンジンの概略構成>
図1は、本発明の実施形態に係るエンジン100の概略構成図である。このエンジン100は、ディーゼルエンジンであって、シリンダヘッド110と、シリンダブロック120と、吸気系統130と、排気系統140と、コモンレール式燃料噴射系統150と、EGR系統160と、冷却水循環系統170と、制御部190と、を備えている。
<Schematic configuration of engine>
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an
<<エンジンブロックの構成>>
最初に、本実施形態に係るエンジン100の本体部分であるエンジンブロックを構成する、シリンダヘッド110及びシリンダブロック120の構成について説明する。
<< Engine block configuration >>
Initially, the structure of the
シリンダヘッド110の主要部分を構成するシリンダヘッド本体111は、金属製のブロックから構成されている。このシリンダヘッド本体111には、冷却水の通路であるシリンダヘッド内ウォータージャケット111aが形成されている。そして、シリンダヘッド110は、このシリンダヘッド内ウォータージャケット111aを冷却水が通過することで、当該冷却水とシリンダヘッド110との熱交換によって冷却され得るように構成されている。
The cylinder head main body 111 constituting the main part of the
また、シリンダヘッド本体111には、吸気ポート111bと、排気ポート111cとが形成されている。吸気ポート111bは、エンジン100の吸気通路を構成する空洞部である。この吸気ポート111bの終端部(吸入空気の流動方向における下流側の端部)は、吸気バルブ112によって開閉されるようになっている。排気ポート111cは、エンジン100の排気通路を構成する空洞部である。この排気ポート111cの始端部(燃焼済みガスの流動方向における上流側の端部)は、排気バルブ113によって開閉されるようになっている。
The cylinder head body 111 is formed with an
シリンダブロック120の主要部分を構成するシリンダブロック本体121は、金属製のブロックから構成されている。シリンダブロック本体121には、円筒状の空間であるシリンダボア121aが形成されている。このシリンダボア121aを囲むように、シリンダブロック本体121には、冷却水の通路であるシリンダブロック内ウォータージャケット121bが形成されている。そして、シリンダブロック120は、このシリンダブロック内ウォータージャケット121bを冷却水が通過することで、当該冷却水とシリンダブロック120との熱交換によって冷却され得るように構成されている。
The cylinder block
シリンダボア121a内には、ピストン122が、図中上下方向に往復移動可能に収容されている。ピストン122の頂部には、燃焼室の主要部を構成する凹部であるキャビティ122aが形成されている。
A
<<吸気系統・排気系統の構成>>
次に、吸気系統130及び排気系統140の構成について説明する。
<< Configuration of intake and exhaust systems >>
Next, the configuration of the
吸気ポート111bの始端部(吸入空気の流動方向における上流側の端部)には、吸気管131が接続されている。この吸気管131には、サージタンク132が介装されている。このサージタンク132は、各気筒間における吸気干渉を抑制し、かつ吸気の脈動を抑制し得るように、所定の体積を有する空間として形成されている。
An
サージタンク132よりも、吸入空気の流動方向における上流側には、スロットルバルブ133が介装されている。スロットルバルブ133は、DCモータからなるスロットルバルブアクチュエータ133aによって開度が変更され得るように構成されている。
A throttle valve 133 is interposed upstream of the
排気ポート111cの終端部(燃焼済みガスの流動方向における下流側の端部)には、排気管141が接続されている。吸気管131及び排気管141には、ターボチャージャー142が介装されている。
An
ターボチャージャー142よりも、燃焼済みガスの流動方向における下流側の排気管141には、触媒装置143が介装されている。触媒装置143には、DPF触媒143aが収容されている。ここで、DPFは、Diesel Particulate Filterの略である。このDPF触媒143aは、排気中の微粒子(パティキュレート)を捕集するパティキュレートフィルタとして機能し得るとともに、NOxとを同時に処理し得る触媒としても機能し得るように構成されている。
A
すなわち、DPF触媒143aは、当該触媒装置143に達した燃焼済みガス(排気ガス)の空燃比がリーンである場合に、NOxを硝酸塩に変化させることで吸蔵し、このとき放出される活性酸素及び排気ガス中の酸素によってパティキュレートを酸化し得るように構成されている。また、DPF触媒143aは、排気ガスの空燃比がリッチである場合、吸蔵されたNOxをNOとしてリリースし、このリリースされたNOがHC及びCOによって還元される際に発生した活性酸素によってパティキュレートを酸化し得るように構成されている。
That is, when the air-fuel ratio of the burned gas (exhaust gas) reaching the
<<コモンレール式燃料噴射装置の構成>>
コモンレール式燃料噴射系統150は、燃料タンク151と、燃料吸入管152と、燃料供給ポンプ153と、コモンレール154と、燃料供給管155と、燃焼室インジェクタ156と、燃料供給分岐管157と、排気ポートインジェクタ158とを備えている。
<< Configuration of Common Rail Fuel Injection System >>
The common rail
燃料タンク151は、ディーゼル燃料を貯留し得るように構成されている。この燃料タンク151には、燃料吸入管152の一端が挿入されている。燃料吸入管152には、燃料供給ポンプ153が介装されている。燃料供給ポンプ153は、燃料吸入管152の他端と接続されたコモンレール154に向けて燃料を高圧で供給(送出)し得るように構成されている。コモンレール154は、内部に容積一定の蓄圧室を有している。そして、コモンレール154は、燃料供給ポンプ153によって高圧状態で供給された燃料を、当該蓄圧室内にて貯留し得るように構成されている。
The
燃料供給管155は、コモンレール154からシリンダヘッド110に向かって延びるように設けられている。この燃料供給管155の先端には、シリンダヘッド本体111内に収容された燃焼室インジェクタ156が接続されている。燃焼室インジェクタ156は、ピストン122の頂部に形成されたキャビティ122aによって主要部が構成されている燃焼室内に、燃料を噴射し得るように配置されている。
The
すなわち、コモンレール式燃料噴射系統150は、燃料供給ポンプ153で昇圧された燃料を、コモンレール154内に蓄積して均圧化させた後に、各気筒における燃焼室インジェクタ156に供給することで、燃焼室に対して精度の高い燃料噴射を行い得るように構成されている。
In other words, the common rail
また、燃料供給管155から分岐するように、燃料供給分岐管157が設けられている。この燃料供給分岐管157の先端には、排気ポートインジェクタ158が接続されている。排気ポートインジェクタ158は、排気管141に装着されている。この排気ポートインジェクタ158は、排気ポート111cを介して燃焼室から排出された排気ガス中に燃料を噴射し得るように構成されている。
A fuel
<<EGR系統の構成>>
EGR(排気ガス再循環:exhaust gas recirculation)系統160は、燃焼温度を低く抑えてNOxの生成を抑制するために、燃焼済みガスの一部をEGRガスとして吸気に再循環し得るように構成されている。このEGR系統160は、EGR通路161と、EGRクーラ162と、EGR通路開閉制御弁163とを備えている。
<< Configuration of EGR system >>
The EGR (exhaust gas recirculation)
EGR通路161は、排気管141における排気ポートインジェクタ158よりも上流側の位置とサージタンク132とを接続するガス通路として設けられている。このEGR通路161は、排気ポート111cを介して燃焼室から排出された燃焼済みガスの一部を、サージタンク132を介して吸気管131に導入し得るように構成されている。
The
EGRクーラ162は、EGR通路161に介装されている。このEGRクーラ162は、EGR通路161を通過するEGRガスを冷却し得るように構成されている。
The
EGR通路161には、EGR通路開閉制御弁163が介装されている。EGR通路開閉制御弁163は、電磁弁機構から構成されている。このEGR通路開閉制御弁163の開閉状態によって、EGRの実施状況が制御され得るようになっている。
An EGR passage opening /
<<冷却水循環システムの構成>>
冷却水循環系統170は、運転状態に応じて冷却水の循環状態を変化させることで、シリンダヘッド110及びシリンダブロック120に対する冷却水の供給状態を変化させ得るように構成されている。すなわち、冷却水循環系統170は、いわゆる「2系統冷却構造」ないし「分離冷却構造」を備えている。この冷却水循環系統170は、具体的には、以下のように構成されている。
<< Configuration of cooling water circulation system >>
The cooling
シリンダブロック120の側方かつ下方における外壁部には、冷却水送出ポンプ171が装着されている。冷却水送出ポンプ171は、シリンダヘッド本体111に形成されたシリンダヘッド内ウォータージャケット111aに向けて冷却水を送出することで、当該冷却水循環系統170内における冷却水の循環の流れを生じさせ得るように構成されている。
A cooling
ラジエータ172は、シリンダヘッド110及びシリンダブロック120を経た冷却水を、外気との熱交換によって冷却し得るように構成されている。
The
冷却水送出ポンプ171における冷却水送出口には、ポンプ送出管173aが接続されている。冷却水送出ポンプ171は、このポンプ送出管173aを介して、シリンダヘッド110に形成されたシリンダヘッド内ウォータージャケット111aと接続されている。また、冷却水送出ポンプ171の冷却水吸入口には、ポンプ吸入管173bが接続されている。
A
シリンダヘッド110とシリンダブロック120との接合部には、ブロック間連通路174が設けられている。このブロック間連通路174は、シリンダヘッド内ウォータージャケット111aとシリンダブロック内ウォータージャケット121bとを接続するように形成されている。
An
すなわち、本実施形態における冷却水循環系統170は、冷却水送出ポンプ171によってシリンダヘッド内ウォータージャケット111aに冷却水が供給され、このシリンダヘッド内ウォータージャケット111aからブロック間連通路174を介してシリンダブロック内ウォータージャケット121bに冷却水が供給され得るように構成されている。
That is, in the cooling
シリンダヘッド内ウォータージャケット111aには、シリンダヘッド排出管175aが接続されている。このシリンダヘッド排出管175aは、シリンダヘッド110(シリンダヘッド内ウォータージャケット111a)から排出されてラジエータ172に向かう冷却水の通路を構成する部材である。また、シリンダブロック内ウォータージャケット121bには、シリンダブロック排出管175bが接続されている。このシリンダブロック排出管175bは、シリンダブロック120(シリンダブロック内ウォータージャケット121b)から排出されてラジエータ172に向かう冷却水の通路を構成する部材である。
A cylinder
ラジエータ172の冷却水流入口には、ラジエータ流入管176aの一端部が接続されている。このラジエータ流入管176aの他端部は、シリンダヘッド排出管175a及びシリンダブロック排出管175bと接続されている。このラジエータ流入管176aは、シリンダヘッド内ウォータージャケット111a及びシリンダブロック内ウォータージャケット121bを経た冷却水をラジエータ172に流入させ得るように構成されている。
One end of a
ラジエータ172の冷却水排出口には、ラジエータ排出管176bの一端部が接続されている。ラジエータ排出管176bの他端部は、ポンプ吸入管173bと接続されている。すなわち、ラジエータ排出管176bは、ラジエータ172と冷却水送出ポンプ171とを接続するように設けられている。また、このラジエータ排出管176bは、ラジエータ172によって冷却されて当該ラジエータ172から排出された冷却水を、冷却水送出ポンプ171に送り得るように構成されている。
One end of a
シリンダヘッド排出管175aとラジエータ流入管176aとの接続部よりも、冷却水の流動方向における上流側には、バイパス管177の一端部が接続されている。バイパス管177の他端部は、ポンプ吸入管173bと接続されている。すなわち、バイパス管177は、ラジエータ172をバイパスするように、シリンダヘッド排出管175aとポンプ吸入管173bとを接続する部材である。
One end of a
EGRクーラ供給管178aが、ポンプ送出管173aから分岐するように設けられている。EGRクーラ供給管178aは、EGRクーラ162の冷却水流入口と接続されている。このEGRクーラ供給管178aは、冷却水をEGRクーラ162に供給し得るように構成されている。EGRクーラ162の冷却水排出口には、EGRクーラ排出管178bの一端部が接続されている。このEGRクーラ排出管178bの他端部は、ポンプ吸入管173bにおける、ラジエータ排出管176b及びバイパス管177との合流位置よりも下流側の部分と接続されている。
An EGR
ポンプ吸入管173bにおける、ラジエータ排出管176b及びバイパス管177との合流位置には、第一制御弁179aが介装されている。第一制御弁179aは、電磁的に作動する二方向切換弁であって、バイパス管177及びラジエータ排出管176bと冷却水送出ポンプ171との連通状態を制御し得るように構成されている。すなわち、第一制御弁179aは、冷却水送出ポンプ171の冷却水吸入口と、ラジエータ172又はバイパス管177とを、選択的に連通させるように構成されている。
A
具体的には、第一制御弁179aは、第一の状態において、ラジエータ172(ラジエータ排出管176b)と冷却水送出ポンプ171との連通を遮断し、かつバイパス管177と冷却水送出ポンプ171とを連通させるように構成されている。また、この第一制御弁179aは、第二の状態において、ラジエータ172(ラジエータ排出管176b)と冷却水送出ポンプ171とを連通させ、かつバイパス管177と冷却水送出ポンプ171との連通を遮断するように構成されている。
Specifically, in the first state, the
シリンダヘッド排出管175a及びシリンダブロック排出管175bとラジエータ流入管176aとの合流位置には、第二制御弁179bが介装されている。第二制御弁179bは、シリンダブロック排出管175bとラジエータ流入管176aとの連通状態を制御し得るように構成されている。
A
すなわち、本実施形態においては、第二制御弁179bは、開弁することで、シリンダブロック120(シリンダブロック排出管175b)とラジエータ172(ラジエータ流入管176a)とを連通させ、閉弁することで、シリンダブロック120とラジエータ172との連通を遮断するように構成されている。なお、本実施形態においては、シリンダヘッド排出管175aとラジエータ172(ラジエータ流入管176a)とは、第二制御弁179bの動作状態にかかわらず、常時連通されている。
In other words, in the present embodiment, the
EGRクーラ供給管178aには、電磁弁からなるEGR冷却制御弁179cが介装されている。このEGR冷却制御弁179cは、EGRクーラ162への冷却水の供給状態を制御し得るように構成されている。
An EGR
<<制御系の構成>>
本実施形態におけるエンジン100は、運転状態に基づく信号を発生するように構成された各種のセンサ181〜186と、これらのセンサ181〜186等からの信号に基づいて各部の動作を制御するように構成された制御部190と、を備えている。
<< Control system configuration >>
The
吸気管131における、スロットルバルブ133に対応する位置には、スロットルポジションセンサ181が介装されている。このスロットルポジションセンサ181は、スロットルバルブ133の開度(スロットル弁開度TA)に応じた信号を出力し得るように構成されている。
A
スロットルバルブ133よりも、吸入空気の流動方向における上流側には、エアフローメータ182が介装されている。このエアフローメータ182は、周知の熱線式エアフローメータであって、吸気管131内を流れる吸入空気の単位時間あたりの質量流量に応じた出力を発生するように構成されている。
An
排気管141には、上流側空燃比センサ183a、及び下流側空燃比センサ183bが介装されている。上流側空燃比センサ183aは、触媒装置143よりも排気ガスの流動方向における上流側の位置に介装されている。一方、下流側空燃比センサ183bは、触媒装置143よりも排気ガスの流動方向における下流側の位置に介装されている。これらの空燃比センサ183a,183bは、排気ガスの空燃比に応じた出力を発生し得るように構成されている。
An upstream air-fuel ratio sensor 183a and a downstream air-
触媒装置143には、DPF触媒143aの床温に応じた出力を発生するように構成された触媒床温センサ184が設けられている。
The
コモンレール154には、蓄圧室内の燃料の圧力に応じた出力を発生するように構成された燃料圧センサ185が装着されている。
A
冷却水循環系統170におけるシリンダヘッド110側には、シリンダヘッド側冷却水温センサ186が介装されている。シリンダヘッド側冷却水温センサ186は、シリンダヘッド110(シリンダヘッド内ウォータージャケット111a)側の冷却水温に応じた出力信号を発生するように構成されている。すなわち、このシリンダヘッド側冷却水温センサ186は、シリンダヘッド内ウォータージャケット111a内、又は当該シリンダヘッド内ウォータージャケット111aから排出された直後のシリンダブロック排出管175b内の冷却水温に応じた出力信号を発生するように構成されている。
A cylinder head side cooling
制御部190は、スロットルバルブアクチュエータ133a、燃焼室インジェクタ156、排気ポートインジェクタ158、EGR通路開閉制御弁163、第一制御弁179a、第二制御弁179b、EGR冷却制御弁179c等の各種のアクチュエータの動作を制御し得るように構成されている。具体的には、制御部190は、CPU191と、ROM192と、RAM193と、バックアップRAM194と、インターフェース195とを備えている。これらは、互いにバス196で接続されている。
The
CPU191は、インターフェース195を介して上述のセンサ181〜186からの信号を受領するとともに、当該信号に基づいて各種の演算を行い、当該演算結果に基づいて、燃焼室インジェクタ156等の各種のアクチュエータを動作させるための指令信号を発生させ得るように構成されている。
The
ROM192には、上述のCPU191による演算の際に実行されるルーチン(プログラム)や、当該ルーチンの実行の際に参照されるテーブル(ルックアップテーブル、マップ)等が、予め格納されている。RAM193及びバックアップRAM194は、CPU191がルーチンを実行する際に、必要に応じてデータを一時的に格納し得るように構成されている。バックアップRAM194は、電源が投入された状態でデータが格納されるとともに、この格納されたデータが電源遮断後も保持され得るように構成されている。
The
インターフェース195は、スロットルバルブアクチュエータ133a等の各種のアクチュエータ、及びスロットルポジションセンサ181等の各種のセンサと電気的に接続されている。このインターフェース195は、上述の各種のセンサから受領した信号をCPU191に供給するとともに、当該CPU191から受領した指令信号を上述の各種のアクチュエータに送信し得るように構成されている。
The
本実施形態の制御部190は、上流側空燃比センサ183a、下流側空燃比センサ183bやシリンダヘッド側冷却水温センサ186等からの信号に基づいて、燃焼室インジェクタ156及び排気ポートインジェクタ158による燃料の噴射時期及び噴射量を制御し得るように構成されている。特に、本実施形態の制御部190は、シリンダヘッド側冷却水温センサ186からの信号に基づいて、燃焼室インジェクタ156による燃焼室へのメイン噴射及びパイロット噴射の時期や量を制御するように構成されている。
The
ここで、「メイン噴射」とは、圧縮上死点近辺で行われる燃料噴射である。また、「パイロット噴射」とは、メイン噴射に先立って行われる、比較的少量の燃料噴射である。このパイロット噴射は、圧縮上死点よりも前に行われ、メイン噴射はパイロット噴射よりも若干のインターバルを置いた後に行われるようになっている。シリンダヘッド側冷却水温センサ186の出力信号に基づくメイン噴射及びパイロット噴射の制御の詳細については後述する。
Here, “main injection” is fuel injection performed near the compression top dead center. The “pilot injection” is a relatively small amount of fuel injection that is performed prior to the main injection. The pilot injection is performed before the compression top dead center, and the main injection is performed after a slight interval from the pilot injection. Details of control of main injection and pilot injection based on the output signal of the cylinder head side
また、本実施形態の制御部190は、シリンダヘッド側冷却水温センサ186等からの信号に基づいて、第一制御弁179a、第二制御弁179b、及びEGR冷却制御弁179cの動作状態を制御することで、冷却水の循環状態を制御し得るように構成されている。
Further, the
具体的には、制御部190は、冷却水温が所定の第1基準温度(70℃)以上となった場合に、第一制御弁179aを開弁させることで、ラジエータ172(ラジエータ排出管176b)と冷却水送出ポンプ171とを連通させ、かつバイパス管177と冷却水送出ポンプ171との連通を遮断するように構成されている。一方、制御部190は、冷却水温が所定の第2基準温度(80℃)以上となった場合に、第二制御弁179bを開弁させることで、シリンダブロック120(シリンダブロック排出管175b)とラジエータ172(ラジエータ流入管176a)とを連通させるように構成されている。
Specifically, the
すなわち、制御部190は、以下の動作説明にて詳述する通り、シリンダヘッド側冷却水温センサ186からの信号に応じて第一制御弁179a及び第二制御弁179bの動作状態を制御することで、運転状態に応じて冷却水の循環状態を変化させ、シリンダヘッド110及びシリンダブロック120に対する冷却水の供給状態を変化させ得るように構成されている。
That is, the
また、制御部190は、エンジン100の運転状態、すなわちシリンダヘッド110側の冷却水温に応じて、EGR通路開閉制御弁163の開弁状態を制御することで、EGRガス量を増減させ得るように構成されている。
Further, the
さらに、制御部190は、エンジン100の運転状態に応じて、EGR冷却制御弁179cの開閉状態を制御することで、EGRクーラ162への冷却水の供給状態を制御し得るように構成されている。
Furthermore, the
例えば、制御部190は、始動後に冷却水温が所定温度(前記第2基準温度)に達していない暖機運転中に、EGR冷却制御弁179cを閉弁することで、暖機運転中における冷却水のEGRクーラ162への供給を遮断するように構成されている。また、制御部190は、暖機運転の終了後にEGR冷却制御弁179cを開弁することで、冷却水のEGRクーラ162への供給を許可し得るように構成されている。さらに、制御部190は、暖機運転中であっても、エンジン負荷が高い場合等、必要に応じて、EGR冷却制御弁179cを開弁するように構成されている。
For example, the
<実施形態のエンジンの動作説明>
次に、上述の構成を備えた本実施形態のエンジン100の動作について説明する。
<Description of Operation of Engine of Embodiment>
Next, the operation of the
<<冷却水循環系統の動作>>
図2ないし図4は、図1に示されている本実施形態のエンジン100における冷却水の流動状態を示すための概略図である。
<< Operation of cooling water circulation system >>
FIGS. 2 to 4 are schematic diagrams for illustrating the flow state of the cooling water in the
(A)まず、暖機運転中であって、冷却水温が前記第1基準温度よりも低い場合、第一制御弁179aが前記第一の状態とされ、第二制御弁179bが閉弁される。これにより、シリンダヘッド排出管175aからバイパス管177を介して(ラジエータ172をバイパスして)、冷却水送出ポンプ171に達するバイパス流路が形成される。また、シリンダブロック排出管175bとラジエータ流入管176aとの連通が遮断される。よって、図2において矢印で示されているような、冷却水の流れが形成される。
(A) First, when the engine is warming up and the coolant temperature is lower than the first reference temperature, the
すなわち、冷却水が、冷却水送出ポンプ171からポンプ送出管173aに向けて送出される。このポンプ送出管173aに向けて送出された冷却水は、シリンダヘッド110(図1におけるシリンダヘッド内ウォータージャケット111a)に流入する。シリンダヘッド110に流入した冷却水は、当該シリンダヘッド110を冷却した後、シリンダヘッド排出管175aに排出される。
That is, the cooling water is sent from the cooling
このとき、第二制御弁179bが閉弁しているので、バイパス管177と冷却水送出ポンプ171とが連通する一方、ラジエータ排出管176bと冷却水送出ポンプ171との連通が遮断されている。よって、シリンダヘッド110からシリンダヘッド排出管175aに排出された冷却水は、ラジエータ流入管176a、ラジエータ172、及びラジエータ排出管176bを通る流路ではなく、バイパス管177を通るバイパス流路を介して、冷却水送出ポンプ171に還流する。
At this time, since the
また、第二制御弁179bが閉弁していることにより、シリンダブロック排出管175bにおける冷却水の流れ、すなわち、シリンダブロック120から排出される冷却水の流れが、遮断されている。よって、当該シリンダブロック120内(図1におけるシリンダブロック内ウォータージャケット121b内)には、冷却水が滞留している。これにより、シリンダブロック120における速やかな昇温が達成される。すなわち、速やかな暖機運転の進行が達成される。よって、当該シリンダブロック120におけるフリクションが早期に低減される。
Further, since the
なお、当該冷却水温においては、通常は、EGR冷却制御弁179cは閉弁されている。よって、この場合、EGRクーラ162への冷却水の供給は停止される。もっとも、エンジン負荷が高い場合等、必要に応じて、EGR冷却制御弁179cが開放されることで、EGRクーラ162とシリンダヘッド110との間の冷却水の交流が行われる(図中破線で描かれた矢印参照)。
At the cooling water temperature, normally, the EGR
(B)次に、冷却水温が前記第1基準温度以上であって、前記第2基準温度よりも低い場合、第一制御弁179aが前記第二の状態とされる。これにより、バイパス管177と冷却水送出ポンプ171とを連通させるバイパス流路が遮断される。よって、図3において矢印で示されているような、冷却水の流れが形成される。
(B) Next, when the coolant temperature is equal to or higher than the first reference temperature and lower than the second reference temperature, the
すなわち、シリンダヘッド110からシリンダヘッド排出管175aに排出された冷却水は、ラジエータ流入管176a、ラジエータ172、及びラジエータ排出管176bを通る流路を介して、冷却水送出ポンプ171に還流する。これにより、ラジエータ172で外気との熱交換によって冷却された冷却水が、冷却水送出ポンプ171に供給される。
That is, the cooling water discharged from the
ここで、上述の(A)の場合と同様に、当該冷却水温においても暖機運転中であるので、通常は、EGR冷却制御弁179cは閉鎖され、必要に応じて、EGR冷却制御弁179cが開放される(図中破線で描かれた矢印参照)。
Here, as in the case of (A) described above, since the warm-up operation is also performed at the cooling water temperature, normally, the EGR
(C)次に、冷却水温が前記第2基準温度以上である場合、第二制御弁179bが開弁する(暖機運転終了)。これにより、シリンダブロック排出管175bとラジエータ流入管176aとが連通され、図4において矢印で示されているような、冷却水の流れが形成される。
(C) Next, when the coolant temperature is equal to or higher than the second reference temperature, the
すなわち、冷却水送出ポンプ171からポンプ送出管173aを介してシリンダヘッド110に流入した冷却水は、当該シリンダヘッド110を冷却した後、その一部がブロック間連通路174(図1参照)を介して、シリンダブロック120に流入する。シリンダヘッド110に流入した冷却水のうちの、シリンダブロック120に流入した残りの部分は、シリンダヘッド排出管175aに排出され、ラジエータ172で冷却された後に冷却水送出ポンプ171に還流する。
That is, the cooling water that has flowed into the
また、シリンダブロック120に流入した冷却水は、当該シリンダブロック120を冷却した後、シリンダブロック排出管175bに排出され、ラジエータ172で冷却された後に冷却水送出ポンプ171に還流する。
The cooling water that has flowed into the
ここで、当該冷却水温においては、EGR冷却制御弁179cが開放される。よって、この場合、EGRクーラ162への冷却水の供給が行われる。これにより、EGRクーラ162が冷却される。
Here, at the cooling water temperature, the EGR
(D)なお、上述の(A)及び(B)の条件下であっても、エンジン負荷が急激に高くなった場合、上述の(C)と同様に、第一制御弁179aが前記第二の状態とされるとともに、第二制御弁179bが開弁される。これにより、シリンダヘッド110及びシリンダブロック120内の冷却水がラジエータ172に導入される(図4参照)。
(D) Note that, even under the conditions (A) and (B) described above, when the engine load suddenly increases, the
(E)また、上述の(B)の条件下であっても、冷間始動時であって、特に始動時の外気温が極低温である場合においては、冷却水温が前記第2基準温度に達するまで、上述の(A)と同様に、第一制御弁179aが前記第一の状態とされ、第二制御弁179bが閉弁される(図2参照)。これにより、暖機がより促進される。
(E) Further, even under the condition (B) described above, the cooling water temperature is set to the second reference temperature when the engine is cold started and particularly when the outside air temperature at the start is extremely low. Until reaching, the
(F)また、上述の(C)の条件下、すなわち、暖機運転終了後であっても、エンジン100においてDPF再生処理が行われる場合、第一制御弁179a前記第一の状態とされる。この場合、上述の(A)の場合と同様に、シリンダヘッド110を経た冷却水が、ラジエータ172によって冷却されることなく、冷却水送出ポンプ171に還流する。これにより、シリンダヘッド110が昇温され、以て排気ガスの温度が上昇し、DPF触媒143aの再生処理が効率的に行われる。
(F) Further, even when the DPF regeneration process is performed in the
なお、この場合、EGR冷却制御弁179cが開弁されていると、EGRクーラ162への冷却水の導入が継続される。この場合、EGR通路161に導入された、昇温したEGRガスと、EGRクーラ162に導入された冷却水との間で、熱交換が生じる。これにより、NOx低減効果が充分奏され得る程度に、EGRガスが良好に冷却される。また、EGRクーラ162における、EGRガスから冷却水への伝熱によって、当該冷却水がさらに昇温することで、シリンダヘッド110の昇温が促進される。したがって、NOx低減のための排気ガス再循環(EGR)を不都合なく実施しつつ、DPF触媒143aの再生処理(DPF再生処理)を効率的に行うことができる。
In this case, when the EGR
(G)さらに、上述の(C)の条件下、すなわち、暖機運転終了後であっても、低負荷運転や燃料カット運転等が或る程度長時間継続されることで、シリンダヘッド側冷却水温が前記第2基準温度近辺や当該前記第2基準温度以下になる場合があり得る。このような場合、EGRガスに対する過度の冷却を防止するために、EGR冷却制御弁179cが閉弁される。これにより、EGRガスが過度に冷却されたことによるHC等の発生が抑制され得る。
(G) Furthermore, under the condition (C) described above, that is, even after the warm-up operation is completed, the low-load operation, the fuel cut operation, and the like are continued for a long time, so that the cylinder head side cooling is performed. The water temperature may be near the second reference temperature or below the second reference temperature. In such a case, the EGR
<<EGRガス量の制御>>
本実施形態においては、排気温度を高くして触媒装置143の暖機を行う触媒暖機の実施中は、EGR通路開閉制御弁163が閉弁される。すなわち、EGRがカットされる。
<< Control of EGR gas amount >>
In the present embodiment, the EGR passage opening /
また、EGRの実施中は、ROM192に予め格納されたマップ又は演算式と、上述のエンジン運転状態に基づくパラメータとに基づいて、EGR通路開閉制御弁163の開弁状態が制御される。
Further, during the EGR, the open state of the EGR passage opening /
すなわち、本実施形態においては、シリンダヘッド110側の冷却水温が高くなった場合に、EGR量が多くされる。これにより、EGRクーラ162によって良好に冷却されたEGRガスが比較的多量に燃焼室に導入される。よって、EGRガスの導入自体の効果である燃料混合気の熱容量の増大及び酸素濃度の低下とも相まって、燃焼温度が下がる。したがって、NOxが低減される。
That is, in this embodiment, when the coolant temperature on the
一方、シリンダヘッド110が良好に冷却されていて、当該シリンダヘッド110側の冷却水温が低くなった場合には、EGR量がそれほど多くなくても、NOxの発生量は充分低減され得る。よって、この場合、EGR量が少なくされる。これにより、失火やHC等の発生が抑制され得る。
On the other hand, when the
<<燃料噴射系統の動作>>
再び図1を参照すると、制御部190は、シリンダヘッド110及びシリンダブロック120に対する冷却水の供給状態をシリンダヘッド側冷却水温センサ186からの信号に応じて上述のように制御しつつ、燃焼室インジェクタ156及び排気ポートインジェクタ158の動作を、以下のようにして制御する。
<< Operation of fuel injection system >>
Referring to FIG. 1 again, the
<<<目標燃料噴射量の算出>>>
まず、CPU191は、エンジン回転数NEと、エアフローメータ182の出力に基づいて得られた吸入空気流量Gaと、EGR通路開閉制御弁163の開度と、ROM192が記憶しているテーブルと、に基づいて、吸気行程を迎える気筒の今回の吸入空気量である筒内吸入空気量を求める。
<<< Calculation of target fuel injection amount >>>
First, the
次に、CPU191は、エンジン回転数NEや、スロットルポジションセンサ181の出力に基づいて得られたスロットル弁開度TA等の、エンジン運転状態に基づく各種のパラメータと、先程求められた筒内吸入空気量とに基づいて、基本燃料噴射量Qbを算出する。この基本燃料噴射量Qbの算出は、エンジン回転数NEとスロットル弁開度TAと基本燃料噴射量Qbとの関係を示すマップ又は演算式に基づいて行われる。このマップ又は演算式は、予め行われた実験やシミュレーション等に基づいて作成されたものであって、ROM192に予め格納されている。
Next, the
この基本燃料噴射量Qbに対して、上流側空燃比センサ183a及び下流側空燃比センサ183bの出力に基づくフィードバック補正がなされる。これにより、今回の行程で必要な燃料量である、目標燃料噴射量Qtが算出される。
Feedback correction based on the outputs of the upstream air-fuel ratio sensor 183a and the downstream air-
<<<メイン噴射時期・パイロット噴射時期の決定>>>
続いて、CPU191は、メイン噴射時期Tmain及びパイロット噴射時期Tpilotを決定する。ここで、メイン噴射時期Tmainとは、メイン噴射の開始時期であって、より正確には、CPU191によって燃焼室インジェクタ156に燃料噴射指令信号が発せられる時期である。パイロット噴射時期Tpilotも同様である。
<<< Determination of main injection timing / pilot injection timing >>>
Subsequently, the
このパイロット噴射により、メイン噴射及び燃焼に先立って、燃焼室内の昇温と予混合とが行われる。すなわち、パイロット噴射に係る噴射燃料のうちの一部が、燃焼前の燃焼室内のガス温度の上昇に用いられるとともに、当該燃料の残部が、燃焼室内のガスと良好に混合される。 By this pilot injection, temperature rise and premixing in the combustion chamber are performed prior to main injection and combustion. That is, a part of the injected fuel related to the pilot injection is used for increasing the gas temperature in the combustion chamber before combustion, and the remaining portion of the fuel is well mixed with the gas in the combustion chamber.
このパイロット噴射による燃焼前の燃焼室内のガス温度上昇によって、メイン噴射の際の着火遅れ時間が短縮される。そして、この着火遅れ時間の短縮により、燃焼室内の急激な圧力上昇が抑制され、騒音やNOxの発生が抑制される。また、パイロット噴射に係る燃料のうちの、燃焼前の燃焼室内のガス温度上昇に供されなかった残部が、メイン噴射に先立って燃焼室内に残留する。この残留した燃料が、燃焼室内のガスと良好に混合される。 Due to the gas temperature rise in the combustion chamber before combustion by this pilot injection, the ignition delay time at the time of main injection is shortened. And by shortening this ignition delay time, rapid pressure rise in the combustion chamber is suppressed, and generation of noise and NOx is suppressed. Further, the remaining part of the fuel related to the pilot injection that has not been used for the gas temperature rise in the combustion chamber before combustion remains in the combustion chamber prior to the main injection. This remaining fuel is well mixed with the gas in the combustion chamber.
メイン噴射時期Tmainは、主に、触媒床温センサ184及びシリンダヘッド側冷却水温センサ186の出力に基づいて決定される。このメイン噴射時期Tmainは、燃焼温度の高温化によるNOxの発生を抑制するために、通常は、圧縮上死点(TDC)よりも遅角された時点で行われる。本実施形態においては、通常運転時のメイン噴射時期Tmainは、圧縮上死点(TDC)よりも5°程度遅角された時点のクランク角度(ATDC5°CA)の近辺に設定されている。そして、燃料噴射量にもよるが、クランク角度がほぼ圧縮上死点後10°(ATDC10°CA)近辺となった時点で、通常運転時のメイン噴射が終了する。
The main injection timing Tmain is determined mainly based on the outputs of the catalyst
暖機運転中であって、DPF触媒143aの床温が低温である場合、触媒暖機のためにメイン噴射時期Tmainが5°程度遅角される。これにより、排気温度が上昇し、触媒暖機が速やかに行われる。触媒暖機が終了すると、メイン噴射時期Tmainは、通常運転時のものに戻される。
When the warm-up operation is being performed and the bed temperature of the
一方、暖機運転終了後であって、シリンダヘッド110が良好に冷却されていて、当該シリンダヘッド110側の冷却水温が所定の基準温度よりも低温である場合に、メイン噴射時期Tmainが進角される。この場合、メイン噴射が、より圧縮上死点に近接した時点で行われる。本実施形態においては、この場合のメイン噴射時期Tmainは、圧縮上死点前2°(BTDC2°CA)近辺に設定される。これにより、燃焼効率が向上される。このとき、シリンダヘッド110は良好に冷却されているので、燃焼温度の過大な上昇が引き起こされない。よって、NOxの発生が抑制されつつ、燃費が向上される。
On the other hand, when the
パイロット噴射は、通常、メイン噴射よりも所定のクランク角度(本実施形態においては20°CA)だけ先立って行われる。すなわち、パイロット噴射とメイン噴射とのインターバルTintは、20°CA程度となる。よって、通常のパイロット噴射時期Tpilotは、本実施形態においては、BTDC15°CA近辺となる。
The pilot injection is usually performed prior to the main injection by a predetermined crank angle (20 ° CA in the present embodiment). That is, the interval Tint between the pilot injection and the main injection is about 20 ° CA. Therefore, the normal pilot injection timing Tpilot is in the vicinity of
ここで、暖機運転の初期であって、上述の触媒暖機中には、パイロット噴射時期Tpilotが5°程度遅角される。これにより、パイロット噴射とメイン噴射とのインターバルTintが維持され得る。よって、インターバルTintが長くなりすぎることで失火することが防止される。 Here, at the initial stage of the warm-up operation and during the catalyst warm-up, the pilot injection timing Tpilot is retarded by about 5 °. Thereby, the interval Tint between the pilot injection and the main injection can be maintained. Therefore, it is possible to prevent misfire due to the interval Tint becoming too long.
また、暖機運転中であって、上述の触媒暖機が行われていない場合には、パイロット噴射時期Tpilotが5°程度進角される。これにより、当該パイロット噴射それ自体の着火遅れ分が、進角によって補填される。よって、メイン噴射時期Tmainが到来した際に、燃焼室内が適切に昇温される。したがって、機関温度が低温な暖機運転中における燃焼が安定化される。 Further, when the warm-up operation is being performed and the above-described catalyst warm-up is not performed, the pilot injection timing Tpilot is advanced by about 5 °. Thereby, the ignition delay of the pilot injection itself is compensated by the advance angle. Therefore, when the main injection timing Tmain arrives, the temperature in the combustion chamber is appropriately raised. Therefore, combustion during warm-up operation where the engine temperature is low is stabilized.
さらに、暖機運転終了後であって、シリンダヘッド110が良好に冷却されていて、当該シリンダヘッド110側の冷却水温が所定の基準温度よりも低温である場合に、パイロット噴射時期Tpilotが進角される。この場合、燃焼室内の温度及び圧力が低いうちに、パイロット噴射によって燃料が噴射される。これにより、充分な予混合と燃焼室の昇温とが行われる。したがって、暖機運転終了後のパイロット噴射時期Tpilotの進角により、メイン噴射後の、着火の安定性及び燃焼効率が向上する。さらに、騒音やNOxの発生が抑制される。
Further, when the
<<<メイン噴射量・パイロット噴射量の決定>>>
また、CPU191は、目標燃料噴射量Qt、及びパイロット噴射とメイン噴射とのインターバルTint等から、メイン噴射量Qmain及びパイロット噴射量Qpilotを算出する。
<<< Determination of main injection quantity / pilot injection quantity >>>
Further, the
すなわち、パイロット噴射による燃焼前の着火分は、燃焼時の動力発生に寄与しない一方、パイロット噴射による予混合分(燃焼前の未着火分)は、燃焼時の動力発生に寄与する。 That is, the amount of ignition before combustion by pilot injection does not contribute to the generation of power during combustion, while the amount of premixing by pilot injection (the amount of non-ignition before combustion) contributes to the generation of power during combustion.
ここで、インターバルTintが長い場合、パイロット噴射による燃焼前の着火分を多くしないと、メイン噴射及び燃焼の際の燃焼室内の昇温が不足する。この場合、パイロット噴射量Qpilotが増加される。もっとも、このパイロット噴射量Qpilotの増加分のほとんどが、燃焼時の動力発生に寄与しないので、パイロット噴射量Qpilotの増加分に対応してメイン噴射量Qmainを減少させることはできない。 Here, when the interval Tint is long, if the amount of ignition before combustion by pilot injection is not increased, the temperature rise in the combustion chamber at the time of main injection and combustion is insufficient. In this case, the pilot injection amount Qpilot is increased. However, since most of the increase in the pilot injection amount Qpilot does not contribute to the generation of power during combustion, the main injection amount Qmain cannot be reduced corresponding to the increase in the pilot injection amount Qpilot.
一方、インターバルTintが短い場合や、暖機運転終了後であって、シリンダヘッド110が良好に冷却されていて、当該シリンダヘッド110側の冷却水温が所定の基準温度よりも低温である場合、パイロット噴射による予混合分の割合が大きくなる。これらの場合、当該予混合分に対応してメイン噴射量Qmainが減少される。これにより、充分な予混合によって燃焼効率が高められるとともに、燃費が向上する。
On the other hand, when the interval Tint is short, or after the warm-up operation is finished and the
CPU191は、これらのことを考慮して作成されたテーブルを、ROM192から呼び出し、上述の各パラメータに基づいて、メイン噴射量Qmain及びパイロット噴射量Qpilotを算出するとともに、当該算出値を、シリンダヘッド側冷却水温センサ186の出力に応じて、以下のように適宜補正する。
The
例えば、シリンダヘッド110側の冷却水温が比較的低温である場合に、パイロット噴射量Qpilotが増加される。
For example, when the coolant temperature on the
シリンダヘッド110の温度が比較的低温である場合、パイロット噴射の際に、通常よりも或る程度多めの燃料が噴射されることで、パイロット噴射に係る燃料のうちの一部が、燃焼前の燃焼室内のガス温度の上昇に用いられて、当該燃焼室が良好に昇温されるとともに、充分な量の着火残りの燃料が燃焼室内に残留する。この残留した燃料が燃焼室内のガスと良好に混合されることで、燃焼効率が向上する。
When the temperature of the
また、パイロット噴射量Qpilotが増加されることで、当該パイロット噴射に係る発生熱量が増大する。これにより、排気温度を上昇させて触媒装置143を暖機するためにメイン噴射時期Tmainが遅角された場合であっても、燃焼の際の失火の発生が抑制され得る。
Further, the amount of generated heat related to the pilot injection is increased by increasing the pilot injection amount Qpilot. Thereby, even if the main injection timing Tmain is retarded in order to warm the exhaust gas temperature and warm up the
一方、シリンダヘッド110側の冷却水温が高温である場合に、パイロット噴射量Qpilotが多いと、動力発生に供されずにメイン噴射及び燃焼の前に着火される燃料の量が増加してしまう。よって、燃費が悪化してしまう。そこで、この場合、パイロット噴射が制限される。すなわち、パイロット噴射がカットされたり、パイロット噴射量Qpilotが減少されたりする。これにより、パイロット噴射が、所定の効果を奏し得る最低限度で実施され得る。
On the other hand, when the coolant temperature on the
さらに、シリンダヘッド110側の冷却水温が比較的低温である場合に、パイロット噴射量Qpilotが増加される反面、メイン噴射量Qmainが減少され得る。これにより、燃費が向上する。
Furthermore, when the coolant temperature on the
<<<排気ポートへの噴射制御>>>
また、DPF再生処理が行われる際には、排気ポートインジェクタ158から適宜燃料噴射が行われる。これにより、排気温度が上昇し、DPF触媒143aの再生処理が効率的に行われる。
<<< Injection control to exhaust port >>>
Further, when the DPF regeneration process is performed, fuel is appropriately injected from the
<<制御部による燃焼室燃料噴射制御の実施例>>
次に、図1に示されている制御部190にて実行される燃焼室への燃料噴射制御処理の実施例について、図1に示された各部材の符号を参照しつつ、図5のフローチャートを用いて説明する。
<< Example of Combustion Chamber Fuel Injection Control by Control Section >>
Next, with respect to the embodiment of the fuel injection control process to the combustion chamber executed by the
図5は、燃焼室燃料噴射制御のルーチンである。本実施例においては、所定時間毎(例えば、クランク角度がBTDC30°CAになる毎)に、起動・実行される。 FIG. 5 is a combustion chamber fuel injection control routine. In this embodiment, it is activated and executed every predetermined time (for example, every time the crank angle becomes BTDC 30 ° CA).
図5における燃料噴射制御ルーチン500が起動されると、まず、ステップ505にて、エンジン始動からの経過時間t、エンジン回転数NE、アクセル開度ACCP、スロットル弁開度TA、シリンダヘッド側冷却水温THW、触媒床温THC等のパラメータが読み込まれる。 When the fuel injection control routine 500 in FIG. 5 is started, first, at step 505, the elapsed time t from the engine start, the engine speed NE, the accelerator opening ACCP, the throttle valve opening TA, the cylinder head side cooling water temperature. Parameters such as THW and catalyst bed temperature THC are read.
次に、ステップ510にて、ROM192に予め格納された上述のマップ又は演算式と、先程読み込まれたパラメータとに基づいて、基本燃料噴射量Qbが算出される。この算出された基本燃料噴射量Qbに対して、ステップ515にて適宜補正がなされることで、目標燃料噴射量Qtが算出される。
Next, at
続いて、ステップ520にて、ROM192に予め格納されたマップ又は演算式と、先程読み込まれたパラメータとに基づいて、パイロット噴射量Qpilot、メイン噴射量Qmain、メイン噴射時期Tmain、及びパイロット噴射時期Tpilotが決定される。
Subsequently, in
その後、ステップ525にて、現在の運転状態が暖機運転中であるか否かが判定される。すなわち、エンジン始動からの経過時間tが所定時間t1経過前であり、且つシリンダヘッド側冷却水温THWが所定水温THW1(前記第2基準温度すなわち80℃)よりも低温であるか否かが判定される。
Thereafter, in
現在の運転状態が暖機運転中である場合(ステップ525=Yes)、続いて、現在の運転状態が触媒暖気中であるか否かが判定される。すなわち、触媒床温THCが所定温度THC1よりも低温であるか否かが判定される。 When the current operation state is the warm-up operation (step 525 = Yes), it is subsequently determined whether or not the current operation state is the catalyst warm-up. That is, it is determined whether or not the catalyst bed temperature THC is lower than the predetermined temperature THC1.
ここで、現在の運転状態が触媒暖気中である場合(ステップ530=Yes)、ステップ540にて、メイン噴射時期Tmainが所定時間ΔTmainだけ遅角されるとともに、ステップ545にて、パイロット噴射量Qpilotが所定量ΔQpilotだけ増量される。これらのΔTmain及びΔQpilotは、ROM192に予め格納されたマップ又は演算式と、先程読み込まれたパラメータとに基づいて決定される。
If the current operating state is the catalyst warming up (step 530 = Yes), the main injection timing Tmain is retarded by a predetermined time ΔTmain at
一方、現在の運転状態が触媒暖気中でない場合(ステップ530=No)、ステップ550にて、パイロット噴射時期Tpilotが所定時間ΔTpilotだけ進角されるとともに、ステップ555にて、パイロット噴射量Qpilotが所定量ΔQpilotだけ増量される。これらのΔTpilot及びΔQpilotは、ROM192に予め格納されたマップ又は演算式と、先程読み込まれたパラメータとに基づいて決定される。
On the other hand, if the current operation state is not warming the catalyst (step 530 = No), the pilot injection timing Tpilot is advanced by a predetermined time ΔTpilot in
現在の運転状態が暖機運転終了後である場合(ステップ525=No)、続いて、ステップ560にて、現在のシリンダヘッド側冷却水温THWが、上述の所定水温THW1よりも高温側の所定水温THW2よりも低温であるか否かが判定される。
If the current operation state is after the end of the warm-up operation (step 525 = No), then, in
現在のシリンダヘッド側冷却水温THWが所定水温THW2よりも低温である場合(ステップ560=Yes)、シリンダヘッド110が良好に冷却されているので、メイン噴射時期Tmainをより圧縮上死点に近づけても、燃焼温度の高温化によるNOx発生が抑制され、且つ燃焼効率が高められ得る。よって、この場合、ステップ570にて、メイン噴射時期Tmainが所定時間ΔTmainだけ進角される。このΔTmain、は、ROM192に予め格納されたマップ又は演算式と、先程読み込まれたパラメータとに基づいて決定される。
If the current cylinder head-side cooling water temperature THW is lower than the predetermined water temperature THW2 (step 560 = Yes), the
また、ステップ575にて、メイン噴射時期Tmainの進角に対応して、パイロット噴射時期Tpilotが所定時間ΔTpilotだけ進角される。このΔTpilotは、ROM192に予め格納されたマップ又は演算式と、先程読み込まれたパラメータとに基づいて決定される。
In
さらに、ステップ580にて、パイロット噴射量Qpilotが所定量ΔQpilotだけ増量される。そして、ステップ585にて、このパイロット噴射量Qpilotの増量に対応して、メイン噴射量Qmainが所定量ΔQmainだけ減量される。これらのΔQmain及びΔQpilotは、ROM192に予め格納されたマップ又は演算式と、先程読み込まれたパラメータとに基づいて決定される。
Further, at
現在のシリンダヘッド側冷却水温THWが所定水温THW2よりも低温でない場合(ステップ560=No)、シリンダヘッド110の温度が比較的高温であるので、ステップ520で算出されたパイロット噴射量Qpilot、メイン噴射量Qmain、メイン噴射時期Tmain、及びパイロット噴射時期Tpilotが維持される。すなわち、通常の燃料噴射条件で燃料噴射が行われる。
If the current cylinder head-side cooling water temperature THW is not lower than the predetermined water temperature THW2 (step 560 = No), the temperature of the
このようにして、最終的なパイロット噴射量Qpilot、メイン噴射量Qmain、メイン噴射時期Tmain、及びパイロット噴射時期Tpilotが決定された後、処理がステップ590に進む。このステップ590においては、これらの決定された最終的なパイロット噴射量Qpilot、メイン噴射量Qmain、メイン噴射時期Tmain、及びパイロット噴射時期Tpilotと、燃料圧センサ185の出力(コモンレール内圧力)とに基づいて、燃焼室インジェクタ156が所定時間動作される。すなわち、決定された所定時期及び所定量(所定噴射時間)の、パイロット噴射及びメイン噴射が、燃焼室に対して行われる。その後、処理がステップ595に進み、本ルーチンが一旦終了される。
In this manner, after the final pilot injection amount Qpilot, main injection amount Qmain, main injection timing Tmain, and pilot injection timing Tpilot are determined, the process proceeds to step 590. In
<実施形態及び実施例による効果>
以下、本実施形態の構成による作用・効果を、図面を参照しつつ説明する。
<Effects of Embodiment and Examples>
Hereinafter, operations and effects of the configuration of the present embodiment will be described with reference to the drawings.
・図1を参照すると、本実施形態の冷却水循環系統170は、いわゆる「2系統冷却構造」ないし「分離冷却構造」を備えている。特に、本実施形態の冷却水循環系統170においては、(ラジエータ172によって冷却されて)冷却水送出ポンプ171から送出された直後の、比較的低温の冷却水が、シリンダヘッド110に供給される。そして、シリンダヘッド110側の冷却水温に応じて、パイロット噴射、メイン噴射、及びEGRの実施状況が、制御部190によって制御される。
Referring to FIG. 1, the cooling
よって、本実施形態の構成によれば、上述の実施例のように、シリンダヘッド110が良好に冷却されている場合、パイロット噴射量Qpilotを増加させることで、燃焼前の燃焼室内の昇温と予混合とが適切に行われる。これにより、燃焼効率が向上する。
Therefore, according to the configuration of the present embodiment, when the
特に、この場合、パイロット噴射量Qpilotの燃料のうちの、昇温に寄与せず燃焼時の動力発生に寄与する予混合分(着火残り分)の燃料量が確保される。したがって、当該予混合分に対応してメイン噴射量Qmainを減量させることで、燃費が向上する。 In particular, in this case, the amount of fuel of the premixed amount (remaining ignition amount) that contributes to the generation of power during combustion without contributing to the temperature rise is secured among the fuel of the pilot injection amount Qpilot. Therefore, the fuel efficiency is improved by reducing the main injection amount Qmain corresponding to the premixed amount.
また、この場合、メイン噴射時期Tmainを進角させて、より圧縮上死点に近い時期にメイン噴射を行っても、NOxの発生量が抑制され得る。すなわち、NOxの発生を抑制しつつ、従来よりも燃焼効率が高くなるようなメイン噴射時期Tmainを設定することができる。 In this case, even if the main injection timing Tmain is advanced and the main injection is performed at a timing closer to the compression top dead center, the amount of NOx generated can be suppressed. That is, it is possible to set the main injection timing Tmain so that the combustion efficiency is higher than that of the conventional one while suppressing the generation of NOx.
さらに、この場合、パイロット噴射時期Tpilotが進角される。これにより、当該パイロット噴射によって充分な予混合が行われる。また、当該パイロット噴射の着火遅れ分が、進角によって補填される。よって、メイン噴射時期Tmainが到来した際に、燃焼室内が適切に昇温される。したがって、このパイロット噴射時期Tpilotの進角により、メイン噴射後の、着火の安定性及び燃焼効率が向上する。さらに、騒音やNOxの発生がより良好に抑制される。 Further, in this case, the pilot injection timing Tpilot is advanced. Thereby, sufficient premixing is performed by the pilot injection. Further, the ignition delay of the pilot injection is compensated by the advance angle. Therefore, when the main injection timing Tmain arrives, the temperature in the combustion chamber is appropriately raised. Therefore, the ignition stability and the combustion efficiency after the main injection are improved by the advance angle of the pilot injection timing Tpilot. Furthermore, the generation of noise and NOx is suppressed more favorably.
・上述の実施例によれば、暖機運転中等、シリンダヘッド110の温度が低温である場合に、パイロット噴射時期Tpilotが進角される。よって、低温時の燃焼が安定する。
According to the above-described embodiment, the pilot injection timing Tpilot is advanced when the temperature of the
・上述の実施例によれば、触媒暖機中に、メイン噴射時期Tmain及びパイロット噴射時期Tpilotが5°程度遅角される。よって、燃焼時の失火の発生が抑制されつつ、触媒暖機が速やかに行われる。 According to the above-described embodiment, the main injection timing Tmain and the pilot injection timing Tpilot are retarded by about 5 ° during catalyst warm-up. Therefore, the catalyst warm-up is performed quickly while suppressing the occurrence of misfire during combustion.
・本実施形態の構成によれば、(ラジエータ172によって冷却されて)冷却水送出ポンプ171から送出された直後の、比較的低温の冷却水が、EGRクーラ162に供給される。これにより、EGRガスの冷却がより効率的に行われる。したがって、上述の燃料噴射制御と相まって、NOxの発生がさらに抑制され得る。
According to the configuration of the present embodiment, the relatively low-temperature cooling water immediately after being sent from the cooling water delivery pump 171 (cooled by the radiator 172) is supplied to the
・本実施形態のEGR通路開閉制御弁163の開度は、シリンダヘッド側冷却水温センサ186の出力に応じて、制御部190によって制御されている。この制御部190によって、EGRの実施状況が必要に応じて適切に制御されるとともに、上述のパイロット噴射及びメイン噴射の状態がより適切に制御される。したがって、エンジンの環境性能がさらに向上され得る。
The opening degree of the EGR passage opening /
<変形例の示唆>
なお、上述の実施形態及び実施例は、上述した通り、出願人が取り敢えず本願の出願時点において最良であると考えた、本発明の代表的な実施形態及び実施例を、単に例示したものにすぎない。よって、本発明はもとより上述の実施形態等に何ら限定されるものではなく、本発明の本質的部分を変更しない範囲内において、上述の実施形態や実施例には種々の変形が施され得ることは当然である。
<Suggestion of modification>
It should be noted that the above-described embodiments and examples are merely examples of typical embodiments and examples of the present invention that the applicant has considered to be the best at the time of filing the application as described above. Absent. Therefore, the present invention is not limited to the above-described embodiments and the like, and various modifications can be made to the above-described embodiments and examples without departing from the essential part of the present invention. Is natural.
以下、先願主義の下で本願の出願の際に追記し得る程度で、変形例について幾つか例示するが、変形例とてこれらに限定されるものではないことはいうまでもない。本願発明を、上述の実施形態・実施例、及び下記変形例の記載に基づき限定解釈することは、先願主義の下で出願を急ぐ出願人の利益を不当に害する反面、模倣者を不当に利するものであって、発明の保護及び利用を目的とする特許法の目的に反し、許されない。 In the following, some modifications are illustrated to the extent that they can be added when filing an application of the present application under the prior application principle, but it goes without saying that the modifications are not limited to these. Limiting and interpreting the present invention based on the description of the above-described embodiments and examples and the following modifications unfairly harms the interests of applicants who rush to filing applications under the prior application principle, but unfairly imitators. Contrary to the purpose of patent law for the protection and use of the invention, it is not allowed.
また、技術的に矛盾しない範囲において、下記の各変形例のうちの複数のものが適宜組み合わされ得ることは、言うまでもない。 In addition, it goes without saying that a plurality of the following modifications can be appropriately combined within a technically consistent range.
(i)本発明の構成は、ガソリンエンジン等、ディーゼルエンジン以外のエンジンに対しても適用可能である。また、エンジンの用途も、自動車の他、発電機にも適用され得る。 (I) The configuration of the present invention can be applied to engines other than diesel engines such as gasoline engines. Moreover, the use of the engine can be applied to a generator as well as an automobile.
(ii)燃焼室インジェクタ156は、吸気ポート111b内に燃料を噴射するように配置されていてもよい。あるいは、燃焼室内に燃料を噴射する燃焼室インジェクタ156の他に、吸気ポート111b内に燃料を噴射する別のインジェクタが備えられていてもよい。
(Ii) The
(iii)メイン噴射・パイロット噴射の進角・遅角や、増量・減量のパターンは、上述の実施形態や実施例で挙げられたものの他にも、適宜のパターンが選択され得る。 (Iii) As for the advance / retard angle and the increase / decrease pattern of the main injection / pilot injection, an appropriate pattern can be selected in addition to those mentioned in the above-described embodiments and examples.
例えば、上述の実施例において、メイン噴射・パイロット噴射の進角・遅角と、増量・減量とが、組み合わされて行われていた部分については、その一方のみが行われるようにしてもよいし、さらに細かい条件分けがされていてもよい。 For example, in the above-described embodiment, only one of the advance / retard angle of main injection / pilot injection and the increase / decrease may be performed. Further, more detailed condition classification may be performed.
また、触媒暖機の際の、メイン噴射時期Tmainの遅角と対応するように、パイロット噴射時期Tpilotが遅角されてもよい。 Further, the pilot injection timing Tpilot may be retarded so as to correspond to the retardation of the main injection timing Tmain at the time of catalyst warm-up.
また、極低温始動後の暖機運転中等、シリンダヘッド110側の冷却水温が極低温である場合に、パイロット噴射時期Tpilotが遅角されてもよい。これにより、燃焼室内の温度及び圧力が高くなった後にパイロット噴射が行われることとなるので、当該パイロット噴射によって比較的多量の熱量が発生する。よって、メイン噴射の後の燃焼の際に、失火の発生が防止され得る。
In addition, the pilot injection timing Tpilot may be retarded when the coolant temperature on the
また、上述の実施形態においては、暖機運転終了後であって、シリンダヘッド110が良好に冷却されていて、当該シリンダヘッド110側の冷却水温が所定の基準温度よりも低温である場合に、メイン噴射時期Tmain及びパイロット噴射時期Tpilotを進角させるとともに、パイロット噴射量Qpilotの増加分に対応してメイン噴射量Qmainを減少させていた。しかしながら、メイン噴射時期Tmainを進角させた場合、燃焼効率が向上するので、パイロット噴射量Qpilotを増加させずにメイン噴射量Qmainのみを減少させてもよい。これにより、燃費がさらに向上する。
Further, in the above-described embodiment, after the warm-up operation ends, when the
また、上述の実施例のようなメイン噴射・パイロット噴射の制御ルーチン中に、EGR制御処理(EGR通路開閉制御弁163、及びEGR冷却制御弁179cの動作制御のための処理)が組み込まれていてもよい。
Further, an EGR control process (a process for controlling the operation of the EGR passage opening /
さらに、上述の実施例においてはメイン噴射時期Tmainとパイロット噴射時期Tpilotとを設定する処理が行われていた。もっとも、これに代えて、メイン噴射時期Tmain及びパイロット噴射時期Tpilotのうちのいずれか一方とインターバルTintとを設定することで、メイン噴射時期Tmain及びパイロット噴射時期Tpilotのうちの前記一方とは異なる他方が結果的に設定されるような処理が行われてもよい。すなわち、インターバルTintを変化させることで、メイン噴射時期Tmain及びパイロット噴射時期Tpilotのうちの前記他方の進角・遅角が行なわれるようにしてもよい。 Furthermore, in the above-described embodiment, processing for setting the main injection timing Tmain and the pilot injection timing Tpilot has been performed. However, instead of this, by setting either one of the main injection timing Tmain and the pilot injection timing Tpilot and the interval Tint, the other one different from the one of the main injection timing Tmain and the pilot injection timing Tpilot As a result, processing may be performed. That is, by changing the interval Tint, the other advance / retard of the main injection timing Tmain and the pilot injection timing Tpilot may be performed.
(iv)冷却水送出ポンプ171が、運転状態に応じて冷却水の送出量を調整し得るように構成されていてもよい。この場合、冷却水送出ポンプ171は、電気的に駆動されるポンプや、送出流量が可変な、いわゆる可変式ウォーターポンプから構成され得る。
(Iv) The cooling
かかる構成によれば、例えば、運転状態に応じて送出流量を上げることで、シリンダヘッド110やEGRクーラ162の冷却性を向上させることが可能になる。また、DPF触媒143aの再生処理(DPF再生処理)の際に、制御部190の制御下で冷却水送出ポンプ171を停止させてもよい。これにより、排気ガスの昇温が効果的に行われ、DPF再生処理が効率的に行われる。
According to such a configuration, for example, the cooling performance of the
(v)第一制御弁179aに代えて、ラジエータ排出管176bに介装されていてラジエータ172と冷却水送出ポンプ171との連通状態を制御する弁と、バイパス管177に介装されていて当該バイパス管177と冷却水送出ポンプ171との連通状態を制御する弁と、の2つの弁が用いられていてもよい。
(V) In place of the
(vi)第二制御弁179bは、シリンダブロック排出管175bに介装されていてもよい。
(Vi) The
(vii)第二制御弁179bは、前記第1基準温度以上にてシリンダヘッド排出管175aとラジエータ流入管176aとを連通させ、前記第1基準温度よりも低温にてシリンダヘッド排出管175aとラジエータ流入管176aとの連通を遮断するように構成されていてもよい。
(Vii) The
(viii)第一制御弁179a及び第二制御弁179bとしては、電磁弁以外に、サーモスタット弁や、いわゆる電子サーモスタット弁が用いられ得る。この電子サーモスタット弁は、上述のサーモスタット弁とヒータとを組み合わせたものである。かかる電子サーモスタット弁は、ヒータに電流を流して当該ヒータを発熱させることで、当該ヒータからの熱によってサーモスタット弁を強制的に開弁させ得るように構成されている。
(Viii) As the
(xi)上述の実施形態の冷却水循環系統170は、第一制御弁179a及び第二制御弁179bを用いて、(a)ラジエータ172によって冷却されていない冷却水がシリンダブロック120に供給されずにシリンダヘッド110に集中的に供給される状態と、(b)ラジエータ172によって冷却されている冷却水がシリンダブロック120に供給されずにシリンダヘッド110に集中的に供給される状態と、(c)ラジエータ172によって冷却されている冷却水がシリンダブロックにも供給される状態と、の3つの状態に、冷却水の循環状態を制御するように構成されていた。
(Xi) The cooling
もっとも、本発明は、上述のような構成の冷却水循環系統170に限定されない。すなわち、本発明は、いわゆる「2系統冷却構造」ないし「分離冷却構造」と称され得るような構成であれば、上述の実施形態の構成以外の任意の構成の冷却水循環系統が採用され得る。
However, the present invention is not limited to the cooling
例えば、シリンダヘッド110の冷却状態とシリンダブロック120の冷却状態とが完全に独立して制御され得るような構成が、上述の実施形態の冷却水循環系統170に代えて用いられ得る。具体的には、例えば、シリンダヘッド110用の冷却水送出ポンプ及びラジエータを備えたシリンダヘッド用冷却系統と、シリンダブロック120用の冷却水送出ポンプ及びラジエータを備えたシリンダブロック用冷却系統とが、それぞれ独立に存在し且つ動作するような構成が用いられ得る(かかる意味において、本実施形態の冷却水循環系統170は、「擬似2系統冷却構造」ないし「擬似分離冷却構造」とも称され得る)。
For example, a configuration in which the cooling state of the
(x)その他、特段に言及されていない変形例についても、本発明の本質的部分を変更しない範囲内において、本発明の範囲内に含まれることは当然である。例えば、上述の各実施形態の説明において、一体に形成されていた構成要素は、継ぎ目なく一体成形されていてもよいし、複数の別体のパーツを接着・溶着・ネジ止め等により接合することによって形成されていてもよいことは当然である。 (X) Other modifications not specifically mentioned are naturally included in the scope of the present invention as long as they do not change the essential part of the present invention. For example, in the description of each embodiment described above, the integrally formed components may be integrally formed without joints, or a plurality of separate parts may be joined by bonding, welding, screwing, or the like. Of course, it may be formed by.
(xi)また、本発明の課題を解決するための手段を構成する各要素における、作用・機能的に表現されている要素は、上述の実施形態や変形例にて開示されている具体的構造の他、当該作用・機能を実現可能ないかなる構造をも含む。 (Xi) In addition, in each element constituting the means for solving the problems of the present invention, the elements expressed in terms of operation and function are the specific structures disclosed in the above-described embodiments and modifications. In addition, any structure capable of realizing the action / function is included.
100…エンジン、 110…シリンダヘッド、
111a…シリンダヘッド内ウォータージャケット、 111b…吸気ポート、
111c…排気ポート、 120…シリンダブロック、
121b…シリンダブロック内ウォータージャケット、122a…キャビティ、
131…吸気管、 141…排気管、
150…コモンレール式燃料噴射系統、 156…燃焼室インジェクタ、
161…EGR通路、 162…EGRクーラ、
163…EGR通路開閉制御弁、 170…冷却水循環系統、
171…冷却水送出ポンプ、 172…ラジエータ、
173a…ポンプ送出管(シリンダヘッド供給通路)、173b…ポンプ吸入管、
174…ブロック間連通路、 175a…シリンダヘッド排出管、
175b…シリンダブロック排出管、 176a…ラジエータ流入管、
176b…ラジエータ排出管、 177…バイパス管、
178a…EGRクーラ供給管、 178b…EGRクーラ排出管、
179a…第一制御弁、 179b…第二制御弁、
179c…EGR冷却制御弁、 186…シリンダヘッド側冷却水温センサ、
190…制御部、 191…CPU、
192…ROM
100 ... Engine, 110 ... Cylinder head,
111a ... Water jacket in the cylinder head, 111b ... Intake port,
111c ... exhaust port, 120 ... cylinder block,
121b ... Water jacket in the cylinder block, 122a ... Cavity,
131 ... Intake pipe, 141 ... Exhaust pipe,
150 ... Common rail fuel injection system, 156 ... Combustion chamber injector,
161 ... EGR passage, 162 ... EGR cooler,
163 ... EGR passage opening / closing control valve, 170 ... Cooling water circulation system,
171 ... Cooling water delivery pump, 172 ... Radiator,
173a ... pump delivery pipe (cylinder head supply passage), 173b ... pump suction pipe,
174 ... Communication path between blocks, 175a ... Cylinder head discharge pipe,
175b ... Cylinder block discharge pipe, 176a ... Radiator inflow pipe,
176b ... Radiator discharge pipe, 177 ... Bypass pipe,
178a ... EGR cooler supply pipe, 178b ... EGR cooler discharge pipe,
179a ... first control valve, 179b ... second control valve,
179c ... EGR cooling control valve, 186 ... Cylinder head side cooling water temperature sensor,
190 ... control unit, 191 ... CPU,
192 ... ROM
Claims (8)
冷却媒体によって冷却され得るように構成されたシリンダヘッドと、
前記シリンダヘッドと接合されていて、前記冷却媒体によって冷却され得るように構成されたシリンダブロックと、
運転状態に応じて、前記シリンダヘッド及び前記シリンダブロックへの前記冷却媒体の供給状態を変化させ得るように構成された冷却媒体循環系統と、
前記シリンダヘッド側の前記冷却媒体の温度に応じた信号を出力し得るように構成されたシリンダヘッド側冷却媒体温度センサと、
前記シリンダヘッド側冷却媒体温度センサの出力に応じて、主噴射及び当該主噴射に先立つ前噴射における燃料噴射の状態を制御するように構成された燃料噴射制御部と、
を備えたことを特徴とするエンジン。 In an engine configured to inject fuel in a fuel mixture introduction path including an intake passage, a cylinder, and a combustion chamber,
A cylinder head configured to be cooled by a cooling medium;
A cylinder block joined to the cylinder head and configured to be cooled by the cooling medium;
A cooling medium circulation system configured to change the supply state of the cooling medium to the cylinder head and the cylinder block in accordance with an operation state;
A cylinder head-side coolant temperature sensor configured to output a signal corresponding to the temperature of the coolant on the cylinder head side;
A fuel injection control unit configured to control a state of fuel injection in main injection and pre-injection prior to the main injection in accordance with an output of the cylinder head side coolant temperature sensor;
An engine characterized by comprising
前記燃料噴射制御部は、前記シリンダヘッド側冷却媒体温度センサの出力に応じて、前記前噴射における燃料噴射量を制御するように構成されたことを特徴とするエンジン。 The engine according to claim 1,
The engine, wherein the fuel injection control unit is configured to control a fuel injection amount in the pre-injection according to an output of the cylinder head side coolant temperature sensor.
前記燃料噴射制御部は、前記シリンダヘッド側冷却媒体温度センサの出力に応じて、前記前噴射の噴射時期を制御するように構成されたことを特徴とするエンジン。 The engine according to claim 1 or 2,
The engine, wherein the fuel injection control unit is configured to control an injection timing of the pre-injection according to an output of the cylinder head side coolant temperature sensor.
前記燃料噴射制御部は、前記シリンダヘッド側冷却媒体温度センサの出力に応じて、前記主噴射における燃料噴射量を制御するように構成されたことを特徴とするエンジン。 An engine according to any one of claims 1 to 3,
The engine, wherein the fuel injection control unit is configured to control a fuel injection amount in the main injection according to an output of the cylinder head side coolant temperature sensor.
前記燃料噴射制御部は、前記シリンダヘッド側冷却媒体温度センサの出力に応じて、前記主噴射の噴射時期を制御するように構成されたことを特徴とするエンジン。 An engine according to any one of claims 1 to 4,
The engine, wherein the fuel injection control unit is configured to control an injection timing of the main injection in accordance with an output of the cylinder head side coolant temperature sensor.
前記冷却媒体循環系統は、
前記冷却媒体を前記シリンダヘッドに向けて送出し得るように構成された冷却媒体送出部と、
前記シリンダヘッド内に形成されたシリンダヘッド内冷却媒体通路から、前記シリンダブロック内に形成されたシリンダブロック内冷却媒体通路に前記冷却媒体を供給し得るように、前記シリンダヘッド内冷却媒体通路と前記シリンダブロック内冷却媒体通路とを接続するブロック間流路と、
前記シリンダヘッド内冷却媒体通路内の前記冷却媒体を前記シリンダヘッドから排出するための前記冷却媒体の通路を構成するシリンダヘッド排出通路と、
前記シリンダブロック内冷却媒体通路内の前記冷却媒体を前記シリンダブロックから排出するための前記冷却媒体の通路を構成するシリンダブロック排出通路と、
前記シリンダヘッド及び前記シリンダブロックを経た前記冷却媒体を外気との熱交換によって冷却し得るように構成されたラジエータと、
前記シリンダヘッド内冷却媒体通路及び前記シリンダブロック内冷却媒体通路を経た前記冷却媒体が前記ラジエータに流入し得るように、前記シリンダヘッド排出通路及び前記シリンダブロック排出通路と前記ラジエータとを接続するラジエータ流入通路と、
前記ラジエータによって冷却されて当該ラジエータから排出された前記冷却媒体を前記冷却媒体送出部に送り得るように、前記ラジエータと前記冷却媒体送出部とを接続するラジエータ排出通路と、
前記シリンダヘッド排出通路と前記ラジエータ排出通路とを接続するバイパス通路と、
前記バイパス通路及び前記ラジエータ排出通路と前記冷却媒体送出部との連通状態を制御し得るように構成された第一制御弁と、
前記シリンダブロック排出通路と前記ラジエータ流入通路との連通状態を制御し得るように構成された第二制御弁と、
を備えたことを特徴とするエンジン。 An engine according to any one of claims 1 to 5,
The cooling medium circulation system is
A cooling medium delivery section configured to deliver the cooling medium toward the cylinder head;
The cylinder head cooling medium passage and the cylinder head cooling medium passage so that the cooling medium can be supplied from the cylinder head cooling medium passage formed in the cylinder head to the cylinder block cooling medium passage formed in the cylinder block. A flow path between blocks connecting the coolant passage in the cylinder block;
A cylinder head discharge passage constituting a passage of the cooling medium for discharging the cooling medium in the cylinder medium cooling medium passage from the cylinder head;
A cylinder block discharge passage constituting a passage of the cooling medium for discharging the cooling medium in the cylinder medium cooling medium passage from the cylinder block;
A radiator configured to cool the cooling medium that has passed through the cylinder head and the cylinder block by heat exchange with outside air;
A radiator inflow that connects the cylinder head discharge passage, the cylinder block discharge passage and the radiator so that the cooling medium that has passed through the cylinder head cooling medium passage and the cylinder block cooling medium passage can flow into the radiator. A passage,
A radiator discharge passage connecting the radiator and the cooling medium delivery section so that the cooling medium cooled by the radiator and discharged from the radiator can be sent to the cooling medium delivery section;
A bypass passage connecting the cylinder head discharge passage and the radiator discharge passage;
A first control valve configured to control communication between the bypass passage and the radiator discharge passage and the cooling medium delivery unit;
A second control valve configured to control the communication state between the cylinder block discharge passage and the radiator inflow passage;
An engine characterized by comprising
前記冷却媒体循環系統は、
前記冷却媒体送出部と前記シリンダヘッドとを接続する前記冷却媒体の通路を構成するシリンダヘッド供給通路と、
排気通路から前記吸気通路へ燃焼済みガスを導入し得るように構成されたEGR通路に介装されていて、前記燃焼済みガスと前記冷却媒体との熱交換によって当該燃焼済みガスを冷却し得るように構成されたEGRクーラと、
前記シリンダヘッド供給通路から分岐して前記EGRクーラに前記冷却媒体を供給するための前記冷却媒体の通路を構成するEGRクーラ供給通路と、
前記EGRクーラ供給通路に介装されていて、前記EGRクーラへの前記冷却媒体の供給状態を制御し得るように構成されたEGR冷却制御弁と、
をさらに備えたことを特徴とするエンジン。 The engine according to claim 6,
The cooling medium circulation system is
A cylinder head supply passage that constitutes a passage of the cooling medium that connects the cooling medium delivery section and the cylinder head;
It is interposed in an EGR passage configured to be able to introduce a burned gas from an exhaust passage to the intake passage so that the burned gas can be cooled by heat exchange between the burned gas and the cooling medium. An EGR cooler configured in
An EGR cooler supply passage that branches from the cylinder head supply passage and constitutes a passage of the cooling medium for supplying the cooling medium to the EGR cooler;
An EGR cooling control valve that is interposed in the EGR cooler supply passage and configured to control a supply state of the cooling medium to the EGR cooler;
An engine characterized by further comprising:
前記EGR通路に介装されていて、当該EGR通路における前記燃焼済みガスの流量を制御し得るように構成されたEGRガス量制御弁と、
前記シリンダヘッド側冷却媒体温度センサの出力に応じて、前記EGRガス量制御弁の開度を制御し得るように構成されたEGR制御部と、
をさらに備えたことを特徴とするエンジン。
The engine according to claim 7,
An EGR gas amount control valve interposed in the EGR passage and configured to control a flow rate of the burned gas in the EGR passage;
An EGR controller configured to control an opening of the EGR gas amount control valve according to an output of the cylinder head side coolant temperature sensor;
An engine characterized by further comprising:
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