JP2009270517A - Internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an internal combustion engine capable of increasing the flow rate of EGR gas by increasing the pressure differential between intake pressure and exhaust gas pressure at the time of introducing the EGR gas to an intake passage. <P>SOLUTION: The internal combustion engine 10 is equipped with an EGR device 70 capable of introducing a part of exhaust gas as the EGR gas from an exhaust gas passage to the intake passage, and an engine body 20 is provided with cooling water passages 33, 34 having a plurality of routes. The internal combustion engine 10 comprises a flow dividing valve 44 capable of adjusting flow rate of cooling water flowing through the cooling water passage 34 closest to the exhaust gas passage side and an ECU 100 capable of controlling the flow dividing valve 44. When an operation status of the internal combustion engine 10 is within a predetermined area, the ECU 100 reduces the flow rate of the exhaust gas side cooling water flowing through the cooling water passage 34 by the flow dividing valve 44 for introducing the EGR gas to the intake passage by the EGR device 70. Exhaust gas temperature which is temperature of the exhaust gas flowing through the exhaust gas passage is increased to increase the exhaust gas pressure which is the pressure in the exhaust gas passage. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、排気通路から排気ガスの一部を吸気通路に導くことが可能なEGR装置を備えた内燃機関に関する。   The present invention relates to an internal combustion engine including an EGR device capable of guiding a part of exhaust gas from an exhaust passage to an intake passage.

内燃機関におけるポンプ損失の低減等を目的として、気筒から排出された排気ガスの一部を吸気通路に導いて、再び気筒内に流入させるEGR(排気ガス再循環)装置が知られている。EGR装置は、一般的に、排気通路と吸気通路とを連通させるEGR通路と、EGR通路を吸気通路に向けて流れる排気ガス(以下、EGRガスと記す)の流量を調整するEGR弁等から構成されている(例えば、特許文献1,2参照)。下記の特許文献1には、吸入空気量等の内燃機関の運転状態や、EGR通路を流れるEGRガスの圧力に応じて、EGR弁の開度を制御する制御技術が開示されている。   2. Description of the Related Art An EGR (exhaust gas recirculation) device that guides a part of exhaust gas discharged from a cylinder to an intake passage and flows again into the cylinder is known for the purpose of reducing pump loss in an internal combustion engine. An EGR device generally includes an EGR passage that connects an exhaust passage and an intake passage, an EGR valve that adjusts the flow rate of exhaust gas that flows toward the intake passage through the EGR passage (hereinafter referred to as EGR gas), and the like. (For example, see Patent Documents 1 and 2). Patent Document 1 below discloses a control technique for controlling the opening degree of the EGR valve in accordance with the operating state of the internal combustion engine such as the intake air amount and the pressure of the EGR gas flowing through the EGR passage.

特開平7−174048号公報JP-A-7-174048 特開2004−100508号公報JP 2004-100508 A

ところで、機関負荷が高い場合など、内燃機関の運転状態によっては、EGRガスを流し込む吸気通路の負圧が小さくなる、すなわち吸気通路内の圧力が高くなることがあり、吸気通路内の圧力(以下、吸気圧と記す)と、EGRガスを取り入れる排気通路内の圧力(以下、排気圧と記す)との圧力差が小さくなる場合がある。このように圧力差が小さい場合において、EGR弁を開放する等してEGR装置を作動させても、所望の流量のEGRガスを吸気通路に導くことが困難な場合がある。   By the way, depending on the operating state of the internal combustion engine, such as when the engine load is high, the negative pressure of the intake passage through which the EGR gas flows may be reduced, that is, the pressure in the intake passage may be increased. In some cases, the pressure difference between the intake pressure and the pressure in the exhaust passage into which the EGR gas is taken (hereinafter referred to as exhaust pressure) becomes small. When the pressure difference is small as described above, it may be difficult to guide the EGR gas having a desired flow rate to the intake passage even if the EGR device is operated by opening the EGR valve or the like.

なお、上述の特許文献2には、EGR通路(EGR管)の途中にEGRガスを過給する過給機を設けて、EGRガスを過給して吸気通路に導くことで、吸気圧(給気圧力)と排気圧との圧力が小さい運転状態においても、吸気通路に流し込まれるEGRガスの流量を確保することが提案されている。しかし、内燃機関にEGR装置用の過給機を設けることは、内燃機関の構造が複雑となる等の問題がある。   In the above-mentioned Patent Document 2, a supercharger that supercharges EGR gas is provided in the middle of the EGR passage (EGR pipe), and supercharged EGR gas is guided to the intake passage so that the intake pressure (supply pressure) is increased. It has been proposed that the flow rate of EGR gas flowing into the intake passage is ensured even in an operation state in which the pressure between the air pressure and the exhaust pressure is small. However, providing a supercharger for an EGR device in the internal combustion engine has problems such as a complicated structure of the internal combustion engine.

したがって、EGR装置を備えた内燃機関においては、EGR装置を作動させて、排気通路からEGRガスを取り入れて吸気通路に導く際に、吸気圧と排気圧との圧力差を増大させて、吸気通路に導かれるEGRガスの流量を増大させることが可能な技術を、簡素な構成で実現することが要望されている。   Therefore, in an internal combustion engine equipped with an EGR device, when the EGR device is operated to take in EGR gas from the exhaust passage and guide it to the intake passage, the pressure difference between the intake pressure and the exhaust pressure is increased. It is desired to realize a technique capable of increasing the flow rate of the EGR gas led to the above with a simple configuration.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、EGRガスを吸気通路に導く際に、吸気圧と排気圧との圧力差を増大させてEGRガスの流量を増大させることが可能な内燃機関を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and an internal combustion engine capable of increasing the flow rate of EGR gas by increasing the pressure difference between the intake pressure and the exhaust pressure when guiding EGR gas to the intake passage. The purpose is to provide an institution.

上記の目的を達成するために、本発明に係る内燃機関は、排気通路から排気ガスの一部をEGRガスとして吸気通路に導くことが可能なEGR装置を備え、複数経路の冷却水通路が機関本体に設けられた内燃機関であって、複数経路の冷却水通路のうち最も排気通路側の冷却水通路を流れる冷却水の流量である排気側冷却水流量を調整可能な流量調整手段と、EGR装置と流量調整手段とを制御可能な制御手段とを有し、制御手段は、EGR装置によりEGRガスを吸気通路に導く際に、流量調整手段により排気側冷却水流量を低減させることを特徴とする。   In order to achieve the above object, an internal combustion engine according to the present invention includes an EGR device capable of guiding a part of exhaust gas from an exhaust passage as EGR gas to an intake passage, and a plurality of cooling water passages are provided in the engine. An internal combustion engine provided in the main body, the flow rate adjusting means capable of adjusting an exhaust side cooling water flow rate which is a flow rate of cooling water flowing through a cooling water passage closest to an exhaust passage among a plurality of cooling water passages; Control means capable of controlling the apparatus and the flow rate adjusting means, wherein the control means reduces the exhaust-side cooling water flow rate by the flow rate adjusting means when the EGR gas is guided to the intake passage by the EGR device. To do.

上記内燃機関において、EGR装置は、EGRガスを冷却するEGRクーラを備え、当該EGRクーラは、貫流する冷却水の流量であるEGR側冷却水流量が、流量調整手段により調整されるものであり、制御手段は、前記排気側冷却水流量を低減させると共に、流量調整手段によりEGR側冷却水流量を増大させるものとすることができる。   In the internal combustion engine, the EGR device includes an EGR cooler that cools EGR gas, and the EGR cooler is configured such that an EGR-side cooling water flow rate that is a flow rate of the coolant flowing through is adjusted by a flow rate adjusting unit. The control means may reduce the exhaust-side cooling water flow rate and increase the EGR-side cooling water flow rate by the flow rate adjusting means.

上記内燃機関において、流量調整手段は、冷却水ポンプからの冷却水を、EGRクーラを貫流するEGR側冷却水通路と、前記最も排気通路側の冷却水通路である排気側冷却水通路に分流する分流弁であり、制御手段は、分流弁の流量分配比率を制御して、排気側冷却水流量を低減させる分、EGR側冷却水流量を増大させるものとすることができる。   In the internal combustion engine, the flow rate adjusting means diverts the cooling water from the cooling water pump into an EGR side cooling water passage that passes through the EGR cooler and an exhaust side cooling water passage that is the cooling water passage closest to the exhaust passage. It is a diversion valve, and the control means can control the flow rate distribution ratio of the diversion valve to increase the EGR side cooling water flow rate by the amount of reducing the exhaust side cooling water flow rate.

上記内燃機関において、制御手段は、冷却水ポンプが少なくとも流量調整手段に向けて圧送する冷却水流量である圧送流量を制御する圧送流量制御手段と、流量調整手段が故障しているか否かを判定する故障判定手段と、流量調整手段が故障していると判定された場合に、排気通路を流れる排気ガスの排気温度が、予め設定された上限値を上回るか否かを判定する排気温度判定手段とを有し、排気温度が前記上限値を上回ると判定された場合には、冷却水ポンプの圧送流量を増大させるものとすることができる。   In the internal combustion engine, the control means determines whether or not the pumping flow rate control means that controls the pumping flow rate that is the cooling water flow rate that the cooling water pump pumps at least toward the flow rate adjusting means, and whether the flow rate adjusting means is out of order. An exhaust temperature determining means for determining whether the exhaust temperature of the exhaust gas flowing through the exhaust passage exceeds a preset upper limit value when it is determined that the failure determining means and the flow rate adjusting means are malfunctioning If the exhaust gas temperature is determined to exceed the upper limit, the pumping flow rate of the cooling water pump can be increased.

本発明によれば、制御手段が、最も排気通路側の冷却水通路を流れる排気側冷却水流量を低減させて、排気通路を流れる排気ガスの温度である排気温度を上昇させることで、排気通路内の圧力である排気圧を上昇させることができ、当該排気圧と吸気圧との圧力差を増大させてEGRガスの流量を増大させることができる。   According to the present invention, the control means reduces the flow rate of the exhaust-side cooling water flowing through the cooling water passage closest to the exhaust passage and raises the exhaust gas temperature, which is the temperature of the exhaust gas flowing through the exhaust passage. The exhaust pressure, which is the internal pressure, can be increased, and the flow rate of EGR gas can be increased by increasing the pressure difference between the exhaust pressure and the intake pressure.

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態(以下、実施形態と記す)によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to this embodiment (hereinafter referred to as an embodiment). In addition, constituent elements in the following embodiments include those that can be easily assumed by those skilled in the art or those that are substantially the same.

〔実施形態1〕
まず、本実施形態に係る内燃機関の構成について図1を用いて説明する。図1は、内燃機関の概略構成を示す模式図である。なお、図1において、本発明に関連する要部のみを模式的に示している。
Embodiment 1
First, the configuration of the internal combustion engine according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine. In FIG. 1, only the main part related to the present invention is schematically shown.

内燃機関10は、ピストン往復動機関であり、原動機として自動車に搭載されるものである。内燃機関10には、これを制御するための制御手段、即ち内燃機関用の制御装置として、電子制御装置100(以下、ECUと記す)が設けられている。ECU100は、各種の制御定数を記憶する記憶手段としてROMを有している。なお、本実施形態において、制御手段としてのECU100は、内燃機関10に含まれている。   The internal combustion engine 10 is a piston reciprocating engine and is mounted on an automobile as a prime mover. The internal combustion engine 10 is provided with an electronic control unit 100 (hereinafter referred to as ECU) as a control means for controlling this, that is, a control device for the internal combustion engine. The ECU 100 has a ROM as storage means for storing various control constants. In the present embodiment, the ECU 100 as the control means is included in the internal combustion engine 10.

内燃機関10には、機関本体20を構成する部品として、図示しない、シリンダブロック、シリンダヘッド、機関出力軸(クランク軸)等が設けられている。シリンダブロックには、ピストンが往復運動するシリンダボアが形成されている。シリンダヘッドは、ピストンに対向してシリンダボアを囲うようにシリンダブロックに結合される。このようにして、機関本体20内には、シリンダボア、シリンダヘッド、及びピストンにより囲まれて「気筒」が形成されている。本実施形態において、機関本体20には、複数の気筒が形成されている。   The internal combustion engine 10 is provided with a cylinder block, a cylinder head, an engine output shaft (crankshaft), etc., not shown, as components constituting the engine body 20. The cylinder block is formed with a cylinder bore in which a piston reciprocates. The cylinder head is coupled to the cylinder block so as to surround the cylinder bore so as to face the piston. In this way, a “cylinder” is formed in the engine body 20 by being surrounded by the cylinder bore, the cylinder head, and the piston. In the present embodiment, the engine body 20 is formed with a plurality of cylinders.

内燃機関10が発生した機械的動力は、機関出力軸としてのクランク軸から出力される。内燃機関10には、クランク軸の回転角位置(以下、クランク角と記す)を検出するクランク角センサ(図示せず)が設けられており、検出したクランク角に係る信号をECU100に送出している。   The mechanical power generated by the internal combustion engine 10 is output from a crankshaft as the engine output shaft. The internal combustion engine 10 is provided with a crank angle sensor (not shown) that detects a rotation angle position of the crankshaft (hereinafter referred to as a crank angle), and sends a signal related to the detected crank angle to the ECU 100. Yes.

内燃機関10の機関本体20のうちシリンダヘッドには、気筒に対応して、吸入空気を気筒内に導く吸気ポート(図示せず)が設けられている。吸気ポートには、吸入空気を各気筒に分配する分配管である吸気マニホールド(図にサージ室を符号26で示す)が接続されている。吸気マニホールドのうち吸入空気の流動方向上流側には、吸気マニホールドに流入する吸入空気の流量を調整するスロットル弁24が設けられている。スロットル弁24の開度、すなわち吸気マニホールドに流入する吸入空気の流量は、ECU100により制御される。   The cylinder head of the engine body 20 of the internal combustion engine 10 is provided with an intake port (not shown) for guiding intake air into the cylinder corresponding to the cylinder. An intake manifold (a surge chamber is indicated by reference numeral 26 in the figure), which is a distribution pipe that distributes intake air to each cylinder, is connected to the intake port. A throttle valve 24 for adjusting the flow rate of the intake air flowing into the intake manifold is provided on the upstream side of the intake manifold in the flow direction of the intake air. The opening degree of the throttle valve 24, that is, the flow rate of the intake air flowing into the intake manifold is controlled by the ECU 100.

なお、「吸気通路」とは、吸入空気が流れる通路であり、スロットル弁24より吸入空気の流動方向下流側の通路を意味している。本実施形態において、吸気通路には、吸気マニホールド内に形成された吸入空気の通路に加えて、シリンダヘッドの吸気ポートが含まれている。   The “intake passage” is a passage through which intake air flows, and means a passage downstream of the throttle valve 24 in the flow direction of intake air. In the present embodiment, the intake passage includes an intake port of the cylinder head in addition to the intake air passage formed in the intake manifold.

また、内燃機関10には、外気から気筒内に吸入空気を導くために、スロットル弁24より上流側には、吸入空気量を計測する手段として、エアフロメータ(図示せず)が設けられている。エアフロメータは、スロットル弁24を通って気筒内に向けて流入する吸入空気の流量(以下、「吸入空気量」と記す)を計測しており、計測した吸入空気量に係る信号を、ECU100に送出している。   The internal combustion engine 10 is provided with an air flow meter (not shown) as means for measuring the intake air amount upstream of the throttle valve 24 in order to guide the intake air from the outside air into the cylinder. . The air flow meter measures the flow rate of intake air flowing into the cylinder through the throttle valve 24 (hereinafter referred to as “intake air amount”), and sends a signal related to the measured intake air amount to the ECU 100. Sending out.

また、内燃機関10の機関本体20のうちシリンダヘッドには、気筒に対応して、気筒内からの排気ガスを排出する排気ポート(図示せず)が形成されている。排気ポートには、各気筒からの排気ガスを合流させる合流管である排気マニホールド(図示せず)が接続されている。本実施形態において、排気マニホールドは、シリンダヘッドと一体に成形されており、機関本体20に含まれている。排気マニホールドの合流部を、図に符号60で示す。なお、排気マニホールドは、シリンダヘッドと別体に構成されているものとしても良い。   Further, an exhaust port (not shown) for exhausting exhaust gas from the cylinder is formed in the cylinder head of the engine body 20 of the internal combustion engine 10 corresponding to the cylinder. Connected to the exhaust port is an exhaust manifold (not shown) that is a merging pipe for merging exhaust gases from the cylinders. In the present embodiment, the exhaust manifold is formed integrally with the cylinder head and is included in the engine body 20. The joining portion of the exhaust manifold is indicated by reference numeral 60 in the figure. The exhaust manifold may be configured separately from the cylinder head.

排気マニホールドのうち排気ガスの流動方向下流側には、排気ガス中の有害成分を浄化し低減する排気浄化触媒コンバータ(以下、単に「排気浄化触媒」と記す)66が設けられている。排気浄化触媒66には、三元触媒やNOx吸蔵還元型触媒などがあり、触媒作用を有する貴金属が用いられている。   An exhaust purification catalytic converter (hereinafter simply referred to as “exhaust purification catalyst”) 66 for purifying and reducing harmful components in the exhaust gas is provided on the downstream side of the exhaust manifold in the flow direction of the exhaust manifold. Examples of the exhaust purification catalyst 66 include a three-way catalyst and a NOx occlusion reduction type catalyst, and a noble metal having a catalytic action is used.

なお、「排気通路」とは、排気ガスが流れる通路であり、排気浄化触媒66より排気ガスの流動方向上流側の通路を意味している。本実施形態において、排気通路には、排気マニホールド内に形成された排気ガスの通路や、シリンダヘッドの排気ポートが含まれている。   The “exhaust passage” is a passage through which the exhaust gas flows, and means a passage on the upstream side of the exhaust purification catalyst 66 in the flow direction of the exhaust gas. In the present embodiment, the exhaust passage includes an exhaust gas passage formed in the exhaust manifold and an exhaust port of the cylinder head.

また、内燃機関10には、排気通路を流れる排気ガスの一部を、EGRガスとして、吸気通路に導き、再び気筒内に流入させるEGR(排気ガス再循環)装置70が設けられている。EGR装置70は、排気通路と吸気通路とを連通させるEGR通路72と、EGR通路72を流れる排気ガス(以下、EGRガスと記す)の流量を調整するEGR弁74と、EGRガスを冷却するEGRクーラ77とを有している。   Further, the internal combustion engine 10 is provided with an EGR (exhaust gas recirculation) device 70 that guides a part of the exhaust gas flowing through the exhaust passage to the intake passage as EGR gas and again flows into the cylinder. The EGR device 70 includes an EGR passage 72 that connects the exhaust passage and the intake passage, an EGR valve 74 that adjusts the flow rate of exhaust gas flowing through the EGR passage 72 (hereinafter referred to as EGR gas), and an EGR that cools the EGR gas. And a cooler 77.

EGR通路72は、排気通路から排気ガスを取り入れる取入口が排気マニホールドの合流部60に設けられており、一方、当該取入口から取り入れた排気ガスであるEGRガスを吸気通路に流し込む流出口が吸気マニホールドに設けられている。EGR通路72は、排気通路を流れる排気ガスの一部を、取入口から取り入れて、EGRガスとして流出口から吸気通路に導くことが可能となっている。EGR通路72の途中には、EGR弁74が設けられている。   In the EGR passage 72, an intake port for taking in exhaust gas from the exhaust passage is provided in the merging portion 60 of the exhaust manifold, while an outlet port for flowing EGR gas, which is exhaust gas taken in from the intake port, into the intake passage. Provided on the manifold. The EGR passage 72 can take a part of the exhaust gas flowing through the exhaust passage from the intake port and guide it from the outlet port to the intake passage as EGR gas. An EGR valve 74 is provided in the middle of the EGR passage 72.

EGR弁74は、絞り弁等の流量制御弁で構成されており、弁開度を調整することで、EGR通路72から吸気通路に導かれるEGRガスの流量を調整することが可能となっている。EGR弁74の弁開度は、ECU100により制御可能に構成されている。   The EGR valve 74 is composed of a flow control valve such as a throttle valve, and the flow rate of EGR gas guided from the EGR passage 72 to the intake passage can be adjusted by adjusting the valve opening degree. . The valve opening degree of the EGR valve 74 is configured to be controllable by the ECU 100.

EGRクーラ77は、熱交換器で構成されており、EGR通路72の途中、詳細には、EGR弁74よりEGRガスの流動方向上流側に設けられている。EGRクーラ77は、内部に冷却水通路35が設けられており、当該冷却水通路35を流れる冷却水とEGRガスとの間で熱交換を行うことで、通過するEGRガスを冷却することが可能に構成されている。   The EGR cooler 77 is composed of a heat exchanger, and is provided in the EGR passage 72, specifically, on the upstream side in the EGR gas flow direction from the EGR valve 74. The EGR cooler 77 has a cooling water passage 35 provided therein, and the EGR gas passing therethrough can be cooled by exchanging heat between the cooling water flowing through the cooling water passage 35 and the EGR gas. It is configured.

このように構成されたEGR装置70は、EGR弁74を開弁させることで、排気通路の圧力(以下、排気圧と記す)と吸気通路の圧力(以下、吸気圧と記す)との圧力差を利用して、排気通路を流れる排気ガスの一部をEGR通路72に取り入れる。EGR通路72に取り入れたEGRガスを、EGRクーラ77で冷却した後、EGR弁74により流量を調整して吸気通路に導き、再び気筒内に流入させることが可能となっている。このようにして、EGR装置70が排気通路から吸気通路に導くEGRガスの流量は、EGR弁74を介して、ECU100により制御される。つまり、EGR装置70は、ECU100により制御可能に構成されている。   The EGR device 70 configured as described above opens the EGR valve 74 so that the pressure difference between the pressure in the exhaust passage (hereinafter referred to as exhaust pressure) and the pressure in the intake passage (hereinafter referred to as intake pressure). , A part of the exhaust gas flowing through the exhaust passage is taken into the EGR passage 72. After the EGR gas taken into the EGR passage 72 is cooled by the EGR cooler 77, the flow rate is adjusted by the EGR valve 74 and guided to the intake passage so that it can flow into the cylinder again. In this way, the flow rate of the EGR gas that the EGR device 70 leads from the exhaust passage to the intake passage is controlled by the ECU 100 via the EGR valve 74. That is, the EGR device 70 is configured to be controllable by the ECU 100.

また、内燃機関10の機関本体20には、複数経路の冷却水通路33、34が設けられており、これら冷却水通路33,34のうち、最も排気通路側、詳細には最も排気ポート側を通るよう経路が設定された冷却水通路34を、以下に「排気側冷却水通路」と記す。これに対して、機関本体20を通る冷却水通路のうち、排気側冷却水通路34以外の冷却水通路33を、以下に「他の冷却水通路」と記す。排気側冷却水通路34及び他の冷却水通路33は、シリンダブロック、シリンダヘッド、及び排気マニホールド等の機関本体20を構成する部品内に形成された通路に加えて、機関本体20から延設されている冷却配管等の内部に形成された通路(管路)等を含んでいる。   Further, the engine body 20 of the internal combustion engine 10 is provided with a plurality of cooling water passages 33, 34. Of these cooling water passages 33, 34, the most exhaust passage side, more specifically, the most exhaust port side. The cooling water passage 34 that is set to pass therethrough will be referred to as an “exhaust-side cooling water passage” hereinafter. On the other hand, the cooling water passage 33 other than the exhaust side cooling water passage 34 among the cooling water passages passing through the engine main body 20 is hereinafter referred to as “another cooling water passage”. The exhaust side cooling water passage 34 and the other cooling water passage 33 are extended from the engine body 20 in addition to the passages formed in the parts constituting the engine body 20 such as the cylinder block, the cylinder head, and the exhaust manifold. It includes a passage (pipe) formed inside a cooling pipe or the like.

内燃機関10において、排気側冷却水通路34を流れる冷却水と、気筒から排出されて排気通路を流れる排気ガスとの間で、熱交換を行うことが可能となっている。排気側冷却水通路34を流れる冷却水の流量(以下、排気側冷却水流量と記す)を低減させることで、気筒から排出され、排気通路から排気浄化触媒66に向かう排気ガスの温度(以下、排気温度と記す)を上昇させることが可能となっている。   In the internal combustion engine 10, heat exchange can be performed between the cooling water flowing through the exhaust-side cooling water passage 34 and the exhaust gas discharged from the cylinder and flowing through the exhaust passage. By reducing the flow rate of the cooling water flowing through the exhaust side cooling water passage 34 (hereinafter referred to as the exhaust side cooling water flow rate), the temperature of the exhaust gas discharged from the cylinder and directed to the exhaust purification catalyst 66 (hereinafter referred to as the exhaust side cooling water flow rate). It is possible to raise the exhaust temperature).

本実施形態において、排気側冷却水通路34は、機関本体20を構成するシリンダヘッドのうち排気通路側と、当該シリンダヘッドと一体に成形された排気マニホールドを通るように、経路が設定されている。なお、排気側冷却水通路34は、シリンダヘッド内を通るよう経路が設定されているものとし、他の冷却水通路33は、シリンダブロックを通るよう経路が設定されているものとしても良い。   In the present embodiment, the exhaust-side cooling water passage 34 is set so as to pass through the exhaust passage side of the cylinder head constituting the engine body 20 and the exhaust manifold formed integrally with the cylinder head. . The exhaust-side cooling water passage 34 may be set to pass through the cylinder head, and the other cooling water passages 33 may be set to pass through the cylinder block.

一方、他の冷却水通路33は、排気ポートの近傍を通らないように経路が設定された冷却水通路であり、当該通路を流れる冷却水流量の変化が、上述の排気側冷却水通路34に比べて、排気温度に与える影響が少ない冷却水通路である。他の冷却水通路33を流れる冷却水の流量を調整することで、機関本体20のうちシリンダブロック等、排気温度にあまり影響を与えない部位の温度を調整することが可能となっている。   On the other hand, the other cooling water passage 33 is a cooling water passage that is set so as not to pass through the vicinity of the exhaust port, and a change in the flow rate of the cooling water flowing through the passage is transferred to the exhaust-side cooling water passage 34 described above. Compared to the cooling water passage, the cooling water passage has less influence on the exhaust temperature. By adjusting the flow rate of the cooling water flowing through the other cooling water passages 33, it is possible to adjust the temperature of a portion of the engine body 20 that does not significantly affect the exhaust temperature, such as a cylinder block.

また、内燃機関10には、EGR装置70のEGRクーラ77を貫流するよう経路が設定された冷却水通路(以下、EGR側冷却水通路と記す)35が設けられている。EGR側冷却水通路35は、EGRクーラ77内に形成された通路に加え、EGRクーラ77から延設されている冷却配管等の内部に形成された通路(管路)を含んでいる。EGR側冷却水通路35を流れる冷却水は、EGR通路72を流れるEGRガスの冷却に供される。EGR側冷却水通路35を流れる冷却水の流量(以下、EGR側冷却水流量と記す)を増大させることで、吸気通路に向かうEGRガスの密度を上昇させることが可能となっている。   Further, the internal combustion engine 10 is provided with a cooling water passage (hereinafter referred to as an EGR side cooling water passage) 35 having a route set to flow through the EGR cooler 77 of the EGR device 70. The EGR side cooling water passage 35 includes a passage (pipe) formed inside a cooling pipe or the like extending from the EGR cooler 77 in addition to a passage formed in the EGR cooler 77. The cooling water flowing through the EGR side cooling water passage 35 is used for cooling the EGR gas flowing through the EGR passage 72. By increasing the flow rate of the cooling water flowing through the EGR side cooling water passage 35 (hereinafter referred to as the EGR side cooling water flow rate), it is possible to increase the density of the EGR gas toward the intake passage.

また、内燃機関10には、機関本体20及びEGRクーラを冷却する冷却系部品として、EGR側冷却水通路35、排気側冷却水通路34、及び他の冷却水通路33に向けて冷却水を圧送する冷却水ポンプ30と、冷却水ポンプ30からの冷却水をEGR側冷却水通路35に向かう冷却水と、排気側冷却水通路34に向かう冷却水に分流する分流弁44と、これら冷却水通路33,34,35を流れた冷却水の熱を外気に放散させて冷却するラジエータ80と、ラジエータ80に冷却水を流通させるか否かを切替えるサーモスタット弁40が設けられている。   Further, the cooling water is pumped to the internal combustion engine 10 toward the EGR side cooling water passage 35, the exhaust side cooling water passage 34, and the other cooling water passages 33 as cooling system parts for cooling the engine body 20 and the EGR cooler. The cooling water pump 30, the cooling water from the cooling water pump 30 to the EGR side cooling water passage 35, the diversion valve 44 for diverting the cooling water to the exhaust side cooling water passage 34, and these cooling water passages A radiator 80 that dissipates and cools the heat of the cooling water that has flowed through 33, 34, and 35 to the outside air, and a thermostat valve 40 that switches whether or not the cooling water is allowed to flow through the radiator 80 are provided.

冷却水ポンプ30は、内燃機関10が発生する機械的動力により駆動される。冷却水ポンプ30は、クランク軸から出力される機械的動力が、図示しないプーリーやベルト等を介して伝達されて駆動される機械式ポンプである。冷却水ポンプ30は、内燃機関10からの機械的動力を受けて駆動されて、フィード冷却水通路31に圧送する。このフィード冷却水通路31は、他の冷却水通路33と、分流弁44に向かう冷却水通路32とに分岐しており、冷却水ポンプ30が圧送した冷却水は、他の冷却水通路33に向かう冷却水と、分流弁44に向かう冷却水に分流される。   The cooling water pump 30 is driven by mechanical power generated by the internal combustion engine 10. The cooling water pump 30 is a mechanical pump that is driven by transmitting mechanical power output from a crankshaft via a pulley, a belt, or the like (not shown). The cooling water pump 30 is driven by mechanical power from the internal combustion engine 10 and pumps it to the feed cooling water passage 31. This feed cooling water passage 31 is branched into another cooling water passage 33 and a cooling water passage 32 directed to the diversion valve 44, and the cooling water pumped by the cooling water pump 30 is transferred to the other cooling water passage 33. The cooling water is diverted to the cooling water going to and the cooling water going to the diversion valve 44.

内燃機関10の作動中において、冷却水ポンプ30は、常時、駆動されており、サーモスタット弁40からの冷却水を、他の冷却水通路33及び分流弁44に向けて圧送することとなり、冷却水ポンプ30が圧送する冷却水の流量は、内燃機関10のクランク軸の回転速度(以下、機関回転速度と記す)に略比例したものとなる。   During operation of the internal combustion engine 10, the cooling water pump 30 is always driven, and the cooling water from the thermostat valve 40 is pumped toward the other cooling water passage 33 and the diversion valve 44. The flow rate of the cooling water pumped by the pump 30 is substantially proportional to the rotational speed of the crankshaft of the internal combustion engine 10 (hereinafter referred to as engine rotational speed).

サーモスタット弁40は、他の冷却水通路33、排気側冷却水通路34、及びEGR側冷却水通路35を流れて、リターン冷却水通路36で合流した冷却水を、当該冷却水の温度に応じて、ラジエータ80を貫流するラジエータ側冷却水通路38上に流すか、ラジエータ80を迂回するよう設けられたバイパス冷却水通路37に流すかを切替えることが可能に構成されている。内燃機関10の暖機完了前においては、ラジエータ80を迂回して冷却水が流れるよう、サーモスタット弁40の開閉弁は予め設定されている。サーモスタット弁40は、ラジエータ側冷却水通路38及びバイパス冷却水通路37を流れた冷却水を、冷却水通路42を介して冷却水ポンプ30に向けて流す。   The thermostat valve 40 flows through the other cooling water passage 33, the exhaust side cooling water passage 34, and the EGR side cooling water passage 35, and combines the cooling water merged in the return cooling water passage 36 according to the temperature of the cooling water. In addition, it is possible to switch between flowing on the radiator side cooling water passage 38 that flows through the radiator 80 or flowing to the bypass cooling water passage 37 provided so as to bypass the radiator 80. Before the warm-up of the internal combustion engine 10 is completed, the opening / closing valve of the thermostat valve 40 is set in advance so that the coolant flows around the radiator 80. The thermostat valve 40 flows the cooling water that has flowed through the radiator side cooling water passage 38 and the bypass cooling water passage 37 toward the cooling water pump 30 via the cooling water passage 42.

分流弁44は、いわゆる三方弁で構成されており、冷却水通路32からの冷却水、すなわち冷却水ポンプ30がフィード冷却水通路31に圧送した冷却水のうち他の冷却水通路33に向かう冷却水以外の冷却水を受けて、排気側冷却水通路34に向かう冷却水と、EGR側冷却水通路35に向かう冷却水に分流する。すなわち、分流弁44は、排気側冷却水通路34側の開度を低減することで、内燃機関10の運転状態(機関回転速度)に拘らず、排気側冷却水通路34を流れる冷却水の流量である排気側冷却水流量を調整する流量調整手段として機能する。加えて、分流弁44は、排気側冷却水通路34を流れる排気側冷却水流量を低減させた分だけ、EGR側冷却水通路35を流れるEGR側冷却水流量を増大させることが可能となっている。分流弁44の弁開度、すなわち、供給された冷却水流量のうち排気側冷却水通路34に向けて冷却水流量を分配する比率(以下、流量分配比率と記す)は、ECU100により制御可能に構成されている。   The diversion valve 44 is configured by a so-called three-way valve, and cooling toward the other cooling water passage 33 among the cooling water from the cooling water passage 32, that is, the cooling water pumped by the cooling water pump 30 to the feed cooling water passage 31. Receiving the cooling water other than water, it is divided into the cooling water toward the exhaust side cooling water passage 34 and the cooling water toward the EGR side cooling water passage 35. That is, the diversion valve 44 reduces the opening degree on the exhaust side cooling water passage 34 side, so that the flow rate of the cooling water flowing through the exhaust side cooling water passage 34 regardless of the operating state (engine speed) of the internal combustion engine 10. It functions as a flow rate adjusting means for adjusting the exhaust-side cooling water flow rate. In addition, the diversion valve 44 can increase the flow rate of the EGR side cooling water flowing through the EGR side cooling water passage 35 by the amount by which the flow rate of the exhaust side cooling water flowing through the exhaust side cooling water passage 34 is reduced. Yes. The valve opening degree of the diversion valve 44, that is, the ratio (hereinafter referred to as the flow distribution ratio) of distributing the cooling water flow rate to the exhaust side cooling water passage 34 in the supplied cooling water flow rate can be controlled by the ECU 100. It is configured.

冷却水ポンプ30が圧送した冷却水は、フィード冷却水通路31から、分流弁44に向かう冷却水通路32と機関本体20に向かう他の冷却水通路33に分流され、さらに分流弁44により、機関本体20のうち最も排気通路側を通る排気側冷却水通路34と、EGR側冷却水通路35に分流(分配)される。排気側冷却水通路34、他の冷却水通路33、及びEGR側冷却水通路35を流れて高温となった冷却水は、リターン冷却水通路36で合流する。リターン冷却水通路36をサーモスタット弁40に向けて流れる冷却水は、ラジエータ80を通るラジエータ側冷却水通路38と、ラジエータ80を迂回するバイパス冷却水路39とのうち、いずれか一方を通ってサーモスタット弁40に至る。サーモスタット弁40に流入した比較的低温な冷却水は、冷却水通路42から冷却水ポンプ30に吸入される。   The cooling water pumped by the cooling water pump 30 is diverted from the feed cooling water passage 31 to the cooling water passage 32 directed to the diversion valve 44 and the other cooling water passage 33 directed to the engine main body 20. The main body 20 is divided (distributed) into an exhaust side cooling water passage 34 passing through the exhaust passage side most and an EGR side cooling water passage 35. Cooling water that has flowed through the exhaust side cooling water passage 34, the other cooling water passage 33, and the EGR side cooling water passage 35 and has reached a high temperature joins in the return cooling water passage 36. The cooling water flowing through the return cooling water passage 36 toward the thermostat valve 40 passes through one of the radiator side cooling water passage 38 passing through the radiator 80 and the bypass cooling water passage 39 bypassing the radiator 80. 40. The relatively low temperature cooling water that has flowed into the thermostat valve 40 is drawn into the cooling water pump 30 from the cooling water passage 42.

以上のように構成された内燃機関10において、ECU100は、クランク角センサからのクランク角に係る信号を検出しており、内燃機関10のクランク軸(機関出力軸)の回転速度(以下、機関回転速度と記す)を制御変数として推定している。また、ECU100は、エアフロメータからの吸入空気量に係る信号を検出しており、内燃機関10がクランク軸から出力するトルク(以下、機関負荷と記す)を制御変数として推定している。このように、ECU100は、内燃機関10の運転状態を示す機関回転速度及び機関負荷を制御変数として推定する機能を有している。   In the internal combustion engine 10 configured as described above, the ECU 100 detects a signal related to the crank angle from the crank angle sensor, and the rotational speed of the crank shaft (engine output shaft) of the internal combustion engine 10 (hereinafter referred to as engine rotation). The speed is estimated as a control variable. Further, the ECU 100 detects a signal related to the intake air amount from the air flow meter, and estimates the torque (hereinafter referred to as engine load) output from the crankshaft by the internal combustion engine 10 as a control variable. As described above, the ECU 100 has a function of estimating the engine speed and the engine load indicating the operation state of the internal combustion engine 10 as control variables.

また、ECU100は、内燃機関10の機関回転速度に基づいて、冷却水ポンプ30が圧送する冷却水流量(以下、圧送流量と記す)を推定する機能を有している。また、ECU100は、内燃機関10の運転状態すなわち機関回転速度及び機関負荷に基づいて、分流弁44の開度、すなわち排気側冷却水流量とEGR側冷却水流量との比率である流量分配比率を制御している。ECU100は、冷却水ポンプ30の圧送流量と、分流弁44の流量分配比率から、排気側冷却水通路34を流れる排気側冷却水流量と、EGR側冷却水通路35を流れるEGR側冷却水流量をそれぞれ制御変数として推定する機能を有している。   Further, the ECU 100 has a function of estimating a coolant flow rate (hereinafter, referred to as a pumped flow rate) that the coolant pump 30 pumps based on the engine speed of the internal combustion engine 10. Further, the ECU 100 determines an opening degree of the diversion valve 44, that is, a flow rate distribution ratio that is a ratio of the exhaust side cooling water flow rate and the EGR side cooling water flow rate, based on the operating state of the internal combustion engine 10, that is, the engine speed and the engine load. I have control. The ECU 100 calculates the exhaust-side cooling water flow rate flowing through the exhaust-side cooling water passage 34 and the EGR-side cooling water flow rate flowing through the EGR-side cooling water passage 35 from the pumping flow rate of the cooling water pump 30 and the flow rate distribution ratio of the diversion valve 44. Each has a function of estimating as a control variable.

また、ECU100は、機関回転速度及び機関負荷に基づいて、排気通路を排気浄化触媒66に向けて流れる排気ガスの温度(以下、排気温度と記す)を推定する機能を有している。内燃機関10の機関回転速度及び機関負荷に対する排気温度を示すマップは、予め適合実験等により求められており、制御定数としてECU100のROMに記憶されている。   Further, the ECU 100 has a function of estimating the temperature of exhaust gas flowing in the exhaust passage toward the exhaust purification catalyst 66 (hereinafter referred to as exhaust temperature) based on the engine rotation speed and the engine load. A map indicating the engine rotation speed of the internal combustion engine 10 and the exhaust temperature with respect to the engine load is obtained in advance by a matching experiment or the like, and is stored in the ROM of the ECU 100 as a control constant.

ECU100は、内燃機関10の運転状態すなわち機関回転速度及び機関負荷に基づいて、排気浄化触媒66における排気温度を推定することが可能に構成されている。機関回転速度及び機関負荷と、排気温度との関係を示すマップは、予め適合実験等により求められており、制御定数としてECU100のROM(図示せず)に記憶されている。このように、ECU100は、排気温度を制御変数として推定する機能を有している。   The ECU 100 is configured to be able to estimate the exhaust temperature in the exhaust purification catalyst 66 based on the operating state of the internal combustion engine 10, that is, the engine speed and the engine load. A map showing the relationship between the engine speed and the engine load and the exhaust temperature is obtained in advance by a matching experiment or the like, and is stored in a ROM (not shown) of the ECU 100 as a control constant. Thus, the ECU 100 has a function of estimating the exhaust temperature as a control variable.

なお、排気温度は、排気浄化触媒66の近傍の排気通路に、当該排気通路における排気温度を検出する排気温度センサを設けるものとし、ECU100が、当該排気温度センサからの排気温度に係る信号を検出して、排気温度を制御変数として推定するものとしても良い。   As for the exhaust temperature, an exhaust temperature sensor for detecting the exhaust temperature in the exhaust passage is provided in the exhaust passage in the vicinity of the exhaust purification catalyst 66, and the ECU 100 detects a signal related to the exhaust temperature from the exhaust temperature sensor. The exhaust temperature may be estimated as a control variable.

これら制御定数に基づいて、ECU100は、EGR弁74の開度、すなわち吸気通路に導かれるEGRガスの流量を調整することが可能となっている。また、ECU100は、上述の制御変数に基づいて、分流弁44の流量分配比率を制御することで、排気側冷却水通路34に向かう冷却水流量すなわち排気側冷却水流量を調整することが可能となっている。   Based on these control constants, the ECU 100 can adjust the opening of the EGR valve 74, that is, the flow rate of EGR gas guided to the intake passage. Further, the ECU 100 can adjust the coolant flow rate toward the exhaust-side cooling water passage 34, that is, the exhaust-side coolant flow rate, by controlling the flow rate distribution ratio of the flow dividing valve 44 based on the control variable described above. It has become.

以上のように構成された内燃機関10において、機関負荷が高い場合など運転状態によっては、吸気通路の負圧が小さいことがあり、EGR装置70がEGRガスを取り入れる排気通路の圧力(排気圧)と、EGRガスを流し込む吸気通路内の圧力(吸気圧)との圧力差が小さく、EGR弁74を開放してEGR装置70を作動させても、所望の流量のEGRガスを吸気通路に導くことが困難な場合がある。   In the internal combustion engine 10 configured as described above, the negative pressure in the intake passage may be small depending on the operating state such as when the engine load is high, and the pressure (exhaust pressure) in the exhaust passage through which the EGR device 70 takes in the EGR gas. And the pressure in the intake passage through which EGR gas flows (intake pressure) is small, and even when the EGR valve 74 is opened and the EGR device 70 is operated, the EGR gas having a desired flow rate is guided to the intake passage. May be difficult.

そこで、本実施形態に係る内燃機関10において、ECU100は、内燃機関10の運転状態が排気圧と吸気圧の圧力差が小さくなるような所定の領域にある場合には、EGR装置70によりEGRガスを吸気通路に導く際に、排気温度を上昇させることで、排気圧を上昇させており、以下に、図1〜図5を用いて説明する。図2は、ECUが排気温度上昇制御を実行する内燃機関の運転領域を説明する図である。図3は、ECUが実行する排気温度上昇制御を示すフローチャートである。図4は、機関回転速度及び機関負荷に対する排気温度を示す図である。図5は、推定された排気温度から排気側冷却水流量の下限値を決定する方法を説明する図である。   Therefore, in the internal combustion engine 10 according to the present embodiment, the ECU 100 causes the EGR device 70 to use the EGR gas when the operating state of the internal combustion engine 10 is in a predetermined region where the pressure difference between the exhaust pressure and the intake pressure is small. The exhaust pressure is raised by raising the exhaust gas temperature when the gas is introduced into the intake passage, which will be described below with reference to FIGS. FIG. 2 is a diagram for explaining an operation region of the internal combustion engine in which the ECU executes the exhaust gas temperature increase control. FIG. 3 is a flowchart showing exhaust temperature increase control executed by the ECU. FIG. 4 is a graph showing the exhaust temperature with respect to the engine speed and the engine load. FIG. 5 is a diagram for explaining a method of determining the lower limit value of the exhaust-side cooling water flow rate from the estimated exhaust temperature.

ECU100は、内燃機関10の運転状態が所定の領域、例えば、図2にハッチングHで示すように、機関負荷が高く且つ機関回転速度が低回転速度又は中回転速度域にある場合には、EGR装置70によりEGRガスを吸気通路に導く際に、以下、図3に示す排気温度上昇制御ルーチンを実行する。   The ECU 100 performs EGR when the operating state of the internal combustion engine 10 is in a predetermined region, for example, when the engine load is high and the engine rotational speed is in a low rotational speed range or a middle rotational speed range as indicated by hatching H in FIG. When the EGR gas is guided to the intake passage by the device 70, an exhaust temperature increase control routine shown in FIG. 3 is executed below.

図3に示すように、ECU100は、ステップS100において、内燃機関10の運転状態に係る各種制御変数を取得する。この制御変数には、内燃機関10の機関回転速度、機関負荷等が含まれている。   As shown in FIG. 3, the ECU 100 acquires various control variables related to the operating state of the internal combustion engine 10 in step S100. This control variable includes the engine speed of the internal combustion engine 10, the engine load, and the like.

そしてステップS102において、ECU100は、現在の排気側冷却水流量を推定する。詳細には、ECU100は、取得された機関回転速度から冷却水ポンプ30の圧送流量を推定し、当該冷却水流量と分流弁44の開度(流量分配比率)から、現在の排気側冷却水流量を推定することができる。   In step S102, the ECU 100 estimates the current exhaust-side cooling water flow rate. Specifically, the ECU 100 estimates the pumping flow rate of the cooling water pump 30 from the acquired engine rotation speed, and based on the cooling water flow rate and the opening degree (flow rate distribution ratio) of the diversion valve 44, the current exhaust-side cooling water flow rate. Can be estimated.

そしてステップS104において、ECU100は、運転状態(機関回転速度及び機関負荷)に基づいて、現在の排気温度を推定する。詳細には、図4に示すように、機関回転速度及び機関負荷と、これら制御変数に対する排気温度を示すマップから、現在の排気温度を推定する。   In step S104, the ECU 100 estimates the current exhaust gas temperature based on the operating state (engine speed and engine load). Specifically, as shown in FIG. 4, the current exhaust gas temperature is estimated from a map showing the engine rotation speed, the engine load, and the exhaust gas temperature for these control variables.

そして、ステップS106において、ECU100は、排気側冷却水流量の下限値を設定する。詳細には、図5に示すように、ECU100は、現在の排気温度と、現在の排気側冷却水流量から、排気温度が予め設定された上限値となるような、排気側冷却水流量の下限値を設定する。ここで、排気温度の上限値は、当該排気温度の排気ガスが排気浄化触媒66を通過しても、当該排気浄化触媒の機能が損なわれないような値に予め設定されている。なお、排気側冷却水流量に対する排気温度と、当該排気温度の上限値は、予め適合実験等により求められており、制御定数としてECU100のROMに記憶されている。   In step S106, the ECU 100 sets a lower limit value of the exhaust-side cooling water flow rate. Specifically, as shown in FIG. 5, the ECU 100 sets the lower limit of the exhaust-side cooling water flow rate so that the exhaust gas temperature becomes a preset upper limit value from the current exhaust gas temperature and the current exhaust-side cooling water flow rate. Set the value. Here, the upper limit value of the exhaust temperature is set in advance to a value that does not impair the function of the exhaust purification catalyst even if the exhaust gas at the exhaust temperature passes through the exhaust purification catalyst 66. The exhaust temperature with respect to the exhaust-side cooling water flow rate and the upper limit value of the exhaust temperature are obtained in advance by a matching experiment or the like, and are stored in the ROM of the ECU 100 as control constants.

そして、ステップS110において、ECU100は、排気側冷却水流量を低減させて機関本体20のうち排気通路側を弱冷却状態にすることが可能であるか否かを判定する。具体的には、ステップS102において推定された現在の排気側冷却水流量から、ステップS106において設定された排気側冷却水流量の下限値を減じた値が、所定値より大きいか否かを判定する。なお、当該所定値は、予め適合実験等により求められており、制御定数としてECU100のROMに記憶されている。この所定値は、排気側冷却水流量の下限値に対する余裕代(マージン)として設定されており、ゼロを含め任意の値に設定することができる。   In step S110, the ECU 100 determines whether or not it is possible to reduce the exhaust-side cooling water flow rate so that the exhaust passage side of the engine body 20 can be in a weakly cooled state. Specifically, it is determined whether or not a value obtained by subtracting the lower limit value of the exhaust-side cooling water flow rate set in step S106 from the current exhaust-side cooling water flow rate estimated in step S102 is larger than a predetermined value. . The predetermined value is obtained in advance by a matching experiment or the like, and is stored in the ROM of the ECU 100 as a control constant. This predetermined value is set as a margin for the lower limit value of the exhaust-side coolant flow rate, and can be set to any value including zero.

ステップS110において、推定された排気側冷却水流量から、設定された排気側冷却水流量の下限値を減じた値が、所定値以下である(No)と判定された場合、ECU100は、分流弁44により排気側冷却水流量を低減すると、排気温度が上限値を超える虞があるものと判断して、排気側冷却水流量を低減することを禁止する。   In step S110, when it is determined that the value obtained by subtracting the lower limit value of the set exhaust-side cooling water flow rate from the estimated exhaust-side cooling water flow rate is equal to or less than a predetermined value (No), the ECU 100 If the exhaust side cooling water flow rate is reduced by 44, it is determined that the exhaust temperature may exceed the upper limit value, and the reduction of the exhaust side cooling water flow rate is prohibited.

一方、ステップS110において、推定された排気側冷却水流量から、設定された排気側冷却水流量の下限値を減じた値が、所定値を上回る(Yes)と判定された場合、ECU100は、排気側冷却水流量を低減させることが可能であるものと判断して、ステップS112に進む。   On the other hand, when it is determined in step S110 that the value obtained by subtracting the lower limit value of the set exhaust-side cooling water flow rate from the estimated exhaust-side cooling water flow rate exceeds a predetermined value (Yes), the ECU 100 It is determined that the side cooling water flow rate can be reduced, and the process proceeds to step S112.

ステップS112において、ECU100は、排気側冷却水流量を新たに設定する。具体的には、ステップS106において設定された排気側冷却水流量の下限値以下に設定する。   In step S112, the ECU 100 newly sets the exhaust-side cooling water flow rate. Specifically, it is set to be equal to or lower than the lower limit value of the exhaust-side cooling water flow rate set in step S106.

そして、ステップS114において、ECU100は、ステップS112で設定された新たな排気側冷却水流量となるよう、分流弁44の排気側冷却水通路34への流量分配比率が低下するよう制御して、排気側冷却水流量を低減させる。分流弁44は、排気側冷却水流量を低減させた分、EGRクーラ77に向かうEGR側冷却水流量を増大させることとなる。   In step S114, the ECU 100 controls the flow distribution ratio of the diverter valve 44 to the exhaust side cooling water passage 34 to be reduced so that the new exhaust side cooling water flow rate set in step S112 is obtained. Reduce the side cooling water flow rate. The diversion valve 44 increases the EGR-side cooling water flow rate toward the EGR cooler 77 by the amount corresponding to the reduction of the exhaust-side cooling water flow rate.

以上のようにして、ECU100は、内燃機関10の運転状態が所定の領域にある場合には、EGR弁74を開弁してEGR装置70によりEGRガスを吸気通路に導く際に、排気側冷却水流量を低減させることで、排気通路を流れる排気ガスの排気温度を上昇させる。排気温度の上昇に応じて排気圧が上昇するため、排気圧と吸気圧の圧力差を増大させることができる。これにより、内燃機関10の運転状態が、排気圧と吸気圧の圧力差を確保することが困難な領域(図2参照)にあっても、当該領域において、吸気通路に導かれるEGRガスの流量を、より増大させることができる。   As described above, when the operating state of the internal combustion engine 10 is in a predetermined region, the ECU 100 opens the EGR valve 74 and guides the EGR gas to the intake passage by the EGR device 70. By reducing the water flow rate, the exhaust temperature of the exhaust gas flowing through the exhaust passage is raised. Since the exhaust pressure increases as the exhaust temperature increases, the pressure difference between the exhaust pressure and the intake pressure can be increased. As a result, even when the operating state of the internal combustion engine 10 is in a region where it is difficult to ensure a pressure difference between the exhaust pressure and the intake pressure (see FIG. 2), the flow rate of EGR gas guided to the intake passage in this region Can be further increased.

なお、本実施形態において、ECU100は、上述の排気温度上昇制御を、内燃機関10の運転状態が、機関負荷が高く且つ機関回転速度が低回転速度又は中回転速度域にある場合に行うものとしたが、排気温度上昇制御を行う運転状態は、これに限定されるものではない。排気圧と吸気圧との圧力差が比較的小さい運転状態や、EGRガスの流量増大が要望される運転状態において、EGRガスを吸気通路に導く際に行うものとすることが好適である。   In the present embodiment, the ECU 100 performs the above-described exhaust temperature increase control when the operating state of the internal combustion engine 10 is high when the engine load is high and the engine rotation speed is in a low rotation speed range or a medium rotation speed range. However, the operating state in which the exhaust temperature increase control is performed is not limited to this. In an operating state where the pressure difference between the exhaust pressure and the intake pressure is relatively small, or an operating state where an increase in the flow rate of the EGR gas is desired, it is preferable to perform the EGR gas when it is guided to the intake passage.

以上に説明したように本実施形態に係る内燃機関10は、排気通路から排気ガスの一部をEGRガスとして吸気通路に導くことが可能なEGR装置70を備え、複数経路の冷却水通路33,34が機関本体20に設けられた内燃機関10であって、複数経路の冷却水通路33,34のうち最も排気通路側の冷却水通路34を流れる冷却水の流量である排気側冷却水流量を調整可能な流量調整手段(分流弁44)と、EGR装置70と流量調整手段44とを制御可能な制御手段としてのECU100とを有している。   As described above, the internal combustion engine 10 according to the present embodiment includes the EGR device 70 capable of guiding a part of the exhaust gas from the exhaust passage as EGR gas to the intake passage, and includes a plurality of cooling water passages 33, In the internal combustion engine 10 provided in the engine body 20, an exhaust side cooling water flow rate that is a flow rate of the cooling water flowing through the cooling water passage 34 closest to the exhaust passage among the cooling water passages 33, 34 of the plurality of paths is set. It has an adjustable flow rate adjusting means (a diversion valve 44), and an ECU 100 as a control means capable of controlling the EGR device 70 and the flow rate adjusting means 44.

制御手段としてのECU100は、EGR装置70によりEGRガスを吸気通路に導く際に、排気通路を流れる排気ガスの排気温度を上昇させる機能を有しているため、排気温度の上昇に応じて排気圧を上昇させることができ、吸気圧と排気圧との圧力差を増大させて、EGRガスの流量を増大させることができる。   The ECU 100 as the control means has a function of increasing the exhaust temperature of the exhaust gas flowing through the exhaust passage when the EGR device 70 guides the EGR gas to the intake passage, so that the exhaust pressure increases according to the increase in the exhaust temperature. , And the flow rate of EGR gas can be increased by increasing the pressure difference between the intake pressure and the exhaust pressure.

また、制御手段としてのECU100は、内燃機関10の運転状態が所定の領域にある場合、EGR装置70によりEGRガスを吸気通路に導く際に、流量調整手段により排気側冷却水流量を低減させるものとしたので、排気通路を流れる排気ガスの温度である排気温度を上昇させ、当該排気温度の上昇に応じて排気圧を上昇させることができ、当該排気圧と吸気圧との圧力差を増大させることができる。これにより、吸気通路に導かれるEGRガスの流量を増大させることができる。   Further, the ECU 100 as the control means reduces the exhaust-side coolant flow rate by the flow rate adjusting means when the EGR device 70 guides the EGR gas to the intake passage when the operating state of the internal combustion engine 10 is in a predetermined region. Therefore, it is possible to increase the exhaust temperature, which is the temperature of the exhaust gas flowing through the exhaust passage, and to increase the exhaust pressure in accordance with the increase in the exhaust temperature, thereby increasing the pressure difference between the exhaust pressure and the intake pressure. be able to. Thereby, the flow rate of EGR gas guided to the intake passage can be increased.

また、内燃機関10において、EGR装置70は、EGRガスを冷却するEGRクーラ77を備え、当該EGRクーラ77は、貫流する冷却水の流量であるEGR側冷却水流量が、流量調整手段により調整されるものであり、制御手段としてのECU100は、排気側冷却水流量を低減させると共に、流量調整手段(分流弁44)によりEGR側冷却水流量を増大させるものとした。排気側冷却水流量の低減により排気圧を上昇させつつ、EGRガスを冷却することで、より密度を増大させてEGRガスを吸気通路に導入することができる。   In the internal combustion engine 10, the EGR device 70 includes an EGR cooler 77 that cools the EGR gas, and the EGR cooler 77 has an EGR-side coolant flow rate that is a flow rate of coolant flowing through the EGR cooler 77 adjusted by a flow rate adjusting unit. Therefore, the ECU 100 as the control means decreases the exhaust-side cooling water flow rate and increases the EGR-side cooling water flow rate by the flow rate adjusting means (dividing valve 44). By cooling the EGR gas while increasing the exhaust pressure by reducing the exhaust-side cooling water flow rate, the EGR gas can be introduced into the intake passage with higher density.

また、内燃機関10において、流量調整手段は、冷却水ポンプ30からの冷却水を、EGRクーラ77を貫流するEGR側冷却水通路35と、前記最も排気通路側の冷却水通路である排気側冷却水通路34に分流する分流弁44であり、制御手段としてのECU100は、分流弁44の流量分配比率を制御して、排気側冷却水流量を低減させる分、EGR側冷却水流量を増大させるものとした。排気側冷却水流量を低減させると共にEGR側冷却水流量を増大させることを、EGR側冷却水通路35と排気側冷却水通路34に冷却水を分流する分流弁44を設けるという簡素な構成で実現することができる。   Further, in the internal combustion engine 10, the flow rate adjusting means includes an EGR side cooling water passage 35 through which the cooling water from the cooling water pump 30 flows through the EGR cooler 77, and an exhaust side cooling that is the cooling water passage closest to the exhaust passage. A diverter valve 44 for diverting to the water passage 34, and the ECU 100 as the control means controls the flow rate distribution ratio of the diverter valve 44 to increase the EGR side cooling water flow rate by reducing the exhaust side cooling water flow rate. It was. Reduction of the exhaust-side cooling water flow rate and increase of the EGR-side cooling water flow rate are realized with a simple configuration in which a diversion valve 44 for diverting cooling water is provided in the EGR-side cooling water passage 35 and the exhaust-side cooling water passage 34. can do.

なお、本実施形態において、流量調整手段として、冷却水ポンプ30からの冷却水をEGR側冷却水通路35と排気側冷却水通路34に分流する分流弁44を設けるものとしたが、流量調整手段の態様は、これに限定されるものではない。EGRガスを吸気通路に導く際に、排気側冷却水通路34の排気側冷却水流量を低減することが可能であれば良い。例えば、排気側冷却水通路34と冷却水ポンプ30より上流側の冷却水通路42を連通させる冷却水通路と、当該冷却水通路の流量を調整可能なバルブを設けて、EGRガスを吸気通路に導く際に、当該バルブを開弁することで、排気側冷却水流量を低減するものとしても良い。   In the present embodiment, as the flow rate adjusting means, the diversion valve 44 for diverting the cooling water from the cooling water pump 30 to the EGR side cooling water passage 35 and the exhaust side cooling water passage 34 is provided. However, the embodiment is not limited to this. It suffices if the exhaust-side cooling water flow rate in the exhaust-side cooling water passage 34 can be reduced when the EGR gas is led to the intake passage. For example, a cooling water passage for communicating the exhaust-side cooling water passage 34 and the cooling water passage 42 upstream of the cooling water pump 30 and a valve capable of adjusting the flow rate of the cooling water passage are provided, and the EGR gas is used as the intake passage. When guiding, it is good also as what reduces the flow volume of exhaust side cooling water by opening the valve concerned.

〔実施形態2〕
本実施形態に係る内燃機関の構成について図6を用いて説明する。図6は、内燃機関の概略構成を示す模式図である。本実施形態に係る内燃機関においては、機械式冷却水ポンプに替えて電動式冷却水ポンプが設けられており、内燃機関の制御手段としてのECUが、電動式冷却水ポンプが圧送する冷却水流量を制御可能に構成されている点で、実施形態1とは異なり、以下に詳細を説明する。なお、実施形態1と略共通の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
[Embodiment 2]
The configuration of the internal combustion engine according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the internal combustion engine. In the internal combustion engine according to the present embodiment, an electric cooling water pump is provided instead of the mechanical cooling water pump, and an ECU as a control means of the internal combustion engine provides a cooling water flow rate pumped by the electric cooling water pump. Unlike the first embodiment, the details will be described below. In addition, about the structure substantially common with Embodiment 1, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.

本実施例に係る内燃機関10Bには、分流弁44及び他の冷却水通路33に冷却水を圧送するために、いわゆる電動式の冷却水ポンプ(以下、単に「電動冷却水ポンプ」と記す)30Bが設けられている。電動冷却水ポンプ30Bは、電動機により駆動されて、フィード冷却水通路31に冷却水を圧送する。   In the internal combustion engine 10B according to this embodiment, a so-called electric cooling water pump (hereinafter simply referred to as “electric cooling water pump”) is used in order to pump the cooling water to the diversion valve 44 and the other cooling water passage 33. 30B is provided. The electric cooling water pump 30 </ b> B is driven by the electric motor and pumps the cooling water into the feed cooling water passage 31.

また、内燃機関10Bには、これを制御する制御手段、すなわち内燃機関用の制御装置として、電子制御装置(以下、ECUと記す)100Bが設けられている。ECU100Bは、内燃機関10Bの運転状態に応じて、EGR装置70のEGR弁74の開度と、分流弁44の流量分配比率すなわち開度を制御することが可能となっている。   Further, the internal combustion engine 10B is provided with an electronic control unit (hereinafter referred to as ECU) 100B as a control means for controlling this, that is, a control device for the internal combustion engine. The ECU 100B can control the opening degree of the EGR valve 74 of the EGR device 70 and the flow rate distribution ratio of the shunt valve 44, that is, the opening degree, according to the operating state of the internal combustion engine 10B.

また、ECU100Bは、内燃機関10Bの運転状態に応じて、電動冷却水ポンプ30Bがフィード冷却水通路31に圧送する冷却水流量(以下、圧送流量と記す)を制御する機能(圧送流量制御手段)を有している。加えて、ECU100Bは、分流弁44から、流量分配比率(開度)に係る信号を検出しており、制御変数(学習値)として流量分配比率を常に更新している。   Further, the ECU 100B controls a cooling water flow rate (hereinafter referred to as a pressure feeding flow rate) that the electric cooling water pump 30B pumps to the feed cooling water passage 31 in accordance with the operating state of the internal combustion engine 10B (pressure feeding flow rate control means). have. In addition, the ECU 100B detects a signal related to the flow rate distribution ratio (opening) from the diversion valve 44, and constantly updates the flow rate distribution ratio as a control variable (learned value).

ECU100Bは、分流弁44に指示している流量分配比率(開度)と、分流弁44から検出された流量分配比率(開度)とを比較することで、自らの指示通りに分流弁44が作動しているか否か、すなわち分流弁44が故障しているか否かを判定する機能(故障判定手段)を有している。   The ECU 100B compares the flow rate distribution ratio (opening degree) instructed to the diversion valve 44 with the flow rate distribution ratio (opening degree) detected from the diversion valve 44, so that the diversion valve 44 is in accordance with its own instruction. It has a function (failure judgment means) for judging whether or not it is operating, that is, whether or not the shunt valve 44 is faulty.

以上のように構成された内燃機関10Bにおいて、ECU100Bは、内燃機関10Bの運転状態が所定の領域(図2参照)にある場合には、EGR弁74を開弁してEGR装置70によりEGRガスを吸気通路に導く際に、流量調整手段としての分流弁44により、排気側冷却水流量が低減するよう、排気側冷却水通路34への流量分配比率を低下させると共に、電動冷却水ポンプ30Bの圧送流量を増大させる。   In the internal combustion engine 10B configured as described above, when the operating state of the internal combustion engine 10B is in a predetermined region (see FIG. 2), the ECU 100B opens the EGR valve 74 and the EGR device 70 performs EGR gas The flow distribution ratio to the exhaust-side cooling water passage 34 is reduced by the diversion valve 44 as a flow rate adjusting means so that the exhaust-side cooling water flow rate is reduced. Increase the pumping flow rate.

これにより、内燃機関10Bは、排気側冷却水流量の低減により排気温度を上昇させることで、排気圧と吸気圧との圧力差を増大させることができると共に、電動冷却水ポンプ30Bの圧送流量の増大により、EGRクーラ77に向かうEGR側冷却水流量を、排気側冷却水流量の低減分よりも増大させて、EGRクーラ77を貫流するEGRガスを、より冷却して吸気通路に導くことができる。   As a result, the internal combustion engine 10B can increase the pressure difference between the exhaust pressure and the intake pressure by increasing the exhaust temperature by reducing the exhaust-side coolant flow rate, and the pumping flow rate of the electric coolant pump 30B can be increased. By the increase, the EGR side cooling water flow rate toward the EGR cooler 77 can be increased more than the reduced amount of the exhaust side cooling water flow rate, and the EGR gas flowing through the EGR cooler 77 can be further cooled and guided to the intake passage. .

また、以上のように構成された内燃機関10Bは、何らかの理由により分流弁44が故障した場合に、電動冷却水ポンプ30Bにより、排気側冷却水流量を増大させることで、排気温度を低下させることが可能となっており、以下に図7〜図9を用いて説明する。図7は、分流弁が故障した場合の排気温度低下制御を示すフローチャートである。図8は、分流弁の故障時における開度から排気側冷却水流量を推定する方法を説明する図である。図9は、故障時における排気側冷却水流量から、排気温度と、排気側冷却水流量の下限値を推定する方法を説明する図である。   Further, the internal combustion engine 10B configured as described above reduces the exhaust temperature by increasing the exhaust-side coolant flow rate by the electric coolant pump 30B when the diversion valve 44 fails for some reason. This will be described below with reference to FIGS. FIG. 7 is a flowchart showing the exhaust temperature lowering control when the shunt valve fails. FIG. 8 is a diagram illustrating a method for estimating the exhaust-side cooling water flow rate from the opening degree at the time of failure of the shunt valve. FIG. 9 is a diagram for explaining a method of estimating the exhaust temperature and the lower limit value of the exhaust-side cooling water flow rate from the exhaust-side cooling water flow rate at the time of failure.

図7に示すように、ECU100Bは、ステップS200において、内燃機関10Bの運転状態に係る各種制御変数を取得する。この制御変数には、内燃機関10Bの機関回転速度、機関負荷、電動冷却水ポンプ30Bが圧送する冷却水流量等が含まれている。   As shown in FIG. 7, ECU 100B acquires various control variables related to the operating state of internal combustion engine 10B in step S200. This control variable includes the engine speed of the internal combustion engine 10B, the engine load, the flow rate of cooling water pumped by the electric cooling water pump 30B, and the like.

そして、ステップS202において、ECU100Bは、分流弁44が故障しているか否かを判定する。具体的には、分流弁44に指示している流量分配比率(開度)と、分流弁44から検出された流量分配比率(開度)とを比較することで、分流弁44が正常に作動しているか故障しているかを判定する。バルブが故障していない(No)と判定された場合、再び、ステップS200に戻る。   In step S202, the ECU 100B determines whether or not the flow dividing valve 44 has failed. Specifically, by comparing the flow rate distribution ratio (opening degree) instructed to the diversion valve 44 with the flow rate distribution ratio (opening degree) detected from the diversion valve 44, the diversion valve 44 operates normally. It is determined whether it is malfunctioning or not. When it is determined that the valve is not broken (No), the process returns to step S200 again.

一方、分流弁44が故障している(Yes)と判定された場合、ステップS204において、ECU100Bは、故障している分流弁44の開度すなわち流量分配比率を推定する。これは、分流弁44の故障が判定される直前において、制御変数として更新された分流弁44の開度(流量分配比率)を、現在の開度(流量分配比率)として推定する。   On the other hand, when it is determined that the flow dividing valve 44 is broken (Yes), in step S204, the ECU 100B estimates the opening degree of the broken flow dividing valve 44, that is, the flow rate distribution ratio. This estimates the opening degree (flow rate distribution ratio) of the diversion valve 44 updated as a control variable immediately before the failure of the diversion valve 44 is determined as the current opening degree (flow rate distribution ratio).

そして、ステップS206において、ECU100Bは、推定された故障時の分流弁44の開度(流量分配比率)に基づいて、現在の排気側冷却水流量を推定する。具体的には、図8に示すように、故障時の分流弁44の開度(流量分配比率)と、電動冷却水ポンプ30Bの現在の圧送流量に基づいて、現在の排気側冷却水流量を推定する。   In step S206, the ECU 100B estimates the current exhaust-side coolant flow rate based on the estimated opening (flow rate distribution ratio) of the diversion valve 44 at the time of failure. Specifically, as shown in FIG. 8, the current exhaust-side cooling water flow rate is calculated based on the opening degree (flow rate distribution ratio) of the diversion valve 44 at the time of failure and the current pumping flow rate of the electric cooling water pump 30B. presume.

そして、ステップS208において、ECU100Bは、推定された排気側冷却水流量と内燃機関10Bの運転状態に基づいて、排気通路を排気浄化触媒66に向けて流れている排気ガスの現在の排気温度を推定する。   In step S208, the ECU 100B estimates the current exhaust temperature of the exhaust gas flowing in the exhaust passage toward the exhaust purification catalyst 66 based on the estimated exhaust-side coolant flow rate and the operating state of the internal combustion engine 10B. To do.

そして、ステップS210において、推定された現在の排気温度が、予め設定された上限値を上回るか否かを判定する。なお、この排気温度の上限値は、当該排気温度の排気ガスが排気浄化触媒66を通過しても、当該排気浄化触媒の機能が損なわれないような値に設定されている。この上限値は、予め適合実験等により求められており、ECU100BのROMに記憶されている。   Then, in step S210, it is determined whether or not the estimated current exhaust temperature exceeds a preset upper limit value. The upper limit value of the exhaust temperature is set to a value that does not impair the function of the exhaust purification catalyst even when the exhaust gas at the exhaust temperature passes through the exhaust purification catalyst 66. This upper limit value is obtained in advance by a matching experiment or the like, and is stored in the ROM of the ECU 100B.

このように、ステップS204〜S210において、ECU100Bは、分流弁44が故障している場合に、現在の排気温度が、予め設定された上限値を上回るか否かを判定する機能(排気温度判定手段)を有している。排気温度が上限値以下である(No)と判定された場合、再び、ステップS200に戻る。   As described above, in steps S204 to S210, the ECU 100B determines whether or not the current exhaust gas temperature exceeds the preset upper limit value when the flow dividing valve 44 is out of order (exhaust temperature determination means). )have. When it is determined that the exhaust temperature is equal to or lower than the upper limit value (No), the process returns to step S200 again.

一方、図9に示すように、現在の排気温度が予め設定された上限値を上回る(Yes)と判定された場合、ステップS212において、ECU100Bは、推定された排気温度に基づいて、排気温度が上限値以下となるように、排気側冷却水流量を決定する。詳細には、排気温度が上限値以下となるような排気側冷却水流量の下限値を推定し、当該下限値以上となるように排気側冷却水流量を新たに設定する。   On the other hand, as shown in FIG. 9, when it is determined that the current exhaust gas temperature exceeds the preset upper limit value (Yes), in step S212, the ECU 100B determines that the exhaust gas temperature is based on the estimated exhaust gas temperature. The exhaust-side cooling water flow rate is determined so as to be equal to or lower than the upper limit value. Specifically, the lower limit value of the exhaust-side cooling water flow rate is estimated so that the exhaust gas temperature is equal to or lower than the upper limit value, and the exhaust-side cooling water flow rate is newly set to be equal to or higher than the lower limit value.

そして、ステップS214において、ECU100Bは、ステップS212に新たに設定された排気側冷却水流量となるように、電動冷却水ポンプ30Bを制御して圧送流量を増大させる。このようにして、ECU100Bは、排気側冷却水流量を増大させることで、排気浄化触媒66に向けて流れる排気ガスの排気温度を予め設定された上限値以下に低下させる。これにより、排気浄化触媒66が高温の排気ガスに曝されて機能が損なわれることを抑制することができる。   In step S214, the ECU 100B controls the electric coolant pump 30B to increase the pumping flow rate so that the exhaust-side coolant flow rate newly set in step S212 is obtained. In this manner, the ECU 100B decreases the exhaust temperature of the exhaust gas flowing toward the exhaust purification catalyst 66 below a preset upper limit value by increasing the exhaust-side cooling water flow rate. Thereby, it can suppress that the exhaust purification catalyst 66 is exposed to high temperature exhaust gas, and a function is impaired.

以上のようにして、ECU100Bは、内燃機関10Bの運転状態が所定領域にある場合には、EGR装置70によりEGRガスを吸気通路に導く際に、流量調整手段としての分流弁44により、排気側冷却水流量が低減するよう排気側冷却水通路34への流量分配比率を低下させると共に、電動冷却水ポンプ30Bの圧送流量すなわち分流弁44に圧送される冷却水流量を増大させる。また、内燃機関10Bは、排気側冷却水流量の低減により排気温度を上昇させることで、排気圧と吸気圧との圧力差を増大させることができると共に、電動冷却水ポンプ30Bの圧送流量の増大により、EGRクーラ77に向かうEGR側冷却水流量を、排気側冷却水流量の低減分よりも増大させて、EGRクーラ77を貫流するEGRガスをより冷却して吸気通路に導くことができる。   As described above, when the operating state of the internal combustion engine 10B is in a predetermined region, the ECU 100B causes the EGR device 70 to introduce the EGR gas into the intake passage by using the diversion valve 44 as a flow rate adjusting unit. The flow rate distribution ratio to the exhaust-side cooling water passage 34 is reduced so as to reduce the cooling water flow rate, and the pumping flow rate of the electric cooling water pump 30B, that is, the cooling water flow rate fed to the diversion valve 44 is increased. Further, the internal combustion engine 10B can increase the pressure difference between the exhaust pressure and the intake pressure by increasing the exhaust temperature by reducing the exhaust-side coolant flow rate, and increase the pumping flow rate of the electric coolant pump 30B. Thus, the EGR side cooling water flow rate toward the EGR cooler 77 is increased more than the reduced amount of the exhaust side cooling water flow rate, so that the EGR gas flowing through the EGR cooler 77 can be further cooled and guided to the intake passage.

なお、本実施形態に係る排気温度低下制御ルーチン(S200〜S214)においては、排気温度が予め設定された上限値以下となるように、排気側冷却水通路34を流れる排気側冷却水流量を増大させて排気温度を低下させる(S212,S214)ものとしたが、排気温度を低下させる手法は、これに限定されるものではない。排気温度を低下できれば良く、例えば、内燃機関の気筒内に燃料を供給する燃料供給量を増大させて、排気温度を低下させるものとしても良い。   In the exhaust temperature lowering control routine (S200 to S214) according to the present embodiment, the flow rate of the exhaust side cooling water flowing through the exhaust side cooling water passage 34 is increased so that the exhaust temperature becomes equal to or lower than a preset upper limit value. However, the exhaust temperature is lowered (S212, S214), but the method of lowering the exhaust temperature is not limited to this. For example, the exhaust temperature may be lowered by increasing the amount of fuel supplied to supply the fuel into the cylinder of the internal combustion engine.

以上に説明したように本実施形態に係る内燃機関10Bにおいて、制御手段としてのECU100Bは、電動冷却水ポンプ30Bが、少なくとも流量調整手段としての分流弁44に向けて圧送する冷却水流量である圧送流量を制御する機能(圧送流量制御手段)と、流量調整手段が故障しているか否かを判定する機能(故障判定手段)と、分流弁44(流量調整手段)が故障していると判定された場合に、排気通路を流れる排気ガスの排気温度が、予め設定された上限値を上回るか否かを判定する機能(排気温度判定手段)とを有し、排気温度が前記上限値を上回ると判定された場合には、電動冷却水ポンプ30Bの圧送流量を増大させるものとした。   As described above, in the internal combustion engine 10B according to the present embodiment, the ECU 100B serving as the control means is a pressure feed that is the coolant flow rate that the electric coolant pump 30B feeds at least toward the flow dividing valve 44 serving as the flow rate adjusting means. It is determined that the function for controlling the flow rate (pressure feed flow rate control unit), the function for determining whether or not the flow rate adjustment unit has failed (failure determination unit), and the shunt valve 44 (flow rate adjustment unit) have failed. The exhaust temperature of the exhaust gas flowing through the exhaust passage has a function (exhaust temperature determination means) for determining whether or not the exhaust temperature exceeds a preset upper limit value, and the exhaust temperature exceeds the upper limit value. If determined, the pumping flow rate of the electric cooling water pump 30B is increased.

分流弁44が故障して、排気温度が予め設定された上限値を上回る場合には、電動冷却水ポンプ30Bの圧送流量を増大させることで、排気側冷却水流量を増大させて排気温度を低下させることができ、分流弁44の故障により排気温度が予め設定された上限値を上回ることを抑制することができる。排気通路の下流側に排気浄化触媒66が設けられている内燃機関10Bに有用である。   If the shunt valve 44 fails and the exhaust temperature exceeds a preset upper limit value, the pumping flow rate of the electric cooling water pump 30B is increased to increase the exhaust-side cooling water flow rate and lower the exhaust temperature. It is possible to prevent the exhaust temperature from exceeding the preset upper limit due to the failure of the flow dividing valve 44. This is useful for the internal combustion engine 10B in which the exhaust purification catalyst 66 is provided on the downstream side of the exhaust passage.

なお、上述した各実施形態において、制御手段としてのECU(100;100B)は、EGR装置70によりEGRガスを吸気通路に導く際に、流量調整手段(分流弁44)により排気側冷却水流量を低減させることで、排気通路を流れる排気ガスの排気温度を上昇させる機能(排気温度上昇手段)を有するものとしたが、排気温度を上昇させる手法は、これに限定されるものではない。例えば、内燃機関がガソリン機関である場合、ECU(100;100B)が、気筒内に形成される混合気の点火時期を遅角させることで、排気温度を上昇させることも可能である。   In each of the above-described embodiments, the ECU (100; 100B) as the control means controls the exhaust-side coolant flow rate by the flow rate adjusting means (diversion valve 44) when the EGR device 70 guides the EGR gas to the intake passage. Although the function of increasing the exhaust temperature of the exhaust gas flowing through the exhaust passage by reducing (exhaust temperature increasing means) is provided, the method of increasing the exhaust temperature is not limited to this. For example, when the internal combustion engine is a gasoline engine, the ECU (100; 100B) can increase the exhaust gas temperature by retarding the ignition timing of the air-fuel mixture formed in the cylinder.

以上のように、本発明は、排気通路から排気ガスの一部をEGRガスとして吸気通路に導くことが可能なEGR装置を備えた内燃機関に有用であり、特に、複数経路の冷却水通路が機関本体に設けられた内燃機関に適している。   As described above, the present invention is useful for an internal combustion engine including an EGR device capable of guiding a part of exhaust gas from an exhaust passage as EGR gas to an intake passage, and in particular, a plurality of cooling water passages are provided. It is suitable for an internal combustion engine provided in the engine body.

実施形態1に係る内燃機関の概略構成を示す模式図である。1 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of an internal combustion engine according to a first embodiment. 実施形態1に係る内燃機関の制御手段(ECU)が排気温度上昇制御を実行する内燃機関の運転領域を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an operating region of the internal combustion engine in which the control means (ECU) of the internal combustion engine according to the first embodiment executes exhaust gas temperature increase control. 実施形態1に係る内燃機関の制御手段(ECU)が実行する排気温度上昇制御を示すフローチャートである。3 is a flowchart showing exhaust temperature increase control executed by the control means (ECU) of the internal combustion engine according to the first embodiment. 機関回転速度及び機関負荷に対する排気温度を示す図である。It is a figure which shows the exhaust temperature with respect to an engine speed and an engine load. 推定された現在の排気温度から排気側冷却水流量の下限値を決定する方法を説明する図である。It is a figure explaining the method of determining the lower limit of the exhaust-side cooling water flow volume from the estimated present exhaust gas temperature. 実施形態2に係る内燃機関の概略構成を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine according to a second embodiment. 実施形態2に係る内燃機関において、分流弁が故障した場合の排気温度低下制御を示すフローチャートである。6 is a flowchart showing exhaust temperature reduction control when a shunt valve fails in an internal combustion engine according to a second embodiment. 実施形態2に係る内燃機関において、分流弁の故障時における開度から排気側冷却水流量を推定する方法を説明する図である。In the internal combustion engine which concerns on Embodiment 2, it is a figure explaining the method of estimating an exhaust-side cooling water flow rate from the opening degree at the time of the failure of a shunt valve. 実施形態2に係る内燃機関において、故障時における排気側冷却水流量から、排気温度と、排気側冷却水流量の下限値を推定する方法を説明する図である。In the internal combustion engine which concerns on Embodiment 2, it is a figure explaining the method of estimating the exhaust gas temperature and the lower limit of an exhaust side cooling water flow rate from the exhaust side cooling water flow rate at the time of failure.

符号の説明Explanation of symbols

10,10B 内燃機関
20 機関本体
24 スロットル弁
26 吸気マニホールドのサージ室(吸気通路)
30 機械式の冷却水ポンプ
30B 電動式の冷却水ポンプ
33 他の冷却水通路
34 排気側冷却水通路
35 EGR側冷却水通路
40 サーモスタット弁
44 分流弁(流量調整手段、三方弁)
60 排気マニホールドの合流部(排気通路)
66 排気浄化触媒
70 EGR装置
72 EGR通路
74 EGR弁
77 EGRクーラ
80 ラジエータ
100,100B 内燃機関用の電子制御装置(ECU、制御手段、記憶手段、排気温度上昇手段、圧送流量制御手段、故障判定手段、排気温度判定手段)
10, 10B Internal combustion engine 20 Engine body 24 Throttle valve 26 Surge chamber (intake passage) of intake manifold
30 Mechanical cooling water pump 30B Electric cooling water pump 33 Other cooling water passage 34 Exhaust side cooling water passage 35 EGR side cooling water passage 40 Thermostat valve 44 Diverging valve (flow rate adjusting means, three-way valve)
60 Junction of exhaust manifold (exhaust passage)
66 Exhaust purification catalyst 70 EGR device 72 EGR passage 74 EGR valve 77 EGR cooler 80 Radiator 100, 100B Electronic control unit for internal combustion engine (ECU, control means, storage means, exhaust temperature increase means, pressure feed flow rate control means, failure judgment means Exhaust temperature judgment means)

Claims (4)

排気通路から排気ガスの一部をEGRガスとして吸気通路に導くことが可能なEGR装置を備え、複数経路の冷却水通路が機関本体に設けられた内燃機関であって、
複数経路の冷却水通路のうち最も排気通路側の冷却水通路を流れる冷却水の流量である排気側冷却水流量を調整可能な流量調整手段と、
EGR装置と流量調整手段とを制御可能な制御手段と、
を有し、
制御手段は、EGR装置によりEGRガスを吸気通路に導く際に、流量調整手段により排気側冷却水流量を低減させる
ことを特徴とする内燃機関。
An internal combustion engine having an EGR device capable of guiding a part of exhaust gas from an exhaust passage as EGR gas to an intake passage, and having a plurality of cooling water passages provided in an engine body,
A flow rate adjusting means capable of adjusting an exhaust side cooling water flow rate that is a flow rate of cooling water flowing through the cooling water passage closest to the exhaust passage among the cooling water passages of the plurality of paths;
Control means capable of controlling the EGR device and the flow rate adjusting means;
Have
The control means reduces the exhaust-side coolant flow rate by the flow rate adjusting means when the EGR gas is guided to the intake passage by the EGR device.
請求項1に記載の内燃機関において、
EGR装置は、EGRガスを冷却するEGRクーラを備え、当該EGRクーラは、貫流する冷却水の流量であるEGR側冷却水流量が、流量調整手段により調整されるものであり、
制御手段は、前記排気側冷却水流量を低減させると共に、流量調整手段によりEGR側冷却水流量を増大させる
ことを特徴とする内燃機関。
The internal combustion engine according to claim 1,
The EGR device includes an EGR cooler that cools EGR gas, and the EGR cooler is configured such that the flow rate of the EGR-side cooling water, which is the flow rate of the coolant flowing through, is adjusted by the flow rate adjusting unit.
The control means reduces the exhaust-side cooling water flow rate and increases the EGR-side cooling water flow rate by the flow rate adjusting means.
請求項2に記載の内燃機関において、
流量調整手段は、冷却水ポンプからの冷却水を、EGRクーラを貫流するEGR側冷却水通路と、前記最も排気通路側の冷却水通路である排気側冷却水通路に分流する分流弁であり、
制御手段は、分流弁の流量分配比率を制御して、排気側冷却水流量を低減させる分、EGR側冷却水流量を増大させる
ことを特徴とする内燃機関。
The internal combustion engine according to claim 2,
The flow rate adjusting means is a diversion valve that divides the cooling water from the cooling water pump into an EGR side cooling water passage that flows through the EGR cooler and an exhaust side cooling water passage that is the cooling water passage closest to the exhaust passage,
The control means controls the flow rate distribution ratio of the flow dividing valve to increase the EGR side cooling water flow rate by the amount of reducing the exhaust side cooling water flow rate.
請求項1〜3のいずれか1項に記載の内燃機関において、
制御手段は、
冷却水ポンプが少なくとも流量調整手段に向けて圧送する冷却水流量である圧送流量を制御する圧送流量制御手段と、
流量調整手段が故障しているか否かを判定する故障判定手段と、
流量調整手段が故障していると判定された場合に、排気通路を流れる排気ガスの排気温度が、予め設定された上限値を上回るか否かを判定する排気温度判定手段と、
を有し、
排気温度が前記上限値を上回ると判定された場合には、冷却水ポンプの圧送流量を増大させる
ことを特徴とする内燃機関。
The internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3,
The control means
A pumping flow rate control unit that controls a pumping flow rate that is a cooling water flow rate that the cooling water pump pumps at least toward the flow rate adjusting unit;
Failure determination means for determining whether or not the flow rate adjustment means is faulty;
An exhaust temperature determination means for determining whether or not the exhaust temperature of the exhaust gas flowing through the exhaust passage exceeds a preset upper limit value when it is determined that the flow rate adjustment means is malfunctioning;
Have
An internal combustion engine characterized by increasing the pumping flow rate of the cooling water pump when it is determined that the exhaust temperature exceeds the upper limit.
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