JP2010096152A - Catalyst warm-up control system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、触媒暖機制御システムに関し、特に、加熱された冷却水を貯留する蓄熱タンクを有する触媒暖機制御システムに関する。 The present invention relates to a catalyst warm-up control system, and more particularly to a catalyst warm-up control system having a heat storage tank for storing heated cooling water.
従来から、内燃機関の始動後において、排出ガス浄化用の触媒を活性化温度にまで温度上昇させる触媒暖機制御が行われている。この触媒暖機制御としては、例えば、燃料噴射量を増減させることによって、リーン燃焼による酸素供給およびリッチ燃焼による可燃分(CO(一酸化炭素)等)の供給を行うことで、触媒を早期に暖機するものが知られており、このような制御を実行することによって、触媒内におけるCOの酸化反応が増加し、この酸化反応による発熱で触媒が加熱されることによって触媒の暖機が促進される(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, after the internal combustion engine is started, catalyst warm-up control is performed to raise the temperature of the exhaust gas purifying catalyst to the activation temperature. As the catalyst warm-up control, for example, by increasing or decreasing the fuel injection amount, oxygen can be supplied by lean combustion and combustible components (CO (carbon monoxide), etc.) by rich combustion can be supplied. What is warmed up is known, and by executing such control, the oxidation reaction of CO in the catalyst is increased, and the catalyst is heated by the heat generated by this oxidation reaction, thereby promoting the warming up of the catalyst. (See, for example, Patent Document 1).
また、その他の触媒暖機制御としては、触媒が暖機していない際に、過給機をバイパスする通路上に設けられたバルブ(ウエストゲートバルブ)を開くことによって、触媒を暖機する技術が知られている(例えば、特許文献2参照)。
しかしながら、このような従来の触媒暖機制御にあっては、内燃機関の始動直後は、排気系部品の温度が低いため、リーン燃焼による酸素供給およびリッチ燃焼による可燃分の供給を行ったり、あるいは、過給機をバイパスする通路上に設けられたウエストゲートバルブを開いた場合であっても、排気ガスが低温の排気系部品と熱交換されて高温になり難い。このため、低温の排気ガスによって触媒の熱が奪われてしまい、触媒が活性化されるまでに多くの時間を要してしまうおそれがある。 However, in such conventional catalyst warm-up control, the temperature of the exhaust system parts is low immediately after the start of the internal combustion engine, so that oxygen supply by lean combustion and supply of combustible components by rich combustion are performed, or Even when the wastegate valve provided on the passage that bypasses the supercharger is opened, the exhaust gas is not easily heated due to heat exchange with low-temperature exhaust system components. For this reason, the heat of the catalyst is taken away by the low-temperature exhaust gas, and it may take a long time until the catalyst is activated.
一方、内燃機関の冷間時に、蓄熱タンク内に保温したまま貯留された冷却水を電動ウォータポンプで内燃機関内の冷却水通路に供給する蓄熱システムが知られている(例えば、特許文献3参照)。
ところが、この蓄熱システムは、蓄熱タンクに貯留された冷却水を内燃機関に供給して内燃機関の早期暖機を図るものであり、触媒の早期暖機を図ることができず、暖機制御の制御対象が全く異なるものである。
On the other hand, a heat storage system is known in which when the internal combustion engine is cold, cooling water stored in a heat storage tank while being kept warm is supplied to a cooling water passage in the internal combustion engine by an electric water pump (see, for example, Patent Document 3). ).
However, this heat storage system supplies the cooling water stored in the heat storage tank to the internal combustion engine to achieve early warm-up of the internal combustion engine, and cannot warm up the catalyst early. The controlled object is completely different.
本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、触媒の早期暖機を効果的に行うことができる触媒暖機制御システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a catalyst warm-up control system capable of effectively warming up the catalyst early.
本発明に係る触媒暖機制御システムは、上記目的を達成するため、(1)内燃機関と、前記内燃機関から排出される排気ガスを浄化する触媒との間の排気ガスの排気経路に設けられた排気系部品を加熱することにより、前記触媒の暖機を行う触媒暖機制御システムであって、加熱された冷却水を貯留する蓄熱タンクと、前記排気系部品に冷却水を循環させる冷却水循環手段と、前記蓄熱タンクに貯留された冷却水を前記冷却水循環手段に供給する冷却水供給手段と、前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、予め定められた乗車条件が成立したか否かを判定する乗車条件判定手段と、前記運転状態検出手段に基づいて前記内燃機関が停止していることが検出されるとともに、前記乗車条件判定手段によって乗車条件が成立したことが判定されたときに、前記冷却水供給手段を作動させることによって前記蓄熱タンクに貯留された冷却水を前記冷却水循環手段に供給する冷却水制御手段とを備えたものから構成されている。 In order to achieve the above object, a catalyst warm-up control system according to the present invention is provided in (1) an exhaust gas exhaust path between an internal combustion engine and a catalyst that purifies exhaust gas discharged from the internal combustion engine. A catalyst warm-up control system for warming up the catalyst by heating the exhaust system parts, a heat storage tank for storing the heated coolant, and a cooling water circulation for circulating the coolant to the exhaust system parts Means, cooling water supply means for supplying cooling water stored in the heat storage tank to the cooling water circulation means, operating state detecting means for detecting the operating state of the internal combustion engine, and predetermined riding conditions are established A boarding condition judging means for judging whether or not the internal combustion engine is stopped based on the driving condition detecting means, and the boarding condition judging means establishes a boarding condition. Doo. If it is determined, and a one and a cooling water control means for supplying cooling water stored in the heat storage tank to the cooling water circulating means by actuating the cooling water supply means.
この構成により、内燃機関が停止している状態、すなわち、内燃機関の始動前に車両のドアが開錠される等の予め定められた乗車条件が成立すると、蓄熱タンクに貯留された温かい冷却水を冷却水循環手段に供給することにより、この温かい冷却水を排気系部品に供給することができ、内燃機関の始動前の冷えた状態の排気系部品を加熱することができる。 With this configuration, when a predetermined riding condition such as a state in which the internal combustion engine is stopped, that is, a vehicle door is unlocked before the internal combustion engine is started, warm cooling water stored in the heat storage tank is established. Is supplied to the cooling water circulating means, so that the warm cooling water can be supplied to the exhaust system parts, and the exhaust system parts in the cold state before starting the internal combustion engine can be heated.
このため、内燃機関の始動後に、内燃機関から排出される排気ガスの熱が排気系部品によって奪われ難くなり、触媒を活性化温度にまで早期に上昇させることができ、触媒の暖機を効果的に行うことができる。 For this reason, after the internal combustion engine is started, the heat of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine is not easily taken away by the exhaust system parts, and the catalyst can be raised to the activation temperature early, which effectively warms up the catalyst. Can be done automatically.
上記(1)の触媒の早期暖機制御システムにおいて、(2)前記排気系部品が、少なくとも前記内燃機関の排気ポートに連通し、前記排気系部品を構成するエキゾーストマニホールドと、前記エキゾーストマニホールドの下流側に設けられ、排気ガスによって回転されるタービンホイールを収納するタービンハウジングを備えた過給機とを含んで構成され、前記エキゾーストマニホールドと前記蓄熱タンクとの間で排気ガスを流通させる排気ガス流通通路を有する排気ガス流通部材と、前記排気ガス流通通路を開閉する第1の開閉手段と、前記タービンホイールの下流側の排気通路を開閉する第2の開閉手段と、前記運転状態検出手段からの検出情報に基づいて前記第1の開閉手段および前記第2の開閉手段の開閉制御を行う開閉制御手段とを備えたものから構成されている。 (1) In the catalyst early warm-up control system according to (1), (2) the exhaust system component communicates with at least the exhaust port of the internal combustion engine, and the exhaust manifold constituting the exhaust system component, and the downstream of the exhaust manifold An exhaust gas circulation system that includes a turbocharger that includes a turbine housing that is provided on a side and houses a turbine wheel that is rotated by exhaust gas, and that circulates the exhaust gas between the exhaust manifold and the heat storage tank. An exhaust gas circulation member having a passage; first opening / closing means for opening / closing the exhaust gas circulation passage; second opening / closing means for opening / closing an exhaust passage downstream of the turbine wheel; An opening / closing control means for performing opening / closing control of the first opening / closing means and the second opening / closing means based on detection information; And a one having.
この構成により、内燃機関の運転中に蓄熱タンク内の温かい冷却水が排気系部品に供給されることにより、蓄熱タンクが空の状態にあるときに、蓄熱タンクに排気ガスを蓄圧することができる。 With this configuration, the warm cooling water in the heat storage tank is supplied to the exhaust system components during operation of the internal combustion engine, so that the exhaust gas can be stored in the heat storage tank when the heat storage tank is empty. .
例えば、車両の減速中に第1の開閉手段が開放されるとともに第2の開閉手段が閉塞され、蓄熱タンクが排気ガス流通通路を通してエキゾーストマニホールドに連通されることにより、蓄熱タンクに排気ガスが蓄圧されるようにする。
また、車両の加速時には、第1の開閉手段および第2の開閉手段が開放されて、蓄熱タンクに蓄圧された排気ガスが排気ガス流通通路を通して過給機のタービンホイールに供給されることにより、タービンホイールのエアアシストを行うようにする。
このようにすれば、単一の蓄熱タンクを加熱された冷却水の蓄熱用のタンクと排気ガスの蓄圧用のタンクとして併用することができ、蓄熱タンクの搭載スペースを少なくして過給特性を向上させることができる。
For example, when the vehicle is decelerating, the first opening / closing means is opened and the second opening / closing means is closed, and the heat storage tank communicates with the exhaust manifold through the exhaust gas circulation passage, whereby the exhaust gas is accumulated in the heat storage tank. To be.
Further, when the vehicle is accelerated, the first opening / closing means and the second opening / closing means are opened, and the exhaust gas accumulated in the heat storage tank is supplied to the turbine wheel of the supercharger through the exhaust gas circulation passage. Use air assist for the turbine wheel.
In this way, a single heat storage tank can be used in combination as a tank for storing heated cooling water and a tank for storing exhaust gas pressure, reducing the mounting space of the heat storage tank and improving the supercharging characteristics. Can be improved.
上記(2)に記載の触媒暖機制御システムにおいて、(3)前記冷却水部材を流通する冷却水の熱交換を行う熱交換手段を備え、前記冷却水制御手段は、前記運転状態検出手段からの検出情報に基づいて、前記冷却水循環手段を循環する冷却水を前記熱交換手段を通して循環させるものから構成されている。 In the catalyst warm-up control system described in (2) above, (3) heat exchange means for exchanging heat of cooling water flowing through the cooling water member is provided, and the cooling water control means includes the operation state detection means. Based on the detected information, the cooling water circulating through the cooling water circulating means is circulated through the heat exchange means.
この構成により、内燃機関の運転中には、冷却水が熱交換手段を通して循環されるので、低温の冷却水によって排気系部品を冷却することができ、高温の排気ガスによって排気系部品が高温になるのを防止することができる。このため、排気系部品を耐熱用の高価な材質から構成するのを不要にして、排気系部品の製造コストが増大するのを防止することができる。 With this configuration, the cooling water is circulated through the heat exchange means during the operation of the internal combustion engine, so that the exhaust system parts can be cooled by the low-temperature cooling water, and the exhaust system parts are heated to a high temperature by the high-temperature exhaust gas. Can be prevented. For this reason, it is not necessary to configure the exhaust system parts from expensive heat-resistant materials, and it is possible to prevent an increase in the manufacturing cost of the exhaust system parts.
また、内燃機関の運転中には、冷却水が熱交換手段を通して循環されるので、蓄熱タンクを空の状態にすることができ、蓄熱タンクに排気ガスを蓄圧して、エアアシスト用の蓄圧タンクとして確実に利用することができる。 Further, during the operation of the internal combustion engine, the cooling water is circulated through the heat exchanging means, so that the heat storage tank can be emptied, and the exhaust gas is stored in the heat storage tank so that the air assist pressure storage tank is stored. Can be used reliably.
本発明によれば、触媒の早期暖機を効果的に行うことができる触媒暖機制御システムを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the catalyst warm-up control system which can perform early warm-up of a catalyst effectively can be provided.
以下、本発明に係る触媒暖機制御システムの実施の形態について、図面を用いて説明する。
図1〜図7は、本発明に係る触媒暖機制御システムの一実施の形態を示す図である。
まず、構成を説明する。
図1は、触媒暖機制御システムを搭載した車両1を示す図であり、車両1は、内燃機関として4サイクルのディーゼルエンジン(以下、単にエンジンという)2を備えている。エンジン2は、直列4気筒型であるが、エンジンの気筒数および気筒配置はこれに限定されるものではない。
エンジン2の各気筒には、燃料を気筒内に直接噴射する図示しないインジェクタが設置されており、各気筒のインジェクタは、図示しない共通のコモンレールに接続されている。コモンレール内には、図示しないサプライポンプによって加圧された高圧の燃料が貯留されており、コモンレール内から各インジェクタに燃料が供給される。
Hereinafter, an embodiment of a catalyst warm-up control system according to the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 7 are diagrams showing an embodiment of a catalyst warm-up control system according to the present invention.
First, the configuration will be described.
FIG. 1 is a diagram showing a vehicle 1 equipped with a catalyst warm-up control system. The vehicle 1 includes a four-cycle diesel engine (hereinafter simply referred to as an engine) 2 as an internal combustion engine. Although the
Each cylinder of the
エンジン2は、図示しないシリンダブロックおよびピストンと、クランク軸と、シリンダヘッドが設けられている。シリンダブロックには、図示しないシリンダボアが形成されており、ピストンは、このシリンダボア内を往復運動する。ピストンは、シリンダボアの内壁面に摺接しており、シリンダブロックにはピストンに対向してシリンダボアを塞ぐようにシリンダヘッドが結合されている。
The
シリンダヘッドには各気筒に対応して図示しない吸気ポートおよび排気ポートが形成されており、吸気ポートおよび排気ポートに対応して、図示しない吸気弁および排気弁が設けられている。これら吸気弁および排気弁は、クランク軸の回転角位置に応じて所定のタイミングで開閉可能に構成されている。 The cylinder head is provided with an intake port and an exhaust port (not shown) corresponding to each cylinder, and an intake valve and an exhaust valve (not shown) are provided corresponding to the intake port and the exhaust port. The intake valve and the exhaust valve are configured to be openable and closable at a predetermined timing according to the rotation angle position of the crankshaft.
また、シリンダヘッドにはエキゾーストマニホールド3が取付けられており、このエキゾーストマニホールド3は、集合管3aと、集合管3aから枝分かれしてシリンダヘッドの排気ポートに接続される複数の分岐管3bとを備えている。
An
エキゾーストマニホールド3の排気ガスの排出方向下流(以下、単に下流という)には過給機4のタービンハウジング5が接続されており、このタービンハウジング5内にはタービンホイール6が設けられている。また、タービンハウジング5より下流側には排気管7が接続されており、この排気管7の下流にはエンジン2から排気された排気ガスを浄化するための触媒8が接続されている。
A
触媒8としては、例えば、酸化触媒、吸蔵還元型または選択還元型のNOx触媒、DPF(Diesel Particulate Filter)、DPNR(Diesel Particulate-NOx-Reduction system)のうちの一つ、またはこれらの組み合わせ等などを用いることができる。また、触媒8の下流には図示しない消音器等が設けられている。 Examples of the catalyst 8 include an oxidation catalyst, an occlusion reduction type or selective reduction type NOx catalyst, one of DPF (Diesel Particulate Filter), DPNR (Diesel Particulate-NOx-Reduction system), or a combination thereof. Can be used. Further, a silencer or the like (not shown) is provided downstream of the catalyst 8.
また、排気管7の外周部には、空調装置のヒータコアとして機能する熱交換器9が設けられており、この熱交換器9は、排気管7を流通する排気ガスと冷却水との間で熱交換を行い、熱交換器9に吹き付けられる空気を加熱して、室内に取り込むことができるようになっている。なお、熱交換器9は、触媒の暖機時に排気管7を加熱する機能も備えており、この機能については後述する。
In addition, a
すなわち、本実施の形態では、エンジン2と触媒8の間にエキゾーストマニホールド3、過給機4、排気管7および熱交換器9が設けられており、本実施の形態では、エキゾーストマニホールド3、過給機4、排気管7および熱交換器9が排気系部品を構成している。
That is, in the present embodiment, the
また、エンジン2のシリンダヘッドにはインテークマニホールド10が取付けられており、このインテークマニホールド10は、集合管10aと、集合管10aから枝分かれしてシリンダヘッドの吸気ポートに接続される複数の分岐管10bとを備えている。
An
また、インテークマニホールド10は、吸気管11を介して過給機4のコンプレッサハウジング12に接続されており、コンプレッサハウジング12は、エアクリーナ14を備えた吸気管13に接続されている。
The
また、コンプレッサハウジング12にはコンプレッサホイール15が収納されており、このコンプレッサホイール15は、ホイールシャフト16を介してタービンホイール6に接続されている。また、タービンハウジング5およびコンプレッサハウジング12は、軸受ハウジング17によって接続されており、この軸受ハウジング17は、ホイールシャフト16を回転自在に軸支している。
A
本実施の形態では、エアクリーナ14を通って吸入された空気は、過給機4のコンプレッサホイール15で圧縮された後、吸気管11を介してインテークマニホールド10に供給され、インテークマニホールド10によって分配されて、エンジン2の各気筒に流入するようになっている。
In the present embodiment, the air sucked through the
また、エンジン2からエキゾーストマニホールド3に排気された排気ガスが過給機4のタービンホイール6に吹き付けられることにより、ホイールシャフト16を介してコンプレッサホイール15を回転させ、エアクリーナ14を通って吸気管11に吸入された空気が上述したように過給機4のコンプレッサホイール15で圧縮される。
Further, exhaust gas exhausted from the
一方、本実施の形態の車両1には、触媒暖機制御システム21が搭載されており、この触媒暖機制御システム21は、蓄熱タンク22、ウォータポンプ23、ラジエータ24、蓄熱タンク22およびラジエータ24とエキゾーストマニホールド3、過給機4、排気管7および熱交換器9との間で冷却水を流通させる配管25〜32と、電磁式の三方電磁弁33、34と、エアアシスト機構35と、三方電磁弁33、34およびエアアシスト機構35を制御するECU(Electronic Control Unit)100とを含んで構成されている。
On the other hand, a catalyst warm-up
蓄熱タンク22は内部に断熱材等を備えており、蓄熱タンク22内に貯留された高温の加熱された冷却水を長期に亘って保温できる構造となっている。
蓄熱タンク22には配管25の他端部が接続されており、この配管25の一端部は、三方電磁弁33に接続され、この三方電磁弁33には配管26および配管31の一端部が接続されている。
The
The other end of the
三方電磁弁33は、配管25の一端部が接続される第1ポート33aと、配管26の一端部が接続される第2ポート33bと、配管31の一端部が接続される第3ポート33cと、第1ポート33aと第2ポート33bとを連通する第1の連通位置および第2ポート33bと第3ポート33cとを連通する第2の連通位置との切換えを行う弁体とを備えており、ECU100からの指令によりコイルの通電を行って弁体を駆動することにより、第1の連通位置および第2の連通位置の切換えを行うようになっている。
The three-
また、配管31の他端部は、熱交換手段としてのラジエータ24に接続されており、配管26の他端部は、エキゾーストマニホールド3に接続されている。また、配管26には図示しないバッテリを駆動源とする電動式のウォータポンプ23が設けられており、このウォータポンプ23は、ECU100からの指令によって正逆回転駆動されるようになっている。
The other end of the
また、配管26の途中にはバイパス配管32の他端部が接続されており、このバイパス配管32の一端部は三方電磁弁34に接続されている。また、三方電磁弁34には配管30および配管29の一端部が接続されている。
Further, the other end of the
三方電磁弁34は、配管30の一端部が接続される第1ポート34aと、配管29の一端部が接続される第2ポート34bと、バイパス配管32の一端部が接続される第3ポート34cと、第1ポート34aと第2ポート34bとを連通する第1の連通位置および第2ポート34bと第3ポート34cとを連通する第2の連通位置との切換えを行う弁体とを備えており、ECU100からの指令によりコイルの通電を行って弁体を駆動することにより、第1の連通位置および第2の連通位置の切換えを行うようになっている。
The three-
配管30の他端部は、ラジエータ24に接続されており、配管29の他端部は熱交換器9に接続されている。また、配管27の一端部は、エキゾーストマニホールド3に接続されており、配管27の他端部は、過給機4のタービンハウジング5に接続されている。
また、配管28の一端部は、過給機4のタービンハウジング5に接続されており、配管28の他端部は、熱交換器9に接続されている。
The other end of the
One end of the
本実施の形態では、蓄熱タンク22に貯留された保温状態にある冷却水を排気系部品に供給する場合には、三方電磁弁33の弁体を第1の連通位置に切換えることにより、弁体により第1ポート33aと第2ポート33bとを連通するとともに、第2ポート33bと第3ポート33cとの連通を遮断することによって配管25と配管26とを連通する。
In the present embodiment, when supplying the cooling water stored in the
また、三方電磁弁34の弁体を第2の連通位置に切換えることにより、第1ポート34aと第2ポート34bとの連通を遮断するとともに、第2ポート34bと第3ポート34cとを連通することによって、配管29とバイパス配管32とを連通する。
Further, by switching the valve body of the three-
この状態でウォータポンプ23を駆動することにより、配管26を介してエキゾーストマニホールド3、配管27、タービンハウジング5、配管28および熱交換器9の順に冷却水が流通し、この冷却水がラジエータ24を通さずに配管29、バイパス配管32および配管26を通してエキゾーストマニホールド3に供給される。すなわち、温かい冷却水が配管26、エキゾーストマニホールド3、配管27、タービンハウジング5、配管28、熱交換器9、配管29、バイパス配管32および配管26を循環することにより、排気系部品が加熱される。
By driving the
また、蓄熱タンク22が空になると、三方電磁弁33の弁体を第2の連通位置に切換えることにより、弁体によって第2ポート33bと第3ポート33cとを連通するとともに、第1ポート33aと第2ポート33bとの連通を遮断することによって、配管29とバイパス配管32とを連通する。
Further, when the
このため、冷却水が蓄熱タンク22に戻らずに、温かい冷却水が配管26、エキゾーストマニホールド3、配管27、タービンハウジング5、配管28、熱交換器9、配管29、バイパス配管32および配管26を循環する。
For this reason, the cooling water does not return to the
また、エンジン2の冷却水が所定温度(例えば、80℃)以上になると、三方電磁弁34の弁体を第1の連通位置に切換えて第1ポート34aと第2ポート34bとを連通するとともに、第2ポート34bと第3ポート34cとの連通を遮断することにより、配管30を介してラジエータ24と配管29とを連通させる。
When the cooling water of the
このため、排気系部品を冷却して配管29から排出される冷却水が配管29、配管30を介してラジエータ24に供給され、ラジエータ24によって冷却されて配管31から排出された後に再び排気系部品に供給される。
For this reason, the cooling water discharged from the
すなわち、ラジエータ24によって冷却された冷却水が配管31、配管26、エキゾーストマニホールド3、配管27、タービンハウジング5、配管28、熱交換器9、配管29、配管30およびラジエータ24を循環する。
本実施の形態では,配管25、三方電磁弁33およびウォータポンプ23が冷却水供給手段を構成し、配管26、配管27、配管28、配管29、配管30、配管31、バイパス配管32、三方電磁弁33、34およびウォータポンプ23が冷却水循環手段を構成している。
That is, the cooling water cooled by the
In the present embodiment, the
図2〜図4は、それぞれエキゾーストマニホールド3、タービンハウジング5、熱交換器9の冷却水の流通構造を示す図である。
まず、図2に基づいてエキゾーストマニホールド3の冷却水の流通構造を説明する。図2は、エキゾーストマニホールド3の集合管3aの断面を示す図であり、この集合管3aの上下部にはそれぞれ冷却水の冷却水通路41、42が形成されている。この冷却水通路41、42の一端部には冷却水の流入部41a、42aが形成されており、この流入部41a、42aは、図1に示すように、配管26の他端部に接続されている。なお、配管26の他端部は二股形状になっており、一対の流入部41a、42aに接続可能となっている。
2-4 is a figure which shows the distribution structure of the cooling water of the
First, the flow structure of the cooling water in the
また、冷却水通路41、42の他端部には冷却水の流出部41b、42bが形成されており、この流出部41b、42bは、図1に示すように、配管27の一端部に接続されている。なお、配管27の他端部は二股形状になっており、一対の流出部41b、42bに接続可能となっている。
Cooling
このようなエキゾーストマニホールド3にあっては、蓄熱タンク22内の温かい冷却水が配管26から流入部41a、42aを介して冷却水通路41、42に流入した後、冷却水通路41、42を通って流出部41b、42bから排出されることにより、エキゾーストマニホールド3が暖められる。
In such an
また、高温の排気ガスに晒されるエキゾーストマニホールド3を冷却する場合には、ラジエータ24によって冷やされた冷却水が、配管26から流入部41a、42aを介して冷却水通路41、42に流入することにより、エキゾーストマニホールド3の冷却が行われる。
Further, when cooling the
図3は、タービンハウジング5の冷却水の流通構造を示す図であり、過給機4の断面図を示している。
図3において、タービンホイール6、コンプレッサホイール15およびホイールシャフト16は、同一軸心上に配置されて一体的に組み付けられており、タービンホイール6の回転に伴ってホイールシャフト16およびコンプレッサホイール15がこの軸心回りに回転するようになっている。
FIG. 3 is a view showing a cooling water flow structure of the
In FIG. 3, the turbine wheel 6, the
タービンホイール6は、外周面に多数のタービンブレード6aを備えており、タービンホイール6は高温(例えば600〜800℃)の排気ガスに晒されるため耐熱性を有する鋼(炭素鋼)製となっている。
The turbine wheel 6 includes a large number of
また、タービンハウジング5は、タービンホイール6を取り囲むように渦巻き状をなすスクロール室43が形成されており、このスクロール室43は、ホイールシャフト16の接線方向に開口する図示しない排気ガス取入れ口と、ホイールシャフト16の軸線方向に開口する排気ガス排出口44とを備えており、排気ガス取入れ口は、エキゾーストマニホールド3に接続され、排気ガス排出口44は排気管7に接続されている。
Further, the
一方、コンプレッサホイール15は、外周面に多数のコンプレッサブレード15aを備えており、このコンプレッサホイール15はターボラグを抑えるために軽量なアルミニウム合金や合成樹脂により形成されている。
On the other hand, the
コンプレッサハウジング12にはコンプレッサホイール15を取り囲むように、渦巻き状をなすディフューザ45が形成されている。このディフューザ45は、ホイールシャフト16の軸線方向に開口する給気取入れ口46と、ホイールシャフト16の接線方向に開口する図示しない過給気吐出口とを備えている。給気取入れ口46は、吸気管13に接続されており、過給気吐出口は吸気管11に接続されている。
A
また、ホイールシャフト16は、軸受ハウジング17に形成された軸受部材47に挿通されている。この軸受部材47は、その内部に円筒形状の空間が形成されており、その内周面には、軸受メタル48が遊嵌されている。また、この軸受メタル48の内周面は、ホイールシャフト16に遊嵌されており、ホイールシャフト16は軸受メタル48によって回転自在に支持されている。
The
また、タービンハウジング5には冷却水通路49が形成されており、この冷却水通路49は、スクロール室43に近接する位置であって、排気ガス排出口44側にその略全周囲に亘って形成されている。
Further, a cooling
この冷却水通路49は、上流側端が配管27に接続されており、下流側端が配管28に接続されている。このため、ウォータポンプ23の駆動に伴い、配管27を通して蓄熱タンク22の温かい冷気水が冷却水通路49に導入されると、タービンハウジング5やタービンホイール6が加熱され、ラジエータ24から配管27を通して冷却水通路49に低温の冷却水が供給されると、タービンハウジング5やタービンホイール6が冷却される。
The cooling
図4は、熱交換器9の冷却水の流通構造を示す図であり、熱交換器9の断面図である。
図4において、排気管7の外周部には円筒状に形成されたウォータジャケット51が設けられており、このウォータジャケット51は、排気管7と同軸上に配置されて排気管7の外周を離間して包囲している。
FIG. 4 is a diagram showing a cooling water flow structure of the
In FIG. 4, a
ウォータジャケット51の軸線方向両端部は、絞り加工されて排気管7の外周部に接合されており、ウォータジャケット51と排気管7との間には冷却水を流通させるための冷却水通路52が形成されている。
Both end portions in the axial direction of the
ウォータジャケット51の上部には冷却水通路52内に冷却水を導入するための導入管53と、冷却水通路52内から冷却水を排出するための排出管54とが取付けられている。これらの導入管53および排出管54は、ウォータジャケット51の周壁を貫通した状態でウォータジャケット51に取付けられている。
An
導入管53は、配管28に接続されており、排出管54は、配管29に接続されている。このため、ウォータポンプ23の駆動に伴い、配管28を通して蓄熱タンク22の温かい冷却水が冷却水通路52に供給されると、排気管7およびウォータジャケット51が加熱され、ラジエータ24から配管28を通して低温の冷却水が冷却水通路52に供給されると、排気ガスの熱が冷却水に回収されて排気ガスが冷却される。
The
一方、エアアシスト機構35は、タービンホイール6にエンジン2のシリンダから排出される高圧の排気ガスに加えて、蓄熱タンク22に蓄圧されている補助圧縮空気を吹き付けるものであり、本実施の形態の蓄熱タンク22は、蓄圧タンクとしても利用される。
On the other hand, the air assist
すなわち、エキゾーストマニホールド3の集合管3aと蓄熱タンク22とは、排気ガス流通部材としての配管36によって接続されており、この配管36の途中には電磁式の開閉弁37が設けられている。この開閉弁37は、ECU100からの指令信号に基づいて配管36の排気ガスの流通通路を開閉するようになっている。
また、タービンホイール6の下流側の排気管7の途中には電磁式の開閉弁38が設けられており、この開閉弁38は、ECU100の指令信号に基づいて排気管7の排気通路を開閉するようになっている。本実施の形態では、開閉弁37が第1の開閉手段を構成し、開閉弁38が第2の開閉手段を構成している。
That is, the collecting
An electromagnetic on-off
図5は、車両1の制御回路のブロック図である。
図1に示すように、吸気管13にはアクセルペダルに連動して吸入空気量を調整するための電子制御式のスロットルバルブ101が配置されている。このスロットルバルブ101の開度はスロットル開度センサ102によって検出されるようになっており、このスロットル開度センサ102の検出情報はECU100に出力される。
FIG. 5 is a block diagram of the control circuit of the vehicle 1.
As shown in FIG. 1, the
また、クランク軸の近傍には所定角度単位のクランク軸の回転からエンジン2の回転数に対応する信号を出力するクランク角センサ103が設けられており、クランク角センサ103の検出情報は、ECU100に出力されるようになっている。
Further, a
また、図1に示すように、エアクリーナ14の下流側にはエアフローメータ104が設けられており、このエアフローメータ104は、吸入空気量を検出して検出情報をECU100に出力するようになっている。
As shown in FIG. 1, an
また、車両1にはGセンサ105が設けられており、このGセンサ105は、車両の前後方向の加速度に応じた検出信号を出力するもので、加速度が増加中には正の出力信号を、減速度が発生しているときには負の出力信号をそれぞれECU100に出力する。ECU100は、Gセンサ105からの出力情報に基づいて車両1の加速、減速および定速走行のいずれかを判別するようになっている。
Further, the vehicle 1 is provided with a
また、配管29には水温センサ106が設けられており、水温センサ106は、配管29内を流れる冷却水の温度を検出して検出情報をECU100に出力するようになっている。
The
ECU100は、図示しないCPUを中心とするマイクロコンピュータとして構成されており、CPUの他に暖機制御処理プログラム等の処理プログラムを記憶するROMや一時的にデータを記憶するRAM、入出力ポート等を含んで構成されている。
The
ECU100は、エンジン2の運転中に、スロットル開度検出センサ102、クランク角センサ103、エアフローメータ104およびGセンサ105からの検出情報に基づいて、開閉弁37および開閉弁38の開閉制御を行うことにより、配管36を通して空の状態の蓄熱タンク22にエキゾーストマニホールド3から排気ガスを蓄圧したり、蓄熱タンク22に蓄圧された排気ガスを配管36およびエキゾーストマニホールド3を通してタービンホイール6に吹き付けることでエアアシストを行うようになっている。
The
また、本実施の形態のECU100は、水温センサ106からの検出情報に基づいて、冷却水温度が所定温度(例えば、80℃)に達したときに、三方電磁弁34の弁体を第1の連通位置に切換えて第1ポート34aと第2ポート34bとを連通するとともに、第2ポート34bと第3ポート34cとの連通を遮断することにより、配管30を介してラジエータ24と配管29とを連通させ、排気系部品を冷却して配管29から排出される冷却水を配管30を介してラジエータ24に供給して冷却した後、排気系部品に供給するようになっている。
Further, the
また、ECU100には、ドアキーセンサ107およびイグニッションスイッチ108からの検出情報が入力されるようになっている。ドアキーセンサ107は、車両1のドアをロックするドアロック機構の開錠および施錠を検出するようになっており、ドアロック機構が開錠されるとオン信号をECU100に出力し、ドアロック機構が施錠されるとオフ信号をECU100に出力するようになっている。
In addition, detection information from the door
また、イグニッションスイッチ108は、イグニッションキーによってエンジン2の始動操作が行われたときにオン信号をECU100に出力し、イグニッションキーによってエンジン2の停止操作が行われたときにオフ信号をECU100に出力するようになっている。
Further, the
ECU100は、エンジン2の停止時にドアキーセンサ107からオン信号が入力したときに、エンジン2の始動前の段階で三方電磁弁33の弁体を第1の連通位置に切換えるとともに三方電磁弁34の弁体を第2の連通位置に切換えた状態でウォータポンプ23を駆動させることにより、蓄熱タンク22に貯留された温かい冷却水を排気系部品に供給するようになっている。
The
なお、ECU100は、エンジン2の停止および運転中の判断を、スロットル開度検出センサ102、クランク角センサ103、エアフローメータ104、Gセンサ105、水温センサ106およびイグニッションスイッチ108から検出情報に基づいて行う。
The
本実施の形態では、スロットル開度センサ102、クランク角センサ103、エアフローメータ104、Gセンサ105、水温センサ106、イグニッションスイッチ108がエンジン2の運転状態を検出する運転状態検出手段を構成し、ECU100が冷却水制御手段を構成している。
また、ECU100は、ドアキーセンサ107からの入力信号に基づいて乗車条件が成立したか否かを判定するようになっており、ドアキーセンサ107からオン信号が入力したときに乗車条件が成立したものと判定するようになっている。
本実施の形態では、ドアキーセンサ107およびECU100が乗車条件判定手段を構成している。また、本実施の形態では、ECU100が開閉弁37および開閉弁38の開閉制御を行う開閉制御手段を構成している。
In the present embodiment, the
Further, the
In the present embodiment, the door
次に、図6、図7のフローチャートに基づいて作用を説明する。なお、図6は、ECU100のCPUによって実行される暖機制御プログラムの処理手順を示すフローチャートであり、図7は、エアアシスト制御処理プログラムの処理手順を示すフローチャートである。
Next, the operation will be described based on the flowcharts of FIGS. FIG. 6 is a flowchart showing a processing procedure of the warm-up control program executed by the CPU of the
図6において、まず、ECU100のCPUは(以下、単にCPUという)、エンジン2が運転中であるか否かを判別する(ステップS1)。CPUは、スロットル開度センサ102、クランク角センサ103、エアフローメータ104、Gセンサ105、水温センサ106およびイグニッションスイッチ108の検出信号に基づいてエンジン2が運転中であるか否かを判別する。
In FIG. 6, first, the CPU of the ECU 100 (hereinafter simply referred to as CPU) determines whether or not the
例えば、CPUは、クランク角センサ103からエンジン2の回転数に相当するクランク角信号が入力されると、エンジン2が運転中であるものと判断してステップS8に処理を移す。
For example, when a crank angle signal corresponding to the rotation speed of the
CPUは、ステップS1でエンジン2が停止中であるものと判断した場合には、ドアロック機構が開錠されたか否かを判別する(ステップS2)。CPUは、ドアキーセンサ107からオン信号が入力された場合に、ドアロック機構が開錠されたものと判断し、三方電磁弁33、34の切換制御を行うとともにウォータポンプ23を駆動する(ステップS3)。
When determining that the
すなわち、CPUは、三方電磁弁33に指令信号を出力して三方電磁弁33の弁体を第1の連通位置に切換えることにより、弁体により第1ポート33aと第2ポート33bとを連通するとともに、第2ポート33bと第3ポート33cとの連通を遮断することによって配管25と配管26とを連通する。
That is, the CPU outputs a command signal to the three-
また、CPUは、三方電磁弁34に指令信号を出力して三方電磁弁34の弁体を第2の連通位置に切換えることにより、第1ポート34aと第2ポート34bとの連通を遮断するとともに、第2ポート34bと第3ポート34cとを連通することによって、配管29とバイパス配管32とを連通する。
The CPU outputs a command signal to the three-
この状態で、CPUは、ウォータポンプ23に指令信号を出力してウォータポンプ23を駆動することにより、配管26を介してエキゾーストマニホールド3、配管27、タービンハウジング5、配管28、熱交換器9、配管29およびバイパス配管32の順に蓄熱タンク22に貯留された温かい冷却水を流通させる。
In this state, the CPU outputs a command signal to the
次いで、CPUは、ウォータポンプ23が駆動されてから所定時間経過したか否かを判別し(ステップS4)、所定時間経過したものと判別した場合には、蓄熱タンク22内が空になったものと判断して三方電磁弁33の切換制御を行う(ステップS5)。この所定時間は、蓄熱タンク22が十分に空になる時間に設定されている。
Next, the CPU determines whether or not a predetermined time has elapsed since the
すなわち、CPUは、三方電磁弁33に指令信号を出力して三方電磁弁33の弁体を第2の連通位置に切換えることにより、弁体によって第2ポート33bと第3ポート33cとを連通するとともに、第1ポート33aと第2ポート33bとの連通を遮断することによって、配管26と配管25とを遮断する。
That is, the CPU outputs a command signal to the three-
このため、冷却水が蓄熱タンク22に戻らずに、温かい冷却水が配管26、エキゾーストマニホールド3、配管27、タービンハウジング5、配管28、熱交換器9、配管29、バイパス配管32および配管26を循環する。なお、このときには、ウォータポンプ23を停止して冷却水を滞留させてもよい。
For this reason, the cooling water does not return to the
次いで、CPUは、イグニッションスイッチ108からオン信号が入力済みであるか否かを判別し(ステップS6)、オン信号が入力済みと判断した場合には、エンジン2の始動が行われたものと判断してエアアシスト許可フラグをセットする(ステップS7)。
Next, the CPU determines whether or not the ON signal has been input from the ignition switch 108 (step S6). If it is determined that the ON signal has been input, it is determined that the
このエアアシスト許可フラグは、エアアシスト制御処理を行うときに蓄熱タンク22が空になって排気ガスを蓄積可能であることを示すフラグである。また、このエアアシスト許可フラグは、ECU100のRAMの記憶領域に記憶される。
This air assist permission flag is a flag indicating that the
次いで、CPUは、水温センサ106からの検出情報に基づいて、冷却水の温度が80℃以上であるか否かを判別する(ステップS8)。CPUは、水温が80℃未満であるものと判断した場合には、ステップS5に処理を移し、水温が80℃以上であるものと判断した場合には、三方電磁弁34の切換制御を行う(ステップS9)。 Next, the CPU determines whether or not the temperature of the cooling water is 80 ° C. or higher based on the detection information from the water temperature sensor 106 (step S8). If the CPU determines that the water temperature is less than 80 ° C., it moves the process to step S5, and if it determines that the water temperature is 80 ° C. or higher, it performs switching control of the three-way solenoid valve 34 ( Step S9).
すなわち、CPUは、三方電磁弁34に指令信号を出力して三方電磁弁34の弁体を第1の連通位置に切換えて第1ポート34aと第2ポート34bとを連通するとともに、第2ポート34bと第3ポート34cとの連通を遮断することにより、配管30を介してラジエータ24と配管29とを連通させる。
That is, the CPU outputs a command signal to the three-
このため、低温の冷却水によってエキゾーストマニホールド3、タービンハウジング5および排気管7が冷却されるとともに、配管29から排出される冷却水が配管29、配管30を介してラジエータ24に供給されることにより、冷却水がラジエータ24によって冷却されて配管31から排出された後に再びエキゾーストマニホールド3、タービンハウジング5および排気管7に供給される。このため、高温の排気ガスで高温になったエキゾーストマニホールド3、タービンハウジング5および排気管7が冷却される。
Therefore, the
また、熱交換器9を流れる冷却水が排気管7を流れる高温の排気ガスと熱交換され、熱交換器9に吹き付けられる空気を加熱することで、室内の温度が高くなるように室内の空調を調整することができる。
In addition, the cooling water flowing through the
また、CPUは、イグニッションスイッチ108からオフ信号が入力したか否かを判別し(ステップS10)、イグニッションスイッチ108からオフ信号が入力していないものと判断した場合には、ステップS8に処理を移し、イグニッションスイッチ108からオフ信号が入力したものと判断した場合には、RAMの記憶領域に記憶されたエアアシスト許可フラグをリセットする(ステップS11)。
Further, the CPU determines whether or not an off signal is input from the ignition switch 108 (step S10), and if it is determined that no off signal is input from the
次いで、CPUは、冷却水の蓄熱処理を実行する(ステップS12)。すなわち、CPUは、三方電磁弁33に指令信号を出力して三方電磁弁33の弁体を第1の連通位置に切換えることにより、弁体により第1ポート33aと第2ポート33bとを連通する。
また、CPUは、三方電磁弁34に指令信号を出力して三方電磁弁34の弁体を第2の連通位置に切換えることにより、第2ポート34bと第3ポート34cとを連通する。
そして、ウォータポンプ23に指令信号を出力してウォータポンプ23を逆転駆動することにより、ウォータポンプ23の上流側の加熱された冷却水を配管26および配管25を通して蓄熱タンク22に戻し、蓄熱タンク22に十分な量の高温の冷却水が貯留されたときに、第2ポート33bと第3ポート33cとの連通を遮断することによって配管25と配管26とを連通する。CPUは、この蓄熱処理が終了すると、暖機制御処理を終了する。
Next, the CPU executes a heat storage heat treatment for the cooling water (step S12). That is, the CPU outputs a command signal to the three-
In addition, the CPU communicates the
Then, by outputting a command signal to the
次に、図7のフローチャートに基づいてエアアシスト制御処理を説明する。
図7において、CPUは、エアアシスト許可フラグがセットされているか否かを判別する(ステップS21)。CPUは、エアアシスト許可フラグがセットされていないものと判別した場合には、蓄熱タンク22に冷却水が貯留されているものと判断して今回の処理を終了する。
Next, the air assist control process will be described based on the flowchart of FIG.
In FIG. 7, the CPU determines whether or not the air assist permission flag is set (step S21). When the CPU determines that the air assist permission flag is not set, the CPU determines that the cooling water is stored in the
CPUは、エアアシスト許可フラグがセットされているものと判別した場合には、エアアシスト許可フラグがリセットされたか否かを判別する(ステップS22)。このエアアシスト許可フラグは、図6のステップS11の処理によってリセットされるものであり、CPUは、エアアシスト許可フラグがリセットされていないものと判断した場合には、エアアシスト実行中であるものと判断してステップS23に進む。 When determining that the air assist permission flag is set, the CPU determines whether or not the air assist permission flag is reset (step S22). The air assist permission flag is reset by the process of step S11 in FIG. 6, and when the CPU determines that the air assist permission flag is not reset, the air assist is being executed. Determination is made and the process proceeds to step S23.
また、CPUは、エアアシスト許可フラグがリセットされたものと判断した場合には、冷却水を蓄熱タンク22に戻す必要があるものと判断して、開閉弁37および開閉弁38を開弁する(ステップS25)。このため、蓄熱タンク22に蓄圧された排気ガスが配管36およびエキゾーストマニホールド3を介して排出され、蓄熱タンク22が空になって冷却水の受け入れを行うことができる。
When the CPU determines that the air assist permission flag has been reset, the CPU determines that the cooling water needs to be returned to the
ステップS23で、CPUは、車両1が定速走行中か、あるいはエンジン2が高負荷時であるのか否かを判別する。すなわち、CPUは、Gセンサ105からの検出情報に基づいて車両1が加速走行でも減速走行でもないものと判断した場合には、車両1が低速走行中であるものと判断する。
In step S23, the CPU determines whether the vehicle 1 is traveling at a constant speed or whether the
また、CPUは、スロットル開度センサ102、クランク角センサ103、エアフローメータ104からの検出情報に基づいて、スロットル開度センサ102が大きい、クランク角の回転数が高い、あるいは吸入空気量が多い場合には、エンジン2の高負荷走行中であるものと判断する。
In addition, based on the detection information from the
CPUは、車両1が定速走行中またはエンジン2の高負荷走行中であるものと判断した場合には、開閉弁37を閉弁するとともに開閉弁38を開弁することにより(ステップS24)、エンジン2から排気された排気ガスをエキゾーストマニホールド3および排気管7を通して触媒8に排出する。
When the CPU determines that the vehicle 1 is traveling at a constant speed or traveling at a high load of the
このとき、タービンホイール6が排気ガスのエネルギーによって回転し、タービンホイール6の回転がホイールシャフト16を介してコンプレッサホイール15に伝達されることにより、エアクリーナ14を通って吸入された空気がコンプレッサホイール15で圧縮され、インテークマニホールド10を介してエンジン2に供給される。
At this time, the turbine wheel 6 is rotated by the energy of the exhaust gas, and the rotation of the turbine wheel 6 is transmitted to the
一方、CPUは、ステップS23で車両1が定速走行中またはエンジン2の高負荷走行中でないものと判断した場合には、Gセンサ105からの検出情報に基づいて車両1が減速中であるか否かを判別する(ステップS26)。
On the other hand, if the CPU determines in step S23 that the vehicle 1 is not traveling at a constant speed or the
CPUは、Gセンサ105から負の出力信号が入力した場合には、減速中であるものと判断して、開閉弁37を開弁するとともに、開閉弁38を閉弁する(ステップS27)。このため、エキゾーストマニホールド3から排気された排気ガスが配管36を通して蓄熱タンク22に蓄圧される。
When a negative output signal is input from the
また、CPUは、ステップS26で減速中でないものと判断した場合には、Gセンサ105から正の出力信号が入力している状態であるため、加速中であるものと判断して、開閉弁37を開弁するとともに、開閉弁38を閉弁する(ステップS28)。このため、蓄熱タンク22に蓄圧された排気ガスが配管36およびエキゾーストマニホールド3を介して排出され、エンジン2から排出される高速の排気ガスと蓄熱タンク22の排気ガス(補助圧縮空気)とがタービンホイール6に吹き付けられ、過給機4のエアアシストが行われる。
When the CPU determines that the vehicle is not decelerating in step S26, the CPU determines that the vehicle is accelerating because the positive output signal is being input from the
このように本実施の形態では、エンジン2が停止している状態、すなわち、エンジン2の始動前に車両のドアが開錠されたときに、蓄熱タンク22に貯留された温かい冷却水をエキゾーストマニホールド3、タービンハウジング5、排気管7および熱交換器9からなる排気系部品に供給することにより、エンジン2の始動前の冷えた状態の排気系部品を温かい冷却水で加熱することができる。
As described above, in the present embodiment, when the
このため、エンジン2の始動後に、エンジン2から排出される排気ガスの熱が排気系部品によって奪われ難くなり、触媒8を活性化温度にまで早期に上昇させることができ、触媒8の暖機を効果的に行うことができる。
特に、燃料噴射量を増減させることによって、リーン燃焼による酸素供給およびリッチ燃焼による可燃分(CO(一酸化炭素)等)の供給を行うことにより、排気ガスの暖機を促す場合には、排気系部品によって排気ガスの熱が奪われることがないため、このような燃料噴射制御による触媒8の暖機をより一層効率よく行うことができる。
For this reason, after the
In particular, when increasing or decreasing the fuel injection amount to supply the oxygen by lean combustion and the combustible component (CO (carbon monoxide), etc.) by rich combustion to promote warm-up of exhaust gas, Since the heat of the exhaust gas is not taken away by the system parts, the catalyst 8 can be warmed up more efficiently by such fuel injection control.
また、本実施の形態では、エンジン2の運転中に温かい冷却水を排気系部品に供給することにより、蓄熱タンク22が空の状態にあるときに、蓄熱タンク22に排気ガスを蓄圧し、この蓄熱タンク22に蓄圧された排気ガスをタービンホイール6に吹き付けることにより、エアアシストを行うようにしたので、単一の蓄熱タンク22を加熱された冷却水の蓄熱用のタンクと排気ガスの蓄圧用のタンクとして併用することができ、蓄熱タンク22の搭載スペースを少なくして過給特性を向上させることができる。
Further, in the present embodiment, by supplying warm cooling water to the exhaust system parts during operation of the
また、本実施の形態では、エンジン2の運転中には、冷却水をラジエータ24を通して循環させるようにしたので、低温の冷却水によって排気系部品を冷却することができ、高温の排気ガスによって排気系部品が高温になるのを防止することができる。このため、排気系部品を耐熱用の高価な材質から構成するのを不要にして、排気系部品の製造コストが増大するのを防止することができる。
In the present embodiment, since the cooling water is circulated through the
また、エンジン2の運転中には、冷却水をラジエータ24を通して循環させるようにしたので、蓄熱タンク22を空の状態にすることができ、蓄熱タンク22に排気ガスを蓄圧して、エアアシスト用の蓄圧タンクとして確実に利用することができる。
Further, since the cooling water is circulated through the
なお、本実施の形態では、ECU100がドアキーセンサ107から入力信号に基づいて乗車条件が成立したか否かを判定するようになっているが、乗車条件判定手段としては、例えば、運転席に圧力センサを設け、運転手が運転席に座ったことを圧力センサで検出し、ECU100が圧力センサの検出情報に基づいて乗車条件の成立の有無を判定するようにしてもよい。
In the present embodiment, the
また、運転席の前方に光センサ等を設け、運転手が運転席に座ったことを光センサによって検出し、ECU100が光センサの検出情報に基づいて乗車条件の成立の有無を判定するようにしてもよい。
In addition, an optical sensor or the like is provided in front of the driver's seat, the driver detects that the driver is sitting in the driver's seat, and the
また、本実施の形態では、排気系部品のみに冷却水を供給する冷却水の供給経路を示しているが、エンジン2のシリンダブロックに設けられたウォータポンプ等に冷却水を供給する供給経路と併用するようにしてもよい。このようにすれば、排気系部品に加えてエンジン2の早期暖機を行うことができる。
また、本実施の形態では、エンジン2と別体のエキゾーストマニホールド3から排気系部品を構成しているが、エンジン2がエキゾーストマニホールド一体型のシリンダヘッドを有し、このエキゾーストマニホールド一体型のシリンダヘッドのエキゾーストマニホールド部分に図2に示すような冷却水の流通構造を設けて、このエキゾーストマニホールド部分を排気系部品から構成してもよい。
In the present embodiment, a cooling water supply path for supplying cooling water only to the exhaust system components is shown. However, a supply path for supplying cooling water to a water pump or the like provided in a cylinder block of the
Further, in this embodiment, the exhaust system component is constituted by the
また、本実施の形態では、エキゾーストマニホールド3、過給機4、排気管7および熱交換器9の全てに温かい冷却水を供給しているが、例えば、エキゾーストマニホールド3とタービンハウジング5のみに冷却水を供給するようにしてもよい。すなわち、エキゾーストマニホールド3、過給機4、排気管7および熱交換器9のうちの任意の排気系部品に温かい冷却水を供給するようにしてもよい。
また、本実施の形態では、排気管7の途中に設けられた熱交換器9によって排気管7の一部を冷却しているが、この熱交換器9を排気管7の延在方向に沿って設けることにより、排気管7の全てを冷却するようにしてもよい。また、排気管7の延在方向に亘って熱交換器9を複数個設けてもよい。
In this embodiment, warm cooling water is supplied to all of the
In the present embodiment, a part of the
また、今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であってこの実施の形態に制限されるものではない。本発明の範囲は、上記した実施の形態のみの説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time is illustrative in all respects and is not limited to this embodiment. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims for patent.
以上のように、本発明に係る触媒暖機制御システムは、触媒の早期暖機を効果的に行うことができるという効果を有し、加熱された冷却水を貯留する蓄熱タンクを有する触媒暖機制御システム等として有用である。 As described above, the catalyst warm-up control system according to the present invention has an effect that the early warm-up of the catalyst can be effectively performed, and the catalyst warm-up includes the heat storage tank that stores the heated cooling water. Useful as a control system.
1 車両
2 エンジン(内燃機関)
3 エキゾーストマニホールド(排気系部品)
5 タービンハウジング(排気系部品)
6 タービンホイール
7 排気管(排気系部品)
8 触媒
9 熱交換器(排気系部品)
21 触媒暖機制御システム
22 蓄熱タンク
23 ウォータポンプ(冷却水供給手段、冷却水循環手段)
24 ラジエータ(熱交換手段)
25 配管(冷却水供給手段)
26、27、28、29、30、31 配管(冷却水循環手段)
32 バイパス配管(冷却水循環手段)
33 三方電磁弁(冷却水供給手段、冷却水循環手段)
34 三方電磁弁(冷却水循環手段)
37 開閉弁(第1の開閉手段)
38 開閉弁(第2の開閉手段)
100 ECU(冷却水制御手段、開閉制御手段、乗車条件判定手段)
102 スロットル開度センサ(運転状態検出手段)
103 クランク角センサ(運転状態検出手段)
104 エアフローメータ(運転状態検出手段)
105 Gセンサ(運転状態検出手段)
106 水温センサ(運転状態検出手段)
107 ドアキーセンサ(乗車条件判定手段)
108 イグニッションスイッチ(運転状態検出手段)
1
3 Exhaust manifold (exhaust system parts)
5 Turbine housing (exhaust system parts)
6
8
21 catalyst warm-up
24 Radiator (heat exchange means)
25 Piping (cooling water supply means)
26, 27, 28, 29, 30, 31 Piping (cooling water circulation means)
32 Bypass piping (cooling water circulation means)
33 Three-way solenoid valve (cooling water supply means, cooling water circulation means)
34 Three-way solenoid valve (cooling water circulation means)
37 On-off valve (first opening / closing means)
38 On-off valve (second on-off means)
100 ECU (cooling water control means, opening / closing control means, boarding condition determination means)
102 Throttle opening sensor (operating state detection means)
103 Crank angle sensor (operating state detecting means)
104 Air flow meter (Operating state detection means)
105 G sensor (operating state detection means)
106 Water temperature sensor (operating state detection means)
107 door key sensor (boarding condition judging means)
108 Ignition switch (Operating state detection means)
Claims (3)
加熱された冷却水を貯留する蓄熱タンクと、
前記排気系部品に冷却水を循環させる冷却水循環手段と、
前記蓄熱タンクに貯留された冷却水を前記冷却水循環手段に供給する冷却水供給手段と、
前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
予め定められた乗車条件が成立したか否かを判定する乗車条件判定手段と、
前記運転状態検出手段に基づいて前記内燃機関が停止していることが検出されるとともに、前記乗車条件判定手段によって乗車条件が成立したことが判定されたときに、前記冷却水供給手段を作動させることによって前記蓄熱タンクに貯留された冷却水を前記冷却水循環手段に供給する冷却水制御手段とを備えたことを特徴とする触媒暖機制御システム。 Catalyst warm-up control for warming up the catalyst by heating an exhaust system component provided in an exhaust gas exhaust path between the internal combustion engine and a catalyst for purifying exhaust gas exhausted from the internal combustion engine A system,
A heat storage tank for storing heated cooling water;
Cooling water circulating means for circulating cooling water to the exhaust system parts;
Cooling water supply means for supplying cooling water stored in the heat storage tank to the cooling water circulation means;
An operating state detecting means for detecting an operating state of the internal combustion engine;
Boarding condition determination means for determining whether or not a predetermined boarding condition is satisfied;
The cooling water supply means is activated when it is detected that the internal combustion engine is stopped based on the operating state detection means and the boarding condition determination means determines that the boarding conditions are satisfied. And a cooling water control means for supplying the cooling water stored in the heat storage tank to the cooling water circulation means.
前記エキゾーストマニホールドと前記蓄熱タンクとの間で排気ガスを流通させる排気ガス流通通路を有する排気ガス流通部材と、前記排気ガス流通通路を開閉する第1の開閉手段と、前記タービンホイールの下流側の排気通路を開閉する第2の開閉手段と、前記運転状態検出手段からの検出情報に基づいて前記第1の開閉手段および前記第2の開閉手段の開閉制御を行う開閉制御手段とを備えたことを特徴とする請求項1に記載の触媒暖機制御システム。 The exhaust system component communicates at least with an exhaust port of the internal combustion engine, and is configured to house an exhaust manifold constituting the exhaust system component and a turbine wheel that is provided downstream of the exhaust manifold and is rotated by exhaust gas. A turbocharger with a housing,
An exhaust gas circulation member having an exhaust gas circulation passage for flowing an exhaust gas between the exhaust manifold and the heat storage tank, a first opening / closing means for opening and closing the exhaust gas circulation passage, and a downstream side of the turbine wheel A second opening / closing means for opening / closing the exhaust passage; and an opening / closing control means for performing opening / closing control of the first opening / closing means and the second opening / closing means based on detection information from the operating state detecting means. The catalyst warm-up control system according to claim 1.
前記冷却水制御手段は、前記運転状態検出手段からの検出情報に基づいて、前記冷却水循環手段を循環する冷却水を前記熱交換手段を通して循環させることを特徴とする請求項2に記載の触媒暖機制御システム。 Comprising heat exchange means for performing heat exchange of the cooling water flowing through the cooling water member,
3. The catalyst warm-up according to claim 2, wherein the cooling water control unit circulates the cooling water circulating through the cooling water circulation unit through the heat exchange unit based on detection information from the operating state detection unit. Machine control system.
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JP2008269885A JP2010096152A (en) | 2008-10-20 | 2008-10-20 | Catalyst warm-up control system |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103978897A (en) * | 2014-04-16 | 2014-08-13 | 长沙职业技术学院 | Exhaust gas residual heat boosting driving system for automobile engine |
JP2020037930A (en) * | 2018-09-05 | 2020-03-12 | トヨタ自動車株式会社 | Control device of internal combustion engine |
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2008
- 2008-10-20 JP JP2008269885A patent/JP2010096152A/en active Pending
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CN103978897A (en) * | 2014-04-16 | 2014-08-13 | 长沙职业技术学院 | Exhaust gas residual heat boosting driving system for automobile engine |
JP2020037930A (en) * | 2018-09-05 | 2020-03-12 | トヨタ自動車株式会社 | Control device of internal combustion engine |
JP7124576B2 (en) | 2018-09-05 | 2022-08-24 | トヨタ自動車株式会社 | Control device for internal combustion engine |
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