JP2012189063A - Cooling apparatus for internal combustion engine - Google Patents

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Atsushi Fukuda
敦史 福田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cooling apparatus for an internal combustion engine that includes a supercharger and an EGR and can suppress the occurrence of knocking.SOLUTION: The internal combustion engine 10 includes a turbocharger 60, the EGR device, a low water temperature cooling EGR cooler 32 and a high temperature cooling EGR cooler 40. The internal combustion engine includes an import cooling water passage 30, and supplies a cooling medium to the import cooling water passage 30. A switch valve 24 is provided in a connection of a cooling water passage 22 to the import cooling water passage 30. An ECU 70 controls the switch valve 24 so that the cooling medium is started to circulate in the import cooling water passage 30 when the internal combustion engine 10 is operated by the EGR device in a predetermined high load range, which is an outside region of an EGR region.

Description

この発明は、内燃機関の冷却装置に関する。   The present invention relates to a cooling device for an internal combustion engine.

従来、例えば、特開2003−176741号公報に開示されているように、中負荷状態または高負荷状態のとき、排気還流装置の冷却を実施する内燃機関が知られている。この従来技術にかかる内燃機関は、過給機および排気還流((Exhaust Gas Recirculation、以下「EGR」とも称す)を行う装置(以下、「EGR装置」とも称す)を備えている。上記従来の技術にかかる内燃機関は、NOxの発生および粒子状物質の発生を低減する観点から、上記の特定の負荷状態のときに排気還流装置の冷却を実施することにより、機関本体のシリンダに吸入される吸気温度の低下による燃焼温度の上昇抑制という効果を享受している。   Conventionally, as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-176741, an internal combustion engine that performs cooling of an exhaust gas recirculation device in an intermediate load state or a high load state is known. The internal combustion engine according to this prior art includes a supercharger and a device for performing exhaust gas recirculation (hereinafter also referred to as “EGR”) (hereinafter also referred to as “EGR device”). In the internal combustion engine according to the present invention, from the viewpoint of reducing the generation of NOx and the generation of particulate matter, the intake air sucked into the cylinder of the engine body is performed by cooling the exhaust gas recirculation device in the above specific load state. It enjoys the effect of suppressing the increase in combustion temperature due to the decrease in temperature.

特開2003−176741号公報JP 2003-176741 A 特開2010−151066号公報JP 2010-151066 A

低水温冷却水によって冷却した排気ガスを還流する外部EGR機構によれば、低温に冷却した排気ガスを吸気通路に還流することで、吸気温度を下げることができる。その結果、ノッキングを抑制することができる。過給機を有する内燃機関においても、過給が行われない領域や過給圧が低い領域においては吸気圧が背圧よりも低く、所望量のEGRを吸気通路に導入することができるため、このような冷却したEGR導入によるノッキング抑制効果を享受することができる。しかしながら、その一方で、過給を行うことにより、EGRガスの導入量が所望量よりも低下したりEGRガスが導入できなくなってしたりするほどに、吸気圧が増大する領域(つまり背圧と吸気圧の差圧が小さくなる領域)がある。このようにEGRガスの導入量が低下したりEGRガスが導入できなくなってしたりするといったEGRの導入が妨げられる事態が発生すると、冷却したEGRの導入によって確保していたノッキング抑制効果が、低下してしまう。   According to the external EGR mechanism that recirculates the exhaust gas cooled by the low water temperature cooling water, the intake air temperature can be lowered by recirculating the exhaust gas cooled to a low temperature to the intake passage. As a result, knocking can be suppressed. Even in an internal combustion engine having a supercharger, the intake pressure is lower than the back pressure in a region where supercharging is not performed or in a region where the supercharging pressure is low, and a desired amount of EGR can be introduced into the intake passage. The knocking suppression effect by introducing such cooled EGR can be enjoyed. However, on the other hand, when the supercharging is performed, the region where the intake pressure increases (that is, the back pressure and the back pressure) are increased such that the introduction amount of the EGR gas falls below a desired amount or the EGR gas cannot be introduced. There is a region where the differential pressure of the intake pressure becomes small. When the introduction of EGR such as the amount of introduction of EGR gas is reduced or the introduction of EGR gas is prevented in this way, the knocking suppression effect secured by the introduction of cooled EGR is reduced. Resulting in.

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、過給機およびEGR装置を備えた内燃機関においてノッキング抑制を行うことができる内燃機関の冷却装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and it is an object of the present invention to provide a cooling device for an internal combustion engine capable of suppressing knocking in an internal combustion engine including a supercharger and an EGR device. To do.

第1の発明は、上記の目的を達成するため、過給機およびEGR装置を備えた内燃機関を冷却する冷却装置であって、
前記EGR装置で還流するEGRガスを冷却するように当該EGR装置に備えられた第1冷媒通路と、
前記内燃機関の吸気ポートを冷却するように前記内燃機関に設けられた第2冷媒通路と、
前記第1冷媒通路と前記第2冷媒通路とに冷媒を供給する冷媒供給手段と、
前記EGR装置によるEGR領域の外部の領域であって所定の高負荷域において前記内燃機関が運転される場合に、前記第2冷媒通路内の冷媒の流通を開始するように又は前記第2冷媒通路内の冷媒の流量を増加するように、前記第2冷媒通路への冷媒の供給を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first invention is a cooling device for cooling an internal combustion engine including a supercharger and an EGR device,
A first refrigerant passage provided in the EGR device so as to cool the EGR gas recirculated by the EGR device;
A second refrigerant passage provided in the internal combustion engine so as to cool an intake port of the internal combustion engine;
Refrigerant supply means for supplying refrigerant to the first refrigerant passage and the second refrigerant passage;
When the internal combustion engine is operated in a predetermined high load region that is outside the EGR region by the EGR device, or starts the circulation of the refrigerant in the second refrigerant passage, or the second refrigerant passage Control means for controlling the supply of the refrigerant to the second refrigerant passage so as to increase the flow rate of the refrigerant inside,
It is characterized by providing.

また、第2の発明は、第1の発明において、
前記EGR装置は、
前記内燃機関のエンジン冷却水を流通させるエンジン冷却水通路と連通し、前記エンジン冷却水通路内を流れる第1の温度の冷媒によってEGRガスを冷却する第1EGRクーラと、
前記第1冷媒通路と接続し、前記第1冷媒通路内を流れ前記第1の温度よりも低温の第2の温度の冷媒によってEGRガスを冷却する第2EGRクーラと、
を含み、
前記第2冷媒通路は、前記第1冷媒通路と接続する接続部を備え、
前記接続部に備えられ、前記第1冷媒通路と前記第2冷媒通路とに対する冷媒の流れを変更可能なバルブをさらに備え、
前記制御手段は、前記バルブの開閉状態を切り換えることにより前記第2冷媒通路への冷媒の供給を制御するバルブ制御手段を含むことを特徴とする。
The second invention is the first invention, wherein
The EGR device
A first EGR cooler that communicates with an engine coolant passage through which the engine coolant of the internal combustion engine flows, and that cools EGR gas with a refrigerant having a first temperature that flows in the engine coolant passage;
A second EGR cooler connected to the first refrigerant passage and flowing in the first refrigerant passage to cool EGR gas with a refrigerant having a second temperature lower than the first temperature;
Including
The second refrigerant passage includes a connection portion connected to the first refrigerant passage,
A valve that is provided in the connecting portion and capable of changing a flow of the refrigerant with respect to the first refrigerant passage and the second refrigerant passage;
The control means includes valve control means for controlling supply of the refrigerant to the second refrigerant passage by switching an open / close state of the valve.

また、第3の発明は、第2の発明において、
前記第2冷媒通路は、前記バルブを起点として前記第2EGRクーラをバイパスするように前記第1冷媒通路と接続することを特徴とする。
The third invention is the second invention, wherein
The second refrigerant passage is connected to the first refrigerant passage so as to bypass the second EGR cooler starting from the valve.

また、第4の発明は、第1乃至3の発明のいずれか1つにおいて、
前記所定の高負荷域は、前記内燃機関のノッキングが発生する負荷域であることを特徴とする。
According to a fourth invention, in any one of the first to third inventions,
The predetermined high load region is a load region where knocking of the internal combustion engine occurs.

第1の発明によれば、EGR領域外部かつ所定高負荷域において内燃機関が運転される場合に、吸気ポートの冷却を行うことができる。これにより、冷却したEGRの導入が阻害される事態に対処するように、吸気ポートの冷却を行い、吸気温度を下げることができる。その結果、ノッキング抑制を確保することができる。   According to the first invention, the intake port can be cooled when the internal combustion engine is operated outside the EGR region and in a predetermined high load region. Thereby, the intake port can be cooled and the intake air temperature can be lowered so as to cope with the situation where the introduction of the cooled EGR is hindered. As a result, knocking suppression can be ensured.

第2の発明によれば、2段の冷却を行う機構を備えたEGRクーラにおいて、冷却水を吸気ポートの冷却に分担させることができる。   According to the second invention, in the EGR cooler provided with a mechanism for performing two-stage cooling, the cooling water can be shared by the cooling of the intake port.

第3の発明によれば、第2EGRクーラに冷媒を供給する第1冷媒通路から、冷媒の一部または全部を、第2EGRクーラをバイパスして第2冷媒通路へと流すことにより、吸気ポートの冷却を行うことができる。   According to the third invention, a part or all of the refrigerant flows from the first refrigerant passage that supplies the refrigerant to the second EGR cooler to the second refrigerant passage by bypassing the second EGR cooler. Cooling can be performed.

第4の発明によれば、ノッキング抑制の観点から必要な場合に確実に吸気ポートの冷却措置をとることができるとともに、その必要が無い場合には吸気ポートの冷却を控えることができる。   According to the fourth invention, the intake port can be reliably cooled when necessary from the viewpoint of knocking suppression, and the intake port can be kept from cooling when it is not necessary.

本発明の実施の形態1にかかる内燃機関の冷却装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the cooling device of the internal combustion engine concerning Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1にかかる内燃機関の冷却装置の動作について説明するための図である。It is a figure for demonstrating operation | movement of the cooling device of the internal combustion engine concerning Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1にかかる内燃機関の冷却装置においてECUが実行するルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the routine which ECU performs in the cooling device of the internal combustion engine concerning Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2にかかる内燃機関の冷却装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the cooling device of the internal combustion engine concerning Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2にかかる内燃機関の冷却装置の動作について説明するための図である。It is a figure for demonstrating operation | movement of the cooling device of the internal combustion engine concerning Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2にかかる内燃機関の冷却装置においてECUが実行するルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the routine which ECU performs in the cooling device of the internal combustion engine concerning Embodiment 2 of this invention.

実施の形態1.
[実施の形態1の構成]
図1は、本発明の実施の形態1にかかる内燃機関の冷却装置の構成を示す図である。図1には、実施の形態1にかかる冷却装置とともに、内燃機関10のシステム構成の一部も記載されている。内燃機関10は車両等の移動体に好適である。本実施形態にかかる内燃機関10は、一例として、4つの気筒(一列に並ぶ#1気筒〜#4気筒)を有する直列4気筒型エンジンである。また、下記に述べるように、内燃機関10は、ターボチャージャ60を有する過給内燃機関であるとともに、冷却したEGRガスを吸気通路に導入できるEGR(Exhaust Gas Recirculation)装置を有する内燃機関である。
Embodiment 1 FIG.
[Configuration of Embodiment 1]
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a cooling device for an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1 also shows a part of the system configuration of the internal combustion engine 10 together with the cooling apparatus according to the first embodiment. The internal combustion engine 10 is suitable for a moving body such as a vehicle. The internal combustion engine 10 according to the present embodiment is an in-line four-cylinder engine having four cylinders (# 1 cylinder to # 4 cylinder aligned in a row) as an example. As will be described below, the internal combustion engine 10 is a supercharged internal combustion engine having a turbocharger 60 and an EGR (Exhaust Gas Recirculation) device that can introduce cooled EGR gas into an intake passage.

図示しないが、内燃機関10は、筒内に空気を取り込むための吸気通路と、筒内から排出される排気ガスが流れる排気通路とを備えている。
内燃機関10の吸気通路の入口近傍には、吸気通路に吸入される空気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ(図示せず)が設けられている。エアフローメータの下流には、ターボチャージャ60のコンプレッサが配置されている。ターボチャージャ60は、コンプレッサと一体的に連結され、排気ガスの排気エネルギによって作動するタービンを備えている。また、コンプレッサは、タービンに入力される排気ガスの排気エネルギによって回転駆動されるようになっている。
コンプレッサの下流側の吸気通路には、水冷インタークーラ20が配置されている。水冷インタークーラ20は、コンプレッサにより圧縮された空気を冷却するための水冷式のインタークーラである。更に、水冷インタークーラ20の下流には、吸気通路を流れる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(図示せず)が配置されている。
Although not shown, the internal combustion engine 10 includes an intake passage for taking air into the cylinder and an exhaust passage through which exhaust gas discharged from the cylinder flows.
An air flow meter (not shown) that outputs a signal corresponding to the flow rate of air sucked into the intake passage is provided near the inlet of the intake passage of the internal combustion engine 10. A compressor of the turbocharger 60 is disposed downstream of the air flow meter. The turbocharger 60 includes a turbine that is integrally connected to the compressor and that is operated by exhaust gas exhaust energy. Further, the compressor is driven to rotate by exhaust energy of exhaust gas input to the turbine.
A water-cooled intercooler 20 is disposed in the intake passage on the downstream side of the compressor. The water-cooled intercooler 20 is a water-cooled intercooler for cooling the air compressed by the compressor. Further, an electronically controlled throttle valve (not shown) for adjusting the amount of air flowing through the intake passage is disposed downstream of the water-cooled intercooler 20.

内燃機関10の排気通路には、EGR通路(図示せず)の一端が接続されている。このEGR通路の他端は、スロットルバルブの下流側において吸気通路(のサージタンク)に接続されている。EGR通路の途中には、低水温冷却EGRクーラ32および高水温冷却EGRクーラ40が設けられている。これらのEGRクーラよりも下流側のEGR通路には、EGR通路の開閉を担うEGR弁(図示せず)が設けられている。EGR弁は、駆動源としてステッピングモータ(図示せず)を有している。このような構成によれば、EGR通路を介して、排気通路を流れる排気ガスの一部を吸気通路に還流させる制御、いわゆる外部EGR(Exhaust Gas Recirculation)制御を行うことができる。   One end of an EGR passage (not shown) is connected to the exhaust passage of the internal combustion engine 10. The other end of the EGR passage is connected to an intake passage (a surge tank) on the downstream side of the throttle valve. A low water temperature cooling EGR cooler 32 and a high water temperature cooling EGR cooler 40 are provided in the middle of the EGR passage. An EGR valve (not shown) for opening and closing the EGR passage is provided in the EGR passage on the downstream side of these EGR coolers. The EGR valve has a stepping motor (not shown) as a drive source. According to such a configuration, it is possible to perform so-called external EGR (Exhaust Gas Recirculation) control through which the exhaust gas flowing through the exhaust passage is recirculated to the intake passage via the EGR passage.

実施の形態1にかかる内燃機関の冷却装置は、低温冷却水路(冷却水通路22、冷却水通路25、冷却水通路26、冷却水通路28)が形成されている。この低温冷却水路には、水冷インタークーラ20を冷却した後の冷却水(低温冷却水)が流通する。この低温冷却水が流れる系統内における冷却水の流通方向は、図1において各冷却水通路に沿って記す矢印のとおりである。
実施の形態1にかかるこの低温冷却水が流れる系統は、エンジン冷却水とは別系統に設けられたものである。この低温冷却水は、エンジン冷却水よりも低温の状態でターボチャージャ60に供給されるように設定されている。低温冷却水は、低温冷却水用水ポンプ(図示せず)によって、低温冷却水路と、水冷インタークーラ20と、低温冷却水を冷却するためのサブラジエータ34との間を循環するように構成されている。
The cooling device for an internal combustion engine according to the first embodiment is formed with low-temperature cooling water passages (cooling water passage 22, cooling water passage 25, cooling water passage 26, cooling water passage 28). The cooling water after cooling the water-cooled intercooler 20 (low-temperature cooling water) flows through this low-temperature cooling water channel. The flow direction of the cooling water in the system through which the low-temperature cooling water flows is as shown by the arrows in FIG. 1 along each cooling water passage.
The system through which the low-temperature cooling water according to the first embodiment flows is provided in a system separate from the engine cooling water. This low-temperature cooling water is set to be supplied to the turbocharger 60 at a lower temperature than the engine cooling water. The low-temperature cooling water is configured to circulate between the low-temperature cooling water channel, the water-cooling intercooler 20, and the sub-radiator 34 for cooling the low-temperature cooling water by a low-temperature cooling water pump (not shown). Yes.

実施の形態1にかかる内燃機関の冷却装置は、切替バルブ24を備えている。切替バルブ24は、冷却水通路22における水冷インタークーラ20の下流であって低水温冷却EGRクーラ32の上流の部位に配置されている。切替バルブ24は、インポート冷却水通路30に接続している。インポート冷却水通路30は、内燃機関10の吸気ポート(インポート)を冷却するように、シリンダヘッドの吸気ポート付近に形成された冷却水路である。
切替バルブ24は、冷却水通路22からの冷却水の流れの方向を、低水温冷却EGRクーラ32側へと流れる方向と、インポート冷却水通路30側へと流れる方向との間で切り換えることができる。なお、切替バルブ24には、低水温冷却EGRクーラ32側とインポート冷却水通路30との間で択一的に流通方向を切り換えることができるバルブを用いたり、或いは、択一的な切替のみならず低水温冷却EGRクーラ32側とインポート冷却水通路30との間で所望の割合で冷却水を配分できるバルブ(ここでは、複数のバルブを組み合わせたバルブ機構も含めて、単に「バルブ」と称している)を用いたりすることができる。
The internal combustion engine cooling apparatus according to the first embodiment includes a switching valve 24. The switching valve 24 is disposed in the cooling water passage 22 downstream of the water cooling intercooler 20 and upstream of the low water temperature cooling EGR cooler 32. The switching valve 24 is connected to the imported cooling water passage 30. The imported cooling water passage 30 is a cooling water passage formed near the intake port of the cylinder head so as to cool the intake port (import) of the internal combustion engine 10.
The switching valve 24 can switch the direction of the flow of the cooling water from the cooling water passage 22 between a direction of flowing to the low water temperature cooling EGR cooler 32 side and a direction of flowing to the import cooling water passage 30 side. . As the switching valve 24, a valve that can selectively switch the flow direction between the low water temperature cooling EGR cooler 32 side and the imported cooling water passage 30 is used. A valve that can distribute the cooling water at a desired ratio between the low water temperature cooling EGR cooler 32 side and the imported cooling water passage 30 (here, a valve mechanism including a combination of a plurality of valves is simply referred to as a “valve”). Can be used).

実施の形態1にかかる内燃機関の冷却装置は、図1に模式的に示すように、高温冷却水路(冷却水通路42、冷却水通路44、冷却水通路48)を備えている。この高温冷却水路には、通常のエンジン冷却水(高温冷却水)が流通している。この高温冷却水が流れる系統内における冷却水の流通方向は、図1において各冷却水通路に沿って記す矢印のとおりである。
高温冷却水は、高温冷却水路を含む内燃機関の所定の冷却部位のための冷却水路と、高温冷却水を冷却するためのメインラジエータ52との間を、循環する。この循環は、高温冷却水用のポンプ46の駆動によって行われる。冷却水通路44における、メインラジエータ52とポンプ46との間には、サーモスタット50が設けられている。冷却水通路48は、冷却水通路44におけるポンプ46とサーモスタット50との間の部分と、冷却水通路42との間を接続している。
The internal combustion engine cooling apparatus according to the first embodiment includes a high-temperature cooling water passage (a cooling water passage 42, a cooling water passage 44, and a cooling water passage 48), as schematically shown in FIG. Normal engine cooling water (high temperature cooling water) flows through this high temperature cooling water channel. The flow direction of the cooling water in the system through which this high-temperature cooling water flows is as shown by the arrows shown along each cooling water passage in FIG.
The high temperature cooling water circulates between a cooling water channel for a predetermined cooling part of the internal combustion engine including the high temperature cooling water channel and a main radiator 52 for cooling the high temperature cooling water. This circulation is performed by driving a pump 46 for high-temperature cooling water. A thermostat 50 is provided between the main radiator 52 and the pump 46 in the cooling water passage 44. The cooling water passage 48 connects a portion of the cooling water passage 44 between the pump 46 and the thermostat 50 and the cooling water passage 42.

上述したように、実施の形態1にかかるEGR装置は、「EGRクーラの2段冷却機構」を備えている。すなわち、実施の形態1にかかるEGRクーラは、「エンジン冷却水による高水温冷却EGRクーラ40」および「水冷インタークーラ20の冷却水による低水温冷却EGRクーラ32」によって2段階の冷却機構を構成している。そして、実施の形態1にかかる構成によれば、切替バルブ24の存在によって、その2段階のEGRクーラのうち低水温冷却EGRクーラ32の冷却水を、必要に応じてインポート冷却水通路30へと流すことができる。   As described above, the EGR device according to the first embodiment includes the “two-stage cooling mechanism of the EGR cooler”. That is, the EGR cooler according to the first embodiment forms a two-stage cooling mechanism by the “high water temperature cooling EGR cooler 40 using engine cooling water” and the “low water temperature cooling EGR cooler 32 using cooling water of the water cooling intercooler 20”. ing. According to the configuration of the first embodiment, due to the presence of the switching valve 24, the cooling water of the low water temperature cooling EGR cooler 32 of the two stages of EGR coolers is transferred to the imported cooling water passage 30 as necessary. It can flow.

図1に示すシステムは、ECU(Electronic Control Unit)70を備えている。ECU70の入力部には、上述したエアフローメータに加え、エンジン回転数を検知するためのクランク角センサ、および、排気通路を流れる排気ガスの温度を検知するための排気温度センサ等の内燃機関10の運転状態を検出するための各種センサが接続されている。
また、ECU70の出力部には、上述したスロットルバルブ、EGR弁およびポンプ、に加え、内燃機関に燃料を供給するための燃料噴射弁、および、混合気に点火するための点火プラグ等の内燃機関の運転状態を制御するための各種アクチュエータが接続されている。ECU70は、上述した各種センサの出力に基づき、所定のプログラムに従って各種アクチュエータを作動させることにより、内燃機関の運転状態を制御するものである。
ECU70は、上記の各種センサからの出力信号に基づいて、内燃機関10の機関回転数および負荷を計算することができる。また、ECU70の出力部は、切替バルブ24に接続している。切替バルブ24は、ECU70からの制御信号に応じて、冷却水通路の連通状態を上述したように切り換えることができる。
The system shown in FIG. 1 includes an ECU (Electronic Control Unit) 70. In addition to the air flow meter described above, the ECU 70 includes an internal combustion engine 10 such as a crank angle sensor for detecting the engine speed and an exhaust temperature sensor for detecting the temperature of exhaust gas flowing through the exhaust passage. Various sensors for detecting the operating state are connected.
Further, in addition to the throttle valve, EGR valve, and pump described above, the output portion of the ECU 70 includes an internal combustion engine such as a fuel injection valve for supplying fuel to the internal combustion engine, and an ignition plug for igniting the air-fuel mixture. Various actuators are connected to control the operation state. The ECU 70 controls the operating state of the internal combustion engine by operating various actuators according to a predetermined program based on the outputs of the various sensors described above.
The ECU 70 can calculate the engine speed and load of the internal combustion engine 10 based on the output signals from the various sensors. The output unit of the ECU 70 is connected to the switching valve 24. The switching valve 24 can switch the communication state of the cooling water passage as described above in accordance with a control signal from the ECU 70.

[実施の形態1の動作]
図2は、本発明の実施の形態1にかかる内燃機関の冷却装置の動作について説明するための図である。図2は、実施の形態1にかかる内燃機関10におけるEGR領域とノック領域との関係とを示す図である。図2は、実施の形態1にかかる内燃機関10について、機関負荷と機関回転数との特性を示す平面上において、負荷のWOT(Wide open throttle)ライン、ノックライン、およびEGR領域(ハッチングを付した区域)を示している。
[Operation of Embodiment 1]
FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the internal combustion engine cooling apparatus according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram illustrating a relationship between the EGR region and the knock region in the internal combustion engine 10 according to the first embodiment. FIG. 2 shows a WOT (Wide Open Throttle) line, a knock line, and an EGR region (hatched) on the plane showing the characteristics of the engine load and the engine speed for the internal combustion engine 10 according to the first embodiment. Area).

実施の形態1にかかる内燃機関の冷却装置では、内燃機関10が図2の点Aに示すようにEGR領域内で運転されている場合には、ECU70が、切替バルブ24を「冷却水通路22から低水温冷却EGRクーラ32、冷却水通路25を経由して冷却水が流れるように」制御する。これにより、高水温冷却EGRクーラ40および低水温冷却EGRクーラ32の双方の冷却能力を、EGRの冷却のために利用することができる。冷却されたEGRが吸気通路に還流されることで、吸気温度を下げることができる。   In the cooling apparatus for an internal combustion engine according to the first embodiment, when the internal combustion engine 10 is operated in the EGR region as indicated by a point A in FIG. 2, the ECU 70 sets the switching valve 24 to “the cooling water passage 22. To control the cooling water to flow through the low water temperature cooling EGR cooler 32 and the cooling water passage 25 ”. Thereby, the cooling capacity of both the high water temperature cooling EGR cooler 40 and the low water temperature cooling EGR cooler 32 can be utilized for cooling the EGR. The cooled EGR is returned to the intake passage, whereby the intake air temperature can be lowered.

一方、実施の形態1にかかる内燃機関の冷却装置では、内燃機関10が図2の点Bに示すように「EGR領域外でかつノッキングが発生するほどに高負荷の領域」で運転されている場合には、ECU70が、切替バルブ24を「冷却水通路22からインポート冷却水通路30、冷却水通路25を経由して冷却水が流れるように」制御する。これにより、点Aにおいて低水温冷却EGRクーラ32に流れていた冷却水を、インポート冷却水通路30へと流し、吸気ポートを冷却することができる。この吸気ポートの冷却により、吸気温度を下げることができる。   On the other hand, in the cooling apparatus for an internal combustion engine according to the first embodiment, the internal combustion engine 10 is operated in an “outside of the EGR region and a region where the load is high enough to cause knocking” as indicated by a point B in FIG. In this case, the ECU 70 controls the switching valve 24 so that the cooling water flows from the cooling water passage 22 via the imported cooling water passage 30 and the cooling water passage 25. Thereby, the cooling water which has flowed to the low water temperature cooling EGR cooler 32 at the point A can be flowed to the imported cooling water passage 30 to cool the intake port. The intake air temperature can be lowered by cooling the intake port.

低水温冷却水を利用する外部EGR機構の場合には、EGRガスを低温に冷却することができ、EGR領域においてこの冷却されたEGRガスを吸気通路に導入することによって吸気温度を下げることができる。これにより、ノッキング抑制効果を得ることができる。しかしながら、高負荷になると差圧(背圧と吸気圧の差)が小さくなることにより、外部EGRの導入が難しくなってしまう。より詳しく述べると、過給されることによって、NA(自然吸気)エンジンと比較して吸気圧が高くなるために、差圧が小さくなり、外部EGRを導入できない領域が大きくなる。これに加えて、過給エンジンの場合、ノッキング領域が大きいという事情もある。EGRが導入され難くなる結果、冷却したEGRの導入によって確保されていたノッキング抑制効果が低下してしまうおそれがあるため、これに対処することが好ましい。
そこで、実施の形態1にかかる内燃機関の冷却装置は、このような問題に対処するために、EGR領域よりも外側の領域でノッキングが発生するほどに高負荷な領域(図2の点Bなど)で運転されている場合には、切替バルブ24を、「冷却水通路22からインポート冷却水通路30、冷却水通路25を経由して冷却水が流れるように」制御することができる。これにより、冷却したEGRの導入が阻害される事態に対処するように、吸気ポートの冷却を行い、吸気温度を下げることができる。その結果、ノッキング抑制を確保することができる。
また、実施の形態1にかかる内燃機関の冷却装置によれば、2段の冷却を行う機構を備えたEGRクーラ(低水温冷却EGRクーラ32および高水温冷却EGRクーラ40)において、切替バルブ24の切替制御によって、冷却水の一部を吸気ポートの冷却に分担させることにより吸気温度を下げることができる。
In the case of an external EGR mechanism that uses low-temperature cooling water, the EGR gas can be cooled to a low temperature, and the intake air temperature can be lowered by introducing the cooled EGR gas into the intake passage in the EGR region. . Thereby, knocking suppression effect can be acquired. However, when the load is high, the differential pressure (difference between the back pressure and the intake pressure) becomes small, which makes it difficult to introduce the external EGR. More specifically, the supercharging causes the intake pressure to be higher than that of an NA (natural intake) engine, so that the differential pressure becomes smaller and the area where external EGR cannot be introduced becomes larger. In addition, in the case of a supercharged engine, there is a circumstance that the knocking region is large. As a result of the difficulty in introducing EGR, the knocking suppression effect secured by the introduction of cooled EGR may be reduced, and it is preferable to deal with this.
Therefore, the internal combustion engine cooling apparatus according to the first embodiment is a region that is so heavily loaded that knocking occurs in a region outside the EGR region (such as point B in FIG. 2). ), The switching valve 24 can be controlled “so that cooling water flows from the cooling water passage 22 via the imported cooling water passage 30 and the cooling water passage 25”. Thereby, the intake port can be cooled and the intake air temperature can be lowered so as to cope with the situation where the introduction of the cooled EGR is hindered. As a result, knocking suppression can be ensured.
Further, according to the cooling apparatus for an internal combustion engine according to the first embodiment, in the EGR cooler (low water temperature cooling EGR cooler 32 and high water temperature cooling EGR cooler 40) provided with a mechanism for performing two-stage cooling, the switching valve 24 With the switching control, the intake air temperature can be lowered by sharing a part of the cooling water for cooling the intake port.

[実施の形態1の具体的処理]
以下、図3を用いて、本発明の実施の形態1にかかる内燃機関の冷却装置で実行される具体的処理を説明する。図3は、本発明の実施の形態1にかかる内燃機関の冷却装置においてECU70が実行するルーチンのフローチャートである。ECU70は、内燃機関10の運転中に、このルーチンを所定の周期で繰り返し実行する。
[Specific Processing in First Embodiment]
Hereinafter, a specific process executed by the cooling apparatus for an internal combustion engine according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a flowchart of a routine executed by the ECU 70 in the internal combustion engine cooling apparatus according to the first embodiment of the present invention. The ECU 70 repeatedly executes this routine at a predetermined cycle while the internal combustion engine 10 is in operation.

図3に示すルーチンでは、先ず、ECU70が、内燃機関10がEGR領域で運転されているかどうかを判定する処理を実行する(ステップS100)。このステップでは、ECU70が、先ず内燃機関10に取り付けられた各種センサの出力信号に基づいてECU70が現在の内燃機関10の運転領域(負荷、機関回転数)を特定する。次いで、ECU70は、その特定した運転領域が、予めマップ等により記憶しておいた所定のEGR領域内に属するか否かを判定する処理を実行する。
この判定により現在の運転領域がEGR領域内にある場合には、ステップS100の条件が成立(Yes)し、今回のルーチンが終了する。EGR領域内において運転できるため、冷却したEGRの導入が可能であり、その冷却したEGRの導入によってノッキング抑制が可能だからである。
In the routine shown in FIG. 3, first, the ECU 70 executes a process for determining whether or not the internal combustion engine 10 is operated in the EGR region (step S100). In this step, the ECU 70 first specifies the current operating region (load, engine speed) of the internal combustion engine 10 based on the output signals of various sensors attached to the internal combustion engine 10. Next, the ECU 70 executes a process for determining whether or not the specified operation region belongs to a predetermined EGR region stored in advance by a map or the like.
If it is determined that the current operation region is within the EGR region, the condition of step S100 is satisfied (Yes), and the current routine is terminated. This is because the operation can be performed in the EGR region, so that the cooled EGR can be introduced, and the introduction of the cooled EGR can suppress the knocking.

ステップS100の条件が不成立(No)であった場合には、次に、ECU70が、内燃機関10がノック領域で運転されているかどうかを判定する処理を実行する(ステップS102)。このステップでは、ECU70が、ステップS100で特定された、現在の内燃機関10の運転領域が、所定のノック領域(実施の形態1の場合には、図2のノックラインより高負荷の領域)にあるか否かを判定する処理を実行する。ノック領域も、マップ等として予めECU70に記憶しておけばよい。
この判定により現在の運転領域がノック領域内に無い場合には、ステップS102の条件が不成立(No)となり、今回のルーチンが終了する。
If the condition of step S100 is not satisfied (No), the ECU 70 next executes a process of determining whether or not the internal combustion engine 10 is operated in the knock region (step S102). In this step, the ECU 70 determines that the current operation region of the internal combustion engine 10 specified in step S100 is a predetermined knock region (in the case of the first embodiment, a region with a higher load than the knock line in FIG. 2). A process for determining whether or not there is present is executed. The knock region may be stored in the ECU 70 in advance as a map or the like.
If it is determined that the current operation region is not within the knock region, the condition of step S102 is not satisfied (No), and the current routine is terminated.

ステップS102の条件が成立(Yes)した場合には、ECU70は、低水温冷却EGRクーラ32への冷却水の流れが遮断されるように、切替バルブ24における低水温冷却EGRクーラ32側の経路を閉じるための制御処理を実行する(ステップS104)。
次いで、ECU70は、インポート冷却水通路30への冷却水の流れが開始されるように、切替バルブ24におけるインポート冷却水通路30への経路を開放するための制御処理を実行する(ステップS106)。
When the condition of step S102 is satisfied (Yes), the ECU 70 sets a path on the low water temperature cooling EGR cooler 32 side in the switching valve 24 so that the flow of the cooling water to the low water temperature cooling EGR cooler 32 is blocked. A control process for closing is executed (step S104).
Next, the ECU 70 executes control processing for opening the path to the imported cooling water passage 30 in the switching valve 24 so that the flow of the cooling water to the imported cooling water passage 30 is started (step S106).

これらのステップS100乃至S106の一連の処理によれば、過給機(ターボチャージャ60)およびEGR装置を備えた内燃機関10において、実施の形態1にかかる動作の欄で説明したごとくノッキング抑制を行うことができる。すなわち、ステップS100およびS102の判定結果に応じてステップS104へと処理が進む場合には、「EGR領域外であってかつノック領域」において内燃機関10が運転されている。実施の形態1にかかる内燃機関の冷却装置によれば、この場合には、ECU70が、ステップS104およびS106の処理により、「冷却水通路22→インポート冷却水通路30→冷却水通路25という経路」を冷却水が流れるように、切替バルブ24を制御することができる。その後、今回のルーチンが終了する。   According to the series of processes in steps S100 to S106, the internal combustion engine 10 including the supercharger (turbocharger 60) and the EGR device performs knocking suppression as described in the operation section according to the first embodiment. be able to. That is, when the process proceeds to step S104 according to the determination results of steps S100 and S102, the internal combustion engine 10 is operated in “outside the EGR region and knock region”. According to the cooling apparatus for an internal combustion engine according to the first embodiment, in this case, the ECU 70 performs “the path of the cooling water passage 22 → the imported cooling water passage 30 → the cooling water passage 25” by the processing of steps S104 and S106. The switching valve 24 can be controlled so that the cooling water flows. Thereafter, the current routine ends.

以上説明した実施の形態1にかかる処理によれば、冷却したEGRの導入が阻害される事態に対処するように、吸気ポートの冷却を行い、吸気温度を下げることができる。その結果、ノッキング抑制を確保することができる。また、上述した実施の形態1にかかる処理によれば、「EGR領域外」であって「ノックラインより高負荷域」で内燃機関10が運転されているか否かを正確に判定したうえで、切替バルブ24の制御を行うことができる。このため、ノッキング抑制の観点から必要な場合に確実に吸気ポートの冷却措置をとることができるとともに、その必要が無い場合には吸気ポートの冷却を控えることができる。   According to the process according to the first embodiment described above, the intake port can be cooled and the intake air temperature can be lowered so as to cope with the situation where the introduction of the cooled EGR is hindered. As a result, knocking suppression can be ensured. Further, according to the processing according to the first embodiment described above, after accurately determining whether or not the internal combustion engine 10 is operating in the “out of EGR region” and in the “higher load region than the knock line”, The switching valve 24 can be controlled. For this reason, it is possible to reliably take a cooling measure for the intake port when necessary from the viewpoint of suppressing knocking, and to refrain from cooling the intake port when it is not necessary.

なお、上述した実施の形態1においては、ターボチャージャ60が、前記第1の発明における「過給機」に、内燃機関10に取り付けられた図示しない外部EGR装置が、前記第1の発明における「EGR装置」に、それぞれ相当している。また、上述した実施の形態1においては、冷却水通路22、25、26、28が、前記第1の発明における「第1冷媒通路」に、インポート冷却水通路30が、前記第1の発明における「第2冷媒通路」に、それぞれ相当している。また、上述した実施の形態1においては、水冷インタークーラ20、サブラジエータ34、低温冷却水用水ポンプ(図示せず)が、前記第1の発明における「冷媒供給手段」に、相当している。また、上述した実施の形態1においては、ECU70が図3のルーチンのステップS100乃至S106の処理を実行することで切替バルブ24が制御されることにより、前記第1の発明における「制御手段」が実現されている。   In the first embodiment described above, the turbocharger 60 is connected to the “supercharger” in the first invention, and the external EGR device (not shown) attached to the internal combustion engine 10 is the “supercharger” in the first invention. It corresponds to “EGR device”. In the first embodiment described above, the cooling water passages 22, 25, 26, 28 are the “first refrigerant passage” in the first invention, and the imported cooling water passage 30 is the first invention. These correspond to “second refrigerant passages”, respectively. In the first embodiment described above, the water-cooled intercooler 20, the sub-radiator 34, and the low-temperature cooling water pump (not shown) correspond to the “refrigerant supply means” in the first invention. Further, in the first embodiment described above, the ECU 70 executes the processing of steps S100 to S106 of the routine of FIG. It has been realized.

また、上述した実施の形態1においては、高水温冷却EGRクーラ40が、前記第2の発明における「第1EGRクーラ」に、冷却水通路42、44および48が、前記第2の発明における「エンジン冷却水通路」に、低水温冷却EGRクーラ32が、前記第2の発明における「第2EGRクーラ」に、切替バルブ24が、前記第2の発明における「バルブ」に、それぞれ相当している。   In the first embodiment described above, the high water temperature cooling EGR cooler 40 is the “first EGR cooler” in the second invention, and the cooling water passages 42, 44 and 48 are the “engine” in the second invention. In the “cooling water passage”, the low water temperature cooling EGR cooler 32 corresponds to the “second EGR cooler” in the second invention, and the switching valve 24 corresponds to the “valve” in the second invention.

なお、実施の形態1では、インポート冷却水通路30を、低水温冷却EGRクーラ32をバイパスするように冷却水通路22、25接続させる構成とした。言い換えれば、インポート冷却水通路30を、低水温冷却EGRクーラ32にかかる冷却水通路の系の途中から分岐させて、低水温冷却EGRクーラ32の冷却に用いる冷却水を用いて吸気ポートを冷却できるような構成とした。しかしながら、本発明はこれに限られるものではない。インポート冷却水通路30を、低水温冷却EGRクーラ32にかかる冷却系と別系統の冷却系としても良い。
なお、変形例の一つとして、択一的な切替バルブでなく流量配分調整が可能なバルブを切替バルブ24に用いている場合で、ステップS104やS106の処理を迎える時点で、既にインポート冷却水通路30に冷却水の流れがあるとき(冷却水の配分をしているとき)が考えられる。このような変形例の場合には、ECU70が、ステップS106において、インポート冷却水通路30内の冷却水の流量の増大(流れの強化)をするように、インポート冷却水通路30側のバルブ開度を大きくする制御を行っても良い。
なお、実施の形態1にかかる内燃機関の冷却装置は、低水温冷却EGRクーラ32および高水温冷却EGRクーラ40を有するものであり、すなわち「EGRクーラの2段冷却機構」を備えている。しかしながら、本発明はこれに限られるものではない。1つのEGRクーラのみを備える内燃機関の冷却装置に対して本発明を適用してもよく、具体的には、その1つのEGRクーラにかかる冷却水通路に対してインポート冷却水通路30、切替バルブ24を設けて上記の実施の形態1にかかる具体的制御を実行させてもよい。
In the first embodiment, the imported cooling water passage 30 is connected to the cooling water passages 22 and 25 so as to bypass the low water temperature cooling EGR cooler 32. In other words, the intake cooling water passage 30 can be branched from the middle of the cooling water passage system for the low water temperature cooling EGR cooler 32 to cool the intake port using the cooling water used for cooling the low water temperature cooling EGR cooler 32. The configuration is as follows. However, the present invention is not limited to this. The imported cooling water passage 30 may be a cooling system separate from the cooling system applied to the low water temperature cooling EGR cooler 32.
In addition, as one of the modified examples, when a valve capable of adjusting the flow distribution is used for the switching valve 24 instead of the alternative switching valve, the imported cooling water has already been reached when the processing of steps S104 and S106 is reached. It is conceivable that there is a flow of cooling water in the passage 30 (when cooling water is distributed). In the case of such a modification, the ECU 70 opens the valve opening on the side of the imported cooling water passage 30 so as to increase the flow rate of the cooling water in the import cooling water passage 30 (enhance the flow) in step S106. You may perform control which enlarges.
The cooling apparatus for an internal combustion engine according to the first embodiment includes a low water temperature cooling EGR cooler 32 and a high water temperature cooling EGR cooler 40, that is, includes a “two-stage cooling mechanism of an EGR cooler”. However, the present invention is not limited to this. The present invention may be applied to a cooling device for an internal combustion engine having only one EGR cooler. Specifically, an imported cooling water passage 30 and a switching valve with respect to the cooling water passage for the one EGR cooler. 24 may be provided to execute the specific control according to the first embodiment.

実施の形態2.
図4は、本発明の実施の形態2にかかる内燃機関の冷却装置の構成を示す図である。実施の形態2にかかる内燃機関の冷却装置は、切替バルブ140およびエキポート冷却水通路142を備えている点を除き、図1に示した実施の形態1の構成と同じハードウェア構成を備える。重複説明を避けるため、以下、ハードウェア構成については説明を適宜省略ないしは簡略する。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 4 is a diagram illustrating the configuration of the cooling device for an internal combustion engine according to the second embodiment of the present invention. The internal combustion engine cooling apparatus according to the second embodiment has the same hardware configuration as that of the first embodiment shown in FIG. 1 except that the switching valve 140 and the export coolant passage 142 are provided. In order to avoid redundant description, the description of the hardware configuration will be omitted or simplified as appropriate.

実施の形態1にかかる内燃機関の冷却装置は、エキポート冷却水通路142を備えている。エキポート冷却水通路142は、内燃機関10の排気ポート(エキポート)を冷却するように、シリンダヘッドの排気ポート付近に形成された冷却水路である。エキポート冷却水通路142の一端は、インポート冷却水通路30に接続している。エキポート冷却水通路142の他端は、冷却水通路25における低水温冷却EGRクーラ32の下流部分に接続している。エキポート冷却水通路142の他端が冷却水通路25に接続する接続部分は、インポート冷却水通路30が冷却水通路25に接続する部分よりも、低水温冷却EGRクーラ32に近い位置である。
エキポート冷却水通路142とインポート冷却水通路30とが接続する接続部分には、切替バルブ140が設けられている。切替バルブ140は、実施の形態1にかかる切替バルブ24と同様に、冷却水の流れの方向を切り換えることのできる切替バルブである。切替バルブ140はECU70に接続しており、ECU70の制御信号に応じて、切替バルブ140が、インポート冷却水通路30を流れてきた冷却水をエキポート冷却水通路142に流すことができる。これによりエキポート冷却水通路142に低温冷却水を流すことができ、排気ポートを冷却することができる。
The internal combustion engine cooling apparatus according to the first embodiment includes an export cooling water passage 142. The exhaust cooling water passage 142 is a cooling water passage formed in the vicinity of the exhaust port of the cylinder head so as to cool the exhaust port (export) of the internal combustion engine 10. One end of the export cooling water passage 142 is connected to the imported cooling water passage 30. The other end of the exhaust cooling water passage 142 is connected to a downstream portion of the low water temperature cooling EGR cooler 32 in the cooling water passage 25. The connecting portion where the other end of the outlet cooling water passage 142 is connected to the cooling water passage 25 is closer to the low water temperature cooling EGR cooler 32 than the portion where the imported cooling water passage 30 is connected to the cooling water passage 25.
A switching valve 140 is provided at a connection portion where the exhaust cooling water passage 142 and the imported cooling water passage 30 are connected. The switching valve 140 is a switching valve that can switch the flow direction of the cooling water, similarly to the switching valve 24 according to the first embodiment. The switching valve 140 is connected to the ECU 70, and the switching valve 140 can flow the cooling water flowing through the imported cooling water passage 30 to the export cooling water passage 142 in accordance with a control signal from the ECU 70. As a result, the low-temperature cooling water can flow through the exhaust cooling water passage 142, and the exhaust port can be cooled.

図5は、本発明の実施の形態2にかかる内燃機関の冷却装置の動作について説明するための図である。図5は、実施の形態1にかかる内燃機関10におけるEGR領域とλ=1領域との間の関係を示す図である。図5には、図1と同様にWOTラインおよびEGR領域が示されているとともに、λ=1ラインも示されている。   FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the cooling device for an internal combustion engine according to the second embodiment of the present invention. FIG. 5 is a diagram illustrating a relationship between the EGR region and the λ = 1 region in the internal combustion engine 10 according to the first embodiment. FIG. 5 shows the WOT line and the EGR region as in FIG. 1, and also shows the λ = 1 line.

実施の形態2にかかる内燃機関の冷却装置では、内燃機関10が図5の点Aに示すようにEGR領域内で運転されている場合には、ECU70が、切替バルブ24を「冷却水通路22から低水温冷却EGRクーラ32、冷却水通路25を経由して冷却水が流れるように」制御するとともに、切替バルブ140を「インポート冷却水通路30とエキポート冷却水通路142との間の接続を遮断するように」制御する。これにより、実施の形態2においても実施の形態1と同様に、高水温冷却EGRクーラ40および低水温冷却EGRクーラ32の双方の冷却能力を、EGRの冷却のために利用することができる。冷却されたEGRが吸気通路に還流されることで、吸気温度を下げることができる。   In the cooling system for an internal combustion engine according to the second embodiment, when the internal combustion engine 10 is operated in the EGR region as indicated by a point A in FIG. 5, the ECU 70 sets the switching valve 24 to “the cooling water passage 22. Control so that the cooling water flows through the low water temperature cooling EGR cooler 32 and the cooling water passage 25, and the switching valve 140 is disconnected from the connection between the imported cooling water passage 30 and the export cooling water passage 142. To control. Thereby, also in Embodiment 2, as in Embodiment 1, the cooling capacities of both the high water temperature cooling EGR cooler 40 and the low water temperature cooling EGR cooler 32 can be used for cooling the EGR. The cooled EGR is returned to the intake passage, whereby the intake air temperature can be lowered.

一方、実施の形態2にかかる内燃機関の冷却装置では、内燃機関10が図5の点Cに示すように「EGR領域外でかつλ=1境界付近」で運転されている場合には、ECU70が、切替バルブ24を「冷却水通路22からインポート冷却水通路30へと冷却水が流れるように」制御するとともに、切替バルブ140を「インポート冷却水通路30からエキポート冷却水通路142を経由して冷却水が流れるように」制御する。これにより、点Aにおいて低水温冷却EGRクーラ32に流れていた冷却水を、インポート冷却水通路30へと流し、吸気ポートを冷却することができるとともに、その冷却水を更にエキポート冷却水通路142へと流し、排気ポートを冷却することもできる。このような制御を行うことで、実施の形態2にかかる内燃機関の冷却装置によれば、吸気ポートの冷却により吸気温度を下げることができるとともに、EGR領域でなくかつλ=1境界付近においては排気ポートも冷却することによりλ=1領域を拡大することもできる。   On the other hand, in the cooling apparatus for an internal combustion engine according to the second embodiment, when the internal combustion engine 10 is operated “outside the EGR region and near the boundary of λ = 1” as indicated by a point C in FIG. However, the switching valve 24 is controlled so that the cooling water flows from the cooling water passage 22 to the imported cooling water passage 30 and the switching valve 140 is controlled via the import cooling water passage 30 via the export cooling water passage 142. Control the cooling water so that it flows. As a result, the cooling water flowing to the low water temperature cooling EGR cooler 32 at the point A can be flowed to the import cooling water passage 30 to cool the intake port, and the cooling water is further supplied to the exhaust cooling water passage 142. And the exhaust port can be cooled. By performing such control, the internal combustion engine cooling apparatus according to the second embodiment can reduce the intake air temperature by cooling the intake port, and is not in the EGR region and in the vicinity of the λ = 1 boundary. The λ = 1 region can also be enlarged by cooling the exhaust port.

以下、図6を用いて、本発明の実施の形態2にかかる内燃機関の冷却装置で実行される具体的処理を説明する。図6は、本発明の実施の形態2にかかる内燃機関の冷却装置においてECU70が実行するルーチンのフローチャートである。ECU70は、内燃機関10の運転中に、このルーチンを所定の周期で繰り返し実行する。   Hereinafter, a specific process executed by the cooling apparatus for an internal combustion engine according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a flowchart of a routine executed by the ECU 70 in the internal combustion engine cooling apparatus according to the second embodiment of the present invention. The ECU 70 repeatedly executes this routine at a predetermined cycle while the internal combustion engine 10 is in operation.

図6に示すルーチンでは、先ず、図3に示した実施の形態1にかかるルーチンと同様に、ステップS100、S102、S104、およびS106の処理が実行される。これにより、「EGR領域外であってかつノック領域」において内燃機関10が運転されている場合には、冷却水通路22→インポート冷却水通路30→冷却水通路25という経路を冷却水が流れるように、切替バルブ24を制御することができる。   In the routine shown in FIG. 6, first, the processes of steps S100, S102, S104, and S106 are executed in the same manner as the routine according to the first embodiment shown in FIG. Thus, when the internal combustion engine 10 is operated in “outside the EGR region and in the knock region”, the cooling water flows through the path of the cooling water passage 22 → the imported cooling water passage 30 → the cooling water passage 25. In addition, the switching valve 24 can be controlled.

ステップS106の処理が実行された後、次いで、実施の形態2にかかる具体的処理では、ECU70が、λ<1領域で内燃機関10が運転されているか否かを判定する処理を実行する(ステップS200)。例えば、図5においてλ=1ラインよりも高負荷、高回転数域にプロットされた点Cは、このステップS200における判定結果が肯定(Yes)となる点である。ステップS200の判定結果が肯定(Yes)である場合には、「EGR領域よりも負荷が高く、かつλ<1領域での運転」が行われているという判断を下すことができる。このステップの条件が不成立(No)である場合は、そのような運転領域での運転には該当しないため、今回のルーチンが終了する。   After the processing of step S106 is executed, next, in the specific processing according to the second embodiment, the ECU 70 executes processing for determining whether or not the internal combustion engine 10 is operating in the λ <1 region (step 1). S200). For example, a point C plotted in a higher load and higher rotation speed range than the λ = 1 line in FIG. 5 is a point where the determination result in step S200 is affirmative (Yes). If the determination result in step S200 is affirmative (Yes), it can be determined that “the operation is higher in the EGR region and in the λ <1 region”. When the condition of this step is not established (No), this routine is terminated because it does not correspond to the operation in such an operation region.

ステップS200の条件成立(Yes)が認められた場合(つまり、「内燃機関10がλ<1領域で運転されている」との判定結果が得られた場合)には、ECU70は、インポート冷却水通路30とエキポート冷却水通路142との間の接続(つまりそれらの連通の成立)を行うように、切替バルブ140を開くための制御処理を実行する(ステップS202)。これにより、インポート冷却水通路30とともにエキポート冷却水通路142へも冷却水を流すことができる。このような一連の処理の結果、EGR領域でなくかつλ=1境界付近において、排気ポートを冷却することによりλ=1領域を拡大することができる。その後、今回のルーチンが終了する。   When the satisfaction of the condition of step S200 (Yes) is confirmed (that is, when the determination result that “the internal combustion engine 10 is operating in the λ <1 region” is obtained), the ECU 70 reads the imported cooling water. A control process for opening the switching valve 140 is performed so as to establish a connection between the passage 30 and the outlet coolant passage 142 (that is, establishment of communication between them) (step S202). Thereby, the cooling water can be allowed to flow into the export cooling water passage 142 together with the imported cooling water passage 30. As a result of such a series of processes, the λ = 1 region can be expanded by cooling the exhaust port not in the EGR region and in the vicinity of the λ = 1 boundary. Thereafter, the current routine ends.

なお、実施の形態2において、エキポート冷却水通路142をEGRクーラ(高水温冷却EGRクーラ40および低水温冷却EGRクーラ32)の冷却系と別の独立の系統として設けたり、エキポート冷却水通路142をインポート冷却水通路30と別の独立の系統として設けたりしても良い。また、実施の形態1にかかる吸気ポート冷却用の構成(インポート冷却水通路30、切替バルブ24その他の構成)および制御と、実施の形態2にかかる排気ポート冷却構成(エキポート冷却水通路142、切替バルブ140その他の構成)および制御とを、別々に(実施の形態2を単独で)実施してもよい。
また、切替バルブ24について実施の形態1で述べた変形例のように、切替バルブ140を、択一的な切替バルブに限らず所望の割合でインポート冷却水通路30内の冷却水の一部をエキポート冷却水通路142に導入できるような流量配分変更可能なバルブ(バルブ機構)としてもよい。
In the second embodiment, the exhaust cooling water passage 142 is provided as an independent system separate from the cooling system of the EGR cooler (the high water temperature cooling EGR cooler 40 and the low water temperature cooling EGR cooler 32), or the export cooling water passage 142 is provided. It may be provided as an independent system separate from the imported cooling water passage 30. Further, the configuration for intake port cooling (import cooling water passage 30, switching valve 24, and other configurations) and control according to the first embodiment, and the exhaust port cooling configuration (export cooling water passage 142, switching) according to the second embodiment. Valve 140 and other configurations) and control may be performed separately (embodiment 2 alone).
Further, as in the modification described in the first embodiment for the switching valve 24, the switching valve 140 is not limited to the alternative switching valve, and a part of the cooling water in the imported cooling water passage 30 may be used at a desired ratio. A valve (valve mechanism) capable of changing the flow rate distribution that can be introduced into the exhaust coolant passage 142 may be used.

10 内燃機関
20 水冷インタークーラ
22 冷却水通路
24 切替バルブ
25 冷却水通路
26 冷却水通路
28 冷却水通路
30 インポート冷却水通路
32 低水温冷却EGRクーラ
34 サブラジエータ
40 高水温冷却EGRクーラ
42 冷却水通路
44 冷却水通路
46 ポンプ
48 冷却水通路
50 サーモスタット
52 メインラジエータ
60 ターボチャージャ
140 切替バルブ
142 エキポート冷却水通路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Internal combustion engine 20 Water cooling intercooler 22 Cooling water passage 24 Switching valve 25 Cooling water passage 26 Cooling water passage 28 Cooling water passage 30 Imported cooling water passage 32 Low water temperature cooling EGR cooler 34 Sub radiator 40 High water temperature cooling EGR cooler 42 Cooling water passage 44 Cooling water passage 46 Pump 48 Cooling water passage 50 Thermostat 52 Main radiator 60 Turbocharger 140 Switching valve 142 Exhaust cooling water passage

Claims (4)

過給機およびEGR装置を備えた内燃機関を冷却する冷却装置であって、
前記EGR装置で還流するEGRガスを冷却するように当該EGR装置に備えられた第1冷媒通路と、
前記内燃機関の吸気ポートを冷却するように前記内燃機関に設けられた第2冷媒通路と、
前記第1冷媒通路と前記第2冷媒通路とに冷媒を供給する冷媒供給手段と、
前記EGR装置によるEGR領域の外部の領域であって所定の高負荷域において前記内燃機関が運転される場合に、前記第2冷媒通路内の冷媒の流通を開始するように又は前記第2冷媒通路内の冷媒の流量を増加するように、前記第2冷媒通路への冷媒の供給を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の冷却装置。
A cooling device for cooling an internal combustion engine including a supercharger and an EGR device,
A first refrigerant passage provided in the EGR device so as to cool the EGR gas recirculated by the EGR device;
A second refrigerant passage provided in the internal combustion engine so as to cool an intake port of the internal combustion engine;
Refrigerant supply means for supplying refrigerant to the first refrigerant passage and the second refrigerant passage;
When the internal combustion engine is operated in a predetermined high load region that is outside the EGR region by the EGR device, or starts the circulation of the refrigerant in the second refrigerant passage, or the second refrigerant passage Control means for controlling the supply of the refrigerant to the second refrigerant passage so as to increase the flow rate of the refrigerant inside,
A cooling device for an internal combustion engine, comprising:
前記EGR装置は、
前記内燃機関のエンジン冷却水を流通させるエンジン冷却水通路と連通し、前記エンジン冷却水通路内を流れる第1の温度の冷媒によってEGRガスを冷却する第1EGRクーラと、
前記第1冷媒通路と接続し前記第1冷媒通路内を流れ前記第1の温度よりも低温の第2の温度の冷媒によってEGRガスを冷却する第2EGRクーラと、
を含み、
前記第2冷媒通路は、前記第1冷媒通路と接続する接続部を備え、
前記第1冷媒通路と前記第2冷媒通路との間で冷媒の流入の方向を変更可能なバルブをさらに備え、
前記制御手段は、前記バルブの開閉状態を切り換えることにより前記第2冷媒通路への冷媒の供給を制御するバルブ制御手段を含む ことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の冷却装置。
The EGR device
A first EGR cooler that communicates with an engine coolant passage through which the engine coolant of the internal combustion engine flows, and that cools EGR gas with a refrigerant having a first temperature that flows in the engine coolant passage;
A second EGR cooler connected to the first refrigerant passage and flowing in the first refrigerant passage to cool EGR gas by a refrigerant having a second temperature lower than the first temperature;
Including
The second refrigerant passage includes a connection portion connected to the first refrigerant passage,
A valve capable of changing a direction of refrigerant flow between the first refrigerant passage and the second refrigerant passage;
The cooling device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the control means includes valve control means for controlling supply of the refrigerant to the second refrigerant passage by switching an open / close state of the valve.
前記第2冷媒通路は、前記バルブを起点として前記第2EGRクーラをバイパスするように前記第1冷媒通路と接続することを特徴とする請求項2に記載の内燃機関の冷却装置。   The cooling apparatus for an internal combustion engine according to claim 2, wherein the second refrigerant passage is connected to the first refrigerant passage so as to bypass the second EGR cooler with the valve as a starting point. 前記所定の高負荷域は、前記内燃機関のノッキングが発生する負荷域であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の内燃機関の制御装置。   The control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the predetermined high load region is a load region where knocking of the internal combustion engine occurs.
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