JP2013007338A - Cooling water circulating device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関を冷却するために冷却水回路に冷却水を循環させる装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for circulating cooling water in a cooling water circuit to cool an internal combustion engine.
内燃機関が停止した場合に冷却水も同時に循環を停止してしまうことによる不都合を解決する技術が提案されている(例えば特許文献1〜5参照)。
特許文献1では内燃機関運転時には排気熱により加熱されるターボチャージャーのタービン軸受を、内燃機関本体側を冷却している冷却水を分岐して冷却している。吸気冷却用のインタークーラの冷却は、別途専用ラジエーターと専用電動ポンプとを備えた別系統の冷却水回路を形成して冷却している。そして内燃機関停止直後において内燃機関本体側の冷却水の循環が停止することから、ターボチャージャーのタービン軸受には、切換弁の切換により前記別系統の冷却水を専用電動ポンプの駆動によりインタークーラとは並列に供給して冷却している。
Techniques have been proposed for solving the inconvenience caused by simultaneously stopping the circulation of cooling water when the internal combustion engine is stopped (see, for example,
In
特許文献2では内燃機関本体側とは別系統の冷却水回路を設けている。この冷却水回路は電動のフィードポンプ、ターボチャージャーの軸受ハウジング、サブラジエーター、サブタンク、インタークーラが直列に接続されて構成されている。そして内燃機関停止後に或る時間冷却水循環を継続することもできるとの記載がある。
In
特許文献3では内燃機関本体側とは別系統の冷却水回路を設けている。この冷却水回路は内燃機関駆動あるいは電動のフィードポンプ、流路切替弁、ラジエーター、インタークーラ、ヒータコアが直列に接続されて構成されている。この冷却水回路は内燃機関駆動時での機能であり、内燃機関停止後についての記載はない。流路切替弁は暖房時に冷却水がラジエーターを通過しないように迂回させるためである。 In Patent Document 3, a cooling water circuit of a different system from the internal combustion engine main body side is provided. This cooling water circuit is configured by connecting an internal combustion engine drive or electric feed pump, a flow path switching valve, a radiator, an intercooler, and a heater core in series. This cooling water circuit is a function when the internal combustion engine is driven, and there is no description after the internal combustion engine is stopped. This is because the flow path switching valve bypasses the cooling water so that it does not pass through the radiator during heating.
特許文献4ではDPFの再生時にはインタークーラに内燃機関本体を流れる高温の冷却水を導入し、非再生時にはバルブを切り換えて別系統の冷却水回路から低温の冷却水をインタークーラに導入している。
In
特許文献5では内燃機関本体側の排気ポートから排出される排気を冷却して排気マニホールド側へ送り出す排気冷却アダプタにおいて、内部に内燃機関本体側の冷却水が導入される冷却水回路と、別系統の冷却水回路からの冷却水が導入される冷却水回路が設けられている。このことにより内燃機関運転時に排気冷却を二段階で行って冷却不足を防止している。 In Patent Document 5, an exhaust cooling adapter that cools exhaust gas discharged from an exhaust port on the internal combustion engine body side and sends it to the exhaust manifold side, and a cooling water circuit in which cooling water on the internal combustion engine body side is introduced, and a separate system A cooling water circuit into which cooling water from the cooling water circuit is introduced is provided. As a result, exhaust cooling is performed in two stages during operation of the internal combustion engine to prevent insufficient cooling.
特許文献1では、内燃機関運転時の排気系冷却として、タービン軸受には内燃機関本体側の冷却水回路から冷却水を導入している。このため内燃機関の高負荷運転時あるいは機関高温化時には排気系には高温の冷却水が供給されることになる。したがって内燃機関運転時には排気系での冷却性能が低下してしまう。特許文献1では内燃機関停止時にはインタークーラ側の別系統の冷却水回路から冷却水をタービン軸受に導入しているが、このことを内燃機関運転時に適用したとしても、インタークーラと並列での供給となるため、十分な量の冷却水を導入することが困難である。タービン軸受に大量に冷却水を導入するためには、大型のウォータポンプが必要となり内燃機関の大型化や重量化を招くことになる。
In
特許文献2ではターボチャージャーの軸受ハウジングとインタークーラとが直列に配置されているため、電動のフィードポンプにより十分な量の冷却水を排気系であるターボチャージャーの軸受ハウジングに供給することはできる。しかしインタークーラを同時に冷却するため冷却水が特許文献1よりも多くなってもトータルの受熱量が多いので、内燃機関の高負荷運転時あるいは機関高温化時に十分に排気系及び吸気系を共に冷却することが困難である。この場合も十分に冷却するためには大型のウォータポンプが必要となり内燃機関の大型化や重量化を招くことになる。
In
特許文献3ではヒータコアでの暖房効果を高めるものであり、排気系の冷却とは無関係である。
特許文献4ではDPFの再生のための排気の昇温であり、排気系の冷却とは無関係である。
In Patent Document 3, the heating effect in the heater core is enhanced, and is not related to the cooling of the exhaust system.
In
特許文献5では二段階冷却であるが、別系統の冷却水回路は全くの排気系冷却専用であり、インタークーラに利用されていない。このためインタークーラの冷却としては別途冷却水回路を設ける必要があり、内燃機関が大型化や重量化するおそれがある。 In Patent Document 5, two-stage cooling is used, but a separate cooling water circuit is exclusively used for exhaust system cooling and is not used for an intercooler. For this reason, it is necessary to provide a separate cooling water circuit for cooling the intercooler, which may increase the size and weight of the internal combustion engine.
本発明は、吸気系と排気系とを共に冷却できる冷却水回路において、内燃機関を大型化や重量化することなく、内燃機関運転状態が排気系の高温化を生じさせる状態となっても効果的に排気系を冷却できる内燃機関冷却水循環装置の実現を目的とするものである。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is effective in a cooling water circuit that can cool both an intake system and an exhaust system even when the operating state of the internal combustion engine causes a high temperature of the exhaust system without increasing the size and weight of the internal combustion engine. It aims at realization of the internal-combustion-engine cooling water circulation device which can cool an exhaust system in general.
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用・効果について記載する。
請求項1に記載の内燃機関冷却水循環装置は、内燃機関の吸気系を冷却する吸気系冷却水流路と、内燃機関の排気系を冷却する排気系冷却水流路と、冷却部により冷却された冷却水を、前記吸気系冷却水流路と前記排気系冷却水流路とに並列に供給する冷却水供給部と、前記吸気系冷却水流路と前記排気系冷却水流路とに対する前記冷却水供給部からの冷却水流量の割合を調節する冷却水流量分配調節部と、内燃機関運転状態が排気系の高温化を生じさせる状態では前記冷却水流量分配調節部を調節して前記吸気系冷却水流路の冷却水流量の割合を低減する吸気系冷却水流量低減手段とを備えたことを特徴とする。
In the following, means for achieving the above-mentioned purpose, and its operation and effect are described.
The internal combustion engine cooling water circulation device according to
冷却水供給部が吸気系冷却水流路と排気系冷却水流路とに並列に冷却水を供給している構成にて、内燃機関運転状態が排気系の高温化を生じさせる状態では、吸気系冷却水流量低減手段は、冷却水流量分配調節部を調節することで、吸気系冷却水流路の冷却水流量の割合を低減している。 In a configuration in which the cooling water supply unit supplies cooling water in parallel to the intake system cooling water flow path and the exhaust system cooling water flow path, when the internal combustion engine operating state causes a high temperature of the exhaust system, the intake system cooling The water flow rate reducing means reduces the ratio of the cooling water flow rate of the intake system cooling water flow path by adjusting the cooling water flow rate distribution adjusting unit.
この吸気系冷却水流路の水流量割合低減により、吸気系冷却水流路と並列に配置されている排気系冷却水流路に対する水流量割合が自ずと増加することになる。したがって全体として同じ冷却水量であっても、内燃機関運転状態が排気系の高温化を生じさせる状態では排気系を重点的に冷却することができる。 By reducing the water flow rate ratio of the intake system cooling water flow path, the water flow rate ratio with respect to the exhaust system cooling water flow path arranged in parallel with the intake system cooling water flow path naturally increases. Therefore, even if the cooling water amount is the same as a whole, the exhaust system can be intensively cooled in a state where the operating state of the internal combustion engine causes the exhaust system to become hot.
このことにより吸気系と排気系とを共に冷却できる冷却水回路において、内燃機関を大型化や重量化することなく、内燃機関運転状態が排気系の高温化を生じさせる状態となっても効果的に排気系を冷却することができる。 As a result, in the cooling water circuit that can cool both the intake system and the exhaust system, it is effective even if the operating state of the internal combustion engine causes a high temperature of the exhaust system without increasing the size and weight of the internal combustion engine. The exhaust system can be cooled.
請求項2に記載の内燃機関冷却水循環装置では、請求項1に記載の内燃機関冷却水循環装置において、内燃機関運転状態が排気系の高温化を生じさせる状態は、内燃機関温度が高温状態であることを特徴とする。
In the internal combustion engine cooling water circulation device according to
このように内燃機関温度が高温であれば自ずと排気温は高温となることから、吸気系冷却水流量低減手段が吸気系冷却水流路の冷却水流量の割合を低減することで、排気系冷却水流路での冷却水割合を増加させ、このことにより排気系を重点的に冷却することができる。 Thus, if the internal combustion engine temperature is high, the exhaust temperature naturally becomes high. Therefore, the intake system cooling water flow rate reducing means reduces the ratio of the cooling water flow rate of the intake system cooling water flow path so that the exhaust system cooling water flow rate is reduced. The ratio of the cooling water in the road is increased, which makes it possible to cool the exhaust system intensively.
請求項3に記載の内燃機関冷却水循環装置では、請求項1に記載の内燃機関冷却水循環装置において、内燃機関運転状態が排気系の高温化を生じさせる状態は、内燃機関が高負荷状態であることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided an internal combustion engine cooling water circulating apparatus according to the first aspect, wherein the internal combustion engine operating state causes a high temperature of the exhaust system when the internal combustion engine is in a high load state. It is characterized by that.
このように内燃機関が高負荷状態である場合に自ずと排気温は高温となることから、吸気系冷却水流量低減手段が吸気系冷却水流路の冷却水流量の割合を低減することで、排気系冷却水流路での冷却水割合を増加させ、このことにより排気系を重点的に冷却することができる。 Thus, when the internal combustion engine is in a high load state, the exhaust temperature naturally becomes high. Therefore, the intake system cooling water flow rate reducing means reduces the ratio of the cooling water flow rate of the intake system cooling water flow path, so that the exhaust system The ratio of the cooling water in the cooling water flow path is increased, which makes it possible to cool the exhaust system intensively.
請求項4に記載の内燃機関冷却水循環装置では、請求項1〜3のいずれか一項に記載の内燃機関冷却水循環装置において、前記冷却水流量分配調節部は、前記吸気系冷却水流路に設けられた開閉弁であることを特徴とする。
The internal combustion engine cooling water circulation device according to
このように開閉弁を設けることにより、開閉弁を開弁している場合には、冷却水供給部は、排気系冷却水流路と吸気系冷却水流路とに共に冷却水を供給できる。しかし、開閉弁を閉弁すると吸気系冷却水流路では冷却水の流れが阻止されるので、冷却水供給部から吸気系冷却水流路へは冷却水を供給できなくなる。したがって冷却水供給部から供給される冷却水は全て排気系冷却水流路へ供給されることになる。このことにより排気系を重点的に冷却することができる。尚、開閉弁の完全な閉弁でなくデューティ制御した場合には、デューティに対応して吸気系冷却水流路での冷却水流量割合を低減でき、この低減に応じて排気系冷却水流路での冷却水流量割合を増加することができる。 By providing the on-off valve in this manner, when the on-off valve is opened, the cooling water supply unit can supply cooling water to both the exhaust system cooling water flow path and the intake system cooling water flow path. However, when the on-off valve is closed, the flow of the cooling water is blocked in the intake system cooling water flow path, so that the cooling water cannot be supplied from the cooling water supply unit to the intake system cooling water flow path. Therefore, all the cooling water supplied from the cooling water supply unit is supplied to the exhaust system cooling water flow path. As a result, the exhaust system can be intensively cooled. In addition, when duty control is performed instead of complete closing of the on-off valve, the cooling water flow rate ratio in the intake system cooling water flow path can be reduced corresponding to the duty. The cooling water flow rate can be increased.
請求項5に記載の内燃機関冷却水循環装置では、請求項1〜4のいずれか一項に記載の内燃機関冷却水循環装置において、内燃機関はターボチャージャーを備え、前記吸気系冷却水流路はインタークーラとしての冷却水流路であることを特徴とする。
The internal combustion engine cooling water circulation device according to any one of
したがって冷却水供給部がインタークーラと排気系冷却水流路とに並列に冷却水を供給している構成にて、内燃機関運転状態が排気系の高温化を生じさせる状態では、吸気系冷却水流量低減手段は、冷却水流量分配調節部を調節することで、インタークーラ側の冷却水流量割合を低減している。 Therefore, in the configuration in which the cooling water supply unit supplies cooling water in parallel to the intercooler and the exhaust system cooling water flow path, in the state where the operating state of the internal combustion engine causes the exhaust system to become hot, the intake system cooling water flow rate The reducing means adjusts the cooling water flow rate distribution adjusting unit to reduce the cooling water flow rate ratio on the intercooler side.
このインタークーラでの冷却水流量割合低減により、インタークーラと並列に配置されている排気系冷却水流路に対する冷却水流量割合が自ずと増加し、全体として同じ冷却水量であっても、内燃機関運転状態が排気系の高温化を生じさせる状態では、排気系を重点的に冷却することができる。 By reducing the cooling water flow rate ratio in the intercooler, the cooling water flow rate ratio with respect to the exhaust system cooling water flow path arranged in parallel with the intercooler naturally increases. In a state where the temperature of the exhaust system is raised, the exhaust system can be intensively cooled.
請求項6に記載の内燃機関冷却水循環装置では、請求項1〜5のいずれか一項に記載の内燃機関冷却水循環装置において、前記排気系冷却水流路は水冷式エキゾーストマニホールド内に形成された冷却水流路であることを特徴とする。
The internal combustion engine cooling water circulation device according to
したがって冷却水供給部が吸気系冷却水流路と水冷式エキゾーストマニホールドとに並列に冷却水を供給している構成にて、内燃機関運転状態が排気系の高温化を生じさせる状態では、吸気系冷却水流量低減手段は、冷却水流量分配調節部を調節することで、吸気系冷却水流路の冷却水流量の割合を低減している。 Therefore, in a configuration in which the cooling water supply unit supplies cooling water in parallel to the intake system cooling water flow path and the water cooling type exhaust manifold, when the operating state of the internal combustion engine causes a high temperature of the exhaust system, the intake system cooling The water flow rate reducing means reduces the ratio of the cooling water flow rate of the intake system cooling water flow path by adjusting the cooling water flow rate distribution adjusting unit.
この吸気系冷却水流路の冷却水流量割合低減により、吸気系冷却水流路と並列に配置されている水冷式エキゾーストマニホールドに対する冷却水流量割合が自ずと増加することになる。したがって全体として同じ冷却水量であっても、内燃機関運転状態が排気系の高温化を生じさせる状態では、排気系を重点的に冷却することができる。 By reducing the cooling water flow rate ratio of the intake system cooling water flow path, the cooling water flow rate ratio for the water-cooled exhaust manifold arranged in parallel with the intake system cooling water flow path is naturally increased. Therefore, even if the cooling water amount is the same as a whole, the exhaust system can be intensively cooled in a state where the operating state of the internal combustion engine causes a high temperature of the exhaust system.
請求項7に記載の内燃機関冷却水循環装置では、請求項1〜5のいずれか一項に記載の内燃機関冷却水循環装置において、前記排気系冷却水流路は内燃機関のシリンダヘッドとエキゾーストマニホールドとの間に配置された水冷アダプタ内に形成された冷却水流路であることを特徴とする。 The internal combustion engine cooling water circulation device according to claim 7, wherein the exhaust system cooling water flow path is formed between a cylinder head and an exhaust manifold of the internal combustion engine. It is the cooling water flow path formed in the water cooling adapter arrange | positioned between.
したがって冷却水供給部が吸気系冷却水流路と水冷アダプタとに並列に冷却水を供給している構成にて、内燃機関運転状態が排気系の高温化を生じさせる状態では、吸気系冷却水流量低減手段は、冷却水流量分配調節部を調節することで、吸気系冷却水流路の冷却水流量の割合を低減している。 Therefore, in a configuration in which the cooling water supply unit supplies cooling water in parallel to the intake system cooling water flow path and the water cooling adapter, the intake system cooling water flow rate in a state where the operating state of the internal combustion engine causes a high temperature of the exhaust system The reduction means adjusts the cooling water flow rate distribution adjusting unit to reduce the ratio of the cooling water flow rate of the intake system cooling water flow path.
この吸気系冷却水流路の冷却水流量割合低減により、吸気系冷却水流路と並列に配置されている水冷アダプタに対する冷却水流量割合が自ずと増加することになる。したがって全体として同じ冷却水量であっても、内燃機関運転状態が排気系の高温化を生じさせる状態では、排気系を重点的に冷却することができる。 By reducing the cooling water flow rate ratio in the intake system cooling water flow path, the cooling water flow rate ratio for the water cooling adapter arranged in parallel with the intake system cooling water flow path is naturally increased. Therefore, even if the cooling water amount is the same as a whole, the exhaust system can be intensively cooled in a state where the operating state of the internal combustion engine causes a high temperature of the exhaust system.
請求項8に記載の内燃機関冷却水循環装置では、請求項1〜7のいずれか一項に記載の内燃機関冷却水循環装置において、内燃機関は、別途、内燃機関自身を冷却するための本体用冷却水流路、本体用冷却部及び本体用冷却水供給部からなる冷却水回路を備え、この本体用冷却水供給部は本体用冷却部により冷却された冷却水を本体用冷却水流路に供給するものであることを特徴とする。 The internal combustion engine cooling water circulation device according to claim 8, wherein the internal combustion engine is separately cooled for the main body for cooling the internal combustion engine itself. A cooling water circuit comprising a water flow path, a main body cooling section, and a main body cooling water supply section is provided, and the main body cooling water supply section supplies cooling water cooled by the main body cooling section to the main body cooling water flow path. It is characterized by being.
このように吸気系冷却水流路と排気系冷却水流路とを有する冷却水回路が、内燃機関本体側とは別個に設けられていることにより、吸気系冷却水流路と排気系冷却水流路とに内燃機関本体側の冷却水が流れ込まないので、冷却効果を高めることができる。 As described above, the cooling water circuit having the intake system cooling water flow path and the exhaust system cooling water flow path is provided separately from the internal combustion engine body side, so that the intake system cooling water flow path and the exhaust system cooling water flow path are provided. Since the cooling water on the internal combustion engine main body side does not flow, the cooling effect can be enhanced.
請求項9に記載の内燃機関冷却水循環装置では、請求項1〜8のいずれか一項に記載の内燃機関冷却水循環装置において、前記冷却水供給部は電動ウォータポンプを有すると共に、内燃機関停止後にて所定期間、前記電動ウォータポンプを駆動して冷却水供給を実行する内燃機関停止後冷却水供給手段を備えたことを特徴とする。
In the internal combustion engine cooling water circulation device according to claim 9, in the internal combustion engine cooling water circulation device according to any one of
このように冷却水供給部は電動ウォータポンプにより冷却水を供給できるので、内燃機関停止後冷却水供給手段により内燃機関停止後に所定期間、冷却水供給部からの冷却水供給を実行できる。 Thus, since the cooling water supply unit can supply the cooling water by the electric water pump, the cooling water supply unit can execute the cooling water supply from the cooling water supply unit for a predetermined period after the internal combustion engine is stopped after the internal combustion engine is stopped.
このことによりデッドソーク時の排気系冷却水流路内での冷却水の沸騰を阻止でき、排気系での過熱による触媒劣化等の問題発生を未然に防止できる。 As a result, boiling of the cooling water in the exhaust system cooling water flow path during dead soak can be prevented, and problems such as catalyst deterioration due to overheating in the exhaust system can be prevented.
[実施の形態1]
〈構成〉図1は上述した発明が適用された内燃機関及びその冷却水循環装置を示している。この内燃機関は、車載用の直列4気筒ガソリンエンジンであり、シリンダヘッド、シリンダブロック、ピストン等を備えた内燃機関本体2には4つのシリンダ4が一列に配列して形成されている。内燃機関には、吸気を供給するための吸気通路6及び排気を排出するための排気通路8が設けられている。
[Embodiment 1]
<Structure> FIG. 1 shows an internal combustion engine to which the above-described invention is applied and its cooling water circulation device. This internal combustion engine is a vehicle-mounted in-line four-cylinder gasoline engine, and four
吸気通路6は、上流側から、エアクリーナ10、ターボチャージャー12のコンプレッサ12a、スロットルバルブ14及びサージタンクを兼ねたインテークマニホールド16を備えている。この構成によりシリンダベッド2aに形成された吸気ポートを介して、吸気を、各シリンダ4に分配し供給している。尚、インテークマニホールド16のサージタンク部16aには、吸気を冷却水により冷却するインタークーラ18が一体化されて設けられている。燃料については、インテークマニホールド16の分岐部分あるいは各吸気ポートに燃料噴射弁が設けられることで、吸気流中に燃料が噴射される。燃料噴射弁は、直接、シリンダ4内に噴射する配置としても良い。
The
排気通路8は、上流から、シリンダベッド2aにおいて4つの排気ポートが開口する部分に接続している排気冷却用の水冷アダプタ20、この水冷アダプタ20に接続する排気マニホールド22、ターボチャージャー12のタービン12b及び排気浄化用触媒コンバータ24を備えている。この下流には更にマフラーが備えられている。
The exhaust passage 8 includes, from upstream, a water-cooling
ここで水冷アダプタ20の内部には、4つの排気ポートに対応して4つの排気通路が配列して形成されており、この排気通路回りに2つの冷却水流路20a,20bが設けられている。このことにより排気ポートから排出された直後の排気を、2つの冷却水流路20a,20bの一方又は両方に流れる冷却水により冷却して、排気マニホールド22側へ排出できるようにしている。
Here, in the
このような内燃機関に対して冷却水循環装置が形成されているが、冷却系統は2系統に分かれている。
メイン冷却水系統は、内燃機関により駆動されるウォータポンプ30により生じる冷却水流による冷却水回路である。この冷却水回路には、冷却水流の流動方向の順序で示すと、ウォータポンプ30、内燃機関本体2内のウォータジャケット32、サーモスタット弁34、及びラジエーター36からなる冷却水循環経路が存在する。更にこの冷却水循環経路には、水冷アダプタ20内の一方の冷却水流路20bがウォータジャケット32とは並列に存在し、更にサーモスタット弁34の上流側とラジエーター36の下流側とを接続するバイパス路38が設けられている。
A cooling water circulation device is formed for such an internal combustion engine, but the cooling system is divided into two systems.
The main cooling water system is a cooling water circuit using a cooling water flow generated by a
図1ではサーモスタット弁34は暖機後において開弁した状態を示しているが、冷間時では閉状態となって冷却水をバイパス路38側へ流し、ラジエーター36を通過させないようにしている。
FIG. 1 shows a state where the
サブ冷却水系統は、電動モータ50aにより駆動されるサブウォータポンプ50により生じる冷却水流による冷却水回路である。この冷却水回路には、冷却水流の流動方向の順序で示すと、サブウォータポンプ50、インタークーラ18、及びインタークーラ用ラジエーター52からなる冷却水循環経路が存在する。更にこの冷却水循環経路には、水冷アダプタ20内のもう一つの冷却水流路20aがインタークーラ18とは並列に存在している。
The sub cooling water system is a cooling water circuit using a cooling water flow generated by the
インタークーラ18の入口側冷却水流路には常開の電磁開閉弁54が設けられ、開状態であればサブウォータポンプ50からの冷却水は、水冷アダプタ20側と共にインタークーラ18内に流すことができる。しかし閉状態にすると、インタークーラ18には冷却水は流れず、サブウォータポンプ50から供給される冷却水は全て水冷アダプタ20内の冷却水流路20aに流されることになる。
A normally-open electromagnetic on-off
サブウォータポンプ50を駆動する電動モータ50aと電磁開閉弁54とは制御部56により制御される。制御部56はマイクロコンピュータを中心とする電子制御回路として構成され、内燃機関の各部の制御を実行している。例えば、アクセルペダルの操作量やその他の要因に応じて、電動モータ14aにより駆動されるスロットルバルブ14の開度(スロットル開度)調節などを実行している。
The
本実施の形態では、更に制御部56は内燃機関本体2に配置された冷却水温センサ58から冷却水温THWを検出し、その結果に基づいて電動モータ50aの駆動状態と電磁開閉弁54の開閉状態を制御している。
〈作用〉本実施の形態の作用を、制御部56が実行するサブ冷却水系統制御処理に基づいて説明する。図2にサブ冷却水系統制御処理のフローチャートを示す。本処理は時間周期で繰り返し実行される。尚、個々の処理内容に対応するフローチャート中のステップを「S〜」で表す。
In the present embodiment, the
<Operation> The operation of the present embodiment will be described based on the sub cooling water system control process executed by the
本処理が開始されると、まずサブウォータポンプ50の駆動条件が成立しているか否かが判定される(S102)。サブウォータポンプ50の駆動条件は、(A)内燃機関運転時では暖機後である状態、(B)内燃機関停止時では停止直後から所定期間内の状態である。ステップS102では条件(A)及び条件(B)のいずれかが成立しているか否かが判定される。
When this process is started, it is first determined whether or not the drive condition for the
ここで内燃機関始動直後の冷間時である場合には前記条件(A),(B)はいずれも成立していないので(S102でNO)、電動モータ50aは停止状態にされる(S104)。尚、既に電動モータ50aが停止状態ならばその状態が維持される。このためサブウォータポンプ50からインタークーラ18及び水冷アダプタ20に冷却水は供給されることはない。したがって暖機が促進される。
Here, in the cold state immediately after the internal combustion engine is started, the conditions (A) and (B) are not satisfied (NO in S102), so the
内燃機関の暖機が終了すると前記条件(A)が成立するので(S102でYES)、電動モータ50aが駆動される(S106)。尚、既に電動モータ50aが駆動状態ならばその状態が維持される。このためサブウォータポンプ50からインタークーラ18及び水冷アダプタ20に冷却水が供給され、各部の冷却がなされる。
When the warm-up of the internal combustion engine is completed, the condition (A) is satisfied (YES in S102), so the
次に排気系が高温状態か否かが判定される(S108)。ここでは例えば冷却水温センサ58により検出されている冷却水温THWが、排気系高温状態に対応する基準温度以上となったか否かにより判定する。これ以外に、直接排気温を検出して判定しても良いし、あるいは内燃機関負荷の履歴に基づいて排気系の温度を演算して判定して良い。
Next, it is determined whether or not the exhaust system is in a high temperature state (S108). Here, for example, the determination is made based on whether or not the coolant temperature THW detected by the
排気系が高温状態でない場合(冷却水温THW<基準温度)には(S108でNO)、インタークーラ18の冷却水流路の入口に配置されている電磁開閉弁54は開状態にされる(S110)。尚、既に電磁開閉弁54が開状態であるならばその状態が維持される。
When the exhaust system is not in a high temperature state (cooling water temperature THW <reference temperature) (NO in S108), the electromagnetic on-off
以後、内燃機関が運転状態を継続し(S102でYES)、排気系が高温化しなければ(S108でNO)、サブウォータポンプ50からはインタークーラ18と水冷アダプタ20に対して冷却水が供給されて、インタークーラ18にて吸気の冷却がなされ、水冷アダプタ20にて排気の冷却がなされる。そしてインタークーラ18及び水冷アダプタ20から出た冷却水はインタークーラ用ラジエーター52にて放熱して低温化し、再度、サブウォータポンプ50からインタークーラ18及び水冷アダプタ20へ送り出される。
Thereafter, if the internal combustion engine continues to operate (YES in S102) and the exhaust system does not become hot (NO in S108), cooling water is supplied from the
ここで内燃機関の高負荷状態などにより排気系が高温状態(冷却水温THW≧基準温度)となると(S108でYES)、電磁開閉弁54が閉状態とされる(S112)。尚、既に電磁開閉弁54が閉状態であるならばその状態が維持される。
Here, when the exhaust system becomes a high temperature state (cooling water temperature THW ≧ reference temperature) due to a high load state of the internal combustion engine or the like (YES in S108), the electromagnetic on-off
このことによりサブウォータポンプ50から送出された冷却水は、インタークーラ18に分配されなくなり、全てが水冷アダプタ20内の冷却水流路20aに供給されることになる。したがって特に冷却が重要な排気系での冷却効率が高まる。
As a result, the cooling water delivered from the
そして排気系が高温でない状態(冷却水温THW<基準温度)に戻れば(S108でNO)、電磁開閉弁54は開状態に戻る(S110)。このことによりサブウォータポンプ50から送出された冷却水は、インタークーラ18と水冷アダプタ20とに共に分配されて、吸気系と排気系との両方を冷却する状態に戻る。
If the exhaust system returns to a state where the temperature is not high (cooling water temperature THW <reference temperature) (NO in S108), the electromagnetic on-off
内燃機関が停止した場合には、停止直後においては、前記条件(B)が成立することから(S102でYES)、電動モータ50aの回転によるサブウォータポンプ50の駆動状態は継続する(S106)。この停止時に内燃機関排気系は高温状態でないとすると(S108でNO)、電磁開閉弁54は開状態(S110)とされる。このためインタークーラ18及び水冷アダプタ20での冷却水の流れは継続する。このときはターボチャージャー12は停止しているので、特に水冷アダプタ20による排気系の冷却が効果的に行われる。
When the internal combustion engine is stopped, the condition (B) is satisfied immediately after the stop (YES in S102), so that the driving state of the
そして内燃機関停止から所定期間経過後には条件(B)が不成立となり、(A)も不成立であることから(S102でNO)、電動モータ50aの回転が停止される(S104)。このことによりサブウォータポンプ50からの冷却水の送出も停止して、サブ冷却水系統による冷却は停止する。
〈請求項との関係〉上述した構成において、インタークーラ18が吸気系冷却水流路に、電動モータ50aとサブウォータポンプ50とが冷却水供給部に、水冷アダプタ20内の冷却水流路20aが排気系冷却水流路に、インタークーラ用ラジエーター52が冷却部に、電磁開閉弁54が冷却水流量分配調節部に相当する。
Since the condition (B) is not satisfied after the elapse of a predetermined period from the stop of the internal combustion engine and (A) is also not satisfied (NO in S102), the rotation of the
<Relationship with Claims> In the configuration described above, the
水冷アダプタ20内の冷却水流路20b及びウォータジャケット32が本体用冷却水流路に、ラジエーター36が本体用冷却部に、内燃機関により駆動されるウォータポンプ30が本体用冷却水供給部に相当する。
The cooling water flow path 20b and the
制御部56が吸気系冷却水流量低減手段及び内燃機関停止後冷却水供給手段に相当する。制御部56が実行するサブ冷却水系統制御処理(図2)においてステップS108,S112が吸気系冷却水流量低減手段としての処理に、ステップS102における条件(B)の成立によってステップS106を実行する処理が内燃機関停止後冷却水供給手段としての処理に相当する。
〈効果〉(1)サブウォータポンプ50はインタークーラ18と水冷アダプタ20とに並列に冷却水を供給している。このような構成にて、内燃機関温度を反映する冷却水温THWが基準温度以上となって、内燃機関運転状態が排気系の高温化を生じさせる状態であると判断されると(S108でYES)、電磁開閉弁54を閉じている(S112)。このことによりインタークーラ18に対する冷却水流量の割合が低減される。実際にはサブ冷却水系統では、インタークーラ18側には全く冷却水は供給されず、水冷アダプタ20内の冷却水流路20aにのみ供給される状態となる。このことにより水冷アダプタ20内の冷却水流路20aでの冷却水流量が増加する。したがってサブウォータポンプ50から送出される冷却水流量は同じであっても、内燃機関運転状態が排気系の高温化を生じさせる状態では、特に冷却が重要な排気系を重点的に冷却することができる。
The
<Effect> (1) The
このことによりインタークーラ18と水冷アダプタ20とにより吸気系と排気系とを共に冷却できるサブ冷却水系統の冷却水回路において、内燃機関を大型化や重量化することなく、内燃機関運転状態が排気系の高温化を生じさせる状態となっても効果的に排気系を冷却することができる。
Thus, in the cooling water circuit of the sub cooling water system in which both the intake system and the exhaust system can be cooled by the
(2)サブ冷却水系統は、内燃機関本体2側を冷却するメイン冷却水系統とは別個に別系統として形成されている。このことによりサブ冷却水系統には、より高温化するメイン冷却水系統からの冷却水が流れ込まないので、サブ冷却水系統による各部の冷却効果を高めることができる。
(2) The sub cooling water system is formed as a separate system separately from the main cooling water system that cools the internal
(3)サブウォータポンプ50は電動モータ50aにより駆動され、内燃機関停止状態でも冷却水を供給できる。したがって前述したごとく条件(B)の判定により内燃機関停止後に所定期間、インタークーラ18や水冷アダプタ20に対して冷却水供給を実行できる。
(3) The
このことによりデッドソーク時に特に水冷アダプタ20での冷却水の沸騰を阻止でき、排気系での過熱による触媒劣化等の問題発生を未然に防止できる。
[実施の形態2]
〈構成〉本実施の形態では図1に示した構成において、制御部56は図2の代わりに図3に示すサブ冷却水系統制御処理を時間周期で実行する。
〈作用〉サブ冷却水系統制御処理(図3)について説明する。本処理が開始されると、まずサブウォータポンプ50の駆動条件が成立しているか否かが判定される(S202)。このステップS202の判定は、図2のステップS102と同じである。
As a result, boiling of the cooling water in the water-cooled
[Embodiment 2]
<Configuration> In the present embodiment, in the configuration shown in FIG. 1, the
<Operation> The sub-cooling water system control process (FIG. 3) will be described. When this process is started, it is first determined whether or not the driving condition of the
サブウォータポンプ50の駆動条件が成立していなければ(S202でNO)、図2のステップS104と同様に電動モータ50aが停止されて(S204)、本処理を出る。
サブウォータポンプ50の駆動条件が成立していれば(S202でYES)、図2のステップS106と同様に電動モータ50aが駆動される(S206)。
If the drive condition of the
If the drive condition for the
そして次に内燃機関が高負荷状態にあるか否かが判定される(S208)。ここで内燃機関が高負荷でなければ(S208でNO)、図2のステップS110と同様に電磁開閉弁54を開状態として(S210)、本処理を出る。尚、内燃機関が高負荷でない状態は内燃機関停止時も含める。
Next, it is determined whether or not the internal combustion engine is in a high load state (S208). If the internal combustion engine is not at a high load (NO in S208), the electromagnetic on-off
高負荷であれば(S208でYES)、スロットル開度低減処理が実行される(S212)。スロットル開度低減処理は水冷アダプタ20において冷却水の沸騰を防止するためになされる処理であり、スロットルバルブ14における現在のスロットル開度を小さくすることにより排気温を低下させる処理である。
If the load is high (YES in S208), throttle opening reduction processing is executed (S212). The throttle opening reduction process is a process performed to prevent boiling of the cooling water in the
そしてこのスロットル開度低減分に対応して電磁開閉弁54についても開度が低下される(S214)。尚、電磁開閉弁54の開度制御はデューティ制御により実行される。
〈請求項との関係〉上述した構成において制御部56の実行内容以外は前記実施の形態1にて述べたごとくである。制御部56が実行するサブ冷却水系統制御処理(図3)においてステップS208,S214が吸気系冷却水流量低減手段としての処理に、ステップS202における条件(B)によるステップS206を実行する処理が内燃機関停止後冷却水供給手段としての処理に相当する。
〈効果〉(1)前記実施の形態1の効果を生じる。特に内燃機関高負荷時にはスロットル開度を低減し(S212)、インタークーラ18に流す冷却水流量の低減は、このスロットル開度低減による吸気量低減に対応したものとしている(S214)。このため、吸気系での冷却性能に影響を与えずに水冷アダプタ20における排気冷却効果を高めることができる。
Then, the opening degree of the electromagnetic on-off
<Relationship with Claims> In the configuration described above, the contents other than the execution contents of the
<Effect> (1) The effect of the first embodiment is produced. In particular, when the internal combustion engine is at a high load, the throttle opening is reduced (S212), and the reduction in the flow rate of the coolant flowing through the
[実施の形態3]
〈構成〉本実施の形態では図4に示すごとく、水冷アダプタ120に2つの冷却水流路120a,120bが形成されている点は同じであるが、サブ冷却水系統の冷却水流路120aは、更に排気マニホールド122から排気通路108及びタービン112bのハウジングまで連続して形成されている。このことにより排気系は水冷式エキゾーストマニホールドとして形成されている。
[Embodiment 3]
<Structure> In the present embodiment, as shown in FIG. 4, the two cooling water flow paths 120 a and 120 b are formed in the water cooling adapter 120, but the cooling water flow path 120 a of the sub cooling water system is further The exhaust manifold 122 is continuously formed from the
そして制御部156は、前記図2又は前記図3に示したサブ冷却水系統制御処理を実行する。
〈作用〉冷却水流路120aがタービン112bのハウジングまで延長されている構成においても、サブ冷却水系統制御処理(図2又は図3)の処理により、前記実施の形態1又は前記実施の形態2にて説明したごとくの作用となる。
〈請求項との関係〉前記実施の形態1又は前記実施の形態2にて述べたごとくである。
〈効果〉(1)前記実施の形態1又は前記実施の形態2に述べたごとくであり、特に水冷アダプタ120のみでなく、排気マニホールド122、排気通路108及びタービン112bのハウジングまで効果的に冷却することができる。
And the control part 156 performs the sub cooling water system | strain control process shown in the said FIG. 2 or the said FIG.
<Operation> Even in the configuration in which the cooling water flow path 120a is extended to the housing of the turbine 112b, the subcooling water system control processing (FIG. 2 or FIG. 3) can be applied to the first embodiment or the second embodiment. The operation is as described above.
<Relationship with Claims> As described in the first embodiment or the second embodiment.
<Effect> (1) As described in the first embodiment or the second embodiment, not only the water cooling adapter 120 but also the exhaust manifold 122, the
[その他の実施の形態]
・前記図1では、メイン冷却水系統とサブ冷却水系統とで水冷アダプタ内の冷却水流路は別々に設けられていたが、図5に示すごとく水冷アダプタ220内は1本の冷却水流路220aとしてメイン冷却水系統とサブ冷却水系統とで共通化しても良い。
[Other embodiments]
In FIG. 1, the cooling water flow paths in the water cooling adapter are provided separately for the main cooling water system and the sub cooling water system. However, as shown in FIG. 5, the cooling
更に前記図4についても図6に示すごとく水冷アダプタ320から、排気マニホールド322、排気通路308及びタービン312bのハウジングまで連続して冷却水流路320aが形成されている場合もメイン冷却水系統とサブ冷却水系統とで共通化しても良い。 Further, also in FIG. 4, the main cooling water system and the sub-cooling are formed even when the cooling water flow path 320a is continuously formed from the water cooling adapter 320 to the exhaust manifold 322, the exhaust passage 308 and the housing of the turbine 312b as shown in FIG. It may be shared with the water system.
・図1,4〜6においてインタークーラに対して電磁開閉弁は入口側(上流側)の冷却水流路に配置したが出口側(下流側)に配置しても良い。
・前記各実施の形態のサブ冷却水系統では、インタークーラ側の冷却水流路に電磁開閉弁を設けることにより、通常時は電磁開閉弁を開けてインタークーラと水冷アダプタとの両方に冷却水を流し、排気系高温化時には電磁開閉弁を閉じたりデューティ制御を実行したりして、インタークーラ側の冷却水流量の低減(遮断も含む)を実行していた。
In FIGS. 1 and 4 to 6, the electromagnetic on-off valve is arranged in the cooling water flow path on the inlet side (upstream side) with respect to the intercooler, but may be arranged on the outlet side (downstream side).
In the sub-cooling water system of each of the above embodiments, an electromagnetic on-off valve is provided in the cooling water flow path on the intercooler side, so that the electromagnetic on-off valve is normally opened to supply cooling water to both the intercooler and the water cooling adapter. When the temperature of the exhaust system is high, the electromagnetic on-off valve is closed or duty control is performed to reduce (including shut off) the coolant flow rate on the intercooler side.
これ以外に図7に示すごとく、サブウォータポンプ450に対して、並列に配置されているインタークーラ418と水冷アダプタ420の冷却水流路420aとの分岐部分に切換弁454を配置して、この切換弁454の切換方向を制御部456にて制御しても良い。
In addition to this, as shown in FIG. 7, a switching
すなわち通常の内燃機関運転時には、メイン冷却水系統の冷却水が水冷アダプタ420内の一方の冷却水流路420bに流れされているので、サブウォータポンプ450からの冷却水供給はインタークーラ418のみとなるように切換弁454を切り換える。そして排気系高温化時には、サブ冷却水系統では、サブウォータポンプ450からの冷却水が水冷アダプタ420の冷却水流路420aのみに供給されるようにする。更にデッドソーク時にもサブウォータポンプ450からの冷却水が水冷アダプタ420の冷却水流路420aのみに供給されるようにする。このようにしても前記実施の形態1にて述べたごとくの効果を生じる。
That is, during normal internal combustion engine operation, the cooling water of the main cooling water system is flowing into one cooling
2…内燃機関本体、2a…シリンダベッド、4…シリンダ、6…吸気通路、8…排気通路、10…エアクリーナ、12…ターボチャージャー、12a…コンプレッサ、12b…タービン、14…スロットルバルブ、14a…電動モータ、16…インテークマニホールド、16a…サージタンク部、18…インタークーラ、20…水冷アダプタ、20a,20b…冷却水流路、22…排気マニホールド、24…排気浄化用触媒コンバータ、30…ウォータポンプ、32…ウォータジャケット、34…サーモスタット弁、36…ラジエーター、38…バイパス路、50…サブウォータポンプ、50a…電動モータ、52…インタークーラ用ラジエーター、54…電磁開閉弁、56…制御部、58…冷却水温センサ、108…排気通路、112b…タービン、120…水冷アダプタ、120a,120b…冷却水流路、122…排気マニホールド、156…制御部、220…水冷アダプタ、220a…冷却水流路、308…排気通路、312b…タービン、320…水冷アダプタ、320a…冷却水流路、322…排気マニホールド、418…インタークーラ、420…水冷アダプタ、420a,420b…冷却水流路、450…サブウォータポンプ、454…切換弁、456…制御部。
2 ... Internal combustion engine body, 2a ... Cylinder bed, 4 ... Cylinder, 6 ... Intake passage, 8 ... Exhaust passage, 10 ... Air cleaner, 12 ... Turbocharger, 12a ... Compressor, 12b ... Turbine, 14 ... Throttle valve, 14a ... Electric Motor, 16 ... Intake manifold, 16a ... Surge tank, 18 ... Intercooler, 20 ... Water cooling adapter, 20a, 20b ... Cooling water flow path, 22 ... Exhaust manifold, 24 ... Exhaust purification catalytic converter, 30 ... Water pump, 32 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Water jacket, 34 ... Thermostat valve, 36 ... Radiator, 38 ... Bypass path, 50 ... Sub-water pump, 50a ... Electric motor, 52 ... Radiator for intercooler, 54 ... Electromagnetic switching valve, 56 ... Control part, 58 ... Cooling
Claims (9)
内燃機関の排気系を冷却する排気系冷却水流路と、
冷却部により冷却された冷却水を、前記吸気系冷却水流路と前記排気系冷却水流路とに並列に供給する冷却水供給部と、
前記吸気系冷却水流路と前記排気系冷却水流路とに対する前記冷却水供給部からの冷却水流量の割合を調節する冷却水流量分配調節部と、
内燃機関運転状態が排気系の高温化を生じさせる状態では前記冷却水流量分配調節部を調節して前記吸気系冷却水流路の冷却水流量の割合を低減する吸気系冷却水流量低減手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関冷却水循環装置。 An intake system coolant flow path for cooling the intake system of the internal combustion engine;
An exhaust system cooling water flow path for cooling the exhaust system of the internal combustion engine;
A cooling water supply unit that supplies the cooling water cooled by the cooling unit in parallel to the intake system cooling water channel and the exhaust system cooling water channel;
A cooling water flow rate distribution adjusting unit for adjusting a ratio of a cooling water flow rate from the cooling water supply unit to the intake system cooling water channel and the exhaust system cooling water channel;
An intake system cooling water flow rate reducing means that adjusts the cooling water flow rate distribution adjusting unit to reduce a ratio of the cooling water flow rate of the intake system cooling water flow path when the internal combustion engine operation state causes a high temperature of the exhaust system;
An internal combustion engine cooling water circulation device comprising:
内燃機関停止後にて所定期間、前記電動ウォータポンプを駆動して冷却水供給を実行する内燃機関停止後冷却水供給手段を備えたことを特徴とする内燃機関冷却水循環装置。 In the internal combustion engine cooling water circulation device according to any one of claims 1 to 8, the cooling water supply unit includes an electric water pump,
An internal-combustion-engine cooling water circulation device comprising: an internal-combustion-engine post-stop cooling water supply unit that drives the electric water pump to supply cooling water for a predetermined period after the internal combustion engine is stopped.
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