JP2015145624A - internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、内燃機関に係り、特に、過給機付き内燃機関に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine, and more particularly to an internal combustion engine with a supercharger.
従来、例えば特許文献1には、過給機付き内燃機関が開示されている。この従来の内燃機関は、エンジン本体を冷却する冷却水が循環するエンジン冷却液循環路と、インタークーラーに供給される冷却水が循環するインタークーラー冷却液循環路とのそれぞれで独立して冷却液を循環可能に構成されている。上記内燃機関は、さらに、エンジン冷却液循環路とインタークーラー冷却液循環路との間で冷却液を往復可能とする構成を備えている。 Conventionally, for example, Patent Document 1 discloses an internal combustion engine with a supercharger. This conventional internal combustion engine circulates coolant independently in each of an engine coolant circulation path through which coolant for cooling the engine body circulates and an intercooler coolant circulation path through which the coolant supplied to the intercooler circulates. It is configured to be possible. The internal combustion engine further includes a configuration that allows the coolant to reciprocate between the engine coolant circulation path and the intercooler coolant circulation path.
ところで、水冷式のインタークーラー内の冷却水の温度が低い状況下においてインタークーラーを通過するガスが露点以下に冷却されると、インタークーラー内で凝縮水が発生する。発生した凝縮水が吸気通路内で溜まった後に一度に多量でシリンダ内に流入すると、ウォーターハンマーの発生が懸念される。したがって、内燃機関は、インタークーラー内での凝縮水の発生を抑制可能な構成を備えていることが望ましい。 By the way, when the gas passing through the intercooler is cooled below the dew point under the condition where the temperature of the cooling water in the water-cooled intercooler is low, condensed water is generated in the intercooler. If a large amount of the condensed water generated flows into the cylinder at a time after it has accumulated in the intake passage, there is a concern about the occurrence of a water hammer. Therefore, it is desirable that the internal combustion engine has a configuration capable of suppressing the generation of condensed water in the intercooler.
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、水冷式のインタークーラー内での凝縮水の発生を抑制可能な構成を備える内燃機関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 an object thereof is to provide an internal combustion engine having a configuration capable of suppressing the generation of condensed water in a water-cooled intercooler.
第1の発明は、内燃機関であって、
吸入空気を冷却するインタークーラーと、
前記インタークーラーに供給される冷却水が循環する冷却水回路と、
前記冷却水回路内で冷却水を循環させるウォーターポンプと、
前記冷却水回路内を流れる冷却水を冷却するラジエーターと、
を備える内燃機関であって、
前記冷却水回路は、前記インタークーラーと前記ウォーターポンプとの間の部位に、第1経路と第2経路とからなる並列経路が介在しており、
前記第1経路に設置され、冷却水と置換可能に気体が充填されるタンクと、
前記並列経路を流れる冷却水の経路を、前記第1経路と前記第2経路との間で切り替える流路切替手段と、
前記インタークーラーと前記タンクとの間で前記気体を移動させる流体置換手段と、
を備えることを特徴とする。
The first invention is an internal combustion engine,
An intercooler for cooling the intake air;
A cooling water circuit through which the cooling water supplied to the intercooler circulates;
A water pump for circulating cooling water in the cooling water circuit;
A radiator for cooling the cooling water flowing in the cooling water circuit;
An internal combustion engine comprising:
In the cooling water circuit, a parallel path composed of a first path and a second path is interposed in a portion between the intercooler and the water pump,
A tank that is installed in the first path and is filled with a gas so as to be replaceable with cooling water;
Flow path switching means for switching the path of the cooling water flowing through the parallel path between the first path and the second path;
Fluid displacement means for moving the gas between the intercooler and the tank;
It is characterized by providing.
また、第2の発明は、第1の発明において、
前記タンクは、前記インタークーラーよりも鉛直方向上方に配置されており、
前記タンクと前記インタークーラーとを繋ぐ前記冷却水回路は、前記インタークーラーから前記タンクに向かうにつれて鉛直方向の位置が高くなっていることを特徴とする。
The second invention is the first invention, wherein
The tank is disposed vertically above the intercooler,
The cooling water circuit connecting the tank and the intercooler is characterized in that the position in the vertical direction becomes higher from the intercooler toward the tank.
また、第3の発明は、第1または第2の発明において、
前記冷却水回路内の冷却水に熱エネルギーを供給する熱エネルギー供給手段と、
前記インタークーラー内に冷却水が存在する状況下において当該インタークーラー内でガスが冷却されて凝縮水が発生する場合に、前記流体置換手段を用いて前記タンク内の気体で前記インタークーラー内の冷却水を置き換える第1の制御手段と、
前記インタークーラー内に気体が存在する状況下において当該インタークーラー内に冷却水が導入されても当該インタークーラー内で凝縮水が発生しない場合に、前記流体置換手段を用いて前記インタークーラー内の気体を冷却水で置き換える第2の制御手段と、
をさらに備えることを特徴とする。
The third invention is the first or second invention, wherein
Thermal energy supply means for supplying thermal energy to the cooling water in the cooling water circuit;
When the cooling water is present in the intercooler and the gas is cooled in the intercooler to generate condensed water, the cooling water in the intercooler is replaced with the gas in the tank using the fluid replacement means. First control means;
If no condensed water is generated in the intercooler even when cooling water is introduced into the intercooler in a situation where gas is present in the intercooler, the fluid replacement means is used to convert the gas in the intercooler with cooling water. A second control means to be replaced;
Is further provided.
また、第4の発明は、第1または第2の発明において、
前記インタークーラー内に冷却水が存在する状況下において当該インタークーラー内でガスが冷却されて凝縮水が発生する場合に、前記流体置換手段を用いて前記タンク内の気体で前記インタークーラー内の冷却水を置き換える第1の制御手段と、
前記インタークーラー内に気体が存在する状況下において当該インタークーラー内に冷却水が導入されても当該インタークーラー内で凝縮水が発生しない場合に、前記流体置換手段を用いて前記インタークーラー内の気体を冷却水で置き換える第2の制御手段と、
をさらに備え、
前記第2の制御手段は、前記インタークーラー内に気体が存在する場合に、冷却水が前記インタークーラー内に導入されてもガスが前記インタークーラー内で露点以下にまで冷却されない冷却水量を算出し、当該冷却水量を超えない範囲内で前記流体置換手段を用いて前記インタークーラー内の気体を冷却水で置き換えていくことを特徴とする。
Moreover, 4th invention is 1st or 2nd invention,
When the cooling water is present in the intercooler and the gas is cooled in the intercooler to generate condensed water, the cooling water in the intercooler is replaced with the gas in the tank using the fluid replacement means. First control means;
If no condensed water is generated in the intercooler even when cooling water is introduced into the intercooler in a situation where gas is present in the intercooler, the fluid replacement means is used to convert the gas in the intercooler with cooling water. A second control means to be replaced;
Further comprising
The second control means calculates an amount of cooling water that is not cooled to a dew point or less in the intercooler even when cooling water is introduced into the intercooler when gas is present in the intercooler. The gas in the intercooler is replaced with cooling water using the fluid replacement means within a range not exceeding the amount of water.
また、第5の発明は、第4の発明において、
前記冷却水回路内の冷却水に熱エネルギーを供給する熱エネルギー供給手段をさらに備えることを特徴とする。
The fifth invention is the fourth invention, wherein
The apparatus further comprises thermal energy supply means for supplying thermal energy to the cooling water in the cooling water circuit.
また、第6の発明は、第3または第5の発明において、
前記熱エネルギー供給手段は、当該タンク内に冷却水が存在する場合に当該冷却水に熱エネルギーを供給するものであることを特徴とする。
The sixth invention is the third or fifth invention, wherein
The thermal energy supply means supplies thermal energy to the cooling water when the cooling water exists in the tank.
第1の発明によれば、インタークーラーとタンクとの間で気体を移動させることで、インタークーラーの冷却機能を制御することができる。具体的には、インタークーラー内の冷却水の一部を気体で置き換えた場合には冷却機能を低減させることができ、インタークーラー内の冷却水の全量を気体で置き換えた場合には冷却機能が発揮されないようにすることができる。冷却機能の抑制は、インタークーラー内での凝縮水の発生抑制に繋がる。したがって、本発明によれば、水冷式のインタークーラー内での凝縮水の発生を抑制可能な構成を備える内燃機関を提供することができる。 According to 1st invention, the cooling function of an intercooler is controllable by moving gas between an intercooler and a tank. Specifically, the cooling function can be reduced when a part of the cooling water in the intercooler is replaced with gas, and the cooling function is not exhibited when the entire amount of the cooling water in the intercooler is replaced with gas. Can be. The suppression of the cooling function leads to the suppression of the generation of condensed water in the intercooler. Therefore, according to this invention, an internal combustion engine provided with the structure which can suppress generation | occurrence | production of the condensed water in a water-cooled intercooler can be provided.
第2の発明によれば、タンク内に冷却水が充填され、かつインタークーラー内に気体が充填されている状況下において、タンクとインタークーラーとの高低差を利用して、逆回転可能なウォーターポンプを備える必要なしにインタークーラーからタンクに気体を移動させることができる。 According to the second aspect of the present invention, the water pump capable of rotating in reverse using the difference in height between the tank and the intercooler under the condition that the tank is filled with the cooling water and the intercooler is filled with the gas. Gas can be moved from the intercooler to the tank without having to be provided.
第3の発明によれば、インタークーラーとタンクとの間での気体の移動を利用して、水冷式のインタークーラー内での凝縮水の発生を抑制することができる。 According to 3rd invention, generation | occurrence | production of the condensed water in a water-cooled intercooler can be suppressed using the movement of the gas between an intercooler and a tank.
第4の発明によれば、冷却水温度が低い状況下において、インタークーラー内での凝縮水の発生を抑制しつつ、インタークーラー内に流入するガスから冷却水への伝熱を利用して冷却水を昇温させることができる。 According to the fourth aspect of the present invention, in a situation where the cooling water temperature is low, the cooling water is reduced by using heat transfer from the gas flowing into the intercooler to the cooling water while suppressing the generation of condensed water in the intercooler. The temperature can be raised.
第5の発明によれば、冷却水温度が低い状況下において、インタークーラー内での凝縮水の発生を抑制しつつ、インタークーラー内に流入するガスから冷却水への伝熱を利用して冷却水の昇温を実現することができる。 According to the fifth aspect of the present invention, in a situation where the cooling water temperature is low, the generation of the condensed water in the intercooler is suppressed, and the cooling water is utilized using heat transfer from the gas flowing into the intercooler to the cooling water. A temperature increase can be realized.
第6の発明によれば、インタークーラー内に空気を移動させてインタークーラーの冷却機能を抑制している間にタンク内に存在する冷却水を加熱することによって、冷却水回路内の冷却水の昇温を行うことができる。 According to the sixth invention, the temperature of the cooling water in the cooling water circuit is increased by heating the cooling water existing in the tank while moving the air into the intercooler to suppress the cooling function of the intercooler. It can be performed.
実施の形態1.
[内燃機関のシステム構成]
図1は、本発明の実施の形態1の内燃機関10のシステム構成を説明するための図である。本実施形態のシステムは、内燃機関(一例として火花点火式ガソリンエンジン)10を備えている。内燃機関10の各気筒には、吸気通路12および排気通路14が連通している。
Embodiment 1 FIG.
[System configuration of internal combustion engine]
FIG. 1 is a diagram for explaining a system configuration of an
吸気通路12の入口近傍には、エアクリーナ16が取り付けられている。エアクリーナ16には、吸気通路12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18、および、吸入空気の温度を検出するための吸気温度センサ20がそれぞれ設けられている。エアクリーナ16の下流には、ターボ過給機22のコンプレッサ22aが設置されている。コンプレッサ22aは、排気通路14に配置されたタービン22bと連結軸を介して一体的に連結されている。
An
コンプレッサ22aの下流には、コンプレッサ22a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ー24が設けられている。インタークーラー24周りの具体的な構成は、本実施形態の特徴部分であるので、図2および図3を参照して後に詳述する。また、インタークーラー24の下流には、電子制御式のスロットルバルブ26が設けられている。
A water-cooled
タービン22bよりも下流側の排気通路14には、排気浄化触媒(ここでは、三元触媒)28が配置されている。さらに、図1に示す内燃機関10は、低圧ループ(LPL)式のEGR装置30を備えている。EGR装置30は、排気浄化触媒28よりも下流側の排気通路14と、コンプレッサ22aよりも上流側の吸気通路12とを接続するEGR通路32を備えている。このEGR通路32の途中には、吸気通路12に導入される際のEGRガスの流れの上流側から順に、EGRクーラー34およびEGRバルブ36がそれぞれ設けられている。EGRクーラー34は、EGR通路32を流れるEGRガスを冷却するために備えられており、EGRバルブ36は、EGR通路32を通って吸気通路12に還流されるEGRガスの量を調整するために備えられている。
An exhaust purification catalyst (here, a three-way catalyst) 28 is disposed in the
さらに、図1に示すシステムは、ECU(Electronic Control Unit)40を備えている。ECU40の入力部には、上述したエアフローメータ18および吸気温度センサ20に加え、クランク角センサ42、I/C水温センサ44およびタンク水温センサ46等の内燃機関10の運転状態を検知するための各種センサが接続されている。クランク角センサ42は、エンジン回転数を検知するためのセンサである。また、ECU40の出力部には、上述したスロットルバルブ26およびEGRバルブ36に加え、内燃機関10に燃料を供給するための燃料噴射弁48、筒内の混合気に点火するための点火装置50、ウォーターポンプ52、第1開閉バルブ54および第2開閉バルブ56等の内燃機関10の運転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。ECU40は、上述した各種センサの出力と所定のプログラムと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10の運転を制御するものである。
Further, the system shown in FIG. 1 includes an ECU (Electronic Control Unit) 40. In addition to the air flow meter 18 and the intake air temperature sensor 20 described above, various inputs for detecting the operating state of the
[インタークーラー周りの構成]
本実施形態の内燃機関10は、冷却水の循環による2系統の冷却水回路として、主にエンジン本体10aを冷却する冷却水が循環するエンジン冷却水回路(図示省略)と、インタークーラー24に供給される冷却水が循環するインタークーラー冷却水回路60とを備えている。本実施形態のインタークーラー冷却水回路60は、エンジン冷却水回路とは別系統で備えられている。
[Configuration around the intercooler]
The
図2は、本発明の実施の形態1におけるインタークーラー冷却水回路60の構成を説明するための図である。
図2に示すように、インタークーラー冷却水回路60には、インタークーラー24が設置されている。より具体的には、インタークーラー24は、吸気通路12の一部として機能する内部吸気通路(図示省略)と、インタークーラー冷却水回路60の一部として機能する内部冷却水通路(図示省略)とを備えており、インタークーラー24の内部で吸気と冷却水とが熱交換するようになっている。上述したI/C水温センサ44は、内部冷却水通路内を流れる冷却水の温度を検知するために備えられている。
FIG. 2 is a diagram for explaining the configuration of the intercooler
As shown in FIG. 2, the
また、インタークーラー冷却水回路60には、その内部で冷却水を循環させるためのウォーターポンプ52が設置されている。ここでは、ウォーターポンプ52は一例として電動式であるものとするが、ウォーターポンプ52は、例えば、クランク軸の駆動力によって駆動され、かつクラッチによって駆動を任意に停止可能なものであってもよい。インタークーラー冷却水回路60には、インタークーラー24の出口とウォーターポンプ52の入口との間の部位に、インタークーラー冷却水回路60を流れる冷却水を冷却するためのラジエーター62が設置されている。
The intercooler
さらに、インタークーラー冷却水回路60には、ウォーターポンプ52の出口とインタークーラー24の入口との間の部位に、第1経路64aと第2経路64bとからなる並列経路64が介在している。第1経路64aには、第1経路64aを開閉するための第1開閉バルブ54が設置されており、第2経路64bには、第2経路64bを開閉するための第2開閉バルブ56が設置されている。ここでは、開閉バルブ54、56は一例として電磁式のバルブであるものとする。
Further, in the intercooler
第1経路64aには、第1開閉バルブ54よりも上流側(ウォーターポンプ52に近い側)の部位に、冷却水と置換可能に空気が充填されるタンク66が設置されている。タンク66内に充填される空気は、後述の動作によって所定条件の成立時にインタークーラー24に供給され、また、所定条件の成立時に再びタンク66内に戻されるものである。タンク66の容積は、タンク66の容積とタンク66から第1開閉バルブ54までの第1経路64aの容積との和がインタークーラー24の内部冷却水通路の容積相当の大きさとなるように設定されている。すなわち、タンク66の容積は、インタークーラー24(内部冷却水通路)内を満たすことのできる量の空気を充填可能な大きさで設定されている。なお、タンク66から第1開閉バルブ54までの第1経路64aの容積分も空気で満たしておくことにより、第1開閉バルブ54を開いて空気をインタークーラー24に導入する際の応答性を向上させることができる。
In the
上記のように、本実施形態のインタークーラー冷却水回路60は、その内部の流路の全体が冷却水だけによって満たされているのではなく、上記の量の空気が冷却水とともに封入されている。なお、タンク66の容積だけで、内部冷却水通路の容積相当の大きさを確保するようにしてもよい。
As described above, the intercooler
上述したタンク水温センサ46は、タンク66内に冷却水が充填された際の冷却水の温度を検知するために、タンク66に設置されている。また、タンク66には、タンク66内に冷却水が充填された際に冷却水に熱エネルギーを供給するための熱エネルギー供給手段としての電熱線66aが張り巡らされている。すなわち、タンク66は、電熱線66aとタンク水温センサ46とを用いて、内部の冷却水の温度調節(昇温)が可能となるように構成されている。なお、電熱線66aへの通電はECU40により制御される。また、このような熱エネルギー供給手段は、電熱線66a以外にも、ブロックヒーターなどであってもよい。
The tank
図3は、図2に示すタンク66およびインタークーラー24の鉛直方向での配置関係を説明するための図である。なお、図3の上下方向は、鉛直方向での上下方向に対応している。
本実施形態では、タンク66は、図3に示すようにインタークーラー24よりも鉛直方向上方に配置されている。また、タンク66とインタークーラー24とを繋ぐインタークーラー冷却水回路60の部位は、インタークーラー24からタンク66に向かうにつれて鉛直方向の位置が高くなるように構成されている。なお、このような構成は、タンク66内に冷却水が充填され、かつインタークーラー24内が空気で満たされている状況において第1開閉バルブ54を開いた際に冷却水が落差を利用してタンク66からインタークーラー24に導かれ、それに伴い、空気がインタークーラー24からタンク66に戻るようになっていれば、図3に示すように当該部位がタンク66からインタークーラー24に向けて真下に延びることまでは必須ではない。
FIG. 3 is a view for explaining the arrangement relationship in the vertical direction between the
In the present embodiment, the
なお、インタークーラー24内の冷却水を空気によって置換するための空気量は、インタークーラー24(内部冷却水通路)内を確実に空気で満たせるようにするためには、内部冷却水通路の容積相当分だけでなく、インタークーラー24の入口と第1開閉バルブ54との間の流路容積相当分を余裕代として含んでいることが好適である。また、インタークーラー24内に空気が充填されている状態で第2経路64b側に空気が回っていかないようにするためには、図3に示すように第2開閉バルブ56をインタークーラー24側の第1経路64aとの合流部に近接して配置していることが望ましい。また、インタークーラー24の出口とラジエーター62の入口とを繋ぐインタークーラー冷却水回路60の取り回し次第では、ラジエーター62側に空気が流出しないようにするためにインタークーラー24の出口近傍に開閉バルブを適宜追加してもよい。同様に、ウォーターポンプ52とタンク66とを繋ぐインタークーラー冷却水回路60の取り回し次第では、ウォーターポンプ52側に空気が流出しないようにするためにタンク66の入口近傍に開閉バルブを適宜追加してもよい。
The amount of air for replacing the cooling water in the
以上説明した構成によれば、タンク66内に空気が充填され、かつインタークーラー24内に冷却水が充填されている状況下において第1開閉バルブ54を閉じ、かつ第2開閉バルブ56を開いた状態でウォーターポンプ52を駆動することにより、第2経路64bを利用してインタークーラー冷却水回路60内で冷却水を循環させることができる。一方、上記状況下において第1開閉バルブ54を開き、かつ第2開閉バルブ56を閉じた状態でウォーターポンプ52を駆動することにより、次のような「第1の流体置換動作」が実現される。すなわち、ウォーターポンプ52の作用によって、インタークーラー24内の冷却水が下流側(ラジエーター62側)に吸い出されるとともに、タンク66内の空気が上流側から流入する冷却水によって下流側(インタークーラー24側)に押し出される。これにより、インタークーラー24内の冷却水が空気によって置換されるとともに、タンク66内の空気が冷却水によって置換される。
According to the configuration described above, the first on-off
また、タンク66内に冷却水が充填され、かつインタークーラー24内に空気が充填されている状況下において第2開閉バルブ56が閉じ、かつウォーターポンプ52が停止した状態で第1開閉バルブ54を開くことにより、次のような「第2の流体置換動作」が実現される。すなわち、タンク66とインタークーラー24との高低差によって、インタークーラー24内の空気がタンク66に向けて上昇するとともに、タンク66内の冷却水がインタークーラー24に向けて落下する。これにより、インタークーラー24内の空気が冷却水によって置換されるとともに、タンク66内の冷却水が空気によって置換される。以上のように、本実施形態の構成によれば、インタークーラー24とタンク66との間で空気を移動させることができる。
Further, the second opening / closing
[実施の形態1の制御]
インタークーラー24のような水冷式のインタークーラー内の冷却水の温度が低い状況(例えば、冷間始動時)下においてインタークーラーを通過するガスが露点以下に冷却されると、インタークーラー内で凝縮水が発生する。発生した凝縮水が吸気通路内で溜まった後に一度に多量でシリンダ内に流入すると、ウォーターハンマーの発生が懸念される。特に、内燃機関10のようにインタークーラーに流入するガス中にEGRガスが含まれることがある内燃機関では、EGRガス中に含まれる水分の存在によって凝縮水が発生し易くなる。
[Control of Embodiment 1]
When the gas passing through the intercooler is cooled below the dew point under conditions where the temperature of the cooling water in the water-cooled intercooler such as the
コンプレッサ22aによって過給されたガスをインタークーラー24で冷却する場合には、インタークーラー冷却水回路60では、第2経路64bを利用して冷却水が循環するようになっている。そのうえで、本実施形態では、インタークーラー24内の冷却水温度が低いためにインタークーラー24内で凝縮水が発生する状況である場合には、その後にインタークーラー24内で凝縮水が発生する可能性がないと判断できる状況になるまで、インタークーラー24内の冷却水をタンク66内の空気によって置換することとした。
When the gas supercharged by the
また、本実施形態では、空気をインタークーラー24内に送り出していることで冷却水によって満たされているタンク66では、電熱線66aの通電によってタンク66内の冷却水の温度を高めることとした。そして、インタークーラー24内に冷却水を再び導入しても凝縮水の発生のおそれがないと判断できる程度にまでタンク66内の冷却水の温度が高まった際に、インタークーラー24内の空気をタンク66内の冷却水によって置換することとした。このような動作によってインタークーラー24内が冷却水によって再び満たされた後に、第2経路64bを利用してインタークーラー冷却水回路60内で冷却水を循環させることとした。
In the present embodiment, in the
図4は、本発明の実施の形態1の制御を実現するために、ECU40が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。なお、本ルーチンの起動時には、インタークーラー冷却水回路60内の空気はタンク66内に充填されている状態にあるものとする。
FIG. 4 is a flowchart showing a control routine executed by the
図4に示すルーチンでは、ECU40は、先ず、インタークーラー24(I/C)内で凝縮水が発生する状況にあるか否かを判定する(ステップ100)。インタークーラー24内での凝縮水の発生は、例えば、インタークーラー24内に流入するガスの熱容量(当該ガスの温度と流量から算出可能)と、インタークーラー冷却水回路60内を循環する冷却水温度(例えば、I/C水温センサ44を用いて取得可能)と、インタークーラー24の冷却効率(既知の値)とに基づいて予測することができる。あるいは、本ステップ100の判定は、例えば、インタークーラー24内に流入するガスの温度が当該ガスの露点以下であるか否かに基づいて判定してもよい。
In the routine shown in FIG. 4, the
ステップ100の判定が成立する場合には、ECU40は、第1開閉バルブ54を開くとともに、第2開閉バルブ56を閉じる(ステップ102)。次いで、ECU40は、ウォーターポンプ(W/P)の駆動中であるか否かを判定する(ステップ104)。その結果、ECU40は、ウォーターポンプ52の駆動中であればステップ108に進み、駆動中でなければウォーターポンプ52の駆動を開始する(ステップ106)。ステップ102〜106の処理により、タンク66内の空気がインタークーラー24に充填されていくとともに、タンク66内に冷却水が充填されていく。
If the determination in
ステップ108では、ECU40は、インタークーラー24内への空気の充填が完了したか否かを判定する。この判定は、例えば、インタークーラー24(内部冷却水通路)内の冷却水容積と、ウォーターポンプ52によってインタークーラー24から吸い出した冷却水体積との差分がゼロになったか否かに基づいて行うことができる。ウォーターポンプ52で吸い出した冷却水体積は、ウォーターポンプ52の回転数と吐出量との積に基づいて算出することができる。
In
ステップ106の処理によるウォーターポンプ52の駆動はステップ108の判定が成立するまで継続して実行される。ステップ108の判定が成立する場合、すなわち、インタークーラー24内の冷却水の空気による置換と、かつタンク66内の空気の冷却水による置換とが完了したと判断できる場合には、ECU40は、第1開閉バルブ54を閉じ、ウォーターポンプ52の駆動を停止し、かつ、電熱線66aへの通電を開始する(ステップ110)。
The driving of the
次に、ECU40は、インタークーラー24内で凝縮水が発生する状況にあるか否かを判定する(ステップ112)。本ステップ112の判定は、インタークーラー冷却水回路60内の冷却水温度(本実施形態では、タンク水温センサ46により検知されるタンク66内の冷却水温度)が所定値よりも高いか否かに基づいて判断することができる。ここでいう所定値は、インタークーラー24内に冷却水を再び導入しても凝縮水の発生のおそれがないと判断できる程度にまでインタークーラー冷却水回路60内(本実施形態では、タンク66内)の冷却水温度が高まっていることを判断可能な温度として予め設定された値である。
Next, the
第1開閉バルブ54を閉じた状態での電熱線66aへの通電はステップ112の判定が成立する間は継続して実行される。ステップ112の判定が不成立となった場合には、ECU40は、第1開閉バルブ54を開くとともに、電熱線66aへの通電を停止する(ステップ114)。
The energization of the
次に、ECU40は、タンク66内への空気の充填が完了したか否かを判定する(ステップ116)。本ステップ116の判定は、例えば、ステップ114の処理による第1開閉バルブ54の開放後に所定時間が経過したか否かに基づいて行うことができる。ここでいう所定時間とは、第1開閉バルブ54の開放に伴うインタークーラー24からタンク66への空気の充填が完了するために要する時間の経過を判断できる値として予め設定されたものである。
Next, the
第1開閉バルブ54の開放後にステップ116の判定が成立した場合には、ECU40は、第1開閉バルブ54を閉じ、第2開閉バルブ56を開き、かつ、ウォーターポンプ52の駆動を開始する(ステップ118)。
If the determination in
以上説明した図4に示すルーチンによれば、インタークーラー24内の冷却水温度が低いためにインタークーラー24内で凝縮水が発生する状況にある場合には、インタークーラー24内の冷却水がタンク66内の空気によって置換される。インタークーラー24内が空気で満たされていると、インタークーラー24による吸入ガスの冷却機能は発揮されない。このため、吸入ガスが露点以下に冷却されるのを防止することができるので、インタークーラー24内での凝縮水の発生を抑制することができる。
According to the routine shown in FIG. 4 described above, when the temperature of the cooling water in the
また、上記ルーチンによれば、インタークーラー24内に空気が充填されている状況下において冷却水の再導入によりインタークーラー24内で凝縮水が発生する可能性があると判断される間は、インタークーラー24内に空気が充填された状態が維持されるとともに、電熱線66aによってタンク66内の冷却水が加熱される。そして、冷却水の昇温によって、冷却水を再導入してもインタークーラー24内で凝縮水が発生する可能性がないと判断された場合には、インタークーラー24内が再び冷却水によって満たされるとともに、空気がタンク66に戻される。これにより、インタークーラー24による吸入ガスの冷却機能を回復することができる。
Further, according to the above routine, while it is determined that there is a possibility that condensed water may be generated in the
以上の制御によれば、凝縮水が発生する状況にあると判断された場合には、冷却水を空気で置換するという手法によってインタークーラー24内から冷却水が排出されることによりインタークーラー24の冷却機能がなくされる。これにより、インタークーラー24内での凝縮水の発生を抑制できるようになる。
According to the above control, when it is determined that condensed water is generated, the cooling function of the
なお、上述した実施の形態1においては、インタークーラー冷却水回路60が前記第1の発明における「冷却水回路」に、第1開閉バルブ54および第2開閉バルブ56が前記第1の発明における「流路切替手段」に、それぞれ相当している。また、ECU40が、ウォーターポンプ52、開閉バルブ54、56、およびタンク66とインタークーラー24との高低差を利用して上述した第1の流体置換動作および第2の流体置換動作を実行することにより前記第1の発明における「流体置換手段」が実現されている。
また、上述した実施の形態1においては、電熱線66aが前記第3の発明における「熱エネルギー供給手段」に相当している。また、ECU40が上記ステップ100〜110の一連の処理を実行することにより前記第3の発明における「第1の制御手段」が実現されており、ECU40が上記ステップ112〜118の一連の処理を実行することにより前記第3の発明における「第2の制御手段」が実現されている。
In the first embodiment described above, the intercooler
In the first embodiment described above, the
実施の形態2.
次に、図5を参照して、本発明の実施の形態2について説明する。
本実施形態のシステムは、図1に示すハードウェア構成を用いて、ECU40に図4に示すルーチンに代えて後述の図5に示すルーチンを実行させることにより実現することができるものである。
Embodiment 2. FIG.
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The system of the present embodiment can be realized by causing the
上述した実施の形態1においては、インタークーラー24内に空気を充填した状況下では、内部を冷却水で満たしてもインタークーラー24内で凝縮水が発生する可能性がないと判断できる程度にまでタンク66内の冷却水の温度が高まった際(ステップ112の判定が不成立となる時)に、タンク66に空気が一度に戻り切るまで第1開閉バルブ54を開放することとしている。
In the first embodiment described above, in a situation where the air is filled in the
これに対し、本実施形態では、インタークーラー24内に空気を充填した後に、冷却水量Vwを超えない量の冷却水がインタークーラー24内に存在するように第1開閉バルブ54を制御することとした。ここでいう冷却水量Vwとは、インタークーラー24内に存在しても吸入ガスが露点以下に冷却されない冷却水量のことである。冷却水量Vwは、後述のように吸入ガスの熱容量にも影響を受けるが、基本的に、インタークーラー冷却水回路60内の冷却水の温度が熱源からの熱エネルギーの供給(本実施形態では、一例として電熱線66aの利用)によって上昇していくことに伴って増えていくものである。したがって、本実施形態の制御によれば、インタークーラー24内の空気を冷却水によって置換していく際には、インタークーラー24内の冷却水量が冷却水量Vwを超えない範囲内で冷却水がインタークーラー24内に徐々に戻されるように第1開閉バルブ54が制御されることになる。
On the other hand, in this embodiment, after the
図5は、本発明の実施の形態2の制御を実現するために、ECU40が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。なお、図5において、実施の形態1における図4に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
FIG. 5 is a flowchart showing a control routine executed by the
図5に示すルーチンでは、ECU40は、ステップ100の判定が成立した場合にはステップ200に進む。ステップ200は、説明の便宜上、図4に示すルーチンのステップ102〜110の処理をまとめたものである。ステップ200の処理が実行された後には、ECU40は、冷却水量Vwを算出する(ステップ202)。冷却水量Vwは、例えば、吸入ガスの熱容量と冷却水温度との関係で冷却水量Vwを定めたマップ(図示省略)をECU40に記憶させておくことで、そのようなマップを参照して現時点の値を算出することができる。なお、吸入ガスの熱容量は、吸入ガスの温度と流量から算出可能であり、ここでいう冷却水温度としてはタンク水温センサ46により検知される値を用いることができる。
In the routine shown in FIG. 5, the
次に、ECU40は、インタークーラー24内の冷却水量(以下、「I/C内水量」と略する場合がある)が冷却水量Vwよりも少ないか否かを判定する(ステップ204)。I/C内水量は、ステップ110の処理が実行された時点ではインタークーラー24内が空気で満たされているためゼロとなる。その後のI/C内水量は、例えば、第1開閉バルブ54の開弁時間とタンク66からインタークーラー24に移動(落下)する冷却水量との関係を事前に求めてマップ(図示省略)としてECU40に記憶させておくことで、そのようなマップを参照して第1開閉バルブ54の開弁時間の積算値に応じた値として算出することができる。
Next, the
ステップ204の判定が不成立となる場合には、ECU40はステップ202に戻る。一方、ステップ204の判定が成立する場合、すなわち、I/C内水量が冷却水量Vw未満である場合には、ECU40は、ステップ206に進んで第1開閉バルブ54を開く。これにより、冷却水がタンク66からインタークーラー24に向けて移動(落下)していく。
If the determination in
次に、ECU40は、I/C内水量が冷却水量Vwに達したか否かを判定する(ステップ208)。ECU40は、本ステップ208の判定が成立するまでの間は第1開閉バルブ54を継続して開き、一方、本ステップ208の判定が成立した場合に第1開閉バルブ54を閉じる(ステップ210)。
Next, the
次に、ECU40は、インタークーラー24内の空気の残量がゼロになったか否かを判定する(ステップ212)。本ステップ212の判定が不成立となる場合、すなわち、インタークーラー24内に空気が残存していると判断できる場合には、ステップ202以降の処理が繰り返し実行される。一方、本ステップ212の判定が成立する場合、すなわち、インタークーラー24内の冷却水による空気の置換が完了したと判断できる場合には、ECU40は、ステップ214にて電熱線66aへの通電を停止した後に、第2開閉バルブ56を開き、かつ、ウォーターポンプ52の駆動を開始する(ステップ216)。
Next, the
既述したように、インタークーラー24内が空気だけで満たされていると、吸入ガスの冷却機能が発揮されない。以上説明した図5に示すルーチンによれば、インタークーラー24内に空気を充填させた後に、冷却水量Vwを超えない範囲内の量でインタークーラー24内に冷却水が供給される(戻される)。これにより、吸入ガスの温度を露点以下に低下させないだけの量の熱が吸入ガスから冷却水に伝達される。その結果、電熱線66aを利用した冷却水の昇温だけでインタークーラー24内での凝縮水が発生しない状況を作り出す場合と比べて早い段階から、吸入ガスの温度が露点以下となるのを防止できる適切な範囲内で吸入ガスの冷却を開始することができる。このため、インタークーラー24内を空気で満たしている場合と比べて出力性能の低下を抑制することができる。さらに、電熱線66aだけを利用して冷却水を昇温させる場合と比べ、吸入ガスから冷却水への伝熱を利用して、冷却水全体の早期昇温を実現することができる。これにより、タンク66内での温調時間の短縮(電熱線66aへの通電時間の短縮)による燃費改善(節電)を図ることもできる。
As described above, if the
ところで、上述した実施の形態2においては、インタークーラー24内の冷却水を空気によって置換し終えた後に、冷却水量Vwを超えない範囲内の量でインタークーラー24内に冷却水を戻すようにしている。このような手法に代え、吸入ガスの熱容量と冷却水温度次第では、インタークーラー24内に空気を導入する際に冷却水量Vwを超えない範囲内の量の冷却水をインタークーラー24内に残すようにしてもよい。
By the way, in Embodiment 2 mentioned above, after finishing the replacement of the cooling water in the
なお、上述した実施の形態2においては、ECU40が上記ステップ202〜210の一連の処理を実行することにより前記第3の発明における「第2の制御手段」が実現されている。
In the second embodiment described above, the “second control means” according to the third aspect of the present invention is implemented when the
実施の形態3.
次に、図6を参照して、本発明の実施の形態3について説明する。
図6は、本発明の実施の形態3におけるインタークーラー冷却水回路70の構成を説明するための図である。なお、図6において、上記図2に示す構成要素と同一の要素については、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。また、実施の形態3の内燃機関は、インタークーラー冷却水回路60がインタークーラー冷却水回路70に置き換えられている点を除き、実施の形態1の内燃機関10と同様に構成されているものとする。また、図6の上下方向は、鉛直方向での上下方向に対応している。
Embodiment 3 FIG.
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 6 is a diagram for illustrating a configuration of an intercooler
本実施形態のインタークーラー冷却水回路70では、ウォーターポンプ52に代え、逆回転が可能なウォーターポンプ72が備えられている。ウォーターポンプ72は上述したECU40に電気的に接続されており、ここでは電動式であるものとする。
In the intercooler
また、インタークーラー冷却水回路70では、図6に示すように、タンク66はインタークーラー24よりも鉛直方向下方に配置されている。また、タンク66とインタークーラー24とを繋ぐインタークーラー冷却水回路70の部位は、タンク66からインタークーラー24に向かうにつれて鉛直方向の位置が高くなるように構成されている。なお、このような構成は、インタークーラー24内に冷却水が充填され、かつタンク66内が空気で満たされている状況において第1開閉バルブ54を開いた際に冷却水が落差を利用してインタークーラー24からタンク66に導かれ、それに伴い、空気がタンク66からインタークーラー24に導かれるようになっていれば、図6に示すように当該部位がインタークーラー24からタンク66に向けて真下に延びることまでは必須ではない。なお、インタークーラー24の出口とラジエーター62の入口とを繋ぐインタークーラー冷却水回路70の取り回し次第では、ラジエーター62側に空気が流出しないようにするためにインタークーラー24の出口近傍に開閉バルブを適宜追加してもよい。同様に、ウォーターポンプ72とタンク66とを繋ぐインタークーラー冷却水回路70の取り回し次第では、ウォーターポンプ72側に空気が流出しないようにするためにタンク66の入口近傍に開閉バルブを適宜追加してもよい。
Moreover, in the intercooler
以上説明した構成を採用している場合であっても、次のような「第1の流体置換動作」を行うことにより、インタークーラー24内の冷却水を空気によって置換するとともに、タンク66内の空気を冷却水によって置換することができる。すなわち、インタークーラー24内に冷却水が充填され、かつタンク66内に空気が充填されている状況下において第2開閉バルブ56が閉じ、かつウォーターポンプ72が停止した状態で第1開閉バルブ54を開くようにする。これにより、インタークーラー24とタンク66との高低差によって、タンク66内の空気がインタークーラー24に向けて上昇するとともに、インタークーラー24内の冷却水がタンク66に向けて落下する。したがって、上記の置換が可能となる。
Even when the configuration described above is employed, by performing the following “first fluid replacement operation”, the cooling water in the
また、インタークーラー24内に空気が充填され、かつタンク66内に冷却水が充填されている状況下において第1開閉バルブ54が開き、かつ第2開閉バルブ56が閉じている状態でウォーターポンプ72を逆転方向に駆動することにより、次のような「第2の流体置換動作」が実現される。すなわち、ウォーターポンプ72の作用によって、タンク66内の冷却水がウォーターポンプ72側に吸い出されるとともに、インタークーラー24内の空気がインタークーラー24の出口側から流入する冷却水によってタンク66側に押し出される。タンク66への空気の充填が完了するまでこのような動作を行うことによって、インタークーラー24内の空気が冷却水によって置換されるとともに、タンク66内の冷却水が空気によって置換される。
Further, the
以上説明したように、実施の形態1、2とは異なり、タンク66がインタークーラー24よりも鉛直方向下方に配置されている本実施形態の構成であっても、上述した動作を行うことによってインタークーラー24とタンク66との間で冷却水と空気とを置換させることができる。したがって、本実施形態の構成に対して上記図4もしくは図5に示すルーチンと同様のルーチンに従う制御を適用することにより、上述した実施の形態1もしくは2と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態の構成は、車両搭載上の制約からインタークーラー24の上方にタンク66の設置スペースを確保できない場合に用いる構成として好適である。
As described above, unlike the first and second embodiments, even if the configuration of this embodiment in which the
ところで、上述した実施の形態3の構成と同様にタンク66がインタークーラー24よりも鉛直方向下方に配置されている構成において、図6に示す構成とは異なり、タンク66をインタークーラー24の下流側(インタークーラー24とラジエーター62との間の部位)に配置するようにしてもよい。このような構成によれば、インタークーラー24内に充填されている空気をタンク66内に戻す際には、ウォーターポンプを正転方向に駆動すればよくなる。このため、この構成の場合には、ウォーターポンプ72のように逆回転可能なウォーターポンプを備える必要はなく、例えば、ウォーターポンプ52のように一方向にのみ回転可能なウォーターポンプを備えていればよい。
By the way, in the configuration in which the
実施の形態4.
次に、図7を参照して、本発明の実施の形態4について説明する。
図7は、本発明の実施の形態4におけるインタークーラー冷却水回路80の構成を説明するための図である。なお、図7において、上記図6に示す構成要素と同一の要素については、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。また、実施の形態4の内燃機関は、インタークーラー冷却水回路60がインタークーラー冷却水回路80に置き換えられている点を除き、実施の形態1の内燃機関10と同様に構成されているものとする。また、図7の上下方向は、鉛直方向での上下方向に対応している。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 7 is a diagram for explaining a configuration of an intercooler
本実施形態のインタークーラー冷却水回路80においても、実施の形態3と同様に、逆回転が可能なウォーターポンプ72が備えられている。そのうえで、インタークーラー冷却水回路80では、図7に示すように、タンク66とインタークーラー24とは鉛直方向の高さが同等となるように構成されている。
Also in the intercooler
さらに、第1経路64aにおけるタンク66よりもウォーターポンプ72に近い部位には、開閉バルブ82が備えられている。また、インタークーラー24の出口近傍のインタークーラー冷却水回路80にも、開閉バルブ84が備えられている。これらの開閉バルブ82、84は上述したECU40に電気的に接続されており、ここでは電磁式であるものとする。開閉バルブ82を備えていることにより、インタークーラー冷却水回路80の流路の取り回しによらずに、タンク66内に空気が充填されているときに空気がウォーターポンプ72側に流出することを確実に防止することができる。同様に、開閉バルブ84を備えていることにより、流路の取り回しによらずに、インタークーラー24内に空気が充填されているときに空気がラジエーター62側に流出することを確実に防止することができる。なお、流路の取り回し次第で開閉バルブ82、84が不要である場合には、開閉バルブ82、84は必ずしも備えていなくてもよい。
Further, an opening / closing
以上説明した構成を採用している場合であっても、次のような「第1の流体置換動作」を行うことにより、インタークーラー24内の冷却水を空気によって置換するとともに、タンク66内の空気を冷却水によって置換することができる。すなわち、インタークーラー24内に冷却水が充填され、かつタンク66内に空気が充填されている状況下において第1開閉バルブ54および開閉バルブ82、84が開き、かつ第2開閉バルブ56が閉じている状態でウォーターポンプ72を正転方向に駆動する。これにより、ウォーターポンプ72の作用によって、インタークーラー24内の冷却水がラジエーター62側に吸い出されるとともに、タンク66内の空気がウォーターポンプ72側から流入する冷却水によってインタークーラー24側に押し出される。インタークーラー24への空気の充填が完了するまでこのような動作を行うことによって、上記の置換が可能となる。
Even when the configuration described above is employed, by performing the following “first fluid replacement operation”, the cooling water in the
また、インタークーラー24内に空気が充填され、かつタンク66内に冷却水が充填されている状況下において第1開閉バルブ54および開閉バルブ82、84が開き、かつ第2開閉バルブ56が閉じている状態でウォーターポンプ72を逆転方向に駆動することにより、次のような「第2の流体置換動作」が実現される。すなわち、ウォーターポンプ72の作用によって、タンク66内の冷却水がウォーターポンプ72側に吸い出されるとともに、インタークーラー24内の空気がインタークーラー24の出口側から流入する冷却水によってタンク66側に押し出される。タンク66への空気の充填が完了するまでこのような動作を行うことによって、インタークーラー24内の空気が冷却水によって置換されるとともに、タンク66内の冷却水が空気によって置換される。
Further, in a situation where the
以上説明したように、実施の形態1〜3とは異なり、タンク66とインタークーラー24とは鉛直方向の高さが同等とされている本実施形態の構成であっても、上述した動作を行うことによってインタークーラー24とタンク66との間で空気を移動させることができる。したがって、本実施形態の構成に対して上記図4もしくは図5に示すルーチンと同様のルーチンに従う制御を適用することにより、上述した実施の形態1もしくは2と同様の効果を得ることができる。なお、上述した実施の形態1のようにタンク66がインタークーラー24よりも鉛直方向上方に配置される場合であっても、タンク66とインタークーラー24との間の冷却水回路の取り回し次第では、図3に示す構成のように第1開閉バルブ54を開く動作だけで高低差を利用してタンク66内の冷却水をインタークーラー24内の空気と置き換えることが困難な場合も想定され得る。そのような場合には、本実施形態の構成を採用することが好適である。このことは、実施の形態1の構成だけでなく実施の形態3の構成に対しても同様にいえる。
As described above, unlike the first to third embodiments, the
その他.
ところで、上述した実施の形態1〜4においては、エンジン本体10aを冷却するためのエンジン冷却水回路と独立したインタークーラー冷却水回路60等を備える構成を例に挙げて説明を行った。しかしながら、インタークーラー24とタンク66との間での空気の移動を利用してインタークーラー24の冷却機能を制御するための構成は、上記の構成に限らず、例えば、以下の図8に示すように1系統の冷却水回路90に対して適用されるものであってもよい。
Others.
By the way, in Embodiment 1-4 mentioned above, it demonstrated exemplifying the structure provided with the intercooler
図8は、本発明の変形例における冷却水回路90の構成を説明するための図である。なお、図8において、上記図2に示す構成要素と同一の要素については、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。また、冷却水回路90を備える内燃機関は、インタークーラー冷却水回路60を含む2系統の冷却水回路が1系統の冷却水回路90に置き換えられている点を除き、実施の形態1の内燃機関10と同様に構成されているものとする。
FIG. 8 is a view for explaining the configuration of the cooling
図8に示すように、冷却水回路90は、一部の流路を共有する態様でエンジン冷却水回路90aとインタークーラー冷却水回路90bとを備えている。エンジン本体10aには、クランク軸(図示省略)の駆動力を利用して回転するウォーターポンプ92が取り付けられている。ウォーターポンプ92の駆動によって冷却水回路90の全体に冷却水を循環させられるようになっている。すなわち、このウォーターポンプ92がインタークーラー冷却水回路90b内での冷却水の循環をも担っている。また、エンジン冷却水回路90aには、冷却水回路90の全体を流通する冷却水を冷却するためのラジエーター94が配置されている。すなわち、このラジエーター94がインタークーラー冷却水回路90b内を流れる冷却水の冷却をも担っている。
As shown in FIG. 8, the cooling
一方、インタークーラー冷却水回路90bは、エンジン本体10aの冷却水出口とラジエーター94の入口との間の部位においてエンジン冷却水回路90aから分岐し、ラジエーター94の出口とエンジン本体10aの冷却水入口との間の部位においてエンジン冷却水回路90aに再び合流するように構成されている。インタークーラー冷却水回路90bとエンジン冷却水回路90aとの分岐点には、エンジン冷却水回路90aのみで冷却水が循環する流路形態と、エンジン冷却水回路90aおよびインタークーラー冷却水回路90bの双方で冷却水が循環する流路形態との間で、冷却水の流路形態を切り替えるための切替バルブ96が備えられている。切替バルブ96は、インタークーラー冷却水回路90bとエンジン冷却水回路90aとの他方の分岐点に配置されていてもよい。
On the other hand, the intercooler
冷却水回路90に関して、インタークーラー24とタンク66周りの構成については、図2、3に示す実施の形態1の構成を採用することができる。なお、ウォーターポンプ92を電動式とする等の変更を行ってインタークーラー冷却水回路90b内で冷却水を通常と逆方向に切り替え可能に構成されている場合であれば、インタークーラー24とタンク66周りの構成として、実施の形態1のものだけでなく、実施の形態3、4の構成も採用することができる。
Regarding the cooling
上述した冷却水回路90では、インタークーラー冷却水回路90b内にエンジン本体10aが介在している。このため、この構成では、エンジン本体10aが冷却水に熱エネルギーを供給する熱エネルギー供給手段に相当する。したがって、本構成では、エンジン本体10aのみを熱エネルギー供給手段として利用してもよいし、あるいはエンジン本体10aとともに、電熱線66aなども併用してもよい。
In the
また、図8に示す構成に対して上記図4もしくは図5に示すルーチンと同様のルーチンに従う制御を適用することにより、上述した実施の形態1もしくは2と同様の効果を得ることができる。ただし、本構成では、インタークーラー冷却水回路90b内で冷却水の循環を停止させる動作としては、上述したウォーターポンプ52等を停止することに代え、エンジン冷却水回路90aのみで冷却水が循環する流路形態が得られるように切替バルブ96を制御することが相当する。
Further, by applying the control according to the routine similar to the routine shown in FIG. 4 or 5 to the configuration shown in FIG. 8, the same effect as in the first or second embodiment described above can be obtained. However, in this configuration, the operation of stopping the circulation of the cooling water in the intercooler
また、上述した実施の形態1〜4においては、タンク66内に冷却水が存在する場合に電熱線66aを利用して当該タンク66内の冷却水を加熱することとしている。しかしながら、本発明における熱エネルギー供給手段は、インタークーラー冷却水回路内の冷却水に熱エネルギーを供給するものであれば上記の電熱線66a等に限らず、例えば、インタークーラー冷却水回路内を循環する冷却水による冷却対象機器(例えば、ターボ過給機22)であってもよい。なお、このような冷却対象機器を用いた外部からの受熱を利用する場合には、実施の形態1の制御であればステップ112において冷却水の昇温の度合いを判断するために、実施の形態2の制御であればステップ202において上記冷却水量wを算出するために、タンク水温センサ46に代え、インタークーラー冷却水回路中の適切な場所に水温センサを別途備えることが好ましい。そして、外部からの受熱を利用する場合の制御ルーチンを示すフローチャートとしては、上記図4および図5から電熱線66aの通電に関する処理を取り除いたものが該当する。
また、実施の形態2の制御は、既述したように、インタークーラー24内の空気を冷却水によって置換していく際に、インタークーラー24内の冷却水量が冷却水量Vwを超えない範囲内で冷却水がインタークーラー24内に徐々に戻されるように第1開閉バルブ54を制御するというものである。この実施の形態2の制御を実行するうえでは、上記熱エネルギー供給手段の存在は必須ではない。すなわち、上記の熱エネルギー供給手段を備えずに吸入ガスからの伝熱のみを利用してインタークーラー24内の冷却水を温めつつ、インタークーラー24内の冷却水量が冷却水量Vwを超えない範囲内で冷却水をインタークーラー24内に徐々に戻すものであってもよい。
Moreover, in Embodiment 1-4 mentioned above, when the cooling water exists in the
Further, as described above, when the air in the
また、上述した実施の形態1〜4においては、インタークーラー24とタンク66とが別体で構成されている例について説明を行った。しかしながら、本発明におけるタンクは、上記の例とは異なり、タンクとインタークーラーとの間に存在する流路を含めて、インタークーラーと一体的に構成されていてもよい。
Moreover, in Embodiment 1-4 mentioned above, the example in which the
また、上述した実施の形態1〜4においては、インタークーラー24とタンク66との間で移動させる気体として空気を例に挙げて説明を行ったが、本発明の対象となる気体は空気以外の気体であってもよい。
Moreover, in Embodiment 1-4 mentioned above, although air was mentioned as an example and the gas moved between the
10 内燃機関
10a エンジン本体
12 吸気通路
14 排気通路
16 エアクリーナ
18 エアフローメータ
20 吸気温度センサ
22 ターボ過給機
22a ターボ過給機のコンプレッサ
22b ターボ過給機のタービン
24 インタークーラー
26 スロットルバルブ
28 排気浄化触媒
30 EGR装置
32 EGR通路
34 EGRクーラー
36 EGRバルブ
40 ECU(Electronic Control Unit)
42 クランク角センサ
44 I/C水温センサ
46 タンク水温センサ
48 燃料噴射弁
50 点火装置
52、72、92 ウォーターポンプ
54 第1開閉バルブ
56 第2開閉バルブ
60、70、80、90b インタークーラー冷却水回路
62、94 ラジエーター
64 並列経路
64a 並列経路の第1経路
64b 並列経路の第2経路
66 タンク
66a タンクの電熱線
82、84 開閉バルブ
90 冷却水回路
90a エンジン冷却水回路
96 切替バルブ
DESCRIPTION OF
42 Crank angle sensor 44 I / C
Claims (6)
前記インタークーラーに供給される冷却水が循環する冷却水回路と、
前記冷却水回路内で冷却水を循環させるウォーターポンプと、
前記冷却水回路内を流れる冷却水を冷却するラジエーターと、
を備える内燃機関であって、
前記冷却水回路は、前記インタークーラーと前記ウォーターポンプとの間の部位に、第1経路と第2経路とからなる並列経路が介在しており、
前記第1経路に設置され、冷却水と置換可能に気体が充填されるタンクと、
前記並列経路を流れる冷却水の経路を、前記第1経路と前記第2経路との間で切り替える流路切替手段と、
前記インタークーラーと前記タンクとの間で前記気体を移動させる流体置換手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関。 An intercooler for cooling the intake air;
A cooling water circuit through which the cooling water supplied to the intercooler circulates;
A water pump for circulating cooling water in the cooling water circuit;
A radiator for cooling the cooling water flowing in the cooling water circuit;
An internal combustion engine comprising:
In the cooling water circuit, a parallel path composed of a first path and a second path is interposed in a portion between the intercooler and the water pump,
A tank that is installed in the first path and is filled with a gas so as to be replaceable with cooling water;
Flow path switching means for switching the path of the cooling water flowing through the parallel path between the first path and the second path;
Fluid displacement means for moving the gas between the intercooler and the tank;
An internal combustion engine comprising:
前記タンクと前記インタークーラーとを繋ぐ前記冷却水回路は、前記インタークーラーから前記タンクに向かうにつれて鉛直方向の位置が高くなっていることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関。 The tank is disposed vertically above the intercooler,
2. The internal combustion engine according to claim 1, wherein a position of the cooling water circuit connecting the tank and the intercooler increases in a vertical direction from the intercooler toward the tank.
前記インタークーラー内に冷却水が存在する状況下において当該インタークーラー内でガスが冷却されて凝縮水が発生する場合に、前記流体置換手段を用いて前記タンク内の気体で前記インタークーラー内の冷却水を置き換える第1の制御手段と、
前記インタークーラー内に気体が存在する状況下において当該インタークーラー内に冷却水が導入されても当該インタークーラー内で凝縮水が発生しない場合に、前記流体置換手段を用いて前記インタークーラー内の気体を冷却水で置き換える第2の制御手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項1または2に記載の内燃機関。 Thermal energy supply means for supplying thermal energy to the cooling water in the cooling water circuit;
When the cooling water is present in the intercooler and the gas is cooled in the intercooler to generate condensed water, the cooling water in the intercooler is replaced with the gas in the tank using the fluid replacement means. First control means;
If no condensed water is generated in the intercooler even when cooling water is introduced into the intercooler in a situation where gas is present in the intercooler, the fluid replacement means is used to convert the gas in the intercooler with cooling water. A second control means to be replaced;
The internal combustion engine according to claim 1, further comprising:
前記インタークーラー内に気体が存在する状況下において当該インタークーラー内に冷却水が導入されても当該インタークーラー内で凝縮水が発生しない場合に、前記流体置換手段を用いて前記インタークーラー内の気体を冷却水で置き換える第2の制御手段と、
をさらに備え、
前記第2の制御手段は、前記インタークーラー内に気体が存在する場合に、冷却水が前記インタークーラー内に導入されてもガスが前記インタークーラー内で露点以下にまで冷却されない冷却水量を算出し、当該冷却水量を超えない範囲内で前記流体置換手段を用いて前記インタークーラー内の気体を冷却水で置き換えていくことを特徴とする請求項1または2に記載の内燃機関。 When the cooling water is present in the intercooler and the gas is cooled in the intercooler to generate condensed water, the cooling water in the intercooler is replaced with the gas in the tank using the fluid replacement means. First control means;
If no condensed water is generated in the intercooler even when cooling water is introduced into the intercooler in a situation where gas is present in the intercooler, the fluid replacement means is used to convert the gas in the intercooler with cooling water. A second control means to be replaced;
Further comprising
The second control means calculates an amount of cooling water that is not cooled to a dew point or less in the intercooler even when cooling water is introduced into the intercooler when gas is present in the intercooler. The internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the gas in the intercooler is replaced with cooling water by using the fluid replacement means within a range not exceeding the amount of water.
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