JP2020033916A - engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンに関し、特に、二重管構造体を含む排気通路を備えるエンジンに関する。 The present invention relates to an engine, and more particularly to an engine having an exhaust passage including a double pipe structure.
特開昭60−78925号公報(特許文献1)には、二重管構造体を含む排気通路を備えるエンジンが開示されている。二重管構造体は、内管と、外管と、内管および外管の間に形成される中間空間とを有する。排気ガスは内管内を流れる。内管の表面(内面)は排気ガスに接し、外管の表面(外面)は大気に接する。以下、排気通路に含まれる二重管構造体を、「排気二重管」とも称する。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-78925 (Patent Document 1) discloses an engine having an exhaust passage including a double pipe structure. The double pipe structure has an inner pipe, an outer pipe, and an intermediate space formed between the inner pipe and the outer pipe. Exhaust gas flows in the inner pipe. The surface (inner surface) of the inner tube is in contact with the exhaust gas, and the surface (outer surface) of the outer tube is in contact with the atmosphere. Hereinafter, the double pipe structure included in the exhaust passage is also referred to as “exhaust double pipe”.
ところで、排気二重管は、製法によって、以下に説明する第1および第2の排気二重管に大別される。 By the way, the exhaust double pipe is roughly classified into first and second exhaust double pipes described below according to a manufacturing method.
第1の排気二重管は、内管および外管に対応する2枚の金属板(たとえば、ステンレス鋼板)をプレス加工した後、得られた2枚のプレス加工品を溶接(TIG溶接、MIG溶接、レーザ溶接等)することによって製造される。上記特許文献1に記載される排気二重管は、第1の排気二重管である。
The first exhaust double pipe presses two metal plates (for example, stainless steel plates) corresponding to the inner pipe and the outer pipe, and then welds the obtained two pressed products (TIG welding, MIG welding). Welding, laser welding, etc.). The exhaust double pipe described in
一方、第2の排気二重管は、鋳造によって製造される鋳物である。鋳造によれば、複雑な構造を有する排気二重管を容易に製造できる。また、内管および外管を一体的に成形して、排気二重管をシームレス構造(継ぎ目が無い構造)にすることも可能である。 On the other hand, the second exhaust double pipe is a casting manufactured by casting. According to the casting, an exhaust double pipe having a complicated structure can be easily manufactured. Further, it is also possible to integrally form the inner pipe and the outer pipe to make the exhaust double pipe a seamless structure (seamless structure).
しかしながら、第2の排気二重管(すなわち、鋳物で形成された排気二重管)では、内管内を流れる高温の排気ガスによって外管が加熱され、外管の表面温度が高くなると、外管の表面が変質しやすくなる。 However, in the second exhaust double pipe (i.e., the exhaust double pipe formed of a casting), the outer pipe is heated by the high-temperature exhaust gas flowing in the inner pipe, and when the surface temperature of the outer pipe increases, the outer pipe increases. Surface is easily degraded.
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、鋳物で形成された二重管構造体を含む排気通路を備えるエンジンにおいて、温度上昇に起因する外管表面の変質を抑制することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an engine having an exhaust passage including a double-pipe structure formed of a casting in an engine having an outer pipe surface caused by a temperature rise. It is to suppress alteration.
本発明に係るエンジンは、燃焼により発生するエネルギーを利用して回転する出力軸を有するエンジン本体と、燃焼により生成される排気ガスが流れる排気通路と、減圧装置と、制御装置とを備える。排気通路は、二重管構造体を含む。二重管構造体は、鋳物で形成された内管および外管と、内管と外管との間に形成される中間空間とを有する。減圧装置は、中間空間を減圧するように構成される。制御装置は、減圧装置を制御するように構成される。そして、上記の制御装置は、外管の表面温度が許容温度を超えると判断される場合に、減圧装置により中間空間を減圧するように構成される。 The engine according to the present invention includes an engine body having an output shaft that rotates using energy generated by combustion, an exhaust passage through which exhaust gas generated by combustion flows, a pressure reducing device, and a control device. The exhaust passage includes a double pipe structure. The double pipe structure has an inner pipe and an outer pipe formed of a casting, and an intermediate space formed between the inner pipe and the outer pipe. The decompression device is configured to decompress the intermediate space. The control device is configured to control the pressure reducing device. The control device is configured to reduce the pressure in the intermediate space by the pressure reducing device when it is determined that the surface temperature of the outer tube exceeds the allowable temperature.
上記のエンジンでは、外管の表面温度が許容温度を超える(すなわち、温度上昇に起因する外管表面の変質が生じ得る)と判断される場合に、減圧装置によって中間空間が減圧される。中間空間が減圧されると、中間空間に存在する気体が少なくなる。これにより、中間空間の熱伝導率(ひいては、内管と外管との間の熱伝導率)が低くなる。このため、中間空間が減圧されているときには、中間空間の断熱作用により内管から外管へ熱が伝わりにくくなり、内管内を高温の排気ガスが流れていても、外管の表面温度が上昇しにくくなる。このため、減圧装置によって中間空間を減圧することで、温度上昇に起因する外管表面の変質を抑制することができる。 In the above-mentioned engine, when it is determined that the surface temperature of the outer tube exceeds the allowable temperature (that is, the outer tube surface may be degraded due to the temperature rise), the pressure in the intermediate space is reduced by the pressure reducing device. When the pressure in the intermediate space is reduced, the amount of gas existing in the intermediate space decreases. As a result, the thermal conductivity of the intermediate space (therefore, the thermal conductivity between the inner tube and the outer tube) is reduced. Therefore, when the intermediate space is depressurized, heat is hardly transmitted from the inner tube to the outer tube due to the heat insulating effect of the intermediate space, and the surface temperature of the outer tube increases even when high-temperature exhaust gas flows in the inner tube. It becomes difficult to do. Therefore, by decompressing the intermediate space by the decompression device, it is possible to suppress the deterioration of the outer tube surface due to the temperature rise.
上記の制御装置は、外管における所定部位の温度と、内管内を流れる排気ガスの温度と、エンジン本体の運転条件との少なくとも1つを用いて、外管の表面温度が許容温度を超えるか否かを判断するように構成されてもよい。 The above control device determines whether the surface temperature of the outer tube exceeds the allowable temperature by using at least one of the temperature of the predetermined portion in the outer tube, the temperature of the exhaust gas flowing in the inner tube, and the operating condition of the engine body. It may be configured to judge whether or not.
上記のパラメータを用いることで、外管の表面温度を十分な精度で実測または推定しやすくなる。特に、エンジン本体の運転条件を用いて外管の表面温度を推定する場合には、燃焼により排気ガスが生成される前に(または、排気ガスの生成と略同時に)排気温度(ひいては、外管の表面温度)を予測することができるため、外管の表面温度が許容温度を超えるか否かの判断を早期に行なって、減圧装置による減圧処理を早期に実行することが可能になる。 By using the above parameters, the surface temperature of the outer tube can be easily measured or estimated with sufficient accuracy. In particular, when the surface temperature of the outer tube is estimated using the operating conditions of the engine body, the exhaust gas temperature (or the outer tube before the exhaust gas is generated by combustion (or almost simultaneously with the generation of the exhaust gas)). Surface temperature), it is possible to determine early whether the surface temperature of the outer tube exceeds the permissible temperature and execute the decompression process by the decompression device at an early stage.
上記の減圧装置は、出力軸の回転力を利用して駆動されるポンプと、制御装置により開度を制御される制御弁とを含んでもよい。上記のポンプは、制御弁を介して中間空間に接続されてもよい。そして、上記の制御装置は、外管の表面温度が許容温度を超えると判断される場合には、制御弁を開いて、ポンプにより中間空間を減圧する一方、外管の表面温度が許容温度を超えないと判断される場合には、制御弁を閉じるように構成されてもよい。 The above-described pressure reducing device may include a pump driven by using the rotational force of the output shaft, and a control valve whose opening is controlled by the control device. The above pump may be connected to the intermediate space via a control valve. Then, when it is determined that the surface temperature of the outer tube exceeds the allowable temperature, the control device opens the control valve and depressurizes the intermediate space by the pump, while the surface temperature of the outer tube decreases the allowable temperature. The control valve may be configured to be closed when it is determined not to exceed.
上記構成では、エンジン本体の出力軸の回転力を利用してポンプが駆動されるため、ポンプの駆動源を別途設けなくてもよい。また、減圧装置による中間空間の減圧処理の実行/非実行を制御弁の開/閉によって容易に切り替えることができる。 In the above configuration, since the pump is driven by using the rotational force of the output shaft of the engine body, it is not necessary to separately provide a drive source for the pump. Further, the execution / non-execution of the pressure reduction processing of the intermediate space by the pressure reduction device can be easily switched by opening / closing the control valve.
なお、上記の制御弁について、「閉じた状態」は、全閉状態を意味し、「開いた状態」は、全閉状態ではない状態を意味する。また、上記の制御弁は、オンオフバルブ(弁開度が全開/全閉の2つの位置しかとることができない弁)であってもよいし、連続制御弁(全閉と全開との間を連続的に開度調整可能な弁)であってもよい。 In the above control valve, “closed state” means a fully closed state, and “open state” means a state other than the fully closed state. Further, the above control valve may be an on / off valve (a valve whose valve opening degree can take only two positions of full open / full close) or a continuous control valve (continuous control between full close and full open). The valve may be a valve whose opening degree can be automatically adjusted.
上記エンジンが、ブレーキ踏力を補助するマスターバックを備える車両に搭載される場合には、上記のポンプがマスターバック用の負圧を発生させるものであってもよい。 When the engine is mounted on a vehicle having a master back that assists the brake pedal force, the pump may generate a negative pressure for the master back.
車両において他の目的で使用しているポンプを利用して上記中間空間の減圧処理を行なうことで、中間空間の減圧処理を行なうためのポンプを別途設けなくてもよくなる。特に、マスターバックに用いられているポンプ(たとえば、真空ポンプ)は、優れた吸引性能を有するため、中間空間の減圧処理に適している。 By performing the decompression process of the intermediate space using a pump used for another purpose in the vehicle, it is not necessary to separately provide a pump for performing the decompression process of the intermediate space. In particular, a pump (for example, a vacuum pump) used for a master bag has excellent suction performance, and is therefore suitable for depressurizing the intermediate space.
上記の減圧装置は、中間空間に接続されて制御装置により制御される電動ポンプを含んでもよい。そして、上記の制御装置は、外管の表面温度が許容温度を超えると判断される場合には、電動ポンプを作動させることにより中間空間を減圧する一方、外管の表面温度が許容温度を超えないと判断される場合には、電動ポンプを停止させるように構成されてもよい。 The above-described pressure reducing device may include an electric pump connected to the intermediate space and controlled by the control device. When the controller determines that the surface temperature of the outer tube exceeds the allowable temperature, the controller reduces the pressure in the intermediate space by operating the electric pump, while the surface temperature of the outer tube exceeds the allowable temperature. When it is determined that there is no electric pump, the electric pump may be stopped.
上記のように、減圧装置が電動ポンプを用いて減圧処理を行なうように構成されることで、エンジン本体の状態とは無関係に電動ポンプを独立して駆動することが可能になる。また、減圧装置による中間空間の減圧処理の実行/非実行を電動ポンプの作動/停止によって容易に切り替えることができる。 As described above, since the pressure reducing device is configured to perform the pressure reducing process using the electric pump, the electric pump can be driven independently of the state of the engine body. Further, the execution / non-execution of the pressure reduction processing of the intermediate space by the pressure reduction device can be easily switched by operating / stopping the electric pump.
上記エンジンの排気通路に含まれる排気マニホールドおよび過給機の少なくとも一方が上記二重管構造体を有してもよい。たとえば、上記の排気通路が、エンジン本体に接続される排気マニホールドを含み、排気マニホールドの少なくとも一部が二重管構造体を有してもよい。また、上記エンジンが、排気通路を流通する排気ガスを利用してエンジン本体の吸気を過給する過給機をさらに備え、排気通路に含まれる二重管構造体の少なくとも一部が、過給機のハウジングによって形成されてもよい。 At least one of the exhaust manifold and the supercharger included in the exhaust passage of the engine may have the double pipe structure. For example, the exhaust passage may include an exhaust manifold connected to the engine body, and at least a part of the exhaust manifold may have a double pipe structure. The engine may further include a supercharger that supercharges intake air of the engine body using exhaust gas flowing through the exhaust passage, wherein at least a part of the double pipe structure included in the exhaust passage is supercharged. May be formed by the machine housing.
排気マニホールドと過給機のハウジングとの各々はエンジン本体の近くに配置されることが多く、排気流動性や放熱性などの観点から、鋳造によって複雑な構造とすることが要求されやすい。しかし、鋳物で形成された排気通路においては、前述のように、温度上昇に起因して外管表面の変質が生じ得る。こうした課題に関して、エンジンを前述の構成にすることで、減圧装置による中間空間の減圧処理によって、温度上昇に起因する外管表面の変質を抑制することができる。 Each of the exhaust manifold and the housing of the supercharger is often arranged near the engine body, and it is likely to require a complicated structure by casting from the viewpoint of exhaust fluidity and heat dissipation. However, in the exhaust passage formed by casting, as described above, the surface of the outer tube may be deteriorated due to a rise in temperature. With respect to such a problem, by using the above-described configuration of the engine, it is possible to suppress the deterioration of the outer tube surface due to the temperature rise by the decompression process of the intermediate space by the decompression device.
上記二重管構造体において内管および外管は鋳鉄で形成されていてもよい。そして、上記の制御装置は、外管の表面温度が許容温度を超えると判断される場合に、減圧装置により前記中間空間を真空状態にするように構成されてもよい。 In the double pipe structure, the inner pipe and the outer pipe may be formed of cast iron. The control device may be configured such that, when it is determined that the surface temperature of the outer tube exceeds the allowable temperature, the intermediate space is evacuated by a pressure reducing device.
強度、耐熱性、加工性、コストなどの観点から、鋳鉄は排気通路の材料として適している。しかし、鋳鉄は酸化しやすい。こうした課題に関して、減圧装置により中間空間を真空状態にすることで、中間空間における十分な断熱性を確保しやすくなり、ひいては温度上昇に起因する外管表面での鋳鉄の酸化を抑制しやすくなる。 From the viewpoints of strength, heat resistance, workability, cost, etc., cast iron is suitable as a material for the exhaust passage. However, cast iron is easily oxidized. With respect to such a problem, by setting the intermediate space to a vacuum state by the decompression device, it becomes easy to secure sufficient heat insulating properties in the intermediate space, and it is easy to suppress oxidation of cast iron on the outer tube surface due to a temperature rise.
上記二重管構造体において内管および外管は一体成形されていてもよい。
上記のように、内管および外管が一体成形されていることで、溶接等によって内管と外管とを接合しなくてもよくなり、中間空間における十分な気密性を確保しやすくなる。
In the above-mentioned double pipe structure, the inner pipe and the outer pipe may be integrally formed.
As described above, since the inner tube and the outer tube are integrally formed, it is not necessary to join the inner tube and the outer tube by welding or the like, and it is easy to secure sufficient airtightness in the intermediate space.
本発明によれば、鋳物で形成された二重管構造体を含む排気通路を備えるエンジンにおいて、温度上昇に起因する外管表面の変質を抑制することが可能になる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the engine provided with the exhaust passage including the double pipe structure formed of the casting, it becomes possible to suppress the deterioration of the outer pipe surface due to the temperature rise.
本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。 Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding portions have the same reference characters allotted, and description thereof will not be repeated.
図1は、本実施の形態に係るエンジン1の全体構成図である。図1を参照して、エンジン1は、たとえば走行のための動力発生装置として車両(たとえば、4輪自動車)に搭載される。図1に示すエンジン1は、直列4気筒ディーゼルエンジンである。ただし、エンジンの種類は、ディーゼルエンジンに限定されず、ガソリンエンジンであってもよい。また、図1に示すエンジンの構成は一例であり、適宜変更可能である。たとえば、直列以外の気筒レイアウト(たとえばV型あるいは水平型)にしてもよい。また、バンクや気筒の数も任意に変更できる。また、図1には一部のセンサしか示していないが、エンジン1の状態等を検出して制御装置200へ出力する各種センサ(たとえば、吸気圧センサ、排気圧センサ等)がさらに設けられていてもよい。また、エンジン1は、EGR(Exhaust Gas Recirculation)装置を備えていてもよい。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an
エンジン1は、エンジン本体10と、エアクリーナ20と、インタークーラ25と、吸気絞り弁26と、吸気マニホールド28と、過給機30と、排気マニホールド50とを備える。そして、エンジン1は、制御装置200によって制御される。以下、エンジン1において、流路として機能する配管等に関しては、上流側の一方端を「第1端」、下流側の他方端を「第2端」と称する。
The
エンジン本体10は、出力軸11と、複数の気筒12と、コモンレール14と、複数のインジェクタ16とを含む内燃機関である。
The engine
出力軸11は、燃焼により発生するエネルギーを利用して回転するように構成される。出力軸11は、たとえばクランクシャフトである。より具体的には、各気筒12内には、ピストン(図示せず)が設けられ、気筒12の内壁とピストンの頂部とによって燃焼室(燃料が燃焼する空間)が形成されている。燃焼室内で燃料の燃焼が行なわれると、燃焼により発生する熱エネルギーが運動エネルギーに変換され、ピストンが往復運動する。さらに、ピストンの往復運動は出力軸11のクランク機構によって回転運動に変換される。こうして、ピストンの往復運動に対応して出力軸11が回転する。そして、出力軸11の回転力が車両の駆動輪に伝達されることによって、駆動輪が駆動され、車両が走行する。出力軸11には、回転速度センサ108が設けられている。回転速度センサ108は、出力軸11の回転速度(エンジン回転速度)を検出し、その検出値NEを制御装置200へ出力する。
The
インジェクタ16は、燃焼室に燃料を供給するように構成される。より具体的には、気筒12ごとにインジェクタ16が設けられ、各インジェクタ16はコモンレール14に接続される。燃料タンク(図示せず)に貯留された燃料は、サプライポンプ(図示せず)により所定圧に加圧されてコモンレール14に供給される。コモンレール14に供給された燃料は、各インジェクタ16から所定のタイミングで燃焼室内に噴射される。インジェクタ16により噴射供給された燃料が燃焼室で燃焼することによって出力軸11にトルクが発生する。出力軸11は、こうして生成されるトルクで回転するように構成される。各インジェクタ16の噴射タイミングおよび燃料噴射量は、制御装置200によって制御される。
The
エアクリーナ20は、第1吸気管22の途中に設けられ、第1吸気管22の第1端に設けられる吸気口(図示せず)から吸入される空気に含まれる異物を除去するように構成される。第1吸気管22の第2端は、過給機30のコンプレッサ32の吸気流入口に接続され、コンプレッサ32の吸気流出口には、第2吸気管24の第1端が接続される。第1吸気管22と第2吸気管24とは、互いにコンプレッサ32のハウジング内に形成された吸気通路(図示せず)を介してつながっている。
The
インタークーラ25は、第2吸気管24の途中に設けられ、第2吸気管24を流通する空気を冷却するように構成される。インタークーラ25は、たとえば空冷式または水冷式の熱交換器である。
The
第3吸気管27の第1端はインタークーラ25に、第3吸気管27の第2端は吸気マニホールド28に接続されている。また、第3吸気管27の途中には吸気絞り弁26が設けられている。吸気絞り弁26は、バルブ、モータ、および開度センサ(スロットルポジションセンサ)等を含んで構成される。吸気絞り弁26の開度に応じて吸気マニホールド28へ供給される空気流量が変化する。吸気絞り弁26の開度は、制御装置200によって制御される。
A first end of the
吸気マニホールド28は、エンジン本体10の各気筒12の吸気ポート(図示せず)に連結される。各気筒12の燃焼室内においては、吸気マニホールド28から供給される吸気ガスと、インジェクタ16から供給される燃料とによって混合気が生成され、燃料が燃焼することによって排気ガスが生成される。燃焼により生成される排気ガスは、エンジン1の排気通路を流れて車外へ排出される。エンジン1の排気通路は、排気マニホールド50と、タービン36と、第1排気管54と、排気浄化装置56と、第2排気管58とを含む。
The
排気マニホールド50の第1端は、エンジン本体10の各気筒12の排気ポート(図示せず)に連結される。排気マニホールド50の第2端は、過給機30のタービン36の排気流入口に接続される。各気筒12の排気ポートから排出される排気ガスは、排気マニホールド50を通じてタービン36に供給される。
A first end of the
排気マニホールド50は二重管構造体を含む。この実施の形態では、排気マニホールド50の全体が二重管構造体になっている。排気マニホールド50は、内管51と外管52と中間空間Vsとを有する。中間空間Vsは、内管51と外管52との間に形成される空間である。排気ガスは内管51内を流れる。内管51の表面(内面)は排気ガスに接し、外管52の表面(外面)は大気に接する。
The
図2は、排気マニホールド50(二重管構造体)の一部を拡大して示す断面図である。図2を参照して、排気マニホールド50は、鋳造によって製造された鋳物である。排気マニホールド50は、内管51および外管52に加えてフランジ部53をさらに含む。図2には排気マニホールド50の一端のみを図示しているが、フランジ部53は、排気マニホールド50の両端に形成されている。内管51と外管52とは、互いにフランジ部53を介してつながっている。内管51、外管52、およびフランジ部53は、たとえば鋳鉄で形成されている。内管51および外管52の各々の厚さは、たとえば5mm程度である。排気マニホールド50は、シームレス構造の二重管構造体であり、内管51と外管52とフランジ部53とは、鋳造によって一体成形されている。気密性低下の要因になりやすい継ぎ目(溶接箇所等)が無いため、中間空間Vsは高い気密性を有する。これにより、中間空間Vsを減圧するときには、中間空間Vsの圧力を所望の圧力(たとえば、100Pa以下)まで早期に減圧することが可能になる。また、中間空間Vsの減圧処理を停止した後に、中間空間Vsを減圧停止時の圧力で維持しやすくなる。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a part of the exhaust manifold 50 (double pipe structure) in an enlarged manner. Referring to FIG. 2,
再び図1を参照して、エンジン1は、中間空間Vsを減圧するための減圧装置をさらに備える。減圧装置は、真空ポンプ60と真空配管61と制御弁62とを含んで構成される。真空配管61は、真空ポンプ60の負圧発生部と排気マニホールド50の中間空間Vsとを接続している。真空配管61は、減圧対象(この実施の形態では、中間空間Vs)から気体成分を吸引して減圧対象を減圧するための通路(減圧通路)として機能する。真空配管61の途中には制御弁62が設けられている。この実施の形態では、制御弁62として、制御装置200によってON(開)/OFF(閉)制御されるオンオフバルブを採用する。制御弁62は、たとえば電磁弁(ソレノイドバルブ)である。ただし、制御弁62は、上記オンオフバルブに限られず、中間開度にも調整可能な連続制御弁であってもよい。
Referring to FIG. 1 again,
真空ポンプ60は、出力軸11(たとえば、クランクシャフト)の回転力を利用して駆動される。真空ポンプ60は、出力軸11に連動するように出力軸11に連結される駆動部(たとえば、ロータ)を含み、出力軸11が回転することによって、真空ポンプ60の駆動部が駆動され、真空ポンプ60の所定の部位(負圧発生部)に負圧(大気圧よりも低い圧力)が発生する。出力軸11の回転力は、たとえばドライブギヤ(図示せず)を介して真空ポンプ60の駆動部に伝達される。ドライブギヤは、出力軸11と噛み合う他のギヤとともに、エンジン本体10のギヤボックス(図示せず)内に収容されている。
The
真空ポンプ60は、たとえばベーン式真空ポンプである。制御弁62は、真空ポンプ60による減圧処理(たとえば、真空引き)が行なわれるときにON状態(開いた状態)にされる。真空ポンプ60の作動中に制御弁62が開かれると、中間空間Vsに存在する気体成分等が真空配管61を通じて真空ポンプ60に吸引され、中間空間Vsが減圧される。なお、中間空間Vsの圧力を制御するために、中間空間Vsの圧力を検出する圧力センサを設けてもよい。
The
エンジン1が搭載される車両は、ブレーキ踏力(図示しないブレーキペダルを踏む力)を補助するマスターバック70を備える。マスターバック70は、負圧を利用した倍力装置である。真空ポンプ60は、マスターバック70用の負圧を発生させるように構成される。たとえば、マスターバック70は、内部圧力が負圧に保持される負圧室(図示せず)と、ブレーキペダルの操作に応じて内部圧力が変化する変圧室(図示せず)とを備え、これら負圧室と変圧室との内部圧力の差に応じてブレーキペダルに付与されたブレーキ踏力を増大させるように構成される。そして、マスターバック70の負圧室が図示しない制御弁(たとえば、制御装置200によって開閉制御される制御弁)を介して真空ポンプ60の負圧発生部に接続される。なお、負圧室の圧力を制御するために、負圧室の圧力を検出する圧力センサを設けてもよい。
The vehicle on which the
タービン36の排気流出口には、第1排気管54の第1端が接続されている。排気マニホールド50と第1排気管54とは、互いにタービン36のハウジング内に形成された排気通路(図示せず)を介してつながっている。また、第1排気管54の第2端は、排気浄化装置56の排気流入口に接続されている。
A first end of a
第1排気管54の所定部位(たとえば、排気浄化装置56の排気流入口付近)には、排気温センサ104が設けられている。排気温センサ104は、第1排気管54内を流れる排気ガスの温度を検出し、その検出値Tcを制御装置200へ出力する。
An exhaust
排気浄化装置56の例としては、PM(粒子状物質)除去フィルタ、NOx触媒、DPNR(Diesel Particlulate-NOx Reduction)が挙げられる。排気浄化装置56の排気流出口には、第2排気管58の第1端が接続されている。排気浄化装置56で浄化された排気ガスは、第2排気管58を通り、図示しないマフラー等を経由して車外に排出される。
Examples of the exhaust
エンジン1においては、コンプレッサ32とタービン36とによって過給機30(たとえば、可変ノズルターボ)が構成される。コンプレッサ32のハウジング内の吸気通路にはコンプレッサホイール34が設けられ、タービン36のハウジング内の排気通路にはタービンホイール38が設けられる。コンプレッサホイール34とタービンホイール38とは、連結軸35により連結されて一体的に回転する。コンプレッサホイール34は、タービン36を流通する排気ガスによってタービンホイール38とともに回転駆動され、第1吸気管22を通じてコンプレッサ32に吸入される空気を圧縮して第2吸気管24へ吐出する。これにより、エンジン本体10の吸気(すなわち、各気筒12の燃焼室に吸入される空気)が過給される。
In the
エンジン1は、エアフローメータ102と、吸気温センサ106と、水温センサ110と、アクセルペダルポジションセンサ112と、大気圧センサ114と、外気温センサ116とをさらに備える。
The
エアフローメータ102は、外部からエアクリーナ20を通じて取り込まれてエンジン本体10に供給される空気量(新気量)を検出し、その検出値FIを制御装置200へ出力する。吸気温センサ106は、吸気マニホールド28における吸気ガスの温度(吸気温度)を検出し、その検出値Tbを制御装置200へ出力する。水温センサ110は、エンジン本体10の冷却水の温度(エンジン冷却水温)を検出し、その検出値TEを制御装置200へ出力する。アクセルペダルポジションセンサ112は、アクセルペダル(図示せず)の踏込量(アクセル開度)を検出し、その検出値APを制御装置200へ出力する。大気圧センサ114は大気圧を検出し、その検出値Paを制御装置200へ出力する。外気温センサ116は外気温を検出し、その検出値Taを制御装置200へ出力する。
制御装置200は、演算装置としてのCPU(Central Processing Unit)と、記憶装置と、各種信号を入出力するための入出力ポートと(いずれも図示せず)を含んで構成される。記憶装置は、作業用メモリとしてのRAM(Random Access Memory)と、保存用ストレージ(ROM(Read Only Memory)、書き換え可能な不揮発性メモリ等)とを含む。制御装置200は、入力ポートに接続された各種機器および各種センサから信号を受信し、受信した信号に基づいて出力ポートに接続された各種機器(インジェクタ16等)を制御する。記憶装置に記憶されているプログラムをCPUが実行することで、各種制御が実行される。ただし、各種制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア(電子回路)で処理することも可能である。
The
ところで、自動車用エンジンの排気マニホールドとしては、ステンレス鋼製の排気マニホールドと、鋳鉄製の排気マニホールドとが知られている。このうち、鋳鉄製の排気マニホールドは、高温の排気ガスが流通したときに温度が上昇して表面が酸化しやすい。このため、鋳鉄製の排気マニホールドを採用する場合には、排気マニホールドの表面が酸化しないようにエンジンの燃焼条件(燃料噴射量および燃料噴射タイミング等)を調整して排気温度を低下させることが求められる。しかし、燃焼条件を決める上で、排気マニホールドの酸化防止の観点から上記のような制約を受けると、エンジンの出力性能や燃費性能などの観点から燃焼条件の最適化を図ることが難しくなるため、エンジンの性能を十分に発揮できなくなる可能性がある。 By the way, a stainless steel exhaust manifold and a cast iron exhaust manifold are known as exhaust manifolds for automobile engines. Among them, the surface of the exhaust manifold made of cast iron is easily oxidized due to a rise in temperature when high-temperature exhaust gas flows. For this reason, when employing a cast iron exhaust manifold, it is necessary to reduce the exhaust temperature by adjusting the combustion conditions (fuel injection amount and fuel injection timing, etc.) of the engine so that the surface of the exhaust manifold is not oxidized. Can be However, when determining the combustion conditions, if the above-described restrictions are imposed from the viewpoint of preventing the oxidation of the exhaust manifold, it becomes difficult to optimize the combustion conditions from the viewpoint of the engine output performance, fuel consumption performance, and the like. There is a possibility that the performance of the engine cannot be fully exhibited.
そこで、この実施の形態に係るエンジン1では、エンジン本体10に接続される排気マニホールド50として、鋳物(たとえば、鋳鉄)で形成された二重管構造体(図2参照)を採用し、以下に説明するような減圧制御を実行することで、排気マニホールド50内を高温の排気ガスが流通した場合でも排気マニホールド50の外管52の表面の変質(たとえば、酸化)を抑制することができるようにしている。
Therefore, in the
エンジン1において、制御装置200は、外管52の表面温度に相関するパラメータ(以下、「温度パラメータ」とも称する)を用いて外管52の表面温度が許容温度を超えるか否かを判断し、外管52の表面温度が許容温度を超えると判断される場合には、制御弁62を開いて真空ポンプ60により中間空間Vsを減圧する。中間空間Vsが減圧されると、中間空間Vsに存在する気体が少なくなる。これにより、中間空間Vsの熱伝導率(ひいては、内管51および外管52間の熱伝導率)が低くなる。このため、中間空間Vsが減圧されているときには、中間空間Vsの断熱作用により内管51から外管52へ熱が伝わりにくくなり、内管51内を高温の排気ガスが流れていても、外管52の温度(ひいては、外管52の表面温度)が上昇しにくくなる。このため、中間空間Vsを減圧することで、温度上昇に起因する外管52の表面の変質を抑制することができる。
In
また、制御装置200は、外管52の表面温度が許容温度を超えないと判断される場合には、減圧装置により中間空間Vsを減圧しない。より具体的には、制御弁62を閉じた状態にする。制御弁62を閉じることで、真空ポンプ60の負荷が小さくなり、エンジン1における損失(たとえば、エンジンフリクション)が低減される。このように、減圧装置による減圧処理の頻度を減らすことで、真空ポンプ60を駆動するために消費されるエネルギーの量が少なくなるため、エンジン1における燃費(燃料消費率)を向上させることができる。
When it is determined that the surface temperature of
温度パラメータとしては、たとえばエンジン本体10の運転条件を採用できる。エンジン本体10の運転条件は、エンジン本体10の運転時における燃焼室での燃焼条件(以下、単に「燃焼条件」とも称する)とエンジン本体10の状態(以下、単に「エンジン運転状態」とも称する)とを含む。燃焼条件およびエンジン運転状態の各々は、外管52の表面温度に相関するパラメータである。たとえば、燃焼室に供給される燃料の量(燃料噴射量)が多いほど、また燃焼室に供給される吸気ガスの温度(吸気温度)が高いほど、燃焼により生成される熱エネルギーが大きくなり、排気マニホールド50に排出される排気温度が高くなる傾向がある。さらに、燃焼時において、エンジン回転速度が高速であるほど、またエンジン冷却水温が高いほど、燃焼によって排気マニホールド50に排出される排気温度が高くなる傾向がある。そして、排気マニホールド50に排出される排気温度が高くなるほど外管52の表面温度が高くなる傾向がある。
As the temperature parameter, for example, the operating condition of the
上記のように、この実施の形態に係るエンジン1では、外管52の表面温度が許容温度を超えると判断される場合には、制御装置200によって中間空間Vsの減圧処理が行なわれる。これにより、排気マニホールド50における外管52の表面温度が過剰に上昇することが抑制される。すなわち、この実施の形態では、温度上昇に起因する外管52の表面の変質が生じ得るときに中間空間Vsの減圧処理が行なわれることによって、変質が生じないように外管52の表面温度が制御される。以下、図3を用いて、この実施の形態に係る外管表面の温度制御について説明する。
As described above, in
図3は、制御装置200により実行される外管表面の温度制御を説明するためのフローチャートである。このフローチャートに示される処理は、所定の制御周期毎にメインルーチン(図示せず)から呼び出されて繰り返し実行される。
FIG. 3 is a flowchart for explaining the temperature control of the outer tube surface performed by
図3を参照して、ステップ(以下、ステップを「S」と記載する)11にて、制御装置200は、エンジン本体10の運転条件(より特定的には、燃焼条件およびエンジン運転状態)を取得する。燃焼条件としては、たとえば燃料噴射量が取得される。また、エンジン運転状態としては、たとえばエンジン回転速度(回転速度センサ108の検出値NE)が取得される。
Referring to FIG. 3, at step (hereinafter, step is referred to as “S”) 11,
燃料噴射量は、制御装置200において、ユーザからの要求(たとえば、アクセルペダルポジションセンサ112の検出値AP)およびエンジン運転状態(たとえば、エンジン回転速度)などに基づいて算出される。たとえば、エンジン1の出力性能および/または燃費性能の観点から最適な燃焼条件(燃料噴射量、燃料噴射タイミング等)が算出される。算出された燃焼条件は、この図3の処理と並行して行なわれるインジェクタ16の制御において使用される。
The fuel injection amount is calculated by
S12にて、制御装置200は、上記S11で取得した燃料噴射量およびエンジン回転速度(温度パラメータ)を用いて、外管52の表面温度が許容温度を超えるか否かを判断する。以下、図4を参照して、S12の判断処理について説明する。
In S12,
図4は、燃料噴射量とエンジン回転速度と排気温度との関係を示す図である。図4中に示される数値は、予め実験によりエンジン運転条件(より特定的には、燃料噴射量およびエンジン回転速度で規定される条件)ごとに測定された排気マニホールド50内の排気温度である。
FIG. 4 is a diagram showing a relationship among a fuel injection amount, an engine rotation speed, and an exhaust gas temperature. The numerical values shown in FIG. 4 are exhaust gas temperatures in the
図4に示されるように、基本的には、燃料噴射量が多くなるほど、またエンジン回転速度が高速であるほど、排気温度は高くなる。排気温度が高くなるほど外管52の表面温度は高くなるため、この実施の形態では、エンジン運転条件から推定される排気温度が所定温度以上になるか否かに基づいて、外管52の表面温度が許容温度を超えるか否かが判断される。より具体的には、排気温度が650℃以上になる場合には、外管52の表面温度が許容温度を超えると判断され、排気温度が650℃未満になる場合には、外管52の表面温度が許容温度を超えないと判断される。
As shown in FIG. 4, basically, the higher the fuel injection amount and the higher the engine speed, the higher the exhaust gas temperature. Since the surface temperature of the
再び図3を参照して、S12において外管52の表面温度が許容温度を超えると判断される場合(S12にてYES)には、制御装置200は、S13において制御弁62をON状態(開いた状態)にする。制御弁62が開かれることによって、真空ポンプ60により中間空間Vsが減圧され、中間空間Vsが真空状態になる。他方、S12において外管52の表面温度が許容温度を超えないと判断される場合(S12にてNO)には、制御装置200は、S14において制御弁62をOFF状態(閉じた状態)にする。制御弁62が閉じられることで、真空ポンプ60と中間空間Vsとが連通しなくなる。このため、制御弁62が閉じた状態では、真空ポンプ60による中間空間Vsの減圧処理は行なわれない。
Referring again to FIG. 3, when it is determined in S12 that the surface temperature of
図5は、制御弁62の開閉制御(図3のS12〜S14)で用いられる制御マップを示す図である。この制御マップは、たとえば予め実験等によって作成されて制御装置200の記憶装置に記憶されている。
FIG. 5 is a diagram showing a control map used in the opening / closing control of the control valve 62 (S12 to S14 in FIG. 3). This control map is created in advance by an experiment or the like, for example, and stored in the storage device of the
図4とともに図5を参照して、図5に示す制御マップでは、排気温度が650℃以上になるエンジン運転条件(図4参照)には「ON」が、排気温度が650℃未満になるエンジン運転条件(図4参照)には「OFF」が規定されている。制御装置200は、こうした制御マップを参照して、制御弁62をエンジン運転条件(より特定的には、燃料噴射量およびエンジン回転速度で規定される条件)に応じた状態(ON/OFF)にする。これにより、排気温度が650℃以上になるエンジン運転条件では制御弁62が開かれ、排気温度が650℃未満になるエンジン運転条件では制御弁62が閉じられる。
Referring to FIG. 5 together with FIG. 4, in the control map shown in FIG. 5, the engine operating condition (see FIG. 4) in which the exhaust temperature becomes 650 ° C. or more is “ON”, and the engine in which the exhaust temperature becomes less than 650 ° C. “OFF” is defined as the operating condition (see FIG. 4). The
上記図3に示す一連の処理が繰り返し実行されることで、エンジン運転条件から外管52の表面温度が許容温度を超えると判断される場合(たとえば、排気温度が650℃以上になる場合)には、制御弁62がON状態(開いた状態)になる。これにより、真空ポンプ60によって中間空間Vsが減圧される。中間空間Vsが減圧されると、内管51内を高温の排気ガスが流れていても、外管52の表面温度が上昇しにくくなる。このため、真空ポンプ60によって中間空間Vsを減圧することで、温度上昇に起因する外管52の表面の変質(たとえば、鋳鉄の酸化)を抑制することができる。また、エンジン運転条件から外管52の表面温度が許容温度を超えないと判断される場合(たとえば、排気温度が650℃未満になる場合)には、制御弁62がOFF状態(閉じた状態)になる。これにより、真空ポンプ60を駆動するために消費されるエネルギーの量が少なくなり、エンジン1における燃費を向上させることができる。たとえば、エンジン本体10において暖機運転(たとえば、アイドリング運転)が行なわれるときなどには、エンジン運転条件から外管52の表面温度が許容温度を超えないと判断される。
When the series of processes shown in FIG. 3 is repeatedly executed, when it is determined that the surface temperature of the
また、排気マニホールド50の中間空間Vsを真空状態(好ましくは、1Pa以下)にすることで、排気マニホールド50からの放射音(燃焼騒音)が低減される。これにより、エンジン1の静粛性が向上する。
Further, by setting the intermediate space Vs of the
上記実施の形態では、温度パラメータとして、燃焼条件(より特定的には、燃料噴射量)およびエンジン運転状態(より特定的には、エンジン回転速度)を採用している。燃焼条件およびエンジン運転状態から、高い精度で外管の表面温度を推定することができる。しかも、こうした推定方法によれば、燃焼により排気ガスが生成される前に排気温度(ひいては、外管52の表面温度)を予測することができるため、外管52の表面温度が許容温度を超えるか否かの判断を早期に行なって、減圧装置による減圧処理を早期に実行することが可能になる。なお、制御装置200は、燃料噴射量およびエンジン回転速度に加えて、吸気温度(吸気温センサ106の検出値Tb)およびエンジン冷却水温(水温センサ110の検出値TE)なども考慮して、外管52の表面温度が許容温度を超えるか否かを判断するように構成されてもよい。
In the above embodiment, the combustion condition (more specifically, the fuel injection amount) and the engine operating state (more specifically, the engine speed) are adopted as the temperature parameters. The surface temperature of the outer tube can be estimated with high accuracy from the combustion conditions and the engine operating state. In addition, according to such an estimation method, the exhaust gas temperature (and, consequently, the surface temperature of the outer tube 52) can be predicted before the exhaust gas is generated by combustion, so that the surface temperature of the
上記実施の形態において、真空ポンプ60は、エンジン本体10の出力軸11の回転力を利用して駆動されるため、エンジン本体10の運転時においては常に吸引を行なっている。しかし、減圧装置で用いられるポンプは、真空ポンプ60のようなエンジン本体10を駆動源とするポンプに限られず、電動ポンプであってもよい。図6は、減圧装置の変形例を示す図である。以下、図1に示したエンジン1との相違点を中心に、図6に示すエンジン1Aの減圧装置について説明する。
In the above embodiment, since the
図6を参照して、エンジン1Aは、真空ポンプ60および制御弁62の代わりに電動ポンプ60Aを備える。電動ポンプ60Aは、たとえば車載バッテリから電力の供給を受けるモータを駆動源とすることができる。電動ポンプ60Aの負圧発生部は、真空配管61を介して排気マニホールド50の中間空間Vsと接続されている。エンジン1Aは、図3の処理を実行する制御装置200Aを備える。ただし、S12において外管52の表面温度が許容温度を超えると判断される場合(S12にてYES)には、制御装置200Aは、S13において電動ポンプ60Aを作動させる。電動ポンプ60Aが作動することによって、電動ポンプ60Aにより中間空間Vsが減圧される。他方、S12において外管52の表面温度が許容温度を超えないと判断される場合(S12にてNO)には、制御装置200Aは、S14において電動ポンプ60Aを停止させる。電動ポンプ60Aが停止することで、電動ポンプ60Aによる中間空間Vsの減圧処理が行なわれなくなる。
Referring to FIG. 6,
図6に示すエンジン1Aでは、減圧装置が電動ポンプ60Aを用いて減圧処理を行なうため、エンジン本体10の状態とは無関係に電動ポンプ60Aを独立して駆動することができる。また、減圧装置による中間空間Vsの減圧処理の実行/非実行を電動ポンプ60Aの作動/停止によって容易に切り替えることができる。
In the
電動ポンプ60Aの停止時においては、中間空間Vsを開放することにより中間空間Vsに空気を入れてもよい。中間空間Vsに空気を入れる(たとえば、中間空間Vsの圧力を大気圧にする)ことで、中間空間Vsの熱伝導率が高くなるため、内管51の放熱性を高めることができる。中間空間Vsの熱伝導率が高くなると、内管51の熱が中間空間Vsおよび外管52を通じて外部へ放出されやすくなる。
When the
図6の例では、電動ポンプ60Aが弁を介さずに直接的に中間空間Vsに接続されているが、制御装置200Aによって開度調整(たとえば、開/閉制御)される真空バルブを真空配管61の途中に設けて、電動ポンプ60Aが真空バルブを介して中間空間Vsに接続されるようにしてもよい。そして、電動ポンプ60Aの停止時においては、真空バルブを閉じて中間空間Vsを密閉することにより中間空間Vsを減圧状態(たとえば、真空状態)で維持するようにしてもよい。
In the example of FIG. 6, the
二重管構造体の材料は、鋳鉄に限られず、鋳物である範囲で任意に変更できる。また、二重管構造体において内管と外管とをつなぐ部材は、フランジ部に限られない。また、排気通路において二重管構造体が適用される範囲および位置は任意に変更できる。たとえば、排気マニホールド50の一部(たとえば、特に温度上昇しやすい部位)のみが二重管構造体で形成されていてもよい。二重管構造体で形成される排気マニホールド50の部位は、フランジ部近傍の部位であってもよいし、フランジ部から離れた部位であってもよい。また、排気マニホールド50に代えて、または加えて、タービン36のハウジングが二重管構造体を有していてもよい。排気マニホールド50および過給機30の両方が二重管構造体を有する場合、排気マニホールド50の二重管構造体と、過給機30(より特定的には、タービン36)のハウジングによって形成される二重管構造体とは、互いにつながっていてもよいし、互いに離間していてもよい。
The material of the double pipe structure is not limited to cast iron, and can be arbitrarily changed as long as it is a casting. In addition, the member connecting the inner tube and the outer tube in the double tube structure is not limited to the flange portion. The range and position where the double pipe structure is applied in the exhaust passage can be arbitrarily changed. For example, only a part of the exhaust manifold 50 (for example, a part where the temperature is particularly likely to increase) may be formed of a double pipe structure. The portion of the
上記実施の形態では、温度パラメータとしてエンジン運転条件を採用しているが、外管52の表面温度が許容温度を超えるか否かの判断に用いられる温度パラメータは、エンジン運転条件に限定されず、外管52の表面温度に相関する他のパラメータであってもよい。温度パラメータは、外管52における所定部位の温度(たとえば、外管52の表面温度)であってもよいし、外管52と熱交換し得る部位の温度(たとえば、内管51内を流れる排気ガスの温度)であってもよい。たとえば、内管51よりも下流側の排気温度の実測値(排気温センサ104の検出値Tc)から、内管51内を流れる排気ガスの温度を推定することができる。
In the above embodiment, the engine operating condition is adopted as the temperature parameter. However, the temperature parameter used for determining whether the surface temperature of the
図7は、二重管構造体の変形例を示す図である。図7を参照して、この二重管構造体は、内管51A、外管52A、および接続部53Aを含む。内管51Aと外管52Aとは、互いに接続部53Aを介してつながっている。内管51Aと外管52Aと接続部53Aとは、鋳造によって一体成形されている。すなわち、内管51A、外管52A、および接続部53Aの各々は、鋳物で形成されている。
FIG. 7 is a view showing a modified example of the double pipe structure. Referring to FIG. 7, the double pipe structure includes an
外管52Aの表面には、外管52Aの表面温度を検出する温度センサ120が設けられている。温度センサ120の検出値は、制御装置200Bへ出力される。制御装置200Bは、温度センサ120の出力(すなわち、温度センサ120により検出された外管52Aの表面温度)を用いて、外管52Aの表面温度が許容温度を超えるか否かを判断するように構成される。
A
図8は、図7に示す制御装置200Bにより実行される外管表面の温度制御を説明するためのフローチャートである。以下、図3に示した処理との相違点を中心に、図8に示す処理について説明する。 FIG. 8 is a flowchart for explaining the temperature control of the outer tube surface performed by control device 200B shown in FIG. Hereinafter, the processing illustrated in FIG. 8 will be described, focusing on differences from the processing illustrated in FIG.
図8を参照して、この処理では、図3のS11の代わりに、S11Aが実行される。S11Aにて、制御装置200Bは、外管52Aの表面温度の実測値(温度センサ120の検出値)を取得する。そして、S12にて、制御装置200Bは、上記S11Aで取得した外管52Aの表面温度の実測値(温度パラメータ)を用いて、外管52Aの表面温度が許容温度を超えるか否かを判断する。たとえば、外管52Aの表面温度(実測値)が所定値以上である場合には、外管52Aの表面温度が許容温度を超えると判断され、外管52Aの表面温度(実測値)が所定値未満である場合には、外管52Aの表面温度が許容温度を超えないと判断される。制御装置200Bは、たとえば、図5に示した制御マップに代えて、外管52Aの表面温度と制御弁62の状態(ON/OFF)との関係を示す制御マップ(図示せず)を用いて、制御弁62の開閉制御を行なうことができる。
Referring to FIG. 8, in this process, S11A is executed instead of S11 in FIG. In S11A, control device 200B acquires the actual measured value of the surface temperature of
上記図8の処理によれば、温度センサ120の検出値から外管52Aの表面温度が許容温度を超えると判断される場合には、制御弁62がON状態(開いた状態)になる。これにより、温度上昇に起因する外管52Aの表面の変質を抑制することができる。温度センサ120の検出値から外管52Aの表面温度が許容温度を超えないと判断される場合には、制御弁62がOFF状態(閉じた状態)になる。これにより、エンジン1における燃費を向上させることができる。
According to the processing of FIG. 8, when it is determined from the detection value of the
上記S11Aにおいて、制御装置200Bは、温度センサ120の検出値を用いて外管52Aの表面温度が許容温度を超えるか否かを判断しているが、温度センサ120の検出値の代わりに、排気温センサ104の検出値Tc(図1)および外気温センサ116の検出値Ta(図1)を用いて外管52Aの表面温度が許容温度を超えるか否かを判断してもよい。
In S11A, the control device 200B determines whether or not the surface temperature of the
本発明のエンジンが適用される対象は、車両に限られず任意である。適用対象は、たとえば、他の乗り物(船、飛行機等)であってもよい。 A target to which the engine of the present invention is applied is not limited to a vehicle, and is arbitrary. The application target may be, for example, another vehicle (ship, airplane, or the like).
なお、上記した変形例は、その全部または一部を組み合わせて実施してもよい。
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
The above-described modifications may be implemented by combining all or some of them.
The embodiments and examples disclosed this time are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1,1A エンジン、10 エンジン本体、11 出力軸、12 気筒、14 コモンレール、16 インジェクタ、20 エアクリーナ、22 第1吸気管、24 第2吸気管、25 インタークーラ、26 弁、27 第3吸気管、28 吸気マニホールド、30 過給機、32 コンプレッサ、34 コンプレッサホイール、35 連結軸、36 タービン、38 タービンホイール、50 排気マニホールド、51,51A 内管、52,52A 外管、53 フランジ部、53A 接続部、54 第1排気管、56 排気浄化装置、58 第2排気管、60 真空ポンプ、60A 電動ポンプ、61 真空配管、62 制御弁、70 マスターバック、102 エアフローメータ、104 排気温センサ、106 吸気温センサ、108 回転速度センサ、110 水温センサ、112 アクセルペダルポジションセンサ、114 大気圧センサ、116 外気温センサ、120 温度センサ、200,200A,200B 制御装置、Vs 中間空間。 1, 1A engine, 10 engine body, 11 output shaft, 12 cylinder, 14 common rail, 16 injector, 20 air cleaner, 22 first intake pipe, 24 second intake pipe, 25 intercooler, 26 valve, 27 third intake pipe, 28 intake manifold, 30 supercharger, 32 compressor, 34 compressor wheel, 35 connecting shaft, 36 turbine, 38 turbine wheel, 50 exhaust manifold, 51, 51A inner pipe, 52, 52A outer pipe, 53 flange part, 53A connection part , 54 first exhaust pipe, 56 exhaust purification device, 58 second exhaust pipe, 60 vacuum pump, 60A electric pump, 61 vacuum pipe, 62 control valve, 70 master bag, 102 air flow meter, 104 exhaust temperature sensor, 106 intake temperature Sensor, 108 rotation speed sensor, 10 the water temperature sensor, 112 an accelerator pedal position sensor, 114 atmospheric pressure sensor, 116 the outside air temperature sensor, 120 temperature sensor, 200, 200A, 200B controller, Vs intermediate space.
Claims (9)
前記燃焼により生成される排気ガスが流れる排気通路とを備えるエンジンであって、
前記排気通路は、鋳物で形成された内管および外管と、前記内管と前記外管との間に形成される中間空間とを有する二重管構造体を含み、
前記エンジンは、
前記中間空間を減圧する減圧装置と、
前記減圧装置を制御する制御装置とをさらに備え、
前記制御装置は、前記外管の表面温度が許容温度を超えると判断される場合に、前記減圧装置により前記中間空間を減圧する、エンジン。 An engine body having an output shaft that rotates by utilizing energy generated by combustion,
An exhaust passage through which exhaust gas generated by the combustion flows,
The exhaust passage includes a double-pipe structure having an inner pipe and an outer pipe formed of a casting, and an intermediate space formed between the inner pipe and the outer pipe,
The engine is
A decompression device for decompressing the intermediate space,
A control device for controlling the pressure reducing device,
The engine, wherein the control device reduces the pressure in the intermediate space by the pressure reducing device when it is determined that the surface temperature of the outer tube exceeds the allowable temperature.
前記ポンプは、前記制御弁を介して前記中間空間に接続され、
前記制御装置は、前記外管の前記表面温度が前記許容温度を超えると判断される場合には、前記制御弁を開いて、前記ポンプにより前記中間空間を減圧する一方、前記外管の前記表面温度が前記許容温度を超えないと判断される場合には、前記制御弁を閉じる、請求項1または2に記載のエンジン。 The pressure reducing device includes a pump driven by using the rotational force of the output shaft, and a control valve whose opening is controlled by the control device,
The pump is connected to the intermediate space via the control valve,
When it is determined that the surface temperature of the outer tube exceeds the allowable temperature, the control device opens the control valve and depressurizes the intermediate space by the pump, while the surface of the outer tube is reduced. 3. The engine according to claim 1, wherein the control valve is closed when it is determined that the temperature does not exceed the allowable temperature.
前記ポンプは、前記マスターバック用の負圧を発生させる、請求項3に記載のエンジン。 Mounted on vehicles equipped with a master back that assists brake pedaling,
The engine according to claim 3, wherein the pump generates a negative pressure for the master bag.
前記制御装置は、前記外管の前記表面温度が前記許容温度を超えると判断される場合には、前記電動ポンプを作動させることにより前記中間空間を減圧する一方、前記外管の前記表面温度が前記許容温度を超えないと判断される場合には、前記電動ポンプを停止させる、請求項1または2に記載のエンジン。 The pressure reducing device includes an electric pump connected to the intermediate space and controlled by the control device,
The control device, when it is determined that the surface temperature of the outer tube exceeds the allowable temperature, depressurizes the intermediate space by operating the electric pump, while the surface temperature of the outer tube is reduced. The engine according to claim 1, wherein when it is determined that the temperature does not exceed the allowable temperature, the electric pump is stopped.
前記排気マニホールドの少なくとも一部が前記二重管構造体を有する、請求項1〜5のいずれか1項に記載のエンジン。 The exhaust passage includes an exhaust manifold connected to the engine body,
The engine according to any one of claims 1 to 5, wherein at least a part of the exhaust manifold has the double pipe structure.
前記排気通路に含まれる前記二重管構造体の少なくとも一部は、前記過給機のハウジングによって形成されている、請求項1〜6のいずれか1項に記載のエンジン。 A supercharger that supercharges intake air of the engine body using exhaust gas flowing through the exhaust passage;
The engine according to any one of claims 1 to 6, wherein at least a part of the double pipe structure included in the exhaust passage is formed by a housing of the supercharger.
前記制御装置は、前記外管の前記表面温度が前記許容温度を超えると判断される場合に、前記減圧装置により前記中間空間を真空状態にする、請求項1〜7のいずれか1項に記載のエンジン。 The inner pipe and the outer pipe are formed of cast iron,
The controller according to any one of claims 1 to 7, wherein, when it is determined that the surface temperature of the outer tube exceeds the allowable temperature, the controller sets the intermediate space in a vacuum state by the pressure reducing device. Engine.
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