JP2020118146A - Cooling device for engine - Google Patents

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Abstract

To prevent the occurrence of damage to an EGR cooler along with the temperature rise of cooling water in the EGR cooler.SOLUTION: A cooling device for an engine includes: a first cooling water pathway 62 running via an engine body; a second cooling water pathway 63 running via the engine body and an EGR cooler; a flow control valve 75 arranged in the middle of the second cooling water pathway 63; an operation part 101 for calculating a wall surface temperature of the engine body 1 and a temperature of cooling water in the EGR cooler 52; and a cooling water control part 103 for controlling the flow control valve 75. The cooling water control part 103 executes flow amount regulation control to set the flow amount in the second cooling water pathway 63 to be zero when the temperature of the engine body 1 is lower than a set wall surface temperature Ta (a set temperature), and avoids the execution of the flow amount regulation control when the temperature of the cooling water in the EGR cooler 52 is equal to or higher than a first threshold value temperature Tα.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、EGRガスを冷却するためのEGRクーラを備え、このEGRクーラに冷却液を循環させるエンジンの冷却装置に関する。 The present invention relates to an engine cooling device that includes an EGR cooler for cooling EGR gas and circulates a cooling liquid in the EGR cooler.

エンジン(内燃機関)の冷却装置では、エンジン(シリンダブロックなど)にウォータジャケットを設け、ウォータポンプの駆動により、ウォータジャケットを経由するように冷却水を循環させることで、エンジン全体を冷却する。エンジンがEGRクーラを備えている場合には、当該EGRクーラに用いられる冷却水は、エンジンの冷却を兼ねた冷却水である。すなわち、EGRクーラを冷却するための流路は、通常、エンジンの冷却を行うメインの冷却水回路から分岐し、EGRクーラを経由して前記冷却水回路に合流するように設けられる。但し、EGRクーラを冷却するための冷却水回路を、エンジンの冷却を行うメインの冷却水回路とは別個独立に設けた冷却装置も考えられている(例えば特許文献1)。 In a cooling device for an engine (internal combustion engine), a water jacket is provided in the engine (cylinder block or the like), and by driving a water pump, cooling water is circulated through the water jacket to cool the entire engine. When the engine includes an EGR cooler, the cooling water used for the EGR cooler is the cooling water that also serves to cool the engine. That is, the flow path for cooling the EGR cooler is normally provided so as to branch from the main cooling water circuit for cooling the engine and join the cooling water circuit via the EGR cooler. However, a cooling device in which a cooling water circuit for cooling the EGR cooler is provided independently of the main cooling water circuit for cooling the engine is also considered (for example, Patent Document 1).

特開2016−211408号公報JP, 2016-211408, A

エンジンの冷却装置では、暖機時にウォータポンプを停止させて(又は実質的に停止させた状態として)冷却水の流通を停止させ、暖機が進むと、ウォータポンプを作動させて冷却水の流通を開始させる制御が実行される。これは、燃焼室の温度上昇を促して、エンジンの燃焼状態を早期に安定化させるためである。 In an engine cooling device, the water pump is stopped (or substantially stopped) during warm-up to stop the flow of cooling water, and when warm-up progresses, the water pump is activated to distribute the flow of cooling water. The control for starting is executed. This is to accelerate the temperature rise of the combustion chamber and stabilize the combustion state of the engine early.

しかし、エンジンの運転状態によっては、冷却水の流通開始前に、排気通路から吸気通路へのEGRガスの還流が開始される場合がある。このような場合には、EGRクーラ内に滞留している冷却水の温度が上昇し、この温度上昇によりEGRクーラに部分的な変形が生じ、最悪の場合にはクラックが発生することが考えられる。このようなトラブルは未然に防止することが求められる。 However, depending on the operating state of the engine, the recirculation of the EGR gas from the exhaust passage to the intake passage may be started before the circulation of the cooling water is started. In such a case, the temperature of the cooling water staying in the EGR cooler rises, the temperature rise causes partial deformation of the EGR cooler, and in the worst case, cracks may occur. .. It is required to prevent such troubles in advance.

近年、火花点火をきっかけに混合気の一部を火炎伝播により強制的に燃焼(SI燃焼)させ、その他の混合気を自着火により燃焼(CI燃焼)させることを企図した部分圧縮着火燃焼(SPCCI燃焼)を実行させることが可能なエンジンが開発されているが、このようなエンジンでは、安定した燃焼状態を確保するために燃焼室の温度を比較的高い温度にすることが求められる。そのため、冷却水の実質的な流通の開始が一般的なエンジン(SI燃焼のみを実行させるエンジン)に比べて遅くなる傾向があり、前記トラブルの発生リスクが高くなることが予想される。 In recent years, partial compression ignition combustion (SPCCI) intended to combust a part of the air-fuel mixture compulsorily by flame propagation (SI combustion) and to combust other air-fuel mixture by self-ignition (CI combustion) triggered by spark ignition Although an engine capable of executing (combustion) has been developed, such an engine requires that the temperature of the combustion chamber be set to a relatively high temperature in order to ensure a stable combustion state. Therefore, the start of substantial circulation of the cooling water tends to be delayed as compared with a general engine (an engine that executes only SI combustion), and it is expected that the risk of occurrence of the above-mentioned trouble increases.

なお、このような不都合を解消するために、特許文献1に開示されるような冷却装置を採用することも考えられる。しかし、メインの冷却水回路とは別に、EGRクーラを冷却するための専用の冷却水回路を設けることは、重量増加に伴う燃費性能の悪化やコストアップなど、多くの解決すべき課題を伴うこととなり現実的ではない。 In addition, in order to eliminate such an inconvenience, it may be considered to employ a cooling device as disclosed in Patent Document 1. However, providing a dedicated cooling water circuit for cooling the EGR cooler in addition to the main cooling water circuit entails many problems to be solved such as deterioration of fuel efficiency performance and cost increase due to weight increase. It is not realistic.

本発明は、上記のような事情に鑑みて成されたものであり、冷間時のエンジンの燃焼安定性を確保しながら、EGRクーラ内の冷却水温の上昇に伴うEGRクーラの損傷を未然に防止できるようにする、ことを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and while the combustion stability of the engine during cold is ensured, damage to the EGR cooler due to a rise in the cooling water temperature in the EGR cooler is obviated. The purpose is to be able to prevent.

本発明の一局面に係るエンジンの冷却装置は、エンジン本体を経由して冷却水を循環させる第1冷却水経路と、エンジン本体を経由して冷却水を循環させる経路であって、前記第1冷却水経路から冷却水を分流させ、前記EGRクーラを経由させる第2冷却水経路と、前記第2冷却水経路の途中に配置される流量制御バルブと、前記エンジン本体の壁面温度を取得する第1温度取得部と、前記EGRクーラ内の冷却水の温度を取得する第2温度取得部と、前記流量制御バルブを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記エンジン本体の温度が予め設定された設定温度よりも低いときには、当該設定温度以上のときに比べて前記第2冷却水経路における冷却水の流量を低減する流量規制制御を実行するとともに、前記EGRクーラ内の冷却水の温度が、当該冷却水の沸騰を抑制するために予め設定された閾値温度以上であるときには、前記流量規制制御の実行を回避するものである。 An engine cooling device according to an aspect of the present invention includes a first cooling water path that circulates cooling water via an engine body and a path that circulates cooling water via the engine body. A second cooling water path for branching the cooling water from the cooling water path and passing through the EGR cooler, a flow control valve arranged in the middle of the second cooling water path, and a wall surface temperature of the engine body 1 temperature acquisition unit, a second temperature acquisition unit that acquires the temperature of the cooling water in the EGR cooler, and a control unit that controls the flow rate control valve, the control unit, the temperature of the engine body When the temperature is lower than the preset temperature, the flow rate restriction control is performed to reduce the flow rate of the cooling water in the second cooling water passage as compared to when the temperature is higher than the preset temperature, and the cooling water in the EGR cooler is also controlled. When the temperature is equal to or higher than the threshold temperature set in advance to suppress the boiling of the cooling water, execution of the flow rate regulation control is avoided.

この冷却装置では、エンジン本体の暖機時など、エンジン本体の温度が設定温度以下のときには、基本的に流量規制制御が実行される。これにより、エンジン本体に対して第2冷却水経路を通じて冷却水が導入されることが抑制され、エンジン本体の昇温が促進される。しかも、エンジン本体が設定温度に達する前であっても、EGRガスの還流が開始されることによりEGRクーラ内の冷却水の温度が閾値温度以上となるような場合には、流量規制制御が回避される。これにより、EGRクーラ内に滞留した冷却水の温度上昇が抑制され、当該温度上昇に起因するEGRクーラの損傷が未然に防止される。 In this cooling device, basically when the temperature of the engine body is equal to or lower than the set temperature, such as when the engine body is warmed up, the flow rate restriction control is basically executed. As a result, introduction of cooling water into the engine body through the second cooling water path is suppressed, and the temperature rise of the engine body is promoted. Moreover, even if the temperature of the cooling water in the EGR cooler becomes equal to or higher than the threshold temperature due to the start of the recirculation of the EGR gas even before the engine body reaches the set temperature, the flow rate regulation control is avoided. To be done. As a result, the temperature rise of the cooling water accumulated in the EGR cooler is suppressed, and damage to the EGR cooler due to the temperature rise is prevented.

なお、上記「流量規制制御の実行を回避する」とは、流量規制制御が未だ実行されていない場合は、当該制御を行わないことを意味し、既に流量規制制御が実行されている場合には、当該制御を停止することを意味する。 It should be noted that the above-mentioned "avoid execution of the flow rate regulation control" means that the flow rate regulation control is not performed if the flow rate regulation control is not yet executed, and that the flow rate regulation control is already executed. , Means stopping the control.

この冷却装置において、前記制御部は、前記エンジン本体の温度が前記設定温度よりも低いときには、前記第2冷却水経路の冷却水の流量を「0」にする一方、前記設定温度以上のときには、前記第2冷却水経路の冷却水の流量を第1流量とするとともに、前記流量規制制御の実行を回避するときには、前記第2冷却水経路の冷却水の流量を前記第1流量、又は当該第1流量よりも少ない第2流量とする。 In this cooling device, when the temperature of the engine body is lower than the set temperature, the control unit sets the flow rate of the cooling water in the second cooling water path to “0”, and when the temperature is equal to or higher than the set temperature, When the flow rate of the cooling water in the second cooling water path is set to the first flow rate and the execution of the flow rate restriction control is avoided, the flow rate of the cooling water in the second cooling water path is set to the first flow rate or the first flow rate. The second flow rate is smaller than the first flow rate.

この構成によると、流量規制制御の実行時には、第2冷却水経路を通じてエンジン本体に冷却水が導入されることが阻止され、これによりエンジン本体の昇温が効果的に促進される一方、流量規制制御の実行が回避されるときには、EGRクーラ内の冷却水の温度上昇が効果的に抑制される。 According to this configuration, when the flow rate control is executed, the cooling water is prevented from being introduced into the engine body through the second cooling water path, which effectively promotes the temperature rise of the engine body, while the flow rate regulation control is performed. When the execution of the control is avoided, the temperature rise of the cooling water in the EGR cooler is effectively suppressed.

この場合、前記閾値温度を第1閾値温度と定義すると、前記制御部は、前記EGRクーラ内の冷却水の温度が、前記第1閾値温度以上であってかつ当該第1閾値温度よりも高い第2閾値温度よりも低いときには、前記第2冷却水経路の冷却水の流量を前記第2流量とし、前記第2閾値温度以上であるときには、前記第2冷却水経路の冷却水の流量を前記第1流量とするのが好適である。 In this case, when the threshold temperature is defined as the first threshold temperature, the control unit controls the temperature of the cooling water in the EGR cooler to be equal to or higher than the first threshold temperature and higher than the first threshold temperature. When the temperature is lower than the second threshold temperature, the flow rate of the cooling water in the second cooling water path is the second flow rate, and when the temperature is equal to or higher than the second threshold temperature, the flow rate of the cooling water in the second cooling water path is the second flow rate. A flow rate of 1 is suitable.

この構成によれば、EGRクーラ内の冷却水の温度に応じて第2冷却水経路の流量が段階的に切り替えられる。そのため、第2冷却水経路を通じてエンジン本体に導入される冷却水の量を必要最小限に抑えながら、EGRクーラ内の冷却水の温度上昇を抑制することが可能となる。 According to this configuration, the flow rate of the second cooling water passage is switched stepwise according to the temperature of the cooling water in the EGR cooler. Therefore, it is possible to suppress the temperature rise of the cooling water in the EGR cooler while suppressing the amount of the cooling water introduced into the engine main body through the second cooling water path to a necessary minimum.

なお、EGRクーラ内の冷却水の温度は、センサにより直接検出するのが理想的であるが、実際にはスペースやコストの面で課題が多い。従って、上記各態様の冷却装置において、前記第2温度取得部は、EGRガスの温度及び流量と、冷却水の温度とに基づいて前記EGRクーラ内の冷却水の温度を推定することにより、当該冷却水の温度を取得するものであるのが好適である。 Ideally, the temperature of the cooling water in the EGR cooler should be directly detected by a sensor, but in reality there are many problems in terms of space and cost. Therefore, in the cooling device of each of the above aspects, the second temperature acquisition unit estimates the temperature of the cooling water in the EGR cooler based on the temperature and flow rate of the EGR gas and the temperature of the cooling water. It is preferable to acquire the temperature of the cooling water.

この構成によれば、上記のような課題を伴うことなく、比較的信頼性の高いEGRクーラ内の冷却水の温度を取得することが可能となる。 According to this configuration, it is possible to obtain the temperature of the cooling water in the EGR cooler, which is relatively reliable, without the above problems.

上記各態様の冷却装置において、前記エンジン本体は、シリンダブロックとシリンダヘッドとを備え、前記第1冷却水経路は、前記シリンダブロック、前記シリンダヘッドの燃焼室側及びラジエータの間で冷却水を循環させるように設けられ、前記第2冷却水経路は、前記シリンダブロック、前記シリンダヘッドの排気ポート周辺及び前記EGRクーラの間で冷却水を循環させるように設けられている。 In the cooling device of each of the above aspects, the engine body includes a cylinder block and a cylinder head, and the first cooling water passage circulates cooling water between the cylinder block, the combustion chamber side of the cylinder head, and a radiator. The second cooling water passage is provided so as to circulate the cooling water between the cylinder block, the exhaust port periphery of the cylinder head, and the EGR cooler.

この構成によれば、温感時にはエンジン本体を効果的に冷却しつつ、冷間状態におけるエンジン始動には、EGRクーラ内に滞留した冷却水の温度上昇に起因するEGRクーラの損傷を未然に防止することが可能となる。 According to this configuration, while the engine body is effectively cooled when the temperature is feeling, damage to the EGR cooler due to the temperature rise of the cooling water accumulated in the EGR cooler is prevented when the engine is started in the cold state. It becomes possible to do.

なお、上記各態様の冷却装置において、前記エンジンは、少なくとも低負荷低回転の運転領域では、前記燃焼室内の混合気の一部を点火プラグによる点火点から火炎伝播によりSI燃焼させるとともにその他の混合気を自着火によりCI燃焼させる部分圧縮着火燃焼が実行されるものである。 In the cooling device of each of the above aspects, in the engine, at least in an operation region of low load and low rotation, a part of the air-fuel mixture in the combustion chamber is SI-combusted by flame propagation from an ignition point by a spark plug, and other mixture is performed. Partial compression ignition combustion in which air is subjected to CI combustion by self-ignition is executed.

このようなエンジンでは、部分圧縮着火燃焼の燃焼安定性を確保するために、エンジン本体の温度を比較的高い温度(設定温度)まで暖機することが求められる。つまり、エンジン始動後、第2の冷却水経路を通じてエンジン本体に冷却水の流通が開始されるまでの時間が長期化する傾向があり、EGRガスの還流が開始されることによってEGRクーラ内の冷却水の温度が上昇する可能性がある。そのため、上記各態様の冷却装置は、このようなエンジンの冷却装置として特に有用である。 In such an engine, in order to secure combustion stability of partial compression ignition combustion, it is required to warm up the temperature of the engine body to a relatively high temperature (set temperature). That is, after the engine is started, there is a tendency that the time until the circulation of the cooling water through the second cooling water path to the engine body is prolonged, and the circulation of the EGR gas is started, so that the cooling inside the EGR cooler is started. Water temperature may rise. Therefore, the cooling device of each of the above aspects is particularly useful as a cooling device for such an engine.

上記の各態様に係るエンジンの冷却装置によれば、冷間時のエンジンの燃焼安定性を確保しながら、EGRクーラ内の冷却水温の上昇に伴うEGRクーラの損傷を未然に防止できるようになる。 With the engine cooling device according to each of the above aspects, it is possible to prevent damage to the EGR cooler due to a rise in the cooling water temperature in the EGR cooler, while ensuring combustion stability of the engine when cold. ..

本発明が適用されるエンジンの全体構成を概略的に示すシステム図である。1 is a system diagram schematically showing the overall configuration of an engine to which the present invention is applied. 上記エンジンの冷却装置の全体構成を概略的に示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the whole cooling device of the above-mentioned engine roughly. エンジン本体の要部を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the principal part of an engine main body. 上記エンジンの制御系統を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control system of the said engine. 上記エンジン(温間時)の運転領域を燃焼形態の相違によって区分けした運転マップである。6 is an operation map in which an operation region of the engine (at the time of warm) is divided according to a difference in combustion mode. エンジン始動時に冷却装置に対して行われる制御の手順を示すフローチャートである。It is a flow chart which shows a procedure of control performed to a cooling device at the time of engine starting. エンジンが温間状態にあるときに冷却装置に対して行われる制御の手順を示すフローチャートである。It is a flow chart which shows a procedure of control performed to a cooling device, when an engine is in a warm state. 冷却水の温度算出の考え方を説明するEGRクーラのモデル図である。It is a model figure of an EGR cooler explaining the way of thinking of temperature calculation of cooling water.

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

[1.エンジンの全体構成]
図1は、本発明の制御装置が適用される車両用エンジン(以下、単にエンジンという)の好ましい実施形態を示す図である。この図に示されるエンジンは、走行用の動力源として車両に搭載される4サイクルのガソリン直噴エンジンであり、エンジン本体1と、エンジン本体1に導入される吸気が流通する吸気通路30と、エンジン本体1から排出される排気ガスが流通する排気通路40と、排気通路40を流通する排気ガスの一部を吸気通路30に還流する外部EGR装置50とを備えている。
[1. Overall engine configuration]
FIG. 1 is a diagram showing a preferred embodiment of a vehicle engine (hereinafter, simply referred to as an engine) to which a control device of the present invention is applied. The engine shown in this figure is a 4-cycle gasoline direct injection engine mounted on a vehicle as a power source for traveling, and includes an engine body 1, an intake passage 30 through which intake air introduced into the engine body 1 flows, An exhaust passage 40 through which exhaust gas discharged from the engine body 1 flows, and an external EGR device 50 that returns a part of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 40 to the intake passage 30 are provided.

エンジン本体1は、気筒2が内部に形成されたシリンダブロック3と、気筒2を上から閉塞するようにシリンダブロック3の上面に取り付けられたシリンダヘッド4と、気筒2に往復摺動可能に挿入されたピストン5とを有している。エンジン本体1は、典型的には複数の(例えば4つの)気筒を有する多気筒型のものであるが、ここでは簡略化のため、1つの気筒2のみに着目して説明を進める。 The engine body 1 includes a cylinder block 3 having a cylinder 2 formed therein, a cylinder head 4 mounted on the upper surface of the cylinder block 3 so as to close the cylinder 2 from above, and reciprocally slidably inserted into the cylinder 2. And the piston 5 is The engine main body 1 is typically a multi-cylinder type having a plurality of (for example, four) cylinders, but here, for simplification, only one cylinder 2 will be focused and the description will proceed.

ピストン5の上方には燃焼室6が画成されており、この燃焼室6には、ガソリンを主成分とする燃料が、後述するインジェクタ15からの噴射によって供給される。そして、供給された燃料が燃焼室6で空気と混合されつつ燃焼し、その燃焼による膨張力を受けてピストン5が上下方向に往復運動する。 A combustion chamber 6 is defined above the piston 5, and fuel containing gasoline as a main component is supplied to the combustion chamber 6 by injection from an injector 15 described later. Then, the supplied fuel burns while being mixed with air in the combustion chamber 6, and the piston 5 reciprocates up and down in response to the expansion force of the combustion.

ピストン5の下方には、エンジン本体1の出力軸であるクランク軸7が設けられている。クランク軸7は、コネクティングロッド8を介してピストン5と連結され、ピストン5の往復運動(上下運動)に応じて中心軸回りに回転駆動される。クランク軸7は、トルクコンバータ等を介して図外の自動変速機と連結されている。 Below the piston 5, a crankshaft 7 which is an output shaft of the engine body 1 is provided. The crankshaft 7 is connected to the piston 5 via a connecting rod 8 and is rotationally driven around the central axis in accordance with the reciprocating motion (vertical motion) of the piston 5. The crankshaft 7 is connected to an automatic transmission (not shown) via a torque converter or the like.

気筒2の幾何学的圧縮比、つまりピストン5が上死点にあるときの燃焼室6の容積とピストン5が下死点にあるときの燃焼室の容積との比は、後述するSPCCI燃焼(部分圧縮着火燃焼)に好適な値として、13以上30以下、好ましくは14以上18以下の高圧縮比に設定される。幾何学的圧縮比を14以上の高圧縮比に設定することで、燃焼室6内において混合気に圧縮着火が発生し易い環境とすることができる。 The geometric compression ratio of the cylinder 2, that is, the ratio between the volume of the combustion chamber 6 when the piston 5 is at the top dead center and the volume of the combustion chamber when the piston 5 is at the bottom dead center is SPCCI combustion (described later). As a value suitable for partial compression ignition combustion), a high compression ratio of 13 or more and 30 or less, preferably 14 or more and 18 or less is set. By setting the geometric compression ratio to a high compression ratio of 14 or more, an environment in which the compression ignition is likely to occur in the combustion chamber 6 can be created.

シリンダブロック3には、クランク角センサSN1及び水温センサSN5が組付けられている。クランク角センサSN1は、クランク軸7の回転角度(クランク角)およびクランク軸7の回転数(エンジン回転数)を検出する。水温センサSN5は、シリンダブロック3およびシリンダヘッド4の内部を流通する冷却水の温度(エンジン水温)を検出する。 A crank angle sensor SN1 and a water temperature sensor SN5 are attached to the cylinder block 3. The crank angle sensor SN1 detects the rotation angle of the crank shaft 7 (crank angle) and the rotation speed of the crank shaft 7 (engine rotation speed). The water temperature sensor SN5 detects the temperature of the cooling water (engine water temperature) flowing inside the cylinder block 3 and the cylinder head 4.

シリンダヘッド4には、吸気通路30から供給される空気を燃焼室6に導入するための吸気ポート9と、燃焼室6で生成された排気ガスを排気通路40に導出するための排気ポート10と、吸気ポート9の燃焼室6側の開口を開閉する吸気弁11と、排気ポート10の燃焼室6側の開口を開閉する排気弁12とが設けられている。 The cylinder head 4 has an intake port 9 for introducing the air supplied from the intake passage 30 into the combustion chamber 6, and an exhaust port 10 for discharging the exhaust gas generated in the combustion chamber 6 into the exhaust passage 40. An intake valve 11 that opens and closes the opening of the intake port 9 on the combustion chamber 6 side and an exhaust valve 12 that opens and closes the opening of the exhaust port 10 on the combustion chamber 6 side are provided.

吸気弁11および排気弁12は、シリンダヘッド4に配設された一対のカム軸等を含む動弁機構により、クランク軸7の回転に連動して開閉駆動される。 The intake valve 11 and the exhaust valve 12 are driven to open and close by being interlocked with the rotation of the crankshaft 7 by a valve mechanism including a pair of cam shafts arranged in the cylinder head 4.

吸気弁11用の動弁機構には、吸気弁11の開閉時期を変更可能な吸気VVT13が内蔵されている。同様に、排気弁12用の動弁機構には、排気弁12の開閉時期を変更可能な排気VVT14が内蔵されている。吸気VVT13(排気VVT14)は、いわゆる位相式の可変機構であり、電動モータの作動により吸気弁11(排気弁12)の開弁時期および閉弁時期を同時にかつ同量だけ変更する。 The valve operating mechanism for the intake valve 11 includes an intake VVT 13 that can change the opening/closing timing of the intake valve 11. Similarly, the valve operating mechanism for the exhaust valve 12 incorporates an exhaust VVT 14 capable of changing the opening/closing timing of the exhaust valve 12. The intake VVT 13 (exhaust VVT 14) is a so-called phase type variable mechanism, and changes the opening timing and closing timing of the intake valve 11 (exhaust valve 12) simultaneously and by the same amount by the operation of the electric motor.

シリンダヘッド4には、燃焼室6に燃料(ガソリン)を噴射するインジェクタ15と、インジェクタ15から燃焼室6に噴射された燃料と吸入空気とが混合された混合気に点火する点火プラグ16とが設けられている。 The cylinder head 4 is provided with an injector 15 for injecting fuel (gasoline) into the combustion chamber 6, and a spark plug 16 for igniting a mixture of the fuel injected from the injector 15 into the combustion chamber 6 and intake air. It is provided.

吸気通路30は、吸気ポート9と連通するようにシリンダヘッド4の一側面に接続されている。吸気通路30の上流端から取り込まれた空気(新気)は、吸気通路30および吸気ポート9を通じて燃焼室6に導入される。 The intake passage 30 is connected to one side surface of the cylinder head 4 so as to communicate with the intake port 9. Air (fresh air) taken from the upstream end of the intake passage 30 is introduced into the combustion chamber 6 through the intake passage 30 and the intake port 9.

吸気通路30には、その上流側から順に、吸気中の異物を除去するエアクリーナ31と、吸気の流量を調整する開閉可能なスロットル弁32と、吸気を圧縮しつつ送り出す過給機33と、過給機33により圧縮された吸気を冷却するインタークーラ35と、サージタンク36とが設けられている。 In the intake passage 30, from the upstream side thereof, an air cleaner 31 that removes foreign matter in the intake air, an openable/closable throttle valve 32 that adjusts the flow rate of the intake air, a supercharger 33 that sends out the intake air while compressing it, and a supercharger 33. An intercooler 35 for cooling the intake air compressed by the feeder 33 and a surge tank 36 are provided.

吸気通路30の各部には、吸気の流量を検出するエアフローセンサSN2と、吸気の温度を検出する吸気温センサSN3と、吸気の圧力を検出する吸気圧センサSN4とが設けられている。エアフローセンサSN2および吸気温センサSN3は、吸気通路30におけるエアクリーナ31とスロットル弁32との間の部位に設けられ、当該部位を通過する吸気の流量および温度を検出する。吸気圧センサSN4は、サージタンク36に設けられ、当該サージタンク36内の吸気の圧力を検出する。 An air flow sensor SN2 for detecting the flow rate of intake air, an intake air temperature sensor SN3 for detecting the temperature of intake air, and an intake pressure sensor SN4 for detecting the pressure of intake air are provided in each part of the intake passage 30. The air flow sensor SN2 and the intake air temperature sensor SN3 are provided in a portion of the intake passage 30 between the air cleaner 31 and the throttle valve 32, and detect the flow rate and temperature of intake air passing through the portion. The intake pressure sensor SN4 is provided in the surge tank 36 and detects the pressure of intake air in the surge tank 36.

過給機33は、電磁クラッチ34を介してエンジン本体1と機械的に連係された機械式の過給機(スーパーチャージャ)である。過給機33としては、例えばリショルム式、ルーツ式、または遠心式といった公知の過給機のいずれかを用いることができる。 The supercharger 33 is a mechanical supercharger mechanically linked to the engine body 1 via an electromagnetic clutch 34. As the supercharger 33, any known supercharger such as a Risholum type, a roots type, or a centrifugal type can be used.

吸気通路30には、過給機33をバイパスするためのバイパス通路38が設けられている。バイパス通路38は、サージタンク36と後述するEGR通路51とを互いに接続している。バイパス通路38には開閉可能なバイパス弁39が設けられている。 The intake passage 30 is provided with a bypass passage 38 for bypassing the supercharger 33. The bypass passage 38 connects the surge tank 36 and an EGR passage 51 described later to each other. A bypass valve 39 that can be opened and closed is provided in the bypass passage 38.

排気通路40は、排気ポート10と連通するようにシリンダヘッド4の他側面に接続されている。燃焼室6で生成された既燃ガスは、排気ポート10および排気通路40を通じて外部に排出される。 The exhaust passage 40 is connected to the other side surface of the cylinder head 4 so as to communicate with the exhaust port 10. The burnt gas generated in the combustion chamber 6 is discharged to the outside through the exhaust port 10 and the exhaust passage 40.

排気通路40には触媒コンバータ41が設けられている。触媒コンバータ41には、排気通路40を流通する排気ガス中に含まれる有害成分(HC、CO、NOx)を浄化するための三元触媒41aと、排気ガス中に含まれる粒子状物質(PM)を捕集するためのGPF(ガソリン・パティキュレート・フィルタ)41bとが内蔵されている。 A catalytic converter 41 is provided in the exhaust passage 40. The catalytic converter 41 includes a three-way catalyst 41a for purifying harmful components (HC, CO, NOx) contained in the exhaust gas flowing through the exhaust passage 40, and a particulate matter (PM) contained in the exhaust gas. And a GPF (gasoline particulate filter) 41b for collecting the gas.

外部EGR装置50は、排気通路40と吸気通路30とを接続するEGR通路51と、EGR通路51に設けられたEGRクーラ52およびEGR弁53とを有している。EGR通路51は、排気通路40における触媒コンバータ41よりも下流側の部位と、吸気通路30におけるスロットル弁32と過給機33との間の部位とを互いに接続している。EGRクーラ52は、EGR通路51を通じて排気通路40から吸気通路30に還流される排気ガス(以下、EGRガスと称す)を熱交換により冷却する。EGR弁53は、EGRクーラ52よりも下流側(吸気通路30に近い側)のEGR通路51に開閉可能に設けられ、EGR通路51を流通する排気ガスの流量を調整する。 The external EGR device 50 has an EGR passage 51 that connects the exhaust passage 40 and the intake passage 30, and an EGR cooler 52 and an EGR valve 53 that are provided in the EGR passage 51. The EGR passage 51 connects a portion of the exhaust passage 40 on the downstream side of the catalytic converter 41 and a portion of the intake passage 30 between the throttle valve 32 and the supercharger 33 to each other. The EGR cooler 52 cools exhaust gas (hereinafter, referred to as EGR gas) that is recirculated from the exhaust passage 40 to the intake passage 30 through the EGR passage 51 by heat exchange. The EGR valve 53 is openably and closably provided in the EGR passage 51 on the downstream side (the side closer to the intake passage 30) than the EGR cooler 52, and adjusts the flow rate of the exhaust gas flowing through the EGR passage 51.

EGR通路51には、還流されるEGRガスの温度及び流量を検出するEGR温度センサSN6及びEGR流量センサSN7が設けられている。EGR温度センサSN6は、EGR通路51におけるEGRクーラ52の直上流側の位置に配置され、EGR流量センサSN7は、EGR弁53に対応する位置に設けられている。 The EGR passage 51 is provided with an EGR temperature sensor SN6 and an EGR flow sensor SN7 that detect the temperature and flow rate of the recirculated EGR gas. The EGR temperature sensor SN6 is arranged at a position immediately upstream of the EGR cooler 52 in the EGR passage 51, and the EGR flow sensor SN7 is provided at a position corresponding to the EGR valve 53.

[2.冷却装置の全体構成]
図1は、上記エンジンの冷却装置の全体構成を示す回路図である。同図に示すように、冷却装置60は、ウォータポンプ61と、冷却水を循環させるための第1〜第3の冷却水経路62〜64と、連絡経路65と、バルブ用経路66とを備えている。
[2. Overall configuration of cooling device]
FIG. 1 is a circuit diagram showing the overall configuration of the engine cooling device. As shown in the figure, the cooling device 60 includes a water pump 61, first to third cooling water passages 62 to 64 for circulating cooling water, a communication passage 65, and a valve passage 66. ing.

ウォータポンプ61は、上記エンジンによって受動的に駆動されるポンプであって、シリンダブロック3の一側面に組付けられている。 The water pump 61 is a pump that is passively driven by the engine, and is attached to one side surface of the cylinder block 3.

第1冷却水経路62は、ウォータポンプ61から吐出される冷却水を、シリンダブロック3、シリンダヘッド4の燃焼室側及びラジエータ71を経由してウォータポンプ61に戻すように循環させる経路である。図2中の実線矢印は、温間時の第1冷却水経路62における冷却水の流れを示している。 The first cooling water path 62 is a path for circulating the cooling water discharged from the water pump 61 so as to return to the water pump 61 via the cylinder block 3, the combustion chamber side of the cylinder head 4, and the radiator 71. The solid line arrow in FIG. 2 indicates the flow of the cooling water in the first cooling water path 62 during the warm period.

シリンダブロック3に形成されるブロック側ウォータジャケット62aやシリンダヘッド4に形成される燃焼室側ウォータジャケット62bは、各々、この第1冷却水経路62の一部を構成している。なお、燃焼室側ウォータジャケット62bとは、図3に示すように、燃焼室6の近傍であって吸気ポート9及び排気ポート10の各バルブシート部の周辺に形成されたウォータジャケットである。 The block side water jacket 62a formed in the cylinder block 3 and the combustion chamber side water jacket 62b formed in the cylinder head 4 each constitute a part of the first cooling water passage 62. The combustion chamber-side water jacket 62b is a water jacket formed near the combustion chamber 6 and around the valve seats of the intake port 9 and the exhaust port 10, as shown in FIG.

第1冷却水経路62におけるラジエータ71とウォータポンプ61との間の位置には、冷却水の温度が設定温度(設定水温)になると開弁する第1サーモスタットバルブ72が介設されている。第1サーモスタットバルブ72は、設定温度の切り替えが可能な可変サーモスタットバルブであり、後記PCM100の制御により、後述する第1、第2の運転領域A1、A2に対応する温度(116°C)と、第3運転領域A3に対応する温度(90°)との間で設定温度の切り替えが行われる。 A first thermostat valve 72, which opens when the temperature of the cooling water reaches a set temperature (set water temperature), is provided between the radiator 71 and the water pump 61 in the first cooling water path 62. The first thermostat valve 72 is a variable thermostat valve capable of switching the set temperature, and by the control of the PCM 100 described later, a temperature (116° C.) corresponding to first and second operating regions A1 and A2 described later, The set temperature is switched between the temperature (90°) corresponding to the third operation region A3.

なお、第1サーモスタットバルブ72及び後記第2サーモスタットバルブ78の設定温度は、正確にはエンジン本体1の壁面温度に対応した冷却水の温度であるが、以下の説明では、便宜上、可変サーモスタットバルブの設定温度(設定水温)とエンジン本体1の壁面温度とは等価なものとして説明することにする。 The set temperatures of the first thermostat valve 72 and the second thermostat valve 78, which will be described later, are the temperatures of the cooling water corresponding to the wall surface temperature of the engine body 1 to be exact. However, in the following description, for convenience, the variable thermostat valve will be described. The set temperature (set water temperature) and the wall surface temperature of the engine body 1 will be described as equivalent.

第2冷却水経路63は、第1冷却水経路62の一部をバイパスする経路であって、当該第1冷却水経路62から冷却水の一部を分流させ、前記EGRクーラ52及び空調用のヒータコア74を経由させてウォータポンプ61に戻す経路である。図2中の一点鎖線矢印は、温間時の第2冷却水経路63における冷却水の流れを示している。 The second cooling water path 63 is a path that bypasses a part of the first cooling water path 62, diverts a part of the cooling water from the first cooling water path 62, and is used for the EGR cooler 52 and the air conditioning. It is a path for returning to the water pump 61 via the heater core 74. The dashed-dotted line arrow in FIG. 2 has shown the flow of the cooling water in the 2nd cooling water path 63 at the time of warm.

シリンダヘッド4に形成される排気ポート側ウォータジャケット63bは、この第2冷却水経路63の一部を構成している。なお、排気ポート側ウォータジャケット63bとは、図3に示すように、前記燃焼室側ウォータジャケット62bよりも下流側(排気ガスの流動方向における下流側)の位置で排気ポート10の周囲に形成されたウォータジャケットである。 The exhaust port side water jacket 63b formed in the cylinder head 4 constitutes a part of the second cooling water passage 63. As shown in FIG. 3, the exhaust port side water jacket 63b is formed around the exhaust port 10 at a position downstream (downstream in the exhaust gas flow direction) of the combustion chamber side water jacket 62b. It is a water jacket.

第2冷却水経路63におけるヒータコア74とウォータポンプ61との間の位置には、ソレノイドバルブ等からなる流量制御バルブ75が介設されている。この流量制御バルブ75は、後記PCM100により開閉制御される。第2冷却水経路63は、ヒータコア74と流量制御バルブ75との間の位置で、連絡経路65を介して前記第1冷却水経路62に接続されている。 At a position between the heater core 74 and the water pump 61 in the second cooling water passage 63, a flow rate control valve 75 including a solenoid valve or the like is provided. The flow control valve 75 is controlled to be opened and closed by the PCM 100 described later. The second cooling water passage 63 is connected to the first cooling water passage 62 via a communication passage 65 at a position between the heater core 74 and the flow control valve 75.

第3冷却水経路64は、前記第2冷却水経路63とは別に、第1冷却水経路62の一部をバイパスする経路であって、当該第1冷却水経路62から冷却水の一部を分流させ、詳しくはブロック側ウォータジャケット62aから冷却水の一部を分流させ、当該冷却水を、ATFウォーマ76及びオイルクーラ77を経由させてウォータポンプ61に戻す経路である。図2中の破線矢印は、温間時の第2冷却水経路63における冷却水の流れを示している。 The third cooling water path 64 is a path that bypasses a part of the first cooling water path 62, separately from the second cooling water path 63, and a part of the cooling water from the first cooling water path 62. It is a path for branching, more specifically, for branching a part of the cooling water from the block-side water jacket 62a and returning the cooling water to the water pump 61 via the ATF warmer 76 and the oil cooler 77. The broken line arrow in FIG. 2 indicates the flow of the cooling water in the second cooling water passage 63 during the warm period.

第3冷却水経路64のうち、ATFウォーマ76と第1冷却水経路62(ブロック側ウォータジャケット62a)との接続部分との間の位置には第2サーモスタットバルブ78が介設されている。第2サーモスタットバルブ78は、設定温度が固定されたサーモスタットバルブである。当例では、第2サーモスタットバルブ78の設定温度(設定水温)は50°Cに設定されている。 In the third cooling water passage 64, a second thermostat valve 78 is provided at a position between the connection portion between the ATF warmer 76 and the first cooling water passage 62 (block side water jacket 62a). The second thermostat valve 78 is a thermostat valve whose set temperature is fixed. In this example, the set temperature (set water temperature) of the second thermostat valve 78 is set to 50°C.

バルブ用経路66は、第1冷却水経路62から冷却水の一部を分流させ、詳しくは燃焼室側ウォータジャケット62bから冷却水の一部を分流させ、当該冷却水を、前記スロットル弁32及びバイパス弁39を経由させて第2冷却水経路63に合流させる経路である。つまり、バルブ用経路66は、温感時の冷却水の熱を利用してスロットル弁32及びバイパス弁39を暖機する。 The valve passage 66 diverts a part of the cooling water from the first cooling water passage 62, more specifically diverts a portion of the cooling water from the combustion chamber side water jacket 62b, and disperses the cooling water into the throttle valve 32 and the throttle valve 32. It is a path that joins the second cooling water path 63 via the bypass valve 39. That is, the valve path 66 warms up the throttle valve 32 and the bypass valve 39 by using the heat of the cooling water when the temperature is feeling.

[3.制御系統]
図3は、エンジンの制御系統を示すブロック図である。本図に示されるPCM100は、エンジン等を統括的に制御するためのマイクロプロセッサであり、周知のCPU、ROM、RAM等から構成されている。
[3. Control system]
FIG. 3 is a block diagram showing the control system of the engine. The PCM 100 shown in the figure is a microprocessor for controlling the engine and the like as a whole, and is composed of a well-known CPU, ROM, RAM and the like.

PCM100には各種センサによる検出信号が入力される。例えば、PCM100は、上述したクランク角センサSN1、エアフローセンサSN2、吸気温センサSN3、吸気圧センサSN4、水温センサSN5、EGR温度センサSN6及びEGR流量センサSN7と電気的に接続されており、これらのセンサによって検出された情報(つまりクランク角、エンジン回転数、吸気流量、吸気温、吸気圧、エンジン水温、EGRガス温度及びEGRガス流量)がPCM100に逐次入力されるようになっている。 Detection signals from various sensors are input to the PCM 100. For example, the PCM 100 is electrically connected to the crank angle sensor SN1, the air flow sensor SN2, the intake air temperature sensor SN3, the intake pressure sensor SN4, the water temperature sensor SN5, the EGR temperature sensor SN6, and the EGR flow rate sensor SN7, which are electrically connected to each other. Information detected by the sensor (that is, crank angle, engine speed, intake flow rate, intake temperature, intake pressure, engine water temperature, EGR gas temperature, and EGR gas flow rate) is sequentially input to the PCM 100.

また、車両には、当該車両を運転するドライバーにより操作されるアクセルペダルの開度(以下、アクセル開度という)を検出するアクセルセンサSN8と、車両の走行速度(以下、車速という)を検出する車速センサSN9とが設けられており、これらのセンサSN8、SN9による検出信号もPCM100に逐次入力される。 Further, in the vehicle, an accelerator sensor SN8 for detecting an opening degree of an accelerator pedal (hereinafter referred to as an accelerator opening degree) operated by a driver who drives the vehicle, and a traveling speed of the vehicle (hereinafter referred to as a vehicle speed) are detected. A vehicle speed sensor SN9 is provided, and detection signals from these sensors SN8 and SN9 are also sequentially input to the PCM 100.

PCM100は、上記各センサからの入力情報に基づいて種々の判定や演算等を実行しつつエンジンの各部を制御する。すなわち、PCM100は、吸気VVT13、排気VVT14、インジェクタ15、点火プラグ16、スロットル弁32、電磁クラッチ34、バイパス弁39、EGR弁53、ウォータポンプ61、第1サーモスタットバルブ72および流量制御バルブ75等と電気的に接続されており、上記演算等の結果に基づいてこれらの機器にそれぞれ制御用の信号を出力する。 The PCM 100 controls each part of the engine while performing various determinations and calculations based on the input information from the above-mentioned sensors. That is, the PCM 100 includes the intake VVT 13, the exhaust VVT 14, the injector 15, the spark plug 16, the throttle valve 32, the electromagnetic clutch 34, the bypass valve 39, the EGR valve 53, the water pump 61, the first thermostat valve 72, the flow control valve 75, and the like. It is electrically connected and outputs a control signal to each of these devices based on the result of the above-described calculation.

具体的に、PCM100は、所定のプログラムが実行されることによって、演算部101、燃焼制御部102、および冷却水制御部103を機能的に具備する。なお、演算部101は、本発明の「第1温度取得部」及び「第2温度取得部」に相当し、冷却水制御部103は、本発明の「制御部」に相当する。 Specifically, the PCM 100 functionally includes a calculation unit 101, a combustion control unit 102, and a cooling water control unit 103 by executing a predetermined program. The arithmetic unit 101 corresponds to the “first temperature acquisition unit” and the “second temperature acquisition unit” of the present invention, and the cooling water control unit 103 corresponds to the “control unit” of the present invention.

燃焼制御部102は、燃焼室6での混合気の燃焼を制御する制御モジュールであり、エンジンの出力トルク等がドライバーの要求に応じた適切な値となるようにエンジンの各部(吸・排気VVT13,14、インジェクタ15、点火プラグ16‥‥等)を制御する。冷却水制御部103は、前記冷却装置60を制御する制御モジュールであり、エンジンの運転状態に応じて、エンジン各部に対して適量の冷却水が循環するように上記ウォータポンプ61及び流量制御バルブ75等を制御する。演算部101は、これら各制御部102,103による制御目標値を決定したり、エンジンの運転状態を判定するといった各種演算を実行するための制御モジュールである。 The combustion control unit 102 is a control module that controls the combustion of the air-fuel mixture in the combustion chamber 6, and controls each unit (intake/exhaust VVT 13 of the engine) so that the output torque of the engine becomes an appropriate value according to the driver's request. , 14, the injector 15, the spark plug 16... The cooling water control unit 103 is a control module that controls the cooling device 60, and the water pump 61 and the flow control valve 75 so that an appropriate amount of cooling water is circulated to each unit of the engine according to the operating state of the engine. Etc. The arithmetic unit 101 is a control module for executing various arithmetic operations such as determining a control target value by each of the control units 102 and 103 and determining an operating state of the engine.

[4.運転状態に応じた燃焼制御]
図5は、エンジン本体1が温間状態のときのエンジンの回転数/負荷に応じた制御の相違を説明するための運転マップである。同図に示すように、エンジンの運転領域は、燃焼形態の相違によって3つの運転領域A1〜A3に大別される。これらの運転領域A1〜A3を、それぞれ第1運転領域A1、第2運転領域A2及び第3運転領域A3と称す。第3運転領域A3は、回転数が高い高速領域である。第1運転領域A1は、第3運転領域A3よりも低速側の領域のうち高負荷側の一部を除いた低・中速/低負荷の領域である。第2運転領域A2は、第1、第3運転領域A1、A3以外の残余の領域、つまり低・中速/高負荷領域である。以下、各運転領域A1〜A3で選択される基本的な燃焼制御について説明する。
[4. Combustion control according to operating conditions]
FIG. 5 is an operation map for explaining the difference in control depending on the engine speed/load when the engine body 1 is in a warm state. As shown in the figure, the operating region of the engine is roughly divided into three operating regions A1 to A3 depending on the difference in combustion mode. These operation areas A1 to A3 are referred to as a first operation area A1, a second operation area A2, and a third operation area A3, respectively. The third operation region A3 is a high speed region in which the rotation speed is high. The first operating region A1 is a region of low/medium speed/low load except for a part on the high load side of the region on the lower speed side of the third operating region A3. The second operation area A2 is a remaining area other than the first and third operation areas A1 and A3, that is, a low/medium speed/high load area. Hereinafter, the basic combustion control selected in each of the operation areas A1 to A3 will be described.

<第1、第2運転領域>
低・中速/低負荷の第1運転領域A1および低・中速/高負荷の第2運転領域A2では、SI燃焼とCI燃焼とを組み合わせた部分圧縮着火燃焼(以下、これをSPCCI燃焼という)が実行される。SI燃焼とは、点火プラグ16から発生する火花により混合気に点火し、その点火点から周囲へと燃焼領域を拡げていく火炎伝播により混合気を強制的に燃焼させる燃焼形態のことである。CI燃焼とは、ピストン5の圧縮等により十分に高温・高圧化された環境下で混合気を自着火により燃焼させる燃焼形態のことである。これらSI燃焼とCI燃焼とを組み合わせたSPCCI燃焼とは、混合気が自着火する寸前の環境下で行われる火花点火により燃焼室6内の混合気の一部をSI燃焼させ、このSI燃焼の後に(SI燃焼に伴うさらなる高温・高圧化により)燃焼室6内の他の混合気を自着火によりCI燃焼させる燃焼形態である。なお、「SPCCI」は「Spark Controlled Compression Ignition」の略である。
<First and second operation areas>
In the low/medium speed/low load first operating area A1 and the low/medium speed/high load second operating area A2, partial compression ignition combustion combining SI combustion and CI combustion (hereinafter referred to as SPCCI combustion ) Is executed. SI combustion is a combustion mode in which the air-fuel mixture is ignited by a spark generated from the spark plug 16 and the air-fuel mixture is forcibly combusted by flame propagation that spreads the combustion region from the ignition point to the surroundings. The CI combustion is a combustion mode in which the air-fuel mixture is burned by self-ignition in an environment in which the temperature of the piston 5 is sufficiently high and the pressure thereof is high by compression of the piston 5. The SPCCI combustion that combines the SI combustion and the CI combustion is SI combustion of a part of the air-fuel mixture in the combustion chamber 6 by spark ignition performed in an environment on the verge of self-ignition of the air-fuel mixture. This is a combustion mode in which the other air-fuel mixture in the combustion chamber 6 is later subjected to CI combustion by self-ignition (due to higher temperature and higher pressure accompanying SI combustion). Note that "SPCCI" is an abbreviation for "Spark Controlled Compression Ignition".

SPCCI燃焼では、SI燃焼による熱発生とCI燃焼による熱発生とがこの順に連続して発生する。このSI燃焼とCI燃焼との比率を運転条件に応じてコントロールすることがSPCCI燃焼を安定させる上で重要となる。当実施形態では、SPCCI燃焼(SI燃焼およびCI燃焼)による全熱発生量に対するSI燃焼による熱発生量の割合であるSI率が適正な値になるようにエンジンの各部が制御される。 In SPCCI combustion, heat generation by SI combustion and heat generation by CI combustion occur continuously in this order. It is important to control the ratio between the SI combustion and the CI combustion according to operating conditions in order to stabilize the SPCCI combustion. In this embodiment, each part of the engine is controlled so that the SI rate, which is the ratio of the heat generation amount of SI combustion to the total heat generation amount of SPCCI combustion (SI combustion and CI combustion), becomes an appropriate value.

SPCCI燃焼が行われる第1、第2の運転領域A1、A2では、このSI率が予め定められた目標値に一致するように、エンジンの各部が制御される。すなわち、第1、第2の運転領域A1、A2では、エンジン負荷・回転数が異なる種々の条件ごとに、SI率の目標値である目標SI率がそれぞれ定められている。そして、点火プラグ16による火花点火の時期(点火時期)、インジェクタ15からの燃料の噴射量/噴射時期、およびEGR率(外部EGR率および内部EGR率)といった複数の制御量が、上記目標SI率を実現可能な組合せとなるように制御される。なお、外部EGR率とは、燃焼室6内の全ガスのうち外部EGRガス(EGR通路51を通じて燃焼室6に還流される排気ガス)が占める重量割合のことであり、内部EGR率とは、燃焼室6内の全ガスのうち内部EGRガス(内部EGRにより燃焼室6に残留する既燃ガス)が占める重量割合のことである。 In the first and second operating regions A1 and A2 in which SPCCI combustion is performed, each part of the engine is controlled so that the SI rate matches a predetermined target value. That is, in the first and second operating regions A1 and A2, the target SI rate, which is the target value of the SI rate, is set for each of various conditions with different engine loads and rotational speeds. Then, a plurality of control amounts such as the timing of spark ignition by the spark plug 16 (ignition timing), the fuel injection amount/injection timing from the injector 15, and the EGR rate (external EGR rate and internal EGR rate) are the target SI rate. Are controlled so as to be a feasible combination. The external EGR rate is the weight ratio of the external EGR gas (exhaust gas recirculated to the combustion chamber 6 through the EGR passage 51) to the total gas in the combustion chamber 6, and the internal EGR rate is It is the weight ratio of the internal EGR gas (burned gas remaining in the combustion chamber 6 due to internal EGR) to the total gas in the combustion chamber 6.

例えば、点火時期および燃料の噴射量/噴射時期は、上記目標SI率などを考慮して予め定められたマップにより決定される。すなわち、マップには、エンジン負荷・回転数の条件ごとに、上記目標SI率を実現するのに適した点火時期および燃料の噴射量/噴射時期がそれぞれ記憶されている。PCM100は、このマップに記憶された点火時期および噴射量/噴射時期に従って、インジェクタ15および点火プラグ16を制御する。 For example, the ignition timing and the fuel injection amount/injection timing are determined by a predetermined map in consideration of the target SI rate and the like. That is, the map stores the ignition timing and the fuel injection amount/injection timing suitable for achieving the target SI rate for each engine load/rotation speed condition. The PCM 100 controls the injector 15 and the spark plug 16 according to the ignition timing and the injection amount/injection timing stored in this map.

一方、外部EGR率および内部EGR率は、所定のモデル式を用いた演算により決定される。すなわち、PCM100は、燃焼サイクルごとに、上記目標SI率を実現するために火花点火の時点で必要とされる筒内温度(目標筒内温度)を所定のモデル式を用いて算出するとともに、この算出した目標筒内温度に基づいて、EGR弁53の開度および吸・排気弁11,12のバルブタイミングを決定する。より具体的に、PCM100は、吸気温センサSN3により検出される吸入空気(新気)の温度と、燃焼室6の圧縮が実質的に開始される時点である吸気弁11の閉弁時期(IVC)とを含む各種パラメータを、当該パラメータを入力要素とする上記モデル式に代入することにより、上記目標筒内温度を実現するのに必要な外部EGR率および内部EGR率を算出する。そして、算出された外部EGR率を実現するのに必要なEGR弁53の開度を目標開度として算出し、この目標開度が実現されるようにEGR弁53を制御する。 On the other hand, the external EGR rate and the internal EGR rate are determined by calculation using a predetermined model formula. That is, the PCM 100 calculates, for each combustion cycle, the in-cylinder temperature (target in-cylinder temperature) required at the time of spark ignition in order to realize the target SI rate, using a predetermined model formula, and The opening degree of the EGR valve 53 and the valve timings of the intake/exhaust valves 11 and 12 are determined based on the calculated target in-cylinder temperature. More specifically, the PCM 100 determines the temperature of the intake air (fresh air) detected by the intake air temperature sensor SN3 and the closing timing (IVC) of the intake valve 11 at which the compression of the combustion chamber 6 is substantially started. By substituting various parameters including (1) and (2) into the model formula having the parameters as input elements, the external EGR rate and the internal EGR rate necessary to realize the target in-cylinder temperature are calculated. Then, the opening degree of the EGR valve 53 required to realize the calculated external EGR rate is calculated as the target opening degree, and the EGR valve 53 is controlled so that this target opening degree is realized.

なお、第1、第2の運転領域A1、A2では、上記のような点火時期および噴射量/噴射時期の制御と併せて、スロットル弁32が次のように制御される。すなわち、第1運転領域A1では、基本的に、理論空燃比相当の空気量よりも多くの空気が吸気通路30を通じて燃焼室6に導入されるように、つまり、燃焼室6内の空気(新気)と燃料との重量比である空燃比(A/F)が、理論空燃比(14.7)よりも大きくなるように(空気過剰率λ>1となる)、スロットル弁32の開度が設定される。一方、第2運転領域A2では、理論空燃比相当の空気量が燃焼室6に導入されるような開度、つまり、空燃比(A/F)が理論空燃比に略一致するように(λ≒1となる)、スロットル弁32の開度が設定される。 In the first and second operating regions A1 and A2, the throttle valve 32 is controlled as follows in addition to the control of the ignition timing and the injection amount/injection timing as described above. That is, in the first operating region A1, basically, more air than the air amount corresponding to the theoretical air-fuel ratio is introduced into the combustion chamber 6 through the intake passage 30, that is, the air in the combustion chamber 6 (new The opening degree of the throttle valve 32 so that the air-fuel ratio (A/F), which is the weight ratio between air) and fuel, becomes larger than the theoretical air-fuel ratio (14.7) (excess air ratio λ>1). Is set. On the other hand, in the second operating region A2, the opening such that the air amount corresponding to the stoichiometric air-fuel ratio is introduced into the combustion chamber 6, that is, the air-fuel ratio (A/F) is substantially equal to the stoichiometric air-fuel ratio (λ ≈1), the opening of the throttle valve 32 is set.

<第3運転領域>
第1、第2の運転領域A1、A2よりも回転数が高い第3運転領域A3では、通常のSI燃焼が実行される。例えば、少なくとも吸気行程の一部と重複する所定期間にわたりインジェクタ15から燃料が噴射されるとともに、圧縮行程後期に点火プラグ16による火花点火が実行される。そして、この火花点火をきっかけにSI燃焼が開始され、燃焼室6内の混合気の全てが火炎伝播により燃焼する。
<Third operating area>
Normal SI combustion is executed in the third operating region A3, which has a higher rotational speed than the first and second operating regions A1 and A2. For example, fuel is injected from the injector 15 for at least a predetermined period overlapping with part of the intake stroke, and spark ignition by the spark plug 16 is executed in the latter half of the compression stroke. Then, the SI combustion is started by this spark ignition, and all of the air-fuel mixture in the combustion chamber 6 is burned by the flame propagation.

この第3運転領域A3では、スロットル弁32は、理論空燃比相当の空気量又はこれよりも少ない空気量が燃焼室6に導入されるような開度、つまり燃焼室6内の空燃比(A/F)が、理論空燃比若しくはこれよりもややリッチな値(λ≦1)となるような開度に設定される。 In the third operating region A3, the throttle valve 32 has an opening such that an air amount corresponding to the theoretical air-fuel ratio or an air amount smaller than the theoretical air-fuel ratio is introduced into the combustion chamber 6, that is, the air-fuel ratio (A /F) is set to such an opening that the stoichiometric air-fuel ratio or a value slightly richer than this (λ≦1) is obtained.

[5.冷却装置の制御]
図6は、上記PCM100により前記冷却装置60に対して行われる制御の手順を示すフローチャートである。
[5. Control of cooling device]
FIG. 6 is a flow chart showing a procedure of control performed by the PCM 100 on the cooling device 60.

このフローチャートの制御は、上記エンジンが始動することによりスタートする。このフローチャートの制御がスタートすると、PCM100の演算部101は、水温センサSN5からの出力情報、すなわちエンジン本体1の冷却水の温度からエンジン本体1の燃焼室近傍の壁面温度T1を算出し、冷却水制御部103が、この壁面温度T1が予め設定された設定壁面温度Ta(本発明の設定温度に相当する)未満か否かを判定する(ステップS1)。この設定壁面温度Taは、前記第1運転領域A1の燃焼形態であるSPCCI燃焼を安定的に実行させるのに適した温度であり、当例では例えば116°Cに設定されている。なお、エンジンの始動時、第1冷却水経路62の第1サーモスタットバルブ72の設定温度は、この設定壁面温度Taと同じ温度(116°C)に設定されている。 The control of this flowchart starts when the engine is started. When the control of this flowchart starts, the calculation unit 101 of the PCM 100 calculates the wall surface temperature T1 near the combustion chamber of the engine body 1 from the output information from the water temperature sensor SN5, that is, the temperature of the cooling water of the engine body 1, and the cooling water. The control unit 103 determines whether the wall surface temperature T1 is lower than a preset wall surface temperature Ta (corresponding to the set temperature of the present invention) (step S1). The set wall surface temperature Ta is a temperature suitable for stably executing SPCCI combustion, which is the combustion mode of the first operating region A1, and is set to, for example, 116° C. in this example. When the engine is started, the set temperature of the first thermostat valve 72 of the first cooling water path 62 is set to the same temperature (116°C) as the set wall surface temperature Ta.

ステップS1でYesと判定した場合には、演算部101は、さらにEGRクーラ52内の冷却水の温度(クーラ内水温T2)を算出し、冷却水制御部103は、このクーラ内水温T2が予め設定された第1閾値温度Tα未満か否かを判定する(ステップS3)。演算部101は、具体的には、EGR温度センサSN6、EGR流量センサSN7及び水温センサSN5により検出されるEGR温度、EGR流量(外部EGR流量)及び冷却水の水温などに基づいて所定の水温モデル式からクーラ内水温T2を算出する。 When it is determined to be Yes in step S1, the calculation unit 101 further calculates the temperature of the cooling water in the EGR cooler 52 (cooler internal water temperature T2), and the cooling water control unit 103 preliminarily determines the cooler internal water temperature T2. It is determined whether the temperature is lower than the set first threshold temperature Tα (step S3). The calculation unit 101 is specifically a predetermined water temperature model based on the EGR temperature detected by the EGR temperature sensor SN6, the EGR flow rate sensor SN7, and the water temperature sensor SN5, the EGR flow rate (external EGR flow rate), the cooling water temperature, and the like. The water temperature T2 in the cooler is calculated from the formula.

ここで、図8は、EGRクーラ52のモデル図である。EGRクーラ52の境界壁を挟んで左側がEGRガスの流通部分を、右側が冷却水の流通部分を示している。図中の実線は、t1時点にEGRクーラ52にEGRガスが導入されたときのEGRクーラ52内の温度勾配を示しており、図中の破線は、t2時点でEGRクーラ52にEGRガスが導入されたときのEGRクーラ52内の温度勾配を各々示している。EGRクーラ52にEGRガスが継続的に導入されると、EGRガスから冷却水への熱移動により、同図に示すように、温度勾配を伴いながら冷却水の温度が初期温度から徐々に上昇する。上記水温モデル式は、このような温度勾配を加味してEGRクーラ52の冷却水の温度を算出するように定められており、演算部101は、EGR温度、EGR流量(外部EGR流量)及び冷却水の水温を逐次取り込みながら上記水温モデル式から冷却水の温度を算出する。 Here, FIG. 8 is a model diagram of the EGR cooler 52. The EGR gas circulation part is on the left side of the boundary wall of the EGR cooler 52, and the cooling water circulation part is on the right side. The solid line in the figure shows the temperature gradient in the EGR cooler 52 when the EGR gas is introduced into the EGR cooler 52 at the time t1, and the broken line in the figure shows the EGR gas introduced into the EGR cooler 52 at the time t2. The respective temperature gradients in the EGR cooler 52 at the time of the operation are shown. When the EGR gas is continuously introduced into the EGR cooler 52, the temperature of the cooling water gradually rises from the initial temperature with a temperature gradient due to the heat transfer from the EGR gas to the cooling water. .. The water temperature model formula is set so as to calculate the temperature of the cooling water of the EGR cooler 52 in consideration of such a temperature gradient, and the arithmetic unit 101 calculates the EGR temperature, the EGR flow rate (external EGR flow rate), and the cooling. The temperature of the cooling water is calculated from the above water temperature model formula while sequentially taking in the water temperature of the water.

なお、1閾値温度Tαは、EGRクーラ52内の冷却水の沸騰を抑制するために予め設定された温度であって、当例では、冷却水が沸騰し始める温度110°C又はその前後の温度に設定されている。 It should be noted that the 1 threshold temperature Tα is a temperature preset in order to suppress the boiling of the cooling water in the EGR cooler 52, and in this example, the temperature 110°C at which the cooling water starts to boil or a temperature around it. Is set to.

ステップS3において、クーラ内水温T2が第1閾値温度Tα未満である場合には(ステップS3でYesの場合)、冷却水制御部103は、第2冷却水経路63に対して「止水モード」の制御を実行する(ステップS5)。具体的には、冷却水制御部103は、第2冷却水経路63における冷却水の流量が「0」となるように流量制御バルブ75の開度を制御する。これにより、第2冷却水経路63における冷却水の流れを停止させ、その後、処理をステップS1にリターンする。当例では、このステップS5の処理が本発明の「流量規制制御」に相当する。 In step S3, if the cooler water temperature T2 is lower than the first threshold temperature Tα (Yes in step S3), the cooling water control unit 103 sets the “cooling mode” for the second cooling water passage 63. Is controlled (step S5). Specifically, the cooling water control unit 103 controls the opening degree of the flow rate control valve 75 so that the flow rate of the cooling water in the second cooling water passage 63 becomes “0”. As a result, the flow of the cooling water in the second cooling water passage 63 is stopped, and then the process returns to step S1. In this example, the process of step S5 corresponds to the "flow rate control" of the present invention.

一方、壁面温度T1が設定壁面温度Ta以上である場合(ステップS1でNo)、若しくはクーラ内水温T2が第1閾値温度Tα以上である場合(ステップS3でNo)には、ステップS7に移行され、図6に示すフローチャートの制御が実行される。 On the other hand, when the wall surface temperature T1 is equal to or higher than the set wall surface temperature Ta (No in step S1), or when the cooler internal water temperature T2 is equal to or higher than the first threshold temperature Tα (No in step S3), the process proceeds to step S7. The control of the flowchart shown in FIG. 6 is executed.

図7は、エンジンが温間状態にあるときに冷却装置60に対して行われる制御の手順を示すフローチャートである。 FIG. 7 is a flowchart showing a procedure of control performed on the cooling device 60 when the engine is in the warm state.

このフローチャートの制御では、演算部101は、まず、壁面温度T1が設定壁面温度Ta未満か否かを判定する(ステップS11)。ここで、Yesと判定すると、演算部101は、さらにクーラ内水温T2を算出し、冷却水制御部103がこのクーラ内水温T2が第1閾値温度Tα未満か否かを判定する(ステップS13)。これらステップS11、S13の処理は、基本的には図6のステップS1、S3の処理と同じである。 In the control of this flowchart, the calculation unit 101 first determines whether the wall surface temperature T1 is lower than the set wall surface temperature Ta (step S11). Here, when it is determined to be Yes, the calculation unit 101 further calculates the cooler internal water temperature T2, and the cooling water control unit 103 determines whether the cooler internal water temperature T2 is less than the first threshold temperature Tα (step S13). .. The processing of these steps S11 and S13 is basically the same as the processing of steps S1 and S3 of FIG.

上記ステップS11でNoと判定した場合、すなわち壁面温度T1が設定壁面温度Ta以上である場合には、冷却水制御部103は、「通常モード」の制御を実行する(ステップS19)。具体的には、冷却水制御部103は、流量制御バルブ75が全開又はそれに近い開度となるように制御し、処理をステップS11にリターンする。当例では、この「通常モード」時の第1冷却水経路62の冷却水の流量が本発明の「第1流量」に相当する。 When it is determined No in step S11, that is, when the wall surface temperature T1 is equal to or higher than the set wall surface temperature Ta, the cooling water control unit 103 executes the "normal mode" control (step S19). Specifically, the cooling water control unit 103 controls the flow rate control valve 75 so as to be fully opened or an opening degree close thereto, and returns the processing to step S11. In this example, the flow rate of the cooling water in the first cooling water path 62 in the "normal mode" corresponds to the "first flow rate" of the present invention.

また、ステップS15でNoと判定された場合には、冷却水制御部103は、さらにクーラ内水温T2が第2閾値温度Tβ(>Tα)未満か否かを判定する。第2閾値温度Tβは、当例では125°C又はその前後の値に設定されている。 When it is determined No in step S15, the cooling water control unit 103 further determines whether the cooler internal water temperature T2 is lower than the second threshold temperature Tβ (>Tα). The second threshold temperature Tβ is set to 125° C. or a value around it in this example.

ここでYesと判定した場合には、冷却水制御部103は、「減量モード」の制御を実行する(ステップS17)。具体的には、「通常モード」の開度よりも小さい予め設定された開度となるように流量制御バルブ75を制御し、処理をステップS11にリターンする。当例では、この「減量モード」時の第1冷却水経路62の冷却水の流量が本発明の「第2流量」に相当する。なお、ステップS15でYesと判定された場合には、冷却水制御部103は、処理をステップS19に移行する。 If it is determined to be Yes here, the cooling water control unit 103 executes the control of the "reduction mode" (step S17). Specifically, the flow rate control valve 75 is controlled so as to have a preset opening smaller than the opening in the "normal mode", and the process returns to step S11. In this example, the flow rate of the cooling water in the first cooling water path 62 in the “reduction mode” corresponds to the “second flow rate” of the present invention. In addition, when it determines with Yes in step S15, the cooling water control part 103 transfers a process to step S19.

以上のようなフローチャート(図6、図7)による制御が実行された場合の冷却装置60における冷却水の流通状態は概略的には次の通りである。 The flow state of the cooling water in the cooling device 60 when the control according to the above flow charts (FIGS. 6 and 7) is executed is roughly as follows.

冷間状態においてエンジンが始動された直後は、燃焼室6の壁面温度T1は、第1、第2のサーモスタットバルブ72、78の設定温度(116°C及び50°C)に達しておらず、また、クーラ内水温T2も第1閾値温度Tαに達していない。従って、第1、第2のサーモスタットバルブ72、78及び流量制御バルブ75は何れも閉じられており(図6のステップS1〜S5)、第1〜第3の何れの冷却水経路62〜64についても冷却水は流通していない。このように、エンジン始動の直後は、冷却装置60において冷却水の循環が規制されることで、エンジン本体1の暖気(昇温)が促進される。 Immediately after the engine is started in the cold state, the wall surface temperature T1 of the combustion chamber 6 does not reach the set temperatures (116°C and 50°C) of the first and second thermostat valves 72 and 78, Further, the water temperature T2 in the cooler has not reached the first threshold temperature Tα. Therefore, all of the first and second thermostat valves 72 and 78 and the flow rate control valve 75 are closed (steps S1 to S5 of FIG. 6), and the cooling water paths 62 to 64 of any of the first to third cooling water paths 62 to 64. However, no cooling water is distributed. As described above, immediately after the engine is started, the circulation of the cooling water is restricted in the cooling device 60, so that the warm air (temperature rise) of the engine body 1 is promoted.

なお、ウォータポンプ61は、遠心ポンプである。従って、ウォータポンプ61は、エンジンの始動と共に作動はするものの、第1、第2のサーモスタットバルブ72、78及び流量制御バルブ75が閉じられた状態では冷却水を圧送できず、実質的に冷却水の流れは停止した状態が維持される。 The water pump 61 is a centrifugal pump. Therefore, although the water pump 61 operates when the engine is started, the water pump 61 cannot pump the cooling water when the first and second thermostat valves 72 and 78 and the flow rate control valve 75 are closed, and the cooling water is substantially cooled. The flow is kept stopped.

エンジン本体1の暖気が進み、壁面温度T1が第2サーモスタットバルブ78の設定温度(50°C)以上になると、第2サーモスタットバルブ78が開き第3冷却水経路64のみを通じて冷却水の循環が開始される。この時点では、冷却水はラジエータ71を経由しておらず、よって、エンジン本体1の暖気が促進される。そして、壁面温度T1が設定壁面温度Ta以上になると、すなわち、第1サーモスタットバルブ72の設定温度(116°C)以上になると、第1サーモスタットバルブ72が開くと共に、流量制御バルブ75が「通常モード」で制御される(図7のステップS11、S19)。これにより、第1〜第3の全ての冷却水経路62〜64を通じて冷却水の循環が開始される(図2中の各矢印参照)。 When the temperature of the wall surface T1 becomes equal to or higher than the set temperature (50°C) of the second thermostat valve 78 due to the progress of warming up of the engine body 1, the second thermostat valve 78 opens and the circulation of the cooling water starts only through the third cooling water path 64. To be done. At this point in time, the cooling water has not passed through the radiator 71, so that warming up of the engine body 1 is promoted. When the wall surface temperature T1 becomes equal to or higher than the set wall surface temperature Ta, that is, when the wall temperature T1 becomes equal to or higher than the set temperature (116° C.) of the first thermostat valve 72, the first thermostat valve 72 is opened and the flow control valve 75 is set to the “normal mode”. Is controlled (steps S11 and S19 in FIG. 7). As a result, the circulation of the cooling water is started through all the first to third cooling water paths 62 to 64 (see the arrows in FIG. 2).

なお、上記エンジンでは、上述の通り運転状態(エンジン負荷・回転数など)に応じてEGR率(外部EGR率)が決定されるため、壁面温度T1が第1サーモスタットバルブ72の設定温度(116°C)以上となる前にEGR通路51を通じて燃焼室6にEGRガスが還流される場合がある。このようにEGRガスの還流が開始されると、EGRクーラ52に滞留している冷却水の温度が上昇する。これによりクーラ内水温T2が第1閾値温度Tα以上になると、その温度に応じて流量制御バルブ75が「減量モード」又は「通常モード」で制御される(ステップS13〜S19)。これにより、第2冷却水経路63を通じて冷却水の循環が開始される。 In the above engine, since the EGR rate (external EGR rate) is determined according to the operating state (engine load, rotation speed, etc.) as described above, the wall surface temperature T1 is the set temperature of the first thermostat valve 72 (116°C). C) The EGR gas may be recirculated to the combustion chamber 6 through the EGR passage 51 before the above condition. When the recirculation of the EGR gas is started in this way, the temperature of the cooling water retained in the EGR cooler 52 rises. As a result, when the cooler water temperature T2 becomes equal to or higher than the first threshold temperature Tα, the flow rate control valve 75 is controlled in the “reduction mode” or the “normal mode” according to the temperature (steps S13 to S19). Thereby, the circulation of the cooling water is started through the second cooling water passage 63.

[6.作用効果]
以上説明したように、当実施形態のエンジン(冷却装置60)によれば、エンジンの始動後、エンジン本体1の壁面温度T1が、SPCCI燃焼に適した設定壁面温度Ta以上になるまでは、少なくともラジエータ71を経由する第1冷却水経路62について冷却水の循環が開始されることがない。そのため、エンジン始動後、エンジン本体1の暖気(昇温)を促進させることができる。
[6. Action effect]
As described above, according to the engine (cooling device 60) of the present embodiment, after the engine is started, at least until the wall surface temperature T1 of the engine body 1 becomes equal to or higher than the set wall surface temperature Ta suitable for SPCCI combustion. The circulation of the cooling water does not start in the first cooling water path 62 passing through the radiator 71. Therefore, after the engine is started, warming up (heating) of the engine body 1 can be promoted.

しかも、エンジン本体1の壁面温度T1がSPCCI燃焼に適した設定壁面温度Ta以上になる前にEGRガスの還流が開始され、これによりEGRクーラ52のクーラ内水温T2が第1閾値温度Tα以上とった場合には、流量制御バルブ75が開弁されて第2冷却水経路63を通じた冷却水の循環が開始される。そのため、エンジンの暖機中に、EGRクーラ52内の冷却水が沸騰してEGRクーラ52が変形し、これによりEGRクーラ52にクラックが生じるといった事態の発生が未然に防止される。従って、上記エンジンによれば、冷間時のエンジンの暖機を促進させること、すなわちSPCCI燃焼の燃焼状態を適切に安定化させながら、冷却水の温度上昇に伴うEGRクーラ52の損傷を未然に防止することができる。 Moreover, the recirculation of the EGR gas is started before the wall surface temperature T1 of the engine body 1 becomes equal to or higher than the set wall surface temperature Ta suitable for SPCCI combustion, whereby the water temperature T2 in the cooler of the EGR cooler 52 becomes equal to or higher than the first threshold temperature Tα. In that case, the flow control valve 75 is opened and the circulation of the cooling water through the second cooling water passage 63 is started. Therefore, during the warm-up of the engine, the cooling water in the EGR cooler 52 is boiled and the EGR cooler 52 is deformed, which prevents the occurrence of a situation in which a crack is generated in the EGR cooler 52. Therefore, according to the above-mentioned engine, the warming-up of the engine at the time of cold is promoted, that is, the combustion state of SPCCI combustion is appropriately stabilized, while the EGR cooler 52 is prevented from being damaged due to the temperature rise of the cooling water. Can be prevented.

特に、上記エンジンによれば、クーラ内水温T2に応じて流量制御バルブ75の開度が「通常モード」と「減量モード」との二段階に制御されるので、エンジン本体1の暖気促進を著しく阻害することなく、EGRクーラ52の損傷を防止できるという利点がある。すなわち、クーラ内水温T2が第1閾値温度Tα以上となった時点で一律に流量制御バルブ75を「通常モード」として全開にすることも考えられる。しかし、EGRクーラ52を経由する第2冷却水経路63は、第1冷却水経路62(ブロック側ウォータジャケット62a)から冷却水を分流させる経路であるため、クーラ内水温T2が僅かに第1閾値温度Tαを超えた段階で流量制御バルブ75を「通常モード」に切り替える場合には、ブロック側ウォータジャケット62a内の冷却水の流量増大によりエンジン本体1の暖気促進が阻害されることが考えられる。この点、クーラ内水温T2に応じて流量制御バルブ75の開度が「通常モード」と「減量モード」との二段階に切り替えられる上記制御によれば、第2冷却水経路63における冷却水の流量を、クーラ内水温T2の温度に応じた合理的な流量とすることができる。従って、エンジン本体1の暖気促進を著しく阻害することなく、EGRクーラ52の損傷を防止することが可能となる。 In particular, according to the above engine, the opening degree of the flow rate control valve 75 is controlled in two stages of the "normal mode" and the "reduction mode" according to the cooler water temperature T2, so that the warming up of the engine body 1 is significantly promoted. There is an advantage that damage to the EGR cooler 52 can be prevented without hindering it. That is, it is conceivable to uniformly open the flow rate control valve 75 in the "normal mode" when the cooler internal water temperature T2 becomes equal to or higher than the first threshold temperature Tα. However, since the second cooling water passage 63 passing through the EGR cooler 52 is a passage for diverting the cooling water from the first cooling water passage 62 (block side water jacket 62a), the water temperature T2 inside the cooler is slightly smaller than the first threshold value. When the flow rate control valve 75 is switched to the “normal mode” when the temperature exceeds the temperature Tα, it is conceivable that the increase in the flow rate of the cooling water in the block-side water jacket 62a may impede the promotion of warm air in the engine body 1. In this regard, according to the above-described control in which the opening degree of the flow rate control valve 75 is switched to two stages of the "normal mode" and the "reduction mode" according to the cooler water temperature T2, the cooling water in the second cooling water passage 63 is The flow rate can be a rational flow rate according to the temperature of the water temperature T2 in the cooler. Therefore, it is possible to prevent damage to the EGR cooler 52 without significantly impeding the promotion of warm air in the engine body 1.

[7.変形例等]
上記実施形態では、水温センサSN5からの情報(冷却水の温度)に基づき、演算部101がエンジン本体1の壁面温度(燃焼室近傍の壁面温度)を算出する。すなわち、上述の通り演算部101が本発明の第1温度取得部に相当する。しかし、第1温度取得部の構成はこれに限定されない。例えば、第1温度取得部として、エンジン本体1に壁面温度を直接検出するセンサを設けてもよい。また、第1温度取得部は、冷却水の温度以外の物理量、例えばエンジンオイルの油温に基づいてエンジン本体1の壁面温度を特定するものであってもよい。
[7. Modifications, etc.]
In the above embodiment, the calculation unit 101 calculates the wall surface temperature of the engine body 1 (wall surface temperature near the combustion chamber) based on the information (temperature of the cooling water) from the water temperature sensor SN5. That is, as described above, the calculation unit 101 corresponds to the first temperature acquisition unit of the present invention. However, the configuration of the first temperature acquisition unit is not limited to this. For example, a sensor that directly detects the wall surface temperature may be provided in the engine body 1 as the first temperature acquisition unit. Further, the first temperature acquisition unit may specify the wall surface temperature of the engine body 1 based on a physical quantity other than the temperature of the cooling water, for example, the oil temperature of the engine oil.

上記実施形態では、EGR温度センサSN6、EGR流量センサSN7及び水温センサSN5からの情報(EGR温度、EGR流量(外部EGR流量)及び冷却水の水温)などに基づき、演算部101がEGRクーラ52内の冷却水の温度を算出する。すなわち、上述の通り演算部101が本発明の第2温度取得部に相当する。しかし、第2温度取得部の構成はこれに限定されない。例えば、第2温度取得部として、EGRクーラ52に冷却水の温度を直接検出するセンサを設けてもよい。 In the above-described embodiment, the calculation unit 101 operates the inside of the EGR cooler 52 based on the information (EGR temperature, EGR flow rate (external EGR flow rate) and cooling water temperature) from the EGR temperature sensor SN6, the EGR flow rate sensor SN7, and the water temperature sensor SN5. Calculate the temperature of the cooling water. That is, as described above, the calculation unit 101 corresponds to the second temperature acquisition unit of the present invention. However, the configuration of the second temperature acquisition unit is not limited to this. For example, a sensor that directly detects the temperature of the cooling water may be provided in the EGR cooler 52 as the second temperature acquisition unit.

上記実施形態中で示している設定壁面温度Ta、第1閾値温度Tα、第2閾値温度Tβなどの具体的な数値はあくまでも例示である。具体的な温度は、エンジン本体1や冷却装置60の具体的な構成に応じて適宜変更可能である。 Specific numerical values such as the set wall surface temperature Ta, the first threshold temperature Tα, and the second threshold temperature Tβ shown in the above embodiment are merely examples. The specific temperature can be appropriately changed according to the specific configurations of the engine body 1 and the cooling device 60.

上記実施形態では、本発明に係る冷却装置を部分圧縮着火燃焼(SPCCI燃焼)が可能なエンジンに適用した例について説明したが、本発明に係る冷却装置は、勿論、全運転領域の燃焼形態がSI燃焼となるように制御されるエンジンについても適用可能である。 In the above embodiment, an example in which the cooling device according to the present invention is applied to an engine capable of partial compression ignition combustion (SPCCI combustion) has been described. However, the cooling device according to the present invention, of course, has a combustion mode in the entire operating region. It is also applicable to an engine controlled to be SI combustion.

1 エンジン本体
3 シリンダブロック
4 シリンダヘッド
60 冷却装置
61 ウォータポンプ
62 第1冷却水経路
63 第2冷却水経路
64 第3冷却水経路
100 PCM
101 演算部
102 燃焼制御部
103 冷却水制御部
Ta 設定壁面温度(設定温度)
Tα 第1閾値温度(閾値温度)
Tβ 第2閾値温度
1 Engine Main Body 3 Cylinder Block 4 Cylinder Head 60 Cooling Device 61 Water Pump 62 First Cooling Water Path 63 Second Cooling Water Path 64 Third Cooling Water Path 100 PCM
101 Calculation Unit 102 Combustion Control Unit 103 Cooling Water Control Unit Ta Set Wall Temperature (Set Temperature)
Tα first threshold temperature (threshold temperature)
Tβ second threshold temperature

Claims (6)

吸気通路に還流されるEGRガスを冷却するためのEGRクーラを備えたエンジンの冷却装置であって、
エンジン本体を経由して冷却水を循環させる第1冷却水経路と、
エンジン本体を経由して冷却水を循環させる経路であって、前記第1冷却水経路から冷却水を分流させ、前記EGRクーラを経由させる第2冷却水経路と、
前記第2冷却水経路の途中に配置される流量制御バルブと、
前記エンジン本体の壁面温度を取得する第1温度取得部と、
前記EGRクーラ内の冷却水の温度を取得する第2温度取得部と、
前記流量制御バルブを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記エンジン本体の温度が予め設定された設定温度よりも低いときには、当該設定温度以上のときに比べて前記第2冷却水経路における冷却水の流量を低減する流量規制制御を実行するとともに、前記EGRクーラ内の冷却水の温度が、当該冷却水の沸騰を抑制するために予め設定された閾値温度以上であるときには、前記流量規制制御の実行を回避する、ことを特徴とする、エンジンの冷却装置。
An engine cooling device including an EGR cooler for cooling EGR gas recirculated to an intake passage, comprising:
A first cooling water path for circulating cooling water via the engine body;
A second cooling water path for circulating the cooling water via the engine body, the second cooling water path branching the cooling water from the first cooling water path and passing through the EGR cooler;
A flow rate control valve disposed in the middle of the second cooling water path,
A first temperature acquisition unit that acquires a wall temperature of the engine body;
A second temperature acquisition unit that acquires the temperature of the cooling water in the EGR cooler;
A control unit for controlling the flow rate control valve,
When the temperature of the engine body is lower than a preset temperature, the control unit executes a flow rate regulation control for reducing the flow rate of the cooling water in the second cooling water passage as compared with when the temperature is equal to or higher than the preset temperature. In addition, when the temperature of the cooling water in the EGR cooler is equal to or higher than a threshold temperature set in advance for suppressing boiling of the cooling water, execution of the flow rate regulation control is avoided. , Engine cooling system.
請求項1に記載のエンジンの冷却装置において、
前記制御部は、前記エンジン本体の温度が前記設定温度よりも低いときには、前記第2冷却水経路の冷却水の流量を「0」にする一方、前記設定温度以上のときには、前記第2冷却水経路の冷却水の流量を第1流量とするとともに、前記流量規制制御の実行を回避するときには、前記第2冷却水経路の冷却水の流量を前記第1流量、又は当該第1流量よりも少ない第2流量とする、ことを特徴とするエンジンの冷却装置。
The engine cooling device according to claim 1,
When the temperature of the engine body is lower than the set temperature, the control unit sets the flow rate of the cooling water in the second cooling water path to "0", and when the temperature is equal to or higher than the set temperature, the second cooling water is supplied. When the flow rate of the cooling water in the path is set to the first flow rate and the execution of the flow rate restriction control is avoided, the flow rate of the cooling water in the second cooling water path is the first flow rate or less than the first flow rate. An engine cooling device having a second flow rate.
請求項2に記載のエンジンの冷却装置において、
前記閾値温度を第1閾値温度と定義したときに、
前記制御部は、前記EGRクーラ内の冷却水の温度が、前記第1閾値温度以上であってかつ当該第1閾値温度よりも高い第2閾値温度よりも低いときには、前記第2冷却水経路の冷却水の流量を前記第2流量とし、前記第2閾値温度以上であるときには、前記第2冷却水経路の冷却水の流量を前記第1流量とする、ことを特徴とするエンジンの冷却装置。
The engine cooling device according to claim 2,
When the threshold temperature is defined as the first threshold temperature,
When the temperature of the cooling water in the EGR cooler is equal to or higher than the first threshold temperature and lower than the second threshold temperature higher than the first threshold temperature, the control unit controls the second cooling water path. A cooling device for an engine, wherein a flow rate of cooling water is the second flow rate, and when the temperature is equal to or higher than the second threshold temperature, the flow rate of the cooling water in the second cooling water path is the first flow rate.
請求項1乃至3の何れか一項に記載のエンジンの冷却装置において、
前記第2温度取得部は、EGRガスの温度及び流量と、冷却水の温度とに基づいて前記EGRクーラ内の冷却水の温度を推定することにより、当該冷却水の温度を取得する、ことを特徴とするエンジンの冷却装置。
The engine cooling device according to any one of claims 1 to 3,
The second temperature acquisition unit acquires the temperature of the cooling water by estimating the temperature of the cooling water in the EGR cooler based on the temperature and flow rate of the EGR gas and the temperature of the cooling water. Characteristic engine cooling system.
請求項1乃至4の何れか一項に記載のエンジンの冷却装置において、
前記エンジン本体は、シリンダブロックとシリンダヘッドとを備え、
前記第1冷却水経路は、前記シリンダブロック、前記シリンダヘッドの燃焼室側及びラジエータの間で冷却水を循環させるように設けられ、
前記第2冷却水経路は、前記シリンダブロック、前記シリンダヘッドの排気ポート周辺及び前記EGRクーラの間で冷却水を循環させるように設けられている、ことを特徴とするエンジンの冷却装置。
The engine cooling device according to any one of claims 1 to 4,
The engine body includes a cylinder block and a cylinder head,
The first cooling water passage is provided so as to circulate cooling water between the cylinder block, the combustion chamber side of the cylinder head, and the radiator.
The engine cooling device according to claim 1, wherein the second cooling water passage is provided so as to circulate the cooling water between the cylinder block, the exhaust port periphery of the cylinder head, and the EGR cooler.
請求項1乃至5の何れか一項に記載のエンジンの冷却装置において、
前記エンジン本体は、少なくとも低負荷低回転の運転領域では、前記燃焼室内の混合気の一部を点火プラグによる点火点から火炎伝播によりSI燃焼させるとともにその他の混合気を自着火によりCI燃焼させる部分圧縮着火燃焼が実行されるものである、ことを特徴とするエンジンの冷却装置。
The engine cooling device according to any one of claims 1 to 5,
In the engine body, at least in a low load and low rotation speed operation region, a portion of the air-fuel mixture in the combustion chamber is SI-combusted by flame propagation from an ignition point by a spark plug, and the other air-fuel mixture is CI-burned by self-ignition. An engine cooling device, characterized in that compression ignition combustion is performed.
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