JP4575934B2 - Exhaust manifold cooling system - Google Patents

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本発明は、内燃機関の排気側に設けられるエキゾーストマニホールドを冷却する冷却水の流量、流通経路等を好適に制御することが可能なエキゾーストマニホールド用冷却装置に関する。   The present invention relates to an exhaust manifold cooling device that can suitably control the flow rate, flow path, and the like of cooling water that cools an exhaust manifold provided on the exhaust side of an internal combustion engine.

従来から、例えば、車両等の内燃機関であるエンジンのオーバーヒートを防止するために、前記エンジンを適温に保持する冷却装置が設けられている。この冷却装置は、ラジエータから供給された冷却水をエンジンのシリンダブロックに形成されたウオータージャケットに沿って循環させることにより、発熱したエンジンを冷却している。   Conventionally, for example, in order to prevent overheating of an engine that is an internal combustion engine such as a vehicle, a cooling device that holds the engine at an appropriate temperature is provided. This cooling device cools the engine that has generated heat by circulating cooling water supplied from a radiator along a water jacket formed in a cylinder block of the engine.

また、従来では、前記エンジンの排気側において、燃焼室で発生した燃焼ガスを排気するためのエキゾーストマニホールドが前記シリンダブロックに連結され、前記エキゾーストマニホールドは、前記ウオータージャケットに供給された冷却水を利用して冷却されるようになっている。   Further, conventionally, on the exhaust side of the engine, an exhaust manifold for exhausting combustion gas generated in a combustion chamber is connected to the cylinder block, and the exhaust manifold uses cooling water supplied to the water jacket. It is designed to be cooled.

この種のウオータージャケットに関連する先行技術文献として、例えば、特許文献1には、温水式ヒータのエンジン冷却水通路を、エキゾーストマニホールド内を通る水通路とバイパス水通路との2系統に分けて構成し、水温センサが所定温度より低い値を示した時、前記バイパス水通路の途中に配置されたバイパス弁を閉じて温水式ヒータへ供給されるエンジン冷却水がエキゾーストマニホールド内の水通路のみを流通するようにし、エンジン冷却水を高温の排気ガスの熱で加熱することにより、前記温水式ヒータの暖房性能を向上させたとする内燃機関の暖機促進装置が開示されている。
特開昭59−68545号公報(第1頁右下欄第13行〜第2頁左上欄第4行、第1図)
As a prior art document related to this type of water jacket, for example, in Patent Document 1, an engine cooling water passage of a hot water heater is divided into two systems, a water passage passing through the exhaust manifold and a bypass water passage. When the water temperature sensor shows a value lower than the predetermined temperature, the bypass valve arranged in the middle of the bypass water passage is closed and the engine coolant supplied to the hot water heater flows only through the water passage in the exhaust manifold. Thus, a warm-up promoting device for an internal combustion engine is disclosed in which the heating performance of the hot water heater is improved by heating engine cooling water with the heat of high-temperature exhaust gas.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-68545 (page 1, lower right column, line 13 to page 2, upper left column, line 4, FIG. 1)

しかしながら、従来技術では、エキゾーストマニホールドに流入する冷却水の流量が、前記ウオータージャケットに供給される冷却水と同様に、ウオーターポンプのポンプ作用によってエンジンの回転速度(回転数)に比例するように制御されている。すなわち、冷却水を循環させるウオーターポンプは、クランクシャフトの回転を利用して駆動されるように構成されているため、エンジンの回転速度が上昇することにより前記ウオーターポンプによる冷却水の循環も高速となり、前記冷却水の供給量がエンジンの回転速度に比例して増大する。   However, in the prior art, the flow rate of the cooling water flowing into the exhaust manifold is controlled to be proportional to the engine speed (rotation speed) by the pump action of the water pump, like the cooling water supplied to the water jacket. Has been. That is, the water pump that circulates the cooling water is configured to be driven by using the rotation of the crankshaft. Therefore, the circulation speed of the cooling water by the water pump increases as the rotational speed of the engine increases. The supply amount of the cooling water increases in proportion to the rotational speed of the engine.

従って、従来技術では、エキゾーストマニホールドに流入する冷却水の流量が、エンジンの回転速度(回転数)によって設定されるため、例えば、アルミニウム製のエキゾーストマニホールドに対して、材料温度的に必要十分以上の冷却水量が流れ込むという問題がある。換言すると、エンジンの運転状況によっては、必要以上にエキゾーストマニホールドを冷却し過ぎるときがあり、冷却水によってエキゾーストマニホールドから必要以上に放熱させている。   Therefore, in the prior art, the flow rate of the cooling water flowing into the exhaust manifold is set by the rotational speed (the number of revolutions) of the engine. Therefore, for example, the material temperature of the exhaust manifold made of aluminum is more than necessary and sufficient. There is a problem that the amount of cooling water flows. In other words, depending on the operating condition of the engine, the exhaust manifold may be cooled excessively more than necessary, and the cooling water causes heat to be radiated from the exhaust manifold more than necessary.

このことにより、エンジンの始動時に導入される排気ガスの温度がその浄化性能に大きく影響する排気処理装置(例えば、三元触媒)では、昇温(立ち上がり温度)が遅くなって浄化性能(酸化還元能力)が円滑に作用せず、前記エキゾーストマニホールド以降の下流側における排気エミッション性能が低下するという問題がある。   As a result, in an exhaust treatment device (for example, a three-way catalyst) in which the temperature of exhaust gas introduced at the start of the engine greatly affects the purification performance, the temperature rise (rising temperature) becomes slow and the purification performance (oxidation reduction) Capacity) does not work smoothly, and there is a problem that the exhaust emission performance on the downstream side after the exhaust manifold deteriorates.

また、従来技術では、前記エキゾーストマニホールドに流入する冷却水の流量を制御するために、例えば、エキゾーストマニホールドに設けられたウオータージャケットの形状を変更し、又は、冷却水を循環させるウオーターポンプの吐出性能(ポンプ性能)を変更すること等が考えられる。しかしながら、エンジン全体を流通する冷却水の全流通量に対し、シリンダヘッド近傍のエキゾーストマニホールドのウオータージャケットに流入する冷却水の割合は、エンジンの大きさやエンジン性能等に対応して個別的に設定されるため、前記のようなウオータージャケットの形状変更や吐出性能の変更等によってエキゾーストマニホールドに流入される冷却水の流量を汎用的(一般的)に制御することは困難である。   Further, in the prior art, in order to control the flow rate of the cooling water flowing into the exhaust manifold, for example, the shape of the water jacket provided in the exhaust manifold is changed, or the discharge performance of the water pump that circulates the cooling water It is conceivable to change (pump performance). However, the ratio of cooling water flowing into the water jacket of the exhaust manifold near the cylinder head with respect to the total amount of cooling water flowing through the entire engine is set individually according to the size of the engine and engine performance. For this reason, it is difficult to control the flow rate of the cooling water flowing into the exhaust manifold in a general (general) manner by changing the shape of the water jacket or the discharge performance.

本発明は、前記の問題に鑑みてなされたものであり、エキゾーストマニホールドを冷却する冷却水の流通量等を簡便に制御することが可能なエキゾーストマニホールド用冷却装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an exhaust manifold cooling device that can easily control the flow rate of cooling water for cooling the exhaust manifold.

前記の目的を達成するため、本発明は、内燃機関の排気側に設けられるエキゾーストマニホールドをエンジン用の冷却水によって冷却するために、前記エキゾーストマニホールドの外周面を被覆し、内部に設けたウオータージャケットに沿って前記冷却水を流通させることにより前記エキゾーストマニホールドの所定部位を冷却する、少なくとも2以上のカバー部材と、前記各ウオータージャケットを流通する冷却水の流量等を制御する流量制御機構を設ける。   In order to achieve the above object, the present invention provides a water jacket that covers an outer peripheral surface of the exhaust manifold and is provided inside the exhaust manifold so as to cool the exhaust manifold provided on the exhaust side of the internal combustion engine with cooling water for the engine. And a flow rate control mechanism for controlling the flow rate of the cooling water flowing through each water jacket, and the like.

この場合、本発明では、前記2以上のカバー部材にそれぞれ設けられた前記各ウオータージャケットを流通する冷却水の流量を流量制御機構によってそれぞれ制御することにより、例えば、エキゾーストマニホールドに対して冷却作用を及ぼす冷却水の流通量の他、例えば、流通部位、流通時間、流通するタイミング等をそれぞれ簡便に制御することができる。   In this case, in the present invention, by controlling the flow rate of the cooling water flowing through each of the water jackets provided in each of the two or more cover members by the flow rate control mechanism, for example, the cooling action is performed on the exhaust manifold. In addition to the amount of cooling water flowing, for example, the distribution site, distribution time, distribution timing, and the like can be controlled easily.

換言すると、本発明では、エキゾーストマニホールドを2以上の複数のカバー部材によって被覆し、前記各カバー部材にエンジン用の冷却水が流通するウオータージャケットをそれぞれ設け、前記ウオータージャケットを流通する冷却水を流量制御機構によってそれぞれ制御することにより、前記エキゾーストマニホールドの所望の部位のみに対して冷却作用を及ぼし、また所望のタイミングで冷却作用等を及ぼすことができる。   In other words, in the present invention, the exhaust manifold is covered with two or more cover members, each jacket member is provided with a water jacket through which cooling water for the engine flows, and the cooling water flowing through the water jacket is flowed. By controlling each by the control mechanism, a cooling action can be exerted only on a desired portion of the exhaust manifold, and a cooling action or the like can be exerted at a desired timing.

なお、前記流量制御機構として、前記各カバー部材にそれぞれ設けた流量制御弁によって構成し、しかも、前記流量制御弁の弁開度を制御する制御手段を設けることにより、構造が簡素化されると共に、複雑な制御方法を用いることがなく簡便に制御することができる。   The flow rate control mechanism is constituted by a flow rate control valve provided for each cover member, and a control means for controlling the valve opening degree of the flow rate control valve is provided, thereby simplifying the structure. Therefore, the control can be easily performed without using a complicated control method.

エキゾーストマニホールドを冷却する冷却水の流通量等を簡便に制御することが可能なエキゾーストマニホールド用冷却装置を提供することができる。   It is possible to provide a cooling device for an exhaust manifold that can easily control the flow rate of cooling water for cooling the exhaust manifold.

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。図1は、本発明の実施形態に係るエキゾーストマニホールド用冷却装置が適用された自動車用冷却システムの概略構成図であり、図2は、前記エキゾーストマニホールド用冷却装置を含むエンジンの斜視図である。   Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an automobile cooling system to which an exhaust manifold cooling device according to an embodiment of the present invention is applied, and FIG. 2 is a perspective view of an engine including the exhaust manifold cooling device.

図1に示すように、この自動車用冷却システム10は、外周部に冷却水通路12及びシリンダ用ウオータージャケット14がそれぞれ形成されたシリンダブロック16及びシリンダヘッド18を有するV型6気筒のエンジン20と、前記エンジン20からの戻りの冷却水を外気によって冷却して再びエンジン20に向かって送給する第1循環通路22及び第2循環通路24が接続されたラジエータ26と、モータ27の回転駆動作用下に前記ラジエータ26に対して送風するファン28とを含む。   As shown in FIG. 1, this automotive cooling system 10 includes a V-type 6-cylinder engine 20 having a cylinder block 16 and a cylinder head 18 each having a cooling water passage 12 and a cylinder water jacket 14 formed on the outer periphery. The radiator 26 is connected to the first circulation passage 22 and the second circulation passage 24 for cooling the cooling water returned from the engine 20 by the outside air and feeding it to the engine 20 again. A fan 28 for blowing air to the radiator 26 is included below.

また、前記自動車用冷却システム10は、前記エンジン20の排気側に連結された一対のエキゾーストマニホールド30a、30b(図2参照)と、複数の分割通路を有し前記一対のエキゾーストマニホールド30a、30bを前記エンジン20に供給される冷却水を用いてそれぞれ冷却するエキゾーストマニホールド用冷却装置32(以下、単に冷却装置32という)と、前記シリンダヘッド18の冷却水通路12に連通する第1通路34a及び後記するサーモスタット38に連通する第2通路34bを介して流通する冷却水を加熱するヒータ36とを備える。   The automobile cooling system 10 includes a pair of exhaust manifolds 30a and 30b (see FIG. 2) connected to the exhaust side of the engine 20, and a plurality of division passages. The pair of exhaust manifolds 30a and 30b includes a pair of exhaust manifolds 30a and 30b. An exhaust manifold cooling device 32 (hereinafter simply referred to as a cooling device 32) that cools each of them using cooling water supplied to the engine 20, a first passage 34a that communicates with the cooling water passage 12 of the cylinder head 18, and a postscript And a heater 36 for heating the cooling water flowing through the second passage 34b communicating with the thermostat 38.

なお、図1中では、側面視してシリンダがV字形に相互に対向して配列されたV型6気筒のエンジン20の一方の部分(3気筒)のみを示して他方の部分(3気筒)を省略していると共に、冷却水の流通状態を分かりやすくするために、シリンダブロック16のシリンダ用ウオータージャケット14とシリンダヘッド18の冷却水通路12を簡略化して平面的に示している。   1, only one part (three cylinders) of a V-type six-cylinder engine 20 in which the cylinders are arranged in a V-shape so as to face each other when viewed from the side is shown, and the other part (three cylinders) is shown. In order to make it easy to understand the flow state of the cooling water, the cylinder water jacket 14 of the cylinder block 16 and the cooling water passage 12 of the cylinder head 18 are shown in a simplified plan view.

さらに、前記自動車用冷却システム10は、ラジエータ26とエンジン20との間の第1循環通路22中に配置され、流通する冷却水が所定温度となることにより前記ラジエータ26との間の第1循環通路22を開成するサーモスタット38と、前記ラジエータ26と前記エンジン20との間で冷却水を循環させるウオーターポンプ40とを有する。   Further, the automobile cooling system 10 is disposed in the first circulation passage 22 between the radiator 26 and the engine 20, and the first circulation between the radiator 26 and the circulating water becomes a predetermined temperature when the circulating cooling water reaches a predetermined temperature. A thermostat 38 that opens the passage 22 and a water pump 40 that circulates cooling water between the radiator 26 and the engine 20 are provided.

前記エンジン20の排気側であるエキゾーストマニホールド30a、30bの下流側には、図2に示されるように、排気ガスの温度を検出するガス温度センサ41と、前記排気ガス中に含まれる有害物資(主として炭化水素HC、一酸化炭素CO、窒素酸化物NOx)を酸化・還元して浄化する三元触媒42と、前記浄化された排気ガスを大気中に向かって排気するマフラー44とがそれぞれ設けられる。前記三元触媒42には、三元触媒温度T2(後記する)を検出する三元触媒温度センサ46が付設される。   As shown in FIG. 2, on the downstream side of the exhaust manifolds 30a and 30b, which are the exhaust side of the engine 20, a gas temperature sensor 41 for detecting the temperature of the exhaust gas, and harmful substances contained in the exhaust gas ( A three-way catalyst 42 that mainly purifies hydrocarbons HC, carbon monoxide CO, and nitrogen oxides NOx) by oxidation and reduction, and a muffler 44 that exhausts the purified exhaust gas toward the atmosphere, respectively. . A three-way catalyst temperature sensor 46 for detecting a three-way catalyst temperature T2 (described later) is attached to the three-way catalyst 42.

冷却装置32は、図1に示すように、ウオーターポンプ40とシリンダヘッド18とを連通させる通路48の途中から分岐し冷却水を導入する第1連通路50aと、前記シリンダヘッド18の冷却水通路12に連通し冷却水を導出する第2連通路50bにそれぞれ接続され、各エキゾーストマニホールド30a(30b)の上面部を被覆する第1カバー部材52aと、各エキゾーストマニホールド30a(30b)の下面部を被覆する第2カバー部材52bとを含む(図3参照)。この場合、冷却水を導入する第1連通路50aをラジエータ26に直接接続し、前記ラジエータ26から冷却装置32内に冷却水を導入するように構成してもよい。   As shown in FIG. 1, the cooling device 32 includes a first communication path 50 a that branches from a middle of a path 48 that communicates the water pump 40 and the cylinder head 18 and introduces cooling water, and a cooling water path of the cylinder head 18. The first cover member 52a is connected to the second communication passage 50b that leads to the cooling water and is connected to the second communication passage 50b. The first cover member 52a covers the upper surface of each exhaust manifold 30a (30b), and And a second cover member 52b to be covered (see FIG. 3). In this case, the first communication passage 50a for introducing the cooling water may be directly connected to the radiator 26, and the cooling water may be introduced from the radiator 26 into the cooling device 32.

前記第1カバー部材52a及び第2カバー部材52bは、それぞれ部品点数削減の観点から、好ましくは同一に構成されるとよい。また、前記第1カバー部材52a及び第2カバー部材52bは、図3に示すように、エキゾーストマニホールド30a(30b)の断面円形状の管体部に対応する断面曲線部を有する複数の舌片部が、前記管体部の軸線と直交する方向に略平行に延在し、且つその一端部側で連結して構成される。なお、隣接する舌片部との間には、前記舌片部の一端部の手前で閉塞するスリットが形成される。   The first cover member 52a and the second cover member 52b are preferably configured identically from the viewpoint of reducing the number of parts. Further, as shown in FIG. 3, the first cover member 52a and the second cover member 52b have a plurality of tongue pieces having a cross-sectional curve portion corresponding to the circular tube section of the exhaust manifold 30a (30b). However, it extends substantially parallel to the direction orthogonal to the axis of the tubular body portion, and is connected at one end thereof. Note that a slit is formed between the adjacent tongue pieces, which is closed before one end of the tongue piece.

また、前記冷却装置32は、前記第1カバー部材52a及び第2カバー部材52bの内空部内にそれぞれ設けられたウオータージャケット54(図3中の切り欠き部参照)に沿って流通する冷却水の流量をそれぞれ制御する流量制御機構として機能する第1流量制御弁56a及び第2流量制御弁56bと、前記第1流量制御弁56a及び第2流量制御弁56bに対して制御信号を導出することにより、図示しない弁体の弁開度(着座部との弁体との間の離間間隔)を制御する制御手段として機能する電子制御装置(ECU)58とを備える。前記第1流量制御弁56a及び第2流量制御弁56bは、例えば、ソレノイドバルブ、パイロット圧に作動するパイロット弁、又はスプール弁等によって構成されるとよい。なお、図3中では、ウオータージャケット54に沿って流通する冷却水を破線で簡略化して示している。   In addition, the cooling device 32 includes cooling water that flows along water jackets 54 (see notches in FIG. 3) provided in the inner space of the first cover member 52a and the second cover member 52b, respectively. By deriving control signals to the first flow control valve 56a and the second flow control valve 56b that function as a flow control mechanism for controlling the flow, respectively, and to the first flow control valve 56a and the second flow control valve 56b. And an electronic control unit (ECU) 58 that functions as a control means for controlling the valve opening degree of the valve body (separation distance between the seating portion and the valve body) (not shown). The first flow control valve 56a and the second flow control valve 56b may be constituted by, for example, a solenoid valve, a pilot valve that operates with a pilot pressure, or a spool valve. In FIG. 3, the cooling water flowing along the water jacket 54 is shown in a simplified manner with broken lines.

なお、前記第1流量制御弁56a及び第2流量制御弁56bは、例えば、図示しない公知のバタフライ弁又はシャッタ弁等によって構成され、着座部に対する弁体の変位量(弁体と着座部との離間距離又は弁体の傾動角度)が前記ECU58によって制御可能に設けられる。   The first flow control valve 56a and the second flow control valve 56b are constituted by, for example, a well-known butterfly valve or a shutter valve (not shown), and the displacement amount of the valve body with respect to the seating portion (the valve body and the seating portion The separation distance or the tilt angle of the valve body) is provided to be controllable by the ECU 58.

本実施形態では、前記第1流量制御弁56a及び第2流量制御弁56bをそれぞれ第1カバー部材52a及び第2カバー部材52bの上流側に配設して、前記第1カバー部材52a及び第2カバー部材52bに流入される冷却水の流通量をそれぞれ制御するように構成しているが、これに限定されるものでなく、例えば、前記第1流通制御弁56a及び第2流通制御弁56bを、第1カバー部材52a及び第2カバー部材52bの下流側に配設して冷却水の循環量を制御するようにしてもよい。また、前記第1流通制御弁56a及び第2流通制御弁56bを、例えば、前記第1カバー部材52a及び第2カバー部材52bに直接付設して一体的に設けるように構成してもよい。さらに、前記第1流通制御弁56a及び第2流通制御弁56bに代替して、サーモスタット38の開閉動作を利用して冷却水の流通量を制御してもよい。   In the present embodiment, the first flow control valve 56a and the second flow control valve 56b are disposed on the upstream side of the first cover member 52a and the second cover member 52b, respectively. The flow rate of the cooling water flowing into the cover member 52b is configured to be controlled. However, the present invention is not limited to this. For example, the first flow control valve 56a and the second flow control valve 56b are provided. The cooling water circulation amount may be controlled by disposing the first cover member 52a and the second cover member 52b on the downstream side. Further, the first flow control valve 56a and the second flow control valve 56b may be configured so as to be provided integrally with the first cover member 52a and the second cover member 52b, for example. Furthermore, instead of the first flow control valve 56a and the second flow control valve 56b, the flow rate of the cooling water may be controlled using the opening / closing operation of the thermostat 38.

ヒータ36の上流側には、前記ヒータ36に供給される冷却水の流量を制御するヒータ用流量制御弁60が設けられ、前記ヒータ用流量制御弁60は、ECU58から出力される制御信号に基づいて図示しない弁体の弁開度が制御される。   A heater flow control valve 60 for controlling the flow rate of the cooling water supplied to the heater 36 is provided on the upstream side of the heater 36, and the heater flow control valve 60 is based on a control signal output from the ECU 58. Thus, the valve opening degree of a valve body (not shown) is controlled.

前記第1カバー部材52a及び第2カバー部材52bには、ウオータージャケット54を流通する冷却水の温度をそれぞれ検出し、その検出信号をECU58に導出する一組の第1温度センサ62a、62bが設けられる。また、一対のエキゾーストマニホールド30a、30bには、各エキゾーストマニホールド30a(30b)自体の温度を検出し、その検出信号をECU58に導出する一対の第2温度センサ64a、64bが設けられる。   The first cover member 52a and the second cover member 52b are provided with a pair of first temperature sensors 62a and 62b for detecting the temperature of the cooling water flowing through the water jacket 54 and leading the detection signal to the ECU 58, respectively. It is done. The pair of exhaust manifolds 30a and 30b are provided with a pair of second temperature sensors 64a and 64b for detecting the temperature of each exhaust manifold 30a (30b) itself and deriving the detection signal to the ECU 58.

本発明の実施の形態に係るエキゾーストマニホールド用冷却装置32が組み込まれた自動車用冷却システム10は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその作用効果について説明する。   The automobile cooling system 10 incorporating the exhaust manifold cooling device 32 according to the embodiment of the present invention is basically configured as described above. Next, the function and effect will be described.

先ず、ラジエータ26から送給された冷却水は、第1循環通路22及びサーモスタット38を介してウオーターポンプ40に導入され、前記ウオーターポンプ40の回転駆動作用下にエンジン20側に向かって供給される。前記エンジン20側では、シリンダヘッド18の冷却水通路12に沿って冷却水が流通した後、前記冷却水がシリンダブロック16のシリンダ用ウオータージャケット14に供給され、さらに、冷却水は、エンジン20の戻り側である第2循環通路24を介してラジエータ26に導入されて循環される。   First, the cooling water fed from the radiator 26 is introduced into the water pump 40 through the first circulation passage 22 and the thermostat 38, and is supplied toward the engine 20 under the rotational driving action of the water pump 40. . On the engine 20 side, after the cooling water flows along the cooling water passage 12 of the cylinder head 18, the cooling water is supplied to the cylinder water jacket 14 of the cylinder block 16. The refrigerant is introduced into the radiator 26 through the second circulation passage 24 on the return side and circulated.

このようにラジエータ26とエンジン20との間で冷却水が循環している状態において、例えば、ECU58は、ガス温度センサ41及び第2温度センサ64a、64bからの検出信号に基づいてエンジン20の運転状況により必要以上にエキゾーストマニホールド30a、30bが冷却されて前記エキゾーストマニホールド30a、30bの温度が低下していると判断したとき、第1流量制御弁56a及び/又は第2流量制御弁56bに対して制御信号を導出する。なお、温度制御の具体的内容については、図4〜図7に示されるフローチャートに沿って後で詳細に説明する。   Thus, in a state where the coolant is circulating between the radiator 26 and the engine 20, for example, the ECU 58 operates the engine 20 based on detection signals from the gas temperature sensor 41 and the second temperature sensors 64a and 64b. When it is determined that the exhaust manifolds 30a and 30b are cooled more than necessary and the temperature of the exhaust manifolds 30a and 30b is lowered depending on the situation, the first flow control valve 56a and / or the second flow control valve 56b A control signal is derived. The specific contents of the temperature control will be described later in detail along the flowcharts shown in FIGS.

第1流量制御弁56a及び/又は第2流量制御弁56bでは、前記ECU58からの制御信号に基づいて図示しない弁体が着座部から変位して所望の弁開度に設定される。前記設定された弁開度に基づいてその流通量が制御された冷却水が第1カバー部材52a及び/又は第2カバー部材52bのウオータージャケット54に供給されて流通することにより、エキゾーストマニホールド30a、30bに対する冷却作用が抑制される。   In the first flow control valve 56a and / or the second flow control valve 56b, a valve body (not shown) is displaced from the seating portion based on a control signal from the ECU 58 and set to a desired valve opening. The cooling water whose flow rate is controlled based on the set valve opening is supplied to the water jacket 54 of the first cover member 52a and / or the second cover member 52b and circulates, whereby the exhaust manifold 30a, The cooling effect on 30b is suppressed.

この場合、ECU58の制御作用下に、第1流量制御弁56a及び第2流量制御弁56bの両方への冷却水の流通を停止させ、又は、第1流量制御弁56aにのみ冷却水を流通させ、且つ第2流量制御弁56bへの冷却水の流通を停止し、若しくは、前記とは反対に第2流量制御弁56bにのみ冷却水を流通させ、且つ第1流量制御弁56aへの冷却水の流通を停止することが可能である。   In this case, under the control action of the ECU 58, the circulation of the cooling water to both the first flow rate control valve 56a and the second flow rate control valve 56b is stopped, or the cooling water is caused to flow only to the first flow rate control valve 56a. And the circulation of the cooling water to the second flow rate control valve 56b is stopped, or the cooling water is made to flow only to the second flow rate control valve 56b and the cooling water to the first flow rate control valve 56a contrary to the above. It is possible to stop the distribution of

第1流量制御弁56a及び第2流量制御弁56bに対するECU58の制御によって、
エキゾーストマニホールド30a(30b)の全面に対する冷却作用を停止させ、又は、第1カバー部材52aによってエキゾーストマニホールド30a(30b)の上面部のみに冷却作用を及ぼし、若しくは、第2カバー部材52bによってエキゾーストマニホールド30a(30b)の下面部のみに冷却作用を及ぼすことが可能となる。
By controlling the ECU 58 with respect to the first flow control valve 56a and the second flow control valve 56b,
The cooling action on the entire surface of the exhaust manifold 30a (30b) is stopped, the cooling action is exerted only on the upper surface of the exhaust manifold 30a (30b) by the first cover member 52a, or the exhaust manifold 30a is given by the second cover member 52b. It becomes possible to exert a cooling action only on the lower surface portion of (30b).

このように、第1流量制御弁56a及び/又は第2流量制御弁56bの弁切換作用により、エキゾーストマニホールド30a、30bに対して冷却作用を及ぼす部位を所望の部位とすることができると共に、所望のタイミングで冷却作用を及ぼすことができる。   As described above, by the valve switching action of the first flow rate control valve 56a and / or the second flow rate control valve 56b, a part that exerts a cooling action on the exhaust manifolds 30a and 30b can be set as a desired part and desired. The cooling action can be exerted at the timing.

その際、第1流量制御弁56a及び第2流量制御弁56bにそれぞれ設けられた図示しない弁体の弁開度(弁切換位置)を調整することにより、第1カバー部材52a及び第2カバー部材52bにそれぞれ設けられたウオータージャケット54への冷却水の流通量をデジタル的(段階的)に又はアナログ的に制御することが可能となる。   At that time, the first cover member 52a and the second cover member are adjusted by adjusting the valve opening (valve switching position) of a valve body (not shown) provided in each of the first flow control valve 56a and the second flow control valve 56b. It becomes possible to control the circulation amount of the cooling water to the water jacket 54 provided in each 52b digitally (stepwise) or in an analog manner.

本実施形態では、エキゾーストマニホールド30a、30bに対して冷却作用を及ぼす冷却水の流通量、流通部位、流通時間、流通するタイミング等を、前記第1流量制御弁56a及び第2流量制御弁56bを介して簡便に制御することができる。   In the present embodiment, the first flow rate control valve 56a and the second flow rate control valve 56b are set according to the flow amount, flow portion, flow time, flow timing, and the like of the cooling water that exerts a cooling action on the exhaust manifolds 30a, 30b. Can be easily controlled.

また、本実施形態では、第1カバー部材52aに設けられたウオータージャケット54、第2カバー部材52bに設けられたウオータージャケット54を含む複数分割された冷却水流通回路を有することにより、ECU58の制御作用下に、必要な部位のみに冷却水を流入させてエキゾーストマニホールド30a、30bの各部に対し必要最低限の冷却作用を及ぼすことができる。この結果、本実施形態では、エキゾーストマニホールド30a、30bの下流側における排気ガス温度の低下を最小限に抑制することができ、排気エミッション性能を向上させることができる。   In this embodiment, the ECU 58 is controlled by having a plurality of divided cooling water circulation circuits including a water jacket 54 provided on the first cover member 52a and a water jacket 54 provided on the second cover member 52b. Under the action, the cooling water can be flowed only into the necessary parts, and the necessary minimum cooling action can be exerted on each part of the exhaust manifolds 30a and 30b. As a result, in this embodiment, it is possible to minimize a decrease in the exhaust gas temperature on the downstream side of the exhaust manifolds 30a and 30b, and to improve the exhaust emission performance.

さらに、本実施形態では、第1流量制御弁56a及び第2流量制御弁56bによりエンジン20の回転速度と無関係に冷却水の流通量を制御することで、冷却水への受熱量を必要最小限とすることができ、冷却系要素(例えば、ラジエータ26、ファン28、ファン駆動用のモータ27等)の小型化及び軽量化を達成することができると共に、狭小なスペースの効率化(レイアウトの自由化)を図り、製造コストを低減させることができる。   Furthermore, in this embodiment, the amount of heat received by the cooling water is minimized by controlling the flow rate of the cooling water regardless of the rotational speed of the engine 20 by the first flow rate control valve 56a and the second flow rate control valve 56b. The cooling system elements (for example, the radiator 26, the fan 28, the fan driving motor 27, etc.) can be reduced in size and weight, and the efficiency of a narrow space (free layout) can be achieved. Manufacturing cost can be reduced.

さらにまた、本実施形態では、ECU58によって、エキゾーストマニホールド30a、30bに対して冷却作用を及ぼす冷却水の流通量を制御することにより、例えば、排気ガス温度の上昇によって前記エキゾーストマニホールド30a、30bの下流側に設けられる過給器(図示せず)や三元触媒42等に発生する熱害を好適に阻止することができる。   Furthermore, in the present embodiment, the ECU 58 controls the flow rate of the cooling water that exerts a cooling action on the exhaust manifolds 30a, 30b. The heat damage which generate | occur | produces in the supercharger (not shown) provided in the side, the three way catalyst 42 grade | etc., Can be prevented suitably.

またさらに、本実施形態に係る冷却装置32をディーゼルエンジンに適用した際、前記ディーゼルエンジンでは熱効率が高いために冷却水の温度が緩やかに上昇して、ヒータ36の暖気作用が迅速に発揮されないようなとき、後記するように、ECU58の制御作用下にヒータ36を流通する冷却水の流通量を増大させて冷却水の水温を早期に上昇させることにより、ヒータ36の暖気性能を向上させることができる(図7参照)。なお、本実施形態では、自動車用冷却システム10に適用した場合をその一例として示しているが、車両に限定されるものではなく、例えば、船舶、耕運機、発電機等の内燃機関に対して適用することができることは勿論である。   Furthermore, when the cooling device 32 according to the present embodiment is applied to a diesel engine, the diesel engine has high thermal efficiency, so that the temperature of the cooling water gradually rises so that the warming action of the heater 36 is not quickly exhibited. At this time, as will be described later, it is possible to improve the warming performance of the heater 36 by increasing the flow rate of the cooling water flowing through the heater 36 under the control action of the ECU 58 and increasing the temperature of the cooling water at an early stage. Yes (see FIG. 7). In addition, in this embodiment, although the case where it applies to the cooling system 10 for motor vehicles is shown as the example, it is not limited to a vehicle, For example, it applies with respect to internal combustion engines, such as a ship, a cultivator, and a generator. Of course it can be done.

次に、図4に示すフローチャートに沿って、エキゾーストマニホールド30aの冷却制御方法の一例を以下に説明する。なお、前提として、エキゾーストマニホールド30aの基準温度を、例えば、250℃に設定した温度予測マップ(後記する)がECU58の図示しないメモリ内に格納されて適宜読み出し可能に設けられ、また、流量制御弁56aの弁開度は、全閉状態である弁開度0から全開である弁開度5までの6段階に分けて弁位置の切換が制御可能に設けられているものとする。   Next, an example of a cooling control method for the exhaust manifold 30a will be described below along the flowchart shown in FIG. As a premise, a temperature prediction map (to be described later) in which the reference temperature of the exhaust manifold 30a is set to 250 ° C., for example, is stored in a memory (not shown) of the ECU 58 so that it can be read out appropriately. It is assumed that the valve opening of 56a is provided so as to be controllable in switching of the valve position in six stages from a valve opening 0 that is fully closed to a valve opening 5 that is fully open.

先ず、第2温度センサ64aによってエキゾーストマニホールド30aの温度T1を検出し(ステップS1)、その温度検出信号をECU58に出力する。ECU58では、前記第2温度センサ64aから出力されたエキゾーストマニホールド30aの温度T1が予め温度予測マップに設定された基準温度である250℃よりも大きいか否かを判断する(ステップS2)。   First, the temperature T1 of the exhaust manifold 30a is detected by the second temperature sensor 64a (step S1), and the temperature detection signal is output to the ECU 58. The ECU 58 determines whether or not the temperature T1 of the exhaust manifold 30a output from the second temperature sensor 64a is higher than 250 ° C., which is a reference temperature set in advance in the temperature prediction map (step S2).

前記エキゾーストマニホールド30aの温度T1が250℃より大きい場合(ステップS2でYESのとき→ステップS3)、続いて、ECU58は、流量制御弁56aの現在の弁開度が5(全開)となっているか否かを判断する。   If the temperature T1 of the exhaust manifold 30a is higher than 250 ° C. (when YES in step S2 → step S3), the ECU 58 then determines whether the current valve opening of the flow control valve 56a is 5 (fully open). Judge whether or not.

前記ステップS3の工程において、流量制御弁56aの現在の弁開度が5(全開)である場合(ステップS3でYESのとき→ステップS5)、ECU58は、さらに、第2温度センサ64aによって検出された前記エキゾーストマニホールド30aの温度T1が、予め温度予測マップによって設定された所定温度よりも大きいか否かを判断する。この温度予測マップによって設定された所定温度は、基準温度である250℃よりも大きく、例えば、300度に設定される。   In the step S3, when the current valve opening degree of the flow control valve 56a is 5 (fully open) (when YES in step S3 → step S5), the ECU 58 further detects by the second temperature sensor 64a. Further, it is determined whether or not the temperature T1 of the exhaust manifold 30a is higher than a predetermined temperature set in advance by a temperature prediction map. The predetermined temperature set by the temperature prediction map is higher than the reference temperature of 250 ° C., and is set to, for example, 300 degrees.

これに対し、前記ステップS3の工程において、流量制御弁56aの現在の弁開度が5(全開)ではなく、弁開度が4以下である場合(ステップS3でNOのとき→ステップS4)、ECU58は、流量制御弁56aに制御信号を導出して弁体の弁開度を1段階だけ上昇させるように弁位置を切換制御し(ステップS4)、従前と比較して冷却水の流通量を所定量だけ増大させる。例えば、そのときの流量制御弁56aの弁開度が3であるとき、弁体の弁開度を1段階だけ上昇させた弁開度4(3+1=4)とすることにより、流量制御弁56aを流通する冷却水の流通量を増大させて冷却作用を高めることができる。   On the other hand, in the step S3, when the current valve opening degree of the flow control valve 56a is not 5 (fully open) and the valve opening degree is 4 or less (NO in step S3 → step S4), The ECU 58 derives a control signal to the flow control valve 56a and switches and controls the valve position so as to increase the valve opening of the valve body by one step (step S4). Increase by a predetermined amount. For example, when the valve opening degree of the flow control valve 56a at that time is 3, by setting the valve opening degree of the valve body to the valve opening degree 4 (3 + 1 = 4) increased by one step, the flow control valve 56a The cooling effect can be enhanced by increasing the amount of cooling water flowing through.

前記ステップS5の工程において、前記エキゾーストマニホールド30aの温度T1が所定温度よりも大きい場合(ステップS5でYESのとき→ステップS6)、ECU58は、モータ27に付勢信号を導出してファン28を強運転で所定時間だけ高速回転駆動させた後(ステップS6)、続いて、エンジン20の出力制御を行ってエキゾーストマニホールド30aの発熱量を低減させる(ステップS7)。このエンジン20の出力制御は、例えば、ECU58から図示しない燃料噴射弁に対して制御信号を導出して燃料噴射量を抑制する等によって行われる。   In the step S5, when the temperature T1 of the exhaust manifold 30a is higher than the predetermined temperature (YES in step S5 → step S6), the ECU 58 derives an energizing signal to the motor 27 to strengthen the fan 28. After the engine is driven to rotate at a high speed for a predetermined time (step S6), the output control of the engine 20 is then performed to reduce the heat generation amount of the exhaust manifold 30a (step S7). The output control of the engine 20 is performed, for example, by deriving a control signal from the ECU 58 to a fuel injection valve (not shown) to suppress the fuel injection amount.

一方、前記エキゾーストマニホールド30aの温度T1が所定温度以下の場合(ステップS5でNOのとき→ステップS8)、ECU58は、モータ27に付勢信号を導出してファン28を弱運転で所定時間だけ低速回転駆動させた後(ステップS8)、続いて、モータ27に駆動切換信号を導出して前記ファン28を所定時間だけ高速回転させる強運転に切換制御する(ステップS9)。なお、前記ファン28は、図示しないタイマ回路によって所定時間計測された後、ECU58からの滅勢信号がモータ27に導入されてオフ状態となる(ステップS9a)。   On the other hand, when the temperature T1 of the exhaust manifold 30a is equal to or lower than the predetermined temperature (when NO in step S5 → step S8), the ECU 58 derives an energizing signal to the motor 27 and causes the fan 28 to run at a low speed for a predetermined time with weak operation After being driven to rotate (step S8), subsequently, a drive switching signal is derived to the motor 27, and switching control is performed to a strong operation for rotating the fan 28 at a high speed for a predetermined time (step S9). The fan 28 is measured for a predetermined time by a timer circuit (not shown), and then a deactivation signal from the ECU 58 is introduced into the motor 27 and is turned off (step S9a).

また、ステップS2の工程において、前記エキゾーストマニホールド30aの温度T1が250℃以下である場合(ステップS2でNOのとき→ステップS10)、ECU58は、続いて流量制御弁56aの弁開度が0(全閉)であるか否かを判断し(ステップS10)、前記弁開度が0であるときはそのまま終了し、一方、前記弁開度が0でないときは、流量制御弁56aの現在の弁開度を1段階だけ下降させた弁位置とする(ステップS11)。例えば、そのときの流量制御弁56aの弁開度が3であるとき、弁体の弁開度を1段階だけ下降させた弁開度2(3−1=2)とする。   In step S2, when the temperature T1 of the exhaust manifold 30a is 250 ° C. or less (NO in step S2 → step S10), the ECU 58 continues to set the opening degree of the flow control valve 56a to 0 ( (Step S10), and when the valve opening is 0, the process is finished as it is, and when the valve opening is not 0, the current valve of the flow control valve 56a is terminated. The valve position is lowered by one step (step S11). For example, when the valve opening degree of the flow rate control valve 56a at that time is 3, the valve opening degree of the valve body is set to a valve opening degree 2 (3-1 = 2) that is lowered by one step.

図4に示される上記の冷却制御方法は、各エキゾーストマニホールド30a(30b)毎に適用され、各エキゾーストマニホールド30a(30b)毎に温度をそれぞれ制御することが可能である。   The above cooling control method shown in FIG. 4 is applied to each exhaust manifold 30a (30b), and the temperature can be controlled for each exhaust manifold 30a (30b).

続いて、エキゾーストマニホールド30a、30bの各部における温度予測マップについて説明する。   Next, a temperature prediction map in each part of the exhaust manifolds 30a and 30b will be described.

この温度予測マップは、図5に示すように、ガス温度センサ41によって検出された排気ガス温度データと、図示しない燃料噴射弁の燃料噴射量データと、エンジン負荷特性と、図示しないインテークマニホールドにおけるエア吸入量データ等に基づいて予め設定されたものであり、ECU58の図示しないメモリ内に格納されている。そして、ECU58は、必要に応じて適宜、前記温度予測マップを読み出して、各エキゾーストマニホールド30a(30b)に設けられたウオータージャケット54を流通する冷却水の流通量をフィードバック制御する。   As shown in FIG. 5, the temperature prediction map includes exhaust gas temperature data detected by a gas temperature sensor 41, fuel injection amount data of a fuel injection valve (not shown), engine load characteristics, and air in an intake manifold (not shown). It is preset based on the intake amount data and the like, and is stored in a memory (not shown) of the ECU 58. The ECU 58 reads out the temperature prediction map as needed, and feedback-controls the amount of cooling water flowing through the water jacket 54 provided in each exhaust manifold 30a (30b).

次に、エキゾーストマニホールド30aの下流側に設けられる三元触媒42を保護するための冷却制御方法の一例に関するフローチャートを図6に示す。なお、前提として、三元触媒42の基準温度を、例えば、850℃に設定した温度予測マップがECU58の図示しないメモリ内に格納されて適宜読み出し可能に設けられ、また、流量制御弁56aの弁開度は、全閉状態である弁開度0から全開である弁開度5までの6段階に分けて弁位置の切換が制御可能に設けられている点は前記と同様である。   Next, FIG. 6 shows a flowchart relating to an example of a cooling control method for protecting the three-way catalyst 42 provided on the downstream side of the exhaust manifold 30a. As a premise, a temperature prediction map in which the reference temperature of the three-way catalyst 42 is set to, for example, 850 ° C. is stored in a memory (not shown) of the ECU 58 so as to be appropriately readable, and the valve of the flow control valve 56a is provided. The opening is divided into six stages from a fully open valve opening 0 to a fully open valve opening 5 in the same manner as described above so that the switching of the valve position can be controlled.

先ず、三元触媒温度センサ46によって三元触媒温度T2を検出し(ステップS21)、その温度検出信号をECU58に出力する。ECU58では、前記三元触媒温度センサ46から出力された三元触媒温度T2が予め温度予測マップに設定された基準温度である850℃よりも大きいか否かを判断する(ステップS22)。   First, the three-way catalyst temperature sensor 46 detects the three-way catalyst temperature T2 (step S21), and outputs the temperature detection signal to the ECU 58. The ECU 58 determines whether or not the three-way catalyst temperature T2 output from the three-way catalyst temperature sensor 46 is higher than a reference temperature 850 ° C. set in advance in the temperature prediction map (step S22).

前記三元触媒温度T2が850℃より大きい場合(ステップS22でYESのとき→ステップS23)、続いて、ECU58は、流量制御弁56aの現在の弁開度が5(全開)となっているか否かを判断する。   If the three-way catalyst temperature T2 is higher than 850 ° C. (YES in step S22 → step S23), then the ECU 58 determines whether the current valve opening of the flow control valve 56a is 5 (fully open). Determine whether.

前記ステップS23の工程において、流量制御弁56aの現在の弁開度が5(全開)である場合(ステップS23でYESのとき→ステップS25)、ECU58は、さらに、三元触媒温度センサ46によって検出された前記三元触媒温度T2が、予め温度予測マップによって設定された所定温度よりも大きいか否かを判断する。この温度予測マップによって設定された所定温度は、基準温度である850℃よりも大きく、例えば、950度に設定される。   In the step S23, when the current valve opening degree of the flow control valve 56a is 5 (fully open) (when YES in step S23 → step S25), the ECU 58 further detects by the three-way catalyst temperature sensor 46. It is determined whether or not the three-way catalyst temperature T2 is greater than a predetermined temperature set in advance by a temperature prediction map. The predetermined temperature set by the temperature prediction map is larger than the reference temperature 850 ° C., for example, 950 degrees.

これに対し、前記ステップS23の工程において、流量制御弁56aの現在の弁開度が5(全開)ではなく、弁開度が4以下である場合(ステップS23でNOのとき→ステップS24)、ECU58は、流量制御弁56aに制御信号を導出して弁体の弁開度を1段階だけ上昇させるように弁位置を切換制御し(ステップS24)、従前と比較して冷却水の流通量を所定量だけ増大させる。例えば、そのときの流量制御弁56aの弁開度が3であるとき、弁体の弁開度を1段階だけ上昇させた弁開度4(3+1=4)とすることにより、流量制御弁56aを流通する冷却水の流通量を増大させて冷却作用を高めることができる。   On the other hand, in the step S23, when the current valve opening degree of the flow control valve 56a is not 5 (fully open) and the valve opening degree is 4 or less (NO in step S23 → step S24), The ECU 58 derives a control signal to the flow rate control valve 56a and switches and controls the valve position so as to increase the valve opening of the valve body by one step (step S24). Increase by a predetermined amount. For example, when the valve opening degree of the flow control valve 56a at that time is 3, by setting the valve opening degree of the valve body to the valve opening degree 4 (3 + 1 = 4) increased by one step, the flow control valve 56a The cooling effect can be enhanced by increasing the amount of cooling water flowing through.

前記ステップS25の工程において、前記三元触媒温度T2が所定温度よりも大きい場合(ステップS25でYESのとき→ステップS26)、ECU58は、モータ27に付勢信号を導出してファン28を強運転で所定時間だけ高速回転駆動させた後(ステップS26)、続いて、エンジン20の出力制御を行って三元触媒42の発熱量を低減させる(ステップS27)。このエンジン20の出力制御は、例えば、ECU58から図示しない燃料噴射弁に対して制御信号を導出して燃料噴射量を抑制する等によって行われる。   In the step S25, if the three-way catalyst temperature T2 is higher than the predetermined temperature (YES in step S25 → step S26), the ECU 58 derives an urging signal to the motor 27 and causes the fan 28 to operate strongly. Then, the engine 20 is rotated at a high speed for a predetermined time (step S26), and then the output control of the engine 20 is performed to reduce the heat generation amount of the three-way catalyst 42 (step S27). The output control of the engine 20 is performed, for example, by deriving a control signal from the ECU 58 to a fuel injection valve (not shown) to suppress the fuel injection amount.

一方、前記三元触媒温度T2が所定温度以下の場合(ステップS25でNOのとき→ステップS28)、ECU58は、モータ27に付勢信号を導出してファン28を弱運転で所定時間だけ低速回転駆動させた後(ステップS28)、続いて、モータ27に駆動切換信号を導出して前記ファン28を強運転に切換制御する(ステップS29)。なお、前記ファン28は、図示しないタイマ回路によって所定時間計測された後、ECU58からの滅勢信号がモータ27に導入されてオフ状態となる(ステップS29a)。   On the other hand, when the three-way catalyst temperature T2 is equal to or lower than the predetermined temperature (NO in step S25 → step S28), the ECU 58 derives an energizing signal to the motor 27 and rotates the fan 28 at a low speed for a predetermined time with a weak operation. After driving (step S28), a drive switching signal is derived to the motor 27 and the fan 28 is controlled to switch to strong operation (step S29). The fan 28 is measured for a predetermined time by a timer circuit (not shown), and then a deactivation signal from the ECU 58 is introduced into the motor 27 to be turned off (step S29a).

また、ステップS22の工程において、前記三元触媒温度T2が850℃以下である場合(ステップS22でNOのとき→ステップS30)、ECU58は、続いて流量制御弁56aの弁開度が0(全閉)であるか否かを判断し(ステップS30)、前記弁開度が0(全閉)であるときはそのまま終了し、一方、前記弁開度が0でないときは、流量制御弁56aの現在の弁開度を1段階だけ下降させた弁位置とする(ステップS31)。例えば、そのときの流量制御弁の弁開度が3であるとき、弁体の弁開度を1段階だけ下降させた弁開度2(3−1=2)とする。   Further, in the step S22, when the three-way catalyst temperature T2 is 850 ° C. or lower (NO in step S22 → step S30), the ECU 58 subsequently sets the flow rate control valve 56a to 0 (all (Step S30), and when the valve opening degree is 0 (fully closed), the process is terminated as it is. When the valve opening degree is not 0, the flow control valve 56a is closed. The current valve opening is set to a valve position lowered by one step (step S31). For example, when the valve opening degree of the flow rate control valve at that time is 3, the valve opening degree of the valve body is set to a valve opening degree 2 (3-1 = 2) that is lowered by one step.

このようにして三元触媒温度T2を好適に制御することにより、三元触媒42や図示しない過給器(ターボチャージャー)における熱害の発生を未然に防止して、好適に保護することができる。   By suitably controlling the three-way catalyst temperature T2 in this way, it is possible to prevent the occurrence of heat damage in the three-way catalyst 42 and a supercharger (turbocharger) (not shown) and protect it appropriately. .

次に、ヒータ36の暖気作用を早期に発揮させるための冷却制御方法の一例に関するフローチャートを図7に示す。なお、前提として、冷却水温度T3の基準温度範囲を、例えば、85〜110℃の範囲に設定した温度予測マップがECU58の図示しないメモリ内に格納されて適宜読み出し可能に設けられ、また、流量制御弁56aの弁開度は、全閉状態である弁開度0から全開である弁開度5までの6段階に分けて弁位置の切換が制御可能に設けられている点は前記と同様である。   Next, FIG. 7 shows a flowchart relating to an example of a cooling control method for demonstrating the warming action of the heater 36 at an early stage. As a premise, a temperature prediction map in which the reference temperature range of the cooling water temperature T3 is set to, for example, a range of 85 to 110 ° C. is stored in a memory (not shown) of the ECU 58 and provided in an appropriately readable manner. The valve opening degree of the control valve 56a is divided into six stages from a fully open valve opening degree 0 to a fully open valve opening degree 5 in the same manner as described above in that the switching of the valve position can be controlled. It is.

先ず、ECU58から出力された付勢信号によって図示しないヒータスイッチを付勢し、ヒータ36をオン状態とする(ステップS41)。続いて、第1温度センサ62aによって冷却水温度T3を検出し(ステップS42)、その検出信号をECU58に導出する。ECU58では、前記第1温度センサ62aから出力された冷却水温度T3が予め温度予測マップに設定された基準温度範囲の上限である110℃よりも大きいか否かを判断する(ステップS43)。   First, a heater switch (not shown) is energized by an energization signal output from the ECU 58, and the heater 36 is turned on (step S41). Subsequently, the coolant temperature T3 is detected by the first temperature sensor 62a (step S42), and the detection signal is derived to the ECU 58. The ECU 58 determines whether or not the coolant temperature T3 output from the first temperature sensor 62a is higher than 110 ° C., which is the upper limit of the reference temperature range set in advance in the temperature prediction map (step S43).

前記冷却水温度T3が基準温度範囲の上限である110℃よりも大きいと判断した場合(ステップS43でYES→ステップS44)、ECU58は、冷却水が過熱状態にあるため、モータ27に付勢信号を導出してファン28を強運転で所定時間だけ高速回転駆動させた後、続いて、エンジン20の出力制御を行って冷却水の温度を低減させる(ステップS44)。このエンジン20の出力制御は、例えば、ECU58から図示しない燃料噴射弁に対して制御信号を導出して燃料噴射量を抑制する等によって行われることは、前記と同様である。   When it is determined that the cooling water temperature T3 is higher than 110 ° C., which is the upper limit of the reference temperature range (YES in step S43 → step S44), the ECU 58 provides an energizing signal to the motor 27 because the cooling water is in an overheated state. Then, the fan 28 is driven to rotate at a high speed for a predetermined time with a strong operation, and then the output control of the engine 20 is performed to reduce the temperature of the cooling water (step S44). The output control of the engine 20 is performed, for example, by deriving a control signal from the ECU 58 to a fuel injection valve (not shown) to suppress the fuel injection amount, and the like.

これに対して、前記冷却水温度T3が110℃以下である場合(ステップS43でNO→ステップS45)、さらにECU58は、前記第1温度センサ62aから出力された冷却水温度T3が予め温度予測マップに設定された基準温度範囲の下限である85℃よりも小さいか否かを判断する(ステップS45)。   On the other hand, when the cooling water temperature T3 is 110 ° C. or lower (NO in step S43 → step S45), the ECU 58 further determines that the cooling water temperature T3 output from the first temperature sensor 62a is the temperature prediction map. It is determined whether or not the temperature is lower than 85 ° C., which is the lower limit of the reference temperature range set to (step S45).

ECU58は、前記冷却水温度T3が85℃未満の場合(ステップS45でYES→ステップS46)、流量制御弁56aの弁開度を全開(弁開度5)となるように前記流量制御弁56aに制御信号を出力する。流量制御弁56aの弁開度が全開となることにより、冷却水の流通量が増大する。一方、前記冷却水温度T3が85℃未満でない場合(ステップS45でNO→エンド)、冷却水温度T3は、85℃以上110℃以下(85≦T3≦110℃)で基準温度範囲と一致して適温であるため、そのまま終了する。   When the cooling water temperature T3 is lower than 85 ° C. (YES in step S45 → step S46), the ECU 58 sets the flow control valve 56a to the flow control valve 56a so that the valve control valve is fully opened (valve opening 5). Output a control signal. When the valve opening degree of the flow control valve 56a is fully opened, the circulation amount of the cooling water is increased. On the other hand, when the cooling water temperature T3 is not less than 85 ° C. (NO in step S45), the cooling water temperature T3 is 85 ° C. or more and 110 ° C. or less (85 ≦ T3 ≦ 110 ° C.) and coincides with the reference temperature range. Since the temperature is appropriate, the process is terminated.

前記ステップS46において、流量制御弁56aの弁開度を全開とした後、ECU58は、ファン28がオン状態にあるか否かを判断し(ステップS47)、前記ファン28がオン状態にある場合(ステップS47でYES→ステップS48)、モータ27に滅勢信号を出力してファン28をオフ状態とし、一方、前記ファン28がオフ状態にある場合には(ステップS47でNO→ステップS49)、そのままオフ状態を継続する。   In step S46, after fully opening the valve opening of the flow control valve 56a, the ECU 58 determines whether or not the fan 28 is in an on state (step S47), and if the fan 28 is in an on state (step S47). In step S47, YES → step S48), a deactivation signal is output to the motor 27 to turn off the fan 28. On the other hand, if the fan 28 is in the off state (NO in step S47 → step S49), it remains as it is. Continue off.

前記ステップS48でファン28をオフ状態とした後、さらに、ECU58は、冷却水温度T3が85℃以上であるか否かを判断し、前記冷却水温度T3が85℃以上である場合、そのまま終了する。一方、前記冷却水温度T3が85℃未満である場合、図示しない燃料噴射弁における燃料噴射量を制御すると共に、燃料の噴射タイミングを制御することにより、排気ガスの温度を上昇させ、前記冷却水の温度を基準温度範囲まで上昇させる。   After the fan 28 is turned off in step S48, the ECU 58 further determines whether or not the cooling water temperature T3 is 85 ° C. or higher. If the cooling water temperature T3 is 85 ° C. or higher, the ECU 58 ends. To do. On the other hand, when the cooling water temperature T3 is lower than 85 ° C., the fuel injection amount in a fuel injection valve (not shown) is controlled, and the fuel injection timing is controlled to increase the temperature of the exhaust gas, thereby Is raised to the reference temperature range.

このように冷却水温度T3の温度制御によってヒータ36の早期昇温が可能となり、暖気作用を早期に発揮させることにより、例えば、寒冷地等の環境において好適に使用することができる。   In this way, the temperature of the cooling water temperature T3 can be controlled so that the heater 36 can be raised quickly, and the warming action can be exerted at an early stage, so that it can be suitably used in an environment such as a cold district.

次に、本発明の他の実施形態に係るエキゾーストマニホールド用冷却装置32aを図8に示す。なお、前記実施形態に係るエキゾーストマニホールド用冷却装置32と同一の構成要素には、同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。   Next, FIG. 8 shows an exhaust manifold cooling device 32a according to another embodiment of the present invention. The same constituent elements as those of the exhaust manifold cooling device 32 according to the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

この他の実施形態に係るエキゾーストマニホールド用冷却装置32a(以下、単に冷却装置32aという)は、図示しない直列4気筒エンジンに適用されるエキゾーストマニホールド100を冷却するためのものである。   An exhaust manifold cooling device 32a (hereinafter simply referred to as a cooling device 32a) according to another embodiment is for cooling the exhaust manifold 100 applied to an in-line four-cylinder engine (not shown).

この冷却装置32aは、長尺な管体からなるエキゾーストマニホールド100の上面部を前記管体の軸線方向に沿って冷却する第1カバー部材102aと、前記エキゾーストマニホールド100の側面中間部を前記管体の軸線方向に沿って冷却する第2カバー部材102bと、前記エキゾーストマニホールド100の下面部を前記管体の軸線方向に沿って冷却する第3カバー部材102cとを有する。   The cooling device 32a includes a first cover member 102a that cools the upper surface portion of the exhaust manifold 100 made of a long tube body along the axial direction of the tube body, and a side surface intermediate portion of the exhaust manifold 100 that is the tube body. A second cover member 102b that cools along the axial direction of the tube, and a third cover member 102c that cools the lower surface portion of the exhaust manifold 100 along the axial direction of the tubular body.

前記第1〜第3カバー部材102a〜102cの上流側には、各ウオータージャケット54を流通する冷却水の流量を制御する第1〜第3流量制御弁56a〜56cが設けられる。このように、長尺な管体からなるエキゾーストマニホールド100を、例えば、上中下で3分割構成された第1〜第3カバー部材102a〜102cを流通する冷却水の流通量を制御することにより、例えば、エンジンの運転状況等に対応して、前記エキゾーストマニホールド100の各部を必要に応じて適宜冷却することができる。   On the upstream side of the first to third cover members 102a to 102c, first to third flow rate control valves 56a to 56c for controlling the flow rate of the cooling water flowing through each water jacket 54 are provided. In this way, by controlling the flow rate of the cooling water flowing through the first to third cover members 102a to 102c, which are divided into, for example, the upper, middle, and lower parts of the exhaust manifold 100 made of a long tubular body. For example, each part of the exhaust manifold 100 can be appropriately cooled as necessary in accordance with the operating condition of the engine.

なお、前記第1〜第3カバー部材102a〜102cを一体成形して図示しない単一のカバー部材とし、前記単一のカバー部材の内部に複数のウオータージャケット54を配置して各ウオータージャケット54を流通する冷却水の流量を制御するように構成してもよい。   The first to third cover members 102a to 102c are integrally molded to form a single cover member (not shown), and a plurality of water jackets 54 are arranged inside the single cover member, and each water jacket 54 is arranged. You may comprise so that the flow volume of the circulating cooling water may be controlled.

本発明の実施形態に係るエキゾーストマニホールド用冷却装置が適用された自動車用冷却システムの概略ブロック構成図である。1 is a schematic block configuration diagram of an automotive cooling system to which an exhaust manifold cooling device according to an embodiment of the present invention is applied. 前記エキゾーストマニホールド用冷却装置を含むエンジンの斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of an engine including the exhaust manifold cooling device. 前記エキゾーストマニホールド用冷却装置を構成する第1カバー部材の一部切り欠き斜視図である。FIG. 4 is a partially cutaway perspective view of a first cover member that constitutes the exhaust manifold cooling device. エキゾーストマニホールドの冷却制御方法の一例に関するフローチャートである。It is a flowchart regarding an example of the cooling control method of an exhaust manifold. エキゾーストマニホールドの各部における温度予測マップの説明に供される図である。It is a figure with which it uses for description of the temperature prediction map in each part of an exhaust manifold. エキゾーストマニホールドの下流側に設けられる三元触媒を保護するための冷却制御方法の一例に関するフローチャートである。It is a flowchart regarding an example of the cooling control method for protecting the three way catalyst provided in the downstream of an exhaust manifold. ヒータの暖気作用を早期に発揮させるための冷却制御方法の一例に関するフローチャートである。It is a flowchart regarding an example of the cooling control method for exhibiting the warming-up effect | action of a heater at an early stage. 本発明の他の実施形態に係るエキゾーストマニホールド用冷却装置の斜視図である。FIG. 6 is a perspective view of an exhaust manifold cooling device according to another embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 自動車用冷却システム
20 エンジン
30a、30b エキゾーストマニホールド
52a、52b カバー部材
54 ウオータージャケット
56a、56b 流量制御弁
58 電子制御装置(ECU)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Automobile cooling system 20 Engine 30a, 30b Exhaust manifold 52a, 52b Cover member 54 Water jacket 56a, 56b Flow control valve 58 Electronic control unit (ECU)

Claims (3)

内燃機関の排気側に設けられるエキゾーストマニホールドをエンジン用の冷却水によって冷却するための装置であって、
前記エキゾーストマニホールドの外周面を被覆し、内部に設けられたウオータージャケットに沿って前記冷却水が流通することにより、前記エキゾーストマニホールドの所定部位を冷却する、少なくとも2以上のカバー部材と、
前記各ウオータージャケットを流通する冷却水の流量をそれぞれ制御する流量制御機構と、
を備えることを特徴とするエキゾーストマニホールド用冷却装置。
An apparatus for cooling an exhaust manifold provided on an exhaust side of an internal combustion engine with engine coolant,
At least two or more cover members that cover an outer peripheral surface of the exhaust manifold and cool a predetermined portion of the exhaust manifold by circulating the cooling water along a water jacket provided inside;
A flow rate control mechanism for controlling the flow rate of cooling water flowing through each water jacket;
A cooling device for an exhaust manifold, comprising:
請求項1記載のエキゾーストマニホールド用冷却装置において、
前記流量制御機構は、前記各カバー部材にそれぞれ設けられた流量制御弁からなることを特徴とするエキゾーストマニホールド用冷却装置。
In the exhaust manifold cooling device according to claim 1,
The exhaust manifold cooling device, wherein the flow rate control mechanism includes a flow rate control valve provided in each cover member.
請求項2記載のエキゾーストマニホールド用冷却装置において、
前記流量制御弁の弁開度を制御する制御手段が設けられることを特徴とするエキゾーストマニホールド用冷却装置。
In the exhaust manifold cooling device according to claim 2,
A cooling device for an exhaust manifold, comprising a control means for controlling a valve opening degree of the flow control valve.
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