JP6061584B2 - Internal combustion engine - Google Patents

Internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
JP6061584B2
JP6061584B2 JP2012211423A JP2012211423A JP6061584B2 JP 6061584 B2 JP6061584 B2 JP 6061584B2 JP 2012211423 A JP2012211423 A JP 2012211423A JP 2012211423 A JP2012211423 A JP 2012211423A JP 6061584 B2 JP6061584 B2 JP 6061584B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cooling water
collecting port
passage
temperature
internal combustion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2012211423A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2014066171A (en
Inventor
守人 浅野
守人 浅野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daihatsu Motor Co Ltd
Original Assignee
Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daihatsu Motor Co Ltd filed Critical Daihatsu Motor Co Ltd
Priority to JP2012211423A priority Critical patent/JP6061584B2/en
Publication of JP2014066171A publication Critical patent/JP2014066171A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6061584B2 publication Critical patent/JP6061584B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

本発明は、排気マニホルドが一体に形成されたシリンダヘッドを具備する内燃機関に関する。   The present invention relates to an internal combustion engine including a cylinder head in which an exhaust manifold is integrally formed.

従来、自動車に搭載される多気筒エンジンたる内燃機関を構成するシリンダヘッドにおいて、燃焼空間からの排気が流入する個別ポートと所定数の個別ポートからの排気ガスが集合する集合ポートとにより構成される集合型排気ポートが形成されたものが開示されている。このような構成のものは一般に当該シリンダヘッドと排気浄化用の触媒との距離を短く設定することで、触媒が活性化される温度に至るまでの暖機時間を早くすることで排気の性能が向上することが知られている。また、集合ポートの上方及び下方に冷却水が流れる水ジャケットを配することで、高温となる排気を速やかに冷却しようとした構成も提案されている(例えば、特許文献1及び特許文献2参照)。   2. Description of the Related Art Conventionally, in a cylinder head that constitutes an internal combustion engine that is a multi-cylinder engine mounted on an automobile, the cylinder head includes an individual port through which exhaust gas from a combustion space flows and a collection port through which exhaust gases from a predetermined number of individual ports gather A system in which a collective exhaust port is formed is disclosed. In such a configuration, the exhaust performance is generally improved by shortening the warm-up time until the temperature at which the catalyst is activated by setting the distance between the cylinder head and the exhaust purification catalyst short. It is known to improve. In addition, a configuration has been proposed in which water jackets through which cooling water flows are arranged above and below the collecting port so as to quickly cool exhaust gas that becomes high temperature (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2). .

しかしながら、触媒とシリンダヘッドとの距離を短くすると、触媒の温度が過度に向上してしまうという不具合を招来する可能性が懸念される。   However, when the distance between the catalyst and the cylinder head is shortened, there is a concern that the temperature of the catalyst may be excessively increased.

また上記特許文献に記載のもののように排気ポートの集合部に冷却水を流して排気ガスを冷却するようにすると、冷間始動時での触媒の活性に時間が掛かり排気性能が悪化してしまう。   In addition, if the exhaust gas is cooled by flowing cooling water through the exhaust port assembly as in the above-mentioned patent document, it takes time to activate the catalyst at the cold start, and the exhaust performance deteriorates. .

特開2007−187110号公報JP 2007-187110 A 特開2009−2265号公報JP 2009-2265 A

本発明は、このような不具合に着目したものであり、触媒の早期暖機による排気ガスの質の向上と燃費の向上とを両立し得る内燃機関を提供することを目的としている。   The present invention pays attention to such a problem, and an object of the present invention is to provide an internal combustion engine that can achieve both improvement in exhaust gas quality and improvement in fuel consumption by early warm-up of the catalyst.

本発明は、このような目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。   In order to achieve such an object, the present invention takes the following measures.

すなわち本発明に係る内燃機関は、複数の排気ポートがシリンダヘッド内で合流する集合ポートを備えたシリンダヘッドを有する内燃機関であって、前記シリンダヘッド内に冷却水を導入する主冷却水通路から分岐し当該シリンダヘッド内における前記集合ポート近傍に冷却水を通過させ得る集合ポート用冷却水通路と、前記主冷却水通路前記集合ポート用冷却水通路との分岐箇所又は前記集合ポート用冷却水通路に設けられ、前記集合ポート近傍の冷却水温が所定温度を超えた場合は前記集合ポート用冷却水通路内の冷却水の通過を許容するとともに冷却水温が所定温度未満の場合は前記集合ポート用冷却水通路内の冷却水の通過を禁止する弁機構とを具備しており燃料カット時においては冷却水温及びエンジン負荷如何によらず前記弁機構を閉状態とすることを特徴とする。 That is, the internal combustion engine according to the present invention is an internal combustion engine having a cylinder head having a collecting port in which a plurality of exhaust ports merge in the cylinder head, from a main cooling water passage for introducing cooling water into the cylinder head. A collecting port cooling water passage that branches and allows cooling water to pass in the vicinity of the collecting port in the cylinder head, a branch point between the main cooling water passage and the collecting port cooling water passage, or the collecting port cooling water When the cooling water temperature in the vicinity of the collecting port exceeds a predetermined temperature, the cooling water is allowed to pass through the collecting port cooling water passage, and when the cooling water temperature is lower than the predetermined temperature, the collecting port is used. the passage of the cooling water in the cooling water passage is provided with a valve mechanism for prohibiting said regardless of whether the cooling water temperature and the engine load at the time of fuel cut The mechanism is characterized in that the closed state.

ここで集合ポート用冷却水通路は主冷却水通路から分岐した後再び主冷却水通路に合流する態様に限られない。つまり弁機構により冷却水が集合ポート近傍を通過し得るものであれば、集合ポート用冷却水通路は主冷却水通路とは別にシリンダブロック等の他の冷却水通路に連通するものであっても良い。また「前記集合ポート近傍の冷却水温が所定温度を超えた場合」とは、実際に集合ポート近傍の冷却水温を直接計測した場合のみならず、別の箇所に設けられたセンサの温度及び所謂エンジン負荷からの予測により、所定温度を超えたと判断される場合をも含む概念である。   Here, the cooling water passage for the collecting port is not limited to a mode in which it branches from the main cooling water passage and then joins the main cooling water passage again. That is, if the cooling water can pass through the vicinity of the collecting port by the valve mechanism, the collecting port cooling water passage may communicate with another cooling water passage such as a cylinder block separately from the main cooling water passage. good. Further, “when the cooling water temperature in the vicinity of the collecting port exceeds a predetermined temperature” is not only the case where the cooling water temperature in the vicinity of the collecting port is actually measured directly, but also the temperature of the sensor provided in another place and the so-called engine. It is a concept that includes a case where it is determined that a predetermined temperature has been exceeded by prediction from a load.

このようなものであれば、シリンダヘッド内に設けた集合ポート用冷却水通路の冷却水温によって冷却水の流れを可変にすることで、冷間始動時は触媒の早期暖機を行い、暖気後は集合ポート近傍を冷却することで触媒の加熱を防止することができる。これにより、触媒の早期暖機による排気ガスの質の向上と燃費の向上とを両立し得る内燃機関を提供することができる。   If this is the case, the flow of the cooling water is made variable depending on the cooling water temperature of the cooling water passage for the collecting port provided in the cylinder head, so that the catalyst can be warmed up early during cold start. The catalyst can be prevented from being heated by cooling the vicinity of the collecting port. Accordingly, it is possible to provide an internal combustion engine that can achieve both improvement in exhaust gas quality and improvement in fuel consumption due to early warm-up of the catalyst.

本発明によれば、触媒の早期暖機による排気ガスの質の向上と燃費の向上とを両立し得る内燃機関を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the internal combustion engine which can improve the quality of exhaust gas by the early warming up of a catalyst and the improvement of a fuel consumption can be provided.

本発明の一実施形態に係る概略構成図。1 is a schematic configuration diagram according to an embodiment of the present invention. 同他の概略構成図。The other schematic block diagram. 同実施形態に係る要部の模式的な平断面図。The typical plane sectional view of the important section concerning the embodiment. 図3に係るA−A線端面図。FIG. 4 is an end view taken along line AA according to FIG. 3. 同実施形態に係るフローチャート。The flowchart which concerns on the same embodiment. 同実施形態の変形例を図4に対応させて示す図。The figure which shows the modification of the embodiment corresponding to FIG.

本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。   An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1に、本実施形態における車両用内燃機関100の概要を示す。内燃機関100は、例えば火花点火式ガソリンエンジンであり、複数の、例えば三つの気筒1(図1には、そのうち一つを図示している)を具備している。各気筒1の吸気ポート13近傍には、燃料を噴射するインジェクタ11を設けている。また、各気筒1の燃焼室の天井部に、点火プラグ12を取り付けてある。点火プラグ12は、点火コイルにて発生した誘導電圧の印加を受けて、中心電極と接地電極との間で火花放電を惹起するものである。点火コイルは、半導体スイッチング素子であるイグナイタとともに、コイルケースに一体的に内蔵される。   In FIG. 1, the outline | summary of the internal combustion engine 100 for vehicles in this embodiment is shown. The internal combustion engine 100 is, for example, a spark ignition gasoline engine, and includes a plurality of, for example, three cylinders 1 (one of which is shown in FIG. 1). An injector 11 that injects fuel is provided in the vicinity of the intake port 13 of each cylinder 1. A spark plug 12 is attached to the ceiling of the combustion chamber of each cylinder 1. The spark plug 12 receives spark voltage generated by the ignition coil and causes spark discharge between the center electrode and the ground electrode. The ignition coil is integrally incorporated in a coil case together with an igniter that is a semiconductor switching element.

吸気を供給するための吸気通路3は、外部から空気を取り入れて各気筒1の吸気ポート13へと導く。吸気通路3上には、エアクリーナ31、電子スロットルバルブ32、サージタンク33、吸気マニホルド34を、上流からこの順序に配置している。   The intake passage 3 for supplying intake air takes in air from the outside and guides it to the intake port 13 of each cylinder 1. On the intake passage 3, an air cleaner 31, an electronic throttle valve 32, a surge tank 33, and an intake manifold 34 are arranged in this order from the upstream.

排気を排出するための排気通路4は、気筒1内で燃料を燃焼させた結果発生した排気を各気筒1の排気ポート14から外部へと導く。この排気通路4上には、排気マニホルド42及び排気浄化用の触媒である三元触媒41を配置している。また本実施形態において前記排気ポート14の構成については後に詳述する。   The exhaust passage 4 for discharging the exhaust guides the exhaust generated as a result of burning the fuel in the cylinder 1 from the exhaust port 14 of each cylinder 1 to the outside. An exhaust manifold 42 and a three-way catalyst 41 that is an exhaust purification catalyst are disposed on the exhaust passage 4. In the present embodiment, the configuration of the exhaust port 14 will be described in detail later.

図2に、内燃機関100を通る冷却水の流路について説明する。
すなわち内燃機関100は、シリンダブロックSBとシリンダヘッドSHとの内部に設けられて冷却水が循環するウォータジャケットWを備えている。他方内燃機関100の外側において冷却水の水温を下げるための放熱手段が設けられている。斯かる放熱手段として、ウォータジャケットWと図示しない車両の運転席側に配置された暖房用のヒータH、及びラジエタRが配されている。
In FIG. 2, the flow path of the cooling water passing through the internal combustion engine 100 will be described.
That is, the internal combustion engine 100 includes a water jacket W that is provided inside the cylinder block SB and the cylinder head SH and in which cooling water circulates. On the other hand, heat radiating means for lowering the coolant temperature is provided outside the internal combustion engine 100. As such heat radiating means, a water jacket W, a heater H for heating arranged on the driver's seat side of a vehicle (not shown), and a radiator R are arranged.

そして内燃機関100は冷却水を循環させるための電動ポンプと、ラジエタRとのウォータジャケットWとラジエタRとの間に介在するサーモスタットSMとを備えている。このサーモスタットSMは冷却水温が例えば84℃よりも低い場合はラジエタRへの冷却水の流れを禁止するとともに冷却水が84℃以上で冷却水の流れを許容することにより、ラジエタRによる冷却水の冷却を許容する。また本実施形態では、上記放熱手段たるヒータH又はラジエタRから内燃機関100に導入される冷却水が、最も温度上昇が著しいとされるシリンダヘッドSHにおける燃焼室上部近傍の箇所から導入される、所謂先行冷却の態様を適用している。なお内燃機関100は冷却水温を検出するための図示しない水温センサを備えている。水温センサは通常、冷却水がシリンダヘッドSHからラジエタRに送り出される箇所の近傍に備えられている。なおラジエタRは走行風により冷却される他、図示しないラジエタファンによる送風によっても冷却される。   The internal combustion engine 100 includes an electric pump for circulating the cooling water, and a thermostat SM interposed between the water jacket W of the radiator R and the radiator R. This thermostat SM prohibits the flow of cooling water to the radiator R when the cooling water temperature is lower than 84 ° C., for example, and allows the cooling water to flow when the cooling water is 84 ° C. or higher. Allow cooling. Further, in the present embodiment, the cooling water introduced into the internal combustion engine 100 from the heater H or the radiator R as the heat radiating means is introduced from a location near the upper portion of the combustion chamber in the cylinder head SH where the temperature rise is most significant. A so-called advance cooling mode is applied. The internal combustion engine 100 includes a water temperature sensor (not shown) for detecting the cooling water temperature. The water temperature sensor is usually provided in the vicinity of a portion where the cooling water is sent from the cylinder head SH to the radiator R. The radiator R is cooled not only by running wind but also by air blown by a radiator fan (not shown).

しかして本実施形態に係る内燃機関100は、前記シリンダヘッドSH内に冷却水を導入する主冷却水通路W1から分岐し当該シリンダヘッドSH内における前記集合ポート15近傍に冷却水を通過させ得る集合ポート用冷却水通路W2と、前記主冷却水通路W1前記集合ポート用冷却水通路W2との分岐箇所又は前記集合ポート用冷却水通路W2に設けられる弁機構Xとを具備する。弁機構Xは、本実施形態では電磁弁を主体としてなるものであり、冷却水を通過させ得る開状態と、冷却水の通過を禁止し得る閉状態とをとり得る。このような弁機構Xの具体的な構成は既存の電磁弁の構成を種々適用し得るため、詳細な説明を省略する。 Therefore, the internal combustion engine 100 according to the present embodiment is a set that can branch from the main cooling water passage W1 for introducing cooling water into the cylinder head SH and allow the cooling water to pass in the vicinity of the collecting port 15 in the cylinder head SH. A cooling water passage for ports W2, and a valve mechanism X provided at a branching point of the main cooling water passage W1 and the collecting port cooling water passage W2 or the collecting port cooling water passage W2. In this embodiment, the valve mechanism X is mainly composed of an electromagnetic valve, and can take an open state in which cooling water can pass and a closed state in which passage of cooling water can be prohibited. Since the specific configuration of such a valve mechanism X can apply various configurations of existing electromagnetic valves, detailed description thereof will be omitted.

図3及び図4は、前記集合ポート15並びに集合ポート用冷却水通路W2が配されたシリンダヘッドSHの要部を示している。   3 and 4 show the main part of the cylinder head SH in which the collecting port 15 and the cooling water passage W2 for the collecting port are arranged.

シリンダヘッドSHは、同図に示すように、長手方向に3つ直線状に配列された気筒1の上部を構成するものであり、一の気筒1あたり吸気側、排気側にそれぞれ2つずつ吸気バルブ、排気バルブが配置できる構成をなすとともに平面視気筒1の略中央には点火プラグ12を設置するためのプラグ取付部16を形成している。またシリンダヘッドSHは、吸気側に気筒1毎に分岐して設けられた吸気ポート13と、排気側に一体に設けられた排気マニホルド42とを有している。排気マニホルド42は、気筒1毎に設けられた排気ポート14と、この排気ポート14がシリンダヘッドSH端部近傍にて一つに集合することにより形成された集合ポート15とを有している。そしてこの集合ポート15の内面側には、例えば上下方向から隆起するポート側フィン15aが設けられている。   As shown in the figure, the cylinder head SH constitutes the upper part of the cylinders 1 arranged in a straight line in the longitudinal direction, and two intakes are provided on each of the intake side and the exhaust side for each cylinder 1. A plug mounting portion 16 for installing a spark plug 12 is formed in the approximate center of the cylinder 1 in plan view. The cylinder head SH has an intake port 13 that is branched for each cylinder 1 on the intake side, and an exhaust manifold 42 that is integrally provided on the exhaust side. The exhaust manifold 42 has an exhaust port 14 provided for each cylinder 1 and a collective port 15 formed by collecting the exhaust ports 14 in the vicinity of the end of the cylinder head SH. Further, on the inner surface side of the collective port 15, for example, port-side fins 15 a that protrude from the vertical direction are provided.

一方、同図に示される集合ポート用冷却水通路W2は、図4に示すように集合ポート15の上下を冷却水が流れるように配置されており、前記ポート側フィン15aに対応する箇所にはそれぞれジャケット側フィンW2aを隆起させて設けている。なお同図では図示を省略するが、主冷却水通路W1は従来同様、燃焼室上部近傍に配されている。   On the other hand, the cooling water passage W2 for the collecting port shown in the figure is arranged so that the cooling water flows above and below the collecting port 15 as shown in FIG. 4, and there is no place corresponding to the port side fin 15a. The jacket side fins W2a are provided so as to be raised. In addition, although illustration is abbreviate | omitted in the same figure, the main cooling water channel | path W1 is distribute | arranged to the combustion chamber upper part vicinity like the past.

本実施形態の内燃機関100はECU(Electronic Control Unit)0により制御される。このECU0は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。   The internal combustion engine 100 of the present embodiment is controlled by an ECU (Electronic Control Unit) 0. The ECU 0 is a microcomputer system having a processor, a memory, an input interface, an output interface, and the like.

入力インタフェースには、車両の実車速を検出する車速センサから出力される車速信号a、クランクシャフトの回転角度及び回転数を検出するエンジン回転センサから出力されるクランク角信号(N信号)b、アクセルペダルの踏込量またはスロットルバルブ32の開度をアクセル開度(いわば、要求負荷)として検出するセンサから出力されるアクセル開度信号c、吸気通路3(特に、サージタンク33)内の吸気温及び吸気圧を検出する温度・圧力センサから出力される吸気温・吸気圧信号d、機関の冷却水温を検出する水温センサから出力される冷却水温信号e、吸気カムシャフトまたは排気カムシャフトの複数のカム角にてカム角センサから出力されるカム角信号(G信号)f、が入力される。   The input interface includes a vehicle speed signal a output from a vehicle speed sensor that detects the actual vehicle speed of the vehicle, a crank angle signal (N signal) b output from an engine rotation sensor that detects the rotation angle and rotation speed of the crankshaft, and an accelerator. An accelerator opening signal c output from a sensor that detects the depression amount of the pedal or the opening of the throttle valve 32 as an accelerator opening (in other words, a required load), the intake air temperature in the intake passage 3 (particularly, the surge tank 33), and An intake air temperature / intake pressure signal d output from a temperature / pressure sensor that detects intake pressure, a coolant temperature signal e output from a water temperature sensor that detects engine coolant temperature, and a plurality of cams on the intake camshaft or exhaust camshaft A cam angle signal (G signal) f output from the cam angle sensor is input at the angle.

出力インタフェースからは、弁機構Xを開状態又は閉状態とするための開閉制御信号h、点火プラグ12のイグナイタに対して点火信号i、インジェクタ11に対して燃料噴射信号j、スロットルバルブ32に対して開度操作信号k等を出力する。   From the output interface, an open / close control signal h for opening or closing the valve mechanism X, an ignition signal i for the igniter of the spark plug 12, a fuel injection signal j for the injector 11, and a throttle valve 32 To output an opening operation signal k or the like.

ECU0のプロセッサは、予めメモリに格納されているプログラムを解釈、実行し、運転パラメータを演算して内燃機関100の運転を制御する。ECU0は、内燃機関100の運転制御に必要な各種情報a、b、c、d、e、fを入力インタフェースを介して取得し、回転数を知得するとともに気筒1に充填される吸気量を推算する。そして、それら回転数及び吸気量等に基づき、要求される燃料噴射量、燃料噴射タイミング(一度の燃焼に対する燃料噴射の回数を含む)、燃料噴射圧、点火タイミング、そして弁機構Xの開閉といった各種パラメータを決定する。運転パラメータの決定手法自体は、既知のものを採用することが可能である。ECU0は、各種制御信号h、i、j、kを出力インタフェースを介して印加する。   The processor of the ECU 0 interprets and executes a program stored in advance in the memory, calculates operation parameters, and controls the operation of the internal combustion engine 100. The ECU 0 acquires various information a, b, c, d, e, and f necessary for controlling the operation of the internal combustion engine 100 via the input interface, knows the rotation speed, and estimates the intake air amount filled in the cylinder 1. To do. Based on the rotational speed, the intake air amount, etc., various required fuel injection amounts, fuel injection timing (including the number of times of fuel injection for one combustion), fuel injection pressure, ignition timing, and opening / closing of the valve mechanism X Determine the parameters. As the operation parameter determination method itself, a known method can be adopted. The ECU 0 applies various control signals h, i, j, k through the output interface.

ここで、本実施形態では弁機構XがECU0により、前記集合ポート15近傍の冷却水温が所定温度を超えた場合は前記集合ポート用冷却水通路W2内の冷却水の通過を許容するとともに冷却水温が所定温度未満の場合は前記集合ポート用冷却水通路W2内の冷却水の通過を禁止するように制御される。   Here, in this embodiment, when the valve mechanism X is ECU0 and the cooling water temperature in the vicinity of the collecting port 15 exceeds a predetermined temperature, the cooling water temperature is allowed to pass through the collecting port cooling water passage W2 and the cooling water temperature. When the temperature is lower than the predetermined temperature, control is performed so as to prohibit the passage of the cooling water in the collecting port cooling water passage W2.

以下、図5のフローチャートを参照しつつ、本実施形態に係る弁機構Xの制御について説明する。ここで、当該フローチャートに係る制御は、アイドル運転時や燃料カット中には適用しないものとする。すなわち、当該アイドル運転時や燃料カット時は三元触媒41の温度の低下を回避するために、排気温度を維持しておく必要がある。よって集合ポート15近傍の冷却水温が高いと推定されても、アイドル運転時や燃料カット時においては弁機構Xは閉状態とする。   Hereinafter, control of the valve mechanism X according to the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. Here, the control according to the flowchart is not applied during idle operation or during fuel cut. That is, it is necessary to maintain the exhaust temperature in order to avoid a decrease in the temperature of the three-way catalyst 41 during the idle operation or fuel cut. Therefore, even if it is estimated that the cooling water temperature in the vicinity of the collecting port 15 is high, the valve mechanism X is closed during idle operation or fuel cut.

まず、アイドル運転時又は燃料カット時を除く運転中において冷却水温が検出されると(ステップS1)、当該冷却水温及び内燃機関の状態、特にエンジン負荷から、集合ポート15近傍における集合ポート用冷却水通路W2での冷却水温の推定値である推定冷却水温を算出する(ステップS2)。そして当該推定冷却水温が、予め定められた所定温度よりも低いか或いは所定温度以上であるか(ステップS3)を判定する。ここで「運転状態」とは、内燃機関100の運転制御に必要な上記各種情報a、b、c、d、e、fを基に判断される。また「所定温度」とは、冷却水の沸点よりも若干低い温度に設定している。冷却水は通常の水(純水)に種々の添加物を溶解させているため、その沸点は例えば110℃程度と、通常の水よりも高い特性を示す。よって所定温度とは、100℃を超える温度であっても良い。   First, when the cooling water temperature is detected during an operation other than the idling operation or the fuel cut (step S1), the cooling water for the collecting port in the vicinity of the collecting port 15 is determined from the cooling water temperature and the state of the internal combustion engine, particularly the engine load. An estimated cooling water temperature that is an estimated value of the cooling water temperature in the passage W2 is calculated (step S2). Then, it is determined whether the estimated cooling water temperature is lower than a predetermined temperature or higher than a predetermined temperature (step S3). Here, the “operating state” is determined based on the various information a, b, c, d, e, and f necessary for the operation control of the internal combustion engine 100. The “predetermined temperature” is set to a temperature slightly lower than the boiling point of the cooling water. Since various additives are dissolved in ordinary water (pure water), the cooling water has a boiling point of, for example, about 110 ° C., which is higher than that of ordinary water. Therefore, the predetermined temperature may be a temperature exceeding 100 ° C.

そして前記ステップS3において推定冷却水温が所定温度以上であり、且つ、弁機構Xが閉状態となっている場合(ステップS4)は、弁機構Xを開状態とし(ステップS5)、集合ポート用冷却水通路W2内の冷却水が流れるようにして、他の冷却水同様、内燃機関100内から放熱手段に亘って循環し得るようにする。ここで本実施形態では、推定冷却水温が高い程、弁機構Xの開度を大きく設定することにより、より速やかに集合ポートを冷却し得るようにしている。また弁機構Xが開状態となっている場合は、そのまま処理を終了する。この場合は、弁機構Xの操作以外の手法にて内燃機関100をより冷却する方策が採られることが望ましい。   If the estimated cooling water temperature is equal to or higher than the predetermined temperature in step S3 and the valve mechanism X is closed (step S4), the valve mechanism X is opened (step S5), and the cooling for the collecting port is performed. The cooling water in the water passage W2 flows so that it can be circulated from the internal combustion engine 100 to the heat dissipating means like the other cooling water. In this embodiment, the higher the estimated cooling water temperature is, the higher the opening degree of the valve mechanism X is set, so that the collecting port can be cooled more quickly. If the valve mechanism X is in the open state, the process is terminated as it is. In this case, it is desirable to take measures to further cool the internal combustion engine 100 by a method other than the operation of the valve mechanism X.

他方前記ステップS3において推定冷却水温が所定温度よりも低い温であり、且つ、弁機構Xが開状態となっている場合(ステップS6)は、弁機構Xを閉状態とし(ステップS7)する。また弁機構Xが閉状態となっている場合は、そのまま処理を終了する。この場合、集合ポート15及び三元触媒41の暖機が促される。 Estimated coolant temperature in the other step S3 is lower temperature than the predetermined temperature, and, when the valve mechanism X is in the open state (step S6), the valve mechanism X and the closed state (step S7) . If the valve mechanism X is in the closed state, the process is terminated as it is. In this case, warming-up of the collecting port 15 and the three-way catalyst 41 is promoted.

以上のような構成とすることにより、本実施形態に係る内燃機関100は、シリンダヘッドSH内に設けた集合ポート用冷却水通路W2の冷却水温によって冷却水の流れを可変にすることで、冷間始動時は三元触媒41の早期暖機を行い、暖気後は集合ポート15近傍を冷却することで三元触媒41の加熱を防止することができる。その結果、三元触媒41の早期暖機による排気ガスの質の向上と燃費の向上とを両立し得る内燃機関100を提供を実現している。   With the configuration as described above, the internal combustion engine 100 according to the present embodiment makes the cooling water flow variable according to the cooling water temperature of the collecting port cooling water passage W2 provided in the cylinder head SH. It is possible to prevent the three-way catalyst 41 from being heated by performing early warm-up of the three-way catalyst 41 during the intermediate start and cooling the vicinity of the collecting port 15 after warming up. As a result, it is possible to provide the internal combustion engine 100 that can achieve both the improvement of the exhaust gas quality and the improvement of the fuel consumption due to the early warm-up of the three-way catalyst 41.

また本実施形態によれば弁機構Xが閉状態であったとしても集合ポート15近傍の冷却水温が沸騰する前に弁機構Xが開状態となるので、集合ポート近傍での冷却水の突然の沸騰による衝撃は未然に回避される。加えて本実施形態では従来のものと比べて三元触媒41の温度を低下させるために行われてきた燃料増量といった措置を採る機会を有効に減少させることで、燃費の向上にも資する。   Further, according to the present embodiment, even if the valve mechanism X is in the closed state, the valve mechanism X is opened before the cooling water temperature in the vicinity of the collecting port 15 boils. The impact of boiling is avoided in advance. In addition, the present embodiment contributes to the improvement of fuel consumption by effectively reducing the opportunity to take measures such as the fuel increase that has been performed to lower the temperature of the three-way catalyst 41 compared to the conventional one.

特に本実施形態では、集合ポート15側にはポート側フィン15aを設けて集合ポート内面の表面積を増大させている。また集合ポート用冷却水通路W2側にはジャケット側フィンW2aを設けて集合ポート用冷却水通路W2内面の表面積を増大させている。このようにすることで、集合ポート15と集合ポート用冷却水通路との互いの熱交換を促し、より速やかな集合ポート15近傍の温度制御を可能なものとしている。   In particular, in the present embodiment, port-side fins 15a are provided on the collecting port 15 side to increase the surface area of the inner surface of the collecting port. Further, a jacket-side fin W2a is provided on the side of the collecting port cooling water passage W2 to increase the surface area of the inner surface of the collecting port cooling water passage W2. By doing so, heat exchange between the collecting port 15 and the collecting port cooling water passage is promoted, and temperature control in the vicinity of the collecting port 15 can be performed more promptly.

<変形例>
以下、本実施形態の変形例について説明する。なお当該変形例において、上記実施形態における構成要素に相当するものについては同じ符号を付すとともに、その詳細な説明を省略する。
<Modification>
Hereinafter, modifications of the present embodiment will be described. In addition, in the said modification, while attaching | subjecting the same code | symbol about what is corresponded to the component in the said embodiment, the detailed description is abbreviate | omitted.

図6は、弁機構Xが電磁式の場合、集合ポート用冷却水通路W2内の冷却水温度を直接検出する冷却水温検出手段Sを設けた態様を示している。すなわち、集合ポート15近傍の冷却水温は、既存の水温センサの値や運転状況から推定する態様に限定されるものではない。加えて同図に示す様に冷却水温検出手段Sは冷却水温が最も高くなる位置に設けている。これにより、集合ポート15近傍の冷却水温をより正確に把握し得るとともに、冷却水の局所的な沸騰を有効に回避し得る。   FIG. 6 shows an aspect in which the cooling water temperature detecting means S for directly detecting the cooling water temperature in the cooling water passage W2 for the collecting port is provided when the valve mechanism X is an electromagnetic type. That is, the cooling water temperature in the vicinity of the collective port 15 is not limited to the mode estimated from the value of the existing water temperature sensor or the operation status. In addition, as shown in the figure, the cooling water temperature detecting means S is provided at a position where the cooling water temperature is highest. Thereby, while being able to grasp | ascertain the cooling water temperature of the collection port 15 vicinity more correctly, the local boiling of a cooling water can be avoided effectively.

以上、本発明の実施形態について説明したが、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。   Although the embodiment of the present invention has been described above, the specific configuration of each unit is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

例えば、上記実施形態では集合ポート用冷却水路は集合ポートの上下に2経路設けた態様を示したが勿論、上下何れかに設けたものであっても、集合ポートを囲うように設けたものであってもよい。また上記実施形態及び変形例では弁機構を電磁弁としたが勿論、冷却水温の如何により自ずと開閉するサーモスタットを適用しても良い。斯かるサーモスタットを用いる場合、サーモスタットを配置する箇所は上記変形例の如く、集合ポート近傍において冷却水温が最も高くなる位置に設けることが好ましい。これにより、ECUによる制御を伴わなくとも弁機構の制御が実現できる。 For example, in the above-described embodiment, the cooling water channel for the collecting port is shown as two paths provided above and below the collecting port. There may be. In the above-described embodiments and modifications, the valve mechanism is an electromagnetic valve, but of course, a thermostat that opens and closes depending on the cooling water temperature may be applied. When using such a thermostat, it is preferable to provide the location where the thermostat is disposed at a position where the cooling water temperature is highest in the vicinity of the collecting port as in the above-described modification. Thereby, the control of the valve mechanism can be realized without the control by the ECU.

その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。   In addition, the specific configuration of each part is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

本発明は排気マニホルドを一体に形成したシリンダヘッドを具備する内燃機関として利用することができる。   The present invention can be used as an internal combustion engine having a cylinder head integrally formed with an exhaust manifold.

100…内燃機関
14…排気ポート
15…集合ポート
SH…シリンダヘッド
W1…主冷却水通路
W2集合ポート用冷却水通路
X…弁機構
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Internal combustion engine 14 ... Exhaust port 15 ... Collecting port SH ... Cylinder head W1 ... Main cooling water passage W2 Cooling water passage for collecting port X ... Valve mechanism

Claims (1)

複数の排気ポートがシリンダヘッド内で合流する集合ポートを備えたシリンダヘッドを有する内燃機関であって、
前記シリンダヘッド内に冷却水を導入する主冷却水通路から分岐し当該シリンダヘッド内における前記集合ポート近傍に冷却水を通過させ得る集合ポート用冷却水通路と、
前記主冷却水通路前記集合ポート用冷却水通路との分岐箇所又は前記集合ポート用冷却水通路に設けられ、前記集合ポート近傍の冷却水温が所定温度を超えた場合は前記集合ポート用冷却水通路内の冷却水の通過を許容するとともに冷却水温が所定温度未満の場合は前記集合ポート用冷却水通路内の冷却水の通過を禁止する弁機構と
を具備しており燃料カット時においては冷却水温及びエンジン負荷如何によらず前記弁機構を閉状態とする内燃機関。
An internal combustion engine having a cylinder head having a collecting port where a plurality of exhaust ports merge in the cylinder head,
A cooling water passage for a collecting port that branches from a main cooling water passage that introduces cooling water into the cylinder head and allows the cooling water to pass through the cylinder head in the vicinity of the collecting port;
When the cooling water temperature in the vicinity of the collecting port exceeds a predetermined temperature provided at a branch point of the main cooling water passage and the collecting port cooling water passage or in the collecting port cooling water passage, the collecting port cooling water If the cooling water temperature as well as permit the passage of cooling water in the passage is lower than the predetermined temperature is provided a valve mechanism for prohibiting the passage of cooling water in the port set for the cooling water passage, at the time of fuel cut An internal combustion engine that closes the valve mechanism regardless of the coolant temperature and the engine load .
JP2012211423A 2012-09-25 2012-09-25 Internal combustion engine Active JP6061584B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012211423A JP6061584B2 (en) 2012-09-25 2012-09-25 Internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012211423A JP6061584B2 (en) 2012-09-25 2012-09-25 Internal combustion engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014066171A JP2014066171A (en) 2014-04-17
JP6061584B2 true JP6061584B2 (en) 2017-01-18

Family

ID=50742801

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012211423A Active JP6061584B2 (en) 2012-09-25 2012-09-25 Internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6061584B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019108729A1 (en) * 2019-04-03 2020-10-08 Man Truck & Bus Se Device and method for cooling an exhaust gas aftertreatment device

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6085215A (en) * 1983-10-18 1985-05-14 Honda Motor Co Ltd Internal-combustion engine
JP2009191661A (en) * 2008-02-12 2009-08-27 Toyota Motor Corp Cooling system of internal combustion engine

Also Published As

Publication number Publication date
JP2014066171A (en) 2014-04-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6056741B2 (en) Multi-cylinder engine cooling system
EP2735716B1 (en) Engine cooling device
JP6090138B2 (en) Engine cooling system
JP5384396B2 (en) Engine waste heat control device
JP2015108345A (en) Multicylinder engine cooling structure
JP5726539B2 (en) Deterioration suppression control device for exhaust purification device
JP4575934B2 (en) Exhaust manifold cooling system
JP5929051B2 (en) Spark ignition direct injection engine
JP2006329128A (en) Cooling structure of internal combustion engine
JP5565283B2 (en) Cooling device for internal combustion engine
JP6061584B2 (en) Internal combustion engine
JP2012072668A (en) Internal combustion engine system
JP6544376B2 (en) Internal combustion engine cooling system
US9551270B2 (en) Control device for coolant flow in an internal combustion engine
JP5776601B2 (en) Fuel injection control device
US20160341099A1 (en) Internal combustion engine
JP6604485B2 (en) Cooling device for internal combustion engine
JP2000345926A (en) Exhaust gas reflux device for internal combustion engine
JP2006143012A (en) Temperature adjusting device for vehicle
JP4172296B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP5359284B2 (en) Engine cooling system
JP6210744B2 (en) Control device for internal combustion engine
US8434452B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP6544375B2 (en) Internal combustion engine cooling system
JP6306337B2 (en) Control device for internal combustion engine

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150907

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160519

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160524

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160714

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20161011

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20161122

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20161213

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20161213

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6061584

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250