JPS63212712A - Exhaust manifold cooling device - Google Patents

Exhaust manifold cooling device

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Publication number
JPS63212712A
JPS63212712A JP62045181A JP4518187A JPS63212712A JP S63212712 A JPS63212712 A JP S63212712A JP 62045181 A JP62045181 A JP 62045181A JP 4518187 A JP4518187 A JP 4518187A JP S63212712 A JPS63212712 A JP S63212712A
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JP
Japan
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water
exhaust manifold
exhaust
water injection
temperature
Prior art date
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Pending
Application number
JP62045181A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuhiko Kohara
幸原 和彦
Kiyoshi Nakanishi
清 中西
Takehito Ueda
建仁 上田
Yuichi Kato
雄一 加藤
Yutaka Sawada
裕 沢田
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.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP62045181A priority Critical patent/JPS63212712A/en
Publication of JPS63212712A publication Critical patent/JPS63212712A/en
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Abstract

PURPOSE:To control an exhaust manifold to the optimum temperature and to improve durability by forming a water jacket in the periphery of the exhaust manifold, providing water injection means, and controlling the water injection quantity according to the exhaust temperature. CONSTITUTION:A water jacket 17 is formed in the periphery of an exhaust manifold 6, and a water injection nozzle 20 is provided thereon. Exhaust temperature sensors 33, 34 are provided on an exhaust manifold collecting portion 30 and a catalytic converter 32, and the injection of the water injection nozzle 20 is controlled according to the exhaust temperature by a control unit 21. Thus the temperature of the exhaust manifold is controlled to the optimum so as to improve the durability of the exhaust manifold and improve exhaust emission.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、水噴射ににり排気マニホルドを効率よく冷却
するようにした排気マニホルド冷却装置に関し、とくに
エンジンの状態に応じて排気マニホルド冷却の度合を最
適化できるようにした装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to an exhaust manifold cooling device that efficiently cools an exhaust manifold using water injection, and in particular, the present invention relates to an exhaust manifold cooling device that efficiently cools an exhaust manifold using water injection. This invention relates to a device that can optimize the degree.

[従来の技術] 排気マニホルド自身の耐久性や過給機の耐熱性を向上す
るため、あるいは排気温を低減させて燃料のOT (o
ver Temperature)増量の低減、WOT
 (Wide 0pen Throttle)燃費の低
減をはかるため、さらにはIa関の出力トルク等の性能
向上、ノッキング抑制をはかるために、排気マニホルド
の冷却が有効であることが知られている。
[Conventional technology] In order to improve the durability of the exhaust manifold itself and the heat resistance of the supercharger, or to reduce the exhaust temperature and reduce the fuel OT (o
ver Temperature) reduction in volume increase, WOT
(Wide 0 Pen Throttle) It is known that cooling the exhaust manifold is effective in reducing fuel consumption, improving performance such as Ia engine output torque, and suppressing knocking.

排気マニホルドの強制冷却法としては、実開昭61−5
7118号公報や実開昭61−78213@公報の排気
管冷却にみられると同様に空冷による方法も考えられる
が、空冷の場合には冷却能力が限られるため、大きな効
果を期待できない。
As a forced cooling method for exhaust manifold, Utility Model Application No. 61-5
A method using air cooling is also considered, similar to the exhaust pipe cooling described in Japanese Patent No. 7118 and Japanese Utility Model Application No. 61-78213@, but since the cooling capacity is limited in the case of air cooling, great effects cannot be expected.

効率の高い冷却法として、従来から水冷によるものが種
々jt案されている。
Various methods using water cooling have been proposed as highly efficient cooling methods.

たとえば、実開昭61−21814@公報、実開昭61
−134513@公報には、排気マニホルドの外周にウ
ォータジャケットを設Gノ、該つA−タジャケットに冷
却水を流ずようにした構造が開示されている。また、排
気マニホルドの冷却を対象としたものではないが、(実
間のシリンダ外壁に水シヤワーをかC,Jるようにした
(14漬も知られている(実開昭56−138113号
公報)。ざらに、冷却ヒレイ」きの機関全体に、微細な
水滴を含む冷却用空気の流れを当てるようにした構造も
知られている(特開昭55−60618@公報)。
For example, Utility Model Application No. 61-21814@publication, Utility Model Application No. 61-21814@publication
Publication No. 134513@ discloses a structure in which a water jacket is provided around the outer periphery of the exhaust manifold, and cooling water is not allowed to flow through the A-water jacket. In addition, although it is not intended for cooling the exhaust manifold, a water shower is applied to the outer wall of the cylinder (C, J). ).In addition, a structure is known in which a flow of cooling air containing fine water droplets is applied to the entire engine with cooling fins (Japanese Patent Laid-Open Publication No. 55-60618).

しかしながら、実開昭61−21814号公報、実開昭
61−134513号公報に示された構造では、排気マ
ニホルド外周に形成されたつA−タジャケット内に冷却
水を充満さける構造になっているので、水の介在により
排気マニホルドの熱容量が増し、機関の暖機性が悪化す
るという問題がある。また、上記のような水冷m造の場
合、排気マニホルドで吸収した熱量をエンジン冷却水用
ラジェータで大気へh′1出する必要があり、ラジェー
タの大型化が必要になるという問題もある。
However, in the structures shown in Japanese Utility Model Application Publication No. 61-21814 and Japanese Utility Model Application Publication No. 61-134513, the structure is such that the A-ta jacket formed around the outer circumference of the exhaust manifold is filled with cooling water. There is a problem in that the heat capacity of the exhaust manifold increases due to the presence of water, which worsens engine warm-up performance. In addition, in the case of the water-cooled structure as described above, it is necessary to release the amount of heat absorbed by the exhaust manifold to the atmosphere by the engine cooling water radiator, and there is also the problem that the radiator needs to be larger.

また、実開昭56−138113号公報に示された構造
は、排気マニホルドを対象とするものではないが、この
ようなIM造を仮に排気マニホルド外周のウォータジャ
ケットに適用したとしても、単に水シヤワーをかcノる
だけであるので、ウォータジャケラ1〜内に均一(こ水
シヤワーがゆきわたらず、したがって排気マニホルドか
均一に冷却されないという問題がある。高温の排気マニ
ホルドが不均一に冷却されると、却って排気マニホルド
の熱歪を助長することにもなりかねない。
Furthermore, although the structure shown in Japanese Utility Model Application Publication No. 56-138113 is not intended for exhaust manifolds, even if such an IM structure were applied to the water jacket around the exhaust manifold, it would simply be a water shower. Since the water shower is not uniformly distributed within the water jacket 1, there is a problem that the exhaust manifold is not cooled uniformly.The high temperature exhaust manifold is cooled unevenly. If this happens, it may even encourage thermal distortion of the exhaust manifold.

上記のような問題を解消するために、先に本出願人によ
り、排気マニホルド外周周囲に形成されたつA−タジャ
ク”ット内に水噴射手段からの噴霧状の水を導入し、該
水噴霧の気化潜熱を利用することにより、排気マニホル
ド部の熱容量をとくに増大さUることなく、排気マニホ
ルド外周の1りA−タジャケット内に水噴霧を均一にゆ
きわたらせ、排気マニホルドを均一にかつ効率よく冷却
するようにした装置が提案されている。とくに、過給空
気の一部をつ4−タジャケットに導入し、その流れにの
せて水噴霧を導入することにより、噴霧をつA−タジャ
ケッ1−内に均一に分散させることができ、一層均一な
冷却が可能となる。
In order to solve the above-mentioned problems, the applicant first introduced water in the form of a spray from a water injection means into the A-jacket formed around the outer periphery of the exhaust manifold. By using the latent heat of vaporization of A device has been proposed that cools the air well.In particular, a part of the supercharged air is introduced into a four-wheel jacket, and water spray is introduced along with the flow of the supercharged air. 1- can be uniformly dispersed within the interior of the room, making it possible to achieve even more uniform cooling.

[発明が解決しようとする問題点] 本発明は、上記光に本出願人により提案された排気マニ
ホルド冷却装置の改良に係るものであり、排気マニホル
ドの冷却度合を、その時の実際のエンジンの状態に応じ
て最適化可能にすることを目的とする。
[Problems to be Solved by the Invention] The present invention relates to an improvement of the exhaust manifold cooling device proposed by the present applicant in the above light, and the degree of cooling of the exhaust manifold is determined based on the actual state of the engine at that time. The purpose is to make it possible to optimize according to the

[問題点を解決するための手段] この目的に沿う本発明のυ1気マニホルド冷却装置は、
排気マニホルドの周囲に形成されたウォータジャケット
と、該ウォータジャケット内に向けて噴霧状の水を噴射
可能な水噴射手段とを有する排気マニホルド冷却装置を
備えたエンジンにおいて、該エンジンの排気系、たとえ
ば排気マニホルドおよび排気系に設りられた触媒直後の
位置に排気温センサを設(プ、上記水噴射手段からの水
噴射量を、排気温センサからの信号に基づいて制御装置
を介して制′#J覆るようにしたものから成る。
[Means for solving the problem] The υ1 atmosphere manifold cooling device of the present invention that meets this objective has the following features:
In an engine equipped with an exhaust manifold cooling device having a water jacket formed around the exhaust manifold and a water injection means capable of injecting atomized water into the water jacket, the exhaust system of the engine, e.g. An exhaust temperature sensor is installed in the exhaust manifold and immediately after the catalyst installed in the exhaust system, and the amount of water injected from the water injection means is controlled via a control device based on the signal from the exhaust temperature sensor. #J Consists of something that is covered.

ここで、水噴射手段は、たとえば水噴射ノズル、あるい
は過給空気の一部をつA−タジャケットに導入し、該過
給空気導入通路にベンチュリを設りて該ベンヂュリ部に
水タンクから水を吸引させ、該水供給路に電磁弁又は流
量制御弁を設りたものからなる。
Here, the water injection means is, for example, a water injection nozzle, or a part of the supercharged air is introduced into an A-ta jacket, a venturi is provided in the supercharged air introduction passage, and water is supplied from the water tank to the venturi part. The water supply channel is equipped with a solenoid valve or a flow rate control valve.

水噴射手段が水噴射ノズルである場合には、水噴DA量
の制御は、連続噴射、断続噴射、停止のいずれかに制御
することにより行なわれる。
When the water injection means is a water injection nozzle, the water injection amount DA is controlled by controlling continuous injection, intermittent injection, or stop.

し作 用] このような排気マニホルド冷却装置においては、噴霧状
の水が排気マニホルド周囲のウォータジャクツI・内に
導入され、つを−タジャケツ1〜内に均一に分散されて
、主として水噴霧が排気マニホルドの熱により気化され
る際の気化潜熱により高温の排気マニホルドが効率よく
冷却されるが、その時の実際の排気ガス湿がυ1気温セ
ンサにより検出されることにより実際のエンジンの状態
J3よび触媒活性化状態が正確に検出され、それに基づ
いて水噴射量が最適量になるように制御される。したが
って、排気マニホルドは実際のエンジンの状態に応じて
最適な温度に保たれるように冷却される。
[Function] In such an exhaust manifold cooling device, atomized water is introduced into the water jacket I around the exhaust manifold, and is uniformly dispersed within the water jacket 1 to mainly form a water spray. The high-temperature exhaust manifold is efficiently cooled by the latent heat of vaporization when the gas is vaporized by the heat of the exhaust manifold, but the actual engine condition J3 and The catalyst activation state is accurately detected, and the water injection amount is controlled to be the optimum amount based on it. Therefore, the exhaust manifold is cooled to maintain an optimum temperature depending on the actual engine conditions.

その結果、排気マニホルド温か最適化され、排気ガス温
最適化により、触媒の活性最適化゛による排気エミッシ
ョン向上、あるいは燃費の向上、また、過熱防止、急冷
防止による排気マニホルドの耐久性、信頼性向上、さら
には暖機性の確保等が効率よく達成される。
As a result, the temperature of the exhaust manifold is optimized, and by optimizing the exhaust gas temperature, the activity of the catalyst is optimized to improve exhaust emissions and fuel efficiency, and the durability and reliability of the exhaust manifold is improved by preventing overheating and rapid cooling. Furthermore, warm-up performance and the like can be efficiently achieved.

[実施例] 以下に、本発明の望ましい実施例を図面を参照して説明
する。
[Embodiments] Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1実施例 第1図は、本発明の第1実施例に係る排気マニホルドの
冷却装置を示している。図において、1はエンジン、2
はシリンダブロック、3はシリンダヘッド、4は吸気ポ
ート5へと接続される吸気マニホルド、6は排気ボート
7から接続される排気マニホルドを、それぞれ示してい
る。排気マニホルド6には、過給機8が取付けられてお
り、そのタービン9に排気ガスが導入され、エアフロー
メータ10.吸入ダクト11を介して吸入された空気が
、コンプレッg12で圧縮される。圧縮された空気は、
過給空気として、吸気ダクト13を介してインタクーラ
14に送られ、インタクーラ14から吸気ダクト15を
介して吸気系へと送られる。16はスロッ]・ルバルブ
を示している。
First Embodiment FIG. 1 shows a cooling device for an exhaust manifold according to a first embodiment of the present invention. In the figure, 1 is the engine, 2
3 is a cylinder block, 3 is a cylinder head, 4 is an intake manifold connected to an intake port 5, and 6 is an exhaust manifold connected from an exhaust boat 7, respectively. A supercharger 8 is attached to the exhaust manifold 6, and exhaust gas is introduced into a turbine 9 of the supercharger 8, and an air flow meter 10. Air taken in through the suction duct 11 is compressed by the compressor g12. The compressed air is
The supercharged air is sent to the intercooler 14 via the intake duct 13, and from the intercooler 14 to the intake system via the intake duct 15. 16 indicates a throttle valve.

ここまでは通常の過給機イ」エンジンと同じ構造である
が、本発明においては次のような機構が設cノられる。
Up to this point, the structure is the same as that of a normal supercharged engine, but the following mechanism is provided in the present invention.

排気マニホルド6の外周には、その略全域にわたる、つ
A−タジャケット11が設けられている。
An A-tater jacket 11 is provided around the outer periphery of the exhaust manifold 6, covering almost the entire area thereof.

つΔ−タジャケット17は、排気マニホルド6を二Φ管
構造とすることにより形成されている。このウォータジ
ャケット17と吸気ダクト15との間には、両者を連通
可能に接続する過給空気導入通路18が設けられており
、過給空気導入通路18を通して過給空気の一部を導入
できるようになっている。過給空気導入通路18の吸気
ダクト15への接続部には、過給空気導入通路18側か
ら吸気ダクト15側への空気の逆流を防止1°る逆止弁
19か設置プられている。
The Δ-taper jacket 17 is formed by making the exhaust manifold 6 into a two-Φ pipe structure. A supercharged air introduction passage 18 is provided between the water jacket 17 and the intake duct 15 so that the two can communicate with each other, so that a part of the supercharged air can be introduced through the supercharged air introduction passage 18. It has become. A check valve 19 is installed at the connection portion of the supercharged air introduction passage 18 to the intake duct 15 to prevent backflow of air from the supercharged air introduction passage 18 side to the intake duct 15 side.

過給空気導入通路18のつを一タジ(・ケラ1−1フ人
口近傍には、つA−タジャケッ1−11内に向G)で噴
霧状の水を噴1)J’jる水噴射ノズル20が設けられ
ている。この水噴射ノズル20は、制御装置゛としての
EC1J21に接続されてEC1J21からの信号に基
づいて作動される。この水噴射ノズル20は、基本的に
はEFI制御における燃料噴射ノズルと同様の構成、機
能を有し、ウォータジャケット17人口部に向けて水を
、制御された口だcノ噴射する。
1) Spray water in the form of a spray from one side of the supercharged air introduction passage 18 (in the vicinity of the cellar 1-1 population, from the direction G into the cellar jacket 1-11). A nozzle 20 is provided. This water injection nozzle 20 is connected to EC1J21 as a control device and is operated based on a signal from EC1J21. This water injection nozzle 20 basically has the same configuration and function as a fuel injection nozzle under EFI control, and injects water toward the water jacket 17 in a controlled manner.

ウォータジャウ゛ツ1〜17の下部には、つA−タジャ
ケット17から過給空気とともに水を排出する排出路と
してのドレンパイプ22が接続されている。
A drain pipe 22 is connected to the lower part of the water jackets 1 to 17 as a discharge passage for discharging water together with the supercharged air from the water jacket 17.

ドレンパイプ22には、冷却フィン23が設けられ、空
冷にてウォータジャケット17からの水噴霧を凝縮させ
るようになっている。ドレンパイプ22の下端はドレン
タンク24に接続され、ドレンタンク24の上部空間で
ドレンパイプ22からの気水が分離され、下部に水が溜
められるようになっている。ドレンタンク24はポンプ
25に接続され、ポンプ25によりドレンタンク24内
の水を水リターンパイプ26を介して再び水噴射ノズル
20へと循環させるようになっている。また、27はバ
ッフルプレート、28は気水分離フィルタを示しており
、水切りされた過給空気が、リターンパイプ29を介し
て過給機8のコンプレッ1ノ12の上流側へと戻される
ようになっている。。
The drain pipe 22 is provided with cooling fins 23 to condense water spray from the water jacket 17 by air cooling. The lower end of the drain pipe 22 is connected to a drain tank 24, air and water from the drain pipe 22 are separated in the upper space of the drain tank 24, and water is stored in the lower part. The drain tank 24 is connected to a pump 25, and the pump 25 circulates the water in the drain tank 24 through a water return pipe 26 to the water injection nozzle 20 again. Further, 27 indicates a baffle plate, and 28 indicates a steam/water separation filter, so that the drained supercharged air is returned to the upstream side of the compressor 1 no. 12 of the supercharger 8 via a return pipe 29. It has become. .

各排気マニホルド6は、排気マニホルド集合部30で集
合され、排気管31へと接続されている。排気管31の
途中あるいは排気マニホルド集合部30の直後の位置に
は、触媒コンバータ32が設けられており、該触媒コン
バータ32内に排気ガス浄化用の触媒(図示路)が収容
されている。
The exhaust manifolds 6 are assembled at an exhaust manifold collection section 30 and connected to an exhaust pipe 31. A catalytic converter 32 is provided in the middle of the exhaust pipe 31 or at a position immediately after the exhaust manifold gathering portion 30, and a catalyst for purifying exhaust gas (the path shown in the figure) is accommodated within the catalytic converter 32.

排気マニホルド集合部30には、排気マニホルド集合部
30自体または内部を通過する排気ガスの温度を検出す
る排気温セン°す33(たとえばリーミスタ)が設けら
れており、触媒直後の位置にも排気温セン°す・34(
たとえばリーミスタ)が設けられている。これら排気温
セン4J33.34からの検出信号がECU21に送ら
れる。ECU21では、第2図に示すように、上記排気
温セン4J33.34からの信号がコンパレータ(比較
器)35.36にそれぞれ入力され、各コンパレータ3
5.36で予め設定されている温度と比較される。コン
パレータ35では゛、比較用の設定温度はたとえば85
0 ’Cとされ、コンパレ−タ36ではたとえば800
°Cとされる。コンパレータ35.36からの信号は、
OR回路37に入力され、排気温センサ33.34のい
ずれか一方又は両方の信号が上記設定値以上になったと
き、OR回路37h1らCP U 38に排気温上昇信
号が発せられるようになっている。CP tJ 38か
ら、適当な信号処理の回路を介して、水噴射ノズル20
に作動制御信号が送られる。また、本実施例では、EC
LI21には、フューエルカット信号39も入力されて
おり、その入力信号39に基づいても水噴射ノズル20
の作動が制御できるようになっている。
The exhaust manifold collecting part 30 is provided with an exhaust temperature sensor 33 (e.g., a reamister) that detects the temperature of the exhaust manifold collecting part 30 itself or the exhaust gas passing through the inside. Sen ° Su・34 (
For example, a reamister) is provided. Detection signals from these exhaust temperature sensors 4J33.34 are sent to the ECU 21. In the ECU 21, as shown in FIG. 2, the signals from the exhaust temperature sensor 4J33.
The temperature is compared with the preset temperature in step 5.36. In the comparator 35, the set temperature for comparison is, for example, 85.
0'C, and the comparator 36 outputs, for example, 800C.
It is assumed to be °C. The signals from comparators 35 and 36 are
When the signal is input to the OR circuit 37 and one or both of the exhaust temperature sensors 33 and 34 exceeds the above set value, an exhaust temperature increase signal is issued from the OR circuit 37h1 to the CPU 38. There is. From the CP tJ 38, through a suitable signal processing circuit, the water injection nozzle 20
An operation control signal is sent to. Furthermore, in this embodiment, EC
A fuel cut signal 39 is also input to the LI 21, and based on the input signal 39, the water injection nozzle 20
operation can be controlled.

上記のよう(m成された実施例装置においては水噴射ノ
ズル20から噴射された水は、過給空気導入通路18か
ら導入されてくる過給空気の流れにのり、噴霧状となっ
て、ウォータジャケット17内に均一に分散する。そし
て、その気化潜熱により排気マニホルド6の熱を効率よ
く奪い、ドレンパイプ22で冷却されて凝縮し、ドレン
タンク24に溜められる。溜められた水は再び水噴射噴
射ノズル20へと送られ、気水分離された過給空気はコ
ンプレッサ12上流側に戻される。
In the embodiment device constructed as described above, the water injected from the water injection nozzle 20 rides on the flow of supercharged air introduced from the supercharged air introduction passage 18, becomes atomized, and becomes a water spray. The latent heat of vaporization efficiently removes the heat from the exhaust manifold 6, is cooled and condensed in the drain pipe 22, and is stored in the drain tank 24.The collected water is again injected into the water jet. The supercharged air sent to the injection nozzle 20 and subjected to steam and water separation is returned to the upstream side of the compressor 12.

このような系において、水噴射ノズル20からの水噴射
量はエンジンの状態に応じて次のように制御される。
In such a system, the amount of water injected from the water injection nozzle 20 is controlled as follows depending on the state of the engine.

第3図にECU21におtJる制御を示すように、まず
、ステップ101において、排気温センサ33.34か
らの信号に基づき、排気温か設定値よりも上昇したか否
かを判別する。排気温か、排気温セン1J33.34の
いずれにおいても設定値以下の場合、暖機が十分に行わ
れておらず、かつ触媒も十分な活性化温度にまで達して
いないのであるから、八に進み、水噴射ノズル20の駆
動は停止される。このとき、水噴射ノズル20の噴射パ
ルスは、第4図に示すように停止状態になる。
As shown in FIG. 3, the control performed by the ECU 21 is first determined in step 101 based on the signals from the exhaust gas temperature sensors 33, 34 as to whether or not the exhaust gas temperature has risen above a set value. If both the exhaust temperature and the exhaust temperature sensor 1J33.34 are below the set value, warm-up has not been done sufficiently and the catalyst has not reached a sufficient activation temperature. Then, the driving of the water injection nozzle 20 is stopped. At this time, the jet pulse of the water jet nozzle 20 is stopped as shown in FIG. 4.

いずれかの排気温か設定値以上になったとき、あるいは
両方が設定値以上のとぎ、ステップ102へ進み、フュ
ーエルカット中か否かを判別覆る。
When either of the exhaust gas temperatures exceeds the set value, or both exceed the set value, the process proceeds to step 102, where it is determined whether or not the fuel is being cut.

ステップ102ではフューエルカッ1〜中か否かを判別
し、フューエルカット中であれば、Bへ進み、第5図に
示すように数回の断続噴射後停止とし、排気マニホルド
温低下によるフューエルカット復帰時の排気温低下を防
止する。次にフューエルカット中でない場合、Cへ進み
、第6図に示すように、数回断続噴射された後連続噴射
される。これにより、急激に連続噴射する場合に比べ、
連続噴射による急冷(起因する排気マニホルドの割れ、
ひずみ(サーマルショック)が防止される。なお、断続
噴射にお【プるON、OFFの時間設定は適合により決
定する。
In step 102, it is determined whether the fuel level is 1 or 1. If the fuel is being cut, the process proceeds to B, where the fuel is stopped after several intermittent injections as shown in FIG. Prevents the exhaust temperature from dropping during operation. Next, if the fuel is not being cut, the process proceeds to C, and as shown in FIG. 6, the fuel is intermittently injected several times and then continuously injected. As a result, compared to rapid continuous injection,
Rapid cooling due to continuous injection (causing cracks in the exhaust manifold,
Distortion (thermal shock) is prevented. Note that the ON and OFF time settings for intermittent injection are determined based on suitability.

このように、本考案装置では、実際に検出した排気温に
阜づいて、水噴射ノズル20からの水噴射量が制御され
るので、そのときの実際のエンジン状態に対応して、正
確に所望通りの排気マニホルド6の冷却が行われる。
In this way, in the device of the present invention, the amount of water injected from the water injection nozzle 20 is controlled based on the actually detected exhaust gas temperature, so that the amount of water injected from the water injection nozzle 20 is controlled accurately as desired in accordance with the actual engine condition at that time. Cooling of the exhaust manifold 6 is carried out.

第2実施例 次に、第7図に本発明の第2実施例を示す。本実施例に
おいては、水噴射ノズルは設(プられず、過給空気導入
通路18の途中にベンチュリ41が設けられている。そ
して、このベンチュリ旧の最小径部に、水タンク42か
らの水を噴射可能に水供給管43が開口されている。水
供給管43には、電磁弁(遮断弁)44が介装されてお
り、水タンク42から水供給管43を介してベンヂュリ
部旧へと吸引されていく水を遮断できるようになってい
る。この電磁弁44は、遮断とともに水の流量の調整も
可能な流量調整弁であってもよい。45は、ベンチュリ
41上流側の圧力と水タンク42内の圧力をバランスさ
せるバランスパイプである。また、本実施例では、ドレ
ンパイプ46にはクーランコンプレッ4747から冷媒
を導く熱交換パイプ48が巻かれており、ドレンパイプ
46内を通過する水蒸気を凝縮可能に構成されている。
Second Embodiment Next, FIG. 7 shows a second embodiment of the present invention. In this embodiment, a water injection nozzle is not provided, and a venturi 41 is provided in the middle of the supercharged air introduction passage 18.Then, water from the water tank 42 is inserted into the smallest diameter part of the venturi. A water supply pipe 43 is opened so that water can be injected.A solenoid valve (shutoff valve) 44 is installed in the water supply pipe 43, and water is supplied from the water tank 42 to the old venturi part via the water supply pipe 43. The electromagnetic valve 44 may be a flow rate adjustment valve that can shut off the water and also adjust the flow rate of the water. This is a balance pipe that balances the pressure inside the water tank 42.In addition, in this embodiment, a heat exchange pipe 48 that guides the refrigerant from the coolant compressor 4747 is wrapped around the drain pipe 46, It is configured to be able to condense water vapor.

このような構成を有する実施例装置にあっても、電磁弁
44の制御を、各排気温センサからの検出信号に基づき
、ECLJ21によりエンジンの実際の条件に応じて行
うことにより、第1実施例と基本的には同じように水噴
DAmの制御を正確に行うことが可能である。なお、上
述の如く、電磁弁44の代りに流量制御弁とし、水噴射
を第1実施例の如くパルス状ではなく、連続的に行わせ
、その流量を制御するようにづることも可能である。そ
の他の構成、作用は第1実施例に準じるので、第7図の
第1図と対応する部位に、第1図と同一の符号をイ」1
ことにより説明を省略する。
Even in the embodiment device having such a configuration, the electromagnetic valve 44 is controlled according to the actual conditions of the engine by the ECLJ 21 based on the detection signals from each exhaust temperature sensor. Basically, it is possible to accurately control the water jet DAm in the same way. As mentioned above, it is also possible to use a flow control valve instead of the electromagnetic valve 44, so that the water injection is performed continuously instead of in a pulsed manner as in the first embodiment, and the flow rate is controlled. . Other configurations and functions are similar to those in the first embodiment, so the same reference numerals as in FIG. 1 are used for parts in FIG. 7 that correspond to those in FIG. 1.
Therefore, the explanation will be omitted.

[R明の効果1 以上説明したように、本発明の排気マニホルド冷却装置
によるとぎは、排気マニホルド外周に形成したつ号−タ
ジャウッド内に向けて水噴射を行うに際し、その噴!)
Jfflを、排気温センサからの検出信号に基づき実際
のエンジンの状態を把握して、正確に最適な量に制御で
きるようにしたので、排気マニホルド塩を実際のエンジ
ンの状態に応じて最適値に制御することが可能になり、
OT増増域域お(プる燃費の向上、排気エミッションの
向上、排気マニホルド過熱防止、急冷防止によるυ1気
マニホルド耐久性、信頼性の向上を一層確実にはかるこ
とができる。
[Effect 1 of R-light] As explained above, the exhaust manifold cooling device of the present invention has a cooling effect when water is injected into the taja wood formed on the outer periphery of the exhaust manifold. )
Jffl can be accurately controlled to the optimum amount by understanding the actual engine condition based on the detection signal from the exhaust temperature sensor, so the exhaust manifold salt can be adjusted to the optimum value according to the actual engine condition. It becomes possible to control
It is possible to further improve the durability and reliability of the υ1 air manifold by improving fuel efficiency, improving exhaust emissions, preventing overheating of the exhaust manifold, and preventing rapid cooling.

また、暖機中の排気マニホルドの温度低下ににるエミッ
ション悪化の防止、フューエルカッ]・時の排気マニホ
ルドの温度低下防止をはかることも可能である。
It is also possible to prevent deterioration of emissions due to a temperature drop in the exhaust manifold during warm-up, and also to prevent a temperature drop in the exhaust manifold during fuel exhaust.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の第1実施例に係る排気マニホルド冷却
装置の全体構成図、 第2図は第1図の装置にお【プる水噴射制御のブロック
図、 第3図は第1図の装置のECLIにおける制御フロー図
、 第4図ないし第6図は第1図の水噴射ノズルの各制御1
パターンを示す噴射パルスと時間との関係図、 第7図は本発明の第2実施例に係る排気マニホルド冷却
装置の全体構成図、 である。 1・・・・・・・・・・・・エンジン 2・・・・・・・・・・・・シリンダブロック3・・・
・・・・・・・・・シリンダヘッド4・・・・・・・・
・・・・吸気マニホルド6・・・・・・・・・・・・排
気マニホルド8・・・・・・・・・・・・過給機 9・・・・・・・・・・・・タービン 10・・・・・・・・・・・・エアフローメータ11・
・・・・・・・・・・・吸入ダクト12・・・・・・・
・・・・・コンプレッサ14・・・・・・・・・・・・
インタクーラ15・・・・・・・・・・・・吸気ダク1
−17・・・・・・・・・・・・つA−タジャケット1
8・・・・・・・・・・・・過給空気導入通路19・・
・・・・・・・・・・逆1弁 20・・・・・・・・・・・・水噴射ノズル21・・・
・・・・・・・・・ECtJ22.46・・・・・・ド
レンパイプ 23・・・・・・・・・・・・冷却フィン24・・・・
・・・・・・・・ドレンタンク25・・・・・・・・・
・・・ポンプ 2G・・・・・・・・・・・・水リターンパイプ27・
・・・・・・・・・・・バッフルプレート28・・・・
・・・・・・・・フィルタ29・・・・・・・・・・・
・リターンパイプ30・・・・・・・・・・・・排気マ
ニホルド集合部31・・・・・・・・・・・・排気管 32・・・・・・・・・・・・触媒コンバータ33.3
4・・・・・・排気温セン1ノ35.36・・・・・・
コンパレータ 37・・・・・・・・・・・・OR回路38・・・・・
・・・・・・・CPU 39・・・・・・・・・・・・フューエルカット信号4
1・・・・・・・・・・・・ベンチュリ42・・・・・
・・・・・・・水タンク43・・・・・・・・・・・・
水供給管44・・・・・・・・・・・・電磁弁 45・・・・・・・・・・・・バランスパイプ47・・
・・・・・・・・・・クーランコブレツリ48・・・・
・・・・・・・・熱交換パイプ特 許 出 願 人  
トヨタ自動屯株式会社第3図
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an exhaust manifold cooling device according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram of water injection control that is applied to the device shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a diagram similar to that shown in FIG. 1. The control flow diagram in ECLI of the device shown in FIG. 4 to FIG.
FIG. 7 is an overall configuration diagram of an exhaust manifold cooling device according to a second embodiment of the present invention. 1... Engine 2... Cylinder block 3...
・・・・・・・・・Cylinder head 4・・・・・・・・・
...Intake manifold 6...Exhaust manifold 8...Supercharger 9... Turbine 10... Air flow meter 11.
・・・・・・・・・・Suction duct 12・・・・・・・
・・・・・・Compressor 14・・・・・・・・・・・・
Intercooler 15...Intake duct 1
-17・・・・・・・・・・・・A-ta jacket 1
8......Supercharged air introduction passage 19...
......Reverse 1 valve 20...Water injection nozzle 21...
......ECtJ22.46...Drain pipe 23...Cooling fin 24...
・・・・・・・・・Drain tank 25・・・・・・・・・
・・・Pump 2G・・・・・・・・・Water return pipe 27・
......Baffle plate 28...
・・・・・・・・・Filter 29・・・・・・・・・・・・
・Return pipe 30・・・・・・・・・Exhaust manifold gathering part 31・・・・・・・・・Exhaust pipe 32・・・・・・・・・Catalytic converter 33.3
4...Exhaust temperature sensor 1 35.36...
Comparator 37......OR circuit 38...
......CPU 39...Fuel cut signal 4
1・・・・・・・・・・・・Venturi 42・・・・・・
・・・・・・Water tank 43・・・・・・・・・・・・
Water supply pipe 44... Solenoid valve 45... Balance pipe 47...
・・・・・・・・・Couran Koburetsuri 48・・・・・・
...Heat exchange pipe patent applicant
Toyota Autotun Co., Ltd. Figure 3

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)排気マニホルドの周囲に形成されたウォータジャ
ケットと、該ウォータジャケット内に向けて噴霧状の水
を噴射可能な水噴射手段とを有する排気マニホルド冷却
装置を備えたエンジンにおいて、該エンジンの排気系に
排気温センサを設け、前記水噴射手段を、前記排気温セ
ンサからの信号に基づいて前記水噴射手段による水噴射
量を制御する制御装置に接続したことを特徴とする排気
マニホルド冷却装置。
(1) In an engine equipped with an exhaust manifold cooling device having a water jacket formed around the exhaust manifold and a water injection means capable of injecting water in the form of atomized water into the water jacket, the exhaust of the engine An exhaust manifold cooling device characterized in that an exhaust gas temperature sensor is provided in the system, and the water injection means is connected to a control device that controls the amount of water injected by the water injection means based on a signal from the exhaust temperature sensor.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010164035A (en) * 2009-01-19 2010-07-29 Toyota Motor Corp Exhaust structure for engine and control device of exhaust structure for engine
US20110232274A1 (en) * 2010-03-23 2011-09-29 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas-cooling pipe element and internal combustion engine exhaust system

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