JP2016000971A - Internal combustion engine system with supercharger - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、過給機付き内燃機関システムに係り、特に、吸入ガスを過給するコンプレッサよりも上流側の吸気通路にEGRガスを導入可能な過給機付き内燃機関システムに関する。 The present invention relates to an internal combustion engine system with a supercharger, and more particularly to an internal combustion engine system with a supercharger that can introduce EGR gas into an intake passage upstream of a compressor that supercharges intake gas.
従来、例えば特許文献1には、排気熱回収器を備える内燃機関の冷却装置が開示されている。より具体的には、この従来の冷却装置は、エンジン本体を冷却する冷却水回路の途中に排気熱回収器を備えている。そして、冷却水の低温時(エンジン冷間時)には、冷却水流量を非制限として排気熱回収が実行される一方で、冷却水温が上昇すると、冷却水流量を制限して排気熱回収が非実行とされている。 Conventionally, for example, Patent Document 1 discloses a cooling device for an internal combustion engine including an exhaust heat recovery device. More specifically, this conventional cooling device includes an exhaust heat recovery device in the middle of a cooling water circuit for cooling the engine body. When the cooling water is at a low temperature (when the engine is cold), the exhaust heat recovery is executed without limiting the cooling water flow rate. On the other hand, when the cooling water temperature rises, the cooling water flow rate is limited and the exhaust heat recovery is performed. Non-executable.
吸入ガスを過給するコンプレッサと、コンプレッサにより過給された吸入ガスを冷却するインタークーラと、コンプレッサよりも上流側の吸気通路にEGRガスを導入するEGR装置とを備える内燃機関には、次のような課題がある。すなわち、内燃機関の暖機中にできるだけ早くEGRガスの導入を開始させることができれば、EGRガスの導入による燃費効果をより多く得ることができるといえる。しかしながら、暖機中にEGRガスの早期導入を図るためには、EGRガスの導入に伴う凝縮水の発生を抑制する対策が必要とされる。凝縮水が発生すると、ウォータハンマー、吸気通路を構成する配管の腐食、さらには、当該配管もしくは配管内の各種バルブの凍結を招く可能性があるためである。 An internal combustion engine including a compressor that supercharges intake gas, an intercooler that cools intake gas supercharged by the compressor, and an EGR device that introduces EGR gas into an intake passage upstream of the compressor includes the following: There is a problem like this. That is, if the introduction of EGR gas can be started as soon as possible during warm-up of the internal combustion engine, it can be said that a greater fuel efficiency effect due to the introduction of EGR gas can be obtained. However, in order to achieve early introduction of EGR gas during warm-up, it is necessary to take measures to suppress the generation of condensed water accompanying the introduction of EGR gas. This is because when condensed water is generated, corrosion of the water hammer and the piping constituting the intake passage may be caused, and further, the piping or various valves in the piping may be frozen.
一方、冷却水の循環によりインタークーラを通過する吸入ガスを冷却する水冷式のインタークーラが知られている。特に、吸入空気とEGRガスとの混合ガスの冷却性能を高めるために、エンジン本体を冷却する冷却水回路と独立した冷却水回路をインタークーラのために利用する構成が知られている。しかしながら、上記内燃機関に対してこのような構成を採用することの背反として、インタークーラを流通する冷却水を冷間始動時に早期に温めることができないと、凝縮水の増加を招くという問題がある。 On the other hand, a water-cooled intercooler that cools intake gas that passes through the intercooler by circulation of cooling water is known. In particular, in order to improve the cooling performance of the mixed gas of intake air and EGR gas, a configuration is known in which a cooling water circuit independent of a cooling water circuit for cooling the engine body is used for the intercooler. However, as a contradiction to adopting such a configuration for the internal combustion engine, there is a problem in that if the cooling water flowing through the intercooler cannot be warmed early at the time of cold start, condensate water increases. .
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、エンジン暖機運転の実施後に、インタークーラに利用する冷却水の早期昇温を図ることのできる過給機付き内燃機関システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and is provided with an internal combustion engine system with a supercharger capable of quickly raising the temperature of cooling water used for an intercooler after the engine warm-up operation is performed. The purpose is to provide.
第1の発明は、過給機付き内燃機関システムであって、
内燃機関の本体であるエンジン本体を冷却する第1冷却水を冷却する第1ラジエータと、
前記エンジン本体と、前記第1ラジエータとの間で前記第1冷却水を循環させる第1主冷却水流路と、
吸気通路に配置され、当該吸気通路を流れるガスを過給するコンプレッサと、
前記コンプレッサよりも上流側の前記吸気通路と排気通路とを接続するEGR通路を有し、前記排気通路を流れる排気ガスの一部を前記吸気通路に供給するEGR装置と、
前記コンプレッサよりも下流側の前記吸気通路に配置され、前記コンプレッサにより圧縮されたガスと、当該ガスを冷却する第2冷却水とを熱交換させるインタークーラと、
前記第2冷却水の熱源となる熱源機器と、
前記第2冷却水を冷却する第2ラジエータと、
前記インタークーラと、前記熱源機器と、前記第2ラジエータとの間で前記第2冷却水を循環させる第2主冷却水流路と、
前記第1主冷却水流路に設置され、前記第1冷却水を圧送する第1ウォータポンプと、
前記第2主冷却水流路に設置され、前記第2冷却水を圧送する第2ウォータポンプと、
前記第1ラジエータよりも上流側において前記第1主冷却水流路から分岐し、前記第1ラジエータよりも下流側において前記第1主冷却水流路に合流する第1バイパス流路と、
前記第2ラジエータよりも上流側において前記第2主冷却水流路から分岐し、前記第2ラジエータよりも下流側において前記第2主冷却水流路に合流する第2バイパス流路と、
前記第1冷却水が前記第1ラジエータを通過する第1非バイパス流路形態と、前記第1冷却水が前記第1バイパス流路を通過することで前記第1冷却水が前記第1ラジエータを通過しない第1バイパス流路形態との間で、前記第1冷却水の流路形態を切り替える第1切替バルブと、
前記第2冷却水が前記第2ラジエータを通過する第2非バイパス流路形態と、前記第2冷却水が前記第2バイパス流路を通過することで前記第2冷却水が前記第2ラジエータを通過しない第2バイパス流路形態との間で、前記第2冷却水の流路形態を切り替える第2切替バルブと、
を備え、
前記熱源機器は、前記コンプレッサがターボ過給機のコンプレッサである場合には、当該ターボ過給機のタービン、および排気ガスと前記第2冷却水とを熱交換させる排気熱回収器のうちの少なくとも一方を含み、または、前記コンプレッサが前記ターボ過給機以外の方式の過給機のコンプレッサである場合には、前記排気熱回収器を含み、
前記第2非バイパス流路形態を用いるように前記第2冷却水の流路形態が選択され、前記第2ウォータポンプが駆動され、かつ、前記熱源機器の熱が前記第2冷却水によって回収されることが許容された状態で、前記内燃機関の冷間始動後のエンジン暖機運転が実施されることを特徴とする。
A first invention is an internal combustion engine system with a supercharger,
A first radiator that cools a first coolant that cools an engine body that is a body of an internal combustion engine;
A first main cooling water flow path for circulating the first cooling water between the engine body and the first radiator;
A compressor that is disposed in the intake passage and supercharges gas flowing through the intake passage;
An EGR device that has an EGR passage that connects the intake passage and the exhaust passage upstream of the compressor, and that supplies part of the exhaust gas flowing through the exhaust passage to the intake passage;
An intercooler that is disposed in the intake passage downstream of the compressor and exchanges heat between the gas compressed by the compressor and the second cooling water that cools the gas;
A heat source device serving as a heat source for the second cooling water;
A second radiator for cooling the second cooling water;
A second main cooling water flow path for circulating the second cooling water between the intercooler, the heat source device, and the second radiator;
A first water pump installed in the first main cooling water flow path and pumping the first cooling water;
A second water pump that is installed in the second main cooling water flow path and pumps the second cooling water;
A first bypass flow path that branches from the first main cooling water flow path on the upstream side of the first radiator, and merges with the first main cooling water flow path on the downstream side of the first radiator;
A second bypass flow path that branches from the second main cooling water flow path upstream from the second radiator and merges with the second main cooling water flow path downstream from the second radiator;
A first non-bypass flow path configuration in which the first cooling water passes through the first radiator, and the first cooling water passes through the first bypass flow path so that the first cooling water passes through the first radiator. A first switching valve that switches a flow path form of the first cooling water between a first bypass flow path form that does not pass;
A second non-bypass flow path configuration in which the second cooling water passes through the second radiator; and the second cooling water passes through the second bypass flow path so that the second cooling water passes through the second radiator. A second switching valve for switching the flow path configuration of the second cooling water with a second bypass flow channel configuration that does not pass through;
With
When the compressor is a turbocharger compressor, the heat source device includes at least one of a turbine of the turbocharger and an exhaust heat recovery unit that performs heat exchange between the exhaust gas and the second cooling water. Including one or, if the compressor is a compressor of a turbocharger of a type other than the turbocharger, including the exhaust heat recovery device,
The flow path configuration of the second cooling water is selected to use the second non-bypass flow path configuration, the second water pump is driven, and the heat of the heat source device is recovered by the second cooling water. The engine warm-up operation after the cold start of the internal combustion engine is performed in a state where it is permitted to perform the operation.
また、第2の発明は、第1の発明において、
内燃機関を搭載する車両の車室内ヒータの熱源として機能する第1および第2ヒータコアをさらに備え、
前記第1ヒータコアは、前記第1主冷却水流路の途中に設置されており、
前記第2ヒータコアは、前記第2主冷却水流路の途中に設置されていることを特徴とする。
The second invention is the first invention, wherein
A first and a second heater core functioning as a heat source for a vehicle interior heater of a vehicle equipped with an internal combustion engine;
The first heater core is installed in the middle of the first main cooling water flow path,
The second heater core is installed in the middle of the second main cooling water flow path.
また、第3の発明は、第2の発明において、
前記エンジン暖機運転が実施された場合に、前記第1バイパス流路形態を用いるように前記第1冷却水の流路形態が選択された状態で前記第1ウォータポンプが駆動され、
前記車室内ヒータを用いた暖房の要求度が高い場合には、前記エンジン暖機運転中の前記第2冷却水の目標温度が、前記第1冷却水の温度が前記暖房の要求に応え得る温度に高まるまで、当該暖房の要求度が低い場合と比べて高められることを特徴とする。
The third invention is the second invention, wherein
When the engine warm-up operation is performed, the first water pump is driven in a state where the flow path configuration of the first cooling water is selected so as to use the first bypass flow path configuration,
When the required degree of heating using the vehicle interior heater is high, the target temperature of the second cooling water during the engine warm-up operation is a temperature at which the temperature of the first cooling water can meet the heating request. It is characterized by the fact that the required degree of heating is increased as compared with the case where the required degree of heating is low.
また、第4の発明は、第1〜第3の発明の何れか1つにおいて、
前記EGR装置は、前記EGR通路を流れるEGRガスを冷却するEGRクーラを含み、
前記EGRクーラは、前記第2主冷却水流路の途中に設置されていることを特徴とする。
Moreover, 4th invention is set in any one of 1st-3rd invention,
The EGR device includes an EGR cooler that cools EGR gas flowing through the EGR passage,
The EGR cooler is installed in the middle of the second main cooling water flow path.
また、第5の発明は、第1〜第4の発明の何れか1つにおいて、
前記EGR装置は、前記EGR通路を流れるEGRガスの量を調整するEGRバルブを含み、
前記EGRバルブのEGRバルブボディは、前記第2主冷却水流路の途中に設置されていることを特徴とする。
Moreover, 5th invention is based on any one of 1st-4th invention,
The EGR device includes an EGR valve that adjusts an amount of EGR gas flowing through the EGR passage,
The EGR valve body of the EGR valve is installed in the middle of the second main cooling water flow path.
また、第6の発明は、第1〜第5の発明の何れか1つにおいて、
前記EGR装置は、前記EGR通路を流れるEGRガスを冷却するEGRクーラと、前記EGR通路を流れるEGRガスの量を調整するEGRバルブとを含み、
前記EGRクーラ、および前記EGRバルブのEGRバルブボディは、前記第2主冷却水流路の途中に設置されており、
前記エンジン暖機運転中の前記第2冷却水の目標温度は、前記インタークーラ、前記EGRクーラおよび前記EGRバルブボディにて凝縮水が発生しない最低温度もしくは当該最低温度に所定の余裕代を持たせた温度であることを特徴とする。
Moreover, 6th invention is set in any one of 1st-5th invention,
The EGR device includes an EGR cooler that cools EGR gas flowing through the EGR passage, and an EGR valve that adjusts the amount of EGR gas flowing through the EGR passage,
The EGR cooler and the EGR valve body of the EGR valve are installed in the middle of the second main cooling water flow path,
The target temperature of the second cooling water during the engine warm-up operation is a minimum temperature at which condensed water is not generated in the intercooler, the EGR cooler, and the EGR valve body, or a predetermined margin is given to the minimum temperature. Temperature.
また、第7の発明は、第1〜第6の発明の何れか1つにおいて、
前記第1主冷却水流路および前記第2主冷却水流路は、前記第2冷却水の容量が前記第1冷却水の容量よりも小さくなるように構成されていることを特徴とする。
Moreover, 7th invention is set in any one of 1st-6th invention,
The first main cooling water channel and the second main cooling water channel are configured such that the capacity of the second cooling water is smaller than the capacity of the first cooling water.
第1の発明によれば、エンジン暖機運転の実施中に、タービンおよび排気熱回収器のうちの少なくとも一方が熱源機器として第2冷却水を昇温させるために使用される。このような熱源機器は、エンジン始動後に直ぐに高温となる。このため、このような熱源機器の利用により、従来の内燃機関システムのようにエンジン本体用の冷却水からインタークーラ用の冷却水への伝熱を利用する場合と比べて、第2冷却水を直接的に昇温させられるようになる。これにより、エンジン暖機運転の実施後に、インタークーラに利用する第2冷却水の温度を早期に昇温させることができる。また、エンジン本体のための第1主冷却水流路とインタークーラのための第2主冷却水流路とが独立しているため、エンジン本体、インタークーラおよび上記熱源機器を1系統の冷却水回路内に備える場合と比べて、熱源機器を通過しつつ回路内を循環する冷却水の流量が少なくなる。このような理由によっても、エンジン暖機運転の実施後に、インタークーラに利用する第2冷却水の温度を早期に昇温させることができるといえる。これらのことは、インタークーラにて凝縮水が発生しない温度への第2冷却水の早期昇温に繋がるものであり、その結果として、凝縮水発生の懸念なしにEGRガスを導入開始できるタイミングを早めることに繋がる。 According to the first invention, during the engine warm-up operation, at least one of the turbine and the exhaust heat recovery device is used as a heat source device to raise the temperature of the second cooling water. Such a heat source device becomes hot immediately after the engine is started. For this reason, by using such a heat source device, the second cooling water is used as compared with the case of using the heat transfer from the cooling water for the engine body to the cooling water for the intercooler as in the conventional internal combustion engine system. The temperature can be increased directly. Thereby, after implementation of engine warm-up operation, the temperature of the 2nd cooling water utilized for an intercooler can be raised at an early stage. Further, since the first main cooling water flow path for the engine main body and the second main cooling water flow path for the intercooler are independent, the engine main body, the intercooler and the heat source device are placed in one cooling water circuit. Compared with the case where it prepares for, the flow rate of the cooling water circulating through the circuit while passing through the heat source device is reduced. For this reason, it can be said that the temperature of the second cooling water used for the intercooler can be raised quickly after the engine warm-up operation is performed. These things lead to an early temperature rise of the second cooling water to a temperature at which condensed water is not generated in the intercooler. As a result, the timing at which the introduction of EGR gas can be started without concern about the generation of condensed water. It leads to speeding up.
第2の発明によれば、インタークーラだけでなく、第2冷却水を利用する第2ヒータコアの温度についても、エンジン暖機運転の実施後に早期に高めることができる。そして、このような早期の温度上昇が可能な第2ヒータコアを備えたことにより、第1冷却水だけを利用する場合と比べ、冷間始動後に車室内ヒータを早期に(すなわち、第1冷却水の温度が十分に温まっていない時にも)使用できるようになる。 According to the second invention, not only the intercooler but also the temperature of the second heater core using the second cooling water can be raised early after the engine warm-up operation. And by providing the 2nd heater core which can raise such an early temperature, compared with the case where only 1st cooling water is used, after a cold start, a vehicle interior heater is early (namely, 1st cooling water). Can be used even when the temperature is not warm enough.
第3の発明によれば、車両のユーザーからの暖房の要求度に応じて、エンジン暖機時に車室内ヒータの性能を向上させることができる。 According to the third aspect of the invention, the performance of the vehicle interior heater can be improved when the engine is warmed up according to the degree of heating demand from the vehicle user.
第4の発明によれば、EGRクーラに対しても、エンジン暖機運転の実施後に早期に温度上昇する第2冷却水を導入できるようになる。このことは、EGRクーラにて凝縮水が発生しない温度へのEGRクーラ温度の早期上昇に繋がるものである。 According to the fourth aspect of the invention, the second cooling water whose temperature rises early after the engine warm-up operation can be introduced also to the EGR cooler. This leads to an early rise of the EGR cooler temperature to a temperature at which condensed water is not generated in the EGR cooler.
第5の発明によれば、EGRバルブボディに対しても、エンジン暖機運転の実施後に早期に温度上昇する第2冷却水を導入できるようになる。このことは、EGRバルブボディにて凝縮水が発生しない温度へのEGRバルブボディ温度の早期上昇に繋がるものである。 According to the fifth aspect of the invention, the second cooling water whose temperature rises early after the engine warm-up operation can be introduced also to the EGR valve body. This leads to an early rise of the EGR valve body temperature to a temperature at which condensed water is not generated in the EGR valve body.
第6の発明によれば、エンジン暖機運転時に、吸気の充填効率への影響を最小限に留めつつ、インタークーラ、EGRクーラおよびEGRバルブボディでの凝縮水が発生しない温度に第2冷却水の温度を制御することができる。 According to the sixth aspect of the invention, during the warm-up operation of the engine, the second cooling water is brought to a temperature at which condensate does not occur in the intercooler, EGR cooler, and EGR valve body while minimizing the influence on the intake charging efficiency. Temperature can be controlled.
第7の発明によれば、上記熱源機器を利用した第2冷却水の温度の早期上昇をより効果的に実現することができる。 According to the seventh invention, it is possible to more effectively realize an early rise in the temperature of the second cooling water using the heat source device.
実施の形態1.
[過給機付き内燃機関システムの構成]
図1は、本発明の実施の形態1における過給機付き内燃機関システムの構成を模式的に表した図である。
Embodiment 1 FIG.
[Configuration of internal combustion engine system with turbocharger]
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of an internal combustion engine system with a supercharger according to Embodiment 1 of the present invention.
(内燃機関システムの全体構成)
図1に示す内燃機関システムは、内燃機関(一例としてガソリンエンジン)10を備えている。内燃機関10の各気筒には、吸気通路12および排気通路14が連通している。吸気通路12の入口近傍には、エアクリーナ16が取り付けられている。エアクリーナ16には、吸気通路12に吸入される空気(新気)の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ18、吸入空気の温度(≒外気温度)を検出するための吸気温度センサ20、および、吸入空気の湿度(≒外気湿度)を検出するための吸気湿度センサ22がそれぞれ設けられている。
(Overall configuration of internal combustion engine system)
The internal combustion engine system shown in FIG. 1 includes an internal combustion engine (a gasoline engine as an example) 10. An
エアクリーナ16の下流には、ターボ過給機24のコンプレッサ24aが設置されている。コンプレッサ24aは、排気通路14に配置されたタービン24bと連結軸を介して一体的に連結されている。コンプレッサ24aの下流には、電子制御式のスロットルバルブ26が設けられている。スロットルバルブ26の下流には、コンプレッサ24aにより圧縮された空気を冷却するための水冷式のインタークーラ28が設けられている。また、タービン24bよりも下流側の排気通路14には、排気浄化触媒(ここでは、三元触媒)30が配置されている。排気通路14の排気口近傍には、マフラー32が配置されている。
A
さらに、図1に示す内燃機関10は、低圧ループ(LPL)式のEGR装置34を備えている。EGR装置34は、排気浄化触媒30よりも下流側の排気通路14とコンプレッサ24aよりも上流側の吸気通路12とを接続するEGR通路36を備えている。EGR通路36には、吸気通路12に導入される際のEGRガス流れの上流側から順に、EGRクーラ38およびEGRバルブ40がそれぞれ設けられている。EGRクーラ38は、水冷式であり、EGR通路36を流れるEGRガスを冷却するために備えられており、EGRバルブ40は、EGR通路36を通って吸気通路12に還流されるEGRガスの量を調整するために備えられている。
Further, the
さらに、図1に示すシステムは、ECU(Electronic Control Unit)50を備えている。ECU50は、演算処理装置(CPU)、ROMおよびRAM等からなる記憶回路、並びに入出力ポート等を備えている。ECU50の入力ポートには、上述したエアフローメータ18、吸気温度センサ20および吸気湿度センサ22に加え、エンジン回転数を検知するためのクランク角センサ52、および、水温センサ74、96等の内燃機関10の運転状態を検知するための各種センサが電気的に接続されている。また、ECU50の出力ポートには、上述したスロットルバルブ26およびEGRバルブ40に加え、内燃機関10に燃料を供給するための燃料噴射弁54、筒内の混合気に点火するための点火装置56、第2ウォータポンプ86、第2切替バルブ88、および、第3切替バルブ98等の内燃機関10の運転を制御するための各種アクチュエータが電気的に接続されている。さらに、ECU50の入力ポートには、内燃機関10を搭載する車両の空調スイッチ58が電気的に接続されている。これにより、ECU50は、車室内ヒータ(図示省略)を用いた暖房の要求度を示す情報(例えば、車室内の設定温度)を取得することができる。ECU50は、上述した各種センサの出力と所定のプログラムとに従って各種アクチュエータを作動させることにより、内燃機関10の運転を制御する。
Further, the system shown in FIG. 1 includes an ECU (Electronic Control Unit) 50. The
(内燃機関の冷却系の構成)
内燃機関10の冷却系は、冷却水の循環による水冷式の2系統の冷却回路として、第1冷却水回路60と第2冷却水回路80とを備えている。第1冷却水回路60は、第1冷却水を用いて主に内燃機関10の本体(以下、「エンジン本体」と称する)10aを冷却するための回路である。第2冷却水回路80は、第1冷却水回路60とは別に備えられ、第2冷却水を用いてインタークーラ28を通過するガスを冷却するための回路である。第1冷却水回路60は、インタークーラ28よりも熱負荷の高いエンジン本体10aの冷却を担っている。このため、第1冷却水の温度は、基本的に、第2冷却水の温度よりも高くなる。逆に言えば、第2冷却水回路80は、第1冷却水よりも低温の第2冷却水が循環する回路であるといえる。なお、図1中の矢印は、第1および第2冷却水回路60、80を流れる冷却水の流れ方向を示している。
(Configuration of internal combustion engine cooling system)
The cooling system of the
まず、第1冷却水回路60の具体的な構成について説明する。第1冷却水回路60は、エンジン本体10a、第1ヒータコア62、第1ラジエータ64、第1ウォータポンプ66、第1切替バルブ68、第1主冷却水流路70および第1バイパス流路72によって構成されている。また、第1主冷却水流路70には、第1冷却水の温度を検出するための第1水温センサ74が取り付けられている。
First, a specific configuration of the first
第1主冷却水流路70は、エンジン本体10aと、第1ヒータコア62と、第1ラジエータ64との間で第1冷却水を循環させるための流路である。エンジン本体10aの内部には、第1主冷却水流路70の一部として機能する冷却水流路がエンジン本体10a(シリンダヘッドおよびシリンダブロック等)内の各部を冷却できるように張り巡らされている。第1ヒータコア62は、車室内ヒータの熱源として機能し、車室内の空気と第1冷却水とを熱交換させる熱交換器である。第1ラジエータ64は、第1冷却水を冷却する。第1ウォータポンプ66は、第1主冷却水流路70に設置され、第1冷却水を圧送するものであり、一例として、クランク軸(図示省略)から出力されるトルクによって駆動される。
The first main
第1バイパス流路72は、第1ラジエータ64よりも上流側において第1主冷却水流路70から分岐し、第1ラジエータ64よりも下流側において第1主冷却水流路70に合流する流路である。第1切替バルブ68は、第1冷却水が第1ラジエータ64を通過する第1非バイパス流路形態と、第1冷却水が第1バイパス流路72を通過することで第1冷却水が第1ラジエータ64を通過しない第1バイパス流路形態との間で、第1冷却水の流路形態を切り替える。第1切替バルブ68としては、例えば、サーモスタットが用いられる。第1切替バルブ68は、第1冷却水の温度が所定温度(例えば、80℃)に達した時に開き、流路形態を第1非バイパス流路形態から第1バイパス流路形態に切り替える。なお、第1ウォータポンプ66は、どちらの流路形態を利用する時にも第1冷却水を循環させられる位置に設けられており、当該位置の一例としては、図1に示す位置、すなわち、第1主冷却水流路70への第1バイパス流路72の合流部が該当する。
The first
第1冷却水回路60内の第1冷却水の温度が上記所定温度よりも低いために第1切替バルブ68が閉じている場合(すなわち、エンジン暖機途上の冷間時)には、第1冷却水は、第1ラジエータ64を通らずに、第1冷却水回路60内を循環する。一方、第1冷却水の温度が上記所定温度に達していることで第1切替バルブ68が開いている場合(すなわち、内燃機関10の暖機完了後)には、第1ラジエータ64にも第1冷却水が循環するようになる。その結果、第1ラジエータ64によって第1冷却水が冷却されることとなる。
When the
次に、第2冷却水回路80の具体的な構成について説明する。第2冷却水回路80は、インタークーラ28、タービン24bのタービンハウジング24b1、EGRクーラ38、EGRバルブ40のEGRバルブボディ40a、第2ヒータコア82、第2ラジエータ84、第2ウォータポンプ86、第2切替バルブ88、第2主冷却水流路90、第2バイパス流路92および排気熱回収器94によって構成されている。また、第2主冷却水流路90には、第2冷却水の温度を検出するための第2水温センサ96が取り付けられている。
Next, a specific configuration of the second
第2主冷却水流路90は、インタークーラ28と、タービンハウジング24b1と、EGRクーラ38と、EGRバルブボディ40aと、第2ヒータコア82と、第2ラジエータ84との間で第2冷却水を循環させるための流路である。本実施形態のインタークーラ28は、水冷式であり、コンプレッサ24aにより圧縮されたガス(新気、もしくは新気とEGRガスとの混合ガス)と第2冷却水とを熱交換させる。タービンハウジング24b1、EGRクーラ38およびEGRバルブボディ40aのそれぞれの内部には、第2主冷却水流路90の一部として機能する冷却水流路が形成されている。第2ヒータコア82も、第1ヒータコア62と同様に車室内ヒータの熱源として機能し、車室内の空気と第2冷却水とを熱交換させる。第2ラジエータ84は、第2冷却水を冷却する。第2ウォータポンプ86は、第2主冷却水流路90に設置され、第2冷却水を圧送するものであり、ここでは、一例として、電動式であるものとする。なお、車室内の空気とヒータコア62、82とを熱交換させる温風通路内での第1ヒータコア62と第2ヒータコア82の配置は、空気の流れ方向に対して直列であってもよいし、或いは並列であってもよい。また、第1および第2ヒータコア62、82それぞれの数は複数であってもよい。
The second main
第2バイパス流路92は、第2ラジエータ84よりも上流側において第2主冷却水流路90から分岐し、第2ラジエータ84よりも下流側において第2主冷却水流路90に合流する流路である。第2切替バルブ88は、第2冷却水が第2ラジエータ84を通過する第2非バイパス流路形態と、第2冷却水が第2バイパス流路92を通過することで第2冷却水が第2ラジエータ84を通過しない第2バイパス流路形態との間で、第2冷却水の流路形態を切り替える。第2切替バルブ88は、第2冷却水の温度が所定の目標温度βに達した時に開き始めるようになっており、これにより、第2非バイパス流路形態に代え、あるいはそれとともに、第2バイパス流路形態の利用が開始される。このような流路形態の制御を可能とする第2切替バルブ88としては、例えば、電子サーモスタットが用いられる。電子サーモスタットを用いることで、上記の流路形態の切り替えだけでなく、ECU50からの指令に基づく開度調整によって、第2非バイパス流路形態をとる(すなわち、第2ラジエータ84を通過する)第2冷却水の流量と、第2バイパス流路形態をとる(すなわち、第2ラジエータ84を通過しない)第2冷却水の流量との割合を制御することもできる。このため、第2切替バルブ88の開度調整によって第2冷却水の温度を調整することができる。なお、第2ウォータポンプ86は、どちらの流路形態を利用する時にも第2冷却水を循環させられる位置に設けられており、当該位置の一例としては、図1に示す位置、すなわち、第2主冷却水流路90への第2バイパス流路92の合流部が該当する。
The second
排気熱回収器94は、排気通路14(図1に示す例では、EGR通路36との合流部よりも下流側の排気通路14)に配置されている。排気熱回収器94は、排気通路14を流れてきた排気ガスと第2冷却水とを熱交換させる機器である。排気熱回収器94は、排気ガスと第2冷却水とを熱交換させる制御状態と、排気ガスと第2冷却水との熱交換を行わない制御状態とを選択可能に構成されている。このような構成を実現するための具体的な手法は公知であるため、ここでは、その具体的な手法の一例を簡略的に説明する。すなわち、本実施形態の排気熱回収器94は、排気熱回収器94付近の排気通路14に、排気ガスの一部をバイパスするためのバイパス排気通路(図示省略)を備えている。そして、排気熱回収器94は、当該バイパス排気通路に排気ガスが導入されない状態と、当該バイパス排気通路に排気ガスの一部が導入される状態とを切り替え可能な第3切替バルブ98を備えている。そして、バイパス排気通路の内部には、排気ガスと第2冷却水とが熱交換できるように第2主冷却水流路90の一部が挿入されている。
The exhaust
第2冷却水回路80内の第2冷却水の温度が目標温度βよりも低いために第2切替バルブ88が閉じている場合(冷間始動初期(エンジン暖機初期)はこの場合に該当する)には、第2冷却水は、第2ラジエータ84を通らずに、第2冷却水回路80内を循環する。一方、第2冷却水の温度が目標温度βに達していることで第2切替バルブ88が開いている場合には、第2ラジエータ84にも第2冷却水が循環するようになる。その結果、第2ラジエータ84によって第2冷却水が冷却されることとなる。なお、第2主冷却水流路90上にある各機器に第2冷却水が導入される順番は、特に限定されるものではない。しかしながら、暖房性能を良好に確保するために第2ヒータコア82に対してできるだけ熱を供給するという観点では、第2ヒータコア82は、第2ラジエータ84の入口に対して各機器のなかで一番近い位置に置かれるのが好ましい。これにより、タービンハウジング24b1等の他の機器によってできるだけ受熱した状態の第2冷却水を第2ヒータコア82に導入できるようになる。
The case where the
(冷却水容量の設定)
第1主冷却水流路70および第2主冷却水流路90は、第2冷却水の容量が第1冷却水の容量よりも小さくなるように構成されている。このような構成によれば、上述した各構成要素の冷却系を1系統で済ませた場合と比べ、エンジン暖機運転時にインタークーラ28(さらには、EGRクーラ38およびEGRバルブボディ40a)を流通する冷却水の早期上昇をより効果的に実現させられるようになる。
(Cooling water capacity setting)
The first main
(凝縮水の主な発生源)
内燃機関10がそうであるように、吸入ガスを過給するコンプレッサと、コンプレッサにより過給された吸入ガスを冷却する水冷式のインタークーラと、コンプレッサよりも上流側の吸気通路にEGRガスを導入するEGR装置とを備える内燃機関では、新気とEGRガスとの混合ガスをインタークーラにて冷却する際に当該混合ガスがその露点温度以下に冷やされると凝縮水が発生する。また、EGRガスがEGRバルブを通過する際にEGRバルブボディに触れることでEGRガスがその露点温度以下に冷やされることによっても凝縮水が発生する。さらに、内燃機関10がそうであるように、EGRクーラを備えている場合には、EGRクーラを通過するEGRガスがその露点温度以下に冷やされることによっても凝縮水が発生する。
(Main source of condensed water)
As with the
[実施の形態1の内燃機関システムのエンジン暖機運転時の動作および効果]
上述した構成を有する内燃機関10のシステムでは、冷間始動後のエンジン暖機運転中に次のような動作が行われる。すなわち、電子サーモスタットを利用する第2切替バルブ88によれば、エンジン暖機運転の開始時には、第2非バイパス流路形態が得られる。そして、このように第2非バイパス流路形態が用いられている状態で、第2ウォータポンプ86が駆動される。なお、第1冷却水に関しては、サーモスタットを利用する第1切替バルブ68によれば、エンジン暖機運転の開始時に、第1非バイパス流路形態が得られる点は、第2冷却水回路80と同様である。ただし、本実施形態で例示する第1ウォータポンプ66はクランク軸駆動式であるため、特別な制御なしに、第1冷却水はエンジン暖機運転時に循環することとなる。なお、エンジン暖機運転とは、冷間始動後にエンジン冷却水温度(第1冷却水の温度)が所定温度で安定するまでの運転のことであり、このようなエンジン暖機運転には、アイドリング状態で行われる態様だけでなく、車両走行のための駆動力を内燃機関10が発生している状態で行われる態様も含まれる。
[Operations and effects during engine warm-up operation of internal combustion engine system of Embodiment 1]
In the system of the
また、エンジン暖機運転の開始時には、排気熱回収器94は、排気ガスと第2冷却水との熱交換がなされる状態となるように第3切替バルブ98が制御される。すなわち、「熱源機器である排気熱回収器94の熱が第2冷却水によって回収されることが許容された状態」でエンジン暖機運転が開始されることになる。また、内燃機関10のシステムは、排気熱回収器94だけでなく、「熱源機器」に相当するものとしてタービン24bを備えている。ただし、タービン24bの場合には、内燃機関10の運転開始に伴ってタービン24bが回転し始めることによって熱が発生し、この熱がタービンハウジング24b1に伝達される。そして、タービンハウジング24b1と第2冷却水との間で熱交換が行われることになる。このように、タービン24bの場合には、特別な制御を必要とすることなく、エンジン暖機運転の開始時に、「熱源機器であるタービン24bの熱が第2冷却水によって回収されることが許容された状態」になっているといえる。
Further, at the start of the engine warm-up operation, the
さらに、本実施形態では、エンジン暖機運転中の第2冷却水の目標温度β(第2切替バルブ88の開弁温度)は、インタークーラ28、EGRクーラ38およびEGRバルブボディ40aにて凝縮水が発生しない最低温度となるように設定されている。より具体的には、既述したように、インタークーラ28、EGRクーラ38およびEGRバルブボディ40aの各部を通過するガスがその露点温度以下に冷やされると凝縮水が発生してしまう。言い換えると、インタークーラ28、EGRクーラ38およびEGRバルブボディ40aの各部の温度が、当該各部を通過するガス(インタークーラ28に関しては新気とEGRガスとの混合ガスであり、EGRクーラ38およびEGRバルブボディ40aに関してはEGR通路36を流れるEGRガス(排気ガス))の露点温度のうちの最大値よりも高ければ、凝縮水は発生しないといえる。したがって、上記最低温度には、上記最大値を僅かに上回る値が該当する。また、上記目標温度βとしては、上記最低温度に所定の余裕代(例えば、制御上必要な余裕代)を持たせた温度であってもよい。
Furthermore, in the present embodiment, the target temperature β (the opening temperature of the second switching valve 88) of the second cooling water during the engine warm-up operation is the condensed water in the
上記のようにして設定される目標温度βは、外気条件(外気温度および外気湿度条件)およびエンジン運転条件(エンジン回転数およびエンジン負荷等)に応じて変化する。ECU50には、外気条件およびエンジン運転条件に応じた値として事前に決定された目標温度βが記憶されている。
The target temperature β set as described above varies depending on the outside air conditions (outside air temperature and outside air humidity conditions) and the engine operating conditions (engine speed, engine load, etc.). The
なお、エンジン暖機運転中に第2冷却水の温度が目標温度βに到達した後には、目標温度βを維持するように第2冷却水の温度が制御される。このような水温制御は、例えば、第2切替バルブ88の開度調整によって行うことができ、或いは、電動式の第2ウォータポンプ86の吐出流量を変化させることによっても行うことができる。また、排気熱回収器94を熱源機器として備える本システムであれば、第2冷却水の温度調整のために、第3切替バルブ98の開閉制御(開度調整が可能であれば開度制御)によって第2冷却水が回収する排気ガスの熱量を調整する手法を利用することもできる。
Note that after the temperature of the second cooling water reaches the target temperature β during the engine warm-up operation, the temperature of the second cooling water is controlled so as to maintain the target temperature β. Such a water temperature control can be performed, for example, by adjusting the opening degree of the
図2は、本発明の実施の形態1における内燃機関システムのエンジン暖機運転によって得られる効果を説明するためのタイムチャートである。図2(A)は、実施の形態1の内燃機関10のシステムとの対比のために用いる従来の内燃機関システムでのエンジン暖機運転中の第1および第2冷却水温度の推移を表した図であり、図2(B)は、本実施形態の内燃機関10のシステムに対する図である。ここでいう従来の内燃機関システムとは、エンジン本体用の冷却水回路とインタークーラ用の冷却水回路とを別系統にて備えてはいるが、本システムのように熱源機器をインタークーラ用の冷却水回路に備えておらず、エンジン本体用の冷却水回路からインタークーラ用の冷却水回路への熱伝達を利用してインタークーラ用の冷却水を昇温させるものである。
FIG. 2 is a time chart for explaining an effect obtained by the engine warm-up operation of the internal combustion engine system in the first embodiment of the present invention. FIG. 2A shows the transition of the first and second cooling water temperatures during the engine warm-up operation in the conventional internal combustion engine system used for comparison with the system of the
本実施形態の内燃機関10のシステムによれば、タービン24bと排気熱回収器94とが第2冷却水を昇温させるために使用される。これらの熱源機器は、エンジン始動後に直ぐに高温となる。このため、これらの熱源機器の利用により、従来の内燃機関システムのようにエンジン本体用の冷却水からインタークーラ用の冷却水への伝熱を利用する場合と比べて、第2冷却水を直接的に昇温させられるようになる。また、エンジン本体10aのための第1主冷却水流路70とインタークーラ28のための第2主冷却水流路90とが独立しているため、エンジン本体10a、インタークーラ28および上記熱源機器を1系統の冷却水回路内に備える場合と比べて、熱源機器を通過しつつ回路内を循環する冷却水の流量が少なくなる。このような理由によっても、エンジン暖機運転の開始後に、インタークーラ28に利用する第2冷却水の温度を早期に昇温させることができるといえる。これにより、図2(A)と図2(B)とを比較しても分かるように、第2冷却水の温度が、凝縮水発生の抑制を考慮して上記のように設定された目標温度βに到達するタイミングを早めることができる。
According to the system of the
その結果、エンジン暖機時に、エンジン本体10a側の第1冷却水の温度上昇の状況に影響されることなく、凝縮水発生の懸念なしにEGRガスを導入開始できるタイミングを早めることができる。このため、EGRガスの導入による燃費向上効果を高めることができる。また、本システムは、第2冷却水を利用する第2ヒータコア82を備えている。これにより、相対的に冷却水量が多く昇温に時間がかかる第1冷却水だけを利用する場合と比べ、冷間始動後に車室内ヒータを早期に(すなわち、第1冷却水の温度が十分に温まっていない時にも)使用できるようになる。
As a result, when the engine is warmed up, the timing at which the introduction of the EGR gas can be started can be advanced without being affected by the temperature rise of the first cooling water on the
また、本実施形態では、エンジン暖機運転時に使用する第2冷却水の目標温度βがインタークーラ28、EGRクーラ38およびEGRバルブボディ40aにて凝縮水が発生しない最低温度相当とされている。このような設定への配慮なしに目標温度βが高められていると、インタークーラでの冷却能力の低下によって吸気温度が高くなり、吸気の充填効率が低下してしまう。以上のことから、上記設定によれば、エンジン暖機運転時に、吸気の充填効率への影響を最小限に留めつつ、上記箇所での凝縮水が発生しない温度に第2冷却水の温度を制御することができる。
In the present embodiment, the target temperature β of the second cooling water used during the engine warm-up operation is equivalent to the lowest temperature at which condensed water is not generated in the
ところで、上述した実施の形態1においては、第1主冷却水流路70に第1ヒータコア62を備え、第2主冷却水流路90に第2ヒータコア82を備える構成を例に挙げて説明を行った。しかしながら、本発明に係る過給機付き内燃機関システムは、2系統の冷却系のそれぞれにヒータコアを有する構成を備えたものに必ずしも限られるものではなく、例えば、第1冷却水回路60側にのみヒータコアを有する構成を備えたものであってもよい。
By the way, in Embodiment 1 mentioned above, the 1st main cooling
実施の形態2.
次に、図3および図4を主に参照して、本発明の実施の形態2について説明する。
本実施形態の内燃機関システムは、上述した実施の形態1の内燃機関10のシステムの構成を用いて、以下に説明する制御を行うものである。
Embodiment 2. FIG.
Next, Embodiment 2 of the present invention will be described with reference mainly to FIG. 3 and FIG.
The internal combustion engine system of the present embodiment performs the control described below using the system configuration of the
図3は、本発明の実施の形態2における特徴的な冷却水温制御の概要を説明するためのタイムチャートである。本制御は、実施の形態1のシステム構成を利用して、車室内ヒータの性能(車室内への温風の吹き出し温度)を高めるためのものである。 FIG. 3 is a time chart for explaining an outline of characteristic cooling water temperature control in Embodiment 2 of the present invention. This control is for increasing the performance of the vehicle interior heater (the temperature of the hot air blown into the vehicle interior) using the system configuration of the first embodiment.
具体的には、車両のユーザーによる車室内ヒータを用いた暖房の要求度が高い場合には、エンジン暖機運転の開始時の第2冷却水の目標温度として、当該暖房の要求度が低い場合に用いられる目標温度βと比べて高い目標温度γが使用される。それに伴い、図3に示すように、第2冷却水の温度が目標温度βに到達した後にも第2切替バルブ88が閉じたままとされる。これにより、第2冷却水の温度がβよりもさらに高められる。
Specifically, when the required degree of heating using the vehicle interior heater by the vehicle user is high, the required degree of heating is low as the target temperature of the second cooling water at the start of the engine warm-up operation The target temperature γ that is higher than the target temperature β used in the above is used. Accordingly, as shown in FIG. 3, the
第2冷却水の温度が目標温度γに到達した後には、目標温度γを維持するように第2冷却水の温度が制御される。このような制御は、例えば、実施の形態1において既述したように第2ウォータポンプ86の吐出流量の調整または排気熱回収器94の第3切替バルブ98の制御によって行うことができる。
After the temperature of the second cooling water reaches the target temperature γ, the temperature of the second cooling water is controlled so as to maintain the target temperature γ. Such control can be performed, for example, by adjusting the discharge flow rate of the
その後、第1冷却水の温度が高暖房要求に応え得る温度αに到達した場合には、第2冷却水の目標温度がγから通常時(暖房の要求度が低い時)のβに変更される。それに伴い、第2切替バルブ88が開かれて、第2冷却水の温度が下げられる。その後に第2冷却水の温度を目標温度βで維持するための手法としては、例えば、実施の形態1にて既述した手法を用いることができる。
Thereafter, when the temperature of the first cooling water reaches a temperature α that can meet the high heating requirement, the target temperature of the second cooling water is changed from γ to β at normal time (when the degree of heating requirement is low). The Along with this, the
図4は、本発明の実施の形態2における冷却水温制御を実現するために、ECU50が実行するルーチンを示すフローチャートである。なお、本ルーチンは、所定の制御周期毎に繰り返し実行されるものとする。
FIG. 4 is a flowchart showing a routine executed by the
図4に示すルーチンでは、ECU50は、まず、吸気温度センサ20および吸気湿度センサ22を用いて、外気温度および外気湿度を検出する(ステップ100)。次いで、ECU50は、暖房の要求度(ヒータ要求度)が所定レベルよりも高いか否かを判定する(ステップ102)。このような判定は、例えば、空調スイッチ58による車室内の設定温度が所定温度よりも高いか否かに基づいて判断することができる。
In the routine shown in FIG. 4, the
ステップ102にて暖房の要求度が低いと判定した場合には、ECU50は、目標温度βとなるように第2冷却水温度を制御する(ステップ104)。ECU50は、予め設定しておいたマップ(図示省略)にしたがって、ステップ100にて取得した外気条件、およびエンジン運転条件に応じた目標温度βを取得し、本ステップ104の処理に利用する。
If it is determined in
一方、ステップ102にて暖房の要求度が高いと判定した場合には、ECU50は、次いで、第1冷却水の温度が目標温度αよりも低いか否かを判定する(ステップ106)。その結果、ECU50は、第1冷却水の温度が目標温度αに到達している場合にはステップ104の処理を実行し、第1冷却水の温度が目標温度αに未だ到達していない場合にはステップ108に進む。ステップ108では、ECU50は、目標温度γ(>β)となるように第2冷却水温度を制御する。これらのステップ106および108で用いられる目標温度αおよびγは、外気条件、エンジン運転条件および暖房の要求度に応じて変化する。このため、ECU50は、予め設定したおいたマップ(図示省略)にしたがって、外気条件、エンジン運転条件および暖房の要求度に応じた目標温度αおよびγを取得し、ステップ106および108の処理にそれぞれ利用する。
On the other hand, when it determines with the request | requirement degree of heating being high in
以上説明した図4に示すルーチンによれば、内燃機関10の冷間始動時に車室内ヒータを用いた暖房の要求度が高い場合には、エンジン暖機運転中の第2冷却水の目標温度が、第1冷却水の温度が高暖房要求に応え得る温度αに高まるまで、当該暖房の要求度が低い場合と比べて高められるようになる。これにより、本制御を行わない場合と比べ、第2ヒータコア82に導入される熱量が増加するので、車室内に温風を早期に吹き出させることが可能となる。このように、本制御によれば、エンジン暖機時に車室内ヒータの性能を必要に応じて向上させることができる。
According to the routine shown in FIG. 4 described above, the target temperature of the second cooling water during the engine warm-up operation is set when the required degree of heating using the vehicle interior heater is high when the
ところで、上述した実施の形態1および2においては、第2主冷却水流路90による第2冷却水の循環対象として、インタークーラ28とともにEGRクーラ38およびEGRバルブボディ40aが該当する例について説明を行った。しかしながら、本発明における第2主冷却水流路による第2冷却水の循環対象は、インタークーラのみであってもよい。或いは、EGRクーラおよびEGRバルブボディの何れか一方のみがインタークーラとともに第2冷却水の循環対象となっているものであってもよい。
By the way, in the first and second embodiments described above, an example in which the
また、上述した実施の形態1および2においては、ターボ過給機24のコンプレッサ24aを備える内燃機関10を例に挙げて説明を行った。しかしながら、本発明の対象となる過給機付き内燃機関システムは、ターボ過給機24以外の方式によるコンプレッサを備えるものであってもよい。そして、このようなコンプレッサには、例えば、電動式のコンプレッサ、或いは、クランク軸からの動力を利用する機械式過給機のコンプレッサが該当する。
In the first and second embodiments described above, the
また、上述した実施の形態1および2においては、クランク軸からの動力を利用してエンジン暖機運転の開始時に第1ウォータポンプ66の駆動が行われる内燃機関10を例に挙げて説明を行った。しかしながら、実施の形態1との関係では、第1ウォータポンプの駆動は、必ずしもエンジン暖機運転の開始時に行われるものに限られない。すなわち、実施の形態1との関係では、さらなる燃費向上を意図して、エンジン暖機運転の開始時に第1ウォータポンプの駆動が停止される構成を備えた内燃機関システムであってもよい。さらには、このような内燃機関システムを応用して、タービンハウジングの冷却を第1冷却水によって担わせることとし、エンジン暖機運転の開始時にタービンハウジングの冷却に足りるだけの少量での第1冷却水の循環を行う構成としてもよい。このような構成の場合には、本発明の「熱源機器」としては、排気熱回収器のみが利用されることになる。また、このような構成とは逆に、ターボ過給機のコンプレッサを備える内燃機関システムにおいて、「熱源機器」としてターボ過給機のタービンのみを備えるようにしてもよい。
In the first and second embodiments described above, the
また、上述した実施の形態1および2においては、第2冷却水のための第2切替バルブ88の具体例として電子サーモスタットを取り上げた。しかしながら、第2切替バルブ88は、電子サーモスタット等のサーモスタットを利用してエンジン暖機運転の開始時に閉じるように設定されたバルブに限られず、すなわち、例えば、エンジン暖機運転の開始時に閉じるように制御されるバルブ(電磁弁など)であってもよい。また、実施の形態1との関係では、第2切替バルブ88は、任意に開閉を行える電子サーモスタットではない一般的なサーモスタットを利用するものであってもよい。
Moreover, in Embodiment 1 and 2 mentioned above, the electronic thermostat was taken up as a specific example of the
また、上述した実施の形態1および2においては、第2非バイパス流路形態を用いるように第2冷却水の流路形態が選択され、第2ウォータポンプ86が駆動され、かつ、熱源機器である排気熱回収器94の熱が第2冷却水によって回収されることが許容された状態で、内燃機関10の冷間始動後のエンジン暖機運転が開始されるようになっている。しかしながら、本発明におけるエンジン暖機運転に関する上記動作は、上記のようにエンジン暖機運転の開始とともに実施されるものに限らず、エンジン暖機運転の開始後に途中から実施されるものであってもよい。
Moreover, in Embodiment 1 and 2 mentioned above, the flow path form of the 2nd cooling water is selected so that the 2nd non-bypass flow path form may be used, the
10 内燃機関
10a エンジン本体
12 吸気通路
14 排気通路
16 エアクリーナ
18 エアフローメータ
20 吸気温度センサ
22 吸気湿度センサ
24 ターボ過給機
24a コンプレッサ
24b タービン
24b1 タービンハウジング
26 スロットルバルブ
28 インタークーラ
30 排気浄化触媒
32 マフラー
34 EGR装置
36 EGR通路
38 EGRクーラ
40 EGRバルブ
40a EGRバルブボディ
50 ECU(Electronic Control Unit)
52 クランク角センサ
54 燃料噴射弁
56 点火装置
58 空調スイッチ
60 第1冷却水回路
62 第1ヒータコア
64 第1ラジエータ
66 第1ウォータポンプ
68 第1切替バルブ
70 第1主冷却水流路
72 第1バイパス流路
74 第1水温センサ
80 第2冷却水回路
82 第2ヒータコア
84 第2ラジエータ
86 第2ウォータポンプ
88 第2切替バルブ
90 第2主冷却水流路
92 第2バイパス流路
94 排気熱回収器
96 第2水温センサ
98 第2切替バルブ
DESCRIPTION OF
52
Claims (7)
前記エンジン本体と、前記第1ラジエータとの間で前記第1冷却水を循環させる第1主冷却水流路と、
吸気通路に配置され、当該吸気通路を流れるガスを過給するコンプレッサと、
前記コンプレッサよりも上流側の前記吸気通路と排気通路とを接続するEGR通路を有し、前記排気通路を流れる排気ガスの一部を前記吸気通路に供給するEGR装置と、
前記コンプレッサよりも下流側の前記吸気通路に配置され、前記コンプレッサにより圧縮されたガスと、当該ガスを冷却する第2冷却水とを熱交換させるインタークーラと、
前記第2冷却水の熱源となる熱源機器と、
前記第2冷却水を冷却する第2ラジエータと、
前記インタークーラと、前記熱源機器と、前記第2ラジエータとの間で前記第2冷却水を循環させる第2主冷却水流路と、
前記第1主冷却水流路に設置され、前記第1冷却水を圧送する第1ウォータポンプと、
前記第2主冷却水流路に設置され、前記第2冷却水を圧送する第2ウォータポンプと、
前記第1ラジエータよりも上流側において前記第1主冷却水流路から分岐し、前記第1ラジエータよりも下流側において前記第1主冷却水流路に合流する第1バイパス流路と、
前記第2ラジエータよりも上流側において前記第2主冷却水流路から分岐し、前記第2ラジエータよりも下流側において前記第2主冷却水流路に合流する第2バイパス流路と、
前記第1冷却水が前記第1ラジエータを通過する第1非バイパス流路形態と、前記第1冷却水が前記第1バイパス流路を通過することで前記第1冷却水が前記第1ラジエータを通過しない第1バイパス流路形態との間で、前記第1冷却水の流路形態を切り替える第1切替バルブと、
前記第2冷却水が前記第2ラジエータを通過する第2非バイパス流路形態と、前記第2冷却水が前記第2バイパス流路を通過することで前記第2冷却水が前記第2ラジエータを通過しない第2バイパス流路形態との間で、前記第2冷却水の流路形態を切り替える第2切替バルブと、
を備え、
前記熱源機器は、前記コンプレッサがターボ過給機のコンプレッサである場合には、当該ターボ過給機のタービン、および排気ガスと前記第2冷却水とを熱交換させる排気熱回収器のうちの少なくとも一方を含み、または、前記コンプレッサが前記ターボ過給機以外の方式の過給機のコンプレッサである場合には、前記排気熱回収器を含み、
前記第2非バイパス流路形態を用いるように前記第2冷却水の流路形態が選択され、前記第2ウォータポンプが駆動され、かつ、前記熱源機器の熱が前記第2冷却水によって回収されることが許容された状態で、前記内燃機関の冷間始動後のエンジン暖機運転が実施されることを特徴とする過給機付き内燃機関システム。 A first radiator that cools a first coolant that cools an engine body that is a body of an internal combustion engine;
A first main cooling water flow path for circulating the first cooling water between the engine body and the first radiator;
A compressor that is disposed in the intake passage and supercharges gas flowing through the intake passage;
An EGR device that has an EGR passage that connects the intake passage and the exhaust passage upstream of the compressor, and that supplies part of the exhaust gas flowing through the exhaust passage to the intake passage;
An intercooler that is disposed in the intake passage downstream of the compressor and exchanges heat between the gas compressed by the compressor and the second cooling water that cools the gas;
A heat source device serving as a heat source for the second cooling water;
A second radiator for cooling the second cooling water;
A second main cooling water flow path for circulating the second cooling water between the intercooler, the heat source device, and the second radiator;
A first water pump installed in the first main cooling water flow path and pumping the first cooling water;
A second water pump that is installed in the second main cooling water flow path and pumps the second cooling water;
A first bypass flow path that branches from the first main cooling water flow path on the upstream side of the first radiator, and merges with the first main cooling water flow path on the downstream side of the first radiator;
A second bypass flow path that branches from the second main cooling water flow path upstream from the second radiator and merges with the second main cooling water flow path downstream from the second radiator;
A first non-bypass flow path configuration in which the first cooling water passes through the first radiator, and the first cooling water passes through the first bypass flow path so that the first cooling water passes through the first radiator. A first switching valve that switches a flow path form of the first cooling water between a first bypass flow path form that does not pass;
A second non-bypass flow path configuration in which the second cooling water passes through the second radiator; and the second cooling water passes through the second bypass flow path so that the second cooling water passes through the second radiator. A second switching valve for switching the flow path configuration of the second cooling water with a second bypass flow channel configuration that does not pass through;
With
When the compressor is a turbocharger compressor, the heat source device includes at least one of a turbine of the turbocharger and an exhaust heat recovery unit that performs heat exchange between the exhaust gas and the second cooling water. Including one or, if the compressor is a compressor of a turbocharger of a type other than the turbocharger, including the exhaust heat recovery device,
The flow path configuration of the second cooling water is selected to use the second non-bypass flow path configuration, the second water pump is driven, and the heat of the heat source device is recovered by the second cooling water. The internal combustion engine system with a supercharger is characterized in that an engine warm-up operation after a cold start of the internal combustion engine is performed in a state where it is permitted to perform the operation.
前記第1ヒータコアは、前記第1主冷却水流路の途中に設置されており、
前記第2ヒータコアは、前記第2主冷却水流路の途中に設置されていることを特徴とする請求項1に記載の過給機付き内燃機関システム。 A first and a second heater core functioning as a heat source for a vehicle interior heater of a vehicle equipped with an internal combustion engine;
The first heater core is installed in the middle of the first main cooling water flow path,
2. The internal combustion engine system with a supercharger according to claim 1, wherein the second heater core is installed in the middle of the second main cooling water flow path.
前記車室内ヒータを用いた暖房の要求度が高い場合には、前記エンジン暖機運転中の前記第2冷却水の目標温度が、前記第1冷却水の温度が前記暖房の要求に応え得る温度に高まるまで、当該暖房の要求度が低い場合と比べて高められることを特徴とする請求項2に記載の過給機付き内燃機関システム。 When the engine warm-up operation is performed, the first water pump is driven in a state where the flow path configuration of the first cooling water is selected so as to use the first bypass flow path configuration,
When the required degree of heating using the vehicle interior heater is high, the target temperature of the second cooling water during the engine warm-up operation is a temperature at which the temperature of the first cooling water can meet the heating request. The internal combustion engine system with a supercharger according to claim 2, wherein the heating degree is increased as compared with a case where the required degree of heating is low.
前記EGRクーラは、前記第2主冷却水流路の途中に設置されていることを特徴とする請求項1〜3の何れか1つに記載の過給機付き内燃機関システム。 The EGR device includes an EGR cooler that cools EGR gas flowing through the EGR passage,
The internal combustion engine system with a supercharger according to any one of claims 1 to 3, wherein the EGR cooler is installed in the middle of the second main cooling water flow path.
前記EGRバルブのEGRバルブボディは、前記第2主冷却水流路の途中に設置されていることを特徴とする請求項1〜4の何れか1つに記載の過給機付き内燃機関システム。 The EGR device includes an EGR valve that adjusts an amount of EGR gas flowing through the EGR passage,
The supercharged internal combustion engine system according to any one of claims 1 to 4, wherein an EGR valve body of the EGR valve is installed in the middle of the second main cooling water flow path.
前記EGRクーラ、および前記EGRバルブのEGRバルブボディは、前記第2主冷却水流路の途中に設置されており、
前記エンジン暖機運転中の前記第2冷却水の目標温度は、前記インタークーラ、前記EGRクーラおよび前記EGRバルブボディにて凝縮水が発生しない最低温度もしくは当該最低温度に所定の余裕代を持たせた温度であることを特徴とする請求項1〜5の何れか1つに記載の過給機付き内燃機関システム。 The EGR device includes an EGR cooler that cools EGR gas flowing through the EGR passage, and an EGR valve that adjusts the amount of EGR gas flowing through the EGR passage,
The EGR cooler and the EGR valve body of the EGR valve are installed in the middle of the second main cooling water flow path,
The target temperature of the second cooling water during the engine warm-up operation is a minimum temperature at which condensed water is not generated in the intercooler, the EGR cooler, and the EGR valve body, or a predetermined margin is given to the minimum temperature. The internal combustion engine system with a supercharger according to any one of claims 1 to 5, wherein the internal combustion engine system has a high temperature.
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Cited By (7)
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---|---|---|---|---|
CN107435571A (en) * | 2016-05-27 | 2017-12-05 | 上海汽车集团股份有限公司 | Engine system and waste gas recycling system, electronic control unit and automobile |
CN108571373A (en) * | 2017-03-09 | 2018-09-25 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | Cooling system with the variable coolant flow path for exhaust gas recycling system |
WO2019031128A1 (en) * | 2017-08-07 | 2019-02-14 | 株式会社デンソー | Engine temperature adjustment device |
KR101978254B1 (en) * | 2017-12-06 | 2019-05-14 | 현대오트론 주식회사 | Intake manifold temperature control device and methods for Exhaust Gas Recirculation system |
JP2020070781A (en) * | 2018-11-02 | 2020-05-07 | いすゞ自動車株式会社 | Gas cooling system and control method for the same |
CN113446102A (en) * | 2020-03-25 | 2021-09-28 | 马自达汽车株式会社 | Cooling device for vehicle |
US20220090566A1 (en) * | 2020-09-24 | 2022-03-24 | Volvo Truck Corporation | Internal combustion engine system |
-
2014
- 2014-06-11 JP JP2014120863A patent/JP2016000971A/en active Pending
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107435571A (en) * | 2016-05-27 | 2017-12-05 | 上海汽车集团股份有限公司 | Engine system and waste gas recycling system, electronic control unit and automobile |
CN108571373A (en) * | 2017-03-09 | 2018-09-25 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | Cooling system with the variable coolant flow path for exhaust gas recycling system |
WO2019031128A1 (en) * | 2017-08-07 | 2019-02-14 | 株式会社デンソー | Engine temperature adjustment device |
KR101978254B1 (en) * | 2017-12-06 | 2019-05-14 | 현대오트론 주식회사 | Intake manifold temperature control device and methods for Exhaust Gas Recirculation system |
JP2020070781A (en) * | 2018-11-02 | 2020-05-07 | いすゞ自動車株式会社 | Gas cooling system and control method for the same |
CN113446102A (en) * | 2020-03-25 | 2021-09-28 | 马自达汽车株式会社 | Cooling device for vehicle |
US20220090566A1 (en) * | 2020-09-24 | 2022-03-24 | Volvo Truck Corporation | Internal combustion engine system |
US11692500B2 (en) * | 2020-09-24 | 2023-07-04 | Volvo Truck Corporation | Internal combustion engine system |
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