JP2019124132A - Egr cooler temperature-rise promotion system and egr cooler temperature-rise promotion method - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、EGRクーラの昇温促進システム及びEGRクーラの昇温促進方法に関する。 The present disclosure relates to a temperature rise promotion system for an EGR cooler and a temperature rise promotion method for an EGR cooler.
ディーゼルエンジン等の内燃機関では、シリンダブロックやシリンダヘッド等のエンジン構成部品を冷却するために、エンジン構成部品の内部にエンジン冷却水用流路を形成して、このエンジン冷却水用流路にエンジン冷却水を循環させている。このエンジン冷却水用流路は、EGRクーラにも延在しており、シリンダブロック及びシリンダヘッドを通過したエンジン冷却水がEGRクーラを流通している(例えば、特許文献1参照)。 In an internal combustion engine such as a diesel engine, in order to cool engine components such as a cylinder block and a cylinder head, an engine coolant channel is formed inside the engine component, and the engine coolant channel is formed in the engine coolant channel. Cooling water is circulated. The engine coolant flow path also extends to the EGR cooler, and the engine coolant that has passed through the cylinder block and the cylinder head flows through the EGR cooler (see, for example, Patent Document 1).
ところで、内燃機関の冷間始動時や冷間時(シリンダブロックが低温の時)で、内燃機関の暖機運転が必要なときに、エンジン構成部品全体にエンジン冷却水を循環させると、エンジン構成部品全体の熱容量が大きいため、エンジン冷却水の温度上昇が遅い。これにより、エンジン冷却水が流通するEGRクーラの温度上昇も遅くなる。 By the way, when warm-up operation of the internal combustion engine is necessary at the time of cold start or cold of the internal combustion engine (when the cylinder block is at low temperature), the engine cooling water is circulated throughout the engine components. The temperature rise of the engine coolant is slow due to the large heat capacity of all parts. As a result, the temperature rise of the EGR cooler through which the engine cooling water flows also becomes slow.
本開示の目的は、内燃機関の暖機運転時に、EGRクーラの温度を早期に上昇させることができるEGRクーラの昇温促進システム及びEGRクーラの昇温促進方法を提供することにある。 An object of the present disclosure is to provide a temperature rise promotion system of an EGR cooler and a temperature rise promotion method of an EGR cooler which can raise the temperature of the EGR cooler at an early stage during the warm-up operation of the internal combustion engine.
上記の目的を達成するための本発明の態様のEGRクーラの昇温促進システムは、内燃機関のシリンダブロック及びシリンダヘッドの冷却用媒体を、第1駆動装置より、前記シリンダブロック、前記シリンダヘッド、サーモスタット、ラジエータ、前記第1駆動装置の順に循環させるラジエータ側流路と、前記第1駆動装置より、前記シリンダブロック、前記シリンダヘッド、EGRクーラ、前記第1駆動装置の順に循環させるEGRクーラ側流路と、制御装置と、を備えて構成されるEGRクーラの昇温促進システムにおいて、
前記EGRクーラ側流路における、前記EGRクーラの出口側と前記第1駆動装置の間に、冷却用媒体の流通先を前記第1駆動装置または前記シリンダヘッドの入口側のいずれかに切り替える流路切替装置を設けるとともに、前記EGRクーラの出口側と前記シリンダヘッドの入口側の間の流路、または、前記シリンダヘッドの出口側と前記EGRクーラの入口側の間の流路に昇温装置及び第2駆動装置を設けて、前記内燃機関の暖機運転時に、前記サーモスタットから前記ラジエータに冷却用媒体が流通しないように前記サーモスタットが機能し、冷却用媒体の流通先が前記シリンダヘッドの入口側となるように前記流路切替装置を切り替えて、冷却用媒体を、前記シリンダブロックを通過せずに、前記第2駆動装置、前記シリンダヘッド、前記EGRクーラ、前記昇温装置、前記流路切替装置の間で循環させる昇温促進流路を形成するとともに、前記第2駆動装置及び前記昇温装置を駆動して、冷却用媒体を前記昇温装置で昇温させながら前記第2駆動装置により前記昇温促進流路で循環させる制御を行うように前記制御装置を構成したことを特徴とする。
A system for promoting temperature rise of an EGR cooler according to an aspect of the present invention for achieving the above object comprises: a cylinder block of an internal combustion engine and a medium for cooling a cylinder head; A thermostat, a radiator, a radiator side flow path for circulating the first drive device in order, and an EGR cooler side flow for circulating the cylinder block, the cylinder head, the EGR cooler, and the first drive device in this order from the first drive device A temperature rise promoting system of an EGR cooler comprising a passage and a controller;
A flow path in the EGR cooler side flow path that switches the circulation destination of the cooling medium to either the first drive device or the inlet side of the cylinder head between the outlet side of the EGR cooler and the first drive device A switching device is provided, and a temperature raising device is provided in a flow path between the outlet side of the EGR cooler and the inlet side of the cylinder head or a flow path between the outlet side of the cylinder head and the inlet side of the EGR cooler A second drive device is provided, and the thermostat functions so that the cooling medium does not flow from the thermostat to the radiator when the internal combustion engine is warmed up, and the circulation medium of the cooling medium is on the inlet side of the cylinder head The second drive device, the cylinder head, and the cooling medium are switched without passing through the cylinder block by switching the flow path switching device to be While forming a temperature raising promoting flow path to be circulated among the EGR cooler, the temperature raising device, and the flow path switching device, the second drive device and the temperature raising device are driven to raise the cooling medium. The control device may be configured to perform control of circulating the temperature raising promoting channel by the second drive device while raising the temperature by a temperature device.
また、上記の目的を達成するための本発明の態様のEGRクーラの昇温促進方法は、内燃機関のシリンダブロック及びシリンダヘッドの冷却用媒体を、第1駆動装置より、前記シリンダブロック、前記シリンダヘッド、サーモスタット、ラジエータ、前記第1駆動装置の順に循環させるラジエータ側流路と、前記第1駆動装置より、前記シリンダブロック、前記シリンダヘッド、EGRクーラ、前記第1駆動装置の順に循環させるEGRクーラ側流路と、を備えて構成されるEGRクーラの昇温促進方法において、前記EGRクーラ側流路における、前記EGRクーラの出口側と前記第1駆動装置の間に、冷却用媒体の流通先を前記第1駆動装置または前記シリンダヘッドの入口側のいずれかに切り替える流路切替装置を設けるとともに、前記EGRクーラの出口側と前記シリンダヘッドの入口側の間の流路、または、前記シリンダヘッドの出口側と前記EGRクーラの入口側の間の流路に昇温装置及び第2駆動装置を設けて、前記EGRクーラを通過する冷却用媒体の温度に基づいて前記内燃機関の暖機運転が必要か否かを判定して、暖機運転が必要であると判定した場合には、前記サーモスタットから前記ラジエータに冷却用媒体が流通しないように前記サーモスタットが機能し、冷却用媒体の流通先が前記シリンダヘッドの入口側となるように前記流路切替装置を切り替えて、冷却用媒体を、前記シリンダブロックを通過せずに、前記第2駆動装置、前記シリンダヘッド、前記EGRクーラ、前記昇温装置、前記流路切替装置の間で循環させる昇温促進流路を形成するとともに、前記第2駆動装置及び前記昇温装置を駆動して、冷却用媒体を前記昇温装置で昇温させながら前記第2駆動装置により前記昇温促進流路で循環させる制御を行うことを特徴とする。 Further, in the method for promoting temperature rise of an EGR cooler according to an aspect of the present invention for achieving the above object, a medium for cooling a cylinder block and a cylinder head of an internal combustion engine can be compared with the first drive device, the cylinder block, the cylinder A head, a thermostat, a radiator, a radiator-side flow path for circulating the first drive device in order, and an EGR cooler for circulating the cylinder block, the cylinder head, the EGR cooler, and the first drive device in order from the first drive device In the method for promoting temperature rise of an EGR cooler configured to include a side flow passage, a circulation destination of a cooling medium between the outlet side of the EGR cooler and the first drive device in the EGR cooler side flow passage. A flow path switching device for switching either the first drive device or the inlet side of the cylinder head, and A temperature increasing device and a second drive device are provided in a flow passage between the outlet side of the EGR cooler and the inlet side of the cylinder head or a flow passage between the outlet side of the cylinder head and the inlet side of the EGR cooler Determining whether the warm-up operation of the internal combustion engine is necessary based on the temperature of the cooling medium passing through the EGR cooler and determining that the warm-up operation is necessary; The thermostat is operated so that the cooling medium does not flow to the radiator, and the flow path switching device is switched so that the circulation destination of the cooling medium becomes the inlet side of the cylinder head, and the cooling medium is the cylinder block To form a temperature raising promoting flow passage that is circulated between the second drive device, the cylinder head, the EGR cooler, the temperature raising device, and the flow passage switching device without passing through the The second driving device and the temperature raising device are driven to perform control of circulating the cooling medium in the temperature raising promoting flow path by the second driving device while raising the temperature of the cooling medium with the temperature raising device. I assume.
本発明の態様によれば、内燃機関の暖機運転時に、EGRクーラの温度を早期に上昇させることができる。 According to the aspect of the present invention, the temperature of the EGR cooler can be raised early during the warm-up operation of the internal combustion engine.
以下、本発明の実施形態に係るEGRクーラの昇温促進システム及びEGRクーラの昇温促進方法について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施形態では、エンジン(内燃機関)2の冷却用媒体としてエンジン冷却水Wを用いる。 Hereinafter, a temperature increase promotion system for an EGR cooler and a temperature increase promotion method for an EGR cooler according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, engine cooling water W is used as a cooling medium for the engine (internal combustion engine) 2.
図1に示すように、本実施形態のEGRクーラの昇温促進システム1を備えるエンジン2では、シリンダブロック4やシリンダヘッド5等のエンジン構成部品を循環するエンジン冷却水用流路として、ラジエータ7側を循環するラジエータ側流路と、EGRクーラ11側を循環するEGRクーラ側流路と、オイルクーラ13側を循環するオイルクーラ側流路と、を備える。
As shown in FIG. 1, in the engine 2 provided with the temperature increase promoting system 1 of the EGR cooler of the present embodiment, the radiator 7 serves as an engine coolant flow path for circulating engine components such as the cylinder block 4 and the
ラジエータ側流路は、ウォータポンプ(第1駆動装置)3より、シリンダブロック4(の入口側4a及び出口側4b)、シリンダヘッド5(の入口側5a及び出口側5b)、サーモスタット6、ラジエータ7、ウォータポンプ3の順にエンジン冷却水Wを循環させる流路である。
The radiator-side flow path includes the cylinder block 4 (the
ウォータポンプ3は、エンジン冷却水Wをラジエータ側流路、EGRクーラ側流路及びオイルポンプ側流路に循環させるための動力源となる電動式のポンプである。シリンダブロック4は、気筒(シリンダ)8を収納するエンジン構成部品である。シリンダヘッド5は、エンジン2の燃焼室、吸気ポート及び排気ポートを収納するエンジン構成部品である。サーモスタット6は、このサーモスタット6を通過するエンジン冷却水Wの温度に応じて、エンジン冷却水Wをラジエータ7またはラジエータ7をバイパスするバイパス流路9に流通させる装置である。ラジエータ7は、ラジエータ7の内部を通過するエンジン冷却水Wを、走行風との熱交換することにより冷却する装置である。
The water pump 3 is an electric pump serving as a power source for circulating the engine cooling water W in the radiator side flow path, the EGR cooler side flow path, and the oil pump side flow path. The cylinder block 4 is an engine component that accommodates a
ファン10は、ファン10の回転により走行風をラジエータ7へ導く装置である。
The
EGRクーラ側流路は、ウォータポンプ3より、シリンダブロック4、シリンダヘッド5、EGRクーラ11、ヒータコア12、ウォータポンプ3の順にエンジン冷却水Wを循環させる流路である。
The EGR cooler side flow passage is a flow passage for circulating the engine cooling water W in the order of the cylinder block 4, the
EGRクーラ11は、エンジン2の排気通路と吸気通路を接続するEGR通路にEGRバルブとともに配置されて、EGR通路を通過するEGRガス(気筒8より排気通路に排出された排気ガスの一部)をEGRクーラ11の内部を通過するエンジン冷却水Wと熱交換することにより冷却する装置である。ヒータコア12は、エンジン2を備えた車両の内部(運転席等)の空気とヒータコア12の内部を流通するエンジン冷却水Wとを熱交換することで、車両の内部の空気を昇温させる暖房用の装置である。
The EGR
オイルクーラ側流路は、ウォータポンプ3より、シリンダブロック4、オイルクーラ13、ウォータポンプ3の順にエンジン冷却水Wを循環させる流路である。オイルクーラ13は、オイルクーラ13の内部を通過するエンジン冷却水Wとエンジンオイルとを熱交換することで、エンジンオイルを冷却する装置である。
The oil cooler side flow passage is a flow passage for circulating the engine cooling water W in the order of the cylinder block 4, the
シリンダヘッド5の出口側5bのエンジン冷却水W用の流路(後述する昇温促進流路の一部の流路)に、EGRクーラ11に流入するエンジン冷却水Wの温度を検出する冷却水温度センサ(温度検出装置)14を設ける。また、オイルクーラ13の内部に、エンジンオイルの温度(油温)を検出する油温センサ15を設ける。
Cooling water for detecting the temperature of the engine cooling water W flowing into the
EGRクーラの昇温促進システム1を制御する制御装置16を備える。制御装置16は、各種情報処理を行うCPU、その各種情報処理を行うために用いられるプログラムや情報処理結果を読み書き可能な内部記憶装置、及び各種インターフェースなどから構成されるハードウエアである。制御装置16は、上記した冷却水温度センサ14や油温センサ15等の各種センサ、ウォータポンプ3や後述する補助ウォータポンプ19等の駆動装置、後述する昇温装置18、流路切替装置17、開閉装置20等の各種装置に信号線を介して電気的に接続されている。なお、図1、図2では、図の煩雑さを避けるために、ウォータポンプ3、補助ウォータポンプ19、昇温装置18、流路切替装置17、開閉装置20と制御装置16の間の信号線以外の信号線は省略している。
A
本実施形態のEGRクーラの昇温促進システム1では、図1、図2に示すように、三方弁(流路切替装置)17と、昇温装置18と、補助ウォータポンプ(第2駆動装置)19と、開閉弁(開閉装置)20と、を備える。三方弁17は、EGRクーラ側流路における、EGRクーラ11の出口側11bとウォータポンプ3の間の流路に配置されて、エンジン冷却水Wの流通先をウォータポンプ3またはシリンダヘッド5の入口側5aのいずれかに切り替える装置である。昇温装置18及び補助ウォータポンプ19は、EGRクーラ11の出口側11bとシリンダヘッド5の入口側5aの間の流路(図1、図2)、または、シリンダヘッド5の出口側5bとEGRクーラ11の入口側11aの間の流路に配置される装置である。昇温装置18は、EGRクーラ11の内部を通過するエンジン冷却水Wを昇温できればよく、電熱ヒータでも、エンジン冷却水Wと排気ガスの間で熱交換する熱交換器でも、エンジン2の暖機後におけるエンジン冷却水Wの熱量を予め蓄熱する蓄熱器でもよい。補助ウォータポンプ19は、EGRクーラ11の内部を通過するエンジン冷却水Wの移送を行う駆動源である。開閉弁20は、サーモスタット6とウォータポンプ3とを接続するバイパス流路9に設けられて、開状態のときにエンジン冷却水Wをバイパス流路9に流通させ、閉状態のときにエンジン冷却水Wをバイパス流路9に流通させない装置である。なお、開閉装置20としては、開閉弁ではなく、ワンウェイバルブでもよく、この場合は、制御が簡素化されて低コストとなる。
In the temperature increase promoting system 1 of the EGR cooler of the present embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, a three-way valve (flow passage switching device) 17, a
エンジン冷却水Wの流通先がシリンダヘッド5の入口側5aとなるように三方弁17を制御し、かつ、エンジン冷却水Wの流通先がバイパス流路9側となるように(サーモスタット6からラジエータ7にエンジン冷却水Wが流通しないように)サーモスタット6が機能し、かつ、開閉弁20を閉状態とすることで、エンジン冷却水Wを、シリンダブロック4を通過せずに、補助ウォータポンプ19、シリンダヘッド5、EGRクーラ11、昇温装置18、三方弁17の間で循環させる昇温促進流路(図2の実線流路)が形成される。
The three-
そして、制御装置16を、エンジン2の暖機運転時に、上記の昇温促進流路が形成されるように、サーモスタット6が機能し、かつ、三方弁17及び開閉弁20の制御をした後、補助ウォータポンプ19及び昇温装置18を駆動して、エンジン冷却水Wを昇温装置18で加熱して昇温させながら補助ウォータポンプ19により昇温促進流路で循環させる制御を行うように構成する。
Then, after the
また、制御装置16を、エンジン2の暖機完了後(通常運転時)は、補助ウォータポンプ19及び昇温装置18を停止するとともに、エンジン冷却水Wの流通先がウォータポンプ3となるように三方弁17を制御し、かつ、エンジン冷却水Wの流通先がラジエータ7側となるようにサーモスタット6が機能し、かつ、開閉弁20を開状態として、エンジン冷却水Wをラジエータ側流路及びEGRクーラ側流路の両方(図1の実線流路)にウォータポンプ3により循環させる制御を行うように構成する。
In addition, the
なお、本実施形態では、ラジエータ7用のバイパス流路9を設けているが、このバイパス流路9を設けない場合には開閉弁20を設ける必要はない。また、シリンダブロック4の出口側4bとシリンダヘッド5の入口側5aの間の流路に逆止弁を設けておくと、エンジン2の暖機運転時に、昇温装置18により昇温されたエンジン冷却水Wがシリンダブロック4側に流れるのを防止することができるのでより好ましい。
In the present embodiment, the
また、制御装置16を、エンジン2の暖機運転時で、冷却水温度センサ14の検出値Tが設定温度閾値T1(T1<Tb≦Ta、Taはエンジン2の暖機運転開始時の判定温度、Tbはエンジン2の暖機運転終了時の判定温度)以上の場合にはEGRバルブを開状態としてEGRガスをEGRクーラ11に通過させるように構成する。逆に、冷却水温度センサ14の検出値Tが設定温度閾値T1未満の場合にはEGRバルブを閉状態としてEGRガスをEGRクーラ11に通過させない。設定温度閾値T1は、EGRクーラ11にEGRガスを通過させてもEGRクーラ11の内部に凝縮水が発生しない温度に実験等により設定される。
In addition, when warm-up operation of engine 2 is performed,
開状態時のEGRバルブの開度は、検出値Tが大きくなるにつれて大きくなるようにすると好ましい。ただし、その時のエンジン2の運転状態で必要とされるEGR量になる開度までとする。また、排気通路に排気ガスに含まれるNOx濃度を検出するNOx濃度センサを設けて、EGRバルブの開状態時にこのNOx濃度センサの検出値が実験等により予め設定された設定濃度閾値以上となった場合には、EGRバルブの開度を大きくすることを止めるようにするとより好ましい。また、制御装置16を、エンジン2の暖機運転時に、ウォータポンプ3を停止する制御を行うように構成すると好ましい。なお、エンジン2の暖機運転時に、ウォータポンプ3は停止せずに、エンジン冷却水Wを微小量流通させる程度に駆動させてエンジン冷却水Wの局所的な沸騰を避けるようにしてもよい。
It is preferable that the opening degree of the EGR valve in the open state be made larger as the detection value T becomes larger. However, the opening amount is set to the opening amount that is required in the operating state of the engine 2 at that time. Further, a NOx concentration sensor for detecting NOx concentration contained in the exhaust gas is provided in the exhaust passage, and when the EGR valve is in the open state, the detected value of this NOx concentration sensor becomes equal to or higher than the preset concentration threshold set in advance by experiment. In some cases, it is more preferable to stop increasing the opening degree of the EGR valve. Further, it is preferable that the
本実施形態のEGRクーラの昇温促進システム1を基にした制御フローについて、言い換えれば、EGRクーラの昇温促進方法について、図3を参照しながら説明する。図3に示す制御フローは、エンジン2の運転時に周期的に行われる制御フローである。 A control flow based on the temperature increase promotion system 1 of the EGR cooler of the present embodiment, in other words, a method of temperature rise promotion of the EGR cooler will be described with reference to FIG. The control flow shown in FIG. 3 is a control flow that is periodically performed when the engine 2 is in operation.
図3に示す制御フローがスタートすると、ステップS10にて、エンジン2の暖機運転が必要か否かを冷却水温度センサ14の検出値(昇温促進流路を循環するエンジン冷却水Wの温度)Tに基づいて判定する。より詳細には、検出値Tが開始判定温度Ta未満である場合に、エンジン2の暖機運転が必要である(YES)と判定して、ステップS20に進む。一方、検出値Tが開始判定温度Ta以上である場合に、エンジン2の暖機運転が不要である(NO)と判定して、ステップS60に進む。なお、本実施形態では、エンジン2の暖機運転が必要であるか否かの判定を冷却水温度センサ14の検出値Tに基づいて行っているが、油温センサ15の検出値に基づいて行ってもよい。
When the control flow shown in FIG. 3 starts, it is determined in step S10 whether or not the warm-up operation of the engine 2 is necessary according to the detected value of the coolant temperature sensor 14 ) Determine based on T. More specifically, if the detected value T is less than the start determination temperature Ta, it is determined that the warm-up operation of the engine 2 is necessary (YES), and the process proceeds to step S20. On the other hand, when the detection value T is equal to or higher than the start determination temperature Ta, it is determined that the warm-up operation of the engine 2 is unnecessary (NO), and the process proceeds to step S60. In the present embodiment, although it is determined whether the warm-up operation of the engine 2 is necessary based on the detection value T of the cooling
ステップS10からステップS20に進む場合、ステップS20にて、エンジン2の運転モードを暖機運転モードに切り替える。暖機運転モードとは、より詳細には、エンジン冷却水Wの流通先がバイパス流路9側となるようにサーモスタット6が機能し、かつ、三方弁17及び開閉弁20を制御して昇温促進流路を形成後、ウォータポンプ3を停止し、昇温装置18及び補助ウォータポンプ19を駆動する運転モードのことである。ステップS20を実施後、ステップS30に進む。なお、バイパス流路9がない場合は、開閉弁20も設けられないので、開閉弁20の制御は不要となる。
When the process proceeds from step S10 to step S20, the operation mode of the engine 2 is switched to the warm-up operation mode in step S20. In the warm-up operation mode, more specifically, the
ステップS30にて、冷却水温度センサ14の検出値Tが設定温度閾値T1以上であるか否かを判定する。検出値Tが設定温度閾値T1以上である場合(YES)には、ステップS40に進み、ステップS40にて、EGRバルブを開状態としてEGRガスをEGRクーラ11に通過させる。EGRバルブの開度は、ステップS30時点の検出値Tが大きくなるにつれて大きくなるようにすると好ましい。ただし、その時のエンジン2の運転状態で必要とされるEGR量になる開度までとする。ステップS40を実施後、ステップS50に進む。一方、検出値Tが設定温度閾値T1未満である場合(NO)には、実験等により予め設定した設定時間を経過後、再度ステップS30の判定を行う。
In step S30, it is determined whether the detected value T of the
ステップS50にて、冷却水温度センサ14の検出値Tが終了判定温度Tb以上であるか否かを判定する。検出値Tが終了判定温度Tb以上である場合(YES)には、ステップS60に進み、ステップS60にて、エンジン2の暖機運転モードを終了して、通常運転モードに切り替える。通常運転モードとは、より詳細には、昇温装置18及び補助ウォータポンプ19を停止し、エンジン冷却水Wの流通先がラジエータ7側となるようにサーモスタット6が機能し、かつ、三方弁17及び開閉弁20を制御して、昇温促進流路を解除するとともに、ウォータポンプ3を駆動して、エンジン冷却水Wをラジエータ側流路及びEGR側流路の両方に循環させるようにする運転モードのことである。ステップS60を実施後、リターンに進んで、本制御フローを終了する。一方、検出値Tが終了判定温度Tb未満である場合(NO)には、ステップS30に戻る。なお、ステップS10からステップS60に進む場合も、ステップS60を実施後、リターンに進んで、本制御フローを終了する。
In step S50, it is determined whether the detected value T of the
以上より、本実施形態によれば、エンジン2の暖機運転時に、熱容量の大きいシリンダブロック4を通過しないことで熱容量が小さくなったEGRクーラ11専用の閉流路(昇温促進流路)を形成して、この昇温促進流路内のエンジン冷却水Wを昇温装置18で昇温させながらEGRクーラ11に循環させるので、EGRクーラ11の昇温が促進される。その結果、EGRクーラ11の内部での凝縮水の生成を抑制することができ、この凝縮水に起因する、EGRクーラ11やエンジン構成部品の腐食、気筒8内への凝縮水流入による気筒内燃焼の失火等の発生を抑制することができる。
As described above, according to the present embodiment, the closed flow path (temperature increase promoting flow path) dedicated to the
また、EGRクーラ11の昇温が促進されることで、EGRガスを早期にEGRクーラ11に通過させることが可能となるので、気筒8内にEGRガスを早期に供給してEGRを行うことができ、排気ガスのNOx濃度の悪化を抑制することができる。
Further, by promoting the temperature rise of the
また、ラジエータ7をバイパスするバイパス流路9が設けられる場合には、バイパス流路9に開閉弁20を設けることで、EGRクーラ11用の昇温促進流路を形成することが可能となる。
Further, when the
また、エンジン2の暖機運転時にウォータポンプ3を停止して、シリンダブロック4側の冷却水の流れを停止することで、シリンダブロック4からの放熱が抑制される。したがって、気筒8内に配置されるピストンやピストンと接する燃焼室の温度上昇も早くなり、エンジンオイルも早期に昇温されるので、エンジンフリクションが低減されて燃費を向上させることができる。
Further, by stopping the water pump 3 at the time of warm-up operation of the engine 2 and stopping the flow of the cooling water on the cylinder block 4 side, the heat radiation from the cylinder block 4 is suppressed. Therefore, the temperature of the piston disposed in the
また、EGRクーラ11用の昇温促進流路にヒータコア12も配置しておくことで、エンジン2の暖機運転時に、ヒータコア12の昇温も促進することができるので、車内空間を早期に昇温させることができる。
Further, by disposing the
また、エンジン2の暖機運転時に、EGRクーラ11を通過するエンジン冷却水Wの温度Tが、EGRクーラ11にEGRガスを通過させてもEGRクーラ11の内部に凝縮水が発生しない温度(設定温度閾値)T1以上の場合にEGRバルブを開状態として、EGRクーラ11にEGRガスを通過させ、気筒8内にEGRガスを供給するようにする。このようにすることで、EGRクーラ11の内部に凝縮水が発生することを抑制しつつ、EGRガスの熱量によりEGRクーラ11の昇温をさらに促進することができる。また、EGRの早期実施により排気ガスのNOx濃度の悪化を一層抑制することができる。
In addition, the temperature T of the engine cooling water W passing through the
図4に示すように、エンジン2の暖機運転時に、EGRクーラ11用の昇温促進流路を形成して、昇温装置18により昇温促進流路を循環するエンジン冷却水Wの昇温を促進することで、EGRクーラ11を通過するエンジン冷却水Wの温度Tは、昇温促進流路及び昇温装置18が設けられない従来技術のエンジン冷却水Wの温度T´と比較して、早期に昇温される。さらに、エンジン冷却水Wの温度Tが設定温度閾値T1以上のときに、EGRクーラ11にEGRガスを流入させることで、EGRガスの熱量によりEGRクーラ11の昇温をさらに促進することができる。
As shown in FIG. 4, at the time of warm-up operation of the engine 2, a temperature raising promoting flow passage for the
なお、本実施形態では、図1、図2に示すように、シリンダヘッド5の出口5bから流出するエンジン冷却水Wはサーモスタット6またはEGRクーラ11に流れるように構成しているが、サーモスタットの代わりに電制サーモバルブを備えて、この電制サーモバルブにシリンダヘッド5の出口5bから流出するエンジン冷却水Wが全て流れるように構成してもよい。この場合、電制サーモバルブに流入したエンジン冷却水Wは、そのバルブ開度に応じて、ラジエータ7、バイパス流路9またはEGRクーラ11の少なくとも一方に流出することとなる。
In the present embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the engine cooling water W flowing out from the
また、図1、図2に示すように、EGRクーラ11用の昇温促進流路がシリンダヘッド5内に各気筒8に対応して配置される吸気ポート及び排気ポートの近傍を通過するように構成すると、エンジン2の暖機運転時に、EGRクーラ11とともに吸気ポート及び排気ポートの昇温も促進されるので、EGRガスの昇温も促進される。したがって、EGRクーラ11にEGRガスを通過させることで、EGRクーラ11の昇温もより一層促進させることができる。
In addition, as shown in FIGS. 1 and 2, the temperature increase promoting flow passage for the EGR cooler 11 passes in the vicinity of the intake port and the exhaust port disposed corresponding to each
また、エンジン2の暖機運転時に、補助ウォータポンプ19を停止した状態でEGRクーラ11用の昇温促進流路でエンジン冷却水Wを循環させないでEGRガスを冷却しない方法も考えられるが、この場合、EGRクーラ11の内部でエンジン冷却水Wの局部沸騰が生じる虞がある。したがって、補助ウォータポンプ19を駆動するとより好ましい。
In addition, during warm-up operation of the engine 2, there is also conceivable a method of not cooling the EGR gas without circulating the engine cooling water W in the temperature raising promoting channel for the
また、本実施形態では、1台のEGRクーラ11を例に説明したが、複数(2台以上)のEGRクーラ11を設ける場合には、EGRクーラ11用の昇温促進流路にて複数のEGRクーラ11を直列または並列に配置するとよい。
Further, in the present embodiment, one EGR cooler 11 has been described as an example, but when a plurality (two or more) of
1 EGRクーラの昇温促進システム
2 エンジン(内燃機関)
3 ウォータポンプ(第1駆動装置)
4 シリンダブロック
5 シリンダヘッド
6 サーモスタット
7 ラジエータ
8 気筒
9 バイパス流路
10 ファン
11 EGRクーラ
12 ヒータコア
13 オイルクーラ
14 冷却水温度センサ(温度検出装置)
15 油温センサ
16 制御装置
17 三方弁(流路切替装置)
18 昇温装置
19 補助ウォータポンプ(第2駆動装置)
20 開閉弁(開閉装置)
1 EGR cooler temperature promotion system 2 engine (internal combustion engine)
3 Water pump (1st drive)
4
15
18
20 On-off valve (open-close device)
Claims (6)
前記EGRクーラ側流路における、前記EGRクーラの出口側と前記第1駆動装置の間に、冷却用媒体の流通先を前記第1駆動装置または前記シリンダヘッドの入口側のいずれかに切り替える流路切替装置を設けるとともに、前記EGRクーラの出口側と前記シリンダヘッドの入口側の間の流路、または、前記シリンダヘッドの出口側と前記EGRクーラの入口側の間の流路に昇温装置及び第2駆動装置を設けて、
前記内燃機関の暖機運転時に、前記サーモスタットから前記ラジエータに冷却用媒体が流通しないように前記サーモスタットが機能し、冷却用媒体の流通先が前記シリンダヘッドの入口側となるように前記流路切替装置を切り替えて、冷却用媒体を、前記シリンダブロックを通過せずに、前記第2駆動装置、前記シリンダヘッド、前記EGRクーラ、前記昇温装置、前記流路切替装置の間で循環させる昇温促進流路を形成するとともに、前記第2駆動装置及び前記昇温装置を駆動して、冷却用媒体を前記昇温装置で昇温させながら前記第2駆動装置により前記昇温促進流路で循環させる制御を行うように前記制御装置を構成したことを特徴とするEGRクーラの昇温促進システム。 A radiator-side flow path for circulating a cooling medium for a cylinder block and a cylinder head of an internal combustion engine in this order from the first drive device, the cylinder block, the cylinder head, the thermostat, the radiator, and the first drive device; In a temperature rise promoting system of an EGR cooler comprising a control device and an EGR cooler side flow path for circulating the cylinder block, the cylinder head, the EGR cooler, and the first drive device in this order from the drive device,
A flow path in the EGR cooler side flow path that switches the circulation destination of the cooling medium to either the first drive device or the inlet side of the cylinder head between the outlet side of the EGR cooler and the first drive device A switching device is provided, and a temperature raising device is provided in a flow path between the outlet side of the EGR cooler and the inlet side of the cylinder head or a flow path between the outlet side of the cylinder head and the inlet side of the EGR cooler Provide a second drive,
During the warm-up operation of the internal combustion engine, the thermostat functions so that the cooling medium does not flow from the thermostat to the radiator, and the flow path switching is performed so that the circulation destination of the cooling medium becomes the inlet side of the cylinder head. The temperature is increased by switching the device and circulating the cooling medium between the second drive device, the cylinder head, the EGR cooler, the temperature raising device, and the flow path switching device without passing through the cylinder block. While forming the promotion flow path, the second drive device and the temperature raising device are driven, and the temperature of the cooling medium is raised by the temperature rise device, and the second drive device is circulated in the temperature rise promotion flow path. The system for promoting temperature rise of an EGR cooler characterized in that the control device is configured to perform control to be performed.
前記制御装置を、
前記内燃機関の暖機運転時に、前記開閉装置を閉状態とする制御を行うように構成したことを特徴とする請求項1に記載のEGRクーラの昇温促進システム。 A bypass flow passage for bypassing the radiator is provided between the thermostat and the first drive device, and an opening / closing device is provided in the bypass flow passage,
The controller
The system for promoting temperature rise of an EGR cooler according to claim 1, characterized in that control is performed to close the opening / closing device during warm-up operation of the internal combustion engine.
前記内燃機関の暖機運転時に、前記第1駆動装置を停止する制御を行うように構成したことを特徴とする請求項1または2に記載のEGRクーラの昇温促進システム。 The controller
The system for promoting temperature rise of an EGR cooler according to claim 1 or 2, characterized in that control is performed to stop the first drive device during warm-up operation of the internal combustion engine.
前記制御装置を、
前記内燃機関の暖機運転時で、前記温度検出装置の検出値が予め設定された設定温度閾値以上の場合には前記EGRバルブを開状態とし、前記温度検出装置の検出値が前記設定温度閾値未満の場合には前記EGRバルブを閉状態とする制御を行うようにしたことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のEGRクーラの昇温促進システム。 The EGR cooler and the EGR valve are provided in an EGR passage that connects an exhaust passage and an intake passage of the internal combustion engine, and the temperature detection device is provided in the temperature raising promotion passage.
The controller
During the warm-up operation of the internal combustion engine, when the detection value of the temperature detection device is equal to or greater than a preset temperature threshold, the EGR valve is opened, and the detection value of the temperature sensor is the threshold temperature 5. The system for promoting temperature rise of an EGR cooler according to any one of claims 1 to 4, characterized in that control is performed to close the EGR valve in the case of less than 5.
前記EGRクーラ側流路における、前記EGRクーラの出口側と前記第1駆動装置の間に、冷却用媒体の流通先を前記第1駆動装置または前記シリンダヘッドの入口側のいずれかに切り替える流路切替装置を設けるとともに、前記EGRクーラの出口側と前記シリンダヘッドの入口側の間の流路、または、前記シリンダヘッドの出口側と前記EGRクーラの入口側の間の流路に昇温装置及び第2駆動装置を設けて、
前記EGRクーラを通過する冷却用媒体の温度に基づいて前記内燃機関の暖機運転が必要か否かを判定して、暖機運転が必要であると判定した場合には、前記サーモスタットから前記ラジエータに冷却用媒体が流通しないように前記サーモスタットが機能し、冷却用媒体の流通先が前記シリンダヘッドの入口側となるように前記流路切替装置を切り替えて、冷却用媒体を、前記シリンダブロックを通過せずに、前記第2駆動装置、前記シリンダヘッド、前記EGRクーラ、前記昇温装置、前記流路切替装置の間で循環させる昇温促進流路を形成するとともに、前記第2駆動装置及び前記昇温装置を駆動して、冷却用媒体を前記昇温装置で昇温させながら前記第2駆動装置により前記昇温促進流路で循環させる制御を行うことを特徴とするEGRクーラの昇温促進方法。 A radiator-side flow path for circulating a cooling medium for a cylinder block and a cylinder head of an internal combustion engine in this order from the first drive device, the cylinder block, the cylinder head, the thermostat, the radiator, and the first drive device; A method for promoting temperature rise of an EGR cooler comprising: a cylinder block, the cylinder head, an EGR cooler, and an EGR cooler side flow path for circulating the first driving device in this order from a driving device;
A flow path in the EGR cooler side flow path that switches the circulation destination of the cooling medium to either the first drive device or the inlet side of the cylinder head between the outlet side of the EGR cooler and the first drive device A switching device is provided, and a temperature raising device is provided in a flow path between the outlet side of the EGR cooler and the inlet side of the cylinder head or a flow path between the outlet side of the cylinder head and the inlet side of the EGR cooler Provide a second drive,
Based on the temperature of the cooling medium passing through the EGR cooler, it is determined whether the warm-up operation of the internal combustion engine is necessary, and if it is determined that the warm-up operation is necessary, the thermostat to the radiator The flow path switching device is switched so that the cooling medium functions so that the cooling medium does not flow and the circulation destination of the cooling medium is on the inlet side of the cylinder head, and the cooling medium is transferred to the cylinder block. While forming a temperature increase promoting flow path to be circulated between the second drive device, the cylinder head, the EGR cooler, the temperature raising device, and the flow path switching device without passing through, the second drive device and An EG characterized in that the temperature raising device is driven to perform control of circulating the cooling medium in the temperature raising promoting flow path by the second driving device while raising the temperature of the cooling medium by the temperature raising device. Heating method of promoting cooler.
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