JP5577943B2 - Internal combustion engine - Google Patents

Description

本発明は、排気通路に排出される排気ガスの一部を吸気通路に還流する排気ガス還流（ＥＧＲ：Exhaust Gas Recirculation）装置を備えた内燃機関に関する。   The present invention relates to an internal combustion engine including an exhaust gas recirculation (EGR) device that recirculates part of exhaust gas discharged to an exhaust passage to an intake passage.

自動車等に搭載される内燃機関（エンジンともいう）には、燃焼室から排出される排気ガス中に含まれるＮＯｘ（窒素酸化物）を低減するために、ＥＧＲ装置が設けられている（例えば特許文献１参照）。   An internal combustion engine (also referred to as an engine) mounted on an automobile or the like is provided with an EGR device in order to reduce NOx (nitrogen oxide) contained in exhaust gas discharged from a combustion chamber (for example, a patent) Reference 1).

ＥＧＲ装置は、排気通路に排出される排気ガスの一部をＥＧＲ通路を介して吸気通路に還流ガスとして再循環させ、混合気に混入させて燃焼温度を下げることによってＮＯｘの発生を抑制している。   The EGR device suppresses the generation of NOx by recirculating a part of the exhaust gas discharged to the exhaust passage as a recirculation gas to the intake passage through the EGR passage and mixing it with the mixture to lower the combustion temperature. Yes.

このＥＧＲ装置を備えるエンジンでは、その燃焼室へのＥＧＲガスの導入により新気量が低減するため、特にディーゼルエンジンにおいてスモークが発生しやすくなることが知られている。これに対応するために、ＥＧＲ通路にＥＧＲクーラを設け、ＥＧＲ通路を通過する高温のＥＧＲガスを冷却して体積を減少させることにより新気量の増大を図り、スモークの発生を抑制するようにしている。また、ＥＧＲ通路に、ＥＧＲクーラをバイパスするためのバイパス通路を設けるとともに、ＥＧＲ通路とバイパス通路とに流入するＥＧＲガス量の割合を調整する制御バルブを設けることがある。   In an engine equipped with this EGR device, it is known that smoke is likely to be generated particularly in a diesel engine because the amount of fresh air is reduced by introducing EGR gas into the combustion chamber. In order to cope with this, an EGR cooler is provided in the EGR passage, the high-temperature EGR gas passing through the EGR passage is cooled to reduce the volume, thereby increasing the amount of fresh air and suppressing the generation of smoke. ing. In addition, a bypass passage for bypassing the EGR cooler may be provided in the EGR passage, and a control valve for adjusting the ratio of the amount of EGR gas flowing into the EGR passage and the bypass passage may be provided.

ところで、例えば特許文献２に示されているように、冷却水をヒータコアとＥＧＲクーラとに流通させてエンジンに戻さないクーラ冷却水循環経路を確保する状態と、冷却水をヒータコアとエンジンとに流通させてＥＧＲクーラに流さない機関冷却水循環経路を確保する状態とを選択するような構成がある。この特許文献２に係る従来例は、エンジンの暖機時に暖機促進とＥＧＲガスの冷却とを両立することを可能にしている。   By the way, as shown in Patent Document 2, for example, a state in which a cooling water circulation path that does not return the cooling water to the engine by flowing the cooling water through the heater core and the EGR cooler is secured, and the cooling water is made to flow through the heater core and the engine. Thus, there is a configuration in which an engine coolant circulation path that does not flow through the EGR cooler is selected. The conventional example according to Patent Document 2 makes it possible to achieve both warming-up promotion and EGR gas cooling when the engine is warmed up.

特開２０１０−０３１７４９号公報JP 2010-031749 A 特開２００５−１１３７６１号公報JP 2005-113761 A

上記特許文献２に係る従来例では、水停止中にＥＧＲクーラの冷却水循環を行うための専用冷却水通路を設けるとともに、流路切換弁や外部ウォーターポンプを余分に設けなければならず、コストが増加するとともに、設置スペースが増大するという問題がある。また、ウォーターポンプの停止中にＥＧＲクーラ内に残留する冷却水の過剰昇温を回避するように制御動作を変更するという点については何ら開示されていない。   In the conventional example according to Patent Document 2, a dedicated cooling water passage is provided for circulating the cooling water of the EGR cooler while the water is stopped, and an extra flow switching valve and an external water pump must be provided. There is a problem that the installation space increases with the increase. Further, there is no disclosure about changing the control operation so as to avoid excessive temperature rise of the cooling water remaining in the EGR cooler while the water pump is stopped.

このような事情に鑑み、本発明は、ＥＧＲ装置と冷却装置と制御装置とを備える内燃機関において、比較的簡易な構成でありながら、ウォーターポンプを休止可能にするとともに、休止中にＥＧＲクーラ内に残留する冷却水の過剰昇温を回避可能にすることを目的としている。   In view of such circumstances, the present invention is an internal combustion engine that includes an EGR device, a cooling device, and a control device, and enables a water pump to be stopped while having a relatively simple configuration, and in the EGR cooler during the suspension. The purpose of this is to make it possible to avoid an excessive increase in the temperature of the cooling water remaining in the tank.

本発明に係る内燃機関は、ＥＧＲ装置と冷却装置と制御装置とを備えている。前記ＥＧＲ装置は、内燃機関の排気通路に排出される排気ガスの一部を吸気通路に還流するＥＧＲ通路と、このＥＧＲ通路に設置されるＥＧＲクーラとを備えている。前記冷却装置は、冷却水を内燃機関とＥＧＲクーラとの間で循環させる冷却通路と、前記冷却水を圧送させるウォーターポンプとを備えている。前記制御装置は、休止条件が成立したときに前記ウォーターポンプを停止もしくは制限して冷却水循環量を減少させる休止モード実行部と、前記ウォーターポンプの休止モード中に前記ＥＧＲクーラ内の冷却水温度が規定値以上と判定した場合に前記休止モードを解除して前記ウォーターポンプを作動させる休止モード解除部とを備えている。   An internal combustion engine according to the present invention includes an EGR device, a cooling device, and a control device. The EGR device includes an EGR passage that recirculates part of the exhaust gas discharged to the exhaust passage of the internal combustion engine to the intake passage, and an EGR cooler installed in the EGR passage. The cooling device includes a cooling passage for circulating cooling water between the internal combustion engine and the EGR cooler, and a water pump for pumping the cooling water. The control device includes a pause mode execution unit that stops or restricts the water pump when the pause condition is satisfied to reduce a circulating amount of cooling water, and a cooling water temperature in the EGR cooler during the pause mode of the water pump. A pausing mode canceling unit that cancels the pausing mode and activates the water pump when it is determined to be equal to or greater than a specified value.

この構成では、特許文献２に係る従来例のように余分な構成要素を装備することなく、制御装置による動作制御を変更することによって、ウォーターポンプの無駄なエネルギー消費を減らすための休止モードを実行可能にするとともに、ウォーターポンプの休止モードの実行中にＥＧＲクーラ内に残留する冷却水が過剰に昇温することを回避できるようにしている。このようにウォーターポンプを休止させてから必要に応じて復帰させることが可能になる。   In this configuration, the sleep mode for reducing wasteful energy consumption of the water pump is executed by changing the operation control by the control device without installing extra components as in the conventional example according to Patent Document 2. In addition, the cooling water remaining in the EGR cooler can be prevented from excessively rising during execution of the water pump pause mode. In this way, it is possible to restore the water pump as needed after it is stopped.

好ましくは、前記ウォーターポンプは、内燃機関からの回転動力をベルトを介して受けて回転するプーリと、内燃機関のポンプ渦流室に設置されるポンプインペラを有するシャフトと、プーリからシャフトへの動力伝達を遮断する解放状態あるいはプーリからシャフトへの動力伝達を行う係合状態にする電磁クラッチとを備え、前記制御装置は、ウォーターポンプ停止時に前記電磁クラッチを解放させる一方、ウォーターポンプ作動時に前記電磁クラッチを係合させる。   Preferably, the water pump receives a rotational power from the internal combustion engine via a belt and rotates, a shaft having a pump impeller installed in a pump vortex chamber of the internal combustion engine, and a power transmission from the pulley to the shaft An electromagnetic clutch that is in a disengaged state that interrupts power or an engaged state that transmits power from the pulley to the shaft, and the control device releases the electromagnetic clutch when the water pump is stopped, while the electromagnetic clutch operates when the water pump is activated. Engage.

ここでは、ウォーターポンプの構成やウォーターポンプを作動、停止させるための形態を特定している。このようにウォーターポンプについて公知のように内燃機関を駆動源とする構成に特定した場合、休止モードによりウォーターポンプを停止させると、内燃機関の負担が軽減されて燃費向上に貢献できるようになる。   Here, the configuration of the water pump and the form for operating and stopping the water pump are specified. As described above, when the water pump is specified to have a configuration in which the internal combustion engine is used as a driving source as is well known, if the water pump is stopped in the pause mode, the burden on the internal combustion engine is reduced, and the fuel consumption can be improved.

好ましくは、前記冷却装置は、冷却水を内燃機関とラジエータとの間で循環させるラジエータ通路と、前記冷却水を前記冷却通路またはラジエータ通路で循環させるための切換弁とをさらに備えている。   Preferably, the cooling device further includes a radiator passage for circulating cooling water between the internal combustion engine and the radiator, and a switching valve for circulating the cooling water in the cooling passage or the radiator passage.

好ましくは、前記休止モード解除部は、前記ＥＧＲクーラ内の冷却水温度が沸騰判定値以上か否かを判定する判定部と、沸騰判定値未満と判定した場合に休止モードを継続する一方、沸騰判定値以上と判定した場合に休止モードを解除してウォーターポンプを作動させる対処部とを含む。   Preferably, the pause mode canceling unit is configured to determine whether or not the cooling water temperature in the EGR cooler is equal to or higher than a boiling determination value. And a coping unit that releases the pause mode and activates the water pump when it is determined that the determination value is greater than or equal to the determination value.

ここでは、ウォーターポンプの休止モードの継続と解除とを選択できるように特定している。この構成によれば、休止モードを解除するタイミングを適正化することが可能になる。   Here, it is specified so that the continuation and release of the water pump sleep mode can be selected. According to this configuration, it is possible to optimize the timing for canceling the sleep mode.

好ましくは、前記判定部は、内燃機関から取り出される冷却水の温度を取得して推定水温初期値とする処理と、ＥＧＲガスからの受熱によるＥＧＲクーラ内の冷却水の単位時間当たりの温度変化量ΔＴを算出する処理と、この温度変化量ΔＴを前記推定水温初期値に加算することにより冷却水温度の推定値Ｔを算出する処理と、この推定値Ｔが沸騰判定値Ｘ以上であるか否かを判定する処理とを行う。   Preferably, the determination unit obtains a temperature of cooling water taken out from the internal combustion engine to obtain an estimated water temperature initial value, and a temperature change amount per unit time of the cooling water in the EGR cooler due to heat received from the EGR gas. A process of calculating ΔT, a process of calculating an estimated value T of the cooling water temperature by adding the temperature change amount ΔT to the estimated water temperature initial value, and whether or not the estimated value T is equal to or greater than the boiling determination value X To determine whether or not.

ここでは、休止モードを解除するための判定処理内容を特定している。この構成では、ＥＧＲクーラ内に残存している冷却水の昇温をセンサなどで計測するのではなく、推定しているので、センサを追加装備する無駄を無くせるようになる。   Here, the contents of determination processing for canceling the sleep mode are specified. In this configuration, since the temperature rise of the cooling water remaining in the EGR cooler is estimated rather than measured by a sensor or the like, it is possible to eliminate the waste of additional equipment.

好ましくは、前記ＥＧＲ装置は、前記ＥＧＲクーラをバイパスするバイパス通路と、前記ＥＧＲ通路の開度および前記バイパス通路の開度を調節する制御弁とをさらに備え、前記温度変化量ΔＴを算出する処理は、ＥＧＲガスがＥＧＲクーラを通過する状態であるのかバイパス通路を通過する状態であるのかを調べて、ＥＧＲクーラを通過する状態であると判定した場合にＥＧＲガスから冷却水への熱伝達係数を予め特定した定数Ａに設定する一方で、バイパス通路を通過する状態であると判定した場合に前記熱伝達係数を予め特定した定数Ｂ（ただしＢ＜Ａ）に設定する処理と、前記ＥＧＲ通路入口のＥＧＲガス温度から前記推定水温初期値を減算した結果に前記熱伝達係数の定数を乗算することにより、ＥＧＲガスからＥＧＲクーラ内の冷却水への伝達熱量ΔＱを算出する処理と、前記ＥＧＲ通路、ＥＧＲクーラ、バイパス通路の形状に基づいて予め設定される比熱容量Ｃで前記算出した伝達熱量ΔＱを除算することにより温度変化量ΔＴを算出する処理とを含む形態とされる。   Preferably, the EGR device further includes a bypass passage that bypasses the EGR cooler, and a control valve that adjusts an opening degree of the EGR passage and an opening degree of the bypass passage, and calculates the temperature change amount ΔT. Examines whether the EGR gas is in a state of passing through the EGR cooler or the bypass passage, and if it is determined that the EGR gas is in a state of passing through the EGR cooler, the heat transfer coefficient from the EGR gas to the cooling water Is set to the constant A specified in advance, while the heat transfer coefficient is set to a predetermined constant B (provided that B <A) when it is determined that the state passes through the bypass passage, and the EGR passage By multiplying the result of subtracting the estimated initial water temperature from the EGR gas temperature at the inlet by a constant of the heat transfer coefficient, the EGR gas is moved into the EGR cooler. The temperature change amount ΔT is calculated by dividing the calculated heat transfer amount ΔQ by the process of calculating the heat transfer amount ΔQ to the reject water and the specific heat capacity C set in advance based on the shapes of the EGR passage, the EGR cooler, and the bypass passage. And a process of calculating.

ここでは、ＥＧＲ装置の構成と、温度変化量ΔＴを算出する処理内容とを特定している。この構成では、温度変化量ΔＴを算出するにあたって、ＥＧＲ装置におけるＥＧＲガスの現在の流通形態を認識するようにしているから、温度変化量ΔＴを正確に算出することが可能になる。これにより、ＥＧＲ装置におけるＥＧＲガスの現在の流通形態に応じて、休止モードを解除するタイミングを適正化することが可能になる。   Here, the configuration of the EGR device and the processing content for calculating the temperature change amount ΔT are specified. In this configuration, when calculating the temperature change amount ΔT, the current flow form of the EGR gas in the EGR device is recognized, so that the temperature change amount ΔT can be accurately calculated. Accordingly, it is possible to optimize the timing for canceling the pause mode according to the current distribution mode of the EGR gas in the EGR device.

本発明に係る内燃機関は、比較的簡易な構成でありながら、ウォーターポンプの休止モードを実行可能にするとともに、休止モード中にＥＧＲクーラ内に残留する冷却水が過剰に昇温することを回避できるようになる。   The internal combustion engine according to the present invention enables a water pump pause mode to be executed while having a relatively simple configuration, and avoids excessive cooling water remaining in the EGR cooler during the pause mode. become able to.

本発明に係る内燃機関の一実施形態を示す概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of an internal combustion engine according to the present invention. 図１の内燃機関における冷却装置の一実施形態を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows one Embodiment of the cooling device in the internal combustion engine of FIG. 図２のウォーターポンプの一実施形態の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of one Embodiment of the water pump of FIG. 図１および図２のＥＣＵによる制御ルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control routine by ECU of FIG. 1 and FIG. 図４のステップＳ３の詳細を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the detail of step S3 of FIG.

以下、本発明を実施するための最良の実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。   BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Best modes for carrying out the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.

図１から図５に、本発明の一実施形態を示している。この実施形態では、内燃機関１としてコモンレール式筒内直噴４気筒ディーゼルエンジンを例に挙げている。
−エンジン−
この実施形態での内燃機関１は、燃料供給系２、燃焼室３、吸気系６、排気系７などを備えている。 1 to 5 show an embodiment of the present invention. In this embodiment, a common rail in-cylinder direct injection four-cylinder diesel engine is exemplified as the internal combustion engine 1.
-Engine-
The internal combustion engine 1 in this embodiment includes a fuel supply system 2, a combustion chamber 3, an intake system 6, an exhaust system 7, and the like.

燃料供給系２は、サプライポンプ２１、コモンレール２２、インジェクタ（燃料噴射弁）２３、遮断弁２４、燃料添加弁２５、燃圧制御弁２６、燃料調量弁２７、機関燃料通路２８、及び、添加燃料通路２９などを備えている。   The fuel supply system 2 includes a supply pump 21, a common rail 22, an injector (fuel injection valve) 23, a shutoff valve 24, a fuel addition valve 25, a fuel pressure control valve 26, a fuel metering valve 27, an engine fuel passage 28, and an added fuel. A passage 29 and the like are provided.

サプライポンプ２１は、燃料タンクから燃料を汲み上げ、この汲み上げた燃料を高圧にした後、機関燃料通路２８を介してコモンレール２２に供給する。コモンレール２２は、サプライポンプ２１から供給された高圧燃料を所定圧力に保持（蓄圧）する蓄圧室としての機能を有し、この蓄圧した燃料を各インジェクタ２３に分配する。インジェクタ２３は所定電圧が印加されたときに開弁して、燃焼室３内に燃料を噴射供給する電磁駆動式の開閉弁である。   The supply pump 21 pumps fuel from the fuel tank, makes the pumped fuel high pressure, and then supplies the pumped fuel to the common rail 22 via the engine fuel passage 28. The common rail 22 has a function as a pressure accumulation chamber that holds (accumulates) the high-pressure fuel supplied from the supply pump 21 at a predetermined pressure, and distributes the accumulated fuel to the injectors 23. The injector 23 is an electromagnetically driven on-off valve that opens when a predetermined voltage is applied and injects fuel into the combustion chamber 3.

また、サプライポンプ２１は、燃料タンクから汲み上げた燃料の一部を、添加燃料通路２９を介して燃料添加弁２５に供給する。燃料添加弁２５は、所定電圧が印加されたときに開弁して、排気系７の排気ポート７１から後述する排気マニホールド７２内に燃料を添加する電磁駆動式の開閉弁である。遮断弁２４は、緊急時に添加燃料通路２９を遮断して燃料供給を停止する。   Further, the supply pump 21 supplies a part of the fuel pumped from the fuel tank to the fuel addition valve 25 through the addition fuel passage 29. The fuel addition valve 25 is an electromagnetically driven on-off valve that opens when a predetermined voltage is applied and adds fuel from an exhaust port 71 of the exhaust system 7 into an exhaust manifold 72 described later. The shutoff valve 24 shuts off the fuel supply by shutting off the added fuel passage 29 in an emergency.

吸気系６は、シリンダヘッドに形成された吸気ポートに接続される吸気マニホールド６２を備え、この吸気マニホールド６２に、吸気通路を構成する吸気管６４が接続されている。また、吸気系６には、上流側から順にエアクリーナ６５、エアフローメータ３２、後述するインタークーラ６１、スロットルバルブ６３、吸気温センサ３３、吸気圧センサ３４が配設されている。   The intake system 6 includes an intake manifold 62 connected to an intake port formed in the cylinder head, and an intake pipe 64 constituting an intake passage is connected to the intake manifold 62. The intake system 6 is provided with an air cleaner 65, an air flow meter 32, an intercooler 61, a throttle valve 63, an intake air temperature sensor 33, and an intake pressure sensor 34, which will be described later, in order from the upstream side.

吸気系６の吸気管６４には、下記ターボチャージャ５の過給によって昇温した吸入空気を強制冷却するためのインタークーラ６１が設けられている。このインタークーラ６１の下流側には電子制御式のスロットルバルブ６３が設けられている。このスロットルバルブ６３は、その開度を無段階に調整することが可能な流量制御弁であり、所定の条件下において吸入空気の流路面積を絞り、この吸入空気の供給量を調整（低減）する機能を有している。   An intake pipe 64 of the intake system 6 is provided with an intercooler 61 for forcibly cooling intake air whose temperature has been raised by supercharging of the turbocharger 5 described below. An electronically controlled throttle valve 63 is provided on the downstream side of the intercooler 61. The throttle valve 63 is a flow rate control valve whose opening degree can be adjusted steplessly, and the flow area of the intake air is reduced under a predetermined condition, and the supply amount of the intake air is adjusted (reduced). It has a function to do.

排気系７は、シリンダヘッドに形成された排気ポート７１に接続される排気マニホールド７２を備え、この排気マニホールド７２に、排気通路を構成する排気管７３，７４が接続されている。また、この排気通路には触媒装置４が配設されている。   The exhaust system 7 includes an exhaust manifold 72 connected to an exhaust port 71 formed in the cylinder head, and exhaust pipes 73 and 74 constituting an exhaust passage are connected to the exhaust manifold 72. A catalyst device 4 is disposed in the exhaust passage.

触媒装置４は、例えばＮＳＲ（Nox Storage Reduction）触媒４１とＤＰＮＲ（Diesel Particulate‐Nox Reduction system）触媒４２とを備えている。   The catalyst device 4 includes, for example, an NSR (Nox Storage Reduction) catalyst 41 and a DPNR (Diesel Particulate-Nox Reduction system) catalyst 42.

内燃機関１には、ターボチャージャ（過給機）５が設けられている。このターボチャージャ５は、タービンシャフト５１を介して連結されたタービンホイール５２及びコンプレッサインペラ５３を備えている。   The internal combustion engine 1 is provided with a turbocharger (supercharger) 5. The turbocharger 5 includes a turbine wheel 52 and a compressor impeller 53 that are connected via a turbine shaft 51.

また、内燃機関１にはＥＧＲ装置８が設けられている。このＥＧＲ装置８は、排気の一部を適宜吸気系（吸気通路）６に還流させて燃焼室３へ再度供給することにより燃焼温度を低下させ、これによってＮＯｘ発生量を低減させる装置である。   The internal combustion engine 1 is provided with an EGR device 8. The EGR device 8 is a device that lowers the combustion temperature by recirculating a part of the exhaust gas to the intake system (intake passage) 6 and supplying it again to the combustion chamber 3, thereby reducing the amount of NOx generated.

ＥＧＲ装置８は、吸気系６の吸気マニホールド６２と排気系７の排気マニホールド７２とに接続されるＥＧＲ通路８１を備えている。このＥＧＲ通路８１において吸気マニホールド６２との接続部には、排気系７から吸気系６に導入されるＥＧＲガス量（排気還流量）を調整するためのＥＧＲバルブ８２が設けられている。   The EGR device 8 includes an EGR passage 81 connected to the intake manifold 62 of the intake system 6 and the exhaust manifold 72 of the exhaust system 7. An EGR valve 82 for adjusting the amount of EGR gas (exhaust gas recirculation amount) introduced from the exhaust system 7 to the intake system 6 is provided at a connection portion of the EGR passage 81 with the intake manifold 62.

また、ＥＧＲ通路８１には、当該ＥＧＲ通路８１を通過（還流）するＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ８３が設けられている。このＥＧＲ通路８１には、ＥＧＲクーラ８３をバイパスするためのバイパス通路８４が設けられている。ＥＧＲ通路８１とバイパス通路８４との合流部には、ＥＧＲクーラ８３のＥＧＲガス通過流量とバイパス通路８４のＥＧＲガス通過流量との流量比を調整するための制御弁８５が設けられている。この制御弁８５の開度は、後述する制御装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）１０により制御される。   The EGR passage 81 is provided with an EGR cooler 83 for cooling the EGR gas that passes (refluxs) the EGR passage 81. The EGR passage 81 is provided with a bypass passage 84 for bypassing the EGR cooler 83. A control valve 85 for adjusting the flow rate ratio between the EGR gas passage flow rate of the EGR cooler 83 and the EGR gas passage flow rate of the bypass passage 84 is provided at the junction of the EGR passage 81 and the bypass passage 84. The opening degree of the control valve 85 is controlled by a control device (ECU: Electronic Control Unit) 10 described later.

―冷却装置―
内燃機関１の冷却装置９は、図２に示すように、ラジエータ回路９１と、ラジエータバイパス回路９２とを備えている。 -Cooling system-
As shown in FIG. 2, the cooling device 9 for the internal combustion engine 1 includes a radiator circuit 91 and a radiator bypass circuit 92.

ラジエータ回路９１は、内燃機関１に設置されるウォーターポンプ９６により内燃機関１から冷却水（例えばＬＬＣ：Long Life Coolant）を取り出してラジエータ９３を通してから内燃機関１に戻すための循環路である。   The radiator circuit 91 is a circulation path for taking out cooling water (for example, LLC: Long Life Coolant) from the internal combustion engine 1 by the water pump 96 installed in the internal combustion engine 1 and returning it to the internal combustion engine 1 through the radiator 93.

ラジエータバイパス回路９２は、ウォーターポンプ９６により内燃機関１から冷却水を取り出してＥＧＲクーラ８３およびヒータコア９４を通してから内燃機関１に戻すための循環路である。このラジエータバイパス回路９２は、請求項の冷却通路に相当する。   The radiator bypass circuit 92 is a circulation path for taking out cooling water from the internal combustion engine 1 by the water pump 96 and returning it to the internal combustion engine 1 through the EGR cooler 83 and the heater core 94. The radiator bypass circuit 92 corresponds to a cooling passage in the claims.

ＥＧＲクーラ８３は、ＥＧＲ通路８１内に設置されて当該ＥＧＲ通路８１内を流れるＥＧＲガスを冷却するための熱交換器である。ヒータコア９４は、車室内を暖房するための熱交換器であって、ヒータコア９４で奪った冷却水熱が送風ファン（図示省略）などによって車室内に供給されるようになっている。   The EGR cooler 83 is a heat exchanger that cools the EGR gas that is installed in the EGR passage 81 and flows in the EGR passage 81. The heater core 94 is a heat exchanger for heating the vehicle interior, and the cooling water heat taken by the heater core 94 is supplied to the vehicle interior by a blower fan (not shown).

内燃機関１とラジエータ回路９１との間で冷却水を循環させる状態（温調状態）または内燃機関１とラジエータバイパス回路９２との間で冷却水を循環させる状態（昇温促進状態）との切り換えは、サーモスタット９５などの切換弁により行われる。   Switching between a state in which cooling water is circulated between the internal combustion engine 1 and the radiator circuit 91 (temperature control state) or a state in which cooling water is circulated between the internal combustion engine 1 and the radiator bypass circuit 92 (temperature increase promotion state) Is performed by a switching valve such as a thermostat 95.

このサーモスタット９５は、サーモワックスなどの感熱部の膨張、収縮によって作動する公知の構成であり、冷却水温度が暖機温度未満の場合（冷間運転時）にラジエータ９３に冷却水を流通させないことで冷却水の昇温を促進させる状態にする一方、冷却水温度が暖機温度以上の場合（通常運転時）にラジエータ９３に冷却水を流通させて冷却水熱をラジエータ３から大気に放出させる状態にする。   The thermostat 95 is a known configuration that operates by expansion and contraction of a heat sensitive part such as a thermo wax, and the cooling water is not allowed to flow through the radiator 93 when the cooling water temperature is lower than the warm-up temperature (during cold operation). While the temperature of the cooling water is promoted by the above, when the cooling water temperature is equal to or higher than the warm-up temperature (during normal operation), the cooling water is circulated through the radiator 93 to release the cooling water heat from the radiator 3 to the atmosphere. Put it in a state.

ウォーターポンプ９６は、内燃機関１のクランクシャフト（符号省略）の回転動力を動力として作動されるものであって、図３に示すように、ポンプインペラ９６１、ポンプインペラシャフト９６２、プーリ９６３、電磁クラッチ９６４などを備えている。   The water pump 96 is operated with the rotational power of the crankshaft (not shown) of the internal combustion engine 1 as power, and as shown in FIG. 3, a pump impeller 961, a pump impeller shaft 962, a pulley 963, an electromagnetic clutch 964 and the like.

ポンプインペラ９６１は、内燃機関１のポンプ渦流室に設置されている。ポンプインペラシャフト９６２は、内燃機関１の冷却水還流口１１の内径側にラジアルベアリング（符号省略）を介して回転自在に取り付けられている。プーリ９６３には、内燃機関１のクランクシャフトプーリ（図示省略）に巻き掛けられるベルト９７が巻き掛けられる。   The pump impeller 961 is installed in the pump vortex chamber of the internal combustion engine 1. The pump impeller shaft 962 is rotatably attached to the inner diameter side of the cooling water recirculation port 11 of the internal combustion engine 1 via a radial bearing (reference number omitted). A belt 97 that is wound around a crankshaft pulley (not shown) of the internal combustion engine 1 is wound around the pulley 963.

電磁クラッチ９６４は、プーリ９６３の内径側に設置されている。この電磁クラッチ９６４は、電磁石となるコイル９６５が巻回されたボビン９６６、コイル９６５に吸着または離隔されるアーマチュア９６７、アーマチュア９６７をポンプインペラシャフト９６２に回転一体に固定する板ばね９６８などを備えている。ポビン９６５は、内燃機関１の冷却水還流口１１の外径側にラジアルベアリング（符号省略）を介して回転自在に取り付けられている。   The electromagnetic clutch 964 is installed on the inner diameter side of the pulley 963. The electromagnetic clutch 964 includes a bobbin 966 around which a coil 965 serving as an electromagnet is wound, an armature 967 that is attracted to or separated from the coil 965, a leaf spring 968 that fixes the armature 967 to the pump impeller shaft 962 in an integral manner. Yes. The pobin 965 is rotatably attached to the outer diameter side of the cooling water recirculation port 11 of the internal combustion engine 1 via a radial bearing (reference number omitted).

この電磁クラッチ９６４の動作を説明する。コイル９６５への通電を行うと、コイル９６５に発生する電磁力によってアーマチュア９６７が吸着されることになるので、ポンプインペラシャフト９６２とプーリ９６３とが一体回転する係合状態になる。この係合状態では、内燃機関１のクランクシャフトプーリの回転がベルト９７を通じてプーリ９６３に伝達されている場合に、このプーリ９６３と一体にポンプインペラシャフト９６２が回転させられることになって、このポンプインペラシャフト９６２によって内燃機関１内の冷却水を冷却水取り出し口へ送り出すようになる。この状態がウォーターポンプ９６の作動状態である。   The operation of this electromagnetic clutch 964 will be described. When the coil 965 is energized, the armature 967 is attracted by the electromagnetic force generated in the coil 965, so that the pump impeller shaft 962 and the pulley 963 are engaged with each other. In this engaged state, when the rotation of the crankshaft pulley of the internal combustion engine 1 is transmitted to the pulley 963 through the belt 97, the pump impeller shaft 962 is rotated integrally with the pulley 963, and the pump The impeller shaft 962 feeds the cooling water in the internal combustion engine 1 to the cooling water outlet. This state is the operating state of the water pump 96.

一方、コイル９６５への通電を停止すると、板ばね９６８によってコイル９６５からアーマチュア９６７が離隔されることになるので、ポンプインペラシャフト９６２とプーリ９６３とが相対回転する解放状態になる。この解放状態では、内燃機関１のクランクシャフトプーリの回転がベルト９７を通じてプーリ９６３に伝達されている場合でも、このプーリ９６３が空転するから、ポンプインペラシャフト９６２が回転しない。この状態がウォーターポンプ９６の作動停止状態である。   On the other hand, when the energization to the coil 965 is stopped, the armature 967 is separated from the coil 965 by the leaf spring 968, so that the pump impeller shaft 962 and the pulley 963 are in a released state in which they rotate relative to each other. In this released state, even when the rotation of the crankshaft pulley of the internal combustion engine 1 is transmitted to the pulley 963 through the belt 97, the pulley 963 rotates idly, so that the pump impeller shaft 962 does not rotate. This state is the operation stop state of the water pump 96.

このような電磁クラッチ９６４の動作は、ＥＣＵ１０により制御される。つまり、ＥＣＵ１０は、ウォーターポンプ９６の作動条件が成立したときに、コイル９６５に対する通電を行い、ウォーターポンプ９６の停止条件が成立したときに、コイル９６５に対する通電を停止するようになっている。   The operation of the electromagnetic clutch 964 is controlled by the ECU 10. That is, the ECU 10 energizes the coil 965 when the operation condition of the water pump 96 is established, and stops energization of the coil 965 when the stop condition of the water pump 96 is established.

−センサ類−
内燃機関１の各部位には、各種センサが取り付けられており、それぞれの部位の環境条件や、内燃機関１の運転状態に関する信号を出力する。 -Sensors-
Various parts are attached to each part of the internal combustion engine 1, and signals related to the environmental conditions of each part and the operating state of the internal combustion engine 1 are output.

例えば、エアフローメータ３２は、吸気系６のスロットルバルブ６３の上流側に配置され、吸入空気量に応じた検出信号を出力する。吸気温センサ３３は、吸気マニホールド６２に配置され、吸入空気の温度に応じた検出信号を出力する。吸気圧センサ３４は、吸気マニホールド６２に配置され、吸入空気圧力に応じた検出信号を出力する。   For example, the air flow meter 32 is arranged on the upstream side of the throttle valve 63 of the intake system 6 and outputs a detection signal corresponding to the intake air amount. The intake air temperature sensor 33 is disposed in the intake manifold 62 and outputs a detection signal corresponding to the intake air temperature. The intake pressure sensor 34 is disposed in the intake manifold 62 and outputs a detection signal corresponding to the intake air pressure.

Ａ／Ｆセンサ３５は、排気系７の触媒装置４の下流側の排気管７４に配置され、排気ガス中の酸素濃度（排気Ａ／Ｆ）に応じた検出信号を出力する。排気温センサ３６は、排気系７の触媒装置４の下流側の排気管７４に配置され、排気ガスの温度（排気温度）に応じた検出信号を出力する。レール圧センサ３７はコモンレール２２内に蓄えられている燃料の圧力に応じた検出信号を出力する。   The A / F sensor 35 is disposed in the exhaust pipe 74 on the downstream side of the catalyst device 4 of the exhaust system 7 and outputs a detection signal corresponding to the oxygen concentration (exhaust A / F) in the exhaust gas. The exhaust temperature sensor 36 is disposed in the exhaust pipe 74 on the downstream side of the catalyst device 4 of the exhaust system 7 and outputs a detection signal corresponding to the temperature of exhaust gas (exhaust temperature). The rail pressure sensor 37 outputs a detection signal corresponding to the fuel pressure stored in the common rail 22.

−ＥＣＵ−
ＥＣＵ１０は、図示していないが、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭなどを備えている。ＲＯＭは、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されている。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて各種の演算処理を実行する。また、ＲＡＭは、ＣＰＵでの演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップＲＡＭは、例えば内燃機関１の停止時にその保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。 -ECU-
Although not shown, the ECU 10 includes a CPU, a ROM, a RAM, a backup RAM, and the like. The ROM stores various control programs, maps that are referred to when the various control programs are executed, and the like. The CPU executes various arithmetic processes based on various control programs and maps stored in the ROM. The RAM is a memory that temporarily stores calculation results in the CPU, data input from each sensor, and the like. The backup RAM is a nonvolatile memory that stores data to be saved when the internal combustion engine 1 is stopped, for example. Sex memory.

このＥＣＵ１０は、下記するセンサなどから入力される情報に基づいて、内燃機関１の各種制御を実行する。このＥＣＵ１０には、内燃機関１の冷却水取り出し側の冷却水温に応じた検出信号を出力する水温センサ３１（図２参照）、エアフローメータ３２、吸気温センサ３３、吸気圧センサ３４、Ａ／Ｆセンサ３５、排気温センサ３６、レール圧センサ３７、アクセルペダルの踏み込み量に応じた検出信号を出力するアクセル開度センサ（図示省略）、内燃機関１の出力軸であるクランクシャフトの回転数（エンジン回転数）を検出するクランクポジションセンサ（図示省略）などが接続されている。   The ECU 10 executes various controls of the internal combustion engine 1 based on information input from the sensors described below. The ECU 10 includes a water temperature sensor 31 (see FIG. 2) that outputs a detection signal corresponding to the coolant temperature on the coolant take-out side of the internal combustion engine 1, an air flow meter 32, an intake air temperature sensor 33, an intake pressure sensor 34, and an A / F. Sensor 35, exhaust temperature sensor 36, rail pressure sensor 37, accelerator opening sensor (not shown) that outputs a detection signal corresponding to the amount of depression of the accelerator pedal, and the number of revolutions of the crankshaft that is the output shaft of the internal combustion engine 1 (engine A crank position sensor (not shown) for detecting the number of revolutions) is connected.

次に、図４および図５に示すフローチャートを参照して、冷却装置９の動作を説明する。図４のフローチャートに示すＥＣＵ１０の制御ルーチンは、所定時間（例えば数msec〜数十msec程度）毎に繰り返して実行される。   Next, the operation of the cooling device 9 will be described with reference to the flowcharts shown in FIGS. The control routine of the ECU 10 shown in the flowchart of FIG. 4 is repeatedly executed every predetermined time (for example, about several milliseconds to several tens of milliseconds).

まず、ステップＳ１において、ウォーターポンプ９６の休止条件が成立したか否かを判定する。ここで、休止条件としては、次の４つが挙げられ、いずれかに該当する場合に休止条件が成立していると判定される。   First, in step S1, it is determined whether or not a suspension condition for the water pump 96 is satisfied. Here, there are the following four as the suspension conditions, and it is determined that the suspension condition is satisfied if any of the following conditions is satisfied.

（１）水温センサ３１からの出力信号に基づいて内燃機関１の冷却水取り出し側の冷却水温度が休止許可温度（例えば暖機温度）未満であること。（２）ソーク時間が例えば２時間以上の場合（内燃機関１の冷却水取り出し側の冷却水温度が暖機温度未満になっていると推定される場合）であること。（３）運転者のヒータスイッチ操作によるヒータ要求が無いこと。（４）エンジン回転数が規定値未満であり、かつ内燃機関１の熱負荷（燃料噴射量）が規定値未満であること。なお、エンジン回転数の規定値は、ウォーターポンプ９６の電磁クラッチ９６４の作動保障回数（係合回数）を達成するための係合時摩耗量と、エンジン回転数との関係を予め実験などにより把握し、その結果に基づいて適宜設定される。熱負荷の規定値は、内燃機関１の熱負荷（燃料噴射量）と、内燃機関１の口開き量（シリンダヘッドとシリンダブロックとの係合部の隙間）との関係を予め実験などにより把握し、その結果に基づいて適宜設定される。   (1) The cooling water temperature on the cooling water take-out side of the internal combustion engine 1 based on the output signal from the water temperature sensor 31 is lower than the suspension permission temperature (for example, the warm-up temperature). (2) The case where the soak time is, for example, 2 hours or longer (when the cooling water temperature on the cooling water take-out side of the internal combustion engine 1 is estimated to be lower than the warm-up temperature). (3) There is no heater request by the driver operating the heater switch. (4) The engine speed is less than the specified value, and the heat load (fuel injection amount) of the internal combustion engine 1 is less than the specified value. Note that the specified value of the engine speed is determined in advance through experiments or the like to determine the relationship between the amount of wear during engagement and the engine speed for achieving the guaranteed number of operations (number of engagements) of the electromagnetic clutch 964 of the water pump 96. However, it is appropriately set based on the result. The specified value of the heat load is obtained by experiments in advance to determine the relationship between the heat load (fuel injection amount) of the internal combustion engine 1 and the opening amount of the internal combustion engine 1 (the gap between the engagement portion between the cylinder head and the cylinder block). However, it is appropriately set based on the result.

つまり、前記（１）〜（４）のすべてに該当しない場合には、前記ステップＳ１で否定判定し、このフローチャートを終了する。しかし、前記（１）〜（４）のいずれかに該当する場合には、前記ステップＳ１で肯定判定し、続くステップＳ２においてウォーターポンプ９６の電磁クラッチ９６４を解放状態にすることにより、ウォーターポンプ９６を停止させる。この状態が、内燃機関１の燃費向上を図るための休止モード、あるいは省エネルギーモード、あるいはエコモードなどと呼ばれる。   That is, if none of the above (1) to (4) is satisfied, a negative determination is made in step S1, and this flowchart is terminated. However, if any of the above (1) to (4) is true, an affirmative determination is made in step S1, and the electromagnetic clutch 964 of the water pump 96 is released in a subsequent step S2, whereby the water pump 96 Stop. This state is called a pause mode, an energy saving mode, an eco mode, or the like for improving the fuel efficiency of the internal combustion engine 1.

このようにしてウォーターポンプ９６を停止させた休止モードを実行すると、ＥＧＲクーラ８３内の冷却水が流動しなくなるので、このＥＧＲクーラ８３内に残留している冷却水が昇温し始めることになる。   When the sleep mode in which the water pump 96 is stopped in this way is executed, the cooling water in the EGR cooler 83 does not flow, so that the cooling water remaining in the EGR cooler 83 starts to rise in temperature. .

そこで、ステップＳ３において、ＥＧＲクーラ８３内の冷却水温度Ｔを求めてから、続くステップＳ４において前記ステップＳ３で求めた冷却水温度Ｔが沸騰判定値Ｘ以上か否かを判定する。なお、冷却水（ＬＬＣ）の沸点がＬＬＣの不凍液濃度に応じて異なるので、前記沸騰判定値Ｘは、予め、使用環境での冷却水の沸点を実験により把握するか、あるいは大気圧での沸点を基準にして使用環境を加味して補正することにより特定したうえで、この特定値から適宜のマージンを差し引いて実際の沸騰温度よりも適宜小さな値に設定するのが好ましい。   Therefore, after obtaining the cooling water temperature T in the EGR cooler 83 in step S3, it is determined in the subsequent step S4 whether or not the cooling water temperature T obtained in step S3 is equal to or higher than the boiling determination value X. Since the boiling point of cooling water (LLC) varies depending on the concentration of LLC antifreeze, the boiling judgment value X is obtained in advance by experimentally determining the boiling point of cooling water in the use environment, or the boiling point at atmospheric pressure. It is preferable to set a value that is appropriately smaller than the actual boiling temperature by subtracting an appropriate margin from the specific value after the correction is made by taking into consideration the use environment based on the above.

ここで、Ｔ＜Ｘの場合には前記ステップＳ４で否定判定して、このフローチャートを終了する。この場合にはウォーターポンプ９６の休止モードが継続される。一方、Ｔ≧Ｘの場合には前記ステップＳ４で肯定判定して、続くステップＳ５で、ウォーターポンプ９６を再度作動させることによって休止モードを解除する。これにより、冷却水が循環されるようになって、ＥＧＲクーラ８３内の冷却水温度が過剰昇温することが回避されるようになる。この後、このフローチャートを終了する。   If T <X, a negative determination is made in step S4, and this flowchart is terminated. In this case, the pause mode of the water pump 96 is continued. On the other hand, if T ≧ X, an affirmative determination is made in step S4, and in the subsequent step S5, the sleep mode is canceled by operating the water pump 96 again. As a result, the cooling water is circulated so that the temperature of the cooling water in the EGR cooler 83 is prevented from excessively rising. Thereafter, this flowchart is ended.

この実施形態では、前記ステップＳ３においてＥＧＲクーラ８３内の冷却水温度Ｔを推定するようにしているので、その推定方法について図５のフローチャートを参照して詳細に説明する。   In this embodiment, since the coolant temperature T in the EGR cooler 83 is estimated in the step S3, the estimation method will be described in detail with reference to the flowchart of FIG.

つまり、ステップＳ１１において、内燃機関１の冷却水取り出し口における冷却水温度を水温センサ３１の出力に基づいて取得し、この取得値を推定水温初期値とする。   That is, in step S11, the coolant temperature at the coolant outlet of the internal combustion engine 1 is acquired based on the output of the water temperature sensor 31, and this acquired value is set as the estimated water temperature initial value.

続くステップＳ１２において、ＥＧＲガス流量およびＥＧＲガス温度を算出する。このＥＧＲガス流量はエアフローメータ３２からの出力に基づいて算出する。また、ＥＧＲガス温度は吸気マニホールド６２の吸気圧センサ３４からの出力に基づいてそれぞれ算出する。これらの算出方法は、公知であるので、詳細な説明を割愛する。   In subsequent step S12, the EGR gas flow rate and the EGR gas temperature are calculated. The EGR gas flow rate is calculated based on the output from the air flow meter 32. The EGR gas temperature is calculated based on the output from the intake pressure sensor 34 of the intake manifold 62. Since these calculation methods are well-known, detailed description is omitted.

次に、ステップＳ１３において、ＥＧＲガスの現在の流通経路はＥＧＲクーラ８３側であるのかバイパス通路８４側であるのかを調べる。この現在の流通経路は、制御弁８５の状態を調べることにより認識することが可能である。   Next, in step S13, it is checked whether the current flow path of the EGR gas is on the EGR cooler 83 side or the bypass passage 84 side. This current flow path can be recognized by examining the state of the control valve 85.

ここで、ＥＧＲクーラ８３側である場合にはステップＳ１４に移行して熱伝達係数の定数ＡをＥＣＵ１０の適宜のメモリから読み出すが、バイパス通路８４側である場合にはステップＳ１５に移行して熱伝達係数の定数ＢをＥＣＵ１０の適宜のメモリから読み出す。   Here, when it is on the EGR cooler 83 side, the routine proceeds to step S14 and the constant A of the heat transfer coefficient is read from an appropriate memory of the ECU 10, but when it is on the bypass passage 84 side, the routine proceeds to step S15 and the heat is transferred. The transmission coefficient constant B is read from an appropriate memory of the ECU 10.

なお、熱伝達係数の定数Ａ，Ｂは、予め、ＥＧＲ通路８１、ＥＧＲクーラ８３、バイパス通路８４の形状に基づいて計算されて、ＥＣＵ１０の適宜のメモリに記憶されている。この熱伝達係数の定数Ａ，Ｂの関係は、Ａ＞Ｂとなる。   The heat transfer coefficient constants A and B are calculated in advance based on the shapes of the EGR passage 81, the EGR cooler 83, and the bypass passage 84, and stored in an appropriate memory of the ECU 10. The relationship between the heat transfer coefficient constants A and B is A> B.

つまり、ＥＧＲクーラ８３近傍のＥＧＲ通路８１内のＥＧＲガスからＥＧＲクーラ８３内に残存する冷却水に対する伝達熱量は、バイパス通路８４内のＥＧＲガスからＥＧＲクーラ８３内に残存する冷却水に対する伝達熱量に比べて大幅に大きくなるので、ＥＧＲガスをＥＧＲクーラ８３近傍のＥＧＲ通路８１に流通させる形態にしている場合のほうが、ＥＧＲガスをバイパス通路８４に流通させる形態にしている場合に比べてＥＧＲクーラ８３内の冷却水が昇温しやすい。このことから、熱伝達係数の定数Ａ，Ｂの関係が前記したようになる。   That is, the amount of heat transferred from the EGR gas in the EGR passage 81 near the EGR cooler 83 to the cooling water remaining in the EGR cooler 83 is the amount of heat transferred from the EGR gas in the bypass passage 84 to the cooling water remaining in the EGR cooler 83. Compared with the case where the EGR gas is circulated through the EGR passage 81 in the vicinity of the EGR cooler 83, the EGR cooler 83 is larger than the case where the EGR gas is circulated through the bypass passage 84. The cooling water inside tends to rise in temperature. From this, the relationship between the heat transfer coefficient constants A and B is as described above.

この後、ステップＳ１６において伝達熱量ΔＱを算出してから、続くステップＳ１７において前記ステップＳ１６で算出した伝達熱量ΔＱを用いて単位時間（図４の制御ルーチンの実行周期）当たりの推定温度変化量ΔＴを算出する。   Thereafter, after calculating the heat transfer amount ΔQ in step S16, in the following step S17, the estimated temperature change amount ΔT per unit time (execution cycle of the control routine of FIG. 4) is calculated using the heat transfer amount ΔQ calculated in step S16. Is calculated.

伝達熱量ΔＱの算出式は、ΔＱ＝熱伝達係数×（ＥＧＲガス温度−推定水温初期値）で表される。この算出式に、前記ステップＳ１４またはステップＳ１５で読み出した熱伝達係数の定数ＡまたはＢと、前記ステップＳ１１で求めた推定水温初期値と、前記ステップＳ１２で算出したＥＧＲガス温度とを代入することにより、伝達熱量ΔＱを求める。   A calculation formula for the amount of heat transfer ΔQ is represented by ΔQ = heat transfer coefficient × (EGR gas temperature−estimated water temperature initial value). Substituting the constant A or B of the heat transfer coefficient read in step S14 or step S15, the estimated water temperature initial value obtained in step S11, and the EGR gas temperature calculated in step S12 into this calculation formula. Thus, the amount of heat transfer ΔQ is obtained.

一方、推定温度変化量ΔＴの算出式は、ΔＴ＝ΔＱ／Ｃで表される。Ｃは比熱容量である。この比熱容量Ｃは、予め、ＥＧＲ通路８１、ＥＧＲクーラ８３、バイパス通路８４の形状に基づいて計算されて、ＥＣＵ１０の適宜のメモリに記憶されている。   On the other hand, the calculation formula for the estimated temperature change amount ΔT is represented by ΔT = ΔQ / C. C is the specific heat capacity. This specific heat capacity C is calculated in advance based on the shapes of the EGR passage 81, the EGR cooler 83, and the bypass passage 84, and is stored in an appropriate memory of the ECU 10.

続くステップＳ１８において、前記ステップＳ１７で算出した推定温度変化量ΔＴを前記ステップＳ１１で求めた推定水温初期値に加算することにより、ＥＧＲクーラ８３内の冷却水温度の推定値Ｔとする。この後、このフローチャートを終了して、図４に示すステップＳ４に移行する。   In subsequent step S18, the estimated temperature change amount ΔT calculated in step S17 is added to the estimated water temperature initial value obtained in step S11, thereby obtaining the estimated value T of the cooling water temperature in the EGR cooler 83. Then, this flowchart is complete | finished and it transfers to step S4 shown in FIG.

以上説明したように、本発明を適用した実施形態では、ＥＧＲ装置８と冷却装置９と制御装置１０とを備える内燃機関１において、特許文献２に係る従来例のように余分な構成要素を装備することなく、制御装置による動作制御を変更することによって、ウォーターポンプ９６の無駄なエネルギー消費を減らすための休止モードを実行可能にしているとともに、ウォーターポンプ９６の休止モードの実行中にＥＧＲクーラ８３内に残留する冷却水が所定温度以上に昇温するような場合に休止モードを解除してウォーターポンプ９６を作動させることを可能にしている。   As described above, in the embodiment to which the present invention is applied, the internal combustion engine 1 including the EGR device 8, the cooling device 9, and the control device 10 is equipped with an extra component as in the conventional example according to Patent Document 2. Without changing the operation control by the control device, it is possible to execute the sleep mode for reducing useless energy consumption of the water pump 96 and to perform the EGR cooler 83 while the water pump 96 is in the sleep mode. When the cooling water remaining inside rises to a predetermined temperature or higher, the suspension mode is canceled and the water pump 96 can be operated.

これにより、内燃機関１の負担を軽減して燃費を向上することが可能になるとともに、ウォーターポンプ９６の休止中にＥＧＲクーラ８３内に残留する冷却水が沸騰することを回避できるようになる。   As a result, it is possible to reduce the burden on the internal combustion engine 1 and improve fuel efficiency, and to avoid boiling of the cooling water remaining in the EGR cooler 83 while the water pump 96 is stopped.

また、この実施形態では、ウォーターポンプ９６の休止モードを解除するために、ＥＧＲクーラ８３内に残存している冷却水の昇温をセンサなどで計測するのではなく、推定しているので、センサを追加装備する無駄やコスト上昇を抑制できるようになる。   Further, in this embodiment, in order to cancel the pause mode of the water pump 96, the temperature rise of the cooling water remaining in the EGR cooler 83 is estimated, not measured by a sensor or the like. It will be possible to suppress the waste and cost increase of the additional equipment.

さらに、この実施形態では、休止モード中におけるＥＧＲクーラ８３内の冷却水の温度変化量ΔＴを算出するにあたって、ＥＧＲ装置８におけるＥＧＲガスの現在の流通形態を認識しているから、温度変化量ΔＴを正確に算出することが可能になる。これにより、ＥＧＲ装置８におけるＥＧＲガスの現在の流通形態に応じて、休止モードを解除するタイミングを適正化することが可能になる。   Furthermore, in this embodiment, when calculating the temperature change amount ΔT of the cooling water in the EGR cooler 83 during the pause mode, the current flow form of the EGR gas in the EGR device 8 is recognized, so the temperature change amount ΔT Can be calculated accurately. Thereby, according to the present distribution form of EGR gas in EGR device 8, it becomes possible to optimize the timing which cancels sleep mode.

−他の実施形態−
（１）上記実施形態では、本発明に係る内燃機関１を筒内直噴４気筒ディーゼルエンジンに適用した例を挙げているが、本発明はこれに限定されるものではなく、気筒数は任意であるとともに、他のタイプのディーゼルエンジンにも本発明を適用することは可能である。 -Other embodiments-
(1) Although the example which applied the internal combustion engine 1 which concerns on this invention to the in-cylinder direct injection 4-cylinder diesel engine is given in the said embodiment, this invention is not limited to this, The number of cylinders is arbitrary. In addition, the present invention can be applied to other types of diesel engines.

（２）上記実施形態では、ウォーターポンプ９６の休止モード中においてＥＧＲクーラ８３内に残留する冷却水温度を推定するようにした例を挙げているが、本発明はこれに限定されるものではなく、ＥＧＲクーラ８３に残留する冷却水温度を図示していないがセンサなどで直接計測して取得するようにしてもよい。   (2) In the above embodiment, an example is given in which the temperature of the cooling water remaining in the EGR cooler 83 is estimated during the pause mode of the water pump 96, but the present invention is not limited to this. Although not shown, the temperature of the cooling water remaining in the EGR cooler 83 may be directly measured and acquired by a sensor or the like.

１ 内燃機関
３１ 水温センサ
３２ エアフローメータ
３４ 吸気圧センサ
６ 吸気系
６２ 吸気マニホールド
７ 排気系
７２ 排気マニホールド
８ ＥＧＲ装置
８１ ＥＧＲ通路
８２ ＥＧＲバルブ
８３ ＥＧＲクーラ
８４ バイパス通路
８５ 制御弁
９ 冷却装置
９１ ラジエータ回路
９２ ラジエータバイパス回路
９３ ラジエータ
９５ サーモスタット
９６ ウォーターポンプ
９６１ ポンプインペラ
９６２ ポンプインペラシャフト
９６３ プーリ
９６４ 電磁クラッチ
９７ ベルト
１０ ＥＣＵ（制御装置） 1 Internal combustion engine
31 Water temperature sensor
32 Air Flow Meter
34 Intake pressure sensor
6 Intake system
62 Intake manifold
7 Exhaust system
72 Exhaust manifold
8 EGR equipment
81 EGR passage
82 EGR valve
83 EGR cooler
84 Bypass passage
85 Control valve
9 Cooling device
91 Radiator circuit
92 Radiator bypass circuit
93 Radiator
95 Thermostat
96 Water pump 961 Pump impeller 962 Pump impeller shaft 963 Pulley 964 Electromagnetic clutch
97 belt
10 ECU (control device)

Claims (5)

ＥＧＲ装置と冷却装置と制御装置とを含み、
前記ＥＧＲ装置は、内燃機関の排気通路に排出される排気ガスの一部を吸気通路に還流するＥＧＲ通路と、このＥＧＲ通路に設置されるＥＧＲクーラとを備え、
前記冷却装置は、冷却水を内燃機関とＥＧＲクーラとの間で循環させる冷却通路と、前記冷却水を圧送させるウォーターポンプとを備え、
前記制御装置は、休止条件が成立したときに前記ウォーターポンプを停止もしくは制限して冷却水循環量を減少させる休止モード実行部と、前記ウォーターポンプの休止モード中に前記ＥＧＲクーラ内の冷却水温度が規定値以上と判定した場合に前記休止モードを解除して前記ウォーターポンプを作動させる休止モード解除部とを備えている、ことを特徴とする内燃機関。 Including an EGR device, a cooling device and a control device,
The EGR device includes an EGR passage that recirculates part of the exhaust gas discharged to the exhaust passage of the internal combustion engine to the intake passage, and an EGR cooler installed in the EGR passage,
The cooling device includes a cooling passage for circulating cooling water between the internal combustion engine and the EGR cooler, and a water pump for pumping the cooling water,
The control device includes a pause mode execution unit that stops or restricts the water pump when the pause condition is satisfied to reduce a circulating amount of cooling water, and a cooling water temperature in the EGR cooler during the pause mode of the water pump. An internal combustion engine, comprising: a pause mode canceling unit that cancels the pause mode and activates the water pump when it is determined to be equal to or greater than a specified value. 請求項１に記載の内燃機関において、
前記ウォーターポンプは、内燃機関からの回転動力をベルトを介して受けて回転するプーリと、内燃機関のポンプ渦流室に設置されるポンプインペラを有するシャフトと、プーリからシャフトへの動力伝達を遮断する解放状態あるいはプーリからシャフトへの動力伝達を行う係合状態にする電磁クラッチとを備え、
前記制御装置は、ウォーターポンプ停止時に前記電磁クラッチを解放させる一方、ウォーターポンプ作動時に前記電磁クラッチを係合させる、ことを特徴とする内燃機関。 The internal combustion engine according to claim 1,
The water pump receives a rotational power from an internal combustion engine via a belt, rotates a pulley, a shaft having a pump impeller installed in a pump vortex chamber of the internal combustion engine, and interrupts power transmission from the pulley to the shaft. Including an electromagnetic clutch in a released state or an engaged state for transmitting power from the pulley to the shaft,
The internal combustion engine, wherein the control device releases the electromagnetic clutch when the water pump is stopped, and engages the electromagnetic clutch when the water pump is operated. 請求項１または２に記載の内燃機関において、
前記休止モード解除部は、前記ＥＧＲクーラ内の冷却水温度が沸騰判定値以上か否かを判定する判定部と、
沸騰判定値未満と判定した場合に休止モードを継続する一方、沸騰判定値以上と判定した場合に休止モードを解除してウォーターポンプを作動させる対処部とを含む、ことを特徴とする内燃機関。 The internal combustion engine according to claim 1 or 2,
The pause mode release unit is configured to determine whether or not the coolant temperature in the EGR cooler is equal to or higher than a boiling determination value;
An internal combustion engine comprising: a coping unit that continues the pause mode when it is determined to be less than the boiling determination value, and releases the pause mode and activates the water pump when it is determined to be equal to or greater than the boiling determination value. 請求項３に記載の内燃機関において、
前記判定部は、内燃機関から取り出される冷却水の温度を取得して推定水温初期値とする処理と、
ＥＧＲガスからの受熱によるＥＧＲクーラ内の冷却水の単位時間当たりの温度変化量ΔＴを算出する処理と、
この温度変化量ΔＴを前記推定水温初期値に加算することにより冷却水温度の推定値Ｔを算出する処理と、
この推定値Ｔが沸騰判定値Ｘ以上であるか否かを判定する処理とを行う、ことを特徴とする内燃機関。 The internal combustion engine according to claim 3,
The determination unit obtains the temperature of cooling water taken out from the internal combustion engine and sets it as an estimated water temperature initial value;
A process for calculating a temperature change amount ΔT per unit time of the cooling water in the EGR cooler by receiving heat from the EGR gas;
A process of calculating an estimated value T of the cooling water temperature by adding the temperature change amount ΔT to the estimated water temperature initial value;
An internal combustion engine characterized by performing a process of determining whether or not the estimated value T is equal to or greater than a boiling determination value X. 請求項４に記載の内燃機関において、
前記ＥＧＲ装置は、前記ＥＧＲクーラをバイパスするバイパス通路と、前記ＥＧＲ通路の開度および前記バイパス通路の開度を調節する制御弁とをさらに備え、
前記温度変化量ΔＴを算出する処理は、ＥＧＲガスがＥＧＲクーラを通過する状態であるのかバイパス通路を通過する状態であるのかを調べて、ＥＧＲクーラを通過する状態であると判定した場合にＥＧＲガスから冷却水への熱伝達係数を予め特定した定数Ａに設定する一方で、バイパス通路を通過する状態であると判定した場合に前記熱伝達係数を予め特定した定数Ｂ（ただしＢ＜Ａ）に設定する処理と、
前記ＥＧＲ通路入口のＥＧＲガス温度から前記推定水温初期値を減算した結果に前記熱伝達係数の定数を乗算することにより、ＥＧＲガスからＥＧＲクーラ内の冷却水への伝達熱量ΔＱを算出する処理と、
前記ＥＧＲ通路、ＥＧＲクーラ、バイパス通路の形状に基づいて予め設定される比熱容量Ｃで前記算出した伝達熱量ΔＱを除算することにより温度変化量ΔＴを算出する処理とを含む形態とされる、ことを特徴とする内燃機関。 The internal combustion engine according to claim 4,
The EGR device further includes a bypass passage that bypasses the EGR cooler, and a control valve that adjusts an opening degree of the EGR passage and an opening degree of the bypass passage,
The process for calculating the temperature change amount ΔT is performed by checking whether the EGR gas is in a state of passing through the EGR cooler or in a state of passing through the bypass passage, and when it is determined that the state is passing through the EGR cooler. The heat transfer coefficient from the gas to the cooling water is set to a predetermined constant A, while the heat transfer coefficient is determined in advance when it is determined that the heat passage coefficient passes through the bypass passage (B <A). Process to set to
A process of calculating a heat transfer amount ΔQ from the EGR gas to the cooling water in the EGR cooler by multiplying the result of subtracting the estimated water temperature initial value from the EGR gas temperature at the EGR passage inlet by a constant of the heat transfer coefficient; ,
And a process of calculating a temperature change amount ΔT by dividing the calculated heat transfer amount ΔQ by a specific heat capacity C set in advance based on the shapes of the EGR passage, the EGR cooler, and the bypass passage. An internal combustion engine characterized by the above.

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