(57)【要約】【課題】小型化されており排気の温度を制御可能な内燃機関の制御装置を提供することを課題とする。【解決手段】実施例１に係る内燃機関の制御装置が採用されたエンジンシステムは、エンジン１に接続された吸気マニホールド２及び排気マニホールド３と、排気マニホールド３を冷却するためのエキマニウォータジャケット１１と、エキマニウォータジャケット１１に連通しエキマニウォータジャケット１１よりも高い位置に設けられた冷却水タンク１２と、吸気マニホールド２及びエキマニウォータジャケット１１と連通し、吸気マニホールド２及びエキマニウォータジャケット１１に過給気を供給する過給器５と、を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンに接続された吸気マニホールド及び排気マニホールドと、
前記排気マニホールドを冷却するためのエキマニウォータジャケットと、
前記エキマニウォータジャケットに連通し前記エキマニウォータジャケットよりも高い位置に設けられた冷却水タンクと、
前記吸気マニホールド及び前記エキマニウォータジャケットと連通し、前記吸気マニホールド及び前記エキマニウォータジャケットに過給気を供給する過給器と、を備えた、
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記冷却水タンクと前記エキマニウォータジャケットとを連通したタンク通路と、
前記タンク通路を開閉するタンク通路弁と、
前記エンジンの排気の温度を検出する排気温度検出部と、
前記排気温度検出手段の検出結果に応じて前記タンク通路弁を制御する制御部と、を備えた、
ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記過給器と前記吸気マニホールド又は前記エキマニウォータジャケットとが連通した状態を選択的に切り替える切替手段と、
イグニッションスイッチのオン、オフを検出するイグニッション検出部と、を備え、
前記制御部は、前記イグニッション検出部が前記イグニッションスイッチのオフを検出した際に、前記過給器を駆動させると共に、前記過給器と前記エキマニウォータジャケットとが連通するように前記切替手段を切り替え、前記タンク通路弁を開放する、
ことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記エキマニウォータジャケットと外気と連通した外気連通路を備えた、
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記エンジンを冷却するためのエンジンウォータジャケットと、
前記エンジンウォータジャケットと前記エキマニウォータジャケットとを連通し両者間で冷却水を循環させるための循環通路と、を備えた、
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記エキマニウォータジャケット内で冷却水を循環させる循環通路と、
前記経路上に設けられ前記冷却水を循環させるためのポンプと、を備えた、
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記過給器と前記エキマニウォータジャケットとの間に設けられ、前記過給機によって過給気を貯蔵し、該過給気を前記エキマニウォータジャケットへ供給する過給気タンクを備えた、
ことを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記エンジンの排気を浄化する触媒を備えている、
ことを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、エンジンの排気マニホールドを冷却するエキマニウォータジャケットを設け、これにより排気温度を制御する技術が開示されている。排気温度が低下した際には、エキマニウォータジャケットに連通したポンプを作動させることにより、エキマニウォータジャケット内の冷却水を排出する。これにより、排気の過冷却を防止している。
【０００３】
【特許文献１】特開平２−６７４１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような冷却水を排出するためのポンプを設けると、装置全体が大型化する。このため、このような装置を小型なエンジンルームへ搭載することは困難である。
【０００５】
したがって本発明の目的は、小型化されており排気の温度を制御可能な内燃機関の制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的は、エンジンに接続された吸気マニホールド及び排気マニホールドと、前記排気マニホールドを冷却するためのエキマニウォータジャケットと、前記エキマニウォータジャケットに連通し前記エキマニウォータジャケットよりも高い位置に設けられた冷却水タンクと、前記吸気マニホールド及び前記エキマニウォータジャケットと連通し、前記吸気マニホールド及び前記エキマニウォータジャケットに過給気を供給する過給器と、を備えた、ことを特徴とする内燃機関の制御装置によって達成できる。
【０００７】
エキマニウォータジャケットに過給気を供給することにより、エキマニウォータジャケット内の冷却水を冷却水タンクへと戻すことができる。また、冷却水タンクはエキマニウォータジャケットよりも高い位置に設けられているので、重力の作用によりウォータジャケット内に冷却水を注入することができる。このように、エキマニウォータジャケット内の冷却水を注入、排出するために別途専用のポンプを設ける必要がない。これにより、装置の大型化、製造コストの増大が抑制される。
【０００８】
上記構成において、前記冷却水タンクと前記エキマニウォータジャケットとを連通したタンク通路と、前記タンク通路を開閉するタンク通路弁と、前記エンジンの排気の温度を検出する排気温度検出部と、前記排気温度検出手段の検出結果に応じて前記タンク通路弁を制御する制御部と、を備えた、構成を採用できる。
【０００９】
これにより、例えば排気温度が所定温度以上の場合に、エキマニウォータジャケット内に冷却水を供給できる。また、排気温度が所定温度未満の場合には、エキマニウォータジャケット内へ冷却水の供給しないことにより、排気温度が更に低下することを防止できる。排気温度の低下を防止することにより、例えば排気を浄化する触媒が活性化温度以下に下がることを防止できる。
【００１０】
上記構成において、前記過給器と前記吸気マニホールド又は前記エキマニウォータジャケットとが連通した状態を選択的に切り替える切替手段と、イグニッションスイッチのオン、オフを検出するイグニッション検出部と、を備え、前記制御部は、前記イグニッション検出部が前記イグニッションスイッチのオフを検出した際に、前記過給器を駆動させると共に、前記過給器と前記エキマニウォータジャケットとが連通するように前記切替手段を切り替え、前記タンク通路弁を開放する、構成を採用できる。
【００１１】
これにより、イグニッションがオフ時に、エキマニウォータジャケット内に過給気が供給され、エキマニウォータジャケット内の冷却水を冷却水タンクへと戻すことができる。これにより、エキマニウォータジャケット内の冷却水を排出することができる。これにより、次回エンジン始動時には、エキマニウォータジャケット内には空の状態となる。これにより、エンジン始動時に排気が冷却されることが防止でき、触媒の早期活性化を図ることができる。
【００１２】
上記構成において、前記エキマニウォータジャケットと外気と連通した外気連通路を備えた、構成を採用できる。
【００１３】
これにより、エキマニウォータジャケット内の冷却水が排出された際に、エキマニウォータジャケット内が高圧状態に維持されることを防止できる。
【００１４】
上記構成において、前記エンジンを冷却するためのエンジンウォータジャケットと、前記エンジンウォータジャケットと前記エキマニウォータジャケットとを連通し両者間で冷却水を循環させるための循環通路と、を備えた、構成を採用できる。
【００１５】
これにより、エンジンを冷却するための冷却水の経路と、排気マニホールドを冷却するための冷却水の経路とを共通化することができる。これにより、装置の大型化が抑制される。
【００１６】
上記構成において、前記エキマニウォータジャケット内で冷却水を循環させる循環通路と、前記経路上に設けられ前記冷却水を循環させるためのポンプと、を備えた、構成を採用できる。
【００１７】
これにより、排気によって暖められた冷却水がエンジンウォータジャケットに流れ込むことが防止される。また、ポンプは、エキマニウォータジャケット内の冷却水を循環させるためのものであって、エキマニウォータジャケット内の冷却水を排出する必要は無いため、小型のポンプを採用できる。
【００１８】
上記構成において、前記過給器と前記エキマニウォータジャケットとの間に設けられ、前記過給機によって過給気を貯蔵し、該過給気を前記エキマニウォータジャケットへ供給する過給気タンクを備えた、構成を採用できる。
【００１９】
エキマニウォータジャケット内に冷却水を排出するためのみ、過給器を駆動させる必要がない。
【００２０】
上記構成において、前記エンジンの排気を浄化する触媒を備えている、構成を採用できる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、小型化されており排気の温度を制御可能な内燃機関の制御装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明に係る複数の実施例について説明する。
【実施例１】
【００２３】
図１を参照して、実施例１に係る内燃機関の制御装置を採用したエンジンシステムについて説明する。エンジンシステムは、エンジン１、吸気マニホールド２、排気マニホールド３、触媒４、過給器５、エキマニウォータジャケット１１、冷却水タンク１２、イグニッションスイッチ８０、電子制御ユニット（Electronic  Control  Unit、以下ＥＣＵと称する）９０を備えている。
【００２４】
ＥＣＵ９０は、エンジンシステム全体の動作を制御するものであり、不図示のＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）などから構成される。ＲＯＭには、後述する所定の制御を実行するために必要なプログラムが格納されている。ＥＣＵ９０は、制御部に相当する。
【００２５】
エンジン１は、複数の気筒を備えており、各気筒はシリンダとシリンダ内で昇降可能なピストンとが設けられている。また、エンジン１には冷却水が通過することによってシリンダの温度を冷却するエンジンウォータジャケット１ｗが設けられている。
【００２６】
吸気マニホールド２は、エンジン１と連通しエンジン１の各気筒内へ吸気を供給する。排気マニホールド３は、エンジン１の気筒内の排気を外部へと排出する。触媒４は、排気マニホールド３の下流側に設けられており、排気を浄化するためのものである。触媒４の手前には、排気の温度を検出する排気温センサ２２が設けられている。排気温センサ２２は、排気温度検出部に相当する。排気温センサ２２の検出結果はＥＣＵ９０へ出力される。
【００２７】
過給器５は、エンジン１に過給気を供給すると共に、エキマニウォータジャケット１１内にも過給気を供給可能である。過給器５は、取入口６から過給気となる外気を導入する。過給器５によりエンジン１へ過給気が供給されることにより、エンジン１の出力が向上する。尚、過給器５はルーツ式のスーパーチャージャであってもよいし、タービンとコンプレッサを備えたターボチャージャーであってもよい。
【００２８】
エキマニウォータジャケット１１は、排気マニホールド３の周囲に設けられており、内部を冷却水が通過する。エキマニウォータジャケット１１内の冷却水により、排気マニホールド３が冷却され、これに伴い排気が冷却される。
【００２９】
冷却水タンク１２は、タンク通路１３によりエキマニウォータジャケット１１と連通している。冷却水タンク１２内にはエキマニウォータジャケット１１に供給するための冷却水が貯留されている。タンク通路１３には、タンク通路１３を開閉するためのタンク通路弁１４が設けられている。冷却水タンク１２はエキマニウォータジャケット１１よりも高い位置に設けられている。従って、エキマニウォータジャケット１１内が空の状態においては、タンク通路弁１４を開くことにより、冷却水タンク１２内の冷却水は重力の作用によりタンク通路１３内を流れて、エキマニウォータジャケット１１内へと供給される。
【００３０】
過給器５は、過給気供給通路２１と連通していると共に、過給気供給通路１８とも連通している。過給気供給通路２１には、過給気供給通路２１を開閉する過給気開閉弁２０が設けられている。過給気供給通路１８には、エキマニウォータジャケット１１と外気連通路１６又は過給気供給通路１８との連通状態を切り替える３方弁１７が設けられている。３方弁１７、過給気開閉弁２０は、過給器５とエキマニウォータジャケット１１又は吸気マニホールド２との連通を選択的に切り換える切替手段に相当する。
【００３１】
エンジン１へ過給気を供給する場合には、過給器５の駆動中に、過給気開閉弁２０を開状態とし３方弁１７を閉状態とする。エキマニウォータジャケット１１内に過給気を供給する際には、過給気開閉弁２０を閉状態とし、３方弁１７を過給気供給通路１８とガス流入出通路１９とを連通する状態にすることにより、過給器５とエキマニウォータジャケット１１とが連通し、エキマニウォータジャケット１１内へ過給気を供給できる。
【００３２】
エンジンウォータジャケット１ｗとエキマニウォータジャケット１１とは連通している。詳細には、エキマニウォータジャケット１１からエンジンウォータジャケット１ｗへと冷却水が流れる循環通路９、エンジンウォータジャケット１ｗからエキマニウォータジャケット１１へと冷却水が流れる循環通路７により、エンジンウォータジャケット１ｗとエキマニウォータジャケット１１とは連通している。循環通路９と循環通路７とは、エンジンウォータジャケット１ｗとエキマニウォータジャケット１１とを連通し両者間で冷却水を循環させるための循環通路に相当する。
【００３３】
尚、エンジンウォータジャケット１ｗとエキマニウォータジャケット１１との間を流れる冷却水の経路上には、不図示のウォータポンプが設けられている。このウォータポンプは、従来から設けられているものであり、冷却水をエンジンウォータジャケット１ｗ内に流通させるために設けられたものである。このように、エンジンを冷却するための冷却水の経路と、排気マニホールドを冷却するための冷却水の経路とを共通化されている。これにより、装置の大型化が抑制される。
【００３４】
尚、循環通路９には循環通路９を開閉する循環通路弁１０、循環通路７には循環通路７を開閉する循環通路弁８が設けられている。循環通路弁８、１０、タンク通路弁１４、３方弁１７、過給気開閉弁２０の開閉の制御は、ＥＣＵ９０により行われる。イグニッションスイッチ８０のオン、オフ信号は、ＥＣＵ９０に出力される。ＥＣＵ９０は、イグニッションスイッチ８０のオン、オフを検出するイグニッション検出部に相当する。
【００３５】
次に、ＥＣＵ９０が実行する、冷却水排出処理の一例について説明する。図２は、ＥＣＵ９０が実行する冷却水排出処理の一例を示したフローチャートである。
【００３６】
ＥＣＵ９０は、イグニッションスイッチ８０のオフを検出したか否かを判定する（ステップＳ１１）。否定判定の場合にはこの処理を終了する。ＥＣＵ９０がイグニッションスイッチ８０のオフを検出した場合には、ＥＣＵ９０は、過給器５を駆動させ（ステップＳ１２）、循環通路弁８、１０、過給気開閉弁２０を閉じる（ステップＳ１３）。次にＥＣＵ９０は、３方弁１７を切り替え過給気供給通路１８とガス流入出通路１９とを接続し（ステップＳ１４）、タンク通路弁１４を開く（ステップＳ１５）。これにより、過給器５から過給気がエキマニウォータジャケット１１内へ流れ、過給気の圧力により、エキマニウォータジャケット１１内の冷却水は冷却水タンク１２内へ戻される。尚、過給器５は、ＥＣＵ９０からの指令に基づいて不図示のモータにより強制的に回転させる。
【００３７】
エキマニウォータジャケット１１内から冷却水が排出されると、ＥＣＵ９０はタンク通路弁１４を閉じ（ステップＳ１６）、過給器５を停止し（ステップＳ１７）、３方弁１７を切り換え外気連通路１６とガス流入出通路１９とを連通する（ステップＳ１８）。これにより、エキマニウォータジャケット１１内が外気圧と同じになる。従って、エキマニウォータジャケット１１内が高圧状態のまま維持されることを防止できる。
【００３８】
次に、ＥＣＵ９０が実行する、冷却水供給処理の一例について説明する。図３は、ＥＣＵ９０が実行する冷却水供給処理の一例を示したフローチャートである。
【００３９】
ＥＣＵ９０は、排気温センサ２２からの出力信号に基づいて排気温度が所定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ２１）。否定判定の場合にはこの処理を終了する。
【００４０】
肯定判定の場合には、ＥＣＵ９０はタンク通路弁１４を開く（ステップＳ２２）。これにより、冷却水タンク１２内の冷却水が重力の作用によりエキマニウォータジャケット１１内へと流れる。これによりエキマニウォータジャケット１１へ冷却水を供給できる。
【００４１】
エキマニウォータジャケット１１へ充分に冷却水が供給されると、タンク通路弁１４と３方弁１７とを閉じた状態にする（ステップＳ２３）。詳細には、３方弁１７は、外気連通路１６、過給気供給通路１８、ガス流入出通路１９の全てが互いに遮断された状態にする。これにより、冷却水が外気連通路１６や過給気供給通路１８側に流れることが防止される。次に、ＥＣＵ９０は、循環通路弁８、１０を開く（ステップＳ２４）。これにより、冷却水はエキマニウォータジャケット１１とエンジンウォータジャケット１ｗとの間を循環する。これにより、排気とエンジン１とが冷却される。
【００４２】
これにより、排気温度が所定値以上の場合に、エキマニウォータジャケット１１内に冷却水を供給できる。排気温度が所定値未満の場合には、エキマニウォータジャケット１１内へ冷却水の供給しないことにより、排気温度が更に低下することを防止できる。排気温度の低下を防止することにより、触媒４が活性化温度以下に下がることを防止できる。
【００４３】
以上のように、過給器５は、エンジン１に過給気を供給するのみならず、エキマニウォータジャケット１１内の冷却水を排出して冷却水タンク１２へと戻すためにも用いられる。また、冷却水タンク１２はエキマニウォータジャケット１１よりも高い位置に設けられているので、重力の作用によりウォータジャケット１１内に冷却水を注入することができる。このように、エキマニウォータジャケット１１内の冷却水を注入、排出するために別途専用のポンプを設ける必要がない。これにより、装置の大型化、製造コストの増大が抑制される。
【実施例２】
【００４４】
次に、実施例２に係る内燃機関の制御装置を採用したエンジンシステムについて説明する。尚、実施例１と同様の構成については同様の符号を付することによりその説明を省略する。図４は、実施例２に係る内燃機関の制御装置を採用したエンジンシステムの一部の構成を示した図である。図４に示していない構成は、実施例１に係るエンジンシステムと同様の構成である。
【００４５】
過給器５とエキマニウォータジャケット１１との間には過給気タンク２３が設けられている。詳細には、過給器５と過給気タンク２３とは過給気供給通路２５により連通されている。過給気供給通路２５には、過給気供給通路２５を開閉する弁２４が設けられている。過給気供給通路１８には、過給気供給通路１８を開閉する弁２６が設けられている。弁２４、２６共にＥＣＵ９０により制御される。
【００４６】
過給器５の作動中に弁２４を開き、弁２６を閉じることにより、過給気タンク２３内には所定の圧力の過給気が供給される。所定の圧力の過給気が供給されると、ＥＣＵ９０は弁２４を閉じる。これにより、過給気タンク２３内には過給気が貯蔵される。例えば、ＥＣＵ９０がイグニッションスイッチ８０のオフを検出した場合、弁２６を開くことにより、過給気タンク２３内の過給気をエキマニウォータジャケット１１へと供給することができる。これにより、エキマニウォータジャケット１１内から冷却水を排出するために、過給器５を駆動させる必要はない。イグニッションスイッチ８０がオフとなった後での電力消費を低減できる。
【００４７】
尚、実施例２に係る内燃機関の制御装置を採用したエンジンシステムには、外気連通路１６は設けられておらず、過給気供給通路１８は、過給気タンク２３よりも下流側でエキマニウォータジャケット１１に連通している。
【実施例３】
【００４８】
次に、実施例３に係る内燃機関の制御装置を採用したエンジンシステムについて説明する。尚、実施例１と同様の構成については同様の符号を付することによりその説明を省略する。図５は、実施例３に係る内燃機関の制御装置を採用したエンジンシステムの一部の構成を示した図である。図５に示していない構成は、実施例１に係るエンジンシステムと同様の構成である。
【００４９】
図５に示すように、実施例１のエンジンシステムと異なり、エンジンウォータジャケット１ｗとエキマニウォータジャケット１１とは連通していない。即ち、エンジンウォータジャケット１ｗ、エキマニウォータジャケット１１は、互いに独立した冷却経路状に配置されている。これにより、排気により暖められた冷却水がエンジンウォータジャケット１ｗ内に流入することはない。よって、エンジン１の冷却効率の低下を防止できる。
【００５０】
エキマニウォータジャケット１１には、エキマニウォータジャケット１１内で冷却水を循環させるために循環通路２８が設けられている。循環通路２８には、循環通路弁８、１０が設けられている。また、循環通路弁１０と循環通路弁８との間には、循環通路２８内の冷却水を循環させるためのウォータポンプ２７が設けられている。ウォータポンプ２７は、エキマニウォータジャケット１１内での冷却水を循環させるためのものであるので、ウォータポンプ２７としては小型なものを採用できる。これにより、エンジンシステムが大型化することを抑制できる。
【００５１】
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】実施例１に係る内燃機関の制御装置を採用したエンジンシステムの説明図である。
【図２】ＥＣＵが実行する冷却水排出処理の一例を示したフローチャートである。
【図３】ＥＣＵが実行する冷却水供給処理の一例を示したフローチャートである。
【図４】実施例２に係る内燃機関の制御装置を採用したエンジンシステムの一部の構成を示した図である。
【図５】実施例３に係る内燃機関の制御装置を採用したエンジンシステムの一部の構成を示した図である。
【符号の説明】
【００５３】
１  エンジン
１ｗ  エンジンウォータジャケット
２   吸気マニホールド
３  排気マニホールド
４  触媒
５  過給器
７、９、２８  循環通路
８、１０  循環通路弁
１１  エキマニウォータジャケット
１２  冷却水タンク
１３  タンク通路
１４  タンク通路弁
１６  外気連通路
１７  ３方弁（切替手段）
１８、２１、２５  過給気供給通路
１９  ガス流入出通路
２０  過給気開閉弁（切替手段）
２２  排気温センサ（排気温度検出部）
２３  過給気タンク
２４、２６  弁
２７  ウォータポンプ 
８０  イグニッションスイッチ
９０  ＥＣＵ（制御部、イグニッション検出部）
【図１】
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【図２】
2010127117.tif 000004
【図３】
2010127117.tif 000005
【図４】
2010127117.tif 000006
【図５】
2010127117.tif 000007