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JP2008175125A - Exhaust heat recovery device for internal combustion engine - Google Patents

Exhaust heat recovery device for internal combustion engine Download PDF

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JP2008175125A
JP2008175125A JP2007009033A JP2007009033A JP2008175125A JP 2008175125 A JP2008175125 A JP 2008175125A JP 2007009033 A JP2007009033 A JP 2007009033A JP 2007009033 A JP2007009033 A JP 2007009033A JP 2008175125 A JP2008175125 A JP 2008175125A
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JP
Japan
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catalyst
exhaust
exhaust heat
heat recovery
internal combustion
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Application number
JP2007009033A
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Japanese (ja)
Inventor
Naoki Umeda
直喜 梅田
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enable heating of a catalyst and recovery of an exhaust gas at the same time. <P>SOLUTION: The exhaust gas heat recovery device 300 comprises an inner cylinder part 310 communicating with an exhaust conduit 221, and an outer cylinder part 320 covering the inner cylinder part 310. A reflux pipe 330 is branched at a branch position downstream of a S/C catalyst 223 in the inner cylinder part 310 for communicating with the outer cylinder part 320 at a joint position upstream of the S/C catalyst 223 in the outer cylinder part 320. Thereby, a part of the exhaust gas flowing through the inner cylinder part 310 is guided to a reflux space between the inner cylinder part 310 and the outer cylinder part 320 via the reflux pipe 330. An exhaust gas heat recovery machine 340 is installed for collecting the exhaust heat in the reflux pipe 330 so that the exhaust gas heat is collected by providing exhaust gas heat to cooling water. The exhaust gas flowing in the reflux pipe 330 is cooled down by the collection of the exhaust gas heat, but it is heated by heat exchange with the inner cylinder part outer wall and the S/C catalyst outer wall in the process of moving toward a U/F catalyst 225 in the reflux space. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、内燃機関において排気熱を回収する内燃機関の排気熱回収装置の技術分野に関する。   The present invention relates to a technical field of an exhaust heat recovery device for an internal combustion engine that recovers exhaust heat in the internal combustion engine.

この種の装置として、触媒暖機を考慮したものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に開示されたスターリングエンジン(以下、「従来の技術」と称する)によれば、触媒温度が所定値以下である場合にスターリングエンジンを停止させ、スターリングエンジンによる熱回収が行われないようにすることによって、触媒の温度上昇が促進されるとされている。   As this type of apparatus, an apparatus considering catalyst warm-up has been proposed (see, for example, Patent Document 1). According to the Stirling engine disclosed in Patent Document 1 (hereinafter referred to as “prior art”), when the catalyst temperature is equal to or lower than a predetermined value, the Stirling engine is stopped so that heat recovery by the Stirling engine is not performed. By doing so, the temperature rise of the catalyst is promoted.

尚、排気熱回収装置及び電動ウォータポンプを備える構成において、エンジン停止時に電動ウォータポンプを停止させるタイミングを所定時間遅延させることにより、冷却水の局部沸騰を防止する技術も提案されている(例えば、特許文献2参照)。   In addition, in the configuration including the exhaust heat recovery device and the electric water pump, a technique for preventing local boiling of the cooling water by delaying the timing for stopping the electric water pump when the engine is stopped by a predetermined time has been proposed (for example, Patent Document 2).

特開2005−337178号公報JP 2005-337178 A 特開平2−104952号公報JP-A-2-104952

触媒の暖機を促進すべく排気熱の回収が停止させられた場合、回収された熱によって温められ得る、例えば冷却水等の昇温が阻害される。この場合、冷却水との熱交換により車内を暖房するヒータ等の動作が阻害されかねない。即ち、従来の技術には、触媒の暖機と、回収された排気熱を利用する機器の動作とを両立させることが困難であるという技術的な問題点がある。特に、ハイブリッド車両等、内燃機関の動作効率が相対的に高い、或いは内燃機関を停止させた状態で走行可能な車両においては、必然的に冷却損失が小さくなり易く、このような問題が顕著に生じ得る。   When the recovery of exhaust heat is stopped to promote the warming up of the catalyst, the temperature rise of the cooling water or the like that can be warmed by the recovered heat is hindered. In this case, the operation of a heater or the like that heats the interior of the vehicle by heat exchange with the cooling water may be hindered. That is, the conventional technique has a technical problem that it is difficult to achieve both warm-up of the catalyst and operation of the equipment using the recovered exhaust heat. In particular, in a vehicle such as a hybrid vehicle where the operating efficiency of the internal combustion engine is relatively high or the vehicle can travel with the internal combustion engine stopped, the cooling loss tends to be inevitably small, and such a problem is remarkable. Can occur.

本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、触媒の暖機と排気熱の回収とを両立させ得る内燃機関の排気熱回収装置を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an exhaust heat recovery device for an internal combustion engine that can achieve both warming up of the catalyst and recovery of exhaust heat.

上述した課題を解決するため、本発明に係る内燃機関の排気熱回収装置は、気筒の内部と連通する排気管、及び該排気管を介して導かれる排気を浄化することが可能な第1の触媒を備えた内燃機関において排気熱を回収する内燃機関の排気熱回収装置であって、前記第1の触媒の上流側において前記排気管と連通し、前記排気を前記第1の触媒に導く筒状の内筒部と、前記内筒部を空間が介在するように覆うと共に、上流側の端部が閉じられ、且つ下流側の端部において前記第1の触媒に連通してなる筒状の外筒部と、所定の分岐位置において前記内筒部から分岐すると共に、前記分岐位置よりも上流側に位置する所定の合流位置において前記外筒部の内部に連通し、前記排気の少なくとも一部を前記空間へ還流させる還流管と、前記還流管に設置され、前記還流する排気から前記排気熱の回収を行う排気熱回収手段とを具備することを特徴とする。   In order to solve the above-described problem, an exhaust heat recovery device for an internal combustion engine according to the present invention is a first exhaust pipe that communicates with the inside of a cylinder and that can purify exhaust gas that is guided through the exhaust pipe. An exhaust heat recovery apparatus for an internal combustion engine that recovers exhaust heat in an internal combustion engine having a catalyst, wherein the cylinder communicates with the exhaust pipe upstream of the first catalyst and guides the exhaust to the first catalyst. A cylindrical inner cylinder part and a cylindrical part formed by covering the inner cylinder part so that a space is interposed therebetween, the upstream end part being closed, and the downstream end part communicating with the first catalyst At least a part of the exhaust gas is branched from the inner cylinder part at a predetermined branching position with the outer cylinder part and communicates with the inside of the outer cylinder part at a predetermined merging position located upstream of the branching position. A reflux pipe for refluxing the liquid into the space, and the reflux pipe Is installed, characterized by comprising an exhaust heat recovery means for performing recovery of the exhaust heat from the exhaust to the return.

本発明における「内燃機関」とは、例えば複数の気筒を有し、当該複数の気筒の各々における燃焼室において、例えばガソリン、軽油又はアルコール等の各種燃料が燃焼した際に発生する爆発力たる動力を、例えばピストン及びコネクティングロッド等の機械的な伝達経路を経て、例えばクランク軸等を介して動力として出力可能な機関を少なくとも含んでなる概念であり、例えば自動車用の2サイクル或いは4サイクルレシプロエンジン、或いは例えば当該エンジンに加え、当該エンジンの前段又は後段に接続される例えば吸気系又は排気系等を含んでなるエンジンシステム等の形態を採る。   The “internal combustion engine” in the present invention has, for example, a plurality of cylinders, and power as an explosive force generated when various fuels such as gasoline, light oil or alcohol are burned in the combustion chamber of each of the plurality of cylinders. For example, a two-cycle or four-cycle reciprocating engine for automobiles, through a mechanical transmission path such as a piston and a connecting rod, and at least an engine that can output as power via, for example, a crankshaft. Alternatively, for example, an engine system including, for example, an intake system or an exhaust system connected to the front stage or the rear stage of the engine in addition to the engine is employed.

本発明に係る内燃機関には、気筒内部に連通する、例えば排気ポート、排気マニホールド及び主として排気経路を構築する一般的な排気管を含む概念としての排気管が備わり、例えば燃焼ガス又は未燃燃料等を含む排気が導かれる構成となっている。この排気は、例えば三元触媒、NOx吸蔵還元触媒、酸化触媒、又はDPF(Diesel Particulate Filter)等の各種形態、或いはその設置箇所に由来する呼称としてS/C(Start Converter)触媒又はU/F(Under Floor)触媒等の各種形態を採り得る第1の触媒に係る触媒反応により浄化される。   The internal combustion engine according to the present invention is provided with an exhaust pipe as a concept including, for example, an exhaust port, an exhaust manifold, and a general exhaust pipe that mainly constructs an exhaust path, which communicates with the inside of the cylinder, for example, combustion gas or unburned fuel Exhaust gas including the like is guided. This exhaust is, for example, a three-way catalyst, a NOx occlusion reduction catalyst, an oxidation catalyst, or various forms such as a DPF (Diesel Particulate Filter), or a name derived from the installation location of an S / C (Start Converter) catalyst or U / F. (Under Floor) It is purified by a catalytic reaction related to the first catalyst that can take various forms such as a catalyst.

本発明に係る内燃機関の排気熱回収装置には、第1の触媒の上流側において排気管に連通する筒状の、好適には例えば排気管と同様断面視円環状の内筒部が備わる。この筒状の内筒部は、例えば下流側の一端部において、排気を直接的に又は適当な空間を介して間接的に、第1の触媒に導く構成を有している。   The exhaust heat recovery device for an internal combustion engine according to the present invention is provided with a cylindrical inner tube portion that communicates with the exhaust pipe upstream of the first catalyst, and preferably has an annular inner cylinder portion, for example, similar to the exhaust pipe. This cylindrical inner cylinder part has a structure which guides exhaust gas to the first catalyst directly or indirectly through a suitable space, for example, at one end part on the downstream side.

この内筒部は、例えば内筒部と断面視同心円状に配されてなる筒状の外筒部に、空間が介在するように、即ち適当な間隙を隔てて覆われる。この外筒部は、上流側の端部が、少なくとも排気管を介して直接排気が流入しない程度に物理的に閉じられており、且つ下流側の端部において第1の触媒に連通する構成となっている。従って、第1の触媒には、内筒部、及び内筒部と外筒部との間に介在する前述した空間とが少なくとも連通しており、好適には、この内筒部及び空間も相互に連通する構成となっている。   The inner cylinder part is covered with a cylindrical outer cylinder part concentrically arranged in cross section with the inner cylinder part so that a space is interposed, that is, with an appropriate gap. The outer cylinder is physically closed at the upstream end so that exhaust does not flow directly through at least the exhaust pipe, and communicates with the first catalyst at the downstream end. It has become. Therefore, the first catalyst has at least the inner cylinder part and the above-described space interposed between the inner cylinder part and the outer cylinder part in communication with each other. Preferably, the inner cylinder part and the space are also mutually connected. It is configured to communicate with.

尚、本発明における「上流」及び「下流」とは、即ち、正常に流れている状態における(即ち、後述する還流する場合を除く)、排気の流れを基準としてなる方向概念であり、排気の流れからみてより気筒に近い側が上流であり、遠い側が下流として規定される。   In the present invention, “upstream” and “downstream” are directional concepts based on the flow of exhaust in a state of normal flow (that is, excluding the case of recirculation described later). The side closer to the cylinder as viewed from the flow is defined as upstream, and the far side is defined as downstream.

ここで、内筒部からは、所定の分岐位置において還流管が分岐しており、当該分岐位置よりも上流側に位置する合流位置において外筒部の内部と連通している。内筒部を介して導かれる排気の少なくとも一部は、例えば排気の流れに沿った断面において、排気の正常な流れ(即ち、内筒部における排気の流れ)とは言わば逆行するように還流し、係る合流位置において前述した空間に導かれる。   Here, the return pipe branches from the inner cylinder portion at a predetermined branch position, and communicates with the inside of the outer cylinder portion at a merging position located upstream from the branch position. At least a part of the exhaust gas that is guided through the inner cylinder part recirculates so as to reverse the normal flow of the exhaust gas (that is, the exhaust gas flow in the inner cylinder part), for example, in a cross section along the exhaust gas flow. In such a merging position, it is guided to the space described above.

一方、上述したように、この空間は、内筒部と共に第1の触媒に連通しており、且つ外筒部の上流側の端部は閉じられているため、還流管を還流し、空間に導かれた排気は、最終的には第1の触媒に導かれる。即ち、還流管を還流することなく内筒部を流れる排気も、当該空間に還流した排気も、最終的に第1の触媒に流入することとなる。   On the other hand, as described above, this space communicates with the first catalyst together with the inner cylinder portion, and the upstream end portion of the outer cylinder portion is closed. The led exhaust is finally led to the first catalyst. That is, the exhaust gas flowing through the inner cylinder portion without recirculating through the recirculation pipe and the exhaust gas recirculated into the space finally flow into the first catalyst.

一方、本発明に係る内燃機関の排気熱回収装置によれば、この還流管に、例えばステンレス鋼等、例えば蓄熱容量が大きく且つ伝熱性能が相対的に良好な材料等によって少なくとも一部が形成され得る排気熱回収手段が備わり、還流する排気に係る排気熱の回収を行うことが可能に構成されている。   On the other hand, according to the exhaust heat recovery apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, at least a part of the reflux pipe is formed of, for example, stainless steel or the like, for example, a material having a large heat storage capacity and relatively good heat transfer performance. The exhaust heat recovery means can be provided, and the exhaust heat related to the recirculated exhaust gas can be recovered.

尚、本発明において「排気熱の回収を行う」とは、還流される排気から排気熱の一部を奪うことを少なくとも含み、この奪った排気熱の少なくとも一部を、例えば蓄熱手段等により一旦蓄熱した後に、又は直接、例えばLLC(Long Life Coolant)等の冷却水との間で空間輻射や物理的な熱伝達等を含む概念としての熱交換等を行うこと等により当該冷却水に付与すること等も含み得、更には例えば排気熱を機械的エネルギに変換することや、ヒートポンプ及び熱電変換モジュール等によって排気熱から電気エネルギを生成すること等を含む広い概念である。尚、排気と冷却水との間で直接熱交換が行われることによって、排気から排気熱が奪われてもよい。   In the present invention, “recovering exhaust heat” includes at least taking a part of the exhaust heat from the exhaust gas being recirculated, and at least a part of the exhaust heat is temporarily removed by, for example, a heat storage means. After heat storage or directly, for example, heat exchange as a concept including spatial radiation, physical heat transfer, etc. with cooling water such as LLC (Long Life Coolant), etc. This is a broad concept including, for example, converting exhaust heat to mechanical energy, generating electric energy from exhaust heat by a heat pump, a thermoelectric conversion module, and the like. Note that exhaust heat may be taken from the exhaust by performing heat exchange directly between the exhaust and the cooling water.

ここで特に、第1の触媒に係る触媒反応を活性せしめるためには所定の活性温度以上の触媒温度が必要であるから、例えば第1の触媒と排気熱回収手段とが、物理的に直列に配されている場合等には、排気熱を回収することによって、触媒への熱供給が阻害され、例えば冷間時や始動時等において触媒温度が相対的に低下している場合や、触媒温度が活性温度以上であっても不安定である場合等において、エミッションや動力性能の低下を招きかねない。   Here, in particular, in order to activate the catalytic reaction related to the first catalyst, a catalyst temperature equal to or higher than a predetermined activation temperature is required. For example, the first catalyst and the exhaust heat recovery means are physically connected in series. In the case where the catalyst is disposed, the heat supply to the catalyst is hindered by recovering the exhaust heat. For example, when the catalyst temperature is relatively low at the time of cold or starting, the catalyst temperature When the temperature is higher than the activation temperature, the emission and power performance may be degraded.

然るに、本発明に係る内燃機関の排気熱回収装置によれば、排気熱回収手段は、内筒部から分岐して外筒部上流側へ繋がる還流管に設置されている。従って、排気熱回収手段により排気熱が回収された、相対的にみて低温の排気は、上述した空間を第1の触媒へ向かって導かれる過程において、内筒部外壁からの熱輻射によって、或いは内筒部外壁との物理的接触による熱伝達等によって、再度昇温せしめられる。即ち、第1の触媒には、還流管へ分岐することなく内筒部を通過した高温の排気と、排気熱回収手段により排気熱を回収されつつ再度昇温せしめられた排気とが流入することとなる。   However, according to the exhaust heat recovery apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the exhaust heat recovery means is installed in the reflux pipe branched from the inner cylinder portion and connected to the upstream side of the outer cylinder portion. Accordingly, the relatively low-temperature exhaust gas from which the exhaust heat has been recovered by the exhaust heat recovery means is caused by heat radiation from the outer wall of the inner cylinder portion in the process of guiding the above-described space toward the first catalyst, or The temperature is raised again by heat transfer due to physical contact with the outer wall of the inner cylinder portion. That is, the high temperature exhaust gas that has passed through the inner cylinder portion without branching to the reflux pipe and the exhaust gas that has been raised in temperature while recovering the exhaust heat by the exhaust heat recovery means flow into the first catalyst. It becomes.

このため、本発明に係る内燃機関の排気熱回収装置によれば、排気熱回収手段による排気熱の回収を、実践上第1の触媒の昇温が阻害されることによる不具合を顕在化させることなく実行することが可能となる。即ち、第1の触媒に係る触媒暖機と、排気熱の回収とを相互に独立して実行することが可能となり、両者が両立されるのである。   For this reason, according to the exhaust heat recovery apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the exhaust heat recovery by the exhaust heat recovery means is caused to manifest the trouble due to the impediment to the temperature rise of the first catalyst in practice. It becomes possible to execute without. That is, the catalyst warm-up related to the first catalyst and the exhaust heat recovery can be performed independently of each other, and both are compatible.

尚、内筒部及び外筒部の材質、物理形状及び空間的な位置関係は、上述した空間に導かれた排気熱回収後の排気が、少なくとも幾らかなり昇温せしめられた状態で第1の触媒へ導かれ得る限りにおいて何ら限定されない。例えば、内筒部の外壁は、内筒部からの熱輻射がより効率的且つ効果的に行われるように、凹凸や放熱用のフィン等、表面積を増加させ得る形状を有していてもよい。   Note that the material, physical shape, and spatial positional relationship of the inner cylinder part and the outer cylinder part are the first in a state where the exhaust gas after exhaust heat recovery led to the above-described space is at least somewhat heated. There is no limitation as long as it can be led to the catalyst. For example, the outer wall of the inner cylinder part may have a shape that can increase the surface area, such as unevenness and fins for heat dissipation, so that heat radiation from the inner cylinder part is performed more efficiently and effectively. .

本発明の内燃機関の排気熱回収装置の一の態様では、前記内燃機関は、前記分岐位置よりも上流側、且つ前記合流位置よりも下流側の区間において前記内筒部に設置され、前記排気を浄化することが可能な第2の触媒を備える。   In one aspect of the exhaust heat recovery apparatus for an internal combustion engine of the present invention, the internal combustion engine is installed in the inner cylinder portion in a section upstream from the branch position and downstream from the joining position, The 2nd catalyst which can purify is provided.

この態様によれば、内燃機関には、内筒部における、前述した分岐位置よりも上流側、且つ前述した合流位置よりも下流側となる区間において内筒部に設置される、例えば三元触媒、NOx吸蔵還元触媒、酸化触媒、又はDPF等の各種形態、或いはその設置箇所に由来する呼称としてS/C触媒又はU/F触媒等の各種形態を採り得る第2の触媒が備わる。内筒部に流入した排気は、この第2の触媒を通過して排気の浄化がなされた後に内筒部から排出される。   According to this aspect, the internal combustion engine includes, for example, a three-way catalyst installed in the inner cylinder portion in a section of the inner cylinder portion that is upstream from the aforementioned branch position and downstream from the aforementioned merging position. In addition, there is provided a second catalyst that can take various forms such as NOx storage reduction catalyst, oxidation catalyst, or DPF, or various forms such as S / C catalyst or U / F catalyst as a name derived from the installation location. Exhaust gas that has flowed into the inner cylinder portion passes through the second catalyst, and after being purified, the exhaust gas is discharged from the inner cylinder portion.

ここで、第2の触媒が第1の触媒よりも上流側にある点に鑑みれば、好適な一態様として、第2の触媒は三元触媒として構成されるS/C触媒であり、第1の触媒は同じく三元触媒として構成されるU/F触媒である。この場合、第2の触媒によって排気は必要にして十分に浄化され得、第1の触媒は第2の触媒において除去しきれない例えばNOx等を浄化し得るように、その貴金属の使用状態等が決定される。   Here, in view of the fact that the second catalyst is upstream of the first catalyst, as a preferred embodiment, the second catalyst is an S / C catalyst configured as a three-way catalyst, This catalyst is also a U / F catalyst configured as a three-way catalyst. In this case, the exhaust state of the noble metal is used so that the exhaust gas can be sufficiently purified by the second catalyst and the first catalyst can purify, for example, NOx that cannot be completely removed by the second catalyst. It is determined.

この構成においては、排気熱が第2の触媒の暖機に優先的に供されるため、第1の触媒へ流入する排気に係る排気熱は相応に減衰することになり、また、排気熱回収手段により回収可能な排気熱も相応に減少しかねない。その反面、第2の触媒は分岐位置よりも上流側に設置されるため、排気管を介して導かれる排気は、排気熱の回収が行われる以前に第2の触媒を通過する。このため、第2の触媒の暖機は、第1の触媒の暖機よりも更に、実質的には全く、排気熱の回収の影響を受けずに済む。   In this configuration, since the exhaust heat is preferentially provided for warming up the second catalyst, the exhaust heat related to the exhaust gas flowing into the first catalyst is attenuated accordingly, and the exhaust heat recovery is performed. The exhaust heat recoverable by means can also be reduced accordingly. On the other hand, since the second catalyst is installed on the upstream side of the branch position, the exhaust led through the exhaust pipe passes through the second catalyst before the exhaust heat is recovered. For this reason, the warm-up of the second catalyst is substantially completely unaffected by the recovery of the exhaust heat more than the warm-up of the first catalyst.

即ち、この態様によれば、第2の触媒により排気を実践上十分に浄化しつつ、排気から可及的に多くの排気熱を回収し、更には、排気熱の回収が第1の触媒の暖機に与える影響を可及的に低減するといった、実践上極めて高い利益が提供される。   That is, according to this aspect, as much exhaust heat as possible is recovered from the exhaust while the exhaust is practically sufficiently purified by the second catalyst, and further, the exhaust heat is recovered by the first catalyst. Practical benefits such as reducing the impact on warm-up as much as possible are provided.

本発明に係る内燃機関の排気熱回収装置の他の態様では、前記排気熱回収手段は、前記排気熱の回収の少なくとも一部として前記内燃機関の冷却水との間で熱交換を行う。   In another aspect of the exhaust heat recovery apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the exhaust heat recovery means performs heat exchange with cooling water of the internal combustion engine as at least part of the recovery of the exhaust heat.

この態様によれば、排気熱回収手段は、内燃機関の冷却に供される、例えばLLC等の冷却水との間で熱交換を行うことが可能に構成される。この際、冷却水に付与された排気熱は、例えば、ヒータコア等への熱供給等を介して、車室内の暖房等に供される。   According to this aspect, the exhaust heat recovery means is configured to be able to exchange heat with cooling water such as LLC that is used for cooling the internal combustion engine. At this time, the exhaust heat imparted to the cooling water is used for heating the passenger compartment, for example, through heat supply to a heater core or the like.

内燃機関の冷却系統は、このような排気熱の回収の有無とは関係なく設置されるシステムであり、排気熱回収手段との間で熱交換を行い得るように新規に冷却系等の一部を延長又は増設する必要があるか否かによらず、このように既存のシステムの一部を利用する形で排気熱の回収がなされる場合には、排気熱回収手段の物理的、機械的、電気的又は化学的な構成を相対的にみて小さくすることが可能となって、排気熱のより効率的且つ効果的な利用が促進される。   The internal combustion engine cooling system is a system that is installed regardless of whether or not exhaust heat is recovered, and a part of the cooling system or the like is newly installed so that heat can be exchanged with the exhaust heat recovery means. Regardless of whether or not it is necessary to extend or expand the exhaust heat, when exhaust heat is recovered in the form of using a part of the existing system in this way, the physical and mechanical of the exhaust heat recovery means It becomes possible to make the electrical or chemical configuration relatively small, and more efficient and effective utilization of exhaust heat is promoted.

本発明に係る内燃機関の排気熱回収装置の他の態様では、前記還流する排気の流量を制御することが可能な流量制御手段と、前記内燃機関の運転条件に応じて前記流量が変化するように前記流量制御手段を制御する制御手段とを更に具備する。   In another aspect of the exhaust heat recovery apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, flow rate control means capable of controlling the flow rate of the recirculated exhaust gas, and the flow rate changes according to operating conditions of the internal combustion engine. And a control means for controlling the flow rate control means.

内筒部の流路抵抗は、還流管が排気を上流側へ還流させる必要があることに鑑みれば、少なくとも還流管の流路抵抗よりも小さくなり易い。従って、分岐位置から分岐する還流管を還流する排気の量(以下、適宜「還流量」と称する)は、還流管へ流入することなく内筒部を通過する排気の量と較べて小さくなり易く、また相対的にみて所望の特性に制御し難い。   In view of the fact that the reflux pipe needs to return the exhaust gas to the upstream side, the flow resistance of the inner cylinder portion tends to be at least smaller than the flow resistance of the reflux pipe. Therefore, the amount of exhaust gas recirculated through the recirculation pipe branched from the branch position (hereinafter referred to as “recirculation amount” as appropriate) tends to be smaller than the amount of exhaust gas that passes through the inner cylinder portion without flowing into the recirculation pipe. Also, it is difficult to control the desired characteristics relatively.

そこで、この態様では、例えば、電磁開閉弁やバタフライ弁等の形態を採り得る流量制御手段が備わり、例えばECU(Electronic Control Unit:電子制御ユニット)等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成され得る制御手段を介した例えば物理的な、機械的な又は電気的な制御を受けて、排気の流量を可変に制御することが可能に構成される。   Therefore, in this aspect, for example, a flow rate control unit that can take the form of an electromagnetic on-off valve, a butterfly valve, or the like is provided. For example, various processing units such as an ECU (Electronic Control Unit), various controllers, microcomputer devices, and the like. For example, the flow rate of the exhaust gas can be variably controlled by receiving, for example, physical, mechanical, or electrical control via a control unit that can be configured as a computer system or the like.

この際、制御手段は、例えば、第1の触媒の温度、第2の触媒の温度、或いは冷却水の温度等、例えば当該還流量と予め対応付けられてなる内燃機関の各種運転条件に応じて、例えば運転条件を規定する指標値に応じて連続的に、段階的に、又は二値的に排気の還流量を制御する。   At this time, the control means, for example, according to various operating conditions of the internal combustion engine that are associated with the recirculation amount in advance, such as the temperature of the first catalyst, the temperature of the second catalyst, or the temperature of the cooling water. For example, the recirculation amount of the exhaust gas is controlled continuously, stepwise, or in a binary manner according to an index value that defines operating conditions.

従って、この態様によれば、例えば相対的に多い還流量が必要とされる場合には還流量が多くなるように、また、例えば排気を還流させる必要性が低い場合には還流量が相対的に減少するように還流量を制御することが可能となり実践上有益である。   Therefore, according to this aspect, for example, when a relatively large recirculation amount is required, the recirculation amount increases. For example, when the necessity for recirculating exhaust gas is low, the recirculation amount is relatively high. Therefore, it is possible to control the amount of reflux so that it decreases to a minimum.

流量制御手段を備える本発明に係る内燃機関の排気熱回収装置の一の態様では、前記流量制御手段は、前記還流管及び前記内筒部の少なくとも一方に設置され、開閉状態に応じて前記還流管と前記内筒部との間の連通状態を制御する第1の開閉弁を含み、前記制御手段は、前記運転条件に応じて前記第1の開閉弁の開閉状態を制御する。   In an aspect of the exhaust heat recovery apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, comprising the flow rate control means, the flow rate control means is installed in at least one of the return pipe and the inner cylinder portion, and the return according to the open / close state Including a first on-off valve that controls a communication state between the pipe and the inner cylinder portion, and the control means controls the on-off state of the first on-off valve in accordance with the operating condition.

この態様によれば、例えば電磁開閉弁等の形態を採り得る第1の開閉弁の開閉状態に応じて、例えば開弁しているか閉弁しているか等に応じて、還流管と内筒部との間の連通状態が制御される。還流管と内筒部との間の連通状態は、排気の還流量に大きく影響するため、このように流量制御手段が第1の開閉弁を含む場合には、排気の還流量の制御が比較的簡便にして可能となる。   According to this aspect, for example, depending on whether the first on-off valve is open or closed, which can take the form of an electromagnetic on-off valve, for example, depending on whether the valve is open or closed, the return pipe and the inner cylinder portion The communication state between is controlled. Since the communication state between the reflux pipe and the inner cylinder part greatly affects the exhaust gas recirculation amount, the control of the exhaust gas recirculation amount is compared when the flow control means includes the first on-off valve. It is possible to make it simple and convenient.

尚、「連通状態」とは、還流管と内筒部との間の連通面積に限定されるものではなく、還流管及び内筒部の少なくとも一方に係り、還流管における排気の還流量を規定する状態を広く含んでなる概念である。即ち、連通状態とは、例えば、還流管と内筒部との間の連通面積に加え、更に分岐位置よりも下流側における内筒部の開口面積等をも含む趣旨である。例えば、前述した流路抵抗等に鑑みれば、この開口面積が大きければ、同一の連通面積であっても還流量は小さくなり得る。   The “communication state” is not limited to the communication area between the reflux pipe and the inner cylinder part, but relates to at least one of the reflux pipe and the inner cylinder part, and defines the exhaust gas recirculation amount in the reflux pipe. It is a concept that includes a wide range of situations. That is, the communication state is intended to include, for example, the opening area of the inner cylinder portion on the downstream side of the branch position in addition to the communication area between the reflux pipe and the inner cylinder portion. For example, in view of the above-described channel resistance and the like, if the opening area is large, the reflux amount can be small even if the communication area is the same.

流量制御手段を備えた本発明に係る内燃機関の排気熱回収装置の他の態様では、前記流量制御手段は、前記還流管及び前記外筒部の少なくとも一方に設置され、開閉状態に応じて前記還流管と前記外筒部との間の連通状態を制御する第2の開閉弁を含み、前記制御手段は、前記運転条件に応じて前記第2の開閉弁の開閉状態を制御する。   In another aspect of the exhaust heat recovery apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, comprising the flow rate control means, the flow rate control means is installed in at least one of the return pipe and the outer cylinder part, and the It includes a second on-off valve that controls the communication state between the reflux pipe and the outer cylinder portion, and the control means controls the on-off state of the second on-off valve according to the operating condition.

この態様によれば、例えば電磁開閉弁の形態を採り得る第2の開閉弁の開閉状態に応じて、例えば開弁しているか閉弁しているか等に応じて、還流管と外筒部との間の連通状態が制御される。還流管と外筒部との間の連通状態は、排気の還流量に大きく影響するため、このように流量制御手段が第2の開閉弁を含む場合には、排気の還流量の制御が比較的簡便にして可能となる。   According to this aspect, for example, depending on whether the second on-off valve is open or closed, which can take the form of an electromagnetic on-off valve, for example, depending on whether the valve is open or closed, The communication state between is controlled. Since the communication state between the reflux pipe and the outer cylinder part greatly affects the exhaust gas recirculation amount, the control of the exhaust gas recirculation amount is compared when the flow control means includes the second on-off valve. It is possible to make it simple and convenient.

尚、内筒部、還流管及び外筒部は、夫々相互に連通しているから、例えば、第2の開閉弁によって、上述した第1の開閉弁の機能を代替することも可能であり、また上述した第1の開閉弁によってこの第2の開閉弁の機能を代替することも可能である。但し、第1及び第2の開閉弁の両方が備わる場合には、より確実に排気の還流を抑止することが可能であり、好適である。   In addition, since the inner cylinder part, the reflux pipe, and the outer cylinder part are in communication with each other, for example, the function of the first on-off valve described above can be replaced by the second on-off valve. The function of the second on-off valve can be replaced by the first on-off valve described above. However, when both the first and second on-off valves are provided, it is possible to more reliably suppress exhaust gas recirculation, which is preferable.

尚、このように第1及び第2の開閉弁の両方が備わる場合には、第1の開閉弁は還流管における排気熱回収手段よりも下流側(還流する排気を基準とすれば上流側)に、例えば分岐位置近傍に設置され、第2の開閉弁は還流管における排気熱回収手段よりも上流側(還流する排気を基準とすれば下流側)に、例えば合流位置近傍に設置されてもよい。   When both the first and second on-off valves are provided in this way, the first on-off valve is downstream of the exhaust heat recovery means in the reflux pipe (upstream if the recirculated exhaust is used as a reference). For example, the second on-off valve may be installed in the vicinity of the branch position, and the second on-off valve may be installed upstream of the exhaust heat recovery means in the reflux pipe (on the downstream side when the refluxed exhaust is used as a reference), for example, in the vicinity of the merge position. Good.

流量制御手段を備えた本発明に係る内燃機関の排気熱回収装置の他の態様では、前記第1の触媒の温度を特定する第1の特定手段を具備し、前記制御手段は、前記特定された第1の触媒の温度が所定値未満である場合に、前記排気が前記還流管を還流しないように前記流量制御手段を制御する。   In another aspect of the exhaust heat recovery apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, comprising a flow rate control means, it comprises first specifying means for specifying the temperature of the first catalyst, and the control means is specified. When the temperature of the first catalyst is lower than a predetermined value, the flow rate control means is controlled so that the exhaust does not recirculate through the reflux pipe.

この態様によれば、例えばECU等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成され得る第1の特定手段により特定される第1の触媒の温度が、例えば、触媒活性温度或いは予め第1の触媒が実践上十分に効果的に動作し得るものとして設定されてなる温度等として規定される所定値未満である場合に、制御手段によって、排気が還流管を還流しないように流量制御手段が制御される。即ち、排気の還流が禁止される。従って、第1の触媒には、内筒部を介して導かれた排気が支配的に流入し、第1の触媒の暖機が促進される。   According to this aspect, the temperature of the first catalyst specified by the first specifying means that can be configured as various processing units such as an ECU, various controllers or various computer systems such as a microcomputer device is, for example, the catalyst activation temperature. Alternatively, when the first catalyst is lower than a predetermined value defined as a temperature or the like set in advance so that the first catalyst can operate sufficiently effectively in practice, the control means prevents the exhaust from recirculating through the recirculation pipe. The flow rate control means is controlled. That is, exhaust gas recirculation is prohibited. Accordingly, the exhaust gas guided through the inner cylinder portion predominantly flows into the first catalyst, and warming up of the first catalyst is promoted.

尚、このように第1の触媒の暖機を優先した場合、排気熱の回収が行われ得ないから、回収された排気熱を二次的に利用する、例えばヒータ等の二次装置の動作が阻害されかねない。然るに、この態様では、あくまで排気熱の回収を行いつつ第1の触媒に暖機に供し得るだけの十分な熱供給を行うことが可能であることに変わりはなく、選択肢の一として敢えて第1の触媒の暖機が最優先されているに過ぎない。   If priority is given to warming up the first catalyst in this way, exhaust heat cannot be recovered, so the recovered exhaust heat is used secondarily, for example, the operation of a secondary device such as a heater. Can be hindered. However, in this aspect, it is possible to supply heat enough to warm up the first catalyst while recovering exhaust heat to the last. The warming up of the catalyst is only a top priority.

従って、例えば、相対的にみて緊急度の高い排気熱の回収要求がなされた場合には、第1の触媒の暖機を、少なくとも第1の触媒の温度低下を、実践上不具合が生じ得る程度に顕在化させることなく継続しつつ、速やかに排気熱の回収を行うことも可能である。即ち、例えば第1の触媒を暖機するために排気熱の回収を停止せざるを得ない場合と比較して、この態様は明らかに有利に構成される。   Therefore, for example, when a relatively urgent exhaust heat recovery request is made, the first catalyst is warmed up, at least the temperature of the first catalyst is lowered, and a practical problem may occur. It is also possible to quickly recover the exhaust heat while continuing without making it manifest. That is, for example, this aspect is clearly advantageous compared to the case where exhaust heat recovery must be stopped to warm up the first catalyst.

尚、本発明に係る「特定」とは、例えば、何らかの検出手段を介して直接的に又は間接的に物理的数値又は物理的数値に対応する電気信号等として検出すること、予め然るべき記憶手段等に記憶されたマップ等から該当する数値を選択又は推定すること、それら検出された物理的数値若しくは電気信号又は選択若しくは推定された数値等から、予め設定されたアルゴリズムや計算式等に従った論理演算、数値演算、又は電気的若しくは機械的な制御の結果として導出すること、或いはこのように検出、選択、推定又は導出された値等を単に電気信号等として取得すること等を包括する広い概念である。このような概念の範囲内において、第1の特定手段は、例えば、第1の触媒の上流又は下流に設けられた温度センサによって検出される温度を例えば電気信号等として取得すること等により第1の触媒の温度を特定する。   The “specific” according to the present invention means, for example, detecting directly or indirectly as a physical numerical value or an electrical signal corresponding to the physical numerical value through some detecting means, appropriate storage means, etc. Select or estimate the corresponding numerical value from the map etc. stored in the above, and the logic according to the preset algorithm or calculation formula from the detected physical numerical value or electrical signal or the selected or estimated numerical value A broad concept encompassing derivation as a result of computation, numerical computation, or electrical or mechanical control, or simply obtaining a value detected, selected, estimated or derived as an electrical signal, etc. It is. Within the scope of such a concept, the first specifying means obtains the temperature detected by, for example, a temperature sensor provided upstream or downstream of the first catalyst, for example, as an electric signal, etc. The temperature of the catalyst is specified.

流量制御手段を備えた本発明に係る内燃機関の排気熱回収装置の他の態様では、前記内燃機関は、前記分岐位置よりも上流側、且つ前記合流位置よりも下流側の区間において前記内筒部に設置され、前記排気を浄化することが可能な第2の触媒を備え、前記内燃機関の排気熱回収装置は、前記第2の触媒の温度を特定する第2の特定手段を更に具備し、前記制御手段は、前記特定された第2の触媒の温度が所定値以上である場合に、前記排気が前記還流管を還流するように前記流量制御手段を制御する。   In another aspect of the exhaust heat recovery apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, comprising the flow rate control means, the internal combustion engine is located in the section upstream of the branch position and downstream of the junction position. Provided with a second catalyst capable of purifying the exhaust, and the exhaust heat recovery device for the internal combustion engine further includes a second specifying means for specifying the temperature of the second catalyst. The control means controls the flow rate control means so that the exhaust gas recirculates through the reflux pipe when the temperature of the specified second catalyst is equal to or higher than a predetermined value.

この態様によれば、例えばECU等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成され得る第2の特定手段により特定される第2の触媒の温度が、例えば、第2の触媒を熱負荷により故障、損傷又は損壊させかねない程度に高い温度等として規定される所定値以上である場合に、制御手段によって、排気が還流管を還流するように流量制御手段が制御される。   According to this aspect, for example, the temperature of the second catalyst specified by the second specifying unit that can be configured as various processing units such as an ECU, various controllers or various computer systems such as a microcomputer device, The flow rate control means is controlled by the control means so that the exhaust gas recirculates through the recirculation pipe when the temperature is higher than a predetermined value defined as a temperature that is high enough to cause failure, damage or damage of the catalyst due to heat load. .

この際、第2の触媒が設置された内筒部の外壁部及び第2の触媒の外壁部には、還流管を介して相対的に冷却されてなる排気が接触し、当該外壁部との熱交換により第2の触媒に流入する排気の温度、及び第2の触媒の温度が低下するため、第2の触媒を過剰な熱負荷から防護することが可能となる。内燃機関が第2の触媒を備える場合、第2の触媒には排気管を介して排気が直接供給され、第2の触媒は比較的高温に晒され易いため、このように熱負荷に対する防護がなされることにより高い利益が提供される。   At this time, the outer wall portion of the inner cylinder portion where the second catalyst is installed and the outer wall portion of the second catalyst are in contact with the exhaust gas relatively cooled via the reflux pipe, and the outer wall portion is in contact with the outer wall portion. Since the temperature of the exhaust gas flowing into the second catalyst and the temperature of the second catalyst are reduced by heat exchange, the second catalyst can be protected from an excessive heat load. When the internal combustion engine includes the second catalyst, exhaust gas is directly supplied to the second catalyst via the exhaust pipe, and the second catalyst is easily exposed to a relatively high temperature. High profit is provided by being made.

流量制御手段を備えた本発明に係る内燃機関の排気熱回収装置の他の態様では、前記内燃機関の冷却水の温度を特定する第3の特定手段を更に具備し、前記排気熱回収手段は、前記排気熱の回収の少なくとも一部として前記冷却水との間で熱交換を行い、前記制御手段は、前記特定された冷却水の温度が所定値以上である場合に、前記排気が前記還流管を還流しないように前記流量制御手段を制御する。   In another aspect of the exhaust heat recovery apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, comprising a flow rate control means, further comprising a third specifying means for specifying the temperature of the cooling water of the internal combustion engine, wherein the exhaust heat recovery means Heat exchange is performed with the cooling water as at least a part of the recovery of the exhaust heat, and the control means is configured such that when the temperature of the specified cooling water is equal to or higher than a predetermined value, the exhaust is recirculated. The flow rate control means is controlled so as not to reflux the pipe.

この態様によれば、例えばECU等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成され得る第3の特定手段により特定される冷却水の温度が、例えば上述した二次装置の動作を賄い得る程度に高い温度等として規定される所定値以上である場合に、制御手段によって、排気が還流管を還流しないように流量制御手段が制御される。即ち、排気の還流が禁止される。   According to this aspect, for example, the temperature of the cooling water specified by the third specifying means that can be configured as various processing units such as an ECU, various controllers or various computer systems such as a microcomputer device, The flow rate control means is controlled by the control means so that the exhaust gas does not recirculate through the recirculation pipe when the temperature is equal to or higher than a predetermined value defined as a temperature that is high enough to cover the operation. That is, exhaust gas recirculation is prohibited.

熱交換により冷却水に直接又は間接的に付与された排気熱は、冷却水の温度が例えば二次装置を駆動し得る程度に担保されている場合には結局、例えばラジエータ等の放熱手段を介して大気中に放熱されるだけであり、実質的には有意な効果が得られ難い。また、当該放熱手段の負荷の増大が顕在化し易い。更には、回収される熱量が大きければ、冷却水の沸騰及びそれに伴う内燃機関のオーバーヒートを招きかねない。   Exhaust heat directly or indirectly applied to the cooling water by heat exchange is, for example, when the temperature of the cooling water is secured to such an extent that the secondary device can be driven, for example, via a heat radiating means such as a radiator. Therefore, it is difficult to obtain a significant effect. In addition, an increase in the load of the heat radiating means tends to become obvious. Furthermore, if the amount of recovered heat is large, boiling of the cooling water and accompanying overheating of the internal combustion engine may be caused.

従って、このように冷却水の温度に基づいて流量制御手段の動作が制御されることにより、内燃機関の安全性を担保しつつ、排気熱の回収をより効率的且つ効果的に行うことが可能となる。   Therefore, by controlling the operation of the flow rate control means based on the temperature of the cooling water in this way, it is possible to recover the exhaust heat more efficiently and effectively while ensuring the safety of the internal combustion engine. It becomes.

本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。   Such an operation and other advantages of the present invention will become apparent from the embodiments described below.

<発明の実施形態>
<実施形態の構成>
始めに、図1を参照して、本発明の一実施形態に係るエンジンシステム10の構成について説明する。ここに、図1は、エンジンシステム10の模式図である。
<Embodiment of the Invention>
<Configuration of Embodiment>
First, the configuration of an engine system 10 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic diagram of the engine system 10.

図1において、エンジンシステム10は、図示せぬ車両に搭載され、ECU100及びエンジン200を備える。   In FIG. 1, an engine system 10 is mounted on a vehicle (not shown) and includes an ECU 100 and an engine 200.

ECU100は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)等を備え、エンジン200の動作全体を制御することが可能に構成された電子制御ユニットであり、本発明に係る「第1の特定手段」、「第2の特定手段」、「第3の特定手段」及び「制御手段」の一例である。ECU100は、ROMに格納された制御プログラムに従って、後述する排気熱回収制御を実行することが可能に構成される。   The ECU 100 is an electronic control unit that includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and the like, and is configured to be able to control the entire operation of the engine 200. It is an example of “first specifying means”, “second specifying means”, “third specifying means”, and “control means”. The ECU 100 is configured to be able to execute exhaust heat recovery control described later according to a control program stored in the ROM.

エンジン200は、車両の動力源として機能するガソリンエンジンであり、本発明に係る「内燃機関」の一例である。エンジン200は、シリンダ201内にその一部たる点火プラグの一部が露出してなる点火装置202の点火動作により混合気を爆発させると共に、爆発力に応じて生じるピストン203の往復運動を、コネクションロッド204を介してクランクシャフト205の回転運動に変換することが可能に構成されている。また、クランクシャフト205近傍には、クランクシャフト205の回転位置を検出するクランクポジションセンサ206が設置されている。クランクポジションセンサ206は、ECU100と電気的に接続されており、ECU100は、クランクポジションセンサ206によって検出されたクランクシャフト205の回転位置に基づいて、点火装置202の点火時期等を制御することが可能に構成されている。また、ECU100は、クランクシャフト205の回転位置に基づいてエンジン200の機関回転数Neを算出することが可能に構成されている。以下に、エンジン200の要部構成を、その動作の一部と共に説明する。   The engine 200 is a gasoline engine that functions as a power source for a vehicle, and is an example of an “internal combustion engine” according to the present invention. The engine 200 causes the air-fuel mixture to explode by the ignition operation of the ignition device 202 in which a part of the spark plug that is part of the cylinder 201 is exposed, and the reciprocating motion of the piston 203 that occurs according to the explosion force It can be converted into a rotational motion of the crankshaft 205 via the rod 204. A crank position sensor 206 that detects the rotational position of the crankshaft 205 is installed in the vicinity of the crankshaft 205. The crank position sensor 206 is electrically connected to the ECU 100, and the ECU 100 can control the ignition timing of the ignition device 202 based on the rotational position of the crankshaft 205 detected by the crank position sensor 206. It is configured. Further, the ECU 100 is configured to be able to calculate the engine speed Ne of the engine 200 based on the rotational position of the crankshaft 205. Below, the principal part structure of the engine 200 is demonstrated with a part of the operation | movement.

シリンダ201内における燃料の燃焼に際し、外部から吸入された空気は吸気管207を通過し、吸気ポート213において、インジェクタ214から噴射された燃料と混合されて前述の混合気となる。燃料は、燃料タンク215に貯留されており、フィードポンプ217の作用によりデリバリパイプ216を介してインジェクタ214に圧送供給されている。インジェクタ214は、ECU100と電気的に接続されており、この供給される燃料を、ECU100の制御に従って吸気ポート213に噴射することが可能に構成されている。   When the fuel in the cylinder 201 is burned, the air sucked from the outside passes through the intake pipe 207 and is mixed with the fuel injected from the injector 214 at the intake port 213 to become the above-mentioned air-fuel mixture. The fuel is stored in the fuel tank 215 and is pumped and supplied to the injector 214 via the delivery pipe 216 by the action of the feed pump 217. The injector 214 is electrically connected to the ECU 100, and is configured to be able to inject the supplied fuel into the intake port 213 according to the control of the ECU 100.

シリンダ201内部と吸気管207とは、吸気バルブ218の開閉によって連通状態が制御されている。シリンダ201内部で燃焼した混合気は排気となり吸気バルブ218の開閉に連動して開閉する排気バルブ219の開弁時に排気ポート220を介して排気管221に導かれる。   The communication state between the inside of the cylinder 201 and the intake pipe 207 is controlled by opening and closing the intake valve 218. The air-fuel mixture combusted in the cylinder 201 becomes exhaust gas and is guided to the exhaust pipe 221 via the exhaust port 220 when the exhaust valve 219 that opens and closes in conjunction with opening and closing of the intake valve 218 is opened.

吸気管207上には、クリーナ208が配設されており、外部から吸入される空気が浄化される構成となっている。また、吸気管207上にはエアフローメータ209が配設されている。エアフローメータ209は、ホットワイヤー式と称される形態を有しており、吸入された空気の質量流量(即ち、吸入空気量)を直接検出することが可能に構成されている。尚、エアフローメータ209は、ECU100と電気的に接続されており、検出された吸入空気の質量流量は、ECU100によって絶えず或いは一定又は不定の周期で把握される構成となっている。   A cleaner 208 is disposed on the intake pipe 207 to purify air sucked from the outside. An air flow meter 209 is disposed on the intake pipe 207. The air flow meter 209 has a form called a hot wire type, and is configured to be able to directly detect the mass flow rate of the sucked air (that is, the intake air amount). The air flow meter 209 is electrically connected to the ECU 100, and the detected mass flow rate of the intake air is grasped by the ECU 100 continuously or at a constant or indefinite period.

吸気管207には更に、吸入空気量を調節可能なスロットルバルブ210が配設されている。このスロットルバルブ210は、スロットルバルブモータ211により開閉駆動される構成となっており、スロットルポジションセンサ212によって、その開閉状態を表すスロットル開度が検出される構成となっている。   The intake pipe 207 is further provided with a throttle valve 210 that can adjust the amount of intake air. The throttle valve 210 is configured to be opened / closed by a throttle valve motor 211, and a throttle opening degree indicating the opened / closed state is detected by a throttle position sensor 212.

尚、スロットルポジションセンサ212は、ECU100と電気的に接続されており、検出されたスロットル開度は絶えず、或いは一定又は不定の周期でECU100に把握される構成となっている。また、ECU100は、不図示のアクセルポジションセンサによって検出されるアクセル開度に基づいてスロットルバルブモータ211の駆動状態を制御する。   Note that the throttle position sensor 212 is electrically connected to the ECU 100, and the detected throttle opening degree is constantly recognized by the ECU 100 at a constant or indefinite period. Further, the ECU 100 controls the driving state of the throttle valve motor 211 based on an accelerator opening detected by an unillustrated accelerator position sensor.

尚、スロットルバルブ210は、ECU100により制御されたスロットルバルブモータ211の駆動力により駆動される電子制御式のスロットルバルブであり、スロットル開度は、ECU100によって、運転者の意思(即ち、アクセル開度)とは無関係に制御され得る。   The throttle valve 210 is an electronically controlled throttle valve that is driven by the driving force of the throttle valve motor 211 controlled by the ECU 100. The throttle opening is determined by the ECU 100 according to the driver's intention (that is, the accelerator opening). ) Can be controlled independently.

排気管221には、S/C触媒223が設置されている。S/C触媒223は、エンジン200から排出されるCO(一酸化炭素)、HC(炭化水素)、及びNOx(窒素酸化物)を夫々浄化することが可能に構成された三元触媒であり、本発明に係る「第2の触媒」の一例である。S/C触媒223近傍には、S/C触媒223の温度たる触媒温度Tscを検出することが可能に構成された温度センサ224が設置されている。温度センサ224は、ECU100と電気的に接続されており、検出された触媒温度Tscは、ECU100によって絶えず、或いは一定又は不定の周期で把握される構成となっている。   An S / C catalyst 223 is installed in the exhaust pipe 221. The S / C catalyst 223 is a three-way catalyst configured to be able to purify CO (carbon monoxide), HC (hydrocarbon), and NOx (nitrogen oxide) discharged from the engine 200, It is an example of a “second catalyst” according to the present invention. In the vicinity of the S / C catalyst 223, a temperature sensor 224 configured to detect the catalyst temperature Tsc that is the temperature of the S / C catalyst 223 is installed. The temperature sensor 224 is electrically connected to the ECU 100, and the detected catalyst temperature Tsc is grasped by the ECU 100 constantly or at a constant or indefinite period.

排気管221には更に、U/F触媒225が設置されている。U/F触媒225は、車両の床下に設置される、S/C触媒223と同様エンジン200から排出されるCO、HC及びNOxを夫々浄化することが可能に構成された三元触媒であり、本発明に係る「第1の触媒」の一例である。また、U/F触媒225近傍には、U/F触媒225の温度たる触媒温度Tufを検出することが可能に構成された温度センサ226が設置されている。温度センサ226は、ECU100と電気的に接続されており、検出された触媒温度Tufは、ECU100によって絶えず、或いは一定又は不定の周期で把握される構成となっている。尚、S/C触媒223及びU/F触媒225周辺部分の詳細な構成については、後に図2を参照する形で詳述する。   A U / F catalyst 225 is further installed in the exhaust pipe 221. The U / F catalyst 225 is a three-way catalyst installed under the floor of the vehicle and configured to purify CO, HC and NOx discharged from the engine 200 in the same manner as the S / C catalyst 223. It is an example of a “first catalyst” according to the present invention. Further, in the vicinity of the U / F catalyst 225, a temperature sensor 226 configured to detect the catalyst temperature Tuf, which is the temperature of the U / F catalyst 225, is installed. The temperature sensor 226 is electrically connected to the ECU 100, and the detected catalyst temperature Tuf is grasped by the ECU 100 constantly or at a constant or indefinite period. The detailed configuration of the peripheral portions of the S / C catalyst 223 and the U / F catalyst 225 will be described in detail later with reference to FIG.

排気管221には、空燃比センサ222が配設されている。空燃比センサ222は、排気ポート220を介して排出される排気ガスから、エンジン200の空燃比を検出することが可能に構成されている。空燃比センサ222は、ECU100と電気的に接続されており、検出された空燃比は、ECU100によって絶えず、或いは一定又は不定の周期で把握される構成となっている。   An air-fuel ratio sensor 222 is disposed in the exhaust pipe 221. The air-fuel ratio sensor 222 is configured to detect the air-fuel ratio of the engine 200 from the exhaust gas discharged through the exhaust port 220. The air-fuel ratio sensor 222 is electrically connected to the ECU 100, and the detected air-fuel ratio is grasped by the ECU 100 constantly or at a constant or indefinite period.

また、シリンダ201を収容するシリンダブロックに設置されたウォータージャケットには、エンジン200を冷却するための冷却水(即ち、LLC)の温度(以下、適宜「冷却水温」と称する)Twを検出するための温度センサ227が配設されている。温度センサ227は、ECU100と電気的に接続されており、検出された冷却水温Twは、ECU100によって絶えず或いは一定又は不定の周期で把握される構成となっている。   In addition, a water jacket installed in a cylinder block that accommodates the cylinder 201 is used to detect a temperature (hereinafter referred to as “cooling water temperature”) Tw of cooling water (that is, LLC) for cooling the engine 200. Temperature sensor 227 is provided. The temperature sensor 227 is electrically connected to the ECU 100, and the detected cooling water temperature Tw is grasped by the ECU 100 constantly or at a constant or indefinite period.

エンジン200の冷却水は、このウォータージャケットを循環経路の一部として含みつつ、更にエンジン200における所定の冷却対象部位が冷却されるように、例えば電動ウォータポンプ等の圧送手段により循環供給されており、その循環過程において、例えば後述する排気熱回収装置300との間で熱交換を行うことが可能に構成される。   The cooling water of the engine 200 is circulated and supplied by, for example, a pumping means such as an electric water pump so that a predetermined cooling target portion of the engine 200 is cooled while including the water jacket as a part of the circulation path. In the circulation process, for example, heat exchange can be performed with an exhaust heat recovery device 300 described later.

尚、この冷却水は、不図示のヒータコアとの間でも熱交換を行うことが可能に構成されている。このヒータコアでは、冷却水から取得された熱によって、空調ダクト(不図示)内に吸引された空気が昇温せしめられる。この昇温せしめられた空気は、例えばデフロスタやレジスタ等の空調吹き出し口から車室内へ吹き出される。即ち、本実施形態において、エンジン200の冷却水は、車室内の暖房に供される暖房装置等、排気熱を利用する二次装置に対する熱供給源として機能する。   The cooling water is configured to be able to exchange heat with a heater core (not shown). In this heater core, the temperature of the air sucked into the air conditioning duct (not shown) is raised by the heat acquired from the cooling water. The heated air is blown into the passenger compartment from an air-conditioning outlet such as a defroster or a register. That is, in the present embodiment, the cooling water of the engine 200 functions as a heat supply source for a secondary device that uses exhaust heat, such as a heating device that is used for heating the passenger compartment.

エンジンシステム10には更に、排気熱回収装置300が備わり、排気熱の一部を回収することが可能に構成されている。ここで、図2を参照し、排気熱回収装置300の詳細な構成について説明する。ここに、図2は、排気熱回収装置300の構成を概念的に表してなる概略構成図である。尚、同図において、図1と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。   The engine system 10 is further provided with an exhaust heat recovery device 300 so that a part of the exhaust heat can be recovered. Here, the detailed configuration of the exhaust heat recovery apparatus 300 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic configuration diagram conceptually showing the configuration of the exhaust heat recovery apparatus 300. In the figure, the same reference numerals are given to the same portions as those in FIG. 1, and the description thereof will be omitted as appropriate.

図2において、排気熱回収装置300は、排気管221における前述したS/C触媒223及びU/F触媒225の周辺部に設けられ、排気管221を介して導かれる排気の排気熱を蓄熱し、更にこの蓄熱された排気熱の少なくとも一部を、熱交換によりエンジン200の冷却水に付与することによって排気熱の回収を行うことが可能に構成されてなる、本発明に係る「内燃機関の排気熱回収装置」の一例である。   In FIG. 2, the exhaust heat recovery apparatus 300 is provided in the exhaust pipe 221 around the S / C catalyst 223 and the U / F catalyst 225 described above, and stores the exhaust heat of the exhaust led through the exhaust pipe 221. Furthermore, it is possible to recover exhaust heat by applying at least a part of the stored exhaust heat to the cooling water of the engine 200 by heat exchange. It is an example of an “exhaust heat recovery device”.

排気熱回収装置300は、内筒部310、外筒部320、還流管330、熱交換器340、第1制御弁350及び第2制御弁360を備える。   The exhaust heat recovery apparatus 300 includes an inner cylinder part 310, an outer cylinder part 320, a reflux pipe 330, a heat exchanger 340, a first control valve 350, and a second control valve 360.

内筒部310は、上流側の端部が排気管221と図示せぬフランジ等を介して接続されることによって排気管221と連通しており、下流側の端部が外筒部320の内部に開口してなる金属製の筒状部材である。また、内筒部310には、上述したS/C触媒223が設置されており、排気管221を介して導かれた排気は、S/C触媒223にて浄化された後、下流側の端部から放出される構成となっている。   The inner cylinder part 310 communicates with the exhaust pipe 221 by connecting the upstream end part to the exhaust pipe 221 via a flange (not shown) and the like, and the downstream end part is inside the outer cylinder part 320. It is a metal cylindrical member formed by opening in the. In addition, the S / C catalyst 223 described above is installed in the inner cylinder portion 310, and the exhaust led through the exhaust pipe 221 is purified by the S / C catalyst 223, and then the downstream end. It is the structure discharged | emitted from a part.

外筒部320は、紙面と直交する断面で見た場合に内筒部310と同心円状をなし、内筒部310と空間(以下、適宜「還流空間」と称する)を隔てて内筒部310全体を収容してなる金属製の筒状部材である。外筒部320の上流側の端部は、例えば内筒部310が排気管221と連通すべく貫通してなるフランジ等によって物理的に閉じられており、下流側の端部において、U/F触媒225と連通している。即ち、前述した還流空間は、U/F触媒225と連通している。   The outer cylindrical portion 320 is concentric with the inner cylindrical portion 310 when viewed in a cross section orthogonal to the paper surface, and the inner cylindrical portion 310 is separated from the inner cylindrical portion 310 by a space (hereinafter referred to as “reflux space” as appropriate). It is a metal cylindrical member which accommodates the whole. The upstream end portion of the outer cylindrical portion 320 is physically closed by, for example, a flange that penetrates the inner cylindrical portion 310 so as to communicate with the exhaust pipe 221, and the U / F at the downstream end portion. The catalyst 225 is in communication. That is, the above-described reflux space communicates with the U / F catalyst 225.

還流管330は、内筒部310における、S/C触媒223の下流側で設定された分岐位置(符号省略)において内筒部310から分岐してなる管状部材である。還流管330は、当該分岐位置を始点として、外筒部320における、S/C触媒223よりも上流側で設定された合流位置(符号省略)において外筒部320に接続され、且つ外筒部320に連通する構成となっている。   The reflux pipe 330 is a tubular member that branches off from the inner cylinder portion 310 at a branch position (reference numeral omitted) set on the inner cylinder portion 310 on the downstream side of the S / C catalyst 223. The reflux pipe 330 is connected to the outer cylinder part 320 at the junction position (reference numeral omitted) set on the upstream side of the S / C catalyst 223 in the outer cylinder part 320, starting from the branch position. 320 is configured to communicate with 320.

排気熱回収器340は、還流管330上に設けられ、還流管を流れる排気から排気熱を回収することが可能に構成された、本発明に係る「排気熱回収手段」の一例である。排気熱回収器340は、蓄熱材としてのステンレス鋼製のマトリクス部材(或いはメッシュ部材)が複数積層された構成を有しており、排気がこのマトリクス部材を通過する際に、排気からの熱伝達を介して排気熱の少なくとも一部を奪うことが可能に構成されている。また、排気熱回収器340は、排気抵抗の大きさが実践上顕在化することのないように、その流動損失や圧力損失が決定されている。   The exhaust heat recovery unit 340 is an example of the “exhaust heat recovery means” according to the present invention, which is provided on the reflux pipe 330 and configured to recover the exhaust heat from the exhaust gas flowing through the reflux pipe. The exhaust heat recovery unit 340 has a configuration in which a plurality of stainless steel matrix members (or mesh members) as heat storage materials are stacked, and heat transfer from the exhaust gas when the exhaust gas passes through the matrix member. It is possible to take away at least a part of the exhaust heat through the air. Further, the flow loss and the pressure loss of the exhaust heat recovery unit 340 are determined so that the magnitude of the exhaust resistance does not become practical.

この排気熱回収器340における、マトリクス部材の周囲には、エンジン200の冷却水配管(図示略)が張り巡らされている。この冷却水配管は、排気熱回収器340(顕著にはマトリクス部材)と冷却水との間で十分な熱交換を行うことが可能に設置されており、マトリクス部材によって奪われ、蓄熱されてなる排気熱は、冷却水へ可及的に効率的に付与され、排気熱の回収が行われる構成となっている。   In the exhaust heat recovery unit 340, a cooling water pipe (not shown) of the engine 200 is stretched around the matrix member. The cooling water pipe is installed so that sufficient heat exchange can be performed between the exhaust heat recovery unit 340 (remarkably the matrix member) and the cooling water, and is deprived by the matrix member to store heat. The exhaust heat is applied to the cooling water as efficiently as possible, and the exhaust heat is collected.

尚、この冷却水配管は、前述したウォータージャケット等冷却水循環系統と連通する冷却水管227Aから流入し、同様に冷却水循環系統に連通する冷却水管227Bへと排出される構成となっている。また、エンジン200の冷却水は、上述したように、例えば車室内を暖房するためのヒータ装置等、各種の二次装置(図示略)の熱源として利用される構成となっている。尚、排気熱回収器340の構成は、排気熱を冷却水へ付与することにより排気熱の回収を行い得る限りにおいて何ら限定されない。   The cooling water pipe is configured to flow from the cooling water pipe 227A communicating with the above-described cooling water circulation system such as the water jacket and similarly discharged to the cooling water pipe 227B communicating with the cooling water circulation system. Further, as described above, the cooling water of the engine 200 is configured to be used as a heat source of various secondary devices (not shown) such as a heater device for heating the vehicle interior. The configuration of the exhaust heat recovery unit 340 is not limited as long as the exhaust heat can be recovered by applying the exhaust heat to the cooling water.

第1制御弁350は、内筒部310における上述した分岐位置に設置された電磁開閉弁であり、本発明に係る「流量制御手段」及び「第1の開閉弁」の一例である。   The first control valve 350 is an electromagnetic on-off valve installed at the above-described branch position in the inner cylinder portion 310, and is an example of the “flow control means” and the “first on-off valve” according to the present invention.

第1制御弁350は、その開閉状態として全開状態及び全閉状態を採ることが可能に構成されており、全開状態において、内筒部310と還流管330とを相互に連通させると共に、全閉状態において内筒部310と還流管330との連通を遮断することが可能に構成される。第1制御弁350は、図2においては不図示のECU100と電気的に接続されており、ECU100による電気的な制御を受けて、上述した二値的な開閉状態が制御される構成となっている。   The first control valve 350 is configured to be able to take a fully open state and a fully closed state as its open / close state. In the fully open state, the first control valve 350 allows the inner cylinder portion 310 and the reflux pipe 330 to communicate with each other, and the fully closed state. In this state, the communication between the inner cylinder part 310 and the reflux pipe 330 can be blocked. The first control valve 350 is electrically connected to the ECU 100 (not shown in FIG. 2), and receives the electrical control from the ECU 100 to control the above-described binary open / close state. Yes.

第2制御弁360は、外筒部320における上述した合流位置に設置された電磁開閉弁であり、本発明に係る「流量制御手段」の他の一例であり、且つ「第2の開閉弁」の一例である。   The second control valve 360 is an electromagnetic on-off valve installed at the above-described merging position in the outer cylinder portion 320, is another example of the “flow control means” according to the present invention, and is a “second on-off valve”. It is an example.

第2制御弁360は、その開閉状態として全開状態及び全閉状態を採ることが可能に構成されており、全開状態において、外筒部320と還流管330とを相互に連通させると共に、全閉状態において外筒部320と還流管330との連通を遮断することが可能に構成される。第2制御弁350は、図2においては不図示のECU100と電気的に接続されており、ECU100による電気的な制御を受けて、上述した二値的な開閉状態が制御される構成となっている。   The second control valve 360 is configured to be able to take a fully open state and a fully closed state as its open / closed state. In the fully open state, the second control valve 360 communicates the outer cylinder part 320 and the reflux pipe 330 with each other and is fully closed. In this state, the communication between the outer cylindrical portion 320 and the reflux pipe 330 can be blocked. The second control valve 350 is electrically connected to the ECU 100 (not shown in FIG. 2), and is configured to control the above-described binary open / close state under electrical control by the ECU 100. Yes.

<実施形態の動作>
ECU100は、ROMに格納される制御プログラムに従って、上記構成を有する排気熱回収装置300の動作を制御するための排気熱回収制御を実行する。ここで、図3を参照し、排気熱回収制御の詳細について説明する。ここに、図3は、排気熱回収制御における処理の流れを説明するフローチャートである。
<Operation of Embodiment>
The ECU 100 executes exhaust heat recovery control for controlling the operation of the exhaust heat recovery apparatus 300 having the above configuration in accordance with a control program stored in the ROM. Here, the details of the exhaust heat recovery control will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a flowchart for explaining the flow of processing in the exhaust heat recovery control.

図3において、ECU100は始めに、触媒温度Tscが所定の上限温度Tscth以下であるか否かを判別する(ステップA10)。S/C触媒223は、床下に設置されるU/F触媒225と較べて上流側にあり、流入する排気の温度が高温となり易い。そのため、エンジン200の運転条件や環境条件等によっては、熱負荷による例えば触媒担体の溶損等、物理的、機械的又は化学的な不具合が発生することがある。上限温度Tscthは、予め実験的に、経験的に、理論的に又はシミュレーション等に基づいて、例えば所定時間以上継続した場合等にこのような不具合が顕在化しかねない温度等として設定されている。   In FIG. 3, the ECU 100 first determines whether or not the catalyst temperature Tsc is equal to or lower than a predetermined upper limit temperature Tscth (step A10). The S / C catalyst 223 is on the upstream side of the U / F catalyst 225 installed under the floor, and the temperature of the inflowing exhaust gas tends to be high. Therefore, depending on the operating conditions, environmental conditions, and the like of the engine 200, a physical, mechanical, or chemical malfunction such as a catalyst carrier erosion due to a thermal load may occur. The upper limit temperature Tscth is previously set experimentally, empirically, theoretically, or based on simulations, for example, as a temperature at which such a problem may become apparent when it continues for a predetermined time or longer.

触媒温度Tscが上限温度Tscthよりも大きい場合(ステップA10:NO)、ECU100は、S/C触媒223が過剰な熱負荷に晒されているものと判断し、排気熱回収モードを実行する(ステップA13)。   When the catalyst temperature Tsc is higher than the upper limit temperature Tscth (step A10: NO), the ECU 100 determines that the S / C catalyst 223 is exposed to an excessive heat load, and executes the exhaust heat recovery mode (step). A13).

ここで、図4を参照して、排気熱回収モードの詳細について説明する。ここに、図4は、排気熱回収装置300の一動作状態における排気の流れを概念的に説明してなる概略構成図である。尚、同図において、図2と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。   Here, the details of the exhaust heat recovery mode will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a schematic configuration diagram conceptually illustrating the exhaust flow in one operation state of the exhaust heat recovery apparatus 300. In the figure, the same reference numerals are given to the same portions as those in FIG. 2, and the description thereof will be omitted as appropriate.

図4において、排気熱回収モードを実行する場合、ECU100は、第1制御弁350及び第2制御弁360を、夫々上述した全開状態に制御する。図4には、各制御弁が全開状態に制御された場合の排気熱回収装置300の様子が示される。   In FIG. 4, when executing the exhaust heat recovery mode, the ECU 100 controls the first control valve 350 and the second control valve 360 to the fully opened state described above. FIG. 4 shows the state of the exhaust heat recovery apparatus 300 when each control valve is controlled to be fully opened.

排気熱回収モードが実行されると、排気管221を介して導かれた排気の経路は、図示実線で示される排気ExAに対応する排気経路と、図示破線で示される排気ExBに対応する排気経路とに分割され、排気は各排気経路を辿って最終的にU/F触媒225に流入する。   When the exhaust heat recovery mode is executed, the exhaust path guided through the exhaust pipe 221 includes an exhaust path corresponding to the exhaust ExA indicated by the solid line and an exhaust path corresponding to the exhaust ExB indicated by the broken line. The exhaust gas follows each exhaust path and finally flows into the U / F catalyst 225.

ここで、各排気経路について詳述すると、排気管221から導かれた排気は、S/C触媒223の上流側における内筒部310及びS/C触媒223を通過した後、所定の分岐位置において還流管330に導かれることなく直接U/F触媒223に流入する排気ExAと、第1制御弁350を介して還流管330に導かれる排気ExBとに分岐する。   Here, the exhaust paths will be described in detail. Exhaust gas guided from the exhaust pipe 221 passes through the inner cylinder portion 310 and the S / C catalyst 223 on the upstream side of the S / C catalyst 223, and then at a predetermined branch position. The exhaust ExA flows directly into the U / F catalyst 223 without being guided to the reflux pipe 330, and the exhaust ExB is guided to the reflux pipe 330 via the first control valve 350.

還流管330に導かれた排気ExBは、還流管330を還流し、第2制御弁360を介して外筒部320内部の上述した還流空間へ導かれ、この還流空間からU/F触媒225へ流入する。ここで、還流管330には排気熱回収器340が設置されているため、排気ExBは、この排気熱回収器340を通過する過程において、上述したマトリクス部材に排気熱の一部を奪われる。このマトリクス部材に蓄熱された排気熱は、冷却水管227Aから排気熱回収器340に流入し且つ冷却水管227Bを介して排気熱回収器340から排出される冷却水との熱交換によって、冷却水に付与され回収される。こうして排気熱が付与された冷却水は、例えば車内の暖房を行うためのヒータ装置の熱源として利用され、エネルギの効率的な利用が促進される。   The exhaust ExB led to the reflux pipe 330 is refluxed through the reflux pipe 330 and led to the above-described reflux space inside the outer cylinder part 320 via the second control valve 360, and from this reflux space to the U / F catalyst 225. Inflow. Here, since the exhaust heat recovery unit 340 is installed in the reflux pipe 330, the exhaust ExB is deprived of a part of the exhaust heat by the matrix member in the process of passing through the exhaust heat recovery unit 340. The exhaust heat stored in this matrix member flows into the cooling water by heat exchange with the cooling water flowing into the exhaust heat recovery device 340 from the cooling water tube 227A and discharged from the exhaust heat recovery device 340 via the cooling water tube 227B. Granted and collected. Thus, the cooling water to which the exhaust heat is applied is used as a heat source of a heater device for heating the interior of the vehicle, for example, and efficient use of energy is promoted.

一方、還流空間へ導かれた排気ExBは、排気熱回収器340によって熱を奪われるため還流空間へ導かれた直後には排気ExAと較べて顕著に冷却されている。ここで、還流管330に係る合流位置はS/C触媒223よりも上流側に設定されているため、この相対的に冷却された状態にある排気ExBは、S/C触媒223の外壁部分と接触することによってS/C触媒223を冷却しつつ、言い換えれば、S/C触媒223との熱交換により昇温しつつ還流空間を下流、即ちU/F触媒225の方向へ進行することになる。   On the other hand, since the exhaust ExB guided to the reflux space is deprived of heat by the exhaust heat recovery device 340, the exhaust ExB is significantly cooled compared to the exhaust ExA immediately after being guided to the reflux space. Here, since the merging position related to the reflux pipe 330 is set on the upstream side of the S / C catalyst 223, the exhaust ExB in the relatively cooled state is separated from the outer wall portion of the S / C catalyst 223. While the S / C catalyst 223 is cooled by contact, in other words, while the temperature is raised by heat exchange with the S / C catalyst 223, the reflux space proceeds downstream, that is, toward the U / F catalyst 225. .

図3に戻り、触媒温度Tscが上限温度Tscthよりも大きい場合には、この排気熱回収モードが実行されることによって、S/C触媒223が相対的に冷却され、高い熱負荷に起因するS/C触媒223の不具合を回避することが可能となる。   Returning to FIG. 3, when the catalyst temperature Tsc is higher than the upper limit temperature Tscth, the exhaust heat recovery mode is executed, whereby the S / C catalyst 223 is relatively cooled, and the S due to a high heat load is generated. / C catalyst 223 can be avoided.

一方、触媒温度Tscが上限温度Tscth以下である場合(ステップA10:YES)、ECU100は更に、触媒温度Tufが所定の下限温度Tufthよりも大きいか否かを判別する(ステップA11)。   On the other hand, when the catalyst temperature Tsc is equal to or lower than the upper limit temperature Tscth (step A10: YES), the ECU 100 further determines whether or not the catalyst temperature Tuf is higher than a predetermined lower limit temperature Tufth (step A11).

U/F触媒225及びS/C触媒223は、夫々所定の触媒活性温度以上(触媒活性温度の設定如何により容易に「より大きい」と置換し得る概念である)の温度領域において好適に排気を浄化せしめ得る反面、係る触媒活性温度未満(触媒活性温度の設定如何により容易に「以下」と置換し得る概念である)の温度領域では排気の浄化効率が顕著に低下する。下限温度Tufthは、例えばこの触媒活性温度に対応付けられた値として設定されており、例えばこの触媒活性温度そのもの、或いは触媒活性温度よりも安全側(即ち、高い側)にマージンを付与してなる温度等に設定されている。   Each of the U / F catalyst 225 and the S / C catalyst 223 preferably performs exhaust in a temperature range above a predetermined catalyst activation temperature (a concept that can be easily replaced with “greater” depending on the setting of the catalyst activation temperature). While it can be purified, the exhaust purification efficiency is significantly reduced in a temperature range below the catalyst activation temperature (which is a concept that can be easily replaced with “below” depending on the setting of the catalyst activation temperature). The lower limit temperature Tufth is set, for example, as a value associated with the catalyst activation temperature, and for example, the catalyst activation temperature itself or a margin on the safe side (that is, higher side) than the catalyst activation temperature is provided. The temperature is set.

尚、U/F触媒225は、S/C触媒223よりも下流に位置するため、触媒温度Tufは、触媒温度Tscよりも基本的に低くなる。従って、ステップA11に係る判別処理においては、U/F触媒225の温度たる触媒温度Tufのみが参照される。   Note that since the U / F catalyst 225 is located downstream of the S / C catalyst 223, the catalyst temperature Tuf is basically lower than the catalyst temperature Tsc. Therefore, only the catalyst temperature Tuf, which is the temperature of the U / F catalyst 225, is referred to in the determination processing according to step A11.

触媒温度Tufが下限温度Tufthよりも大きい場合(ステップA11:YES)、即ち、U/F触媒225の触媒活性が担保されているとみなし得る場合、ECU100は更に、エンジン200の冷却水温Twが所定の上限温度Twth以下であるか否かを判別する(ステップA12)。   When the catalyst temperature Tuf is higher than the lower limit temperature Tufth (step A11: YES), that is, when it can be considered that the catalytic activity of the U / F catalyst 225 is secured, the ECU 100 further sets the cooling water temperature Tw of the engine 200 to a predetermined value. It is determined whether or not the upper limit temperature Twth is below (step A12).

冷却水の熱を利用する、例えばヒータ等の二次装置は、冷却水がある程度の熱をもっていないと(即ち、端的には冷却水温がある程度以上ないと)効果的に作動し得ない。その一方で、冷却水が過剰に熱を持った状態(即ち、過剰に高温な状態)では、余剰な熱は結局冷却水循環系統に設置された、例えばラジエータ等の放熱手段により放熱されるだけであり、係る二次装置に熱源を供給することによる利益よりも、ラジエータに過剰な負荷をかける不利益の方が顕在化しかねない。また、ラジエータの放熱能力を超えた排気熱の回収がなされた場合には、冷却水の温度が過度に上昇し、例えばエンジン200のオーバーヒートを招きかねない。   A secondary device such as a heater that uses the heat of the cooling water cannot operate effectively unless the cooling water has a certain amount of heat (that is, if the cooling water temperature does not exceed a certain level). On the other hand, in a state where the cooling water has excessive heat (that is, an excessively high temperature), the excessive heat is only radiated by the heat radiating means such as a radiator installed in the cooling water circulation system. Yes, the disadvantage of overloading the radiator can become more obvious than the benefit of supplying a heat source to such a secondary device. In addition, when the exhaust heat that exceeds the heat dissipation capability of the radiator is recovered, the temperature of the cooling water rises excessively and may cause overheating of the engine 200, for example.

ステップA12に係る上限温度Twthは、このような観点から設定される温度であって、例えば予め実験的に、経験的に、理論的に又はシミュレーション等に基づいて、実践上冷却水に排気熱を付与する必要がないと判断され得る温度、或いは例えば所定時間以上継続した場合に冷却水の沸騰を招きかねない温度等に設定されている。例えば、上限温度Twthは、一般的な冷却水の定常温度たる90℃前後の値よりも若干低い、例えば80℃前後の値に設定される。   The upper limit temperature Twth according to step A12 is a temperature set from such a viewpoint, and for example, experimentally, empirically, theoretically, or based on simulations in advance, the exhaust heat is practically applied to the cooling water. It is set to a temperature at which it can be determined that it is not necessary to apply, or to a temperature at which the cooling water may boil if, for example, it continues for a predetermined time or longer. For example, the upper limit temperature Twth is set to a value that is slightly lower than a value around 90 ° C., which is a typical steady state temperature of cooling water, for example, around 80 ° C.

冷却水温Twが上限温度Twth以下である場合(ステップA12:YES)、ECU100は、未だ冷却水に排気熱を付与する必要性がある(或いはメリットがある)ものと判断して、上述した排気熱回収モードを実行する(ステップA13)。   When the cooling water temperature Tw is equal to or lower than the upper limit temperature Twth (step A12: YES), the ECU 100 determines that it is still necessary to provide exhaust heat to the cooling water (or has an advantage), and the exhaust heat described above. The collection mode is executed (step A13).

ここで、図4に戻り、排気熱回収モードについて補足すると、冷却水との熱交換に供された排気ExBは、還流空間を還流する過程でS/C触媒223及び内筒部310との熱交換により昇温する。従って、U/F触媒225に流入する時点において、排気ExBの温度は、少なくともU/F触媒225を触媒温度の低下による不具合を顕在化させない程度に維持されている。従って、排気熱回収モードによれば、U/F触媒225の動作を阻害することなく、即ちU/F触媒225の暖機から独立して排気熱の回収が可能となっている。   Here, returning to FIG. 4 and supplementing the exhaust heat recovery mode, the exhaust ExB subjected to heat exchange with the cooling water is heated by the S / C catalyst 223 and the inner cylinder portion 310 in the process of returning to the return space. The temperature is raised by replacement. Therefore, at the time of flowing into the U / F catalyst 225, the temperature of the exhaust ExB is maintained at least to the extent that the U / F catalyst 225 does not reveal a malfunction due to a decrease in the catalyst temperature. Therefore, according to the exhaust heat recovery mode, the exhaust heat can be recovered without impeding the operation of the U / F catalyst 225, that is, independently from the warm-up of the U / F catalyst 225.

図3に戻り、触媒温度Tufが下限温度Tufth以下である場合(ステップA11:NO)、又は触媒温度Tufが下限温度Tufthより大きくても冷却水温Twが上限温度Twthよりも大きい場合(ステップA12:NO)、ECU100は、排気熱非回収モードを実行する(ステップA14)。   Returning to FIG. 3, when the catalyst temperature Tuf is lower than the lower limit temperature Tufth (step A11: NO), or when the cooling water temperature Tw is higher than the upper limit temperature Twth even if the catalyst temperature Tuf is higher than the lower limit temperature Tufth (step A12: NO), ECU 100 executes the exhaust heat non-recovery mode (step A14).

ここで、図5を参照して、排気熱非回収モードについて説明する。ここに、図5は、排気熱回収装置300の他の動作状態における排気の流れを概念的に説明してなる概略構成図である。尚、同図において、図4と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。   Here, the exhaust heat non-recovery mode will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a schematic configuration diagram conceptually illustrating the flow of exhaust gas in another operation state of the exhaust heat recovery apparatus 300. In the figure, the same reference numerals are given to the same portions as those in FIG. 4, and the description thereof will be omitted as appropriate.

図5において、排気熱非回収モードを実行する場合、ECU100は、第1制御弁350及び第2制御弁360を、夫々上述した全閉状態に制御する。図5には、各制御弁が全閉状態に制御された場合の排気熱回収装置300の様子が示される。   In FIG. 5, when executing the exhaust heat non-recovery mode, the ECU 100 controls the first control valve 350 and the second control valve 360 to the fully closed state described above. FIG. 5 shows the state of the exhaust heat recovery apparatus 300 when each control valve is controlled to be fully closed.

排気熱非回収モードが実行されると、第1制御弁350及び第2制御弁360が全閉状態となるため、排気管221を介して導かれる排気は、ほぼ全て内筒部310を介してU/F触媒225に流入する排気ExAとなる。排気ExAは、排気ExBと較べて温度が高いから、U/F触媒225には相対的に高温の排気が流入することとなり、触媒暖機が一層促進される。尚、冷却水温Twの要請から排気熱非回収モードが実行される場合、このような触媒暖機の必要性は生じないが、前述したように冷却水温Twが高過ぎる場合ラジエータ等の負荷が増加するため、排気熱非回収モードによって排気熱の回収が禁止される。   When the exhaust heat non-recovery mode is executed, the first control valve 350 and the second control valve 360 are fully closed, so that almost all of the exhaust guided through the exhaust pipe 221 passes through the inner cylinder portion 310. The exhaust ExA flows into the U / F catalyst 225. Since the temperature of the exhaust ExA is higher than that of the exhaust ExB, relatively high-temperature exhaust flows into the U / F catalyst 225, and the catalyst warm-up is further promoted. When the exhaust heat non-recovery mode is executed in response to the request for the cooling water temperature Tw, there is no need for such catalyst warm-up. However, if the cooling water temperature Tw is too high as described above, the load on the radiator and the like increases. Therefore, the exhaust heat recovery is prohibited in the exhaust heat non-recovery mode.

図3に戻り、排気熱回収モード又は排気熱非回収モードを実行すると、ECU100は処理をステップA10に戻し、一連の処理を繰り返す。   Returning to FIG. 3, when the exhaust heat recovery mode or the exhaust heat non-recovery mode is executed, the ECU 100 returns the process to step A10 and repeats a series of processes.

このように、本実施形態に係る排気熱回収装置300及び排気熱回収制御によれば、排気熱回収モードと排気熱非回収モードとが、S/C触媒223、U/F触媒225及び冷却水等の温度状態を考慮して適宜選択的に切り替えられる。このため、これらの温度状態を可及的に最適化することが可能である。また、排気熱回収モードによって排気熱の回収が行われたとしても、還流空間において排気(即ち、排気ExB)が昇温せしめられるため、排気熱の回収がU/F触媒225の温度低下を招く可能性は実践上無視し得る程度に低くなっている。即ち、触媒の暖機と排気熱の回収とを両立させることが可能となるのである。   As described above, according to the exhaust heat recovery apparatus 300 and the exhaust heat recovery control according to the present embodiment, the exhaust heat recovery mode and the exhaust heat non-recovery mode include the S / C catalyst 223, the U / F catalyst 225, and the cooling water. It can be switched selectively as appropriate in consideration of the temperature state. For this reason, it is possible to optimize these temperature states as much as possible. Further, even if the exhaust heat recovery is performed in the exhaust heat recovery mode, the temperature of the exhaust (that is, the exhaust ExB) is raised in the reflux space, so that the recovery of the exhaust heat causes the temperature of the U / F catalyst 225 to decrease. The possibility is low enough to be ignored in practice. That is, it is possible to achieve both warming up of the catalyst and recovery of exhaust heat.

尚、本実施形態では、エンジン200の触媒装置としてS/C触媒223とU/F触媒225とを備え、且つS/C触媒223については排気熱の回収以前に排気が通過する構成となっているが、排気熱回収装置300に係る上述した効果は、このような構成を採らない場合であっても担保される。例えば、S/C触媒の上流側に還流管へ分岐する分岐位置が設定されていてもよい。   In this embodiment, the S / C catalyst 223 and the U / F catalyst 225 are provided as the catalyst device of the engine 200, and the exhaust gas passes through the S / C catalyst 223 before the exhaust heat is recovered. However, the above-described effect relating to the exhaust heat recovery apparatus 300 is ensured even when such a configuration is not adopted. For example, a branch position for branching to the reflux pipe may be set on the upstream side of the S / C catalyst.

尚、本実施形態では、排気熱回収モードと相対するモードとして排気熱非回収モードが設定され、ECU100により適宜に実行される構成となっているが、上述したように、本実施形態の構成によれば、排気熱の回収がU/F触媒225の暖機を顕著に阻害することはない(即ち、還流空間を還流する排気によってU/F触媒225が顕著に冷却されることはない)ため、触媒暖機の観点からは必ずしも排気熱非回収モードが実行されずともよい。   In this embodiment, the exhaust heat non-recovery mode is set as a mode opposite to the exhaust heat recovery mode and is appropriately executed by the ECU 100. However, as described above, the configuration of the present embodiment is used. Therefore, the recovery of the exhaust heat does not significantly inhibit the warming up of the U / F catalyst 225 (that is, the U / F catalyst 225 is not significantly cooled by the exhaust gas recirculated through the reflux space). From the viewpoint of catalyst warm-up, the exhaust heat non-recovery mode may not necessarily be executed.

尚、本実施形態においては、第1制御弁350及び第2制御弁360が、夫々全開又は全閉の二値状態を採る電磁開閉弁として構成されているが、第1制御弁350及び第2制御弁360は、夫々その開度として、全開と全閉の間に位置する中間開度を採ることが可能に構成されていてもよい。この場合、還流管330を還流する排気と還流管330を還流することなくU/F触媒225に導かれる排気ExAとの相対比率を連続的に変化させ得るため、S/C触媒223、U/F触媒225及び冷却水の温度状態をより精細に制御することが可能となる。   In the present embodiment, the first control valve 350 and the second control valve 360 are each configured as an electromagnetic on-off valve that takes a binary state of full open or full close. The control valve 360 may be configured to be able to take an intermediate opening located between the fully open and fully closed positions, respectively. In this case, since the relative ratio between the exhaust gas recirculated through the recirculation pipe 330 and the exhaust gas ExA guided to the U / F catalyst 225 without recirculation through the recirculation pipe 330 can be continuously changed, the S / C catalyst 223, U / It becomes possible to control the temperature states of the F catalyst 225 and the cooling water more precisely.

また、排気を還流させる(即ち、排気本来の流れに対し典型的には逆行させる)必要がある点に鑑みれば、還流管330の流路抵抗は、内筒部310の流路抵抗と較べて高くなり易い。従って、単に第1制御弁350の開閉のみでは、効率的に排気を還流管330に導き難い可能性がある。そのような場合に備え、少なくとも第1制御弁350は、三方弁等の多方弁として構成されていてもよい。即ち、排気を還流管330に導く場合(例えば、排気熱回収モードが実行される場合)には、この多方弁の弁体駆動により、分岐位置又は分岐位置下流において内筒部310とU/F触媒225との連通を遮断してもよい。   In view of the point that the exhaust gas needs to be recirculated (that is, typically reverse to the original flow of the exhaust gas), the flow resistance of the recirculation pipe 330 is compared with the flow resistance of the inner cylinder portion 310. It tends to be expensive. Therefore, it may be difficult to efficiently guide the exhaust gas to the reflux pipe 330 simply by opening and closing the first control valve 350. In such a case, at least the first control valve 350 may be configured as a multi-way valve such as a three-way valve. That is, when exhaust is led to the reflux pipe 330 (for example, when the exhaust heat recovery mode is executed), the multi-way valve is driven to drive the inner cylinder portion 310 and the U / F at the branch position or downstream of the branch position. Communication with the catalyst 225 may be blocked.

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う内燃機関の排気熱回収装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed without departing from the spirit or idea of the invention that can be read from the claims and the entire specification. A heat recovery apparatus is also included in the technical scope of the present invention.

本発明の一実施形態に係るエンジンシステムの模式構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an engine system according to an embodiment of the present invention. 図1のエンジンシステムに備わる排気熱回収装置の構成を概念的に表してなる概略構成図である。FIG. 2 is a schematic configuration diagram conceptually showing a configuration of an exhaust heat recovery device provided in the engine system of FIG. 1. ECUにより実行される排気熱回収制御における処理の流れを説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the flow of the process in the exhaust heat recovery control performed by ECU. 排気熱回収装置の一動作状態における排気の流れを概念的に説明してなる概略構成図である。It is a schematic block diagram which illustrates notionally the flow of the exhaust in one operation state of the exhaust heat recovery apparatus. 排気熱回収装置の他の動作状態における排気の流れを概念的に説明してなる概略構成図である。It is a schematic block diagram which illustrates notionally the flow of the exhaust in the other operation state of an exhaust heat recovery apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

10…エンジンシステム、100…ECU、200…エンジン、223…S/C触媒、225…U/F触媒、227A、227B…冷却水管、300…排気熱回収装置、310…内筒部、320…外筒部、330…還流管、340…排気熱回収器、350…第1制御弁、360…第2制御弁。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Engine system, 100 ... ECU, 200 ... Engine, 223 ... S / C catalyst, 225 ... U / F catalyst, 227A, 227B ... Cooling water pipe, 300 ... Exhaust heat recovery device, 310 ... Inner cylinder part, 320 ... Outer A cylinder part, 330 ... recirculation pipe, 340 ... exhaust heat recovery device, 350 ... 1st control valve, 360 ... 2nd control valve.

Claims (9)

気筒の内部と連通する排気管、及び該排気管を介して導かれる排気を浄化することが可能な第1の触媒を備えた内燃機関において排気熱を回収する内燃機関の排気熱回収装置であって、
前記第1の触媒の上流側において前記排気管と連通し、前記排気を前記第1の触媒に導く筒状の内筒部と、
前記内筒部を空間が介在するように覆うと共に、上流側の端部が閉じられ、且つ下流側の端部において前記第1の触媒に連通してなる筒状の外筒部と、
所定の分岐位置において前記内筒部から分岐すると共に、前記分岐位置よりも上流側に位置する所定の合流位置において前記外筒部の内部に連通し、前記排気の少なくとも一部を前記空間へ還流させる還流管と、
前記還流管に設置され、前記還流する排気に係る前記排気熱の回収を行う排気熱回収手段と
を具備することを特徴とする内燃機関の排気熱回収装置。
An exhaust heat recovery apparatus for an internal combustion engine that recovers exhaust heat in an internal combustion engine that includes an exhaust pipe that communicates with the inside of a cylinder and a first catalyst that can purify exhaust gas that is guided through the exhaust pipe. And
A cylindrical inner tube portion communicating with the exhaust pipe on the upstream side of the first catalyst and guiding the exhaust gas to the first catalyst;
A cylindrical outer cylinder part that covers the inner cylinder part so that a space is interposed, has an upstream end part closed, and communicates with the first catalyst at a downstream end part;
At the predetermined branching position, the air pipe branches from the inner cylinder part, communicates with the inside of the outer cylinder part at a predetermined merging position located upstream from the branching position, and returns at least a part of the exhaust gas to the space. A reflux tube,
An exhaust heat recovery device for an internal combustion engine, comprising: an exhaust heat recovery means that is installed in the return pipe and recovers the exhaust heat related to the exhaust that recirculates.
前記内燃機関は、前記分岐位置よりも上流側、且つ前記合流位置よりも下流側の区間において前記内筒部に設置され、前記排気を浄化することが可能な第2の触媒を備える
ことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気熱回収装置。
The internal combustion engine includes a second catalyst that is installed in the inner cylinder portion in a section upstream from the branch position and downstream from the joining position and capable of purifying the exhaust gas. The exhaust heat recovery device for an internal combustion engine according to claim 1.
前記排気熱回収手段は、前記排気熱の回収の少なくとも一部として前記内燃機関の冷却水との間で熱交換を行う
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の内燃機関の排気熱回収装置。
The exhaust heat recovery means for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the exhaust heat recovery means performs heat exchange with cooling water of the internal combustion engine as at least part of the recovery of the exhaust heat. apparatus.
前記還流する排気の流量を制御することが可能な流量制御手段と、
前記内燃機関の運転条件に応じて前記流量が変化するように前記流量制御手段を制御する制御手段と
を更に具備することを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の内燃機関の排気熱回収装置。
Flow rate control means capable of controlling the flow rate of the recirculated exhaust gas; and
The internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, further comprising: a control unit that controls the flow rate control unit so that the flow rate changes according to an operating condition of the internal combustion engine. Exhaust heat recovery device.
前記流量制御手段は、前記還流管及び前記内筒部の少なくとも一方に設置され、開閉状態に応じて前記還流管と前記内筒部との間の連通状態を制御する第1の開閉弁を含み、
前記制御手段は、前記運転条件に応じて前記第1の開閉弁の開閉状態を制御する
ことを特徴とする請求項4に記載の内燃機関の排気熱回収装置。
The flow rate control means includes a first on-off valve that is installed in at least one of the reflux pipe and the inner cylinder part and controls a communication state between the reflux pipe and the inner cylinder part according to an open / close state. ,
The exhaust heat recovery apparatus for an internal combustion engine according to claim 4, wherein the control means controls an open / close state of the first on-off valve in accordance with the operating condition.
前記流量制御手段は、前記還流管及び前記外筒部の少なくとも一方に設置され、開閉状態に応じて前記還流管と前記外筒部との間の連通状態を制御する第2の開閉弁を含み、
前記制御手段は、前記運転条件に応じて前記第2の開閉弁の開閉状態を制御する
ことを特徴とする請求項4又は5に記載の内燃機関の排気熱回収装置。
The flow rate control means includes a second on-off valve that is installed in at least one of the reflux pipe and the outer cylinder part and controls a communication state between the reflux pipe and the outer cylinder part according to an open / close state. ,
The exhaust heat recovery apparatus for an internal combustion engine according to claim 4 or 5, wherein the control means controls an open / close state of the second open / close valve in accordance with the operating condition.
前記第1の触媒の温度を特定する第1の特定手段を具備し、
前記制御手段は、前記特定された第1の触媒の温度が所定値未満である場合に、前記排気が前記還流管を還流しないように前記流量制御手段を制御する
ことを特徴とする請求項4から6のいずれか一項に記載の内燃機関の排気熱回収装置。
Comprising first specifying means for specifying the temperature of the first catalyst;
The control means controls the flow rate control means so that the exhaust does not recirculate through the recirculation pipe when the temperature of the identified first catalyst is lower than a predetermined value. The exhaust heat recovery device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 6.
前記内燃機関は、前記分岐位置よりも上流側、且つ前記合流位置よりも下流側の区間において前記内筒部に設置され、前記排気を浄化することが可能な第2の触媒を備え、
前記内燃機関の排気熱回収装置は、前記第2の触媒の温度を特定する第2の特定手段を更に具備し、
前記制御手段は、前記特定された第2の触媒の温度が所定値以上である場合に、前記排気が前記還流管を還流するように前記流量制御手段を制御する
ことを特徴とする請求項4から7のいずれか一項に記載の内燃機関の排気熱回収装置。
The internal combustion engine includes a second catalyst that is installed in the inner cylinder portion in a section upstream from the branch position and downstream from the merge position, and is capable of purifying the exhaust gas,
The exhaust heat recovery device of the internal combustion engine further includes a second specifying means for specifying the temperature of the second catalyst,
The control means controls the flow rate control means so that the exhaust gas recirculates through the recirculation pipe when the temperature of the specified second catalyst is equal to or higher than a predetermined value. The exhaust heat recovery device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 7.
前記内燃機関の冷却水の温度を特定する第3の特定手段を更に具備し、
前記排気熱回収手段は、前記排気熱の回収の少なくとも一部として前記冷却水との間で熱交換を行い、
前記制御手段は、前記特定された冷却水の温度が所定値以上である場合に、前記排気が前記還流管を還流しないように前記流量制御手段を制御する
ことを特徴とする請求項4から8のいずれか一項に記載の内燃機関の排気熱回収装置。
Further comprising third specifying means for specifying the temperature of the cooling water of the internal combustion engine,
The exhaust heat recovery means performs heat exchange with the cooling water as at least part of the recovery of the exhaust heat,
The control means controls the flow rate control means so that the exhaust does not recirculate through the return pipe when the temperature of the specified cooling water is equal to or higher than a predetermined value. The exhaust heat recovery device for an internal combustion engine according to any one of the above.
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