(57)【要約】【課題】ＰＭの付着によるＥＧＲクーラの熱交換効率の低下および通風抵抗の増大を抑制できるＥＧＲシステムを提供する。【解決手段】エンジン１の排気と冷却水との間で熱交換を行うことで排気を冷却するＥＧＲクーラ３を備えるＥＧＲシステムにおいて、ＥＧＲクーラ３は、冷却水が流通する冷却水流路３６と、冷却水流路３６に冷却水を流入させる冷却水入口３７と、冷却水流路３６から冷却水を流出させる第１冷却水出口３８および第２冷却水出口３９とを有しており、第１冷却水出口３８は、第２冷却水出口３９よりも排気の流れ方向下流側に配置されており、さらに、冷却水入口３７から流入した冷却水を第１冷却水出口３８から流出させる第１冷却水回路と、冷却水入口３７から流入した冷却水を第２冷却水出口３９から流出させる第２冷却水回路とを切り替える三方弁５１を備える。【選択図】図２
2014020345.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（１）の排気通路（１１）と吸気通路（１３）とを接続するＥＧＲ通路（２）に設けられるとともに、前記内燃機関（１）の排気と熱媒体との間で熱交換を行うことで前記排気を冷却するＥＧＲクーラ（３）を備えるＥＧＲシステムであって、
前記ＥＧＲクーラ（３）は、
前記熱媒体が流通する熱媒体流路（３６）と、
前記熱媒体流路（３６）に前記熱媒体を流入させる熱媒体入口（３７）と、
前記熱媒体流路（３６）から前記熱媒体を流出させる第１熱媒体出口（３８）および第２熱媒体出口（３９）とを有しており、
前記第１熱媒体出口（３８）は、前記第２熱媒体出口（３９）よりも前記排気の流れ方向下流側に配置されており、
さらに、前記熱媒体入口（３７）から流入した前記熱媒体を前記第１熱媒体出口（３８）から流出させる第１熱媒体回路と、前記熱媒体入口（３７）から流入した前記熱媒体を前記第２熱媒体出口（３９）から流出させる第２熱媒体回路とを切り替える熱媒体回路切替手段（５１）を備えることを特徴とするＥＧＲシステム。
【請求項２】
内燃機関（１）の排気通路（１１）と吸気通路（１３）とを接続するＥＧＲ通路（２）に設けられるとともに、前記内燃機関（１）の排気と熱媒体との間で熱交換を行うことで前記排気を冷却するＥＧＲクーラ（３）と、
前記ＥＧＲ通路（２）の通路開度を調整するＥＧＲバルブ（４）とを備えるＥＧＲシステムであって、
前記ＥＧＲクーラ（３）として、第１ＥＧＲクーラ（３Ａ）と、前記第１ＥＧＲクーラ（３Ａ）よりも前記排気の流れ方向における下流側に配置される第２ＥＧＲクーラ（３Ｂ）とが設けられており、
前記ＥＧＲバルブ（４）は、前記第１ＥＧＲクーラ（３Ａ）と前記第２ＥＧＲクーラ（３Ｂ）との間に設けられていることを特徴とするＥＧＲシステム。
【請求項３】
さらに、前記第１ＥＧＲクーラ（３Ａ）および前記第２ＥＧＲクーラ（３Ｂ）の双方に前記熱媒体を流す第１熱媒体回路と、前記第１ＥＧＲクーラ（３Ａ）および前記第２ＥＧＲクーラ（３Ｂ）のうち前記第１ＥＧＲクーラ（３Ａ）のみに前記熱媒体を流す第２熱媒体回路とを切り替える熱媒体回路切替手段（５２）を備えることを特徴とする請求項２に記載のＥＧＲシステム。
【請求項４】
前記熱媒体回路切替手段（５１、５２）は、前記熱媒体の温度が予め定めた基準熱媒体温度を上回ったときに前記第１熱媒体回路に切り替え、前記熱媒体の温度が前記基準熱媒体温度以下になったときに前記第２熱媒体回路に切り替えることを特徴とする請求項１または３に記載のＥＧＲシステム。
【請求項５】
前記熱媒体回路切替手段（５１、５２）は、前記排気の温度が予め定めた基準排気温度を上回ったときに前記第１熱媒体回路に切り替え、前記排気の温度が前記基準排気温度以下になったときに前記第２熱媒体回路に切り替えることを特徴とする請求項１または３に記載のＥＧＲシステム。
【請求項６】
前記熱媒体回路切替手段（５１、５２）は、前記内燃機関（１）の負荷が予め定めた基準負荷を上回ったときに前記第１熱媒体回路に切り替え、前記内燃機関（１）の負荷が前記基準負荷以下になったときに前記第２熱媒体回路に切り替えることを特徴とする請求項１または３に記載のＥＧＲシステム。
【請求項７】
内燃機関（１）の排気通路（１１）と吸気通路（１３）とを接続するＥＧＲ通路（２）に設けられるとともに、前記内燃機関（１）の排気と熱媒体との間で熱交換を行うことで前記排気を冷却するＥＧＲクーラ（３）を備えるＥＧＲシステムであって、
前記ＥＧＲクーラ（３）は、前記熱媒体が流通する熱媒体流路（３６）を有しており、
さらに、前記熱媒体流路（３６）を流通する前記熱媒体の流量を調整する流量調整手段（５３）を備え、
前記流量調整手段（５３）は、前記熱媒体の温度が高い程、前記熱媒体流路（３６）を流通する前記熱媒体の流量を増加させることを特徴とするＥＧＲシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関から排出される排気の一部を吸気系に還流するＥＧＲシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両燃費の向上や排気中のＮＯXの低減のために、ガソリンを燃料とする車両でも、エンジン（内燃機関）の排気の一部をＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）ガスとしてエンジンの吸気通路におけるスロットルバルブの下流側に還流させ、吸入空気とＥＧＲガスとの混合気を燃焼室で燃焼させるＥＧＲシステム（内燃機関用排気再循環システム）の採用が増加している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このようなＥＧＲシステムでは、エンジンの排気通路と吸気通路とを連通するＥＧＲ通路に、排気を冷却するＥＧＲクーラと、ＥＧＲ通路の通路開度を調整するためのＥＧＲバルブとが設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２１１６４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載のＥＧＲシステムでは、ＥＧＲクーラおよびＥＧＲバルブに、排気に含まれるＰＭ（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ：パティキュレート）が堆積することで、機能が低下してしまう。とりわけ、ＳＯＦ（Ｓｏｌｕｂｌｅ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｆｒａｃｔｉｏｎ：可燃有機成分）といわれるエンジンオイルや未燃燃料に由来する成分は、低温になると粘度が高くなり、堆積が起こりやすい。このため、ＥＧＲクーラにおいて排気を冷却する際に、ＥＧＲクーラの内壁面にＳＯＦが付着して堆積すると、熱交換効率の低下や通風抵抗の増大を引き起すという問題がある。
【０００６】
特に、ＥＧＲクーラは、高温の排気をエンジン冷却水により冷却して、排気温度が所定温度以下になるように設計される。すなわち、ＥＧＲクーラは、ＥＧＲバルブが開弁するような、熱的に最も厳しいエンジン負荷条件（排気温度が最高温度、かつ排気流量が最大流量）であっても、９０℃前後の冷却水により排気を冷却することで、ＥＧＲクーラ出口の排気温度が所定温度以下となるように設計される。
【０００７】
しかしながら、実際の使用環境下では、排気流量が少なかったり、ＥＧＲクーラに流入する排気温度が低かったりする場合が多く、冷却水温度も低くなっている。このため、ＥＧＲクーラの出口からＥＧＲバルブを通過する際の排気温度が冷却水温度と同程度（７０℃〜９０℃）となるので、ＰＭが堆積しやすくなるという問題がある。
【０００８】
本発明は上記点に鑑みて、ＰＭの付着によるＥＧＲクーラの熱交換効率の低下および通風抵抗の増大を抑制できるＥＧＲシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、内燃機関（１）の排気通路（１１）と吸気通路（１３）とを接続するＥＧＲ通路（２）に設けられるとともに、内燃機関（１）の排気と熱媒体との間で熱交換を行うことで排気を冷却するＥＧＲクーラ（３）を備えるＥＧＲシステムにおいて、ＥＧＲクーラ（３）は、熱媒体が流通する熱媒体流路（３６）と、熱媒体流路（３６）に熱媒体を流入させる熱媒体入口（３７）と、熱媒体流路（３６）から熱媒体を流出させる第１熱媒体出口（３８）および第２熱媒体出口（３９）とを有しており、第１熱媒体出口（３８）は、第２熱媒体出口（３９）よりも排気の流れ方向下流側に配置されており、さらに、熱媒体入口（３７）から流入した熱媒体を第１熱媒体出口（３８）から流出させる第１熱媒体回路と、熱媒体入口（３７）から流入した熱媒体を第２熱媒体出口（３９）から流出させる第２熱媒体回路とを切り替える熱媒体回路切替手段（５１）を備えることを特徴とする。
【００１０】
これによれば、第１熱媒体出口（３８）を第２熱媒体出口（３９）よりも排気の流れ方向下流側に配置するとともに、熱媒体入口（３７）から流入した熱媒体を第１熱媒体出口（３８）から流出させる第１熱媒体回路と、熱媒体入口（３７）から流入した熱媒体を第２熱媒体出口（３９）から流出させる第２熱媒体回路とを切り替える熱媒体回路切替手段（５１）を設けることで、熱媒体回路切替手段（５１）により、熱媒体入口（３７）から流入した熱媒体を第２熱媒体出口（３９）から流出させる第２熱媒体回路に切り替えた際に、ＥＧＲクーラ（３）における第２熱媒体出口（３９）の排気流れ下流側、すなわち第２熱媒体出口（３９）と第１熱媒体出口（３８）との間には熱媒体が循環しなくなる。このため、ＥＧＲクーラ（３）における第２熱媒体出口（３９）の排気流れ下流側では、排気と熱媒体との間で熱交換がほとんど行われなくなり、排気が冷却されなくなる。したがって、ＥＧＲクーラ（３）における第２熱媒体出口（３９）の排気流れ下流側を通過する排気が低温になり過ぎることを抑制できるので、ＥＧＲクーラ（３）にＰＭが堆積することを抑制できる。これにより、ＰＭの付着によるＥＧＲクーラの熱交換効率の低下および通風抵抗の増大を抑制できる。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明では、内燃機関（１）の排気通路（１１）と吸気通路（１３）とを接続するＥＧＲ通路（２）に設けられるとともに、内燃機関（１）の排気と熱媒体との間で熱交換を行うことで排気を冷却するＥＧＲクーラ（３）と、ＥＧＲ通路（２）の通路開度を調整するＥＧＲバルブ（４）とを備えるＥＧＲシステムにおいて、ＥＧＲクーラ（３）として、第１ＥＧＲクーラ（３Ａ）と、第１ＥＧＲクーラ（３Ａ）よりも排気の流れ方向における下流側に配置される第２ＥＧＲクーラ（３Ｂ）とが設けられており、ＥＧＲバルブ（４）は、第１ＥＧＲクーラ（３Ａ）と第２ＥＧＲクーラ（３Ｂ）との間に設けられていることを特徴とする。
【００１２】
これによれば、ＥＧＲクーラ（３）として、第１ＥＧＲクーラ（３Ａ）と、第１ＥＧＲクーラ（３Ａ）よりも排気の流れ方向における下流側に配置される第２ＥＧＲクーラ（３Ｂ）とを設けることで、第１ＥＧＲクーラ（３Ａ）および第２ＥＧＲクーラ（３Ｂ）のうち第１ＥＧＲクーラ（３Ａ）のみに熱媒体を流すと、第２ＥＧＲクーラ（３Ｂ）には熱媒体が循環しなくなる。このため、第２ＥＧＲクーラ（３Ｂ）では、排気と熱媒体との間で熱交換がほとんど行われなくなり、排気が冷却されなくなる。したがって、第２ＥＧＲクーラ（３Ｂ）が低温になることを抑制できるので、第２ＥＧＲクーラ（３Ｂ）にＰＭが堆積することを抑制できる。これにより、ＰＭの付着によるＥＧＲクーラ（３）の熱交換効率の低下および通風抵抗の増大を抑制できる。
【００１３】
さらに、ＥＧＲバルブ（４）を第１ＥＧＲクーラ（３Ａ）と第２ＥＧＲクーラ（３Ｂ）との間に設けることで、ＥＧＲバルブ（４）に、第２ＥＧＲクーラ（３Ｂ）で冷却される前の排気を流入させることができる。したがって、ＥＧＲバルブ（４）を通過する排気が低温になり過ぎることを抑制できるので、ＥＧＲバルブ（４）にＰＭが堆積することを抑制できる。
【００１４】
また、請求項７に記載の発明では、内燃機関（１）の排気通路（１１）と吸気通路（１３）とを接続するＥＧＲ通路（２）に設けられるとともに、内燃機関（１）の排気と熱媒体との間で熱交換を行うことで排気を冷却するＥＧＲクーラ（３）を備えるＥＧＲシステムにおいて、ＥＧＲクーラ（３）は、熱媒体が流通する熱媒体流路（３６）を有しており、さらに、熱媒体流路（３６）を流通する熱媒体の流量を調整する流量調整手段（５３）を備え、流量調整手段（５３）は、熱媒体の温度が高い程、熱媒体流路（３６）を流通する熱媒体の流量を増加させることを特徴とする。
【００１５】
これによれば、熱媒体の温度が高い程、熱媒体流路（３６）を流通する熱媒体の流量を増加させる流量調整手段（５３）を設けることで、熱媒体温度が低い場合には、熱媒体流路（３６）を流通する熱媒体の流量が低下するので、ＥＧＲクーラ（３）において排気と熱媒体との間で熱交換が行われ難くなる。したがって、熱媒体温度が低い場合に、ＥＧＲクーラ（３）を通過する排気が低温になり過ぎることを抑制できるので、ＥＧＲクーラ（３）にＰＭが堆積することを抑制できる。このため、ＰＭの付着によるＥＧＲクーラの熱交換効率の低下および通風抵抗の増大を抑制できる。
【００１６】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態に係るＥＧＲシステムの全体構成を示す概略図である。
【図２】第１実施形態におけるＥＧＲクーラを示す概略図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。
【図４】第１実施形態におけるＥＧＲクーラのコア寸法と排気温度との関係を示す特性図である。
【図５】第２実施形態におけるＥＧＲクーラを示す概略図である。
【図６】第２実施形態におけるＥＧＲクーラのコア寸法と排気温度との関係を示す特性図である。
【図７】第３実施形態におけるＥＧＲクーラを示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００１９】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について図１〜図４に基づいて説明する。図１に示すように、ＥＧＲシステムは、内燃機関としてのガソリンエンジン１の排気が流れる排気管（排気通路）１１と、エアクリーナ１２で濾過された吸入空気が流れている吸気管（吸気通路）１３とに接続されたＥＧＲ通路２を備えている。このＥＧＲ通路２は、排気管１１を流れる排気の一部を吸気管１３に再循環させるためのものである。
【００２０】
ＥＧＲ通路２には、熱媒体としてのエンジン冷却水とエンジン１の排気との間で熱交換を行うことで排気を冷却するＥＧＲクーラ３が設けられている。ＥＧＲ通路２におけるＥＧＲクーラ３の排気流れ下流側（吸気管１３側）には、ＥＧＲ通路２の通路開度を調整して、排気の循環量を制御するＥＧＲバルブ４が設けられている。ＥＧＲバルブ４の作動は、後述する制御装置６から出力される制御信号によって制御される。
【００２１】
図２および図３に示すように、本実施形態のＥＧＲクーラ３は、いずれも排気が流通する複数本のチューブ３１を有するコア部３２と、この複数本のチューブ３１の長手方向両端側に配置されて排気の集合および分配を行う一対の分配集合用タンク３３とを備えている。複数のチューブ３１の内部には、冷却水とチューブ３１との伝熱面積を増大させて冷却水と排気との熱交換を促進するインナーフィン３４が設けられている。
【００２２】
インナーフィン３４は、排気の流れ方向、すなわちチューブ３１の長手方向に垂直な断面形状が、凸部を一方側と他方側に交互に位置させて曲折する波形状に形成されている。具体的には、インナーフィン３４は、チューブ３１の長手方向に直交する断面形状が矩形波状に形成されたストレートフィンである。
【００２３】
複数のチューブ３１は、ＥＧＲクーラ３の外殻を形成する筒状のハウジング３５により覆われている。つまり、複数のチューブ３１は、ハウジング３５の内部に配置されている。ハウジング３５の長手方向両端側は、それぞれ、分配集合用タンク３３に接合されている。これにより、分配集合用タンク３３におけるコア部３２側の面とハウジング３５とによって、空間が形成される。この空間に冷却水を流通させることで、冷却水とチューブ３１内の排気との間で熱交換を行い、排気を冷却することができる。以下、分配集合用タンク３３におけるコア部３２側の面とハウジング３５とによって形成される空間を、冷却水流路３６という。
【００２４】
ハウジング３５には、冷却水流路３６に冷却水を流入させる冷却水入口３７と、冷却水流路３６から冷却水を流出させる第１冷却水出口３８および第２冷却水出口３９とが接続されている。冷却水入口３７は、ハウジング３５の排気流れ最上流部に接続されている。第２冷却水出口３９は、第１冷却水出口３８よりも排気流れ上流側に配置されている。本実施形態では、第１冷却水出口３８は、ハウジング３５の排気流れ最下流部に接続されている。これにより、冷却水入口３７から冷却水流路３６に流入した冷却水は、チューブ３１内を流通する排気と熱交換し、第１冷却水出口３８または第２冷却水出口３９から流出する。
【００２５】
ここで、冷却水入口３７をハウジング３５の排気流れ最上流部に接続することで、コア部３２に流入したばかりの高温の排気と、低温の冷却水とを熱交換させることができるので、冷却水が沸騰してしまうことを抑制できる。
【００２６】
第１冷却水出口３８および第２冷却水出口３９の冷却水流れ下流側には、電気式の三方弁５１が接続されている。三方弁５１は、冷却水入口３７から冷却水流路３６に流入した冷却水を第１冷却水出口３８から流出させる第１冷却水回路と、冷却水３７から冷却水流路３６に流入した冷却水を第２冷却水出口３９から流出させる第２冷却水回路とを切り替える冷却水回路切替手段である。この三方弁５１は、後述する制御装置６から出力される制御信号によって、その作動が制御される。
【００２７】
また、本実施形態のＥＧＲシステムには、各種制御を行う制御手段としての制御装置（ＥＣＵ）６が設けられている。制御装置６は、各種入力信号に基づいて、ＥＧＲシステムを構成する各種制御機器の作動を制御するもので、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ等を備えた周知のマイクロコンピュータによって構成され、ＲＯＭ等の記憶部に記憶された制御プログラムに従って各種演算等の処理を実行する。
【００２８】
本実施形態では、制御装置６の入力側には、冷却水の温度を検出する冷却水温度センサ（図示せず）からの検出信号等が入力される。一方、制御装置６の出力側には、ＥＧＲバルブ４、三方弁５１等が接続され、各種制御機器に制御信号を出力する。
【００２９】
具体的には、三方弁５１は、冷却水の温度が予め定めた基準冷却水温度を上回ったときに第１冷却水回路に切り替え、冷却水の温度が基準冷却水温度以下になったときに第２冷却水回路に切り替える。これにより、冷却水温度が基準冷却水温度を上回ったときは、冷却水入口３７から流入した冷却水は冷却水流路３６の全域を循環し、第１冷却水出口３８から流出する。このため、図４中の実線ａで示すように、コア部３２の全域において、冷却水と排気との間で熱交換が行われて、排気が冷却される。
【００３０】
また、冷却水温度が基準冷却水温度以下になったときは、冷却水入口３７から流入した冷却水は第２冷却水出口３９から流出する。すなわち、冷却水は、冷却水流路３６における冷却水入口３７から第２冷却水出口３９までを循環する。このため、図４中の破線ｂ１で示すように、コア部３２における冷却水入口３７から第２冷却水出口３９までの間において、冷却水と排気との間で熱交換が行われて、排気が冷却される。
【００３１】
一方、冷却水流路３６における第２冷却水出口３９と第１冷却水出口３８との間の部分には冷却水が滞留し、冷却水流れに澱みが生じる。このため、図４中の破線ｂ２で示すように、コア部３２における第２冷却水出口３９と第１冷却水出口３８との間では、冷却水温度が排気温度と近くなり、冷却水と排気との間で熱交換がほとんど行われなる。したがって、排気温度は、第２冷却水出口３９部分における温度からほとんど下がることなく、コア部３２の排気出口まで保持される。
【００３２】
本実施形態によれば、第１冷却水出口３８を第２冷却水出口３９よりも排気流れ下流側に配置するとともに、冷却水入口３７から流入した冷却水を第１冷却水出口３８から流出させる第１冷却水回路と、冷却水入口３７から流入した冷却水を第２冷却水出口３９から流出させる第２冷却水回路とを切り替える三方弁５１を設けることで、三方弁５１により、冷却水入口３７から流入した冷却水を第２冷却水出口３９から流出させる第２冷却水回路に切り替えた際に、ＥＧＲクーラ３における第２冷却水出口３９の排気流れ下流側、すなわち第２冷却水出口３９と第１冷却水出口３８との間には冷却水が循環しなくなる。
【００３３】
このため、ＥＧＲクーラ３における第２冷却水出口３９の排気流れ下流側では、排気と冷却水との間で熱交換がほとんど行われなくなり、排気が冷却されなくなる。したがって、ＥＧＲクーラ３における第２冷却水出口３９の排気流れ下流側を通過する排気が低温になり過ぎることを抑制できるので、ＥＧＲクーラ３にＰＭが堆積することを抑制できる。
【００３４】
一方、三方弁５１が第１冷却水回路および第２冷却水回路のいずれの冷却水回路に切り替えた場合であっても、ＥＧＲクーラ３における第２冷却水出口３９よりも排気流れ上流側には冷却水が循環する。このため、ＥＧＲクーラ３における第２冷却水出口３９よりも排気流れ上流側では、三方弁５１の作動に関わらず、排気と冷却水との間で熱交換が行われて排気が冷却される。したがって、ＥＧＲクーラ３の冷却性能を確保しつつ、ＰＭの付着によるＥＧＲクーラの熱交換効率の低下および通風抵抗の増大を抑制できる。
【００３５】
また、本実施形態では、三方弁５１を、冷却水の温度が基準冷却水温度を上回ったときに第１冷却水回路に切り替え、冷却水の温度が基準冷却水温度以下になったときに第２冷却水回路に切り替えるように構成している。このため、冷却水の温度が低い場合に、ＥＧＲクーラ３における第２冷却水出口３９の排気流れ下流側に冷却水が循環しなくなり、ＥＧＲクーラ３における第２冷却水出口３９の排気流れ下流側では、排気と冷却水との間で熱交換がほとんど行われなくなる。したがって、冷却水温度が低い場合に、ＥＧＲクーラ３における第２冷却水出口３９の排気流れ下流側を通過する排気が低温になり過ぎることを抑制できるので、ＥＧＲクーラ３にＰＭが堆積することをより確実に抑制できる。
【００３６】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図５および図６に基づいて説明する。本第２実施形態は、上記第１実施形態と比較して、ＥＧＲクーラ３の構造が異なるものである。
【００３７】
図５に示すように、本実施形態のＥＧＲクーラ３として、第１ＥＧＲクーラ３Ａと、第２ＥＧＲクーラ３Ｂとが設けられている。第１ＥＧＲクーラ３Ａは、第２ＥＧＲクーラ３Ｂよりも排気流れ上流側に配置されている。第１ＥＧＲクーラ３Ａと第２ＥＧＲクーラ３Ｂとの間には、ＥＧＲバルブ４が配置されている。
【００３８】
第１ＥＧＲクーラ３Ａは、第１実施形態と同様に、排気が流通する複数本の第１チューブ３１１を有する第１コア部３２１を備えている。また、第２ＥＧＲクーラ３Ｂは、第１実施形態と同様に、排気が流通する複数本の第２チューブ３１２を有する第２コア部３２２を備えている。第１チューブ３１１および第２チューブ３１２の内部には、それぞれ、第１実施形態と同様の形状のインナーフィン（図示せず）が配置されている。
【００３９】
第１チューブ３１１の排気流れ上流側端部は、第１チューブ３１１に排気の分配を行う分配用タンク３３１に接続されている。また、第２チューブ３１２の排気流れ下流側端部は、第２チューブ３１２から流出した排気を集合させる集合用タンク３３２に連通されている。また、第１チューブ３１１の排気流れ下流側端部、および、第２チューブ３１２の排気流れ上流側端部は、それぞれ、ＥＧＲバルブ４に接続されている。
【００４０】
したがって、ＥＧＲバルブ４の開弁時には、分配用タンク３３１に流入した排気は、第１ＥＧＲクーラ３Ａのチューブ３１に流入する。第１ＥＧＲクーラ３Ａのチューブ３１に流入した排気は、当該チューブ３１内を流れて、ＥＧＲバルブ４側へ流出する。そして、ＥＧＲバルブ４を通過した排気は、第２ＥＧＲクーラ３Ｂのチューブ３１に流入する。第２ＥＧＲクーラ３Ｂのチューブ３１に流入した排気は、当該チューブ３１内を流れて集合用タンク３３２へ流出する。
【００４１】
ところで、複数の第１チューブ３１１は、第１ＥＧＲクーラ３Ａの外殻を形成する筒状の第１ハウジング３５１により覆われている。同様に、複数の第２チューブ３１２は、第２ＥＧＲクーラ３Ｂの外殻を形成する筒状の第２ハウジング３５２により覆われている。
【００４２】
第１ハウジング３５１の長手方向一端側は、分配用タンク３３１に接合されている。第１ハウジング３５１の長手方向他端側は、ＥＧＲバルブ４に接合されている。これにより、分配用タンク３３１における第１コア部３２１側の面、ＥＧＲバルブ４における第１コア部３２１側の面、および第１ハウジング３５１によって、空間が形成される。この空間に冷却水を流通させることで、冷却水と第１チューブ３１１内の排気との間で熱交換を行い、排気を冷却することができる。以下、分配用タンク３３１における第１コア部３２１側の面、ＥＧＲバルブ４における第１コア部３２１側の面、および第１ハウジング３５１によって形成される空間を、第１冷却水流路３６１という。
【００４３】
第１ハウジング３５１には、第１冷却水流路３６１に冷却水を流入させる第１冷却水入口３７１と、第１冷却水流路３６１から冷却水を流出させる第１冷却水出口３８１とが接続されている。第１冷却水入口３７１は、第１ハウジング３５１の排気流れ最上流部に接続されている。第１冷却水出口３８１は、第１ハウジング３５１の排気流れ最下流側に接続されている。これにより、第１冷却水入口３７１から第１冷却水流路３６１に流入した冷却水は、第１チューブ３１１内を流通する排気と熱交換し、第１冷却水出口３８１から流出する。
【００４４】
第２ハウジング３５２の長手方向一端側は、集合用タンク３３２に接合されている。第２ハウジング３５２の長手方向他端側は、ＥＧＲバルブ４に接合されている。これにより、集合用タンク３３２における第２コア部３２２側の面、ＥＧＲバルブ４における第２コア部３２２側の面、および第２ハウジング３５２によって、空間が形成される。この空間に冷却水を流通させることで、冷却水と第２チューブ３１２内の排気との間で熱交換を行い、排気を冷却することができる。以下、集合用タンク３３２における第２コア部３２２側の面、ＥＧＲバルブ４における第２コア部３２２側の面、および第２ハウジング３５２によって形成される空間を、第２冷却水流路３６２という。
【００４５】
第２ハウジング３５２には、第２冷却水流路３６２に冷却水を流入させる第２冷却水入口３７２と、第２冷却水流路３６２から冷却水を流出させる第２冷却水出口３８２とが接続されている。第２冷却水入口３７２は、第２ハウジング３５２の排気流れ最下流部に接続されている。第２冷却水出口３８２は、第２ハウジング３５２の排気流れ最上流側に接続されている。これにより、第２冷却水入口３７２から第２冷却水流路３６２に流入した冷却水は、第２チューブ３１２内を流通する排気と熱交換し、第２冷却水出口３８２から流出する。
【００４６】
ここで、第２冷却水入口３７２を第２ハウジング３５２の排気流れ最下流部に接続するとともに、第２冷却水出口３８２を第２ハウジング３５２の排気流れ最上流部に接続することで、第２コア部３２２における排気流れと冷却水流れとを対向流とすることができるので、排気と冷却水との熱交換効率を向上できる。
【００４７】
第１冷却水出口３８１には、第１冷却水出口３８１から流出した冷却水が流通する第１出口通路３９１が接続されている。第２冷却水出口３８２には、第２冷却水出口３８２から流出した冷却水が流通する第２出口通路３９２が接続されている。第２出口通路３９２は、第１出口通路３９１と合流するように構成されている。
【００４８】
第２出口通路３９２には、温度によって体積変化するサーモワックス（感温部材）によって弁体を変位させて第２出口通路３９２を開閉する冷却水温度応動弁としてのサーモスタット５２が設けられている。
【００４９】
サーモスタット５２は、公知の技術であり、冷却水温度が所定温度（本例では９０℃）より大きい場合は、第２出口通路３９２を開けて第２ＥＧＲクーラ３Ｂの第２冷却水流路３６２に冷却水が循環するようにし、逆に冷却水温度が所定温度以下の場合は、第２出口通路３９２を閉じて第２ＥＧＲクーラ３Ｂの第２冷却水流路３６２に冷却水が循環しないように制御することで温度制御を行っている。このとき、第１ＥＧＲクーラ３Ａの第１冷却水流路３６１には、冷却水の温度に関わらず、冷却水が循環している。
【００５０】
すなわち、サーモスタット５２は、第１ＥＧＲクーラ３Ａおよび第２ＥＧＲクーラ３Ｂの双方に冷却水を流す第１冷却水回路と、第１ＥＧＲクーラ３Ａのみに冷却水を流す第２冷却水回路とを切り替える冷却水回路切替手段の機能を果たしている。具体的には、サーモスタット５２は、冷却水温度が基準温度より大きい場合は第１冷却水回路に切り替え、冷却水温度が基準温度以下の場合は第２冷却水回路に切り替える。
【００５１】
これにより、冷却水温度が基準冷却水温度を上回ったときは、第２出口通路３９２が開くので、第１冷却水入口３７１から流入した冷却水は第１ＥＧＲクーラ３Ａの第１冷却水流路３６１を循環して第１冷却水出口３８１から流出する。さらに、第２冷却水入口３７２から流入した冷却水は第２ＥＧＲクーラ３Ｂの第２冷却水流路３６２を循環して第２冷却水出口３８２から流出する。このため、図６中の実線ａで示すように、第１ＥＧＲクーラ３Ａにおいて冷却された排気が、第２ＥＧＲクーラ３Ｂにおいてさらに冷却される。
【００５２】
また、冷却水温度が基準冷却水温度以下になったときは、第２出口通路３９２が閉じるので、第１冷却水入口３７１から流入した冷却水は第１ＥＧＲクーラ３Ａの第１冷却水流路３６１を循環して第１冷却水出口３８１から流出するが、第２ＥＧＲクーラ３Ｂの第２冷却水流路３６２には冷却水が循環しない。このため、図６中の破線ｂ１で示すように、第１ＥＧＲクーラ３Ｂにおいては排気が冷却されるが、第２ＥＧＲクーラ３Ｂの第２冷却水流路３６２では冷却水温度が排気温度と近くなり、図６中の破線ｂ２で示すように、冷却水と排気との間で熱交換がほとんど行われなる。したがって、排気温度は、第１ＥＧＲクーラ３Ａにおける第１コア部３２１の出口部分における温度からほとんど下がることなく、第２ＥＧＲクーラ３Ｂの第２コア部３２２の排気出口まで保持される。
【００５３】
本実施形態によれば、ＥＧＲクーラ３として、第１ＥＧＲクーラ３Ａと、第１ＥＧＲクーラ３Ａよりも排気の流れ方向における下流側に配置される第２ＥＧＲクーラ３Ｂとを設けることで、第１ＥＧＲクーラ３Ａおよび第２ＥＧＲクーラ３Ｂのうち第１ＥＧＲクーラ３Ａのみに冷却水を流すと、第２ＥＧＲクーラ３Ｂには熱媒体が循環しなくなる。このため、第２ＥＧＲクーラ３Ｂでは、排気と熱媒体との間で熱交換がほとんど行われなくなり、排気が冷却されなくなる。したがって、第２ＥＧＲクーラ３Ｂを通過する排気が低温になることを抑制できるので、第２ＥＧＲクーラ３ＢにＰＭが堆積することを抑制できる。
【００５４】
このとき、第１ＥＧＲクーラ３Ａには熱媒体が循環するので、排気と熱媒体との間で熱交換が行われて排気が冷却される。したがって、第１ＥＧＲクーラ３Ａによって排気の冷却性能を確保しつつ、ＰＭの付着による第２ＥＧＲクーラ３Ｂの熱交換効率の低下および通風抵抗の増大を抑制できる。
【００５５】
さらに、本実施形態では、冷却水の温度が基準冷却水温度を上回ったときに第１冷却水回路に切り替え、冷却水の温度が基準冷却水温度以下になったときに第２冷却水回路に切り替えるサーモスタット５２を設けている。このため、冷却水の温度が低い場合には、第２ＥＧＲクーラ３Ｂには冷却水が循環しなくなり、第２ＥＧＲクーラ３Ｂでは排気と冷却水との間で熱交換がほとんど行われなくなる。したがって、冷却水温度が低い場合に、第２ＥＧＲクーラ３Ｂを通過する排気が低温になり過ぎることを抑制できるので、第２ＥＧＲクーラ３ＢにＰＭが堆積することをより確実に抑制できる。
【００５６】
ところで、排気温度が所定値（本例では５４℃）を下回ると、凝縮水が発生する。この凝縮水による腐食を防止するためには、ＥＧＲクーラ３をステンレス等の耐食性の高い材料で構成する必要がある。
【００５７】
これに対し、本実施形態では、冷却水温度が低い場合に第２ＥＧＲクーラ３Ｂを通過する排気が低温になり過ぎることを抑制できるので、第２ＥＧＲクーラ３Ｂでは凝縮水が発生しなくなる。したがって、第２ＥＧＲクーラ３Ｂを、第１ＥＧＲクーラ３Ａを構成する材料よりも耐食性が低い材料で構成することができる。
【００５８】
本例では、第１ＥＧＲクーラ３Ａをステンレスで構成し、第２ＥＧＲクーラ３Ｂをアルミニウムで構成している。アルミニウムはステンレスよりも熱伝導性が優れているので、第２ＥＧＲクーラ３Ｂの冷却性能を向上させることができる。また、アルミニウムはステンレスよりも安価であるので、ＥＧＲクーラ３のコスト低減を図ることができる。
【００５９】
さらに、本実施形態では、ＥＧＲバルブ４を、第１ＥＧＲクーラ３Ａと第２ＥＧＲクーラ３Ｂとの間に配置している。これにより、ＥＧＲバルブ４に、第２ＥＧＲクーラ３Ｂで冷却される前の排気を流入させることができるので、ＥＧＲバルブ４を通過する排気が低温になり過ぎることを抑制できる。したがって、ＥＧＲバルブ４にＰＭが堆積することを抑制できる。
【００６０】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図７に基づいて説明する。本第３実施形態は、上記第１実施形態と比較して、ＥＧＲクーラ３の構造が異なるものである。
【００６１】
図７に示すように、本実施形態のＥＧＲクーラ３のハウジング３５には、冷却水流路３６に冷却水を流入させる冷却水入口３７と、冷却水流路３６から冷却水を流出させる冷却水出口３８が接続されている。冷却水入口３７は、ハウジング３５の排気流れ最上流部に接続されている。冷却水出口３８は、ハウジング３５の排気流れ最下流部に接続されている。これにより、冷却水入口３７から冷却水流路３６に流入した冷却水は、チューブ３１内を流通する排気と熱交換し、冷却水出口３８から流出する。
【００６２】
冷却水出口３８には、冷却水を圧送する冷却水循環ポンプ５３の吸入側が接続されている。冷却水循環ポンプ５３は、ポンプ用モータ５４と機械的に接続されており、ポンプ用モータ５４を回転させることにより冷却水循環ポンプ５３を回転させて冷却水流路３６に冷却水を循環させることができる。
【００６３】
冷却水循環ポンプ５３の回転数を調整することで、冷却水流路３６の冷却水流量を調整することができる。このため、冷却水循環ポンプ５３は、冷却水流路３６を流通する冷却水の流量を調整する流量調整手段に相当している。ポンプ用モータ５４は、制御装置６から出力される制御信号によって、その作動が制御される。具体的には、冷却水循環ポンプ５３は、冷却水の温度が高い程、冷却水流路を流通する冷却水の流量を増加させる。
【００６４】
本実施形態によれば、冷却水の温度が高い程、冷却水流路３６を流通する冷却水の流量を増加させる冷却水循環ポンプ５３を設けることで、冷却水温度が低い場合には、冷却水流路３６を流通する冷却水の流量が低下するので、ＥＧＲクーラ３において排気と冷却水との間で熱交換が行われ難くなる。したがって、冷却水温度が低い場合に、ＥＧＲクーラ３を通過する排気が低温になり過ぎることを抑制できるので、ＥＧＲクーラ３にＰＭが堆積することを抑制できる。
【００６５】
一方、冷却水温度が高い場合には、冷却水流路３６を流通する冷却水の流量が増加するので、ＥＧＲクーラ３において排気と冷却水との間で熱交換が確実に行われ、排気が冷却される。したがって、ＥＧＲクーラ３の冷却性能を確保しつつ、ＰＭの付着によるＥＧＲクーラの熱交換効率の低下および通風抵抗の増大を抑制できる。
【００６６】
（他の実施形態）
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。
【００６７】
（１）上記第１実施形態では、三方弁５１を、冷却水の温度に基づいて冷却水回路を切り替えるように構成した例について説明したが、これに限らず、三方弁５１を、排気温度やエンジン１の負荷（具体的には、エンジン回転数やギア位置等）に基づいて冷却水回路を切り替えるように構成してもよい。
【００６８】
具体的には、三方弁５１を、排気温度が予め定めた基準排気温度を上回ったときに第１冷却水回路に切り替え、排気温度が基準排気温度以下になったときに第２冷却水回路に切り替えるように構成してもよい。また、三方弁５１を、エンジン１の負荷が予め定めた基準負荷を上回ったときに第１冷却水回路に切り替え、エンジン１の負荷が基準負荷以下になったときに第２冷却水回路に切り替えるように構成してもよい。
【００６９】
（２）上記第１実施形態では、第１冷却水回路と第２冷却水回路とを切り替える冷却水回路切替手段として、第１冷却水出口３８および第２冷却水出口３９の冷却水流れ下流側に接続した電気式の三方弁５１を採用した例について説明したが、冷却水回路切替手段はこれに限定されない。
【００７０】
例えば、第１冷却水出口３８および第２冷却水出口３９のそれぞれに開閉弁を接続し、これらの開閉弁の開閉を制御することで、第１冷却水回路と第２冷却水回路とを切り替えてもよい。この場合、第１冷却水出口３８に接続される開閉弁を開弁するとともに、第２冷却水出口３９に接続される開閉弁を閉弁することで、第１冷却水回路に切り替えることができる。一方、第１冷却水出口３８に接続される開閉弁を閉弁するとともに、第２冷却水出口３９に接続される開閉弁を開弁することで、第２冷却水回路に切り替えることができる。
【００７１】
（３）上記第２実施形態では、第１冷却水回路と第２冷却水回路とを切り替える冷却水回路切替手段として、冷却水温度応動弁としてのサーモスタット５２を採用した例について説明したが、これに限らず、制御装置６から出力される制御信号によって、その開閉作動が制御される電磁開閉弁を採用してもよい。
【００７２】
この場合、冷却水温度、排気温度、エンジン１の負荷（具体的には、エンジン回転数やギア位置等）等に基づいて冷却水回路を切り替えるように、電磁開閉弁を制御してもよい。具体的には、冷却水温度が基準冷却水温度を上回ったときに第１冷却水回路に切り替え、冷却水温度が基準冷却水温度以下になったときに第２冷却水回路に切り替えるように、電磁開閉弁を制御してもよい。また、排気温度が予め定めた基準排気温度を上回ったときに第１冷却水回路に切り替え、排気温度が基準排気温度以下になったときに第２冷却水回路に切り替えるように、電磁開閉弁を制御してもよい。また、エンジン１の負荷が予め定めた基準負荷を上回ったときに第１冷却水回路に切り替え、エンジン１の負荷が基準負荷以下になったときに第２冷却水回路に切り替えるように、電磁開閉弁を制御してもよい。
【符号の説明】
【００７３】
１    エンジン（内燃機関）
２    ＥＧＲ通路
３    ＥＧＲクーラ
４    ＥＧＲバルブ
３６  冷却水流路（熱媒体流路）
３７  冷却水入口（熱媒体入口）
３８  第１冷却水出口（第１熱媒体出口）
３９  第２冷却水出口（第２熱媒体出口）
５１  三方弁（熱媒体回路切替手段）
５２  サーモスタット（熱媒体回路切替手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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