(57)【要約】【課題】ＥＧＲクーラを利用した早期暖機を確実化共に、ＥＧＲ機能も向上させる。【解決手段】排気通路からＥＧＲ配管１２が分岐しており、ＥＧＲ配管１２の中途部と排気管１１の中途部とがバイパス通路１６で接続されている。ＥＧＲ配管１２の中途部とバイパス通路１６とに、それぞれクーラ１７，１８を介在させている。排気管１１のうちＥＧＲ配管１２の接続部とバイパス通路１６の接続部との間の箇所に、流量制御弁２２を設けている。暖機時には、流量制御弁２２を絞って排気ガスをＥＧＲ配管１２からバイパス通路１６に強制的に流すことで、冷却水やオイルを早期加温できる。その結果、早期暖機を確実化できる。吸気系に還流するＥＧＲガスの量は流量制御弁２２はＥＧＲバルブ１４戸で調節されるため、ＥＧＲ機能も向上できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路から吸気系に至るＥＧＲ通路の中途部にバイパス通路の一端を接続し、前記バイパス通路の他端は前記排気通路のうちＥＧＲ通路の接続部よりも下流側に接続している構成であって、
前記ＥＧＲ通路のうち前記バイパス通路の接続部よりも上流側の部分、及び、前記バイパス通路にそれぞれ液冷式クーラを設け、かつ、前記排気通路のうちＥＧＲ通路の接続部とバイパス通路の接続部との間に流量制御手段を設けている、
内燃機関のＥＧＲ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、内燃機関のＥＧＲ装置（排気ガス還流装置）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の車両用内燃機関では、排気ガスの浄化促進や燃費向上等のために、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気系に還流させるＥＧＲ装置を備えていることが多い。ＥＧＲガスの取り出し手段として、排気通路からＥＧＲ通路を分岐させることが広く行われており、ＥＧＲ通路に水冷式のＥＧＲクーラを設けることも広く行われている。
【０００３】
そして、特許文献１には、ＥＧＲバルブを三方弁として、ＥＧＲバルブと排気通路とをバイパス通路で接続し、暖機運転時にＥＧＲ通路からバイパス通路に排気ガスが流れるように三方弁を制御することにより、ＥＧＲクーラの冷却水に排気ガスから熱交換して、機関の早期暖機を図ることが記載されている。つまり、特許文献１では、暖機運転時に、ＥＧＲクーラを冷却水ウォーマとして機能させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−５７４６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
さて、排気ガスはバイパス通路に流入すると流れ抵抗によって圧力が低下していく一方、排気通路では圧力低下は殆どないため、特許文献１の構成では、排気ガスが吸気系に還流していない暖機時に排気ガスが排気通路からバイパス通路に逆流して、排気ガスがＥＧＲクーラを十分に流れずに冷却水への熱交換が殆ど行われない事態が生じるおそれがある。
【０００６】
また、排気ガスの圧力は機関の回転数に応じて高くなるが、特許文献１におけるバイパス通路への排気ガスの流入量は排気ガスの圧力に依存しているため、排気ガスの圧力が高くない暖機運転時にはＥＧＲ通路への排気ガスの流入量も少なくなって、暖機運転時の冷却水の加温が不十分になるおそれもある。つまり、特許文献１では、ＥＧＲ通路及びバイパス通路への排気ガスの流入量を適正に制御できないおそれが高い。
【０００７】
本願発明は、このような現状を改善することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願発明のＥＧＲ装置は、排気通路から吸気系に至るＥＧＲ通路の中途部にバイパス通路の一端を接続し、前記バイパス通路の他端は前記排気通路のうちＥＧＲ通路の接続部よりも下流側に接続している構成において、前記ＥＧＲ通路のうち前記バイパス通路の接続部よりも上流側の部分、及び、前記バイパス通路にそれぞれ液冷式クーラを設け、かつ、前記排気通路のうちＥＧＲ通路の接続部とバイパス通路の接続部との間に流量制御手段を設けていることを特徴にしている。
【発明の効果】
【０００９】
本願発明では、ＥＧＲ通路とバイパス通路との両方にクーラを設けているため、排気ガスが排気通路からバイパス通路に逆流した場合、逆流した排気ガスでバイパス通路のクーラの冷媒を加温できる。このため、排気ガスの熱を有効利用して、冷却水の早期昇温やオイルの早期昇温などを実現でき、その結果、早期暖機を実現できて燃費を向上できる。
【００１０】
ＥＧＲ配管１２に設けたＥＧＲクーラとバイパス通路に設けたクーラとを一体にユニット化することも可能であり、この場合は、別々に設ける場合に比べてコストを抑制できる利点がある。
【００１１】
また、排気通路に流量制御手段を設けているため、例えば、機関の回転数が低い暖機運転時であっても排気ガスをＥＧＲ通路及びバイパス通路に多く流して、冷却水の早期加温して暖機時間を短縮したり、オイルを早期加温してメカロスを低減したりすることが可能になる。
【００１２】
冷却水やオイルが所定の温度まで昇温したら、ＥＧＲ配管に流れる排気ガスの量を絞ることで、ＥＧＲ配管やバイパス通路に流れる排気ガスの量を抑制できるため、冷却水やオイルが過剰に加温されることを防止できる。従って、冷却水やオイル等のクーラ媒体の昇温を決め細かく調節できる。
【００１３】
更に、流量制御手段によってＥＧＲ通路に流入するＥＧＲガスの量を制御できるため、吸気系に流入するＥＧＲガスの量を幅広くかつきめ細かく制御できる利点もある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態を示す図で、（Ａ）は内燃機関の全体の模式図、（Ｂ）（Ｃ）は作用を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
(1).構造の説明
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。まず、構造を説明する。本願発明は車両用内燃機関に適用しており、内燃機関は、シリンダブロック１とその上面に固定されたシリンダヘッド２とを主要要素とする機関本体を備えている。シリンダヘッド２の上面にはシリンダヘッドカバー３が固定されて、シリンダブロック１の下面にはオイルパン４が固定されている。
【００１６】
クランク軸（図示せず）の軸心方向から見て、シリンダブロック１及びシリンダヘッド２における前後端面のうち一方の端面には、タイミングチェーンを覆う１枚のチェーンケース５が固定されており、チェーンケース５の箇所に、クランク軸で駆動されるウォータポンプ６を設けている。
【００１７】
他方、シリンダヘッド２における一方の長側面には、クランク軸の軸線方向に並んだ複数（３つ）の排気ポート７に連通した排気マニホールド８が固定されている。排気マニホールド８は集合部８ａを有しており、集合部に、排気通路の一部を構成する触媒コンバータ（触媒ケース）９が接続されている。触媒コンバータ９の下端には継手筒１０が固定されており、継手筒１０に排気管１１が接続されている。
【００１８】
そして、継手筒１０に、ＥＧＲ通路の一部を構成するＥＧＲ配管１２の始端が接続されており、ＥＧＲ配管１２の終端は、シリンダヘッド２に設けたＥＧＲ内部通路１３にフランジ接合によって接続されている。ＥＧＲ内部通路１３は、シリンダヘッド２における他方の長手側面に開口しており、シリンダヘッド２における他方の長手側面にＥＧＲバルブ１４を設け、ＥＧＲバルブ１４と吸気系（例えばサージタンク）とをＥＧＲ終端通路１５で接続している。
【００１９】
ＥＧＲ配管１２の中途部にはバイパス通路１６の一端が接続されており、バイパス通路１６の他端は排気管１１に接続されている。そして、ＥＧＲ配管１２のうちバイパス通路１６の接続部よりも上流側の箇所にＥＧＲクーラ１７を設けて、バイパス通路１６の中途部には補助クーラ１８を設けている。
【００２０】
ＥＧＲクーラ１７と補助クーラ１８とをいずれも水冷式とする場合、両者は枝管路１９で直列に接続できる。枝管路１９の一端は、例えばシリンダヘッド２の一部に設けたサーモ弁ユニット２０に接続されており、枝管路１９の他端は、冷却水のメイン戻り管路２１に接続されている。但し、枝管路１９の接続態様は任意に選択できる。
【００２１】
また、ＥＧＲクーラ１７を水冷式にする一方、補助クーラ１８は潤滑用のオイルや変速機用オイルが通るオイル式としたり、逆に、ＥＧＲクーラ１７はオイル式として補助クーラ１８は水冷式とすることも可能である。両ＥＧＲクーラ１７，１８として水冷式を採用する場合、両者は並列に接続してもよい。
【００２２】
排気管１１のうち、ＥＧＲ配管１２の接続部よりも下流でバイパス通路１６の接続部よりも上流の部分には、流量制御手段の一例として、バタフライ式等の流量制御弁２２を設けている。流量制御弁２２は電動モータや電磁ソレノイド等のアクチェータ２３で開度を制御することができ、アクチェータ２３は遠隔的に操作できる。
【００２３】
(2).まとめ
以上の構成において、コールドスタート後のような暖機運転時には、分図（Ｂ）のようにＥＧＲバルブ１４は閉じており、ＥＧＲガスは吸気系には流れない。そこで、流量制御弁２２を全閉にするか開度を絞ることで、排気ガスをＥＧＲ配管１２とバイパス通路１６とに強制的に流す。これにより、ＥＧＲクーラ１７と補助クーラ１８とに流れる冷却水を早期加温して、暖機時間を短縮できる。
【００２４】
敢えて述べるまでもないが、ＥＧＲ配管１２及びバイパス通路１６に流す排気ガスの量は、ＥＧＲ配管１２及びバイパス通路１６での排気ガスの流れ抵抗を考慮して決定される。外気温度が低い状態でのコールドスタートの場合は、排気ガスのスムースな排出を損なわない範囲で、排気ガスをできるだけ多くＥＧＲ配管１２に流すのが好ましい。
【００２５】
流量制御弁２２の制御は、冷却水の温度や機関の回転数、外気温度等に基づいて行うことができる。具体的には、冷却水温度センサーの値や回転センサの値等を入力値として、ＥＣＵにより、所定のマップに基づいて開度を制御することができる。
【００２６】
ＥＧＲバル部１４が開くと、ＥＧＲガスが吸気系に還流する。この場合、流量制御弁２２の開度を調節することでＥＧＲ配管１２に流れる排気ガスの量を調節できるため、吸気系に還流するＥＧＲガスの幅を大きくすることができると共に、還流量の調節をきめ細かく行える。その結果、ＥＧＲ機能を向上させて燃費の向上や排気ガスの浄化性向上に貢献できる。
【００２７】
分図（Ｃ）に点線で示すように、ＥＧＲクーラ１７と補助クーラ１８とを一体のユニットに構成することも可能である。この場合、クーラ１７，１８別々に構成する場合に比べてコストダウンできる。また、冷却水は１２０℃程度までしか昇温しないが、オイルは１２０℃以上に昇温するので、水冷式のクーラとオイル式のクーラとをユニット化すると、オイルの温度が非常に高くなった場合に冷却水で冷却できる利点がある。
【００２８】
メカロスの低減のためには、オイル温度を早期に昇温させるのが好ましい。他方、ＥＧＲ配管１２を流れる排気ガスの温度は、バイパス通路１６を流れる排気ガスの温度よりも高くなっている（排気ガスは、ＥＧＲ配管１２からバイパス通路１６に流れる過程で熱を失う。）。そこで、ＥＧＲクーラ１７をオイル式として補助クーラ１８を水冷式にすると、オイルを早期昇温させてメカロスを低減できる利点がある。
【００２９】
本願発明は、上記の実施形態の他にも様々に具体化できる。例えば、ＥＧＲ通路は、触媒コンバータの上流側に接続したり排気マニホールドに接続したり、或いは排気管に接続したりすることも可能である。また、ＥＧＲ通路とバイパス通路とのうちのいずれか一方又は両方に複数のクーラを設けることも可能である。この場合、例えばＥＧＲ通路又はバイパス通路に設けた複数のクーラの媒体を異ならせることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本願発明はＥＧＲ装置に具体化できる。従って、産業上利用できる。
【符号の説明】
【００３１】
１  シリンダブロック
２  シリンダヘッド
６  ウォータポンプ
８  排気マニホールド
９  触媒コンバータ（触媒ケース）
１０  継手管
１１  排気管
１２  ＥＧＲ配管（ＥＧＲ通路）
１４  ＥＧＲバルブ
１６  バイパス通路
１７  ＥＧＲクーラ
１８  補助クーラ
２２  流量制御弁（流量制御手段）
【図１】
2015102085.tif 000003