(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダヘッド及びシリンダブロックを含む内燃機関と、
ＥＧＲクーラを含み、前記内燃機関の排気の一部をＥＧＲガスとして前記内燃機関の吸気系統に還流させるＥＧＲ装置と、
少なくとも前記シリンダヘッド、シリンダブロック及びＥＧＲクーラを含む冷却対象を冷却するための冷却装置とを備え、
前記冷却装置が、
冷却水を循環供給するための流路と、
前記流路に設けられたラジエータと、
前記流路の内部に配設された弁の開閉により、前記流路における前記冷却水の循環経路を規定する前記冷却装置の動作モードを、（１）前記冷却対象に対して前記冷却水が循環供給されない全停止モードと、（２）少なくとも前記シリンダヘッド、シリンダブロック、ＥＧＲクーラ及びラジエータに対して前記冷却水が循環供給される全通水モードと、（３）前記シリンダヘッド及びＥＧＲクーラを含み且つ前記シリンダブロック及びラジエータを含まない第１経路で前記冷却水が循環供給される第１動作モードと、（４）前記ＥＧＲクーラ及びラジエータを含み且つ前記シリンダヘッド及びシリンダブロックを含まない第２経路で前記冷却水が循環供給される第２動作モードとを含む複数の動作モードの中から選択可能に構成される切り替え手段と
を更に備えてなる車両において前記冷却装置を制御する、冷却装置の制御装置であって、
前記冷却水の温度を特定する特定手段と、
前記内燃機関の暖機未完了期間において、前記特定された温度が前記ＥＧＲクーラを暖機すべき温度領域として定められた第１温度領域にある場合に前記動作モードとして前記第１動作モードが選択されるように、また前記特定された温度が前記ＥＧＲクーラを冷却すべき温度領域として前記第１温度領域よりも高温側で定められた第２温度領域にある場合に前記動作モードとして前記第２動作モードが選択されるように、夫々前記切り替え手段を制御する制御手段と
を具備することを特徴とする冷却装置の制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記特定された温度が前記第１温度領域よりも低温側で定められた冷間始動領域にある場合に前記動作モードとして前記全停止モードが選択されるように前記切り替え手段を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の冷却装置の制御装置。
【請求項３】
前記第１温度領域は、所定の排気露点温度を含む温度領域である
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の冷却装置の制御装置。
【請求項４】
前記第２温度領域は、前記内燃機関の暖機完了時に収束すべき収束値未満の温度領域である
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冷却装置の制御装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記特定された温度が前記内燃機関の暖機完了時に収束すべき収束値に収束した場合に、前記動作モードとして前記全通水モードが選択されるように前記切り替え手段を制御する
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の冷却装置の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却水の循環供給により内燃機関及びＥＧＲ装置を冷却可能に構成された冷却装置を制御する冷却装置の制御装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置として、内燃機関の暖機を促進するものがある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示された電動ウォータポンプの制御装置によれば、冷却水温が低い場合にポンプを停止させ、冷却水の通水を停止することによって、電動ウォータポンプによる無駄な電力消費を抑制しつつ冷却水の沸騰を回避することが出来るとされている。
【０００３】
また、ＥＧＲクーラに供給される冷却水を、メインラジエータとは異なる別経路のサブラジエータにより冷却し、サブラジエータの冷却水のＥＧＲクーラへの通水量を変化させてＥＧＲクーラの温度を安定化させる装置が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
また、シリンダブロックやヒータ等の暖機を要する部位を効率よく暖機するための冷却装置が特許文献３に開示されている。この装置では、ＥＧＲクーラ上流に配置されたＥＧＲ触媒温度が所定温度になるまでの暖機初期において冷却水を全止めし、その後、冷却水温が所定温度となるまでの暖機中盤にはエキマニ上部（ヘッド）からＥＧＲクーラに至る経路で冷却水を流し、冷却水温度が所定温度以上となる暖機終了段階では全流路が開放される。
【０００５】
尚、シリンダブロックやシリンダヘッドの変形を抑制すべく冷却水量を制限した場合にＥＧＲクーラ中の冷却水温度が過度に上昇することを防止するためにリザーバタンクを活用する技術も提案されている（例えば、特許文献４参照）。
【０００６】
また、特許文献５には、冷却水がラジエータを介さずにＥＧＲクーラに流れる経路と、冷却水がエンジン及びラジエータを介してＥＧＲクーラに流れる経路とを備える構成についての開示がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−１６９７５０号公報
【特許文献２】特開２００７−０４０１４１号公報
【特許文献３】特開２００９−２１６０２８号公報
【特許文献４】特開２０１１−１４９３８５号公報
【特許文献５】特開２００７−２６３０３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
内燃機関の暖機促進の観点からすれば、始動直後から暖機完了に至るまで冷却水の循環供給を停止させるのが望ましい。
【０００９】
ところで、ＥＧＲクーラは、燃焼室やエキゾーストマニホールドに近いシリンダヘッドや、シリンダヘッド下方でシリンダを収容するシリンダブロック等の高温部と較べると始動後の温度変化が緩やかであるから、その温度上昇はこれら高温部と較べて緩慢である。従って、内燃機関の未暖機期間においてＥＧＲクーラ近傍に導かれるＥＧＲガスの温度は低下し易い。排気の温度が過度に低下すると、排気中の水分が凝縮することによって凝縮水が発生する。
【００１０】
ここで、ＥＧＲガスを導くＥＧＲ流路は、高耐熱性を得られることから通常、金属材料で構成されることが多く、凝縮水の放置は、これら配管の腐食劣化を助長しかねない。即ち、ＥＧＲ装置が備わる構成においては、内燃機関の未暖機時にＥＧＲクーラの温度管理が必要となる。
【００１１】
これに対し、上記各種特許文献に開示されるものを含む従来の装置では、ＥＧＲガスの温度低下により発生する凝縮水を考慮した冷却水の制御はなされておらず、凝縮水がＥＧＲ装置にもたらし得る不具合を解消することは困難である。
【００１２】
尚、このような凝縮水の影響を排除すべく、始動時、或いは始動後適当な時間が経過した後に、ＥＧＲクーラに対しラジエータを介さない冷却水の循環供給を行うことも考えられる。然るに、そのような制御が実現し得たとしても、然るべき時間経過の後には、ＥＧＲクーラの温度が上昇し過ぎて、ＥＧＲガスの充填効率が低下する等の問題が発生する。即ち、内燃機関の未暖機時におけるＥＧＲクーラの温度管理とは、好適には、このような過冷却及び過暖機のいずれにも対処するものである必要がある。従来の装置では、このような温度管理は不可能である。
【００１３】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、ＥＧＲクーラを最適な温度環境に維持し得る冷却装置の制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述した課題を解決するため、本発明に係る冷却装置の制御装置は、シリンダヘッド及びシリンダブロックを含む内燃機関と、ＥＧＲクーラを含み、前記内燃機関の排気の一部をＥＧＲガスとして前記内燃機関の吸気系統に還流させるＥＧＲ装置と、少なくとも前記シリンダヘッド、シリンダブロック及びＥＧＲクーラを含む冷却対象を冷却するための冷却装置とを備え、前記冷却装置が、冷却水を循環供給するための流路と、前記流路に設けられたラジエータと、前記流路の内部に配設された弁の開閉により、前記流路における前記冷却水の循環経路を規定する前記冷却装置の動作モードを、（１）前記冷却対象に対して前記冷却水が循環供給されない全停止モードと、（２）少なくとも前記シリンダヘッド、シリンダブロック、ＥＧＲクーラ及びラジエータに対して前記冷却水が循環供給される全通水モードと、（３）前記シリンダヘッド及びＥＧＲクーラを含み且つ前記シリンダブロック及びラジエータを含まない第１経路で前記冷却水が循環供給される第１動作モードと、（４）前記ＥＧＲクーラ及びラジエータを含み且つ前記シリンダヘッド及びシリンダブロックを含まない第２経路で前記冷却水が循環供給される第２動作モードとを含む複数の動作モードの中から選択可能に構成される切り替え手段とを更に備えてなる車両において前記冷却装置を制御する、冷却装置の制御装置であって、前記冷却水の温度を特定する特定手段と、前記内燃機関の暖機未完了期間において、前記特定された温度が前記ＥＧＲクーラを暖機すべき温度領域として定められた第１温度領域にある場合に前記動作モードとして前記第１動作モードが選択されるように、また前記特定された温度が前記ＥＧＲクーラを冷却すべき温度領域として前記第１温度領域よりも高温側で定められた第２温度領域にある場合に前記動作モードとして前記第２動作モードが選択されるように、夫々前記切り替え手段を制御する制御手段とを具備することを特徴とする（請求項１）。
【００１５】
本発明に係る冷却装置の制御装置によれば、内燃機関の暖機未完了期間において、特定手段により特定される冷却水温が第１温度領域にある場合に第１動作モードが、第２温度領域にある場合に第２動作モードが選択される。即ち、本発明では、ＥＧＲクーラを暖機すべきか或いは冷却すべきかが、少なくとも代替的又は潜在的に判定される構成となっている。尚、このような動作モードの選択は、制御手段が切り替え手段を介して弁の開閉状態を制御することにより実現される。切り替え手段は、例えば、冷却対象に通ずる冷却水の流路に適宜設けられた弁を、機械的又は電気的に駆動することにより、当該流路の流路面積を二値的、段階的又は連続的に変化させ得る多方弁装置等であってもよい。
【００１６】
尚、本発明に係る冷却装置における冷却水の流路及び切り替え手段の実践的な構成及び配置態様は、上述した動作モードを実現可能である限りにおいて多義的である。例えば、冷却対象としてのシリンダブロック及びシリンダヘッドとＥＧＲクーラとは、流路に関して直列な位置関係であっても並列な位置関係であってもよい。
【００１７】
第１温度領域は、予め実験的に、経験的に又は理論的に、ＥＧＲクーラを暖機すべきものとして定められた温度領域である。ここで、第１動作モードが選択された場合における冷却水の循環経路は、ＥＧＲクーラとシリンダヘッドとを含む第１経路である。
【００１８】
即ち、第１動作モードは、燃焼熱及び排気熱等による過剰な熱負荷に晒され易い比較的高温のシリンダヘッドを熱源として冷却水温を上昇せしめ、ＥＧＲクーラに対し限定的に循環供給することを旨とする。本発明によれば、第１動作モードによってＥＧＲクーラの早期暖機が実現されるため、ＥＧＲ非導入段階におけるＥＧＲクーラ付近に滞留するＥＧＲガスからの凝縮水の発生を効果的に抑制することが出来る。
【００１９】
尚、シリンダヘッドは高温であり且つ始動直後から大きい熱負荷に晒される。従って、冷却水温を上昇させるための熱を奪ったところで、シリンダヘッドの暖機状態が過度に悪化する可能性は低く、第１動作モードによれば、ＥＧＲクーラの暖機に供される冷却水に係る冷却水温を、内燃機関の暖機に影響を与えることなく上昇させることが出来る。また、第１動作モードでは、ラジエータが迂回されるため、ＥＧＲクーラに循環供給される冷却水が不要に冷却されることがない。更に、第１動作モードでは、シリンダブロックから熱が奪われることはないため、その点においても内燃機関の暖機効果を好適に維持することが出来る。
【００２０】
第１動作モードの趣旨に鑑みれば、第１温度領域は、理想的には、冷却水をＥＧＲクーラに供給することに実践上の意義を見出せる程度の温度を下限とする温度領域である。例えば、外気温が氷点下〜摂氏数℃程度の冷間始動時を考えた場合、第１温度領域は、始動時の冷却水温よりは高温側の温度領域であるのが望ましい。このような状況下では、シリンダヘッドが熱を蓄積するのに相応の時間が必要となり、始動直後から第１動作モードを実行すると、内燃機関の暖機時間が長大化しかねないからである。
【００２１】
一方、第１動作モードによるこのようなＥＧＲクーラの限定的暖機が進行する過程において、ＥＧＲによる燃焼温度の低下及びそれに伴う排気浄化（主としてＮＯｘの低減）が要求される場合がある。ＥＧＲ率の可制御範囲を拡大しようとした場合、ＥＧＲガスの温度は低い方が良い。これはＥＧＲクーラの概念からして当然であるが、第１動作モードは、上述したようにＥＧＲクーラの早期暖機を助長するモードであるから、冷却水温を下げる術を有さない。従って、第１動作モードが選択されたままでは、高温のＥＧＲガスを冷却することが難しくなり、内燃機関の暖機未完了期間におけるＥＧＲの導入効果を十分に得ることが難しくなる。
【００２２】
そこで、特定される冷却水温が第１温度領域よりも高温側で定められた第２温度領域にある場合、制御手段は、冷却装置の動作モードとして第２動作モードを選択する。
【００２３】
第２動作モードは、燃焼熱及び排気熱等による過剰な熱負荷に晒され易い比較的高温のシリンダヘッド及びシリンダブロックから冷却水への熱供与を遮断してラジエータにより効率的に冷却された冷却水をＥＧＲクーラに循環供給することを旨とする。本発明によれば、第２動作モードによってＥＧＲクーラによるＥＧＲガスの効率的冷却が実現されるため、ＥＧＲガスの充填効率を高め、また筒内燃焼温度をより低下させることが出来る。
【００２４】
以上説明したように、本発明に係る冷却装置の制御装置によれば、冷却水温に基づいてＥＧＲクーラに暖機が要求されているか、冷却が要求されているかを正確に判定し、的確な動作モードを選択することが出来る。また、そのような選択が可能であるように、冷却装置における流路及び切り替え手段の構成及び構造が決められている。従って、ＥＧＲ装置を備えた構成において、内燃機関の早期暖機とＥＧＲによる排気浄化効果とを両立することが可能となる。
【００２５】
尚、特定手段が冷却水温を特定するにあたっての実践的態様は限定されない。例えば、特定手段は、水温センサ等の直接的検出手段であってもよいし、この種の直接的検出手段からセンサ値を取得するプロセッサや制御装置の類であってもよい。或いは、特定手段は、その時点の内燃機関の動作環境や始動以後の動作条件の変化履歴等から、冷却水温を推定する手段であってもよい。このような冷却水温推定に係る実践的態様は各種公知のものがあるが、冷却水の循環供給がなされない状態においては、冷却水温に局所的な温度差が生じ易く、センサの設置箇所によっては、必ずしもセンサ値が正確な冷却水温を表さない場合がある。このような観点からは、冷却水温を推定する構成とするのも実践上有益である。
【００２６】
本発明に係る冷却装置の制御装置の一の態様では、前記制御手段は、前記特定された温度が前記第１温度領域よりも低温側で定められた冷間始動領域にある場合に前記動作モードとして前記全停止モードが選択されるように前記切り替え手段を制御する（請求項２）。
【００２７】
この態様によれば、第１温度領域よりも低温側で定められた冷間始動領域においては、動作モードとして全停止モードが選択される。即ち、冷却水の循環供給が実質的に停止される。従って、内燃機関を効率的且つ効果的に暖機することが出来る。
【００２８】
本発明に係る冷却装置の制御装置の他の態様では、前記第１温度領域は、所定の排気露点温度を含む温度領域である（請求項３）。
【００２９】
この態様によれば、第１温度領域は排気露点温度を含む温度領域として定められる。より好適には、排気露点温度を挟んで低温側及び高温側に跨る温度領域として定められる。
【００３０】
ここで、「排気露点温度」とは、概念的には排気中の水分が凝縮して凝縮水を生じる温度を意味するが、凝縮水が発生する条件が、内燃機関の動作条件や燃料性状等により必ずしも一定でない点に鑑みれば、実践的には、厳密にこのような温度である必要はない。例えば、予め実験的に、経験的に又は理論的に、所定以上の確率で所定以上の凝縮水が発生するものとして定められた温度や、このような温度に対し安全側にマージンを付与した（即ち、低温側の）値であってもよい。
【００３１】
この態様によれば、排気露点温度を含む第１温度領域において、第１動作モードが選択されることにより、ＥＧＲクーラの温度を速やかに第１温度領域相当まで上昇させることが出来る。より具体的には、このような制御手段による制御とは別に内燃機関は稼動しているのであるから、冷却水温は上昇傾向にある。従って、第１温度領域の下限値が排気露点温度未満であったとしても、冷却水温は望ましくは排気露点温度以上に上昇する。即ち、ＥＧＲクーラから熱供与を受けるＥＧＲガスの温度も望ましくは排気露点温度以上に上昇する。
【００３２】
本発明に係る冷却装置の制御装置の他の態様では、前記第２温度領域は、前記内燃機関の暖機完了時に収束すべき収束値未満の温度領域である（請求項４）。
【００３３】
この態様によれば、第２温度領域は、内燃機関の暖機完了時に収束すべき収束値（例えば、一般的に摂氏９０℃内外）未満の温度領域として定められる。従って、暖機完了後、即ち、内燃機関及びその他冷却水の供給を必要とする他の補機類が通常の冷却を必要とする状況において、当該通常の冷却を実現することが可能となり、冷却装置を効率的且つ効果的に稼動せしめることが出来る。
【００３４】
尚、第１温度領域と第２温度領域とを厳密に数値的に規定することは、発明の概念を規定する上では意味がないが、ＥＧＲガスの温度は、排気露点温度以上であり且つ可及的に低温である方がよいから、第１温度領域と第２温度領域との境界値は、ＥＧＲガスが排気露点温度近傍の温度領域に可及的に長きにわたって維持されるように設定されていてもよい。
【００３５】
本発明に係る冷却装置の制御装置の他の態様では、前記制御手段は、前記特定された温度が前記内燃機関の暖機完了時に収束すべき収束値に収束した場合に、前記動作モードとして前記全通水モードが選択されるように前記切り替え手段を制御する（請求項５）。
【００３６】
この態様によれば、内燃機関の暖機が完了したと判断され得る状況においては、冷却装置の動作モードとして全通水モードが選択される。従って、冷却水による冷却を必要とする他の補機類の冷却を好適に行うことが出来る。また、シリンダヘッド及びシリンダブロックの過剰な温度上昇を防ぐことも出来る。
【００３７】
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。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１実施形態に係るエンジンシステムのブロック図である。
【図２】図１のエンジンシステムにおけるエンジンの概略断面図である。
【図３】冷却装置の動作モードと冷却水温との関係を例示する図である。
【図４】動作モードＭ２における冷却水の経路を説明するブロック図である。
【図５】動作モードＭ３における冷却水の経路を説明するブロック図である。
【図６】動作モードＭ４における冷却水の経路を説明するブロック図である。
【図７】動作モードＭ４における冷却水の他の経路を説明するブロック図である。
【図８】動作モードＭ４における冷却水の他の流路を説明する他のブロック図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係るエンジンシステムのブロック図である。
【図１０】第２実施形態の動作モードＭ２における冷却水の経路を説明するブロック図である。
【図１１】第２実施形態の動作モードＭ３における冷却水の経路を説明するブロック図である。
【図１２】第２実施形態の動作モードＭ４における冷却水の経路を説明するブロック図である。
【図１３】第２実施形態の動作モードＭ４における冷却水の他の経路を説明する他のブロック図である。＜発明の実施形態＞  ＜第１実施形態＞  ＜実施形態の構成＞  始めに、図１を参照して、本発明の第１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のブロック図である。
【００３９】
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るシステムであり、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００、エンジン２００、ＥＧＲ装置３００、水温センサ４００、他の補機類５００及び冷却装置６００を備える。
【００４０】
ＥＣＵ１００は、図示せぬＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等を備え、エンジンシステム１０の動作全体を制御可能に構成された、本発明に係る「冷却装置の制御装置」の一例たるコンピュータ装置である。
【００４１】
エンジン２００は、本発明に係る「内燃機関」の一例たるディーゼルエンジン（圧縮自着火式内燃機関）である。ここで、図２を参照し、エンジン２００の詳細な構成について説明する。ここに、図２は、エンジン２００の概略断面図である。尚、図２において、図１と重複する箇所には同一の符合を付してその説明を適宜省略することとする。
【００４２】
図２において、エンジン２００は、金属製のシリンダブロック２０１Ａ内にシリンダ２０１が形成された構成を有する。
【００４３】
このシリンダ２０１の内部に形成される燃焼室には、直噴インジェクタ２０２の燃料噴射弁の一部が露出しており、燃焼室に燃料の高圧噴霧を供給可能に構成されている。シリンダ２０１の内部にはピストン２０３が往復運動可能に設置されており、圧縮行程において燃料（軽油）と吸入空気との混合気が自着火することによって生じるピストン２０３の往復運動は、コネクティングロッド２０４を介してクランクシャフト２０５の回転運動に変換される構成となっている。
【００４４】
クランクシャフト２０５近傍には、クランクシャフト２０５の回転角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、検出されたクランク角は、一定又は不定の周期でＥＣＵ１００に供出される構成となっている。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角に基づいて、直噴インジェクタ２０２の燃料噴射時期等を制御する構成となっている。また、ＥＣＵ１００は、この検出されたクランク角を時間処理することによって、エンジン２００の機関回転速度ＮＥを算出可能に構成されている。
【００４５】
エンジン２００において、外部から吸入された空気は吸気管２０７を通過し、絞り弁２０８及び吸気ポート２０９を順次介し、吸気バルブ２１０の開弁時にシリンダ２０１の内部に吸入される。
【００４６】
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２１０の開閉に連動して開閉する排気バルブ２１１の開弁時に排気ポート２１２を介して排気管２１３に導かれる構成となっている。この排気ポート２１２及び排気ポート２１２と排気管２１３との間に介装された排気マニホールド（図示略）は、シリンダヘッド２０１Ｂに収容されている。
【００４７】
尚、この排気管２１３の図示破線枠部分には、金属材料で構成されたＥＧＲ管（不図示）の一端部が接続されている。このＥＧＲ管の他端部は、絞り弁２０８下流側において吸気ポート２０９に還流される構成となっている。
【００４８】
図１に戻り、ＥＧＲ装置３００は、エンジン２００の排気の一部をＥＧＲガスとして吸気系統に還流させることが可能な、本発明に係る「ＥＧＲ装置」の一例である。ＥＧＲ装置３００は、ＥＧＲクーラ３１０を備える。
【００４９】
ここで、ＥＧＲ装置の構成は従来各種のものが適用可能であり、図面の煩雑化を防ぐ目的から図１及び図２において省略されている。簡略的には、ＥＧＲ装置３００は、ＥＧＲクーラ３１０の他に、上述したＥＧＲ管とＥＧＲ弁とを備える。ＥＧＲ弁は電磁弁であり、ＥＣＵ１００を介してなされるソレノイドへの通電により弁開度が段階的に変化する構成を有する。ＥＧＲ管を流れるＥＧＲガスの流量、即ち、ＥＧＲ量は、吸気管２０７と排気管２１３との差圧とこの弁開度とに応じて連続的に変化する。
【００５０】
ＥＧＲクーラ３１０は、このＥＧＲ管に設けられた冷却装置であり、冷却水が封入されたウォータジャケットが周囲に張り巡らされ、この冷却水との熱交換を行うことによってＥＧＲガスを冷却可能に構成されている。
【００５１】
尚、本実施形態に係るＥＧＲ装置３００は、燃焼直後の排気が還流される構成（即ち、ＨＰＬ（High Pressure Loop）ＥＧＲ）としたが、不図示のＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）等の排気浄化装置の下流側において排気が取り出される構成（即ち、ＬＰＬ（Low Pressure Loop）ＥＧＲ）
水温センサ４００は、冷却水であるＬＬＣ（Long Life Coolant）の温度たる冷却水温Ｔｃｌを検出可能に構成されたセンサである。水温センサ４００は、後述する冷却水流路のうち、シリンダヘッド２０１Ｂの出口付近に設けられている。水温センサ４００は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された冷却水温Ｔｃｌは、常時ＥＣＵ１００により把握されている。
【００５２】
他の補機類５００は、エンジン２００及びＥＧＲ装置３００以外の、冷却水による冷却を必要とする補機装置である。例えば、他の補機類５００は、上述したＤＰＦ等を含む。
【００５３】
冷却装置６００は、流路内に封入された冷却水を、後述するＣＣＶ（Coolant Control Valve）６２０の作用により適宜選択される流路内で循環供給することによって冷却対象を冷却する、本発明に係る「冷却装置」の一例である。
【００５４】
冷却装置６００は、電動ウォータポンプ（以下、適宜「電動Ｗ／Ｐ」と表記する）６１０、ＣＣＶ６２０、切り替え弁６３０、サーモスタット６４０、ラジエータ６５０及びオイルクーラ６６０並びに図示実線で示された冷却水の流路（図示Ａ〜Ｈを含む）を備える。
【００５５】
電動Ｗ／Ｐ６１０は、公知の電気駆動型渦巻き式ポンプである。電動Ｗ／Ｐ６１０は、不図示モータの回転力によって冷却水を吸引し、モータ回転速度Ｎｗｐに応じた量の冷却水を吐出可能に構成されている。このモータは、不図示の電力供給源（例えば、車載用１２Ｖバッテリ、或いは他のバッテリ）等から電力の供給を受け、不図示のモータ駆動系を介して供給される制御電圧（又は制御電流）のデューティ比ＤＴＹに応じて、その回転速度たるポンプ回転速度Ｎｗｐが増減制御される構成となっている。また、このモータ駆動系は、ＥＣＵ１００と電気的に接続された状態にあり、ＥＣＵ１００によって上述したデューティ比ＤＴＹを含む動作状態が制御される構成となっている。即ち、電動Ｗ／Ｐ６１０は、ＥＣＵ１００によってその動作状態が制御される構成となっている。
【００５６】
ＣＣＶ６２０は、冷却水の経路（尚、「流路」は物体としての金属製管状部材であり、「経路」は流路に方向概念を加えたものを意味する）を後述する各動作モードに応じて切り替え可能な、電磁制御弁装置であり、本発明に係る「切り替え手段」の一例である。
【００５７】
ＣＣＶ６２０は、入力ポートが、電動Ｗ／Ｐ６１０の出力ポートと接続されており、電動Ｗ／Ｐ６１０から吐出される冷却水を、各出力ポートを介し各流路に分配することが出来る。より具体的には、ＣＣＶ６２０は、励磁電流により電磁力を生じる公知のソレノイドと、当該励磁電流を付与する駆動装置と、当該電磁力により弁開度が連続的に変化する弁とを有し、各弁について独立に開度を変化させることが出来る。弁開度は、流路面積に比例しており、弁開度が１００（％）である場合が全開状態に、弁開度が０（％）である場合が全閉状態に夫々対応する。即ち、ＣＣＶ６２０は、冷却水の経路を選択する機能に加えて、選択する経路における冷却水の流量を実質的に自由に制御することが出来る。尚、上記駆動装置は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＣＣＶ６２０の動作は実質的にＥＣＵ１００により制御される。
【００５８】
ＣＣＶ６２０は、冷却水の出力ポートを四つ備えており、夫々が流路Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤに接続されている。流路Ａは、シリンダヘッド２０１Ｂに（正確には、シリンダヘッド２０１Ｂを取り巻くウォータジャケットに）冷却水を供給する流路であり、流路Ｂは同様にシリンダブロック２０１Ａに冷却水を供給する流路であり、流路Ｃは同様に他の補機類５００に冷却水を供給する流路であり、流路Ｄは、後述する接続点Ｐ２に接続される流路である
切り替え弁６３０は、ＣＣＶ６２０と協調的に動作状態が制御されることにより、冷却水の経路を後述する選択された動作モードに応じて切り替え可能な電磁制御弁装置である。切換え弁６３０は、ＣＣＶ６２０と共に本発明に係る「切り替え手段」の一例を構成する。切り替え弁６３０は、冷却水の入力ポート及び出力ポートを夫々二個ずつ有する。
【００５９】
より具体的には、切り替え弁６３０は、励磁電流により電磁力を生じる公知のソレノイドと、当該励磁電流を付与する駆動装置と、当該電磁力により弁開度が全開開度（即ち、弁開度＝１００（％））と全閉開度（即ち、弁開度＝０（％））との間で二値的に変化する弁とを有し、各弁の開度を独立に制御することが出来る。尚、上記駆動装置は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、切り替え弁６３０の動作は実質的にＥＣＵ１００により制御される。
【００６０】
尚、切り替え弁６３０は、ケース内で弁が物理的に回転し、その回転状態に応じて入力ポートと出力ポートとの間の連通状態が変化する機械式回転弁であってもよい。
【００６１】
切り替え弁６３０の入力ポートは、流路Ｅ及び流路Ｆに接続されている。流路Ｅは、シリンダヘッド２０１ＢとＥＧＲクーラ３１０とを繋ぐ流路（符号省略）と接続点Ｐ１において接続された流路である。尚、上述した水温センサ４００は、この接続点Ｐ１において冷却水温Ｔｃｌを検出する構成となっている。また、流路Ｆは、上述した流路Ｄと接続点Ｐ２において接続される流路である。ＥＧＲクーラ３１０を冷却する流路（符号省略）は、この接続点Ｐ１と接続点Ｐ２との間に設けられている。
【００６２】
切り替え弁６３０の出力ポートは、流路Ｇ及び流路Ｈに接続されている。流路Ｇは、サーモスタット６４０に接続された流路であり、流路Ｈは、電動Ｗ／Ｐ６１０の入力ポートに接続された流路である。
【００６３】
サーモスタット６４０は、流路Ｇに導かれた冷却水をオイルクーラ６６０に適宜供給するための切り替え弁である。サーモスタット６４０の内部には、流路Ｇと、オイルクーラ６６０側の流路（符号省略）及びオイルクーラ６６０を迂回する流路（符号省略）との連通状態を制御するための制御弁が設けられている。この制御弁は、潤滑油温がＥＣＵ１００により設定される設定温度以上となる場合、オイルクーラ６６０側の流路と流路Ｇとを連通させ、それ以外の場合においてオイルクーラ６６０を迂回する流路と流路Ｇとを連通させる構成となっている。
【００６４】
ラジエータ６５０は、インレットパイプ及びアウトレットパイプに連通する複数のウォータパイプが配列してなると共に、当該ウォータパイプの外周に多数の波板状のフィンを備えた公知の冷却装置である。ラジエータ６５０は、インレットパイプから流入した冷却水を当該ウォータパイプに導くと共に、当該ウォータパイプを流れる過程において当該フィンを介した大気との熱交換により冷却水から熱を奪う構成となっている。熱を奪われることによって相対的に冷却された冷却水は、アウトレットパイプから排出される構成となっている。
【００６５】
＜実施形態の動作＞
次に、実施形態の動作として、適宜図面を参照し、冷却装置６００の動作について説明する。冷却装置６００は、動作モードＭ１、Ｍ２、Ｍ３及びＭ４の四種類の動作モードを備えており、選択される動作モードに応じて冷却水を循環供給させる際の経路が異なる構成となっている。この動作モードの選択は、ＥＣＵ１００が水温センサ４００により検出される冷却水温Ｔｃｌに基づいて実行する構成となっている。
【００６６】
ここで、図３を参照し、冷却装置６００の動作モードと冷却水温Ｔｃｌとの関係について説明する。ここに、図３は、冷却水温Ｔｃｌと選択される動作モードとの関係を例示する図である。
【００６７】
図３において、冷却水温Ｔｃｌが予め設定された温度値ａ未満である場合、ＥＣＵ１００は、冷却装置６００の動作モードとして動作モードＭ１を選択する。動作モードＭ１は、ＣＣＶ６２０の四個の出力ポートが全て閉鎖されるモードであり、本発明に係る「全停止モード」の一例である。動作モードＭ１が選択された場合、冷却水は流路に封入された状態で流動することなく滞留する。温度値ａ未満の温度領域は、本発明に係る「冷間始動領域」の一例である。
【００６８】
また、冷却水温Ｔｃｌが予め設定された温度値ｂ（ａ＜ｂ）以上且つ温度値ｃ未満である場合、ＥＣＵ１００は、冷却装置６００の動作モードとして動作モードＭ２を選択する。
【００６９】
また、冷却水温Ｔｃｌが予め設定された温度値ｃ以上且つ温度値ｄ未満である場合、ＥＣＵ１００は、冷却装置６００の動作モードとして動作モードＭ３を選択する。
【００７０】
また、冷却水温Ｔｃｌが予め設定された温度値ｄ以上である場合、ＥＣＵ１００は、冷却装置の動作モードとして動作モードＭ４を選択する。尚、温度値ｄは、シリンダブロック２０１Ａの暖機判定温度である温度値ｅ未満の値である。
【００７１】
次に、図４乃至図７を参照し、冷却装置６００の各動作モードについて説明する。ここに、図４は、動作モードＭ２における冷却水の経路を説明するブロック図である。また、図５は、動作モードＭ３における冷却水の経路を説明するブロック図である。また、図６は、動作モードＭ４における冷却水の経路を説明するブロック図である。また、図７は、動作モードＭ４における冷却水の他の経路を説明するブロック図である。これら各図において、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。
【００７２】
図４において、動作モードＭ２が選択された場合の冷却水の循環経路が図示太実線で例示される。
【００７３】
即ち、動作モードＭ２が選択された場合、ＣＣＶ６２０により流路Ａ以外の流路が閉鎖され、切り替え弁６３０により流路Ｅ及び流路Ｇが閉鎖される。同時にＣＣＶ６２０により流路Ａが全開状態とされ、切り替え弁６３０により流路Ｆ及び流路Ｈが全開状態とされる。その結果、電動Ｗ／Ｐ６１０から吐出された冷却水は、ＣＣＶ６２０から流路Ａ、シリンダヘッド２０１Ｂ、接続点Ｐ１、ＥＧＲクーラ３１０、接続点Ｐ２、流路Ｆ、切り替え弁６３０及び流路Ｈを順次辿る経路で電動Ｗ／Ｐ６１０に戻される。
【００７４】
即ち、動作モードＭ２は、シリンダヘッド２０１Ｂから熱を付与された冷却水によりＥＧＲクーラ３１０を暖機させる、本発明に係る「第１動作モード」の一例である。従って、動作モードＭ２が選択される温度値ｂ以上且つ温度値ｃ未満の温度領域は、本発明に係る「第１温度領域」の一例である。尚、温度値ａ以上且つ温度値ｂ未満の温度領域は一種の過渡領域であり、流路Ａに対応するＣＣＶ６２０の弁の弁開度が、０から１００へ向かって連続的に変化させられる温度領域である。
【００７５】
また、温度値ｂは、本発明に係る排気露点温度の一例であり、流路内のＥＧＲガスが過度に冷却されて凝縮水を生じる（実際に生じるか否かとは必ずしも関係ない）温度値として設定されている。温度値ｂに到達する以前から動作モードＭ２が選択されることにより、ＥＧＲクーラ３１０の温度は、理想的には速やかに温度値ｂ以上の温度領域に移行する。従って、動作モードＭ２によって、ＥＧＲクーラ３１０付近における凝縮水の発生は防止され、ＥＧＲ管の腐食等を防止することが出来る。
【００７６】
図５において、動作モードＭ３が選択された場合の冷却水の循環経路が図示太実線で例示される。
【００７７】
即ち、動作モードＭ３が選択された場合、ＣＣＶ６２０により流路Ｄ以外の流路が閉鎖され、切り替え弁６３０により流路Ｆ及び流路Ｈが閉鎖される。同時にＣＣＶ６２０により流路Ｄが全開状態とされ、切り替え弁６３０により流路Ｅ及び流路Ｇが全開状態とされる。その結果、電動Ｗ／Ｐ６１０から吐出された冷却水は、ＣＣＶ６２０から流路Ｄ、ＥＧＲクーラ３１０、接続点Ｐ１、流路Ｅ、切り替え弁６３０、流路Ｇ、ラジエータ６５０及び流路Ｈの一部を順次辿る経路で電動Ｗ／Ｐ６１０に戻される。
【００７８】
即ち、動作モードＭ３は、シリンダブロック２０１Ａ及びシリンダヘッド２０１Ｂへの冷却水の供給を停止し、ＥＧＲクーラ３１０に循環供給される冷却水をラジエータ６５０により冷却させる、本発明に係る「第２動作モード」の一例である。従って、動作モードＭ３が選択される温度値ｃ以上且つ温度値ｄ未満の温度領域は、本発明に係る「第２温度領域」の一例である。
【００７９】
動作モードＭ３が選択されると、ＥＧＲクーラ３１０は、動作モードＭ２が選択された場合と反対に冷却される。従って、動作モードＭ２が選択され続けることによる冷却水温Ｔｃｌの過度な上昇を回避することができ、ＥＧＲ導入時の充填効率を上昇させ、またＥＧＲガスの低温化を促進することによって排気を浄化することが出来る。尚、動作モードＭ２が選択されることによって、ＥＧＲクーラ３１０の温度は、可及的に長きにわたって、排気露点温度以上且つ排気露点温度近傍の温度領域に維持される。
【００８０】
図６において、動作モードＭ４が選択された場合の冷却水の循環経路が図示太実線で例示される。
【００８１】
即ち、動作モードＭ４が選択された場合、ＣＣＶ６２０により流路Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤの全てが全開状態とされ、切り替え弁６３０により流路Ｆ及び流路Ｈが全閉状態に、流路Ｅ及び流路Ｇが全開状態とされる。その結果、電動Ｗ／Ｐ６１０から吐出された冷却水は、シリンダブロック２０１Ａ、シリンダヘッド２０１Ｂ、ＥＧＲクーラ３１０、他の補機類５００を通過する経路で電動Ｗ／Ｐ６１０に戻される。即ち、動作モードＭ４は、本発明に係る「全通水モード」の一例である。
【００８２】
図７において、動作モードＭ４が選択された場合の冷却水の他の循環経路が図示太実線で例示される。
【００８３】
即ち、動作モードＭ４が選択された場合には、図６に例示する経路に代えて、ＣＣＶ６２０により流路Ｄを閉鎖し、流路Ａ、Ｂ及びＣを全開状態とし、切り替え弁６３０により流路Ｆ及び流路Ｈを全開状態に、流路Ｅ及び流路Ｇを全閉状態としてもよい。その結果、電動Ｗ／Ｐ６１０から吐出された冷却水は、シリンダブロック２０１Ａ、シリンダヘッド２０１Ｂ、ＥＧＲクーラ３１０、他の補機類５００を通過する経路で電動Ｗ／Ｐ６１０に戻される。即ち、動作モードＭ４は、本発明に係る「全通水モード」の他の一例である。
【００８４】
ここで特に、図７の経路では、ＥＧＲクーラ３１０にはシリンダブロック２０１Ａ及びシリンダヘッド２０１Ｂを通過した後の冷却水が供給される。また、冷却水はラジエータ６５０を迂回して電動Ｗ／Ｐ６１０に戻される。即ち、図７の経路は、ラジエータ６５０による冷却が不要である場合に電動Ｗ／Ｐ６１０の負荷を軽減して電動Ｗ／Ｐ６１０における電力消費を節減する経路である。従って、ＥＣＵ１００は、ラジエータ６５０による冷却が不要であると判断される状況では、適宜図７の経路を選択してもよい。
【００８５】
次に、図８を参照して、動作モードＭ４に相当する冷却水の流路の他の例について説明する。ここに、図８は、動作モードＭ４における冷却水の他の経路を説明する他のブロック図である。尚、同図において、図７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。
【００８６】
図８において、動作モードＭ４が選択された場合の冷却水の他の循環経路が図示太実線で例示される。
【００８７】
即ち、動作モードＭ４が選択された場合には、図７に例示する経路に代えて、ＣＣＶ６２０により流路Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤを全開状態とし、切り替え弁６３０により流路Ｆ及び流路Ｈを全開状態に、流路Ｅ及び流路Ｇを全閉状態としてもよい。その結果、電動Ｗ／Ｐ６１０から吐出された冷却水は、シリンダブロック２０１Ａ、シリンダヘッド２０１Ｂ、ＥＧＲクーラ３１０、他の補機類５００を通過する経路で電動Ｗ／Ｐ６１０に戻される。即ち、動作モードＭ４は、本発明に係る「全通水モード」の他の一例である。
【００８８】
ここで特に、図８の流路では、図７の流路と異なり、ＥＧＲクーラ３１０にエンジン２００の本体部を経由しない比較的低温の冷却水を供給することが出来る。従って、ＥＧＲの効果をより向上させることが出来る。
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係るエンジンシステム２０について説明する。
【００８９】
始めに、図９を参照し、第２実施形態に係るエンジンシステム２０の構成について説明する。ここに、図９は、エンジンシステム２０のブロック図である。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。
【００９０】
尚、エンジンシステム２０は、冷却装置６００の代わりに冷却装置６０１を有する。冷却装置６０１は、ＣＣＶ６２０の代わりにＣＣＶ６２１を、切り替え弁６３０の代わりに切り替え弁６３１を夫々備える点において冷却装置６００と異なっている。
【００９１】
図９において、エンジンシステム２０は、エンジンシステム１０と異なり、冷却対象としてのシリンダヘッド２０１Ｂ、シリンダブロック２０１Ａ、ＥＧＲクーラ３１０及び他の補機類５００の夫々に対応する流路が全て並列の関係にある。
【００９２】
また、ＣＣＶ６２１（尚、基本構成はＣＣＶ６２０と同様であるので説明は省略する）が、これら冷却対象の下流側に設けられている。即ち、ＣＣＶ６２１は、ＣＣＶ６２０と異なり、四個の入力ポート及びそれに接続された四個の流路Ｉ、Ｊ、Ｋ、Ｌを有し、出力ポート及びそれに接続される流路が一つとなっている。
【００９３】
このＣＣＶ６２１の出力ポートに接続された流路の下流側には切り替え弁６３１（尚、基本構成は切り替え弁６３０と同様であるので説明は省略する）が設置されている。切り替え弁６３１は、ＣＣＶ６２１の出力ポートに接続された流路と接続された一つの入力ポートと、流路Ｍ及び流路Ｎに接続された二つの出力ポートを備える。尚、流路Ｍ、Ｎは、第１実施形態における流路Ｈ、Ｇに相当する。
【００９４】
次に、図１０乃至図１３を参照し、第１実施形態と同様に冷却装置６０１の各動作モード（尚、図３に相当する動作モード選択の態様は第１実施形態と同様であり、各動作モードの概念も第１実施形態と同様である）について説明する。
【００９５】
ここに、図１０は、動作モードＭ２における冷却水の経路を説明するブロック図である。また、図１１は、動作モードＭ３における冷却水の経路を説明するブロック図である。また、図１２は、動作モードＭ４における冷却水の経路を説明するブロック図である。また、図１３は、動作モードＭ４における冷却水の他の経路を説明するブロック図である。これら各図において、図９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。
【００９６】
図１０において、動作モードＭ２が選択された場合の冷却水の循環経路が図示太実線で例示される。
【００９７】
即ち、動作モードＭ２が選択された場合、ＣＣＶ６２１により流路Ｊ及びＬが閉鎖され、切り替え弁６３１により流路Ｎが閉鎖される。同時にＣＣＶ６２１により流路Ｉ及びＫが全開状態とされ、切り替え弁６３１により流路Ｍが全開状態とされる。その結果、電動Ｗ／Ｐ６１０から吐出された冷却水は、シリンダヘッド２０１ＢとＥＧＲクーラ３１０に供給され、本発明に係る「第１動作モード」の他の一例が実現される。
【００９８】
図１１において、動作モードＭ３が選択された場合の冷却水の循環経路が図示太実線で例示される。
【００９９】
即ち、動作モードＭ２が選択された場合、ＣＣＶ６２１により流路Ｉ、Ｊ及びＬが閉鎖され、切り替え弁６３１により流路Ｍが閉鎖される。同時にＣＣＶ６２１により流路Ｋが全開状態とされ、切り替え弁６３１により流路Ｎが全開状態とされる。その結果、電動Ｗ／Ｐ６１０から吐出された冷却水は、ＥＧＲクーラ３１０とラジエータ６５０に供給され、本発明に係る「第２動作モード」の他の一例が実現される。
【０１００】
図１２において、動作モードＭ４が選択された場合の冷却水の循環経路が図示太実線で例示される。
【０１０１】
即ち、動作モードＭ４が選択された場合、ＣＣＶ６２１により流路Ｉ、Ｊ、Ｋ及びＬの全流路が全開とされ、切り替え弁６３１により流路Ｍが閉鎖され、流路Ｎが全開状態とされる。その結果、電動Ｗ／Ｐ６１０から吐出された冷却水は、全ての冷却対象に供給され、発明に係る「全通水モード」の他の一例が実現される。
【０１０２】
図１３において、動作モードＭ４が選択された場合の冷却水の他の循環経路が図示太実線で例示される。
【０１０３】
即ち、動作モードＭ４が選択された場合、ＣＣＶ６２１により流路Ｉ、Ｊ、Ｋ及びＬの全流路が全開とされ、切り替え弁６３１により流路Ｎが閉鎖され、流路Ｍが全開状態とされる。その結果、電動Ｗ／Ｐ６１０から吐出された冷却水は、全ての冷却対象に供給され、発明に係る「全通水モード」の他の一例が実現される。尚、図１２と図１３との差異は、図６と図７との差異と同様であり、ラジエータ６５０による冷却の有無に関する差異である。
【０１０４】
このように第２実施形態に係るエンジンシステム２０によれば、第１実施形態に係るエンジンシステム１０と較べて、ＥＧＲクーラ３１０の暖機時に冷却水が双方に並行に流れるため、暖機性については劣るものの、エンジンシステム１０と較べて構成が簡素な分、コスト面で有利である。
【０１０５】
本発明は、上述した実施例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冷却装置の制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
本発明は、エンジンとＥＧＲ装置を備えたシステムにおける冷却装置に適用可能である。
【符号の説明】
【０１０７】
１０…車両、１００…ＥＣＵ、２００…エンジン、３１０…ＥＧＲクーラ、６００…冷却装置、６１０…電動Ｗ／Ｐ、６１０…ＣＣＶ、６３０…切り替え弁、６５０…ラジエータ。
【図１】
0005742702.tif 000002
【図２】
0005742702.tif 000003
【図３】
0005742702.tif 000004
【図４】
0005742702.tif 000005
【図５】
0005742702.tif 000006
【図６】
0005742702.tif 000007
【図７】
0005742702.tif 000008
【図８】
0005742702.tif 000009
【図９】
0005742702.tif 000010
【図１０】
0005742702.tif 000011
【図１１】
0005742702.tif 000012
【図１２】
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【図１３】
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