(57)【要約】【課題】排気熱の効率的且つ効果的な回収及び利用を実現する。【解決手段】車両１０は排気熱回収システム３００を備える。排気熱回収システム３００においては、冷却水の供給経路にヒータコア３５０と直列に、且つ相互に並列に排気熱回収器３６０とＥＧＲクーラ３７０とが配置される。また、ヒータコア３５０とこれら排気熱回収手段との間には、これら複数の排気熱回収手段相互間における冷却水の流量比を可変とする流量比制御バルブ３８０が設置される。ＥＣＵ１００は、流量比制御処理を実行することにより、流量比制御バルブ３８０の動作状態を制御する。この際、冷却水温Ｔｈｗに応じて低水温モード、中水温モード、高水温モード又は超高水温モードの各動作モードが選択且つ実行され、夫々の動作モードにおいて、排気熱回収器３６０及びＥＧＲクーラ３７０相互間の流量比が最適化され、冷却水の流量が最適化される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却水の供給対象として内燃機関及びヒータコアを含む車両において該内燃機関の排気に係る排気熱を回収する排気熱回収装置であって、
前記供給対象の一部として前記冷却水の供給経路に前記ヒータコアと直列に且つ相互に並列に配置された、前記排気熱を回収可能な複数の排気熱回収手段と、
該複数の排気熱回収手段相互間における前記冷却水の流量比を変更可能な流量比変更手段と
を具備することを特徴とする排気熱回収装置。
【請求項２】
少なくとも前記冷却水の温度を含む前記内燃機関の動作条件を特定する特定手段と、
該特定された動作条件に基づいて前記流量比及び前記複数の排気熱回収手段の少なくとも一部に供給すべき前記冷却水の流量のうち少なくとも一方を設定する設定手段と、
該設定された少なくとも一方に応じて前記流量比変更手段を制御する第１の制御手段と
を更に具備する
ことを特徴とする請求項１に記載の排気熱回収装置。
【請求項３】
前記内燃機関の機関回転から独立して前記供給経路に前記冷却水を供給可能な供給手段と、
前記設定された少なくとも一方に応じて前記供給手段を制御する第２の制御手段と
を更に具備する
ことを特徴とする請求項２に記載の排気熱回収装置。
【請求項４】
前記複数の排気熱回収手段は、前記内燃機関の吸気系に還流されるＥＧＲガスを冷却可能なＥＧＲクーラ、及び前記回収した排気熱により前記冷却水を加熱可能な排気熱回収器を含む
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の排気熱回収装置。
【請求項５】
前記設定手段は、前記冷却水の温度が低い場合に大きくなるように、前記特定された冷却水の温度に応じて少なくとも前記排気熱回収器に対応する前記流量比を設定する
ことを特徴とする請求項４に記載の排気熱回収装置。
【請求項６】
前記設定手段は、前記冷却水の温度が高い場合に大きくなるように、前記特定された冷却水の温度に応じて少なくとも前記ＥＧＲクーラに対応する前記流量比を設定する
ことを特徴とする請求項４又は５に記載の排気熱回収装置。
【請求項７】
前記特定手段は、前記動作条件の一部として前記内燃機関の負荷状態を特定し、
前記設定手段は、前記特定された負荷状態が所定の高負荷状態に該当する場合に、少なくとも前記ＥＧＲクーラに優先して前記排気熱回収器が冷却されるように前記少なくとも一方を設定する
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排気熱回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気熱を回収可能な排気熱回収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、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation：排気ガス再循環）クーラを備える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に開示された排熱回収システム（以下、「従来の技術」と称する）によれば、当該ＥＧＲクーラとの熱交換により昇温せしめられた冷却水をヒータコアに供給することにより、暖房能力が不足した場合等においても速やかな暖房を行うことができ、乗員の快適性を向上させることが可能であるとされている。
【０００３】
尚、ヒータコアと蓄熱器とが並列に配置された冷却回路構造において、エンジン停止時に蓄熱器に蓄えられた高温の冷却水により暖房を行う装置も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１７３５８２号公報
【特許文献２】特開平９−２７２３２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
内燃機関は、例えば始動時等、機関暖機が不十分な状況において燃焼が安定しない。通常、このような燃焼が安定しない期間については、燃焼性をより悪化させ得るＥＧＲの利用は行われない。ＥＧＲ装置が利用されない場合、当然ながらＥＧＲクーラが排気熱を回収することもない。従って、機関暖機が不十分な状況等では、冷却水に排気熱を付与することは難しい。このため、内燃機関を暖機する観点からみた場合、従来の技術は必ずしも有効に作用しない。即ち、従来の技術には、車内の暖房と機関暖機とを場合によっては両立させ難いという技術的な問題点がある。
【０００６】
本発明は上述した問題点に鑑みてなされたものであり、排気熱の効率的且つ効果的な回収及び利用を実現し得る排気熱回収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】
【０００７】
上述した課題を解決するため、本発明に係る排気熱回収装置は、冷却水の供給対象として内燃機関及びヒータコアを含む車両において該内燃機関の排気に係る排気熱を回収する排気熱回収装置であって、前記供給対象の一部として前記冷却水の供給経路に前記ヒータコアと直列に且つ相互に並列に配置された、前記排気熱を回収可能な複数の排気熱回収手段と、該複数の排気熱回収手段相互間における前記冷却水の流量比を変更可能な流量比変更手段とを具備することを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る排気熱回収装置によれば、冷却水の供給経路において、ヒータコアと直列に、且つ相互に並列して配置された複数の排気熱回収手段各々における冷却水の流量比が、流量比変更手段によって変更可能に構成される。従って、個々の排気熱回収手段に供給される冷却水の流量を個別に最適化することが可能となる。
【０００９】
このため、本発明に係る排気熱回収装置によれば、複数の排気熱回収手段と直列に配置されたヒータコアにおいて冷却水との熱交換を効果的に行わせ（即ち、ヒータコアに対し十分に熱供給を行い）、且つ複数の排気熱回収手段各々が相互に並列に配置されることによる流路抵抗の低減を図りつつ、排気熱回収手段各々の構成、用途或いは動作条件に応じて、当該各々における熱交換に供し得る冷却水の流量を適切に制御することが可能となる。即ち、排気熱の効率的且つ効果的な回収及びその利用が可能となる。
【００１０】
本発明に係る排気熱回収装置の一の態様では、少なくとも前記冷却水の温度を含む前記内燃機関の動作条件を特定する特定手段と、該特定された動作条件に基づいて前記流量比及び前記複数の排気熱回収手段の少なくとも一部に供給すべき前記冷却水の流量のうち少なくとも一方を設定する設定手段と、該設定された少なくとも一方に応じて前記流量比変更手段を制御する第１の制御手段とを更に具備する。
【００１１】
この態様によれば、冷却水温を含む内燃機関の動作条件に基づいて設定された、上述した流量比又は複数の排気熱回収手段の少なくとも一部に供給すべき冷却水の流量、或いはその両方に応じて、流量比変更手段が制御される。従って、個々の排気熱回収手段をより効率的且つ効果的に機能させることが可能となる。
【００１２】
尚、この態様では、前記内燃機関の機関回転から独立して前記供給経路に前記冷却水を供給可能な供給手段と、前記設定された少なくとも一方に応じて前記供給手段を制御する第２の制御手段とを更に具備してもよい。
【００１３】
この場合、排気熱回収手段各々に供給すべき冷却水の流量を、実質的に自由に制御することが可能となる。従って、排熱回収手段が相互に並列配置されることによる利益を享受しつつ、実質的に個々の排熱回収手段に対応する流量を自由に制御し得る点において、実践上極めて高い利益が提供される。
【００１４】
また、この態様では、前記複数の排気熱回収手段は、前記内燃機関の吸気系に還流されるＥＧＲガスを冷却可能なＥＧＲクーラ、及び前記回収した排気熱により前記冷却水を加熱可能な排気熱回収器を含んでもよい。
【００１５】
排気熱回収手段としてＥＧＲクーラが備わる場合、吸気管、吸気マニホールド又は吸気ポート等を包括する概念としての吸気系に還流されるＥＧＲガスとしての排気を、冷却水との熱交換により冷却することが可能となり、吸気効率の低下等に起因する内燃機関の性能低下が防止される等して好適である。また、排気熱回収手段として排気熱回収器が備わる場合、顕著には始動時等、内燃機関の未暖機時において排気熱から回収した熱を冷却水に付与し、内燃機関の早期暖機を図り得る点において効果的である。
【００１６】
一方で、これらＥＧＲクーラ及び排気熱回収器相互間の動作条件は、大きく異なり得る。例えば、未暖機時にＥＧＲガスを吸気系に還流させると、燃焼性の更なる悪化を招きかねないため、一般的には、未暖機時においてＥＧＲ装置は非稼動状態を採る。反対に、排気熱回収器の使用を暖機後も継続すると（即ち、冷却水への熱供給を継続すると）、冷却水を意味無く昇温させるだけであり、結局ラジエータ等の放熱手段の頻繁な使用を促すのみである。複数の排気熱回収手段に係る動作条件が、このように比較的大きく異なり得る場合には、流量比変更手段及び供給手段の相乗効果によりもたらされる実践上の利益は大きいものとなる。
【００１７】
ＥＧＲクーラ及び排気熱回収器を備えた本発明に係る排気熱回収装置の一の態様では、前記設定手段は、前記冷却水の温度が低い場合に大きくなるように、前記特定された冷却水の温度に応じて少なくとも前記排気熱回収器に対応する前記流量比を設定する。
【００１８】
この場合、冷却水の温度が低い場合に大きくなるように少なくとも排気熱回収器に対応する流量比が設定されるため、内燃機関の暖機を促進することが可能となり実践上有益である。
【００１９】
ＥＧＲクーラ及び排気熱回収器を備えた本発明に係る排気熱回収装置の他の態様では、前記設定手段は、前記冷却水の温度が高い場合に大きくなるように、前記特定された冷却水の温度に応じて少なくとも前記ＥＧＲクーラに対応する前記流量比を設定する。
【００２０】
この場合、冷却水の温度が高い場合に大きくなるように少なくともＥＧＲクーラに対応する流量比が設定されるため、ＥＧＲガスを効果的に冷却することが可能となり実践上有益である。
【００２１】
ＥＧＲクーラ及び排気熱回収器を備えた本発明に係る排気熱回収装置の他の態様では、前記特定手段は、前記動作条件の一部として前記内燃機関の負荷状態を特定し、前記設定手段は、前記特定された負荷状態が所定の高負荷状態に該当する場合に、少なくとも前記ＥＧＲクーラに優先して前記排気熱回収器が冷却されるように前記少なくとも一方を設定する。
【００２２】
この場合、少なくとも排気熱回収器の冷却をＥＧＲクーラの冷却に優先することが可能となるため、排気熱回収器が過剰に高温な状態に陥ることが防止され、実践上有益である。
【００２３】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
＜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実施形態に係る車両１０の構成について説明する。ここに、図１は、車両１０の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【００２５】
図１において、車両１０は、ＥＣＵ１００、エンジン２００、排気熱回収システム３００を備える。
【００２６】
ＥＣＵ１００は、図示せぬＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等を備え、車両１０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「特定手段」、「設定手段」、「第１の制御手段」及び「第２の制御手段」の夫々一例として機能するように構成されている。尚、本発明に係るこれら各手段の物理的、機械的、機構的又は電気的な構成は、当該手段に係る機能を実現可能な限りにおいてハードウェア的に一体に構成されたＥＣＵ１００に限定されず、例えば相互に異なるハードウェア構成を採ってもよいし、その他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の形態を採ってもよい。ＥＣＵ１００は、排気熱回収システム３００と共に、本発明に係る「排気熱回収装置」の一例を構成しており、ＲＯＭに格納された制御用のプログラムに従って、後述する流量比制御処理を実行することが可能に構成される。
【００２７】
エンジン２００は、本発明に係る「内燃機関」の一例たるガソリンエンジンである。尚、本発明に係る「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、例えばガソリン或いは各種アルコール等の各種燃料と吸入空気との混合体である混合気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適宜介して、例えばクランク軸等の出力軸を介して動力として出力可能な機関を包括する概念であり、例えば２サイクル或いは４サイクルレシプロエンジン等を好適に含む趣旨である。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の模式図である。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。
【００２８】
図２において、エンジン２００は、気筒２０１内において燃焼室に点火プラグ（符号省略）の一部が露出してなる点火装置２０２による点火動作を介して混合気を燃焼せしめると共に、係る燃焼による爆発力に応じて生じるピストン２０３の往復運動を、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（即ち、クランク角）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、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、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。尚、エンジン２００は、紙面と垂直な方向に４本の気筒２０１が直列に配されてなる直列４気筒エンジンであるが、個々の気筒２０１の構成は相互に等しいため、図２においては一の気筒２０１についてのみ説明を行うこととする。
【００２９】
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、吸気ポート２１０において、インジェクタ２１２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、図示せぬ燃料タンクに貯留されており、図示せぬフィードポンプの作用により、図示せぬデリバリパイプを介してインジェクタ２１２に圧送供給されている。インジェクタ２１２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２１０に噴射することが可能に構成されている。尚、燃料を噴射する噴射手段の形態は、図示するような所謂吸気ポートインジェクタの構成を採らずともよく、例えば、フィードポンプ或いは他の低圧ポンプにより圧送される燃料の圧力を更に高圧ポンプによって昇圧せしめ、高温高圧の気筒２０１内部へ燃料を直接噴射することが可能に構成された、所謂直噴インジェクタ等の形態を有していてもよい。
【００３０】
気筒２０１内部と吸気管２０７とは、吸気バルブ２１１の開閉によってその連通状態が制御されている。気筒２０１内部で燃焼した混合気は排気となり吸気バルブ２１１の開閉に連動して開閉する排気バルブ２１３の開弁時に排気ポート２１４を介して排気管２１５に導かれる。
【００３１】
一方、吸気管２０７における、吸気ポート２１０の上流側には、図示せぬクリーナを経て導かれた吸入空気に係る吸入空気量を調節するスロットルバルブ２０８が配設されている。尚、この際、この吸入空気量は、図示せぬエアフローメータにより検出され、当該エアフローメータと電気的に接続されてなるＥＣＵ１００により把握される構成となっている。
【００３２】
スロットバルブモータ２０９は、ＥＣＵ１００と電気的に接続され、スロットルバルブ２０８を駆動することが可能に構成されたモータである。ＥＣＵ１００は、車両１０に備わる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、不図示のアクセ開度に基づいて、スロットルバルブモータ２０９の駆動状態を制御することが可能に構成されており、これによりスロットルバルブ２０８の開閉状態（即ち、スロットル開度）が制御される構成となっている。尚、スロットルバルブ２０８は、上述したように一種の電子制御式スロットルバルブであり、スロットル開度は、ＥＣＵ１００により運転者の意思（即ち、アクセル開度）とは無関係に制御され得る。
【００３３】
排気管２１５には、三元触媒２１６が設置されている。三元触媒２１６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な触媒である。また、気筒２０１を収容するシリンダブロックに設置されたウォータジャケットには、エンジン２００を冷却するために循環供給される冷却水（ＬＬＣ）に係る冷却水温Ｔｈｗを検出するための水温センサ２１７が配設されている。水温センサ２１７は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された冷却水温Ｔｈｗ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。
【００３４】
一方、排気管２１５における三元触媒２１６下流には、排気熱回収器３６０が設置されている。排気熱回収器３６０は、排気管２１５内に導かれる高温の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３６０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。この際、排気熱回収器３６０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。
【００３５】
尚、本発明において「「排気熱を回収する」とは、例えば排気ポート、排気マニホールド、及びこれらよりも下流に位置する排気管等各種の部位を包括する概念としての排気系に導か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、好適な一形態としては、この奪った排気熱の少なくとも一部を、例えば何らかの蓄熱手段等を介して一時的にしろ蓄熱した後に、又はこのような蓄熱のプロセスを経ることなく直接的に、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、更にはこのように奪った排気熱を例えば機械的なエネルギに変換することや、ヒートポンプ或いは熱電変換モジュール等を介して電気エネルギに変換すること等を含む広い概念である。係る概念を満たし得る限りにおいて、本発明に係る排気熱回収装置における、排気熱回収手段の物理的、機械的、機構的、電気的又は化学的な構成は何ら限定されない。
【００３６】
また、排気管２１５からは、排気ポート２１４の下流においてＥＧＲパイプ２１８が分岐しており、吸気管２０７における吸気ポート２１０上流に連通している。このＥＧＲパイプ２１８には、ＥＧＲバルブ２１９が設置されている。ＥＧＲバルブ２１９は、ＥＣＵ１００と電気的に接続され、その開閉状態がＥＣＵ１００により制御されるように構成された電磁開閉弁である。ＥＧＲバルブ２１９は、その開閉状態を規定する開度が連続的に変化し得る物理構成を有している。
【００３７】
このＥＧＲバルブ２１９及びＥＧＲパイプ２１８は、所謂ＥＧＲ装置を構成しており、排気管２１５に導かれた排気の一部をＥＧＲガスとして吸気系に還流させることが可能に構成される。この際、ＥＧＲガスの流量は、ＥＧＲバルブ２１９により制御される構成となっている。
【００３８】
一方、このＥＧＲパイプ２１８におけるＥＧＲバルブ２１９の上流（この場合、排気管側）には、ＥＧＲクーラ３７０が設置されている。ＥＧＲクーラ３７０は、ＥＧＲ装置を構成する要素の一つであると共に、ＥＧＲガスと冷却水との熱交換によりＥＧＲガスを冷却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」の他の一例としても機能する。
【００３９】
図１に戻り、排気熱回収システム３００は、冷却水循環路３１０、電動Ｗ／Ｐ３２０、サーモスタット３３０、ラジエータ３４０、ヒータコア３５０、流量比制御バルブ３８０並びに上述した排気熱回収器３６０及びＥＧＲクーラ３７０を含んで構成される。
【００４０】
冷却水循環路３１０は、エンジン２００のシリンダブロック周囲に張り巡らされた前述したウォータジャケットを含み、電動Ｗ／Ｐ３２０によって適宜に吐出される冷却水の供給経路（即ち、本発明に係る「供給経路」の一例）を規定する、例えば金属製或いは樹脂製の配管である。
【００４１】
冷却水循環路３１０は、電動Ｗ／Ｐ３２０、エンジン２００（主として、ウォータジャケット）、ヒータコア３５０並びに排気熱回収器３６０及びＥＧＲクーラ３７０を順次介して、サーモスタット３３０に至る主循環路３１０ｄ、ヒータコア３５０上流において当該主循環路３１０ｄから分岐してサーモスタット３３０に至るラジエータバイパス路３１０ａ、エンジン２００のウォータジャケットから分岐して冷却水をラジエータ３４０に導くラジエータインレット３１０ｂ、ラジエータ３４０を通過した後の冷却水を電動Ｗ／Ｐ３２０に還流させるラジエータアウトレット３１０ｃ、流量比制御バルブ３８０において主循環路３１０ｄから分岐し、夫々排気熱回収器３６０及びＥＧＲクーラ３７０を通過した後に再び主循環路３１０ｄに合流する分岐路２１０ｅ及び３１０ｆを含んで構成される。
【００４２】
電動Ｗ／Ｐ３２０は、渦巻き式の電動ポンプである。電動Ｗ／Ｐ３２０は、不図示のモータの回転力によって冷却水を吸引し、当該モータの回転速度に応じた量の冷却水を吐出することが可能に構成されている。
【００４３】
ここで、電動Ｗ／Ｐ３２０は、内燃機関の機関回転から独立して冷却水を供給可能に構成されており、本発明に係る「供給手段」の一例となっている。尚、本発明に係る「内燃機関の機関回転から独立して」とは、例えば内燃機関（本実施形態ではエンジン２００）のクランクシャフト（本実施形態ではクランクシャフト２０５）の回転状態に応じて回転状態が一義的に定まり得ないことを指す概念であり、内燃機関の機関回転に影響されることなく冷却水の供給量が制御され得ることを指す。従って、係る概念に反しない限りにおいて、本発明に係る「供給手段」の態様は、電動Ｗ／Ｐ３２０に限定されず、例えばクランクシャフト２０５と連結され、クランクシャフト２０５の回転駆動力の一部を利用して回転可能であると共に、当該回転に係る回転速度を、例えばクラッチ等、物理的な係合手段における係合力を二値的に、段階的に又は連続的に可変に制御することにより夫々二値的に、段階的に又は連続的に制御することが可能に構成された機械式のポンプ等であってもよい。
【００４４】
電動Ｗ／Ｐ３２０において、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（又は電流）のデューティ比に応じて、その回転速度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／Ｐ３２０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。
【００４５】
尚、本発明に係る供給手段が、この電動Ｗ／Ｐ３２０に例示される電気駆動式のポンプとして構成される場合、例えばこのような電力供給源及びモータ駆動系を介して供給される電力、電圧又は電流、又はそれらに対応するデューティ比等の各種制御量が、例えば機関回転数又は負荷或いはその両方等、内燃機関の各種運転条件に応じて制御されることによって、或いは回転センサ等により検出されるモータ回転数等をこれら各種制御量にフィードバックすることによって、モータ回転数、モータ回転速度又はポンプ回転速度等を目標とする値に正確に且つ容易に制御することが可能となる。
【００４６】
また、本発明に係る供給手段が、電動Ｗ／Ｐ３２０或いは、上述した係合手段に如く係合力を変更可能な態様を有する場合、冷却水の供給量（吐出量）は、実質的にエンジン２００の機関状態に影響され難く、その制御上の自由度は相応に高くなる。とりわけ、電気駆動式のポンプであれば、極端な場合エンジン２００が停止していたとしても駆動可能であり、好適である。
【００４７】
サーモスタット３３０は、冷却水温Ｔｈｗを安定せしめるために設けられた温度調節手段である。サーモスタット３３０の内部には、前述したラジエータアウトレット３１０ｃと主循環路３１０ｄ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。サーモスタット３３０は、この制御弁が開弁状態にある場合に、ラジエータインレット３１０ｂを介してラジエータ３４０に冷却水を導き、ラジエータ３４０を通過した後の冷却水を、ラジエータアウトレット３１０ｃを介して主循環路３１０ｄへ還流させることが可能に構成されている。サーモスタット３３０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、当該制御弁の開閉状態は、ＥＣＵ１００により上位に制御される構成となっている。本実施形態では、冷却水温Ｔｈｗが８０℃に到達した場合に、冷却水がラジエータ３４０での放熱に供されるように、ＥＣＵ１００により制御弁の弁体が駆動制御される構成となっている。
【００４８】
尚、サーモスタット３３０は、ラジエータアウトレット３１０ｃと主循環路３１０ｄとの連通状態を制御する制御弁の他に、ラジエータバイパス路３１０ａと主循環路３１０ｄとの連通状態を制御する制御弁を有し、いずれか一方の制御弁が開弁状態に制御される構成を有していてもよい。或いは更に、そのような複数の制御弁の代わりに三方弁を備え、上述した制御弁の動作の同等の動作が実現されてもよい。即ち、ラジエータ３４０によって冷却水を放熱に供する場合、ラジエータバイパス路３１０ａが併用されてもよいし、ラジエータバイパス路３１０ａの使用が停止されてもよい。
【００４９】
ラジエータ３４０は、ラジエータインレット３１０ｂ及びラジエータアウトレット３１０ｃと夫々連通してなるウォータパイプが複数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、当該ウォータパイプ内を冷却水が流れる際に、当該フィンを介した大気との熱交換により、即ち冷却水の熱を外界に放熱することによって、冷却水を相対的に冷却することが可能に構成されている。従って、ラジエータアウトレット３１０ｃから排出される冷却水は、ラジエータインレット３１０ｂを介してラジエータ３４０に流入する冷却水と較べて、その温度が低下した状態となる。
【００５０】
ヒータコア３５０は、図示せぬ暖房装置の熱源として機能するように構成されている。ヒータコア３５０は、冷却水循環路３１０の主循環路３１０ｄ上に設置されており、主循環路３１０ｄに供給される冷却水との熱交換を行うことが可能に構成されている。一方、ヒータコア３５０は、車両１０の不図示の空調ダクトと連通しており、当該空調ダクト内に吸引された空気を、冷却水との熱交換により取得した熱により昇温することが可能に構成されている。
【００５１】
流量比制御バルブ３８０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続され、ＥＣＵ１００によりその開閉状態が電気的に制御されるように構成された、本発明に係る「流量比変更手段」の一例たる電磁開閉弁である。流量比制御バルブ３８０は、その開閉状態に応じて、分岐路３１０ｅを流れる冷却水の流量と、分岐路３１０ｆを流れる冷却水の流量との比である流量比を変化させることが可能に構成されている。尚、ＥＣＵ１００は、予め流量比制御バルブ３８０への通電量と流量比との関係を規定する制御用のマップを保持しており、当該マップから一の通電量を選択して流量比制御バルブ３８０への通電制御に供することにより、分岐管３１０ｅ及び分岐管３１０ｆ相互間の流量比を所望の値に制御することが可能に構成される。この流量比は、流量比制御処理によって制御される。
【００５２】
尚、本発明に係る流量比変更手段は、例えば開閉状態に応じて、例えば段階的に或いは連続的に、複数の排気熱回収手段相互間における冷却水の流量比を変更することが可能な限りにおいて、流量比制御バルブ３８０の如き構成を採らずともよく、例えばバタフライ弁等他の各種可動弁装置等の態様を採ってもよい。尚、流量比を変更するとは言え、必ずしも実際の流量比が定量的に制御される必要は必ずしもなく、例えば定性的に流量比の大小関係のみが制御可能な構成を有していてもよい。
【００５３】
＜実施形態の動作＞
＜流量比制御処理の概要＞
ここで、これら複数の排気熱回収手段（本実施形態ではＥＧＲクーラ３７０及び排気熱回収器３６０）が相互に並列して冷却水の供給経路に配置されることに鑑みれば、一の排気熱回収手段に排気が供給されない状況（例えば、ＥＧＲクーラには、ＥＧＲバルブ２１９が全閉されるＥＧＲ装置の非稼動時には排気は供給されない）が生じ得るとしても、他の排気熱回収手段に排気が供給され得るため、排気熱の回収を少なくとも幾らかなり有意に実行することが可能となり得る。また、排気熱回収器３６０のように、内燃機関たるエンジン２００や車両１０の動作条件に影響されることなく排気が供給され得る（内燃機関が停止している場合は除かれてよい）位置に少なくとも一の排気熱回収手段を備えることによって、排気は幾らかなり排気熱の回収に供される。また、これらが例えば相互に直列に配置される場合と較べれば、冷却水の供給経路における流路抵抗は相対的に小さくなり易く、冷却水を効率良く循環供給させることが可能となる。
【００５４】
ここで特に、個々の排気熱回収手段に対応する冷却水の流量は、エンジン２００や車両１０の各種動作条件に応じてその必要量又は要求量が異なる場合が多い。この場合、複数の排気熱回収手段が相互に並列に配置されたのみの構成においては、物理的に、機械的に又は電気的に、例えば各種ポンプにおける冷却水の吐出量制御等を介して、供給経路全体における冷却水の流量（即ち、冷却水の供給量）を増加或いは減少せしめる以外に、これらに各々に対応する流量を制御する手段が存在し難い。従って、一の排気熱回収手段において冷却水の流量の変更が要求される場合、並列に配置された他の排気熱回収手段に対応する冷却水の流量変化が避け難い。
【００５５】
一方、このように一の排気熱回収手段における冷却水の流量変化に伴って他の排気熱回収手段に対応する冷却水の流量変化が生じる場合、元々当該他の排気熱回収手段における事情は考慮されていないから、当該他の排気熱回収手段においては不要に多くの冷却水が供給される、或いは冷却水の流量が不足するといった実践上看過し得ない不具合が発生し易い。従って、より現実な選択視の一としては、より緊急度の高い排気熱回収手段の事情に応じて、供給経路全体の冷却水の流量を決定する必要が生じ得る。ところが、供給経路全体で冷却水の流量増加が生じた場合、場合によっては、内燃機関壁体の過剰な冷却によって、冷却損失（以下、適宜「冷損」と称する）が発生し、内燃機関における燃費及びエミッションの悪化が生じ得る。即ち、複数の排気熱回収手段を、ヒータコアに対し直列に且つ相互に並列に配置したのみでは、ヒータコアへの熱供給自体は好適に行い得ても、機関暖機、或いは冷却水の利用効率等に対する悪影響が排除され難い場合がある。
【００５６】
その点、本実施形態に係る車両１０には、本発明に係る「流量比変更手段」の一例たる流量比制御バルブ３８０が備わり、複数の排気熱回収手段相互間の冷却水の流量比が、排気熱回収システム３００を最適に稼動させ得るように変更可能となっている。この流量比制御バルブ３８０の動作状態は、流量比制御処理によって制御される。
【００５７】
＜流量比制御処理の詳細＞
ＥＣＵ１００は、流量比制御処理を実行することによって、流量比制御バルブ３８０の開閉状態を制御し、もって排気熱の効率的且つ効果的な回収及び利用を実現している。ここで、図３を参照し、流量比制御処理の詳細について説明する。ここに、図３は、流量比制御処理のフローチャートである。
【００５８】
図３において、ＥＣＵ１００は、水温センサ２１７によって検出される冷却水温Ｔｈｗが、予め設定された第１の閾値ｔｈｗ１未満であるか否かを判別する（ステップＳ１０１）。
【００５９】
尚、このようなＥＣＵ１００の動作は、冷却水温に関する、本発明における「特定」の一例である。ここで、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例えば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する又はそのような選択を介して推定すること、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て導出又は推定すること、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。従って、ＥＣＵ１００が冷却水温Ｔｈｗを取得する態様は、本実施形態のものに限定されない。
【００６０】
ここで、第１の閾値ｔｈｗ１は、エンジン２００の暖機が完了しているか否かを規定し得る値に設定されており、本実施形態では４０℃に設定されている。冷却水温Ｔｈｗが第１の閾値ｔｈｗ１未満である場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、流量比制御バルブ３８０の動作モードとして低水温モードを選択且つ実行し、流量比制御バルブ３８０の動作状態を当該低水温モードに対応する動作状態に制御する（ステップＳ１０２）。尚、低水温モードについては後述する。
【００６１】
一方、冷却水温Ｔｈｗが第１の閾値ｔｈｗ１以上である場合（ステップＳ１０１：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、水温センサ２１７によって検出される冷却水温Ｔｈｗが、予め設定された第２の閾値ｔｈｗ２未満であるか否かを判別する（ステップＳ１０３）。ここで、第２の閾値ｔｈｗ２は、冷却水が高温状態にあるか否かを規定し得る値に設定されており、本実施形態では８０℃に設定されている。冷却水温Ｔｈｗが第２の閾値ｔｈｗ２未満である場合（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、流量比制御バルブ３８０の動作モードとして中水温モードを選択且つ実行し、流量比制御バルブ３８０の動作状態を当該中水温モードに対応する動作状態に制御する（ステップＳ１０４）。尚、中水温モードについては後述する。
【００６２】
一方、冷却水温Ｔｈｗが第２の閾値ｔｈｗ２以上である場合（ステップＳ１０３：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、水温センサ２１７によって検出される冷却水温Ｔｈｗが、予め設定された第３の閾値ｔｈｗ３未満であるか否かを判別する（ステップＳ１０５）。ここで、第３の閾値ｔｈｗ３は、冷却水が超高温状態にあるか否かを規定し得る値に設定されており、本実施形態では９５℃に設定されている。冷却水温Ｔｈｗが第３の閾値ｔｈｗ３未満である場合（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、流量比制御バルブ３８０の動作モードとして高水温モードを選択且つ実行し、流量比制御バルブ３８０の動作状態を当該高水温モードに対応する動作状態に制御する（ステップＳ１０６）。尚、高水温モードについては後述する。
【００６３】
一方、冷却水温Ｔｈｗが第３の閾値ｔｈｗ３以上である場合（ステップＳ１０５：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、流量比制御バルブ３８０の動作モードとして超高水温モードを選択且つ実行し、流量比制御バルブ３８０の動作状態を当該超高水温モードに対応する動作状態に制御する（ステップＳ１０７）。尚、超高水温モードについては後述する。ここで、補足すると、冷却水温Ｔｈｗが第３の閾値ｔｈｗ３以上となり易い状況として、主としてエンジン２００が高負荷状態にある場合が挙げられる。従ってステップＳ１０７に係る処理は、エンジン２００が高負荷状態にあるか否かの判別をもって代替させることも可能である。無論、高負荷状態において冷却水温Ｔｈｗは必ずしもｔｈｗ３以上となる訳ではないが、逆に言えばこの場合、冷却水温Ｔｈｗがｔｈｗ３以上となることが未然に防がれる。従って、ＥＣＵ１００は、吸入空気量、アクセル開度、スロットル開度或いはこれらから算出され得る負荷率等に基づいて、エンジン２００が高負荷状態にあるか否かを判別し、高負荷状態にある旨を判別した場合に超高水温モードを実行してもよい。
【００６４】
ステップＳ１０２、Ｓ１０４、Ｓ１０６又はＳ１０７に係る処理において、流量比制御バルブ３８０の動作状態が上述したいずれかの動作モードに対応する動作状態に制御されると、ＥＣＵ１００は、処理をステップＳ１０１に戻し、一連の処理を繰り返す。流量比制御処理は以上のように実行される。
【００６５】
ここで、図４を参照し、流量比制御処理において選択且つ実行される各種動作モードの詳細について説明する。ここに、図４は、各動作モードに対応する流量比及び流量を表す表である。
【００６６】
図４において、低水温モードでは、ＥＧＲクーラ３７０と排気熱回収器３６０との流量比は「０：１００」に設定される。即ち、主循環路３１０ｄにおいて流量比制御バルブ３８０に導かれた冷却水（以下、適宜「基準冷却水」と称する）が全て（即ち、１００％であり、以下、適宜「基準流量」と称する）が排気熱回収器３６０に供給される。尚、図４において、基準流量は、各動作モード一律に、６Ｌ（リットル）／ｍｉｎであるとする。
【００６７】
ここで、低水温モードが実行される状況は、エンジン２００が未暖機状態にあると判断され得る状況、即ち、燃焼性が相対的に悪いと判断される状況である。従って、ＥＣＵ１００は、低水温モードを実行すべきタイミングにおいて、ＥＧＲバルブ２１９を閉弁する。ＥＧＲバルブ２１９が閉弁された状態では、ＥＧＲパイプ２１８を介したＥＧＲガスの還流は生じないから、ＥＧＲクーラ３７０によるＥＧＲガスの冷却の必要性もまた生じない。一方で、エンジン２００が未暖機状態にあることに鑑みれば、エンジン２００の早期暖機を図るべきであり、冷却水を可及的に速やかに昇温させる必要が生じる。
【００６８】
そこで、ＥＣＵ１００は、排気熱回収器３６０と冷却水との熱交換を行うことによって冷却水を昇温せしめるべく、排気熱回収器３６０に基準冷却水の全てが供給されるように流量比制御バルブ３８０を制御する。その結果、排気熱回収器３６０における冷却水の流量は、基準流量に等しい６Ｌ／ｍｉｎに制御される。このように、低水温モードでは、流量比制御バルブ３８０により、実質的に実現され得る最大の効率で冷却水への熱供給がなされ、エンジン２００の暖機に供される。即ち、エンジン２００の暖機が優先的に実行される。
【００６９】
尚、流量比に限って言えば、排気熱回収器３６０に対応する流量比を増加させれば、一義的にＥＧＲクーラ３７０に対応する流量比は低下する。上述したように、冷却水温Ｔｈｗが低い場合にはＥＧＲクーラ３７０を稼動する必然性は低いから、流量比の変更のみによっても実践上十分な効果が得られるが、より効果的な態様としては、このような流量比の設定に伴い、電動Ｗ／Ｐ３２０の制御により、冷却水の供給量が変更されてもよい。即ち、供給経路全体としての冷却水の要求流量が小さい場合には、流量比の制御に相前後して当該供給量の制御を行って、例えば、排気熱回収器３６０に対応する流量を増加させつつ、供給経路全体の冷却水の流量を、例えば冷却水温Ｔｈｗが低くない場合（即ち、少なくとも未暖機状態は脱したとみなし得る場合）と較べて抑制してもよい。
【００７０】
図４において、中水温モードでは、ＥＧＲクーラ３７０及び排気熱回収器３６０相互間の流量比は「５０：５０」であり、即ち、基準冷却水は等分され、基準流量の５０％に相当する冷却水が排気熱回収器３６０及びＥＧＲクーラ３７０に供給される。即ち、各々３Ｌ／ｍｉｎの冷却水が供給される。補足すると、中水温モードが実行される状況では、ＥＧＲ装置を稼動してもエンジン２００の燃焼が不安定とならない程度にエンジン２００は暖機された状態にあると判断され得る。従って、ＥＣＵ１００は、中水温モードを実行すべきタイミングにおいて、ＥＧＲバルブ２１９を開弁する。ＥＧＲバルブ２１９が開弁された状態では、ＥＧＲパイプ２１８を介してＥＧＲガスが吸気系に還流するから、ＥＧＲクーラ３７０によるＥＧＲガスの冷却の必要性が生じ得る。一方で、エンジン２００は必ずしも十分に暖機されている訳ではなく、未だ暖機の余地を残した状態にある。従って、エンジン２００の暖機は継続される。そこで、流量比が「５０：５０」となるように流量比制御バルブ３８０が制御されることにより、中水温モードにおいては、エンジン２００の暖機とＥＧＲガスの冷却とが両立される。
【００７１】
図４において、高水温モードでは、ＥＧＲクーラ３７０及び排気熱回収器３６０相互間の流量比は「１００：０」であり、即ち、基準冷却水が全てＥＧＲクーラ３７０に供給される。即ち、ＥＧＲクーラ３７０における冷却水の流量は基準流量に等しい６Ｌ／ｍｉｎとなる。補足すると、高水温モードが実行される状況は、エンジン２００の暖機が完了したと判断され得る状況である。従って、ＥＣＵ１００は、高水温モードを実行すべきタイミングにおいて、ＥＧＲバルブ２１９をより大きく開弁させ、積極的にＥＧＲガスを吸気系に還流させる。従って、ＥＧＲガスを冷却する必要性は、前述の二種類のモードと比較して高くなる。
【００７２】
一方、エンジン２００の暖機が完了すると、冷却水に排気熱を付与することによってエンジン２００の暖機を図る必要はなくなるため、例えばエンジン２００の停止時にヒータコア３５０の熱源として利用される等、限定された状況以外では排気熱回収器３６０は実質的に不要となる。即ち、この状況では排気熱回収器３６０に冷却水を供給する必要は基本的に存在しない。但し、ＥＧＲ装置と異なり、排気熱回収器３６０には稼動及び非稼動の概念が存在しないため、冷却水温Ｔｈｗによらず、排気熱回収器３６０においては排気熱の回収が継続される。ここで特に、排熱回収器３６０への冷却水の供給が継続されると、冷却水は排熱回収器３６０から余分な熱の供給を受けることになる。高水温モードが実行されるタイミングでは、ＥＣＵ１００はラジエータ３４０において適宜放熱を行いつつ冷却水を供給させるから、排熱回収器３６０から供給される余分な熱は、結局そのままラジエータ３４０を介して外界に放出されるだけとなる。従って、高水温モードでは、排熱回収器３６０には冷却水を供給しない方がよく、基準冷却水が全てＥＧＲクーラ３７０に供給されることによって、回収された熱が効率的に利用されることとなる。
【００７３】
尚、流量比に限って言えば、ＥＧＲクーラ３７０に対応する流量比を増加させれば、一義的に排気熱回収器３６０に対応する流量比は低下する。このように冷却水温Ｔｈｗが高い場合には、排気熱回収器３６０と冷却水との熱交換の必然性は上述したように低下しており、流量比の変更のみによっても実践上十分な効果が得られるが、より効果的な態様としては、このような流量比の設定に伴い、電動Ｗ／Ｐ３２０の制御により冷却水の供給量が変更されてもよい。即ち、供給経路全体としての冷却水の要求流量が小さくて済むのであれば、流量比の制御に相前後して供給量の制御を行って、例えば、ＥＧＲクーラ３７０に対応する流量を増加させつつ、全体的な流量の抑制を図ってもよい。
【００７４】
図４において、超高水温モードでは、ＥＧＲクーラ３７０及び排気熱回収器３６０相互間の流量比は「０：１００」であり、即ち、低水温モードと同様に、基準冷却水が全て（即ち、流量にして６Ｌ／ｍｉｎの冷却水が）排気熱回収器３６０に供給される。
【００７５】
内燃機関の負荷状態が、例えば過渡運転時等に代表される高負荷状態に該当する場合、排気熱回収手段は、高負荷状態でない場合と較べてより多くの熱を回収することとなり、予め設定される熱容量を超える可能性がある。この場合、排気熱回収器３６０内部に残留する冷却水が沸騰して、何らかの弊害が生じる可能性がある。一方で、ＥＧＲクーラ３７０も同様に排気を冷却するのであるが、ＥＧＲ装置には、ＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲバルブ２１９が備わり、ＥＧＲ装置の稼動状態は比較的簡便に制御可能である。従って、このような高負荷状態においては、排気熱回収器３６０の方が、冷却水が過剰に高温となることによる実践上の不利益を生じさせ易い。そこで、超高水温モードの実行時においては、少なくともＥＧＲクーラ３７０に優先して排気熱回収器３６０が冷却されるように、冷却水の流量比又は流量或いはその両方が設定される。
【００７６】
尚、補足すれば、この場合、あくまでも排気熱回収器３６０への冷却水の供給が優先されるのであって、ＥＧＲクーラ３７０に対する冷却水の供給は、理想的にはこのような排気熱回収器３６０の事情とは無関係に継続される方がよい場合がある。このような場合に備え、ＥＣＵ１００は、電動Ｗ／Ｐ３２０を介して冷却水の供給経路全体としての流量を増加せしめる等して、排気熱回収器３６０に対応する冷却水流量を増量させつつ、ＥＧＲクーラ３７０に最適な量の冷却水を供給してもよい。
【００７７】
また、エンジン２００が、超高水温モードを実行すべき高負荷状態にあるか否かの判断は、冷却水温Ｔｈｗのみに基づいてなされずともよい。例えば、ＥＣＵ１００は、本発明に係る「動作条件」の一部として、内燃機関たるエンジン２００の負荷状態（例えば、トルク、吸入空気量或いはアクセル開度等によって代替的に規定されてもよい）を、エアフローメータ、アクセルポジションセンサ又はスロットル開度センサ等から得られる吸入空気量、アクセル開度又はスロットル開度等の各種指標に対応する電気信号を取得することにより特定し、予め設定された条件を満たすか否かの判断に基づいて、冷却水温Ｔｈｗに基づいた判断とは別に、或いはそれに加えて、高負荷状態にあるか否かを判別してもよい。この場合、実際に冷却水温Ｔｈｗが高騰する以前に、そのような事態を察知することが可能となり、言わばアクティブに冷却水温Ｔｈｗをコントロールすることも可能である。
【００７８】
このように、本実施形態に係る流量比制御処理によれば、ＥＧＲクーラ３７０及び排気熱回収器３６０相互間の流量比が、基本的に冷却水温Ｔｈｗに応じて制御される。ここで特に、本実施形態において流量比制御バルブ３８０に相当する何らかの流量比変更手段が存在しない場合、流量比は予め適合された固定値を採る以外にない。ここで、例えば、当該固定された流量比が「５０：５０（即ち、１：１）」であった場合、例えば上述した低水温モードを例に採れば、排気熱回収器３６０に十分な量（例えば、６Ｌ／ｍｉｎ）の冷却水を供給するためには、必然的にＥＧＲクーラ３７０における冷却水の流量も同程度とならざるを得ない。この場合、基準冷却水の流量（即ち、基準流量）は１２Ｌ／ｍｉｎとなって、本実施形態と較べて冷却水の供給量は明らかに過剰となり、冷却水の冷損が増大し、エンジン２００の壁体が過剰に冷却されて、暖機が阻害されることになる。或いは冷却水の供給量を無駄に増加させることによる燃費の悪化も生じ得る。
【００７９】
これに対し、本実施形態によれば、当該流量比が可変となるため、冷却水の供給経路全体における冷却水の流量を維持したまま一の排気熱回収手段に対応する冷却水の流量を変化させることが可能となる。或いは、冷却水の供給量を変化させつつ当該流量比を変化させることより、例えば、一の排気熱回収手段に対応する冷却水の流量を維持したまま、他の排気熱回収手段に対応する流量を増加又は減少させることが可能となる。即ち、実質的に、個々の排気熱回収手段に供給される冷却水の流量を効率的且つ効果的に制御することが可能となる。従って、このような冷損の増大を招くことなく、且つ燃費の悪化を招くこともなく、排気熱の効率的且つ効果的な回収及びその利用が実現されるのである。
【００８０】
尚、冷却水の動粘度は、冷却水温に応じて変化し、冷却水温が低い程当該動粘度は上昇する傾向がある。従って、定性的にみて冷却水は、冷却水温が低い程流れ難くなり、圧力損失（以下、適宜「圧損」と称する）が増大することになる。冷却水温が変化した場合、期待通りの流量が得られない場合がある。そのような問題に対処するため、例えば本実施形態に係る各種動作モードにおける、冷却水の基準流量自体が、冷却水温を含む動作条件に応じて可変とされていてもよい。或いは更に、流量比が、このような冷却水の動粘度を考慮して決定或いは補正されてもよい。
【００８１】
尚、本実施形態では、冷却水温Ｔｈｗを流量比制御バルブ３８０の動作モードに対応付けられた４つの領域に分割し、冷却水温Ｔｈｗがいずれの温度領域に属するかにより、当該動作モードを変更しているが、本発明に係る「冷却水の温度が低い場合」、或いは「冷却水の温度が高い場合」とは、必ずしもこのような固定された段階的な指標により規定されるものでなくてもよく、例えば、その時点の内燃機関の各種動作条件や車両１０が置かれた環境条件等に応じて可変な指標により、フレキシブルに判断されてもよい。更には、流量比制御バルブ３８０の動作状態は、本実施形態に係る４種類の動作モードに限らず、より連続的に変化せしめられてもよい。
＜第２実施形態＞
上述した第１実施形態では、流量比制御バルブ３８０の動作状態が流量比をパラメータとして制御された。一方、排気熱回収システム３００が備える電動Ｗ／Ｐ３２０は、ＥＣＵ１００及び駆動ユニットにより、冷却水の吐出量或いは当該吐出量を規定するモータ回転速度がエンジン２００のクランクシャフト２０５の回転とは無関係に制御され得る。従って、各冷却水温範囲に応じた各種動作モードの実行に際しては、第１実施形態で説明した流量比のみならず、冷却水循環路３１０内に循環供給される冷却水の供給量を当該流量比に応じて変化させることもできる。
【００８２】
ここで、図５を参照し、本発明の第２実施形態に係る流量比制御処理における各種動作モードの詳細を説明する。ここに、図５は、各動作モードに対応する流量比及び流量を表す表である。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。
【００８３】
図５において、各動作モードにおける、ＥＧＲクーラ３７０及び排気熱回収器３６０相互間における流量比は、超高水温モードを除いて第１実施形態と等しいものとする。ここで、低水温モードにおいて、ＥＧＲクーラ３７０と排気熱回収器３６０との流量比は、即ち第１実施形態と同様に、「０：１００」であるが、基準流量が、５Ｌ／ｍｉｎに低減されている。即ち、低水温モードの実行に際して、ＥＣＵ１００はエンジン２００の暖機に十分に供し得る程度の流量が得られる限りにおいて可及的に効率良く電動Ｗ／Ｐ３２０を制御し、冷却水の流量を適宜に変更する。即ち、この場合、実質的には５Ｌ／ｍｉｎの流量が担保されていれば十分であり、電動Ｗ／Ｐ３２０を駆動するに要する電力資源は、第１実施形態と較べて節約される。
【００８４】
高水温モードにしても同様であり、ＥＧＲクーラ３７０に供給すべき流量は、５Ｌ／ｍｉｎで十分であるとして、単に流量比の制御のみならず、電動Ｗ／Ｐ３２０の吐出量が変更される。尚、中水温モードでは、第１実施形態と同様に基準流量が６Ｌ／ｍｉｎに制御される。
【００８５】
ここで、超高水温モードが実行される場合、第１実施形態では、排気熱回収器３６０の冷却を優先する目的から、ＥＧＲクーラ３７０及び排気熱回収器３６０相互間の流量比は「０：１００」に制御された。然るに、本来ＥＧＲクーラ３７０にも冷却水の供給が必要であり、ＥＣＵ１００は係る点に鑑みて、基準流量を増加させ、排気熱回収器３６０に対し第１実施形態と同様６Ｌ／ｍｉｎの冷却水を供給させつつ、ＥＧＲクーラ３７０にも５Ｌ／ｍｉｎの冷却水を供給する。その結果、流量比は、「５５：４５」となる。
【００８６】
このように、第２実施形態によれば、単に流量比だけでなく、電動Ｗ／Ｐ３２０による冷却水吐出量を可変に制御することによって、ＥＧＲクーラ３７０及び排気熱回収器３６０に対応する冷却水の流量を実質的に自由に制御することが可能となる。また、低水温モード及び高水温モードとして示した如く、全体の冷却水流量を抑制することも可能であり、また超高水温モードとして示した如く、必要な箇所に必要な量の冷却水を供給し得るように冷却水循環路３１０全体に供給される冷却水の供給量を増量することも可能となる。即ち、第２実施形態によれば、より効率的且つ効果的に、排気熱の回収及びその利用を行うことが可能となるのである。
【００８７】
尚、このように冷却水の流量自体を可変とする場合、冷却水温Ｔｈｗに応じた冷却水の動粘度の影響、即ち、冷却水温Ｔｈｗが低い程、冷却水の動粘度が増加して圧損が増大する問題に好適に対処し得る。即ち、このような圧損の増大が見込まれる場合については、予め圧損の増加量をキャンセルし得るように全体的な冷却水の流量を補正することによって、圧損の影響を受けることなく冷却水の流量を最適化することが可能となる。
＜第３実施形態＞
一方、冷却水を循環供給するに際しての冷却水循環路３１０の圧損の変化は、上述したように冷却水の動粘度のみに依存する訳ではなく、第１及び第２実施形態に示した如くの各種態様を経て生じる流量比の変更時にも生じ得る。圧損の変化は、冷却水の流量変化に繋がり、例えば、流量比の変更に伴う圧損の変化によって冷却水温Ｔｈｗが急激に変化して、流量比の制御に影響するといった悪循環が発生する可能性がある。また、このような冷却水温Ｔｈｗの急激な変化によって、ノッキングの発生も懸念される。
【００８８】
そのような問題に対処し得る本発明の第３実施形態として、上述した各実施形態に係る流量比制御処理における各動作モードの実行態様に変更が加えられてもよい。即ち、ステップＳ１０２、Ｓ１０４、Ｓ１０６及びＳ１０７における各動作モードの実行に際し、ＥＣＵ１００は、水温センサ２１７の出力を継続的に監視し、冷却水温Ｔｈｗの急激な変化が生じないように、流量比制御バルブ３８０又は電動Ｗ／Ｐ３２０或いはその両方の動作状態を制御してもよい。この際、このように冷却水温Ｔｈｗの急変を抑制する手法として下記（１）又は（２）のプロセスを経てもよい。
【００８９】
（１）冷却水温Ｔｈｗの時間微分値に基づいた急変抑制制御
（２）流量比変更前後の冷却水温Ｔｈｗの差分に基づいた急変抑制制御
上記（１）に相当する制御がなされる場合、ＥＣＵ１００は、当該微分値として、冷却水温Ｔｈｗの時間変化量を算出し、当該時間変化量が予め冷却水温Ｔｈｗが急変していないと判断し得るものとして設定された所定値以下となるように、流量比制御バルブ３８０又は電動Ｗ／Ｐ３２０或いはその両方を制御する。また、（２）に相当する制御がなされる場合、ＥＣＵ１００は、各動作モードに対応するステップに係る処理の実行前後の冷却水温Ｔｈｗの差分が所定値以下となるように、流量比制御バルブ３８０又は電動Ｗ／Ｐ３２０を制御する。
【００９０】
これらの各種態様を採ることによって、冷却水温Ｔｈｗの急激な変化が抑制されることにより、制御上の不具合やノッキングの発生が防止され、上述した各種実施形態に係る利益をより顕著に享受することが可能となる。
【００９１】
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。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る車両の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【図２】図１の車両におけるエンジンの模式図である。
【図３】図１の車両においてＥＣＵにより実行される流量比制御処理のフローチャートである。
【図４】図３の処理において選択及び実行される流量比制御バルブの各種動作モードを説明する表である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る流量比制御バルブの各種動作モードを説明する表である。
【符号の説明】
【００９３】
１０…車両、１００…ＥＣＵ、２００…エンジン、３００…排気熱回収システム、３１０…冷却水循環流路、３２０…電動Ｗ／Ｐ、３３０…サーモスタット、３４０…ラジエータ、３５０…ヒータコア、３６０…排気熱回収器、３７０…ＥＧＲクーラ、３８０…流量比制御バルブ。
【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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