(57)【要約】【課題】ＥＧＲクーラに供給される冷却水の温度を安定化させ、内燃機関の失火防止およびドライバビリティの向上を図ることができるＥＧＲクーラシステムを提供する。【解決手段】吸気通路12に再循環される排気ガスの一部を水冷式のＥＧＲクーラ22により冷却するようにしたＥＧＲクーラシステムXとして、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31により冷却する。このサブラジエータの冷却水経路3に、冷却水を循環させる電動式ウォータポンプ32と、サブラジエータをバイパスするバイパス通路33と、ＥＧＲクーラの冷却水出口22bでの冷却水の温度を検出する水温センサ35と、水温センサからの出力信号に基づいてバイパス通路への冷却水のバイパス量を制御する電動式流量制御弁34とを設けている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼室から排気通路に排出された排気ガスの一部を内燃機関の吸気通路に再循環させる排気ガス再循環装置に備えられ、その吸気通路に再循環される排気ガスの一部を水冷式ＥＧＲクーラにより冷却するようにしたＥＧＲクーラシステムであって、
上記水冷式ＥＧＲクーラに供給される冷却水は、上記内燃機関の高温部位に供される冷却水を冷却する内燃機関用冷却装置とは異なる別経路のＥＧＲクーラ冷却装置により冷却されるようにしており、
上記ＥＧＲクーラ冷却装置の冷却水経路には、
その冷却水経路内で冷却水を循環させるウォータポンプと、
上記ＥＧＲクーラ冷却装置または水冷式ＥＧＲクーラをバイパスするバイパス通路と、
このバイパス通路への冷却水のバイパス量をＥＧＲクーラ冷却装置の冷却水経路の冷却水温度に応じて調整する流量調整弁と
が設けられていることを特徴とするＥＧＲクーラシステム。
【請求項２】
上記請求項１に記載のＥＧＲクーラシステムにおいて、
ＥＧＲクーラ冷却装置の冷却水経路の水冷式ＥＧＲクーラ直下流には、その水冷式ＥＧＲクーラ出口の冷却水の温度を検出する水温センサ、または水冷式ＥＧＲクーラ出口の冷却水の温度に基づいてＯＮまたはＯＦＦに切り換わる水温スイッチが設けられていることを特徴とするＥＧＲクーラシステム。
【請求項３】
上記請求項２に記載のＥＧＲクーラシステムにおいて、
ＥＧＲクーラ冷却装置は、水温センサまたは水温スイッチからの出力に基づいて作動が制御される冷却ファンを備えていることを特徴とするＥＧＲクーラシステム。
【請求項４】
上記請求項２または請求項３に記載のＥＧＲクーラシステムにおいて、
ウォータポンプとしては、水温センサまたは水温スイッチからの出力に基づいて冷却水経路内を循環する冷却水の流量を制御する電動式ウォータポンプが適用されていることを特徴とするＥＧＲクーラシステム。
【請求項５】
上記請求項２ないし請求項４のいずれか１つに記載のＥＧＲクーラシステムにおいて、
流量調整弁としては、水温センサまたは水温スイッチからの出力に基づいてバイパス通路への冷却水のバイパス量を弁体の開度により制御する電動式流量制御弁が適用されていることを特徴とするＥＧＲクーラシステム。
【請求項６】
上記請求項１および請求項３ないし請求項５のいずれか１つに記載のＥＧＲクーラシステムにおいて、
流量調整弁としては、冷却水経路の冷却水温度に応じてバイパス通路への冷却水のバイパス量を調整するサーモスタットが適用されていることを特徴とするＥＧＲクーラシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃焼室から排気通路に排出された排気ガスの一部を内燃機関の吸気通路に再循環させる排気ガス再循環装置に備えられ、その吸気通路に再循環される排気ガスの一部を水冷式ＥＧＲクーラにより冷却するようにしたＥＧＲクーラシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、内燃機関の燃焼室から排気通路に排出された排気ガスの一部を取り出して水冷式のＥＧＲ（エキゾースト・ガス・リサキュレーション）クーラで冷却し、その冷却された排気ガスの一部を内燃機関の吸気通路に再循環させて内燃機関での燃焼温度を低くすることで、ＮＯｘの発生を抑制するようにすることが行われている。
【０００３】
しかし、このような排気ガス再循環装置では、内燃機関の高温部位を冷却する内燃機関用冷却装置からの冷却水がＥＧＲクーラに供給されるため、渋滞時などに内燃機関の高温部位の冷却に供された冷却水の水温が十分に冷却されずに高温度（例えば、８０゜Ｃ程度）まで上昇していると、このような高温度の冷却水がＥＧＲクーラに供給されても冷却装置排気ガスの一部を十分に冷却することができない。
【０００４】
そこで、従来より、ＥＧＲクーラに供給される冷却水を、内燃機関の高温部位に供給される冷却水を冷却する内燃機関用冷却装置とは異なる別経路のＥＧＲクーラ冷却装置によって冷却するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−２０４８２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記従来のものでは、高速走行時や冷寒時などにＥＧＲクーラ冷却装置によって冷却水が過度に冷却されることがあり、この過度に冷却された冷却水がＥＧＲクーラに供給されると、排気ガスの一部も過冷却されて吸気通路内での吸気温度を過度に低下させることになる。そのため、内燃機関の失火を誘発し、ドライバビリティに悪影響を及ぼすおそれがある。
【０００６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ＥＧＲクーラに供給される冷却水の温度を安定化させ、内燃機関の失火防止およびドライバビリティの向上を図ることができる排気ガス再循環装置のＥＧＲクーラシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明では、内燃機関の燃焼室から排気通路に排出された排気ガスの一部を内燃機関の吸気通路に再循環させる排気ガス再循環装置に備えられた、その吸気通路に再循環される排気ガスの一部を水冷式ＥＧＲクーラにより冷却するようにしたＥＧＲクーラシステムを前提とし、上記水冷式ＥＧＲクーラに供給される冷却水を、上記内燃機関の高温部位に供される冷却水を冷却する内燃機関用冷却装置とは異なる別経路のＥＧＲクーラ冷却装置により冷却するようにしている。そして、上記ＥＧＲクーラ冷却装置の冷却水経路に、その冷却水経路内で冷却水を循環させるウォータポンプと、上記ＥＧＲクーラ冷却装置または水冷式ＥＧＲクーラをバイパスするバイパス通路と、このバイパス通路への冷却水のバイパス量をＥＧＲクーラ冷却装置の冷却水経路の冷却水温度に応じて調整する流量調整弁とを設けている。
【０００８】
この特定事項により、ＥＧＲクーラに供給される冷却水は、内燃機関の高温部位に供給される冷却水を冷却する内燃機関用冷却装置とは異なる別経路のＥＧＲクーラ冷却装置により冷却され、そのＥＧＲクーラ冷却装置の冷却水経路の冷却水温度に応じてＥＧＲクーラ冷却装置または水冷式ＥＧＲクーラをバイパスするバイパス通路への冷却水のバイパス量が流量調整弁により調整されるので、渋滞時などにＥＧＲクーラ冷却装置によって冷却水経路の冷却水が効率よく冷却される一方、高速走行時や冷寒時などにＥＧＲクーラ冷却装置によって冷却水経路の冷却水が過度に冷却されることがなくなって、ＥＧＲクーラに供給される冷却水の温度が安定化することになる。これにより、過度に冷却された冷却水がＥＧＲクーラに供給されることが回避され、排気ガスの一部を過冷却して吸気通路内での吸気温度を過度に低下させたことによる内燃機関の失火を確実に防止し、ドライバビリティの向上を図ることが可能となる。
【０００９】
ここで、ＥＧＲクーラ冷却装置の冷却水経路の水冷式ＥＧＲクーラ直下流に、その水冷式ＥＧＲクーラ出口の冷却水の温度を検出する水温センサ、または水冷式ＥＧＲクーラ出口の冷却水の温度に基づいてＯＮまたはＯＦＦに切り換わる水温スイッチを設けている場合には、渋滞時などにおけるＥＧＲクーラ冷却装置による冷却水経路の冷却水の効率の高い冷却と、高速走行時や冷寒時などにおけるＥＧＲクーラ冷却装置による冷却水経路の冷却水の過冷却防止とを図って、ＥＧＲクーラに供給される冷却水温度がより一層安定化し、過度に冷却された冷却水のＥＧＲクーラへの供給を回避して、内燃機関の失火をより確実に防止し、ドライバビリティの向上を一層図ることが可能となる。
【００１０】
また、水温センサまたは水温スイッチからの出力に基づいて作動が制御される冷却ファンをＥＧＲクーラ冷却装置に設けている場合には、水温センサまたは水温スイッチからの出力つまり水冷式ＥＧＲクーラ出口の冷却水温度に基づいて、ＥＧＲクーラ冷却装置に対する冷却ファンの作動が制御されるため、渋滞時などに悪化するＥＧＲクーラ冷却装置の放熱効率が十分に確保されることになり、コンパクトなハード構成でＥＧＲクーラ冷却装置の放熱効率を高めることが可能となる。
【００１１】
そして、ウォータポンプとして、水温センサまたは水温スイッチからの出力に基づいて冷却水経路内を循環する冷却水の流量を制御する電動式ウォータポンプを適用している場合には、冷却水経路内を循環する冷却水の流量が水温センサまたは水温スイッチからの出力（水冷式ＥＧＲクーラ出口の冷却水温度）に基づいて制御されるので、例えば冷却水経路内において冷却水を循環させる必要がないときには電動式ウォータポンプを停止させることによって、燃費の悪化を防止することが可能となる。
【００１２】
更に、流量調整弁として、水温センサまたは水温スイッチからの出力に基づいてバイパス通路への冷却水のバイパス量を弁体の開度により制御する電動式流量制御弁を適用している場合には、バイパス通路への冷却水のバイパス量が水温センサまたは水温スイッチからの出力に基づいて制御されるので、冷却水経路内を循環する冷却水の温度がより一層安定化することになり、内燃機関の失火をより確実に防止し、ドライバビリティの向上をより一層図ることが可能となる。
【００１３】
これに対し、流量調整弁として、冷却水経路の冷却水温度に応じてバイパス通路への冷却水のバイパス量を調整するサーモスタットを適用している場合には、簡素な構成でバイパス通路への冷却水のバイパス量を調整することが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
以上、要するに、内燃機関用冷却装置とは異なる別経路のＥＧＲクーラ冷却装置により冷却されてＥＧＲクーラに供給される冷却水のバイパス通路へのバイパス量を、そのＥＧＲクーラ冷却装置の冷却水経路の冷却水温度に応じて流量調整弁により調整することで、水冷式ＥＧＲクーラに供給される冷却水の温度を安定化させて、過冷却された冷却水のＥＧＲクーラへの供給を回避し、内燃機関の失火を確実に防止して、ドライバビリティの向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１は本発明の実施形態に係わる排気ガス再循環装置のＥＧＲクーラシステムの概略構成図であって、１は直列４気筒の内燃機関、１１ａは内燃機関１の排気側に装着された排気マニホールド、１１ｂは排気マニホールド１１ａに接続された排気管である。この排気マニホールド１１ａと排気管１１ｂとによって排気通路１１が構成されている。また、１２ａは内燃機関１に接続された吸気管、１２ｂはサージタンク、１２はサージタンク１２ｂと一体に形成された吸気通路である。この吸気通路１２には、スロットルバルブ１３ａを内蔵したスロットルボディ１３と、その上流に配されたエアクリーナ１４とが設けられている。そして、排気通路１１と吸気通路１２との間には、内燃機関１の燃焼室から排気通路１１に排出された排気ガスの一部を還流させる排気ガス再循環装置２が設けられている。この排気ガス再循環装置２は、排気通路１１と吸気通路１２との間を連結するＥＧＲ通路２１と、このＥＧＲ通路２１内を還流される排気ガスの一部を冷却水により冷却する水冷式のＥＧＲクーラ２２と、ＥＧＲ通路２１内を還流される排気ガスの流量制御を行うＥＧＲバルブ２３とを備えている。
【００１７】
そして、ＥＧＲクーラ２２に供給される冷却水は、ＥＧＲクーラ冷却装置としてのサブラジエータ３１により冷却されるようになっている。このサブラジエータ３１は、内燃機関１の高温部位に供される冷却水を冷却する内燃機関用冷却装置としてのメインラジエータとは異なる別経路の冷却水経路３に設けられている。そして、冷却水経路３は、冷却水経路３内で冷却水を循環させる電動式ウォータポンプ３２（ウォータポンプ）と、サブラジエータ３１をバイパスするバイパス通路３３と、バイパス通路３３への冷却水のバイパス量を弁体の開度により調整する電動式流量制御弁３４（流量調整弁）とを備えたＥＧＲクーラシステムＸを構成している。電動式ウォータポンプ３２は、サブラジエータ３１の冷却水出口３１ａとＥＧＲクーラ２２の冷却水入口２２ａとを連結する冷却水経路３の第１管路部３ａに介設されている。また、バイパス通路３３は、第１管路部３ａの電動式ウォータポンプ３２よりも上流側部分と、ＥＧＲクーラ２２の冷却水出口２２ｂとサブラジエータ３１の冷却水入口３１ｂとの間を連結する冷却水経路３の第２管路部３ｂとを短絡するものである。更に、電動式流量制御弁３４は、第１管路部３ａの電動式ウォータポンプ３２よりも上流側部分と、バイパス通路３３との分岐位置に設けられ、バイパス通路３３への冷却水のバイパス量を弁体の開度により制御することによって、サブラジエータ３１で冷却される冷却水の流量を調整している。
【００１８】
また、ＥＧＲクーラシステムＸは、冷却水の温度を検出する水温センサ３５と、サブラジエータ３１に対し強制的に風を吹き付ける冷却ファン３６とを備えている。水温センサ３５は、ＥＧＲクーラ２２の冷却水出口２２ｂの直下流に位置する冷却水経路３の第２管路部３ｂの上流端に設けられ、ＥＧＲクーラ２２の冷却水出口２２ｂでの冷却水の温度が検出されるようになっている。また、冷却ファン３６は、サブラジエータ３１に対して吹き付けられる風の風量を制御可能に構成されている。そして、ＥＧＲクーラシステムＸは、電動式ウォータポンプ３２、電動式流量制御弁３４および冷却ファン３６の作動を制御するＥＣＵ４（電子制御ユニット）を備えている。
【００１９】
ＥＣＵ４は、水温センサ３５からの出力信号に基づいて電動式ウォータポンプ３２に指令信号を出力し、冷却水経路３内を循環する冷却水の流量を制御するようにしている。また、ＥＣＵ４は、水温センサ３５からの出力信号に基づいて電動式水量制御弁３４に指令信号を出力し、バイパス通路３３への冷却水のバイパス量を制御するようにしている。更に、ＥＣＵ４は、水温センサ３５からの出力信号に基づいて冷却ファン３６に指令信号を出力し、サブラジエータ３１に対し吹き付けられる風の風量を制御するようにしている。
【００２０】
したがって、上記実施形態では、ＥＧＲクーラ２２に供給される冷却水は、内燃機関１の高温部位に供給される冷却水を冷却するメインラジエータとは異なる別経路の冷却水経路３のサブラジエータ３１により冷却され、そのＥＧＲクーラ２２の冷却水出口２２ｂの直下流で水温センサ３５により検出された冷却水温度に応じてサブラジエータ３１をバイパスするバイパス通路３３への冷却水のバイパス量が電動式流量制御弁３４により制御されるので、渋滞時などにサブラジエータ３１によって冷却水経路３の冷却水が効率よく冷却される一方、高速走行時や冷寒時などにサブラジエータ３１によって冷却水経路３の冷却水が過度に冷却されることがなくなって、ＥＧＲクーラ２２に供給される冷却水の温度が安定化することになる。これにより、過度に冷却された冷却水がＥＧＲクーラ２２に供給されることが回避され、排気ガスの一部を過冷却して吸気通路１２内での吸気温度を過度に低下させたことによる内燃機関１の失火を確実に防止し、ドライバビリティの向上を図ることができる。
【００２１】
また、水温センサ３５からの出力に基づいて風量を制御する冷却ファン３６がサブラジエータ３１に設けられているので、水温センサ３５からの出力つまりＥＧＲクーラ２２の冷却水出口２２ｂの直下流での冷却水温度に基づいて、サブラジエータ３１に対する冷却ファン３６の風量が制御されるため、渋滞時などに悪化するサブラジエータ３１の放熱効率が十分に確保されることになり、コンパクトなハード構成でサブラジエータの放熱効率を高めることができる。
【００２２】
更に、水温センサ３５からの出力信号に基づいて冷却水経路３内を循環する冷却水の流量が電動式ウォータポンプ３２によって制御されるので、例えば冷却水経路３内において冷却水を循環させる必要がないときには電動式ウォータポンプ３２を停止させることによって、燃費の悪化を防止することができる。
【００２３】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の変形例を包含している。例えば、上記実施形態では、水温センサ３５からの出力信号に基づいてＥＣＵ４によりバイパス通路３３への冷却水のバイパス量を制御する電動式流量制御弁３４を用いたが、冷却水経路を流れる冷却水の水温に応じてバイパス通路への冷却水のバイパス量を調整するサーモスタットが流量調整弁として適用されていてもよく、その場合には、簡素な構成でバイパス通路への冷却水のバイパス量を制御することが可能となる。そして、上記実施形態では、電動式流量制御弁３４を第１管路部３ａの電動式ウォータポンプ３２よりも上流側部分とバイパス通路３３との分岐位置に設けたが、この電動式流量制御弁（流量調整弁）が、第２管路部の水温センサよりも下流側部分とバイパス通路との分岐位置に設けられていてもよい。
【００２４】
また、上記実施形態では、第１管路部３ａの電動式ウォータポンプ３２よりも上流側部分と、ＥＧＲクーラ２２の冷却水出口２２ｂとサブラジエータ３１の冷却水入口３１ｂとの間にバイパス通路３３を設けたが、このバイパス通路が、第１管路部の電動式ウォータポンプよりも下流側部分と、第２管路部の水温センサよりも上流側部分との間に設けられていてもよい。
【００２５】
更に、上記実施形態では、ＥＧＲクーラ２２の冷却水出口２２ｂでの冷却水の温度を水温センサにより検出するようにしたが、ＥＧＲクーラの冷却水出口の直下流に位置する冷却水経路の第２管路部の上流端に、ＥＧＲクーラの冷却水出口での冷却水の温度に基づいてＯＮまたはＯＦＦに切り換わる水温スイッチが水温センサの代わりに設けられていてもよく、その場合には、水温スイッチからのＯＮまたはＯＦＦ信号のみによって電動式ウォータポンプ、電動式流量制御弁および冷却ファンの作動が制御され、ＥＣＵの制御システムの簡素化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態に係るＥＧＲクーラシステムの概略構成を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００２７】
１        内燃機関
１１      排気通路
１２      吸気通路
２        排気ガス再循環装置
２２      ＥＧＲクーラ（水冷式ＥＧＲクーラ）
２２ｂ    ＥＧＲクーラの冷却水出口（水冷式ＥＧＲクーラ出口）
３        冷却水経路
３１      サブラジエータ（ＥＧＲクーラ冷却装置）
３２      電動式ウォータポンプ（ウォータポンプ）
３３      バイパス通路
３４      電動式流量制御弁（流量調整弁）
３５      水温センサ
３６      冷却ファン
Ｘ        ＥＧＲクーラシステム
【図１】
2007040141.tif 000003