(57)【要約】【課題】ＥＧＲガスの冷却効率を向上させることを課題とする。【解決手段】ＥＧＲガス冷却装置は、ＥＧＲガス流通部の外周部に設けられた第１の冷却水通路と、前記ＥＧＲガス流通部内を通過するとともに、内部に中空部を設けて前記中空部の周囲に環状に形成された第２の冷却水通路と、を有するＥＧＲクーラを備える。中空部は、第３の冷却水通路として冷却水をバイパスすることができる。ＥＧＲガス冷却装置は、流路切替装置を備え、第１の冷却水通路と第２の冷却水通路及び前記第３の冷却水通路を切り替えることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＥＧＲガス流通部の外周部に設けられた第１の冷却水通路と、
前記ＥＧＲガス流通部内を通過するとともに、内部に中空部を設けて前記中空部の周囲に環状に形成された第２の冷却水通路と、を有するＥＧＲクーラを備えたＥＧＲガス冷却装置。
【請求項２】
前記中空部を第３の冷却水通路とし、
前記第１の冷却水通路と前記第２の冷却水通路及び前記第３の冷却水通路を切り替えて、各冷却水通路に流入する冷却水の流量を変更する流路切替装置を備えた請求項１記載のＥＧＲガス冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＥＧＲガス冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、排気再循環装置が備えるＥＧＲ（Exhaust  Gas  Recirculation）ガスを冷却するＥＧＲガス冷却装置が種々提案されている。例えば、特許文献１には、ＥＧＲ配管の内部及び外部に水冷ジャケットを配設し、このＥＧＲ配管内を流れるＥＧＲガスをこのＥＧＲ配管の内部および外部から冷却する方式が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２０７９１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記特許文献１に開示されたＥＧＲガス冷却装置は、冷却効率の面で、さらなる改良の余地がある。
【０００５】
そこで本明細書開示のＥＧＲガス冷却装置は、ＥＧＲガスの冷却効率を向上させることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために本明細書開示のＥＧＲガス冷却装置は、ＥＧＲガス流通部の外周部に設けられた第１の冷却水通路と、前記ＥＧＲガス流通部内を通過するとともに、内部に中空部を設けて前記中空部の周囲に環状に形成された第２の冷却水通路と、を有するＥＧＲクーラを備える。
【０００７】
第１の冷却水通路と第２の冷却水通路とを備えることにより、ＥＧＲガス流通部内を流通するＥＧＲガスを効率よく冷却することができる。また、第２の冷却水通路を、内部に中空部を設けてこの中空部の周囲に環状に形成したことにより、第２の冷却水通路内を流通する冷却水量に対して、効率的な冷却を行うことができる。
【０００８】
本明細書開示のＥＧＲガス冷却装置は、前記中空部を第３の冷却水通路とすることができる。そして、ＥＧＲガス冷却装置は、前記第１の冷却水通路と前記第２の冷却水通路及び前記第３の冷却水通路を切り替えて、各冷却水通路、すなわち、前記第１の冷却水通路と前記第２の冷却水通路及び前記第３の冷却水通路に流入する冷却水の流量を変更する流路切替装置を備えることができる。
【０００９】
中空部を第３の冷却水通路とすることにより、中空部をバイパス通路として機能させ、この結果、ＥＧＲガス冷却装置の車両への搭載性を向上させることができる。流路切替装置を作動させて冷却水通路を適宜切り替えることにより、ＥＧＲガスの冷却効率を変更することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本明細書に開示されたＥＧＲガス冷却装置によれば、ＥＧＲガスの冷却効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施例のＥＧＲガス冷却装置の概略構成を示す説明図である。
【図２】図２は図１におけるＸ−Ｘ線断面図である。
【図３】図３はＥＧＲクーラ内へのＥＧＲガスの導入の様子を示す説明図である。
【図４】図４は流路切替装置を分解した状態を示す説明図である。
【図５】図５は流路切替装置のケース部材を上方からみた説明図である。
【図６】図６は冷却水通路の切り替えに伴うＥＧＲ効率の相違を示すグラフである。
【図７】図７はＥＧＲガス冷却装置の制御の一例を示すフロー図である。
【図８】図８は流路切替装置の回転子が回転角θ＝０°となった状態を示す説明図である。
【図９】図９は流路切替装置の回転子が回転角θ＝９０°となった状態を示す説明図である。
【図１０】図１０は流路切替装置の回転子が回転角θ＝１８０°となった状態を示す説明図である。
【図１１】図１１は流路切替装置の回転子が回転角θ＝２７０°となった状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための形態を図面と共に詳細に説明する。ただし、図面中、各部の寸法、比率等は、実際のものと完全に一致するようには図示されていない場合がある。
【実施例】
【００１３】
図１は実施例のＥＧＲガス冷却装置１の概略構成を示す説明図である。図２は図１におけるＸ−Ｘ線断面図である。ＥＧＲガス冷却装置１は、ＥＧＲクーラ２０と、流路切替装置３０とを備える。流路切替装置３０は、ＥＣＵ（Electronic control unit）５０と電気的に接続されている。流路切替装置３０は、ＥＣＵ５０が取得した冷却水温、エンジン回転数及びＥＣＵ５０が算出したＥＧＲ率に基づいて制御される。
【００１４】
ＥＧＲクーラ２０は、排気ガスを吸気通路へ流入させるＥＧＲ配管１０上に設置される。ＥＧＲ配管１０の一端は、吸気管へ接続されてもよいし、インテークマニホールドへ接続されていてもよい。ＥＧＲクーラ２０は、ＥＧＲガス流通部２１を備える。ＥＧＲガス流通部２１は、内部にＳＩＣ（セラミック）製の熱交換体が配置されている。ＥＧＲガス流通部２１は、ＥＧＲガス導入部２２及びＥＧＲガス排出部２３を備えており、ＥＧＲガス導入部２２とＥＧＲ排出部２３にＥＧＲ配管１０が接続されている。図３は、ＥＧＲクーラ２０内へのＥＧＲガスの導入の様子を示す説明図である。図３中の矢印は、ＥＧＲガスの流れを模式的に表している。図３を参照すると、ＥＧＲガスは、ＥＧＲガス流通部２１の軸線ＡＸと交差する方向に導入され、ＥＧＲガス流通部２１の全域に行き渡る。ＥＧＲガス流通部２１の全域に行き渡ったＥＧＲガスは、軸線ＡＸに沿ってＥＧＲガス流通部２１内を流通する。このように、ＥＧＲガス流通部２１内のＥＧＲガスの流量分布のばらつきが抑制されている。
【００１５】
図２を参照すると、ＥＧＲクーラ２０は、ＥＧＲガス流通部２１の外周部に設けられた第１の冷却水通路Ａを備える。第１の冷却水通路Ａは、ＥＧＲガス流通部２１の周囲を覆うように環状に設けられている。第１の冷却水通路Ａには、冷却水が流通し、ＥＧＲガス流通部２１をその外周側から冷却する。これにより、ＥＧＲガス流通部２１内を流通するＥＧＲガスが冷却される。
【００１６】
ＥＧＲクーラ２０は、第２の冷却水通路Ｂを備える。第２の冷却水通路Ｂは、内外の空間を形成する二重管を、ＥＧＲガス流通部２１の軸線ＡＸに沿って配置することにより形成されている。すなわち、第２の冷却水通路Ｂは、ＥＧＲガス流通部２１内を通過するとともに、内部に設けられた中空部Ｃの周囲に環状に形成されている。このように、第２の冷却水通路Ｂは、二重管に形成される内外の空間のうち、外側の空間に相当する。そして、中空部Ｃは、第３の冷却水通路に相当する。なお、以下の説明において、中空部Ｃは、第３の冷却水通路Ｃと表記することとする。
【００１７】
第２の冷却水通路Ｂは、内側に第３の冷却水通路Ｃを備えることにより、冷却水の流通量に対して効率よく冷却効果を得ることができる。仮に、第２の冷却水通路Ｂの内側に第３の冷却水通路Ｃが存在しておらず、第２の冷却水通路Ｂが単なる筒状の通路だとすると、その筒状の中心部付近を流通する冷却水は、ＥＧＲガス流通部２１から遠くなり、冷却に寄与しにくい。すなわち、第２の冷却水通路Ｂ内を流通する冷却水量のうち、冷却に寄与する冷却水の割合が低く、効率が悪い。これに対し、第３の冷却水通路Ｃを備えることにより、第２の冷却水通路Ｂ内を流通する冷却水の多くの部分が、ＥＧＲガスの冷却に貢献することができ、効率のよい冷却をすることができる。
【００１８】
ＥＧＲクーラ２０は、上述のように、第２の冷却水通路２５の内側に第３の冷却水通路Ｃを備える。この第３の冷却水通路Ｃは、冷却水のバイパス流路として使用することができる。冷却水のバイパス流路をＥＧＲガス流通部２１内へ配置することにより、ＥＧＲ冷却装置１をコンパクトに構成することができ、ＥＧＲ冷却装置の車両への搭載上、有利となる。
【００１９】
図４は流路切替装置３０を分解した状態を示す説明図である。図５は流路切替装置３０のケース部材３２を上方からみた説明図である。図４を参照すると、流路切替装置３０は、回転子３０とケース部材３２を備える。また、回転子３１を回転駆動するアクチュエータ３６を備える。回転子３１は、二本の管材を直交させて形成されており、第１開口部３１ａ、第２開口部３１ｂ及び第３開口部３１ｃを備える。第２開口部３１ｂ及び第３開口部３１ｃは、第１開口部３１ａに対しそれぞれ直交した方向に開口している。第３開口部３１ｃは、第２開口部３１ｂに対して反対外、すなわち１８０°隔てた位置に開口している。回転子３１の内部には冷却水が流通することができる。
【００２０】
ケース部材３２は、円筒状の部材で、天板３３、底板３４及び側板３５を備えている。ケース部材３２内には、回転子３１が収容される。ケース部材３２の底板には、孔３４ａが設けられている。この孔３４ａには、底板３４に装着されるアクチュエータ３６が備える駆動軸３６ａが挿通される。駆動軸３６ａは回転子３１に取り付けられる。
【００２１】
側板３５には、第１開口３５ａ〜第４開口３５ｄが設けられている。図５を参照すると、第２開口３５ｂは、第１開口３５ａと対向した位置、すなわち、両者は１８０°隔てた位置に開口している。第３開口３５ｃは第１開口３５ａから時計回りに９０°隔てた位置に開口している。第４開口３５ｄは、第３開口３５ｃから反時計回りに４５°隔てた位置に開口している。
【００２２】
第１開口３５ａには、第１配管３７が接続されている。第１配管３７は、冷却水が導入される配管である。第２開口３５ｂには、第２配管３８が接続されている。第３開口３５ｃには、第３配管３９が接続されている。第４開口３５ｄには、第４配管４０が接続されている。図１を参照すると、第２配管３８の他端側は、第２の冷却水通路Ｂに接続されている。第３配管３９の他端側は、第１の冷却水通路Ａに接続されている。第４配管４０の他端側は、第３の冷却水通路Ｃに接続されている。なお、第１の冷却水通路Ａには第５配管４１が接続されており、第１の冷却水通路Ａを通過した冷却水は、第５配管４１へ排出される。第２の冷却水通路Ｂには第６配管４２が接続されており、第２の冷却水通路Ｂを通過した冷却水は、第６配管４２へ排出される。第３の冷却水通路Ｃには第７配管４３が接続されており、第３の冷却水通路Ｃを通過した冷却水は、第７配管４３へ排出される。第５配管４１、第６配管４２及び第７配管４３はＥＧＲクーラ２０の下流側で合流しており、冷却水は再び循環に供される。
【００２３】
流路切替装置３０は、回転子３１の回転角θによって、冷却水の流通状況を変更することができる。すなわち、流路切替装置３０は、第１の冷却水通路Ａと第２の冷却水通路Ｂ及び第３の冷却水通路Ｃを切り替えて、各冷却水通路に流入する冷却水の流量を変更することができる。図６は、冷却水通路の切替に伴うＥＧＲ効率の相違を示すグラフである。図６は第１の冷却水通路Ａと第２の冷却水通路Ｂとに冷却水を流通させたときのＥＧＲ効率を１００％として、他の冷却水の流通状況におけるＥＧＲ効率を示している。図６を参照すると、第３の冷却水通路Ｃのみに冷却水を流通させたときが最もＥＧＲ効率が低くなる。第３の冷却水通路Ｃは冷却水のバイパス流路として機能するものであり、第３の冷却水通路ＣとＥＧＲガス流通部２１との間には第２の冷却水通路Ｂが空間として存在することになり、ＥＧＲガスの冷却効果が低下するためである。
【００２４】
図６を参照すると、第２の冷却水通路Ｂにのみ冷却水を流通させた場合のＥＧＲ効率は、第３の冷却水通路Ｃにのみ冷却水を流通させた場合よりも高い。第１の冷却水通路Ａにのみ冷却水を流通させた場合のＥＧＲ効率はさらに高い。そして、第１の冷却水通路Ａと第２の冷却水通路Ｂとに冷却水を流通させたときのＥＧＲ効率が最も高い（１００％）。
【００２５】
このように、流路切替装置３０を作動させることにより、所望のＥＧＲ効率を実現することができる。
【００２６】
つぎに、図７〜図１１を参照しつつ、ＥＧＲ冷却装置１の制御の一例について説明する。ＥＧＲ冷却装置１の制御はＥＣＵ５０が主体的に行う。まず、ステップＳ１では、冷却水温Ｔｗが閾値αよりも低いか否かを判断する。閾値αは、冷却水をバイパスさせるか否かの判断の基準となる値である。例えば、エンジンの暖機時等であり、ステップＳ１でＹｅｓと判断したときは、ステップＳ２へ進む。ステップＳ２では、回転子３１の回転角θが０°に設定される。すなわち、図８に示すように、回転子３１の第１開口部３１ａがケース部材３２の第２開口３５ｂと一致するとともに、第３開口部３１ｃが第３開口３５ｃと一致する状態とされる。これにより、第１配管３７を通じてケース部材３２内へ流入した冷却水は、第４開口３５ｄを通じて第４配管４０へ流出する。そして、第３の冷却水通路Ｃへ導入される。
【００２７】
ステップＳ１でＮｏと判断したときは、ステップＳ３へ進む。ステップＳ３では、評価関数Ｅνにより求めた値が閾値βよりも小さいか否かを判断する。ここで、評価関数Ｅνは、
Ｅν＝ｆ（ＥＧＲ率，ＮＥ，Ｑ）
で示される。ＮＥはエンジン回転数であり、Ｑは燃料噴射量、すなわち、負荷である。ＥＣＵ５０は、ＮＥとＱの値を取得している。閾値βは、冷却水を第２の冷却水通路Ｂへのみ流すための判断の基準となる値である。ステップ３でＹｅｓと判断したときは、ステップＳ４へ進む。ステップＳ４では、回転子３１の回転角θが９０°に設定される。すなわち、図９に示すように、回転子３１の第２開口部３１ｂがケース部材３２の第１開口３５ａと一致するとともに、第３開口部３１ｃが第２開口３５ｂと一致する状態とされる。これにより、第１配管３７を通じてケース部材３２内へ流入した冷却水は、第２開口３５ｂを通じて第２配管３８へ流出する。そして、第２の冷却水通路Ｂへ導入される。
【００２８】
ステップＳ３でＮｏと判断したときは、ステップＳ５へ進む。ステップＳ５では、評価関数Ｅνにより求めた値が閾値γよりも小さいか否かを判断する。閾値γは、冷却水を第１の冷却水通路Ａへのみ流すための判断の基準となる値である。ステップ５でＹｅｓと判断したときは、ステップＳ６へ進む。ステップＳ６では、回転子３１の回転角θが１８０°に設定される。すなわち、図１０に示すように、回転子３１の第１開口部３１ａがケース部材３２の第１開口３５ａと一致するとともに、第２開口部３１ｂが第３開口３５ｃと一致する状態とされる。これにより、第１配管３７を通じてケース部材３２内へ流入した冷却水は、第３開口３５ｃを通じて第３配管３９へ流出する。そして、第１の冷却水通路Ａへ導入される。
【００２９】
ステップＳ５でＮｏと判断したときは、ステップＳ７へ進む。ステップＳ７では、回転子３１の回転角θが２７０°に設定される。すなわち、図１１に示すように、回転子３１の第１開口部３１ａがケース部材３２の第３開口３５ｃと一致するとともに、第２開口部３１ｂが第２開口３５ｂと一致する状態とされる。これにより、第１配管３７を通じてケース部材３２内へ流入した冷却水は、第３開口３５ｃを通じて第３配管３９へ流出して、第１の冷却水通路Ａへ導入される。また、第１配管３７を通じてケース部材３２内へ流入した冷却水は、第２開口３５ｂを通じて第３配管３８へ流出して、第２の冷却水通路Ｂへ導入される。
【００３０】
このように、流路切替装置を動作させることにより、所望の冷却水の流通状態を得ることができる。
【００３１】
上記実施例は本発明を実施するための一例にすぎない。よって本発明はこれらに限定されるものではなく、請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。
【符号の説明】
【００３２】
１  ＥＧＲ冷却装置
２０  ＥＧＲクーラ
２１ＥＧＲガス流通部
２２  ＥＧＲガス導入部
２３  ＥＧＲガス排出部
３０  流路切替装置
３１  回転子
３２  ケース部材
５０  ＥＣＵ
Ａ  第１の冷却水通路
Ｂ  第２の冷却水通路
Ｃ  第３の冷却水通路
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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