(57)【要約】【課題】主回路の冷媒を循環させる冷媒ポンプによって低温回路に冷媒を流通させることが可能な車両の冷却システムの提供。【解決手段】主回路２は、エンジン７を冷却する冷却水が循環して流通可能であり、ウォータポンプ３は、主回路２の冷却水を循環させる。高温熱交換器４は、ウォータポンプ３の上流側の主回路２に設けられ、エンジン７で昇温した冷却水を冷却する。低温回路５は、ウォータポンプ３の下流側で主回路２から分岐し、主回路２から流入する冷却水を、エンジン７の吸気を冷却するインタークーラ１５及びＥＧＲクーラ１６へ流通させた後、ウォータポンプ３の上流側で主回路２に合流させる。低温熱交換器６は、インタークーラ１５及びＥＧＲクーラ１６の上流側の低温回路５に設けられ、主回路１から流入した冷却水を冷却する。【選択図】図１
2016050545.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンを冷却する冷媒が循環して流通可能な主回路と、
前記主回路の冷媒を循環させる冷媒ポンプと、
前記冷媒ポンプの上流側の前記主回路に設けられ、前記エンジンで昇温した冷媒を冷却する高温熱交換器と、
前記冷媒ポンプの下流側で前記主回路から分岐し、前記主回路から流入する冷媒を、前記エンジンの吸気を冷却する吸気冷却器へ流通させた後、前記冷媒ポンプの上流側で前記主回路に合流させる低温回路と、
前記吸気冷却器の上流側の前記低温回路に設けられ、前記主回路から流入した冷媒を冷却する低温熱交換器と、を備える
ことを特徴とする車両の冷却システム。
【請求項２】
請求項１に記載の冷却システムであって、
前記主回路から前記低温回路への冷媒の流入量を増減可能な低温回路流量変更手段を備える
ことを特徴とする車両の冷却システム。
【請求項３】
請求項２に記載の冷却システムであって、
前記エンジンの負荷を検出するエンジン負荷検出手段と、
前記エンジン負荷検出手段が検出した前記エンジンの負荷に対して前記エンジンの吸気温度を有効に低下させる流量の冷媒が前記低温回路へ流入するように、前記低温回路流量変更手段を制御して前記主回路から前記低温回路への冷媒の流入量を調整する制御手段と、を備える
ことを特徴とする車両の冷却システム。
【請求項４】
請求項３に記載の冷却システムであって、
前記エンジンから前記主回路へ流入した冷媒の温度を検出する冷媒温度検出手段を備え、
前記主回路は、前記高温熱交換器の上流側と下流側とを連通する主バイパス管路と、前記エンジンから流入した冷媒を前記高温熱交換器へ流通させる高温熱交換有効状態と、前記エンジンから流入した冷媒を前記高温熱交換器へ流通させずに前記主バイパス管路へ流通させる高温熱交換無効状態とに設定可能な制御弁とを有し、
前記制御手段は、前記冷媒温度検出手段が検出した冷媒の温度が所定の温度以上で且つ前記エンジン負荷検出手段が検出した前記エンジンの負荷が所定負荷以上であるときは、前記制御弁を前記高温熱交換有効状態に設定し、前記冷媒温度検出手段が検出した冷媒の温度が前記所定の温度未満であるとき、又は前記冷媒温度検出手段が検出した冷媒の温度が前記所定の温度以上で且つ前記エンジン負荷検出手段が検出した前記エンジンの負荷が前記所定負荷未満であるときは、前記制御弁を前記高温熱交換無効状態に設定する
ことを特徴とする車両の冷却システム。
【請求項５】
請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の冷却システムであって、
前記主回路は、前記高温熱交換器の上流側と下流側とを連通する主バイパス管路と、前記エンジンから流入した冷媒の温度が第１の所定温度以上であるときは、前記エンジンから流入した冷媒を前記高温熱交換器へ流通させ、前記エンジンから流入した冷媒の温度が前記第１の所定温度未満のときは、前記エンジンから流入した冷媒を前記高温熱交換器へ流通させずに前記主バイパス管路へ流通させる主回路サーモスタットとを有し、
前記低温回路は、前記低温熱交換器の上流側と下流側とを連通する低温バイパス管路と、前記主回路から流入した冷媒の温度が第２の所定温度以上であるときは、前記主回路から流入した冷媒を前記低温熱交換器へ流通させ、前記主回路から流入した冷媒の温度が前記第２の所定温度未満のときは、前記主回路から流入した冷媒を前記低温熱交換器へ流通させずに前記低温バイパス管路へ流通させる低温回路サーモスタットとを有する
ことを特徴とする車両の冷却システム。
【請求項６】
請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の冷却システムであって、
前記主回路は、前記高温熱交換器の上流側と前記冷媒ポンプの上流側とを連通し、前記高温熱交換器の上流側から分岐して流入した冷媒を前記吸気冷却器へ流通させる主分岐管路を有する
ことを特徴とする車両の冷却システム。
【請求項７】
請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の冷却システムであって、
前記吸気冷却器は、直列状に配置されたインタークーラとＥＧＲクーラとを含む
ことを特徴とする車両の冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、吸気を冷やすための低温回路とエンジンを冷やすためのエンジン冷却回路（主回路）とを備える回路装置が記載されている。主回路は、エンジンとエンジンサーモスタットと冷媒冷却器と冷媒ポンプとを含み、エンジンサーモスタットから出発して供給管路が低温回路へと設けられている。低温回路は、冷媒ポンプと混合サーモスタットと給気／冷媒冷却器と低温冷却器とを含む。低温回路の混合サーモスタットの下流側、低温回路の低温冷却器の上流側、エンジン冷却回路の冷媒冷却器の下流側およびエンジン冷却回路の冷媒ポンプの上流側で管路間に還流管路が設けられる。
【０００３】
通常運転状態のとき低温回路の冷媒は給気／冷媒冷却器を流通時に比較的強く暖められ、その際、混合サーモスタットが供給管路に対して閉鎖され、冷媒はエンジン冷却回路から低温回路内に達することができず、２つの分離された回路が存在する。
【０００４】
エンジンの暖気時、または給気冷却が限定されまたは給気が加温されなければならない別の運転条件のとき、冷媒は比較的低温で給気／冷媒冷却器から進出する。こうした場合混合サーモスタット１１が供給管路に対して開口しており、冷媒はエンジン冷却回路から低温回路に流れることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００６−５２２８９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記構成では、通常運転状態では主回路と低温回路とが分離されて相互に独立した２つの回路となるので、冷媒を流通させるための冷媒ポンプを主回路と低温回路の双方に設ける必要があり、装置の大型化を招く。また、２つのポンプをエンジンによって駆動する場合、エンジンの駆動損失による燃費悪化の一因となる。
【０００７】
そこで本発明は、主回路の冷媒を循環させる冷媒ポンプによって低温回路に冷媒を流通させることが可能な車両の冷却システムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成すべく、本発明の第１の態様の冷却システムは、主回路と冷媒ポンプと高温熱交換器と低温回路と低温熱交換器とを備える。
【０００９】
主回路は、エンジンを冷却する冷媒が循環して流通可能であり、冷媒ポンプは、主回路の冷媒を循環させる。高温熱交換器は、冷媒ポンプの上流側の主回路に設けられ、エンジンで昇温した冷媒を冷却する。
【００１０】
低温回路は、冷媒ポンプの下流側で主回路から分岐し、主回路から流入する冷媒を、エンジンの吸気を冷却する吸気冷却器へ流通させた後、冷媒ポンプの上流側で主回路に合流させる。低温熱交換器は、吸気冷却器の上流側の低温回路に設けられ、主回路から流入した冷媒を冷却する。
【００１１】
上記構成では、エンジンで昇温した冷媒は、主回路へ流入し、高温熱交換器で冷却されて、冷媒ポンプによって再度エンジンへ供給される。また、冷媒ポンプから流出した主回路の冷媒の一部は、低温回路へ流入し、低温熱交換器で冷却され、吸気冷却器を冷却した後、冷媒ポンプの上流側で主回路に戻る。
【００１２】
冷媒ポンプの下流側は冷媒ポンプの吐出圧（差圧）により冷媒が最も高圧状態となる場所であり、この冷媒ポンプの下流側から低温回路が分岐するので、高圧状態の冷媒が冷温回路へ流入する。従って、低温回路の冷媒を流通させるための冷媒ポンプを別途設けることなく、主回路の冷媒を循環させる冷媒ポンプによって低温回路に冷媒を流通させることが可能となる。
【００１３】
また、高温熱交換器の下流側で低温回路が分岐するので、高温熱交換器で冷却された冷媒が低温回路の低温熱交換器によってさらに冷却されて吸気冷却器を流通する。このように、高温熱交換器と低温熱交換器とによる多段冷却により低温化された冷媒が吸気冷却器を流通するので、エンジンの吸気温度の低下を促進して燃費を向上させることができる。
【００１４】
なお、上記構成は、低温回路の冷媒の流通を補助する補助ポンプを別途設けることを妨げるものではない。この場合、補助ポンプには、単独で冷媒を流通させる能力は不要であり、冷媒ポンプを補助して冷媒を流通させる能力があれば足りるので、小型で性能の低いポンプで済ませることができる。
【００１５】
本発明の第２の態様は、第１の態様の冷却システムであって、主回路から低温回路への冷媒の流入量を増減可能な低温回路流量変更手段を備える。
【００１６】
上記構成では、主回路の冷媒によるエンジンの冷却と低温回路の冷媒による吸気の冷却との双方が全体として好適に実行されるように、冷媒ポンプから流出した冷媒のうちエンジンへ流通させる主回路の冷媒と低温回路へ流通させる冷媒との流量配分を、低温回路流用変更手段によって調整することができる。なお、低温回路流量変更手段による冷媒の流量配分は、例えば主回路の冷媒温度やエンジンの吸気温度（エンジンのインテークマニホールドのガス温度）や外気温やエンジン負荷等によって決定される。
【００１７】
本発明の第３の態様は、第２の態様の冷却システムであって、エンジン負荷検出手段と制御手段とを備える。
【００１８】
エンジン負荷検出手段は、エンジンの負荷を検出する。制御手段は、エンジン負荷検出手段が検出したエンジンの負荷に対してエンジンの吸気温度を有効に低下させる流量の冷媒が低温回路へ流入するように、低温回路流量変更手段を制御して主回路から低温回路への冷媒の流入量を調整する。
【００１９】
エンジン及び主回路の冷媒が高温となる通常運転時において、低温回路の冷媒の流量を減少させると、低温熱交換器から流出する冷媒の温度が低下し、吸気温度も低下し、エンジンの吸気充填効率が上昇し、燃費の向上に寄与する。一方、低温回路から主回路へ合流する（戻る）冷媒の流量が減少するため、主回路の冷媒の温度は上昇し、エンジン内の潤滑油の温度（油温）も上昇し、フリクションの低減による燃費の向上に寄与する。
【００２０】
上記構成では、エンジンの負荷に対してエンジンの吸気温度を有効に低下させる流量の冷媒が低温回路へ流入するように、主回路から低温回路への冷媒の流入量が調整されるので、低温回路の冷媒の低温化による吸気温度の低温化と主回路の冷媒の高温化によるフリクション低減とを両立させて、燃費を向上させることができる。
【００２１】
本発明の第４の態様は、第３の態様の冷却システムであって、エンジンから主回路へ流入した冷媒の温度を検出する冷媒温度検出手段を備え、主回路は、主バイパス管路と制御弁とを有する。
【００２２】
主バイパス管路は、高温熱交換器の上流側と下流側とを連通する。制御弁は、エンジンから流入した冷媒を高温熱交換器へ流通させる高温熱交換有効状態と、エンジンから流入した冷媒を高温熱交換器へ流通させずに主バイパス管路へ流通させる高温熱交換無効状態とに設定可能である。
【００２３】
制御手段は、冷媒温度検出手段が検出した冷媒の温度が所定温度以上で且つエンジン負荷検出手段が検出したエンジンの負荷が所定負荷以上であるときは、制御弁を高温熱交換有効状態に設定する。また、冷媒温度検出手段が検出した冷媒の温度が所定温度未満であるとき、又は冷媒温度検出手段が検出した冷媒の温度が所定温度以上で且つエンジン負荷検出手段が検出したエンジンの負荷が所定負荷未満であるときは、制御弁を高温熱交換無効状態に設定する。
【００２４】
エンジン及び主回路の冷媒が低温である暖機運転時は、エンジンの温度を早期に上昇させるために、冷媒を高温熱交換器で冷却せずにエンジンに供給することが好ましく、上記通常運転時は、エンジンを保護するために、高温熱交換器で冷却した冷媒をエンジンへ供給することが好ましい。しかし、通常運転時において、高温熱交換器による冷媒の冷却を一律に行なうと、主回路の冷媒の高温化によるフリクション低減が制限されてしまう可能性がある。一方、通常運転時であっても、エンジンの負荷が低い低負荷運転状態であれば、エンジンの保護に対する要求が低く、主回路の冷媒の高温化を優先させることが可能である。このため、エンジンを適切に保護しつつ、フリクション低減による燃費の向上をさらに図るためには、通常運転時の高温熱交換器による冷媒の冷却を、高負荷運転状態では実行し、低負荷運転状態では実行しないことが好ましい。
【００２５】
上記構成では、主回路の冷媒の温度（主回路冷媒温度）が所定温度以上でエンジンの負荷が所定負荷以上（冷媒高温で且つ高負荷運転状態）であるときは、制御弁が高温熱交換有効状態に設定されて、冷媒が高温熱交換器を流通し、主回路冷媒温度が所定温度未満（冷媒低温）であるとき、又は主回路冷媒温度が所定温度以上で且つエンジンの負荷が所定負荷未満（冷媒高温で且つ低負荷運転状態）であるときは、制御弁が高温熱交換無効状態に設定されて、冷媒が高温熱交換器を流通しない。すなわち、冷媒低温である暖機運転時は、冷媒が高温熱交換器を流通せず、エンジンの温度が早期に上昇する。また、冷媒高温である通常運転時は、高負荷運転状態では冷媒が高温熱交換器を流通し、低負荷運転状態では冷媒が高温熱交換器を流通しない。従って、暖機運転時には、エンジンの温度を早期に上昇をさせることができ、通常運転時には、エンジンを適切に保護するとともに燃費を向上させることができる。
【００２６】
本発明の第５の態様は、第１〜第３の何れかの態様の冷却システムであって、主回路は、主バイパス管路と主回路サーモスタットとを有し、低温回路は、低温バイパス管路と低温回路サーモスタットとを有する。
【００２７】
主バイパス管路は、高温熱交換器の上流側と下流側とを連通する。主回路サーモスタットは、エンジンから流入した冷媒の温度が第１の所定温度以上であるときは、エンジンから流入した冷媒を高温熱交換器へ流通させ、エンジンから流入した冷媒の温度が第１の所定温度未満のときは、エンジンから流入した冷媒を高温熱交換器へ流通させずに主バイパス管路へ流通させる。
【００２８】
低温バイパス管路は、低温熱交換器の上流側と下流側とを連通する。低温回路サーモスタットは、主回路から流入した冷媒の温度が第２の所定温度以上であるときは、主回路から流入した冷媒を低温熱交換器へ流通させ、主回路から流入した冷媒の温度が第２の所定温度未満のときは、主回路から流入した冷媒を低温熱交換器へ流通させずに低温バイパス管路へ流通させる。
【００２９】
上記構成では、主回路の冷媒の温度が第１の所定温度未満であり、低温回路の冷媒の温度が第２の所定温度未満であるときは、主回路の冷媒は高温熱交換器を流通せず、低温回路の冷媒は低温熱交換器を流通しない。このように、主回路及び低温回路の冷媒がともに低温（第１の所定温度以下及び第２の所定温度以下）である暖機運転時には、主回路及び低温回路の双方の冷媒が熱交換器で冷却されないので、エンジンの温度を早期に上昇をさせることができる。
【００３０】
本発明の第６の態様は、第１〜第５の何れかの態様の冷却システムであって、主回路は主分岐管路を有する。主分岐管路は、高温熱交換器の上流側と冷媒ポンプの上流側とを連通し、高温熱交換器の上流側から分岐して流入した冷媒を吸気冷却器へ流通させる。
【００３１】
上記構成では、吸気冷却器は、主回路（主分岐管路）の冷媒と低温回路の冷媒の双方によって多段冷却されるので、エンジンの吸気温度の低下をさらに促進して燃費を向上させることができる。
【００３２】
本発明の第７の態様は、第１〜第６の何れかの態様の冷却システムであって、吸気冷却器は、直列状に配置されたインタークーラとＥＧＲクーラとを含む。
【００３３】
上記構成では、インタークーラとＥＧＲクーラとが直列状に配置されているので、低温回路の冷媒流量が少ない場合であっても、インタークーラ及びＥＧＲクーラを効率良く冷却することができ、吸気温度を低下させて燃費を向上させることができる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、主回路の冷媒を循環させる冷媒ポンプによって低温回路に冷媒を流通させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る冷却システムを模式的に示す構成図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る冷却システムを模式的に示す構成図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係る冷却システムを模式的に示す構成図である。
【図４】主回路の水流量に対する低温回路の水流量の割合と、エンジンの吸気温度と、主回路の水温との関係を示す図である。
【図５】本発明の第４実施形態に係る冷却システムを模式的に示す構成図である。
【図６】本発明の第４実施形態に係る冷却システムを模式的に示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明の第１実施形態を図１に基づいて説明する。なお、上流側及び下流側は、特に説明がない限り、冷却水（冷媒）の流通方向の上流側及び下流側を意味する。
【００３７】
図１に示すように、車両の冷却システム１は、主回路２とウォータポンプ（冷媒ポンプ）３と高温熱交換器（HT RAD）４と低温回路５と低温熱交換器（LT RAD）６とを備える。主回路２は、エンジン７を冷却する冷却水（冷媒）が循環して流通可能な管路であり、冷媒ウォータポンプ３は、主回路２の冷却水を循環させる。
【００３８】
主回路２は、主上流側管路８と主下流側管路９と主バイパス管路１０と主回路サーモスタット１１とから主に構成される。主上流側管路８は、エンジン７内の冷却路の出口側と高温熱交換器５の入口側とを連通する。主下流側管路９は、高温熱交換器５の出口側とエンジン８内の冷却路の入口側とを連通する。主バイパス管路１０は、主上流側管路８（高温熱交換器５の上流側）と主下流側管路９（高温熱交換器５の下流側）とを、高温熱交換器５を介さずに直接連通する。
【００３９】
主回路サーモスタット１１は、例えばワックスエレメントタイプのサーモスタットであり、主上流側管路８と主バイパス管路１０との分岐部に設けられる。主回路サーモスタット１１は、冷却水の温度（水温）が所定温度（第１の所定温度）Ｔ１以上であるときは、冷却水を高温熱交換器４へ流通させ、水温が所定温度Ｔ１未満のときは、冷却水を高温熱交換器４へ流通させずに主バイパス管路１０へ流通させるように、自身の熱膨張によって主上流側管路８の下流側（高温熱交換器４側）の管路を閉じる。主バイパス管路１０を流通した冷却水は、高温熱交換器４の下流側の合流部１２から主下流側管路９へ流入する。なお、主回路サーモスタット１１を、主バイパス管路１０の分岐部よりも下流側（高温熱交換器４側）の主上流側管路８や合流部１２よりも上流側（高温熱交換器４側）の主下流側管路９に設けてもよい。
【００４０】
ウォータポンプ３は、合流部１２の下流側の主下流側管路９に設けられ、エンジン７に向けて冷却水を流出させることによって主回路２の冷却水を循環させる。
【００４１】
高温熱交換器４は、例えばラジエータであり、ウォータポンプ３の上流側に配置され、エンジン７で昇温して主上流側管路８へ流入した冷却水を冷却する。
【００４２】
主回路水温が所定温度Ｔ１以上である通常運転時は、主回路サーモスタット１１が開状態となり、エンジン７から主回路２へ流入した冷却水は、高温熱交換器４で冷却されてエンジン７に供給されるので、エンジン７を好適に冷却することができる。一方、外気温が低い環境下でエンジン７を始動した場合などのように、主回路水温が所定温度Ｔ１未満である暖機運転時は、主回路サーモスタット１１が閉状態となり、エンジン７から主回路２へ流入した冷却水は、高温熱交換器４を流通せずにエンジン７に供給されるので、エンジン７の温度を早期に上昇させることができる。
【００４３】
低温回路５は、ウォータポンプ３の下流側の主回路２から分岐して流入する冷却水を、エンジン７の吸気を冷却する吸気冷却器（後述するインタークーラ１５及びＥＧＲクーラ１６）へ流通させた後、ウォータポンプ３の上流側で主回路２に合流させる管路であり、低温上流側管路１３と低温下流側管路１４とから主に構成される。低温上流側管路１３は、ウォータポンプ３の下流側（ウォータポンプ３とエンジン７との間）の主下流側管路９の分岐部１７と低温熱交換器６の入口側とを連通する。低温下流側管路１４は、低温熱交換器６の出口側と主下流側管路９の合流部１２とを連通する。低温下流側管路１４の中間部は、２つの経路（低温分岐管路１４ａ、１４ｂ）に分岐して合流する。一方の低温分岐管路１４ａへ流入した冷却水はインタークーラ１５内の冷却路を流通し、他方の低温分岐管路１４ｂへ流入した冷却水はＥＧＲクーラ内の冷却路を流通する。すなわち、インタークーラ１５とＥＧＲクーラ１６とは、低温下流側管路１４に並列状に配置される。
【００４４】
低温熱交換器６は、例えばラジエータであり、インタークーラ１５及びＥＧＲクーラ１６の上流側に配置され、分岐部１７から低温回路５へ流入した冷却水を冷却する。
【００４５】
インタークーラ１５は、ターボ装置によって加圧（圧縮）された吸気の流通路に設けられ、エンジン７に向かって流通する吸気を低温回路５の冷却水によって冷却する。ＥＧＲクーラ１６は、ＥＧＲ装置によって吸気に還流されるＥＧＲガスの流通路に設けられ、エンジン７に向かって流通するＥＧＲガスを低温回路５の冷却水によって冷却する。
【００４６】
本実施形態によれば、通常運転状態においてエンジン７で昇温した冷却水は、主回路２へ流入し、高温熱交換器４で冷却されて、ウォータポンプ３によって再度エンジンへ７供給される。また、ウォータポンプ３から流出した主回路２の冷却水の一部は、分岐部１７から低温回路５へ流入し、低温熱交換器６で冷却され、インタークーラ１５及びＥＧＲクーラ１６を冷却した後、ウォータポンプ３の上流側の合流部１２で主回路２に戻る。
【００４７】
ウォータポンプ３の下流側はウォータポンプ３の吐出圧（差圧）により冷却水が最も高圧状態となる場所であり、このウォータポンプ３の下流側の分岐部１７から低温回路５が分岐するので、高圧状態の冷却水が冷温回路５へ流入する。従って、低温回路５の冷却水を流通させるためのウォータポンプを別途設けることなく、主回路２の冷却水を循環させるウォータポンプ３によって低温回路５に冷却水を流通させることができる。
【００４８】
また、高温熱交換器４の下流側の分岐部１７から低温回路５が分岐するので、高温熱交換器４で冷却された冷却水が低温回路５の低温熱交換器６によってさらに冷却されてインタークーラ１５及びＥＧＲクーラ１６を流通する。このように、高温熱交換器４と低温熱交換器６とによる多段冷却により低温化された冷却水がインタークーラ１５及びＥＧＲクーラ１６を流通するので、エンジン７の吸気温度の低下を促進して燃費を向上させることができる。
【００４９】
次に、本発明の第２実施形態を図２に基づいて説明する。なお、第１実施形態と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５０】
図２に示すように、本実施形態の冷却システム１８では、インタークーラ１５とＥＧＲクーラ１６とが直列状に配置される。インタークーラ１５はＥＧＲクーラ１６の上流側に配置され、低温熱交換器６から低温下流側間Ｒの１４へ流入した冷却水は、インタークーラ１５内の冷却路を流通した後、ＥＧＲクーラ内の冷却路を流通して、合流部１２から主回路２へ戻る。
【００５１】
本実施形態によれば、インタークーラ１５とＥＧＲクーラ１６とが直列状に配置されているので、低温回路の冷却水の流量（水流量）が少ない場合であっても、インタークーラ１５及びＥＧＲクーラ１６を効率良く冷却することができ、吸気温度を低下させて燃費を向上させることができる。
【００５２】
また、ＥＧＲクーラ１６が冷却するＥＧＲガスの温度（６００℃程度）は、インタークーラ１５が冷却する吸気（外気などの新気）の温度（２００℃以下）に比して高いため、インタークーラ１５をＥＧＲクーラ１６の後に冷却すると、ＥＧＲクーラ１６から流出した冷却水の温度が急激に上昇してしまい、インタークーラ１５の冷却が有効に行なわれない可能性が生じるが、本実施形態ではインタークーラ１５をＥＧＲクーラ１６の上流側に配置して、インタークーラ１５をＥＧＲクーラ１６よりも先に冷却するので、インタークーラ１５とＥＧＲクーラ１６の双方を確実に冷却することができる。
【００５３】
次に、本発明の第３実施形態を図３に基づいて説明する。なお、上述の実施形態と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５４】
図３に示すように、本実施形態の冷却システム１９は、第２実施形態の冷却システム１８に加えて、低温回路流量制御弁（低温回路流量変更手段）２０とエンジン負荷検出部（エンジン負荷検出手段）２１とＥＣＵ（Electric Control Unit）２２と水温センサ（冷媒温度検出手段）２３とを備える。また、主上流側管路８とバイパス管路１０との分岐部には、主回路サーモスタット１１（図１及び図２参照）に代えて高温熱交換切替弁（制御弁）２４が設けられる。
【００５５】
エンジン負荷検出部２１は、例えばアクセル開度センサによって構成され、エンジン７の負荷（エンジン負荷）を逐次検出し、検出したエンジン負荷をＥＣＵ２２へ出力する。
【００５６】
水温センサ２３は、主上流側管路８に設けられ、エンジン７から主回路２へ流入した冷却水の温度（水温）を逐次検出し、検出した水温をＥＣＵ２２へ出力する。
【００５７】
高温熱交換切替弁２４は、主上流側管路８と主バイパス管路１０との分岐部に設けられ、主上流側管路８の下流側（高温熱交換器４側）の管路を開放する高温熱交換有効状態と、閉止する高温熱交換無効状態とに切替わる。高温熱交換有効状態では、エンジン７から流入した冷却水が高温熱交換器４へ流通する。高温熱交換無効状態では、エンジン７から流入した冷却水は高温熱交換器４へ流通せずに主バイパス管路１０へ流通する。
【００５８】
低温回路流量制御弁２０は、主下流側管路９の分岐部１７に設けられ、低温回路５側の管路を開閉することによって、主回路２から低温回路５への冷却水の流入量を増減する。
【００５９】
ＥＣＵ２２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）とＲＯＭ（Read Only Memory）とＲＡＭ（Random Access Memory）とを備え、ＲＯＭに記憶された冷却制御プログラムをＣＰＵが読み出して実行することにより、制御手段として機能する。ＲＯＭ又はＲＡＭ（記憶部）には、後述する低温回路流量設定情報が予め記憶されている。ＥＣＵ２２は、エンジン負荷検出部２１が検出したエンジン７の負荷に対してエンジン７の吸気温度を有効に低下させる流量の冷却水が低温回路５へ流入するように、エンジン負荷検出部２１が検出するエンジン負荷に基づいて低温回路流量制御弁２０を制御し、主回路２から低温回路５への冷却水の流入量を調整する。また、ＥＣＵ２２は、エンジン７な保護と燃費の向上とが好適に行なわれるように、エンジン負荷検出部２１が検出するエンジン負荷と水温センサ２３が検出する水温とに基づいて高温熱交換切替弁２４の状態を切替える。
【００６０】
次に、ＥＣＵ２２が実行する低温回路流量制御弁２０の制御について説明する。
【００６１】
図４は、エンジン７及び主回路２の冷却水が高温となる通常運転時において、エンジン負荷を一定の負荷に維持して主回路２の冷却水の流量（主回路２の水流量）に対する低温回路５の冷却水の流量（低温回路５の水流量）の割合（分岐割合）を変化させた場合のエンジン７の吸気温度と主回路２の冷却水の温度（水温）とを示す図である。なお、図４中において、主回路２の水温を実線で示し、エンジン７の吸気温度を２点鎖線で示す。
【００６２】
図４に示すように、低温回路流量制御弁２０を全開状態から絞り、分岐割合（低温回路５の水流量）を減少させると、低温熱交換器６から流出する冷却水の温度が低下し、吸気温度も低下する。吸気温度は、分岐割合の減少に従って低下し、所定の分岐割合（最低吸気温分岐割合）Ｒｔで最低温度に達した後、反転して上昇する。また、分岐割合を減少させると、低温回路５から主回路２へ合流する（戻る）冷却水の流量が減少するため、主回路２の水温は上昇する。吸気温度が低下すると、エンジン７の吸気充填効率が上昇するので、燃費が向上する。また、主回路２の水温が上昇（冷却水が高温化）すると、エンジン７内の潤滑油の温度（油温）が上昇し、フリクションが低減するので、燃費が向上する。
【００６３】
最低吸気温分岐割合Ｒｔはエンジン負荷によって異なるため、実験やシミュレーション等によってエンジン負荷毎の最低吸気温分岐割合Ｒｔを求め、求めた最低吸気温分岐割合Ｒｔの水量を低温回路５へ流入させる低温回路流量制御弁２０の開度を目標開度として求め、エンジン負荷と目標開度との対応関係を低温回路流量設定情報として記憶部に予め記憶させる。低温回路流量設定情報は、テーブルやマップ等であってもよく、演算式であってもよい。
【００６４】
ＥＣＵ２２は、エンジン負荷検出部２１が検出したエンジン負荷と低温回路流量設定情報とを用いて目標開度を決定し、決定した目標開度に低温回路流量制御弁２０を設定する。これにより、エンジン負荷検出部２１が検出したエンジン７の負荷に対してエンジン７の吸気温度を有効に低下させる流量の冷却水が低温回路５へ流入する。
【００６５】
次に、ＥＣＵ２２が実行する高温熱交換切替弁２４の制御について説明する。
【００６６】
エンジン７及び主回路２の冷却水が低温である暖機運転時は、エンジン７の温度を早期に上昇させるために、冷却水を高温熱交換器４で冷却せずにエンジン７に供給することが好ましく、エンジン７及び主回路２の冷却水が高温となる通常運転時は、エンジン７を保護するために、高温熱交換器で４冷却した冷却水をエンジン７へ供給することが好ましい。しかし、通常運転時において、高温熱交換器４による冷却水の冷却を一律に行なうと、主回路２の冷却水の高温化によるフリクション低減が制限されてしまう可能性がある。一方、通常運転時であっても、エンジン７の負荷が低い低負荷運転状態であれば、エンジン７の保護に対する要求が低く、主回路２の冷却水の高温化を優先させることが可能である。従って、エンジン７を適切に保護しつつ、フリクション低減による燃費の向上をさらに図るためには、通常運転時の高温熱交換器４による冷却水の冷却を、高負荷運転状態では実行し、低負荷運転状態では実行しないことが好ましい。
【００６７】
このため、ＥＣＵ２２は、水温センサ２３が検出した水温が所定温度Ｔ０以上で且つエンジン負荷検出部２１が検出したエンジン負荷が所定負荷Ｌ０以上であるときは、高温熱交換切替弁２４を高温熱交換有効状態に設定する。また、水温センサ２３が検出した水温が所定温度Ｔ０未満であるとき、又は水温センサ２３が検出した水温が所定温度Ｔ０以上で且つエンジン負荷検出部２１が検出したエンジン負荷が所定負荷Ｌ０未満であるときは、高温熱交換切替弁２４を高温熱交換無効状態に設定する。
【００６８】
本実施形態によれば、エンジン負荷に対してエンジン７の吸気温度を有効に低下させる流量の冷却水が低温回路５へ流入するように、主回路２から低温回路５への冷却水の流入量が調整されるので、低温回路５の冷却水の低温化による吸気温度の低温化と主回路２の冷却水の高温化によるフリクション低減とを両立させて、燃費を向上させることができる。
【００６９】
また、主回路２の冷却水の温度（主回路水温）が所定温度Ｔ０以上でエンジン負荷が所定負荷Ｌ０以上（高水温で且つ高負荷運転状態）であるときは、高温熱交換切替弁２４が高温熱交換有効状態に設定されて、冷却水が高温熱交換器４を流通し、主回路水温が所定温度Ｔ０未満（低水温）であるとき、又は主回路水温が所定温度Ｔ０以上で且つエンジン負荷が所定負荷Ｌ０未満（高水温で且つ低負荷運転状態）であるときは、高温熱交換切替弁２４が高温熱交換無効状態に設定されて、冷却水が高温熱交換器４を流通しない。すなわち、低水温である暖機運転時は、冷却水が高温熱交換器４を流通せず、エンジン７の温度が早期に上昇する。また、高水温である通常運転時は、高負荷運転状態では冷却水が高温熱交換器４を流通し、低負荷運転状態では冷却水が高温熱交換器４を流通しない。従って、暖機運転時には、エンジンの温度を早期に上昇をさせることができ、通常運転時には、エンジンを適切に保護するとともに燃費を向上させることができる。
【００７０】
次に、本発明の第４実施形態を図５に基づいて説明する。なお、上述の実施形態と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００７１】
図５に示すように、本実施形態の冷却システム２５は、第３実施形態の冷却システム１９に加えて、低温回路５に低温バイパス管路２６と低温回路サーモスタット２７とが設けられる。
【００７２】
低温バイパス管路２６は、低温上流側管路１３（低温熱交換器６の上流側）と低温下流側管路１４（低温熱交換器６の下流側であってインタークーラ１５の上流側）とを、低温熱交換器６を介さずに直接連通する。
【００７３】
低温回路サーモスタット２７は、例えばワックスエレメントタイプのサーモスタットであり、低温上流側管路１３と低温バイパス管路２６との分岐部に設けられる。低温回路サーモスタット２７は、冷却水の温度（水温）が所定温度（第２の所定温度）Ｔ２以上であるときは、冷却水を低温熱交換器６へ流通させ、水温が所定温度Ｔ２未満のときは、冷却水を低温熱交換器６へ流通させずに低温バイパス管路２６へ流通させるように、自身の熱膨張によって低温上流側管路１３の下流側（低温熱交換器６側）の管路を閉じる。低温バイパス管路２６を流通した冷却水は、低温熱交換器６の下流側の合流部２８から低温下流側管路１４へ流入する。なお、低温回路サーモスタット２７を、低温バイパス管路２６の分岐部よりも下流側（低温熱交換器６側）の低温上流側管路１３や合流部２８よりも上流側（低温熱交換器６側）の低温下流側管路１４に設けてもよい。また、低温回路サーモスタット２７が管路を開閉する所定温度Ｔ２は、主回路サーモスタット１１が管路を開閉する所定温度Ｔ１と同じであってもよく、異なっていてもよい。
【００７４】
本実施形態によれば、主回路２の水温の温度が所定温度Ｔ１未満であり、低温回路５の水温が所定温度Ｔ２未満であるときは、主回路２の冷却水は高温熱交換器４を流通せず、低温回路５の冷却水は低温熱交換器６を流通しない。このように、主回路２及び低温回路５の冷却水がともに低温（第１の所定温度Ｔ１以下及び第２の所定温度Ｔ２以下）である暖機運転時には、主回路２及び低温回路５の双方の冷却水が熱交換器４，６で冷却されないので、エンジン７の温度をさらに早期に上昇をさせることができる。
【００７５】
次に、本発明の第５実施形態を図６に基づいて説明する。なお、上述の実施形態と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００７６】
図６に示すように、本実施形態の冷却システム２９は、第１実施形態の冷却システム１に加えて、主回路２に主分岐管路３０が設けられる。
【００７７】
主分岐管路３０は、主回路サーモスタット１１の上流側の主上流側管路８とウォータポンプ３の上流側の主下流側管路９とを連通する。主上流側管路８から主分岐管路３０へ流入した冷却水は、ＥＧＲクーラ１５内の第２の冷却路を流通し、主下流側管路９へ流入する。主回路２の冷却水は低温回路５の冷却水よりも高温であるため、主回路２の冷却水が流通する第２の冷却路は、ＥＧＲガスの流通方向の上流側に配置され、低温回路５の冷却水が流通する冷却路は、ＥＧＲガスの流通方向の下流側に配置される。
【００７８】
本実施形態によれば、ＥＧＲクーラ１６は、主回路２（主分岐管路３０）の冷却水と低温回路５の冷却水との双方によって多段冷却されるので、エンジン７の吸気温度の低下をさらに促進して燃費を向上させることができる。
【００７９】
以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施形態について説明したが、この実施形態による本発明の開示の一部をなす論述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、この実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論である。
【００８０】
例えば、第３又は第４実施形態において、高温熱交換切替弁２４に代えて第１実施形態の主回路サーモスタット１１を設けてもよい。
【００８１】
第２〜第４実施形態のＥＧＲクーラ１６を、第５実施形態と同様に主分岐管路３０の冷却水によって多段冷却してもよく、インタークーラ１５を主分岐管路３０の冷却水によって多段冷却してもよい。
【００８２】
第１又は第６実施形態において、低温分岐管路１４ａ、１４ｂの分岐部１４ｃに、インタークーラ１５へ流入する冷却水の流量とＥＧＲクーラ１６へ流入する冷却水の流量との比率を変更可能な流量制御弁を設け、エンジン７の吸気温度がさらに効率良く低下するように流量制御弁を開閉制御してもよい。
【００８３】
また、第１〜第５実施形態は、低温回路５の冷却水の流通を補助する補助ポンプを別途設けることを妨げるものではない。この場合、補助ポンプには、単独で冷却水を流通させる能力は不要であり、ウォータポンプ３を補助して冷却水を流通させる能力があれば足りるので、小型で性能の低いポンプで済ませることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明は、燃費向上に好適な冷却システムとしてエンジンを備える様々な車両に適用可能である。
【符号の説明】
【００８５】
１，１８，１９，２５，２９  冷却システム
２  主回路
３  ウォータポンプ（冷媒ポンプ）
４  高温熱交換器
５  低温回路
６  低温熱交換器
７  エンジン
８  主上流側管路
９  主下流側管路
１０  主バイパス管路
１１  主回路サーモスタット
１２  合流部
１３  低温上流側管路
１４  低温下流側管路
１４ａ，１４ｂ  低温分岐管路
１５  インタークーラ（吸気冷却器）
１６  ＥＧＲクーラ（吸気冷却器）
１７  分岐部
２０  低温回路流量制御弁（低温回路流量変更手段）
２１  エンジン負荷検出部（エンジン負荷検出手段）
２２  ＥＣＵ（制御手段）
２３  水温センサ（冷媒温度検出手段）
２４  高温熱交換切替弁（制御弁）
２６  低温バイパス管路
２７  低温回路サーモスタット
２８  合流部
３０  主分岐管路
【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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