(57)【要約】【課題】簡易な構成で、排気熱回収器での排気熱の回収量を効果的に低減させて、排気熱回収器よりも後方（排気の下流）側での排気の温度を高くする。【解決手段】排気熱回収器２６とエンジン１４との間でエンジン冷却水を循環させる流通流路１６に、排気熱回収器２６による回収熱量を減らす場合にエンジン冷却水を加熱する加熱装置３６を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンからの排気が流れる排気管に設けられて前記排気の熱を回収する排気熱回収器と、
エンジンと前記排気熱回収器との間でエンジン冷却水を循環させる流通流路と、
前記流通流路に設けられ前記排気熱回収器による回収熱量を減らす場合に前記エンジン冷却水を加熱する加熱装置と、
を有する排気熱回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気熱回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの排気熱を用いて、エンジン冷却水等を昇温させる技術がある。たとえば、特許文献１には、排気ガスの熱を、排気管に設けた排気熱回収器により回収して暖房やエンジンの暖気促進等に利用する技術において、排気管内の凍結を防止又は抑制するために、走行履歴に基づいて排気熱の回収量を調整する技術が開示されている。
【０００３】
具体的には、冷却水の循環経路に、排気熱回収器を介さないバイパス経路を設けて、排気熱回収器を通過する循環流路と通過しない循環流路を有する構造が開示されている。そして、切替弁によって２つの循環流路を切り替えることで、排気熱回収器へ循環する冷却水量が調整されて、排気熱の回収量が調整される構造である。切替弁は、開度の制御により排気熱回収器へ冷却水を流すか否かを制御してもよく、また、排気熱回収器へ流す冷却水の流量を制御してもよい点が開示されている。
【０００４】
また、特許文献１には、排気熱回収器には、冷却水がウォーターポンプによって循環され、ウォーターポンプを制御することで、排気熱回収器へ流れる冷却水の流量を調整する点が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−１４５６６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記した技術では、切替弁の開度の調整やポンプの制御によって、排気熱回収器から回収する熱量を調整している。実際には、より簡易な構成で、排気熱回収器での排気熱の回収量を効果的に低減させて、排気熱回収器よりも後方（排気の下流）側での排気の温度を高くすることが望まれる
【０００７】
本発明は上記事実を考慮し、簡易な構成で、排気熱回収器での排気熱の回収量を効果的に低減させて、排気熱回収器よりも後方（排気の下流）側での排気の温度を高くすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様では、エンジンからの排気が流れる排気管に設けられて前記排気の熱を回収する排気熱回収器と、エンジンと前記排気熱回収器との間でエンジン冷却水を循環させる流通流路と、前記流通流路に設けられ前記排気熱回収器による回収熱量を減らす場合に前記エンジン冷却水を加熱する加熱装置と、を有する。
【０００９】
この排気熱回収装置では、排気熱回収器による回収熱量を減らす場合には、流通流路に設けられた加熱装置により、エンジン冷却水を加熱し、昇温させる。これにより、排気熱回収器からエンジン冷却水へ移動する熱量が少なくなるので、排気熱回収器で回収する熱量（回収熱量）も少なくなり、排気熱回収器よりも後方（排気の下流）側での排気の温度が高くなる。流通流路に加熱装置を設ければよいだけなので、簡易な構成である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は上記構成としたので、簡易な構成で、エンジンからの排気熱の回収量を調整できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第一実施形態の排気熱回収装置を示す概略構成図である。
【図２】本発明の第一実施形態の排気熱回収装置を示すブロック図である。
【図３】本発明の第一実施形態の排気熱回収装置における回収量抑制制御のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の第一実施形態の排気熱回収装置について、図面を参照して説明する。
【００１３】
図１に示すように、排気熱回収装置１２は、エンジン１４からの排気が流れる排気管１６を有する。以下において、単に「前方」及び「後方」というときは、この排気の流れ方向（矢印Ｆ１方向）における「前方」及び「後方」を意味し、排気の流れの上流が「前方」、下流が「後方」である。
【００１４】
排気管１６は、第一配管１６Ｐ及び第二配管１６Ｑを有している。第一配管１６Ｐには、排気中の特定成分を除去する１つ又は複数の触媒コンバータ１５が設けられる。図１に示す例では、２つの触媒コンバータ１５Ａ、１５Ｂは、排気の流れ方向に沿って直列状に配置されている。
【００１５】
第一配管１６Ｐからは、触媒コンバータ１５Ｂの後方側において第二配管１６Ｑが分岐している。第二配管１６Ｑの内部には、排気熱回収器２６が設けられている。排気熱回収器２６のさらに後方側では、第二配管１６Ｑは第一配管１６Ｐに合流している。
【００１６】
第一配管１６Ｐには、第二配管１６Ｑが分岐する位置より後方側に、弁部材３４が設けられている。弁部材３４は、たとえばアクチュエータによって制御され、実線で示す閉位置と、二点鎖線で示す開位置との間を移動する。これにより、弁部材３４は、閉位置では、第一配管１６Ｐの流路断面積を小さくする（但し完全に閉塞している必要はない）ので、排気の多くは第二配管１６Ｑに流れる。これに対し、弁部材３４は、開位置では、閉位置よりも第一配管１６Ｐの流路断面積を大きくするので、第二配管１６Ｑに流れる排気の量は少なくなる。
【００１７】
エンジン１４と排気熱回収器２６の間には、流通流路２０が設けられている。流通流路は、エンジン冷却水が排気熱回収器２６からエンジン１４へ流れる上流流路２０Ａと、エンジン１４から排気熱回収器２６へ流れる下流流路２０Ｂとを含む。すなわち、排気熱回収器２６を出たエンジン冷却水が上流流路２０Ａを流れてエンジン１４に至り、エンジン１４から下流流路２０Ｂを流れて排気熱回収器２６へ循環する流路が構成されている。
【００１８】
上流流路２０Ａには、ヒータ３６が設けられている。ヒータ３６は、上流流路２０Ａを流れるエンジン冷却水を加熱する。
【００１９】
図２に示すように、ヒータ３６は、制御装置４０によって制御される。本実施形態では、制御装置４０には、エンジン冷却水の温度を検出する水温センサ４２、外気温を検出する外気温センサ４４、排気の圧力を検出する排気圧センサ４６、排気の温度を検出する排気温センサ４８及びエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）５０が接続されている。さらに制御装置４０には、車両の走行履歴（走行時間、排気の量、燃料消費量等）や位置情報のデータを、車両の各種装置から得られるようになっている。そして、制御装置４０は、これらのセンサや各種装置から得られたデータに基づいて、ヒータ３６を制御することが可能である。
【００２０】
ヒータ３６としては、エンジン冷却水を加熱できれば限定されない。たとえば、ヒートポンプを用いることができる。
【００２１】
次に、本実施形態の作用を説明する。
【００２２】
エンジン１４からの排気の熱は、排気熱回収器２６によって回収され、エンジン冷却水に伝わる。エンジン冷却水を昇温することで、たとえば、エンジン１４の暖機運転を促進したり、エンジン冷却水の熱を暖房に使用したりすることが可能である。
【００２３】
ここで、排気熱回収器２６によって排気から回収する熱量（エンジン冷却水に伝える熱量）を少なくしたい場合がある。たとえば、エンジン冷却水の温度が所定温度に達しており、この所定温度以上には昇温する必要がない場合である。また、排気管１６の内部を流れる排気の温度低下を抑制して、排気管１６の内部の凍結を抑制したい場合等である。
【００２４】
この場合、制御装置４０は、ヒータ３６を制御することで、排気熱回収器２６で回収する熱量を少なくすることが可能である。以下では、排気熱回収器２６で回収する熱量を少なくために、制御装置４０がヒータ３６に対して行う制御を、「回収量抑制制御」という。
【００２５】
具体的には、制御装置４０は、回収量抑制制御として、ヒータ３６を駆動することで、エンジン冷却水を加熱し昇温させる。排気熱回収器２６からエンジン冷却水への熱の移動量は、これらの温度差が大きいほど、多い。したがって、温度が上昇したエンジン冷却水に対し排気熱回収器２６から伝わる熱量が少なくなる。
【００２６】
回収量抑制制御を行うか否か判定要素及び回収量抑制制御の目的（狙い）としては、以下の表１に示される例を挙げることができる。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
実際の制御装置４０における回収量抑制制御は、図３に示すフローチャートに基づく例を挙げることができる。
【００２９】
このフローでは、制御装置４０は、ステップＳ１０２において、外気温が、あらかじめ設定した閾値温度以下であるか否かを判断する。この閾値温度は、排気管１６の内部において凍結を生じさせるおそれが高いと判断する閾値の温度であり、たとえば０℃である。ステップＳ１０２において判断が否定された場合は、ステップＳ１０４に移行する。
【００３０】
ステップＳ１０４では、ヒータ３６に対し、回収量抑制制御を停止するよう制御（制御停止）する。この「制御停止」には、すでに回収量抑制制御を行っている場合にこれを停止する場合と、回収量抑制制御を行っていない場合に、この状態を継続することの両方が含まれる。
【００３１】
制御装置４０は、ステップＳ１０２において判断が肯定された場合は、ステップＳ１０６に移行する。ステップＳ１０６では、制御装置４０は、車両の前回走行における走行時間が、あらかじめ設定した閾値時間以内であるか否かを判断する。この閾値時間は、排気管１６の内部において凍結を生じさせるおそれが高いと判断する閾値の車両走行時間であり、たとえば１０分である。ステップＳ１０６における判断が否定された場合はステップＳ１０４に移行し、肯定された場合はステップＳ１０８に移行する。
【００３２】
制御装置４０は、ステップＳ１０８では、今回の走行における最大排気量が、あらかじめ設定した閾値排気量以下であるか否かを判断する。ここでいう排気量は、単位時間当たりにエンジン１４から排出される排気の量である。そして、閾値排気量は、排気管１６の内部において凍結を生じさせるおそれが高いと判断する閾値の排気量である。ステップＳ１０８における判断が否定された場合は、ステップＳ１０４に移行し、肯定された場合は、ステップＳ１１０に移行する。ステップＳ１１０では、回収量抑制制御を行う。そして、ステップＳ１０２に戻る。
【００３３】
このように、図３に示すフローにおいて、ステップＳ１０２、Ｓ１０６、Ｓ１０８における判断がすべて肯定された場合は、外気温が閾値温度以下であり、前回走行の走行時間が所定時間以内であり、且つ、今回走行の最大排気量が閾値排気量以下である。すなわち、この場合は排気管１６が凍結する可能性が高い。そこで、制御装置４０は、排気管１６の凍結を防止するために、ステップＳ１１０において、排気量抑制制御を行う。これに対し、ステップＳ１０２、Ｓ１０６、Ｓ１０８における判断のいずれかが否定された場合は、排気管１６が凍結する可能性が低いので、制御装置４０はステップＳ１０４において、排気量抑制制御を停止する。
【００３４】
このように、複数の判定要素を用いて、回収量抑制制御を行うか否かの判定を行うことで、排気管１６の凍結が想定される場合を的確に見極めて、排気熱回収器２６における排気熱の回収量を制御できる。
【００３５】
上記実施形態において、弁部材３４の開閉を制御するアクチュエータとしては、特に限定されない。たとえば、エンジン冷却水の温度に基づいて弁部材３４の開閉を制御する水温感知式サーモアクチュエータを用いることができる。水温感知式サーモアクチュエータを用いると、回収量抑制制御を行う場合に、エンジン冷却水の温度に基づいて、制御の初期段階では第二配管１６Ｑに多くの排気を流すことで、短時間でエンジン冷却水を昇温させることができる。そして、短時間でエンジン冷却水温度を昇温させることで、制御装置４０により、回収量抑制制御へ早期に移行することが可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１２  排気熱回収装置
１４  エンジン
１６  排気管
２６  排気熱回収器
３６  ヒータ（加熱装置）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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