(57)【要約】【課題】ＥＧＲクーラの冷却効率を走行中に回復し得る車両用水冷設備を提供する。【解決手段】ウォータポンプ１９からエンジン１７に向けて送り出される冷却水１０の一部を冷媒として導入してＥＧＲガスと熱交換させた後にエンジン１７を経た冷却水１０に合流せしめるＥＧＲクーラ１６を備え、該ＥＧＲクーラ１６に対しラジエータ１８の出口から空冷直後の冷却水１０を直接導入してＥＧＲガスと熱交換させた後にウォータポンプ１９の吸い込み側へ直接戻す補助回路２２を増設し、該補助回路２２を適宜に選択してＥＧＲクーラ１６に対し冷却水１０を循環し得るように構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラジエータの出口から導いた冷却水をウォータポンプによりエンジンに送り込み、該エンジンを経由した冷却水をサーモスタットを介しラジエータの入口に循環する一方、サーモスタットとウォータポンプとの間をバイパス流路により短絡し、冷却水が低温域にある時にサーモスタットによりバイパス流路を介しラジエータを迂回させて冷却水を流すようにした車両用水冷設備であって、ウォータポンプからエンジンに向けて送り出される冷却水の一部を冷媒として導入してＥＧＲガスと熱交換させた後に前記エンジンを経た冷却水に合流せしめるＥＧＲクーラを備え、該ＥＧＲクーラに対しラジエータの出口から空冷直後の冷却水を直接導入してＥＧＲガスと熱交換させた後に前記ウォータポンプの吸い込み側へ直接戻す補助回路を増設し、該補助回路を適宜に選択して前記ＥＧＲクーラに対し冷却水を循環し得るように構成したことを特徴とする車両用水冷設備。
【請求項２】
ラジエータの出口からＥＧＲクーラの入側へ冷却水を導く導入ラインと、エンジンを経た冷却水に合流させる前に前記ＥＧＲクーラの出側から冷却水をウォータポンプの吸い込み側へ戻す排出ラインとにより補助回路を構成し、前記ＥＧＲクーラの入側に選択的に前記導入ラインに流路を切り替える導入流路切替装置と、前記ＥＧＲクーラの出側に選択的に前記排出ラインに流路を切り替える排出流路切替装置とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の車両用水冷設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用水冷設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車のエンジンの排気ガスの一部をＥＧＲガスとして排気側から吸気側へ再循環することでＮＯx（窒素酸化物）の発生を低減させるＥＧＲ装置が知られているが、このようなＥＧＲ装置では、エンジンに再循環するＥＧＲガスを冷却すると、該ＥＧＲガスの温度が下がり且つその容積が小さくなることによって、エンジンの出力を余り低下させずに燃焼温度を低下して効果的に窒素酸化物の発生を低減させることができるため、エンジンにＥＧＲガスを再循環するラインの途中に、該ＥＧＲガスをエンジンの冷却水を冷媒として冷却するＥＧＲクーラを装備したものがある。
【０００３】
図２は前記ＥＧＲクーラの一例を示す断面図であって、図中１は円筒状に形成されたシェルを示し、該シェル１の軸心方向両端には、シェル１の端面を閉塞するようプレート２，２が固着されていて、該各プレート２，２には、多数のチューブ３の両端が貫通状態で固着されており、これら多数のチューブ３はシェル１の内部を軸心方向に延びている。
【０００４】
そして、シェル１の一方の端部近傍には、外部から冷却水入口管４が取り付けられ、シェル１の他方の端部近傍には、外部から冷却水出口管５が取り付けられており、給水パイプ９を通して導かれた冷却水１０が冷却水入口管４からシェル１の内部に供給されてチューブ３の外側を流れ、冷却水出口管５から排水パイプ１１を通してシェル１の外部に排出されるようになっている。
【０００５】
更に、各プレート２，２の反シェル１側には、椀状に形成されたボンネット６，６が前記各プレート２，２の端面を被包するように固着され、一方のボンネット６の中央にはＥＧＲガス入口７が、他方のボンネット６の中央にはＥＧＲガス出口８が夫々設けられており、図示しない排気マニホールドから入側のＥＧＲパイプ１２を通して導いたＥＧＲガス１３がＥＧＲガス入口７から一方のボンネット６の内部に入り、多数のチューブ３を通る間に該チューブ３の外側を流れる冷却水１０との熱交換により冷却された後に、他方のボンネット６の内部に排出されてＥＧＲガス出口８から出側のＥＧＲパイプ１４を通し図示しない吸気マニホールドへと再循環されるようになっている。尚、１５は出側のＥＧＲパイプ１４に備えられたＥＧＲバルブを示す。
【０００６】
また、図中５ａは冷却水入口管４に対しシェル１の直径方向に対峙する位置に設けたバイパス出口管を示しており、該バイパス出口管５ａから冷却水１０の一部を排水パイプ１１ａを通して抜き出すことにより、冷却水入口管４に対峙する箇所に冷却水１０の澱みが生じないようにしてある。
【０００７】
尚、この種のＥＧＲクーラ１６に関連する先行技術文献情報としては下記の特許文献１等がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−３９０１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、斯かるＥＧＲクーラ１６においては、高速高負荷の厳しい条件で連続運転を実施した場合に、煤分を多く含むＥＧＲガス１３がチューブ３内を通過することになるので、該チューブ３内に煤分が徐々に堆積してＥＧＲガス１３の冷却効率が下がり、これにより吸気マニホールドへ再循環されるＥＧＲガス１３が体積的に大きくなって実質的なＥＧＲ率が下がる結果、ＥＧＲクーラ１６の性能低下を招いてしまう虞れがあった。
【００１０】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、ＥＧＲクーラの冷却効率を走行中に回復し得る車両用水冷設備を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、ラジエータの出口から導いた冷却水をウォータポンプによりエンジンに送り込み、該エンジンを経由した冷却水をサーモスタットを介しラジエータの入口に循環する一方、サーモスタットとウォータポンプとの間をバイパス流路により短絡し、冷却水が低温域にある時にサーモスタットによりバイパス流路を介しラジエータを迂回させて冷却水を流すようにした車両用水冷設備であって、ウォータポンプからエンジンに向けて送り出される冷却水の一部を冷媒として導入してＥＧＲガスと熱交換させた後に前記エンジンを経た冷却水に合流せしめるＥＧＲクーラを備え、該ＥＧＲクーラに対しラジエータの出口から空冷直後の冷却水を直接導入してＥＧＲガスと熱交換させた後に前記ウォータポンプの吸い込み側へ直接戻す補助回路を増設し、該補助回路を適宜に選択して前記ＥＧＲクーラに対し冷却水を循環し得るように構成したことを特徴とするものである。
【００１２】
而して、このようにすれば、エンジンの冷間始動時以外の十分に暖機が成された走行中の状況であっても、ラジエータの出口における冷却水の温度が概ね８０℃以下に低下するような平坦路走行時や空車走行時等において、一時的に補助回路を選択してＥＧＲクーラに対し冷却水を循環すると、ラジエータの出口から空冷直後の十分に冷えた冷却水が直接導入されて前記ＥＧＲクーラにおけるＥＧＲガスの流路内が露点温度以下まで低下して結露が生じ、該流路の内周面に付着堆積している煤分が凝縮水により洗い流され、ＥＧＲクーラの冷却効率を回復させることが可能となる。
【００１３】
即ち、ラジエータの出口における冷却水の温度が概ね８０℃以下に低下してしまう平坦路走行時や空車走行時等にあっては、サーモスタットのバルブが半開きの状態となって、エンジンを経た冷却水の何割かがラジエータを迂回してバイパス流路に振り分けられる結果、エンジンの過冷却が回避されて燃費の悪化や暖房の使用不可といった弊害を招かないようになっており、通常ならＥＧＲクーラにおけるＥＧＲガスの流路内が露点温度以下まで低下して結露が生じる事態は起こらないが、ＥＧＲクーラに対しラジエータの出口から空冷直後の十分に冷えた冷却水を直接導くことで意図的に凝縮水を発生させ、これを煤分の洗い流しに利用するようにしている。
【００１４】
また、本発明をより具体的に実施するにあたっては、ラジエータの出口からＥＧＲクーラの入側へ冷却水を導く導入ラインと、エンジンを経た冷却水に合流させる前に前記ＥＧＲクーラの出側から冷却水をウォータポンプの吸い込み側へ戻す排出ラインとにより補助回路を構成し、前記ＥＧＲクーラの入側に選択的に前記導入ラインに流路を切り替える導入流路切替装置と、前記ＥＧＲクーラの出側に選択的に前記排出ラインに流路を切り替える排出流路切替装置とを備えることが好ましい。
【００１５】
このようにすれば、導入流路切替装置により導入ラインに流路を切り替えてラジエータの出口からＥＧＲクーラの入側へ冷却水を導き、排出流路切替装置により排出ラインに流路を切り替えて前記ＥＧＲクーラを経た冷却水をウォータポンプの吸い込み側へ戻し、該ウォータポンプの吸引力により冷却水を滞りなく円滑に循環させることが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
上記した本発明の車両用水冷設備によれば、ＥＧＲガスの流路内周面に煤分が付着堆積してＥＧＲクーラの冷却効率が低下したとしても、平坦路走行時や空車走行時等に一時的に補助回路に切り替えてラジエータの出口から空冷直後の十分に冷えた冷却水をＥＧＲクーラに直接導入することができるので、該ＥＧＲクーラにおけるＥＧＲガスの流路内を意図的に露点温度以下まで温度低下させて結露せしめ、該流路の内周面に付着堆積している煤分を凝縮水により洗い流すことができ、ＥＧＲクーラの冷却効率を走行中に回復することができるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明を実施する形態の一例を示す概略図である。
【図２】一般的なＥＧＲクーラの構造について説明した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１９】
図１は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図中１７はエンジン、１８はラジエータを夫々示し、ラジエータ１８の出口から導かれた冷却水１０がウォータポンプ１９によりエンジン１７に送り込まれ、該エンジン１７を経由した冷却水１０がサーモスタット２０を介しラジエータ１８の入口に循環されるようになっている。
【００２０】
一方、サーモスタット２０とウォータポンプ１９との間はバイパス流路２１により短絡されており、冷間始動時における冷却水１０の温度が低い時には、サーモスタット２０の作動によりエンジン１７からラジエータ１８に向かう水路が閉止されてバイパス流路２１が開通し、冷却水１０がラジエータ１８を経由せずに循環されてエンジン１７の暖機が優先されるようになっている。
【００２１】
この種のサーモスタット２０は、従来より周知である通り、冷却水１０の温度が高くなった時にケーシング内に封入したワックスが溶け、このワックスが溶ける時の膨張によりニードルやバネ等を介しバルブを開けるようになっており、一般的に約８０〜８５℃でラジエータ１８に向かう水路を開き始めて約９５℃で全開に開くようになっている。
【００２２】
また、先に図２で詳細な構造について説明したＥＧＲクーラ１６がエンジン１７に並設されており、このＥＧＲクーラ１６に対しウォータポンプ１９からエンジン１７に向けて送り出される冷却水１０の一部が冷媒として導入されてＥＧＲガス１３（図２参照）と熱交換された後に前記エンジン１７を経た冷却水１０と合流してラジエータ１８へと循環されるようになっている。
【００２３】
そして、本形態例においては、ＥＧＲクーラ１６に対しラジエータ１８の出口から空冷直後の冷却水１０を直接導入してＥＧＲガス１３（図２参照）と熱交換させた後に前記ウォータポンプ１９の吸い込み側へ直接戻す補助回路２２を増設し、該補助回路２２を適宜に選択して前記ＥＧＲクーラ１６に対し冷却水１０を循環し得るように構成したところを特徴としている。
【００２４】
より具体的には、ラジエータ１８の出口からＥＧＲクーラ１６の入側へ冷却水１０を導く導入ライン２３と、エンジン１７を経た冷却水１０に合流させる前に前記ＥＧＲクーラ１６の出側から冷却水１０をウォータポンプ１９の吸い込み側へ戻す排出ライン２４とにより補助回路２２が構成されており、前記ＥＧＲクーラ１６の入側に選択的に前記導入ライン２３に流路を切り替える導入切替装置としての三方弁２５と、前記ＥＧＲクーラ１６の出側に選択的に前記排出ライン２４に流路を切り替える排出切替装置としての三方弁２６とが備えられている。
【００２５】
而して、このようにすれば、エンジン１７の冷間始動時以外の十分に暖機が成された走行中の状況であっても、ラジエータ１８の出口における冷却水１０の温度が概ね８０℃以下に低下するような平坦路走行時や空車走行時等において、三方弁２５により導入ライン２３に流路を切り替えてラジエータ１８の出口からＥＧＲクーラ１６の入側へ冷却水１０を導き、三方弁２６により排出ライン２４に流路を切り替えて前記ＥＧＲクーラ１６を経た冷却水１０をウォータポンプ１９の吸い込み側へ戻し、該ウォータポンプ１９の吸引力により冷却水１０を滞りなく円滑に循環させるようにすると、ＥＧＲクーラ１６に対しラジエータ１８の出口から空冷直後の十分に冷えた冷却水１０が直接導入されてチューブ３（図２参照：ＥＧＲクーラ１６におけるＥＧＲガス１３の流路）内が露点温度以下まで低下して結露が生じ、該チューブ３（図２参照）の内周面に付着堆積している煤分が凝縮水により洗い流され、ＥＧＲクーラ１６の冷却効率を回復させることが可能となる。
【００２６】
即ち、ラジエータ１８の出口における冷却水１０の温度が概ね８０℃以下に低下してしまう平坦路走行時や空車走行時等にあっては、サーモスタット２０のバルブが半開きの状態となって、エンジン１７を経た冷却水１０の何割かがラジエータ１８を迂回してバイパス流路２１に振り分けられる結果、エンジン１７の過冷却が回避されて燃費の悪化や暖房の使用不可といった弊害を招かないようになっており、通常ならＥＧＲクーラ１６のチューブ３（図２参照）内が露点温度以下まで低下して結露が生じる事態は起こらないが、ＥＧＲクーラ１６に対しラジエータ１８の出口から空冷直後の十分に冷えた冷却水１０を直接導くことで意図的に凝縮水を発生させ、これを煤分の洗い流しに利用するようにしている。
【００２７】
尚、ＥＧＲクーラ１６に対する冷却水１０の循環を一時的に補助回路２２に切り替えるタイミングについては、例えば、ラジエータ１８の出口に温度センサを設置して実測した値に基づいて冷却水１０の温度が８０℃以下に低下していることを確認して判断すれば良く、更には、ＥＧＲクーラ１６の出入口のガス温度も加味して判断するようにしても良く、また、精度の高いモデルベース制御が構築できた場合には、実際の数値を測定せずにモデル上の理想状態との差を周辺のセンサ値から推測して判断するようにしても良い。
【００２８】
従って、上記形態例によれば、ＥＧＲクーラ１６のチューブ３（図２参照）の内周面に煤分が付着堆積してＥＧＲクーラ１６の冷却効率が低下したとしても、平坦路走行時や空車走行時等に一時的に補助回路２２に切り替えてラジエータ１８の出口から空冷直後の十分に冷えた冷却水１０をＥＧＲクーラ１６に直接導入することができるので、該ＥＧＲクーラ１６のチューブ３（図２参照）内を意図的に露点温度以下まで温度低下させて結露せしめ、該チューブ３（図２参照）の内周面に付着堆積している煤分を凝縮水により洗い流すことができ、ＥＧＲクーラ１６の冷却効率を走行中に回復することができる。
【００２９】
尚、本発明の車両用水冷設備は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、導入流路切替装置及び排出流路切替装置は必ずしも三方弁で構成しなくても良く、サーモスタットを用いて構成することも可能であること、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００３０】
３      チューブ（ＥＧＲクーラにおけるＥＧＲガスの流路）
１０    冷却水
１３    ＥＧＲガス
１６    ＥＧＲクーラ
１７    エンジン
１８    ラジエータ
１９    ウォータポンプ
２０    サーモスタット
２１    バイパス流路
２２    補助回路
２３    導入ライン
２４    排出ライン
２５    三方弁（導入流路切替装置）
２６    三方弁（排出流路切替装置）
【図１】
2017218930.tif 000003
【図２】
2017218930.tif 000004