(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン冷却水と空気との熱交換を行う暖房用ヒータコアと、エンジン冷却水とＥＧＲガスとの熱交換を行うＥＧＲクーラと、エンジンウォータジャケットの出口側に暖房用ヒータコアの入口を接続する第１水路と、暖房用ヒータコアの出口をエンジンウォータジャケットの入口側に接続する第２水路と、第１水路の暖房用ヒータコア上流にＥＧＲクーラの入口を接続する第３水路と、ＥＧＲクーラの出口に第２水路の暖房用ヒータコア下流を接続する第４水路と、第４水路を第１水路の第３水路との接続部下流に接続する第５水路と、第４水路と第５水路を選択的に開閉する流路切換用の電磁バルブと、暖機運転状態を検出する手段と、その検出信号に基づいて、暖機運転中は第５水路、暖機運転が終わると第４水路、を選択的に開くように流路切換用の電磁バルブを制御する手段と、を備えることを特徴とするエンジンの冷却系回路。
【請求項２】
第１水路と第３水路との接続部から第１水路と第５水路との接続部へ至る水路部分に介装される流量制御用の電磁弁と、暖機運転状態の検出信号に基づいて、暖気運転中は流量を絞る一方で暖機運転が終わると流量の絞りを解除するように流量制御用の電磁弁を制御する手段と、を備えることを特徴とする請求項１の記載に係るエンジンの冷却系回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、エンジン冷却水と空気との熱交換を行う暖房用ヒータコアを備えるエンジンの冷却系回路において、エンジンの冷却水を冷媒に利用するEGRクーラに原因する暖房性能の低下を防止するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
NOxの対策のひとつに排気環流（EGR）装置が知られている。NOxの低減効果を高める上から、エンジンの冷却水を冷媒にEGRガスの温度を下げる（ガス密度を高める）EGRクーラがよく採用される。EGRクーラにおいて、エンジンの冷却水は、EGRガスとの熱交換により温度が速やかに高められ、この温水を暖房用ヒータコアへ供給することにより、エンジンの暖機運転時においても、暖房の効きが早められるようにしたものが開示される（特許文献１，特許文献３）。また、エンジンの冷却系回路において、１つのケーシングにEGRクーラのコアとオイルクーラのコアを冷却水の流れ方向へ直列的に収装したものが開示される（特許文献２）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−３２５３６８号
【特許文献２】
特開２００１−２８０１３０号
【特許文献３】
特開平０８−１６５９２５号
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
大型車両の場合、暖房負荷が大きくなり、暖房用ヒータコアの容量もEGRクーラよりも大きくなる。特許文献１または特許文献３の記載に係るエンジンの冷却系回路においては、EGRクーラの下流側に暖房用ヒータコアが直列に接続するので、暖房用ヒータコアへの流量がEGRクーラの容量に規制されてしまう。そのため、暖房用ヒータコアとEGRクーラを並列に接続することが考えられるが、EGRクーラへの流量分、暖房用ヒータコアへの流量が減らされるので、エンジンの暖機運転中においても、ヒータの性能（ヒータコアの容量）を十分に生かせない、という不具合が懸念される。この点は、これらの回路を別系統に構成するとともにウォータポンプもそれぞれ専用のものを付けると解消されるが、そうすると部品数（配管やウォータポンプ）が多くなり、コストの大幅なアップを招いてしまうのである。
【０００５】
この発明は、このような課題の有効な解決手段の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、エンジンの冷却系回路において、エンジン冷却水と空気との熱交換を行う暖房用ヒータコアと、エンジン冷却水とEGRガスとの熱交換を行うEGRクーラと、エンジンウォータジャケットの出口側に暖房用ヒータコアの入口を接続する第１水路と、暖房用ヒータコアの出口をエンジンウォータジャケットの入口側に接続する第２水路と、第１水路の暖房用ヒータコア上流にEGRクーラの入口を接続する第３水路と、EGRクーラの出口に第２水路の暖房用ヒータコア下流を接続する第４水路と、第４水路を第１水路の第３水路との接続部下流に接続する第５水路と、第４水路と第５水路を選択的に開閉する流路切換用の電磁バルブと、暖機運転状態を検出する手段と、その検出信号に基づいて、暖機運転中は第５水路、暖機運転が終わると第４水路、を選択的に開くように流路切換用の電磁バルブを制御する手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明に係るエンジンの冷却系回路において、第１水路と第３水路との接続部から第１水路と第５水路との接続部へ至る水路部分に介装される流量制御用の電磁弁と、暖機運転状態の検出信号に基づいて、暖気運転中は流量を絞る一方で暖機運転が終わると流量の絞りを解除するように流量制御用の電磁弁を制御する手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
【発明の効果】
第１の発明においては、第４水路と第５水路を選択的に開閉する流路切換用の電磁バルブは、通常時（暖機以外の運転状態）に第４水路を開く（第５水路は閉じる）ように制御される。エンジンウォータジャケットの出口側からの冷却水は、第１水路から暖房用ヒータコアへ流れるが、第１水路から一部の冷却水が第３水路をEGRクーラへ流れる。その冷却水は、EGRクーラから第４水路を流れ、暖房用ヒータコアから第２水路を流れる冷却水と合流し、エンジンウォータジャケットの入口側へ戻される。暖機運転中は、流路切換用の電磁バルブにより、第５水路が開かれる（第４水路は閉じられる）のである。エンジンウォータジャケットの出口側からの冷却水は、第１水路から一部の冷却水が第３水路をEGRクーラへ流れる。その冷却水は第５水路を流れ、第１水路を暖房用ヒータコアへ流れる冷却水と合流し、暖房用ヒータコアを通過後に第２水路からエンジンウォータジャケットの入口側へ戻される。そのため、ウォータポンプにより、EGRクーラへ流れる分（暖房用ヒータコアへの流量が減る分）を補償すると、通常時においても、ヒータの性能（ヒータコアの容量）を活用しえるのである。また、暖機運転中は、EGRクーラを通過後の冷却水が暖房用ヒータコアへ流入するので、暖房の効きも早められる。つまり、暖房用ヒータコアの容量は、EGRクーラの容量に規制されないので、暖房負荷の高い大型車両においても、良好な暖房性能を廉価に確保できるのである。
【００１１】
第２の発明においては、流量制御用の電磁弁により、暖機運転中は第１水路の第３水路との接続部から第５水路との接続部へ至る水路部分の流量が絞られ、EGRクーラから第５水路を通過暖房用ヒータコアへ流れる冷却水量が増えるため、暖房の効きをさらに早められる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１において、１０は直列４気筒エンジンであり、シリンダブロックおよびシリンダヘッドの内部にウォータジャケットが形成される。１１はエンジン１０に駆動されるウォータポンプであり、ウォータジャケットの入口部に配置され、後述の第２水路ｂからの冷却水を吸い込み、ウォータジャケットへ送り込む（吐き出す）ようになっている。
【００１５】
１２は暖房装置のヒータコアであり、エンジン１０の冷却系回路に介装され、チューブの内部を流れる冷却水とフィンの間を通過する空気との熱交換を行うものである。１３はEGR通路に介装されるEGRクーラであり、その内部に冷媒通路が備えられ、冷媒通路を流れる冷却水と冷媒通路の周囲を通過するEGRガスとの熱交換を行うものである。
【００１６】
エンジン１０の冷却系回路において、ウォータジャケットの出口に暖房用ヒータコア１２の入口を接続する第１水路ａと、暖房用ヒータコア１２の出口をウォータポンプ１３の吸込側に接続する第２水路ｂと、第１水路ａの途中にEGRクーラ１３の入口を接続する第３水路ｃと、EGRクーラ１３の出口を第２水路ｂの途中に接続する第４水路ｄと、第４水路ｄの途中を第１水路ａの第３水路ｃとの接続部下流に接続する第５水路ｅと、が設けられる。
【００１７】
第４水路ｄと第５水路ｅを選択的に開閉するのが流路切換用の電磁バルブ１４であり、第４水路ｄと第５水路ｅとの接続部に介装される。第１水路ａにおいては、第３水路ｃとの接続部から第５水路ｅとの接続部へ亘る水路部分ａ’に流量制御用の電磁バルブ１５が介装され、ECU２０（電子制御ユニット）により、流量切換用の電磁バルブ１４と共に制御される。
【００１８】
図２は制御系の構成を表すものであり、エンジンの冷却水温を検出する水温センサ１６と、エンジンの回転速度（回転数）を検出するエンジン回転センサ１７と、アクセルペダルの踏み量（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ１９と、暖機運転を指示するためのウォームアップスイッチ１８（W/UP・SW）と、が備えられ、これらの信号はECU２０へ入力される。２１はECU２０の制御指令に基づいて、電磁バルブ１４，１５をON-OFFする手段（ドライバ）である。
【００１９】
ECU２０の制御内容を説明するのが図３のフローチャートであり、キースイッチのONにより起動される。S1においては、水温センサ１６の検出信号を読み込み、冷却水温が所定レベルよりも低いかどうかを判定する。S2においては、W/UP・SW信号を読み込み、W/UP・SW１８がON（暖機運転の指示操作時）かどうかを判定する。S3においては、アクセル開度センサ１９の検出信号を読み込み、アクセル開度が全閉（ペダル解放）状態かどうかを判定する。S4においては、エンジン回転センサ１７の検出信号を読み込み、エンジン回転がアイドル域かどうかを判定する。
【００２０】
S1の判定〜S4の判定がすべてyesのときは、S5において、第５水路ｅを開く（第４水路ｄは閉じられる）ように流路切換用の電磁バルブ１４を制御すると共に第１水路ａの水路部分ａ’の流量を絞るように流量制御用の電磁バルブ１５を制御する。S1の判定〜S4の判定がすべてyesでないときは、S6において、第４水路ｄを開く（第５水路ｅは閉じられる）ように流路切換用の電磁バルブ１４を制御すると共に第１水路ａの水路部分ａ’の絞りを解除するように流量制御用の電磁バルブ１５を制御する。
【００２１】
第４水路ｄと第５水路ｅを選択的に開閉する流路切換用の電磁バルブ１４は、通常時（暖機以外の運転状態）に第４水路ｄを開くように制御される。エンジンウォータジャケットの出口側からの冷却水は、第１水路ａから一部の冷却水が第３水路ｃをEGRクーラ１３へ流れる。その冷却水は、EGRクーラ１３から第４水路ｄを流れ、暖房用ヒータコア１２から第２水路ｂを流れる冷却水と合流し、ウォータポンプ１１の吸込側へ戻される。暖機運転中は、流路切換用の電磁バルブ１４により、第５水路eが開かれる（第４水路ｄは閉じられる）のである。エンジンウォータジャケットの出口側からの冷却水は、第１水路ａから一部の冷却水が第３水路ｃをEGRクーラ１３へ流れ、第５水路eを第１水路ａの水路部分ａ’へ流れ、暖房用ヒータコア１２へ流入する冷却水と合流し、暖房用ヒータコア１２を通過後に第２水路ｂからウォータポンプ１１の吸込側へ戻される。
【００２２】
そのため、ウォータポンプ１１により、EGRクーラ１３へ流れる分（暖房用ヒータコア１２へ流れる冷却水量が減る分）を補償すると、通常時においても、ヒータの性能（ヒータコア１２の容量）を活用しえるのである。暖機運転中は、EGRクーラ１３を通過後の冷却水が暖房用ヒータコア１２へ流入するので、暖房の効きも早められる。
【００２３】
この実施形態においては、暖房用ヒータコア１２の容量は、EGRクーラ１３の容量に規制されないので、暖房負荷の高い大型車両においても、良好な暖房性能を廉価に確保できるのである。暖機運転中は、流量制御用の電磁バルブ１５により、第１水路ａの水路部分ａ’の流量が絞られ、EGRクーラ１３から第５水路ｅを暖房用ヒータコア１２へ流れる冷却水量が増加するため、暖房の効きを大いに早められる。
【００２４】
図４は、別の実施形態を表すものであり、EGRクーラ１３の入口側および出口側に温度応動型バルブ２３ａ，２３ｂが介装される。具体的には、第１水路ａの途中にEGRクーラ１３の入口を接続する第３水路ｃと、EGRクーラ１３の出口を第２水路ｂの途中に接続する第４水路ｄと、のそれぞれに温度応動型バルブ２３ａ，２３ｂが備えられるのである。
【００２５】
温度応動型バルブ２３ａ，２３ｂは、公知のワックスタイプが採用される。図示しないが、冷却水の流路を形成する弁室と、その内部に収容されるシリンダと、シリンダを摺動自由なピストンと、シリンダに封入されるワックスと、ワックスの膨張・収縮に伴うピストンの動き（摺動）により弁室の流路を開閉する弁体と、から構成されるものであり、ワックスの封入されるシリンダを冷却水の感温部に冷却水温が所定レベルを下回るときに閉弁する一方、冷却水温が所定レベル以上のときに開弁する動作特性に設定される。
【００２６】
温度応動型バルブ２３ａ，２３ｂにより、冷却水温が所定レベルを下回るとき（暖機運転が必要な冷間時）は、EGRクーラ１３への流量が遮断され、エンジンウォータジャケットの出口側からの冷却水は、全量が第１水路ａから暖房用ヒータコア１２を流れ、第２水路ｂからウォータポンプ１１の吸込側へ戻される。冷却水温が所定レベル以上のとき（通常時）は、温度応動型バルブ２３ａ，２３ｂが開弁するため、第１水路ａから一部の冷却水が第３水路ｃをEGRクーラ１３へ流れる。その冷却水は、EGRクーラ１３から第４水路ｄを流れ、暖房用ヒータコア１２から第２水路ｂを流れる冷却水と合流し、ウォータポンプ１１の吸込側へ戻されるのである。
【００２７】
この実施形態においても、暖機運転時にエンジンウォータジャケットの出口側からの冷却水は、全量が第１水路ａから暖房用ヒータコア１２を流れるので、EGRクーラ１３の追加に原因する暖房性能の低下を防げるようになる。暖房用ヒータコア１２の容量は、EGRクーラ１３の容量に規制されないので、暖房負荷の高い大型車両においても、良好な暖房性能を廉価に確保できるのである。
【００２８】
温度応動型バルブ２３ａ，２３ｂは、２つでなく、第３水路ｃまたは第４水路ｄに１つのみ設けるよう、１つは削減してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態を表す概要構成図である。
【図２】同じく制御系の概要構成図である。
【図３】同じくECUの制御内容を説明するフローチャートである。
【図４】別の実施形態を表す概要構成図である。
【符号の説明】
１０  エンジン
１１  ウォータポンプ
１２  暖房用ヒータコア
１３  EGRクーラ
１４  流路切換用の電磁バルブ
１５  流量制御用の電磁バルブ
２０  ECU（電子制御ユニット）
２３ａ，２３ｂ  温度応動型バルブ
ａ  第１水路
ｂ  第２水路
ｃ  第３水路
ｄ  第４水路
ｅ  第５水路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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