(57)【要約】【課題】エンジンの冷却水により排気ガスを冷却するにあたり、その配管構造を簡素化すること。【解決手段】エンジンの冷却装置において、エンジン本体の一方端部に設けられ、前記エンジン本体内のウォータジャケットへ冷却水を供給するウォータポンプと、前記エンジン本体の他方端部に設けられ、前記エンジン本体内のウォータジャケットと連通した冷却水出口部と、前記冷却水出口部から前記ウォータポンプへ前記冷却水を還流させる戻り水路用配管と、前記冷却水出口部に設けられ、ラジエータを介して前記ウォータジャケットから前記戻り水路用配管へ前記冷却水を流通させるか否かを切り換えるサーモスタットと、前記エンジンの吸気通路に還流される排気ガスを冷却するＥＧＲクーラと、を備え、前記戻り水路用配管の少なくとも一部が金属管であり、前記ＥＧＲクーラが、前記金属管の周囲を囲み、前記金属管の周囲に前記排気ガスが流通する排気ガス流通室を形成する金属筒体を備えたことを特徴とする。【選択図】図１
2009108704.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの冷却装置において、
エンジン本体の一方端部に設けられ、前記エンジン本体内のウォータジャケットへ冷却水を供給するウォータポンプと、
前記エンジン本体の他方端部に設けられ、前記エンジン本体内のウォータジャケットと連通した冷却水出口部と、
前記冷却水出口部から前記ウォータポンプへ前記冷却水を還流させる戻り水路用配管と、
前記冷却水出口部に設けられ、ラジエータを介して前記ウォータジャケットから前記戻り水路用配管へ前記冷却水を流通させるか否かを切り換えるサーモスタットと、
前記エンジンの吸気通路に還流される排気ガスを冷却するＥＧＲクーラと、
を備え、
前記戻り水路用配管の少なくとも一部が金属管であり、
前記ＥＧＲクーラが、
前記金属管の周囲を囲み、前記金属管の周囲に前記排気ガスが流通する排気ガス流通室を形成する金属筒体を備えたことを特徴とするエンジンの冷却装置。
【請求項２】
前記戻り水路用配管が、前記エンジンの排気側の側部に沿って、排気マニホールドの下方を通過して設けられ、かつ、前記排気マニホールの下方を通過する部分が前記金属管であることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの冷却装置。
【請求項３】
前記ウォータポンプが、前記戻り水路用配管の端部が挿入される挿入口を有し、
前記戻り水路用配管の端部が、周面にシール材を設けた前記金属管の端部であることを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジンの冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンジンの冷却技術に関し、特に、吸気通路に還流される排気ガスの冷却技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
排気ガスの一部を吸気通路に還流させる排気ガス再循環（ＥＧＲ）が知られている。このＥＧＲは、燃焼温度の抑制化を図り、例えば、排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）の低減効果がある。また、吸気充填効率の低下等を防止するため、還流する排気ガスを冷却するＥＧＲクーラを設けることも提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２４８９３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＥＧＲクーラは、一般にエンジンの冷却水が冷却媒体として用いられ、冷却水のメイン水路である戻り水路を分岐したサブ水路により冷却水を供給するようにしている。しかし、戻り水路を分岐してサブ水路を形成すると、その配管が複雑化する。
【０００５】
本発明の目的は、エンジンの冷却水により排気ガスを冷却するにあたり、その配管構造を簡素化することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、エンジンの冷却装置において、エンジン本体の一方端部に設けられ、前記エンジン本体内のウォータジャケットへ冷却水を供給するウォータポンプと、前記エンジン本体の他方端部に設けられ、前記エンジン本体内のウォータジャケットと連通した冷却水出口部と、前記冷却水出口部から前記ウォータポンプへ前記冷却水を還流させる戻り水路用配管と、前記冷却水出口部に設けられ、ラジエータを介して前記ウォータジャケットから前記戻り水路用配管へ前記冷却水を流通させるか否かを切り換えるサーモスタットと、前記エンジンの吸気通路に還流される排気ガスを冷却するＥＧＲクーラと、を備え、前記戻り水路用配管の少なくとも一部が金属管であり、前記ＥＧＲクーラが、前記金属管の周囲を囲み、前記金属管の周囲に前記排気ガスが流通する排気ガス流通室を形成する金属筒体を備えたことを特徴とするエンジンの冷却装置が提供される。
【０００７】
この構成によれば、吸気通路に還流する排気ガスが前記排気ガス流通室を流通することで、前記金属管を介して前記冷却水と前記排気ガスとの熱交換がなされ、前記排気ガスを冷却する。前記排気ガス流通室を前記金属管と前記金属筒体とで形成することで、冷却水の戻り通路を分岐することなく前記排気ガスを冷却水により冷却でき、その配管構造を簡素化できる。
【０００８】
本発明においては、前記戻り水路用配管が、前記エンジンの排気側の側部に沿って、排気マニホールドの下方を通過して設けられ、かつ、前記排気マニホールの下方を通過する部分が前記金属管であってもよい。
【０００９】
この構成によれば、前記排気マニホールド下方の空間を利用して前記戻り水路用配管を配設でき、エンジンのコンパクト化を図れると共に、前記排気マニホールド下方を通過する部分を前記金属管とすることで、エンジンの排気熱による前記戻り水路用配管の変形といった熱害を抑制することができる。
【００１０】
また、本発明においては、前記ウォータポンプが、前記戻り水路用配管の端部が挿入される挿入口を有し、前記戻り水路用配管の端部が、周面にシール材を設けた前記金属管の端部であってもよい。
【００１１】
この構成によれば、前記ウォータポンプと前記戻り水路用配管との接続作業を容易にすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
以上述べた通り、本発明によれば、エンジンの冷却水により排気ガスを冷却するにあたり、その配管構造を簡素化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は本発明の一実施形態に係るエンジンの冷却装置Ａのブロック図である。エンジン１０は、シリンダブロック１１ａ及びシリンダヘッド１１ｂを備えたエンジン本体１１を有する直列多気筒（ここでは４気筒）ガソリンエンジンである。なお、本実施形態では、ガソリンエンジンを例示するが、本発明はディーゼルエンジンにも適用可能である。また、気筒の配置は直列型に限られずＶ型等の他の配置形態でもよく、更に、気筒数も４気筒に限られない。
【００１４】
図１において、エンジン前端部、後端部とは、クランク軸（不図示）の軸方向で見た場合のエンジン本体１１の前端部、後端部を意味し、後端部は例えば変速機が取り付けられる側の端部であり、前端部は逆の端部である。また、排気側とはエンジン本体１１の各側部のうち、排気系の構成要素が設けられる側部を、吸気側とは吸気系の構成要素が設けられる側部を指す。
【００１５】
シリンダヘッドブロック１１ａの前端部には、ウォータポンプ２０が設けられている。本実施形態の場合、ウォータポンプ２０は、クランク軸（不図示）とベルト等で連結されて駆動するが、電動式でもよい。ウォータポンプ２０は、シリンダブロック１１ａ及びシリンダヘッド１１ｂ内に設けたウォータジャケット（矢印１２）へ冷却水を圧送して供給する。ウォータポンプ２０から圧送された冷却水は、シリンダブロック１１ａ及びシリンダヘッド１１ｂ内のウォータジャケットを流通してシリンダヘッド１１ｂの後端部に設けた、ウォータジャケットと連通した冷却水出口部３０に導かれる。
【００１６】
本実施形態の場合、冷却水出口部３０は、シリンダヘッド１１ｂと別体の構成としているが、シリンダヘッド１１ｂと一体に構成してもよい。冷却水出口部３０は、冷却水出口室３１と、サーモスタット室３２と、を備える。冷却水出口室３１とサーモスタット室３２とは、区画壁により仕切られているが、区画壁には穴が設けられており、後述するサーモスタット３２ａの主弁の閉弁動に伴う副弁の開弁により、冷却水の主流が冷却水出口室３１からサーモスタット室３２へ流れるようにしている。
【００１７】
冷却水出口室３１には、冷却水出口室３１からラジエータ２１へ冷却水を供給するインレット管２２が接続されている。インレット管２２は途中で分岐して、配管２４、２５が接続されている。サーモスタット室３２には、ラジエータ２１を通過した冷却水をサーモスタット室３２へ導くアウトレット管２３が接続されている。
【００１８】
配管２４はスロットルバルブユニット２４ａに接続され、スロットルバルブユニット２４ａを加温するために、冷却水出口室３１からの冷却水を供給する。スロットルバルブユニット２４ａには、また、スロットルバルブユニット２４ａを通過した冷却水が流れる配管２４ｂが接続され、配管２４ｂはサーモスタット室３２に接続されている。
【００１９】
配管２５は、変速機のオイル用のオイルウォーマ２５ａに接続され、変速機を潤滑するオイルを加温するために、冷却水出口室３１からの冷却水を供給する。オイルウォーマ２５ａには、また、オイルウォーマ２５ａを通過した冷却水が流れる配管２５ｂが接続され、配管２５ｂはサーモスタット室３２に接続されている。
【００２０】
冷却水出口室３１には、また、冷却水出口室３１からエアコン用のヒータコア２６へ冷却水を供給する配管２７が接続されている。配管２７の途中にはオン・オフバルブ２７ａが設けられている。オン・オフバルブ２７ａは、エアコンによる暖房時には配管２７を連通させ、非暖房時には配管２７を遮断する。サーモスタット室３２には、ヒータコア２６を通過した冷却水をサーモスタット室３２へ導く配管２８が接続されている。
【００２１】
サーモスタット室３２内には、水温応動式の周知のサーモスタット３２ａが設けられており、図１で見て右側が主弁であり、左側が副弁である。サーモスタット３２ａは、区画壁を介して冷却水出口室３１から流れ込む冷却水温度に応じて弁動作を行い、冷却水温度が所定温度以下の場合は主弁が閉弁状態となって、アウトレット管２３とサーモスタット室３２との連通を遮断する一方、副弁が開弁状態となって冷却水出口室３１とサーモスタット室３２とを連通させる。また、冷却水温度が所定温度を超えると主弁が開弁状態となって、アウトレット管２３とサーモスタット室３２とを連通させる一方、副弁が閉弁状態となって、冷却水出口室３１とサーモスタット室３２との連通を遮断する。
【００２２】
サーモスタット室３２には、また、エンジン本体１１内のウォータジャケットを通過した冷却水を、ウォータポンプ２０へ還流させる戻り水路用配管４０が接続されている。戻り水路用配管４０は、互いに連結されたホース部４１と金属管４２と、から構成されており、ホース部４１がサーモスタット室３２に、金属管４２がウォータポンプ２０の挿入口２０ａに、それぞれ接続されている。本実施形態では戻り水路用配管４０の一部を金属管４２としているが、全部を金属管４２としてもよく、少なくとも一部が金属管４２であればよい。金属管４２にはオイルクーラ２９へ冷却水を流通させる配管２９ａ、及び、オイルクーラ２９を流通した冷却水を金属管４２に還流する配管２９ｂが接続されている。
【００２３】
なお、上述した戻り水路用配管４０、インレット管２２及びアウトレット管２３は、主たる冷却水が流れるものなので、他の管に比べて十分な断面積を有する。
【００２４】
次に、サーモスタット３２ａの主弁及び副弁の閉弁時、開弁時の冷却水の流通経路について説明する。図１の破線矢印はサーモスタット３２ａの閉弁時の冷却水の流通経路を示している。サーモスタット３２ａの主弁の閉弁時には、アウトレット管２３とサーモスタット室３２との連通が遮断される。このため、シリンダヘッド１１ｂから冷却水出口室３１へ流れ込んだ冷却水は、主に、戻り水路用配管４０を通ってウォータポンプ２０へ還流する。
【００２５】
図２の破線矢印はサーモスタット３２ａの主弁の開弁時の冷却水の流通経路を示している。サーモスタット３２ａの主弁の開弁時には、アウトレット管２３とサーモスタット室３２とが連通するとともに冷却水出口室３１とサーモスタット室３２との連通が遮断される。このため、シリンダヘッド１１ｂから冷却水出口室３１へ流れ込んだ冷却水は、インレット管２２→ラジエータ２１→配管２３→サーモスタット室３２→戻り水路用配管４０という経路でウォータポンプ２０へ還流する。なお、いずれの場合にも、冷却水の一部は、インレット管２２→配管２４→スロットルバルブユニット２４ａ→配管２４ｂ→サーモスタット室３２→戻り水路用配管４１という経路で流れ、また、オン・オフバルブ２７ａが配管２７を連通させている場合は、冷却水出口室３１→配管２７→ヒータコア２６→配管２８→サーモスタット室３２→戻り水路用配管４１という経路で冷却水が流れる。
【００２６】
このように本実施形態では、冷却水温度に応じたサーモスタット３２ａの弁動作により、ラジエータ２１を介してウォータジャケットから戻り水路用配管４０へ冷却水を流通させるか否かを切り換えることで、冷却水温度を一定に維持する。
【００２７】
次に、金属管４２には、エンジン１０の吸気通路（不図示）に還流される排気ガスを冷却するＥＧＲクーラ５０が設けられている。ＥＧＲクーラ５０は、金属管４２の長手方向の所定の範囲において、金属管４２の周囲を囲み、金属管４２の周囲に排気ガスが流通する排気ガス流通室５１ａを形成する金属筒体５１と、金属筒体５１に接続された排気ガス導入用のコネクタ５２ａと、排気ガス排出用のコネクタ５２ｂと、を備える。コネクタ５２ａには、排気マニホールド等の排気通路と連通した配管（不図示）が接続され、コネクタ５２ｂには吸気マニホールド等の吸気通路と連通した配管（不図示）が接続される。なお、金属筒体５１は、不図示のブラケットにより、例えば、シリンダブロック１１ａに固定される。
【００２８】
図３（ａ）は、ＥＧＲクーラ５０の断面図である。金属筒体５１は、本実施形態の場合、金属管４２と同心の円筒状に形成され、内部の排気ガス流通室５１ａが気密に形成されるよう、その両端部は閉じて金属管４２の周面に固定されている。図３（ａ）において、破線矢印は、排気ガスの流通方向を示し、実線矢印は冷却水の流通方向を示す。このように本実施形態では、吸気通路に還流する排気ガスが排気ガス流通室５１ａを流通することで、金属管４２を介して冷却水と排気ガスとの熱交換がなされ、排気ガスを冷却する。冷却水の流通経路のうち、戻り通路用配管４０はメイン水路であり径が大きく、最も多くの冷却水が流れることから、排気ガスをより確実に冷却できる。また、冷却水の戻り通路を分岐することなく排気ガスを冷却水により冷却でき、その配管構造を簡素化できる。なお、金属管４２は、排気ガスの冷却の観点から熱伝導性が高い材料であることが望ましく、例えば、銅であってもよいが、鋼やアルミ合金等の管材であってもよい。
【００２９】
図３（ｂ）は、ＥＧＲクーラ５０の他の構成例の断面図である。同図の例では、金属筒体５１の内壁に邪魔板５１ｂを複数設けたものである。この構成によれば、邪魔板５１ｂの存在により、排気ガスがジグザグに、若しくは、螺旋状に流れ、金属管４２との接触時間が長くなることからその冷却性能を向上できる。
【００３０】
次に、戻り水路用配管４０の配設部位の例について説明する。図４は、エンジン１０の排気側の側部を示す模式図である。同図の例では、戻り水路用配管４０を、シリンダブロック１１ｂの排気側の側部に沿って、排気マニホールド１１ｃの下方を通過して設けている。そして、排気マニホール１１ｃの下方を通過する部分を金属管４２としている。
【００３１】
同図の構成例によれば、排気マニホールド１１ｃの下方の空間を利用して戻り水路用配管４０を配設でき、エンジン１０のコンパクト化を図れる。また、排気マニホールド１１ｃの下方を通過する部分を金属管４２とすることで、例えば、ゴム管等にする場合と比べて、エンジンの排気熱による戻り水路用配管４０の変形といった熱害を抑制することができる。
【００３２】
次に、図５（ａ）及び（ｂ）は、戻り水路用配管４０とウォータポンプ２０との接続部分の構成例を示す説明図である。同図の例では、ウォータポンプ２０の挿入口２０ａが、一方端部が開放された円筒状をなしている。金属管４２の端部には、その周面にＯリング等のシール材４２ａが設けられている。しかして、図５（ａ）の状態から金属管４２の端部を挿入口２０ａに挿入することで両者が嵌合して接続される。シール材４２ａは挿入口２０ａの内周面に圧接してシールを形成し、冷却水の漏水を防止する。
【００３３】
この構成によれば、金属管４２の端部を挿入口２０ａに挿入するだけで、ウォータポンプ２０と戻り水路用配管４０との接続及びシール形成が完了するので、ウォータポンプ２０と戻り水路用配管４０との接続作業を容易にすることができる。
【００３４】
なお、この図５（ａ）及び（ｂ）の接続構造は、金属管４２がエンジン１０の排気側に配設されることを必ずしも必要とせず、エンジン１０の配管接続の容易化の観点で、ウォータポンプ２０の配置位置を含めて、エンジン１０の吸気側にあってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施形態に係るエンジンの冷却装置Ａのブロック図である。
【図２】サーモスタット３２ａの主弁の開弁時の冷却水の流通経路を示す冷却装置Ａのブロック図である。
【図３】（ａ）は、ＥＧＲクーラ５０の断面図、（ｂ）は、ＥＧＲクーラ５０の他の構成例の断面図である。
【図４】エンジン１０の排気側の側部を示す模式図である。
【図５】（ａ）及び（ｂ）は、戻り水路用配管４０とウォータポンプ２０との接続部分の構成例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３６】
Ａ  冷却装置(A)
１１  エンジン本体
２０  ウォータポンプ
３０  冷却水出口部
４０  戻り水路用配管
４２  金属管
３２ａ  サーモスタット
５０  ＥＧＲクーラ
５１  金属筒体
５１ａ  排気ガス流通室
【図１】
2009108704.tif 000003
【図２】
2009108704.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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