CN104061092B - 发动机的冷却装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的发动机的冷却装置包括：气缸盖侧循环路径，使来自水泵的冷却液经由气缸盖的水套与EGR冷却器来进行循环；气缸体侧循环路径，使来自所述水泵的冷却液经由气缸体的水套来进行循环；切换阀单元，在所述发动机的冷机时，使来自所述水泵的冷却液流过所述气缸盖侧循环路径，当所述发动机的温度上升到指定值时，使来自所述水泵的冷却液不仅流过所述气缸盖侧循环路径而且还流过所述气缸体侧循环路径。由此，能够实现发动机冷机时的暧机促进并且提高EGR冷却器的可靠性。

Description

发动机的冷却装置
技术领域
本发明涉及汽车等的发动机的冷却装置，尤其属于由循环的冷却液冷却的发动机的技术领域。
背景技术
以往，在汽车等中，为了提高燃料经济性及或排气净化性能而采用在发动机的冷机时尽早使发动机暖机的技术。
例如，日本专利公开公报特开2010-163920号中公开了如下技术：发动机冷机时，阻断冷却液往气缸体的流动，另一方面使少量的冷却液从气缸列的一端侧向另一端侧流过气缸盖，由此使暖机尽早完成。并且，随着冷却液的温度上升，使冷却液从气缸列的一端侧向另一端侧流过气缸体，以增加在气缸盖中循环的冷却液的流量。
但是，若要实现进一步的低燃耗，上述的以往技术在促进暖机这一方面还不够充分。
为此，可考虑利用流过排气通路的排气气体的热使冷却液升温来促进暖机。但是，若采用此做法，则会因排气气体的热被冷却液带走而使排气气体的温度下降，而导致利用该排气气体的热来进行激活的排气净化装置的催化剂达到活性温度所需的时间变长，这对排气净化装置的早期激活不利。
另一方面，自以往，主要以降低排气气体中的氮氧化物(NOx)及或提高部分负荷时的燃料经济性为目的，而进行将燃烧后的排气气体的一部分导向进气侧以进行再次进气的所谓的EGR(Exhaust Gas Recirculation，排气再循环)。
此处，若燃烧室内的燃烧温度超过指定值，则氮氧化物的量会急遽增加，因此利用EGR冷却器进行排气气体与冷却液的热交换来冷却排气气体的做法尤其对柴油发动机有利。
但是，以往，发动机冷机时，由于在EGR冷却器内的冷却液不流动而滞留，因此冷却液基于排气气体的热而逐渐升温，最终有可能因沸腾而导致EGR冷却器破损。
发明内容
本发明的目的在于提供一种实现发动机冷机时的暖机促进并且提高EGR冷却器的可靠性的发动机的冷却装置。
作为实现所述目的的本发明是一种冷却发动机的冷却装置，所述发动机包括气缸体及气缸盖、进气通路及排气通路、将所述排气通路与所述进气通路之间连接并使排气气体的一部分回流到所述进气通路的EGR通路、进行该EGR通路内的排气气体与冷却液之间的热交换的EGR冷却器、以及对所述冷却液进行冷却的散热器，所述气缸体及所述气缸盖中分别设有让所述冷却液流过的水套，该冷却装置包括：水泵，送出所述冷却液；气缸盖侧循环路径，使来自所述水泵的冷却液经由所述气缸盖的水套与所述EGR冷却器且绕过所述散热器来进行循环；气缸体侧循环路径，使来自所述水泵的冷却液经由所述气缸体的水套且绕过所述散热器来进行循环；切换阀单元，在所述发动机的温度小于比暖机完成温度低的指定值时，以让冷却液经由所述气缸盖的水套与所述EGR冷却器且绕过所述散热器来进行循环的方式，使来自所述水泵的冷却液流过所述气缸盖侧循环路径，当所述发动机的温度为所述指定值以上且小于所述暖机完成温度时，以让冷却液经由所述气缸体的水套、所述气缸盖的水套及所述EGR冷却器且绕过所述散热器来进行循环的方式，使来自所述水泵的冷却液不仅流过所述气缸盖侧循环路径而且还流过所述气缸体侧循环路径。
根据本发明，能够实现发动机冷机时的暖机促进并且提高EGR冷却器的可靠性。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式的发动机的冷却装置的概略结构的图。
图2是表示本发明的一实施方式的发动机的进排气通路的概略的图。
图3是表示控制系统的概略结构的方块图。
图4是表示基于本发明的一实施方式的冷却装置的冷却回路控制部执行的控制方法的流程图。
图5是表示发动机冷机时的冷却液的流动的图。
图6是表示发动机暖机过程中的冷却液的流动的图。
图7是表示发动机暖机过程中的冷却液的流动的图。
图8是表示发动机暖机完成时的冷却液的流动的图。
具体实施方式
以下，参照图1至图8来说明本发明所涉及的发动机的冷却装置的实施方式。
图1表示本发明的实施方式所涉及的多气缸发动机的冷却装置1的概略结构。本实施方式的多气缸发动机2(以下简称作“发动机”)是沿曲轴方向直列地设置有四个气缸，且进气通路与排气通路相互设置在气缸盖4的相对的两侧的所谓横流型的直列四缸柴油发动机。该发动机2以气缸列朝向车宽方向，其排气通路位于车辆前后方向上的后方侧，各气缸的气缸轴心朝向上下方向的方式搭载在设置于车辆前部的发动机室(未图示)内。
发动机2主要由气缸体3以及设置在气缸体3上侧的气缸盖4构成。
另外，图1中，气缸体3是从上方观察时的气缸体，气缸盖4是从下方观察时的气缸盖，因此气缸体3的进气侧(图示为“IN”)及排气侧(图示为“EX”)与气缸盖4的进气侧及排气侧的位置关系相反。
气缸体3具有作为冷却水(冷却液)的流路而形成在燃烧室周围的气缸体侧水套3b、向气缸体侧水套3b的内部导入冷却水的导入孔3a、及从气缸体侧水套3b将冷却水排出到外部的气缸体侧排出孔3c。
气缸盖4具有作为使冷却水从气缸盖4的一端侧流向另一端侧的流路而形成在燃烧室周围的气缸盖侧水套4a、及从气缸盖侧水套4a将冷却水排出到外部的气缸盖侧排出孔4b。
在气缸体3与气缸盖4之间，设置有使气缸体侧水套3b与气缸盖侧水套4a连通的连通孔4c。从气缸体3的导入孔3a导入气缸体侧水套3b内的冷却水经由连通孔4c流向气缸盖侧水套4a。
在气缸体3的导入孔3a近傍，设置有用于通过该导入孔3a向水套3b、4a内供应冷却水的水泵(WP)5。另外，该水泵5是借助发动机2的旋转而被动地受到驱动的泵，基于该水泵5实现的冷却水的流量与发动机2的转速大致成正比。
该冷却装置1包括用于使冷却水相应地经由散热器7等而在水套3b、4a中循环的冷却回路。该冷却回路具有第一至第四路径11～14，温控阀6a及第一至第三控制阀6b～6d连接于第一至第四路径11～14。上述的温控阀6a及第一至第三控制阀6b～6d一体地构成为切换阀单元6。该切换阀单元6由后述的冷却回路控制部101予以控制，在所需的时期分别开闭温控阀6a及第一至第三控制阀6b～6d以切换使冷却水在第一至第四路径11～14中循环的路径。另外，第一路径11及第二路径12相当于本发明的“气缸盖侧循环路径”，第三路径13相当于本发明的“气缸体侧循环路径”。
接下来，参照图1详细说明第一至第四路径11～14。
第一路径11连结气缸盖侧排出孔4b与导入孔3a(水泵5)。该第一路径11绕过散热器7，另一方面，依次经过测定冷却水的温度的水温传感器31、高压用EGR冷却器(高压用EGR/C或H.EGR/C)21、高压用EGR阀(高压用EGR/V或H.EGR/V)22、电子节流阀(ElectronicThrottle Body，ETB)23及温控阀6a。另外，水温传感器31设置在气缸盖侧排出孔4b的近傍。
第一至第三控制阀6b～6d改变第二至第四路径12～14的开口面积，至少能够切换成阻断冷却水向各路径12～14的流动的闭阀状态、与允许冷却水向各路径12～14的流动的开阀状态。
温控阀6a是当控制阀6b～6d发生故障而冷却水的水温达到指定值以上时打开的阀，正常时关闭。即，由于正常时温控阀6a关闭，因而禁止冷却水从第二路径12经由温控阀6a分流到第一路径11。另一方面，由于异常时温控阀6a被打开，因而允许来自气缸盖侧水套4a的冷却水流过第一路径11和第二路径12这两路径而进行循环。这样，由于冷却水在第一路径11和第二路径12这两路径中循环，因而促进了冷却水的散热。其结果，可抑制发动机2的温度过度上升，保护发动机2。
第二路径12连结气缸盖侧排出孔4b与导入孔3a(水泵5)。该第二路径12绕过散热器7，另一方面，依次经过怠速停机用水泵(WP)24、空调用暖气芯25、低压用EGR冷却器(低压用EGR/C或L.EGR/C)26及低压用EGR阀(低压用EGR/V或L.EGR/V)27、第一控制阀6b。
另外，怠速停机用水泵24是用于因怠速停机而暂时停止发动机2时使冷却水流向空调用暖气芯25的泵。而且，低压用EGR冷却器26与低压用EGR阀27以相互并列的方式设置在第二路径12上。
第三路径13连结气缸体侧排出孔3c与导入孔3a(水泵5)。该第三路径13绕过散热器7，另一方面，依次经过发动机油冷却器(O/C)28、自动变速器的油热交换器(ATF/W)29、第二控制阀6c。另外，发动机油冷却器28设置在气缸体侧排出孔3c的近傍。
第四路径14连结气缸盖侧排出孔4b与导入孔3a(水泵5)。该第四路径14依次经过温度传感器31、散热器7、第三控制阀6d。
图2是表示发动机2的进排气通路的概略的图。
如图2所示，发动机2具有气缸体3、气缸盖4及由活塞41划分的燃烧室42。在气缸盖4上设置有燃料喷射阀43，从该燃料喷射阀43喷射的燃料在燃烧室42内通过压缩点火而燃烧，从而驱动发动机2。另外，该燃料喷射阀43为电子控制式，其燃烧供应方式为共轨式。
而且，在发动机2的燃烧室42中，分别开设有被进气阀44开闭的进气口45、被排气阀46开闭的排气口47，进气通路60及排气通路70分别连接于上述的进气口45及排气口47。
在进气通路60中，从其上游侧往下游侧依次设置有空气过滤器61、检测进气量的进气量传感器62、排气涡轮式增压器72(以下简称作“增压器72”)的压缩机72a、冷却排气气体的中间冷却器63、调整排气量的电子节流阀(ETB)23、及平衡箱64。并且，平衡箱64与各气缸的进气口45之间利用各自独立的独立进气管(未标注标号)而连接。而且，在该平衡箱64中，设置有检测进气温度的进气温度传感器65、及检测进气压力的进气压力传感器66。
在排气通路70中，从其上游侧往下游侧依次设置有排气旁通阀71a、旁通通路71b、基于排气气流而旋转的增压器72的涡轮72b、降低排气中的CO、HC等的氧化催化剂73、捕集排气中的微粒子的微粒过滤器(DPF)74、及降低排气声的消声器75。
排气旁通阀71a是独立于增压器72的主体而设置的所谓外置型排气旁通阀，通过使排气的一部分分流至旁通通路71b，从而调节排气的往涡轮72b的流入量以控制增压器72的转速。由此，能够获得稳定的增压(升压)，并且能够防止发动机2或增压器72的损伤。
进气通路60及排气通路70通过主要在发动机2的低负荷运转时使用的高压用EGR通路80、与主要在发动机2的中高负荷运转时使用的低压用EGR通路90而相互连接。另外，高压用EGR通路80相当于本发明的“第一EGR通路”，低压用EGR通路90相当于本发明的“第二EGR通路”。
高压用EGR通路80的上游端80a在涡轮72b的上游侧连接于排气通路70，其下游端80b在电子节流阀23的下游侧且平衡箱64的上游侧连接于进气通路60。因此，由通过涡轮72b之前的排气气体构成的流动压力高的EGR气体流过高压用EGR通路80。而且，在高压用EGR通路80中，从其上游侧往下游侧依次设置有冷却EGR气体的高压用EGR冷却器21、及调节EGR气体的回流量的高压用EGR阀22。另外，高压用EGR冷却器21相当于本发明的“第一EGR冷却器”。
低压用EGR通路90的上游端90a在微粒过滤器74的下游侧连接于排气通路70，其下游端90b在进气量传感器62的下游侧且压缩机72a的上游侧连接于进气通路60。因此，由通过涡轮72b之后的排气气体构成的流动压力低的EGR气体流过低压用EGR通路90。而且，低压用EGR通路90在中途分支，并联地分别连接于冷却EGR气体的低压用EGR冷却器26与调节EGR气体的回流量的低压用EGR阀27，并在上述的冷却器26及阀27的下游侧再次汇流。另外，低压用EGR冷却器26相当于本发明的“第二EGR冷却器”。
低压用EGR通路90连接于微粒过滤器74的下游侧，因此能够防止排气中的微粒子进入低压用EGR通路90内导致低压用EGR阀27发生劣化。
而且，低压用EGR通路90在中途分支且并联地连接于低压用EGR冷却器26与低压用EGR阀27是基于下述情况：在低压用EGR通路90中流动的EGR气体的流量比高压用EGR通路80大，若将它们串联连接，则会对EGR气体的流动造成大的阻力，因此要尽可能减小该阻力。
接下来，参照图2来说明驱动发动机2时的进气及排气的流动的概略。
经由空气过滤器61而被供应到进气通路60的进气(新鲜空气)在通过检测进气量的进气量传感器62之后，由压缩机72a予以压缩。通过该压缩而升温的进气在经中间冷却器63冷却之后，被供应到平衡箱64。被供应到平衡箱64内的进气通过检测其温度及压力的进气温度传感器65及进气压力传感器66之后，被导入燃烧室42内。在燃烧室42中，被导入的进气与从燃料喷射阀43喷射的燃料发生反应，产生自点火燃烧。
燃烧后而从燃烧室42排出的排气使增压器72的涡轮72b旋转。此时，流入涡轮72b的排气的流量由排气旁通阀71a予以调整。并且，在通过涡轮72b之后的排气通过氧化催化剂73及微粒过滤器74的过程中，排气中所含的CO及HC等得以降低，并且排气中所含的微粒子被捕集。通过微粒过滤器74之后的排气经由消声器75被排出到车辆外部。
此处，高压用EGR阀22、电子节流阀23及低压用EGR阀27由后述的ECU100的气体回路控制部102予以控制，使发动机2的EGR率变更，或者，根据发动机2的负荷，将排气的回流通路切换到高压用EGR通路80或低压用EGR通路90。另外，电子节流阀23通常处于打开的状态。
最初，当发动机2以小于指定负荷的低负荷运转时(发动机冷机时)，高压用EGR阀22打开，并且低压用EGR阀27关闭，由此，如箭头A所示，排气通过高压用EGR通路80而回流。即，在涡轮72b的上游侧的排气通路70中流通的排气的一部分作为EGR气体而流入到高压用EGR通路80中。该EGR气体经高压用EGR冷却器21冷却，并且经由高压用EGR阀22而被供应到压缩机72a的下游侧的进气通路60。
随着发动机2的负荷逐渐增加，增压器72带来的增压变高，EGR气体难以从高压用EGR通路80回流到进气通路60。为此，基于使进气通路60上的电子节流阀23逐渐收窄，由此，使进气通路60中的位于电子节流阀23下游侧的部分的进气压力下降。由此，EGR气体容易从高压用EGR通路80回流到进气通路60。
随后，当发动机2以指定负荷以上的中高负荷运转时，增压变得更高，利用电子节流阀23的调整，无法使EGR气体从高压用EGR通路80回流到进气通路60。为此，电子节流阀23再次打开，并且高压用EGR阀22关闭，而且打开低压用EGR阀27，从而如箭头B所示，排气通过低压用EGR通路90而回流。即，在涡轮72b的下游侧的排气通路70流通的排气的一部分作为EGR气体而流入低压用EGR通路90中。该EGR气体被低压用EGR冷却器26冷却，并且经由低压用EGR阀27被供应到压缩机72a的上游侧的(未施加增压)进气通路60。
另外，在发动机2的负荷从低负荷增加到中负荷时，也可采用使EGR气体同时流过高压用EGR通路80和低压用EGR通路90的方式来进行控制。
另外，微粒过滤器74与氧化催化剂73设置在一个耐热壳体内，视需要使用氧化催化剂73来进行微粒过滤器74的再生。具体而言，基于检测微粒过滤器74的上游侧与下游侧的差压的差压传感器(未图示)的检测结果，ECU100算出由微粒过滤器74所捕集的微粒子的量。其结果，当判定为已捕集了指定量以上的微粒子时，ECU100在发动机2的膨胀行程中使燃料从燃料喷射阀43喷射，从而将未燃燃料供应给氧化催化剂73。所供应的未燃燃料被氧化催化剂73氧化，从而使氧化催化剂73的下游侧的排气温度急遽上升。于是，被微粒过滤器74捕集的微粒子燃烧，微粒过滤器74得以再生。但是，该再生控制与前述的EGR气体的回流不同时执行。
图3是表示发动机2的控制系统的概略结构的方块图。
如图3所示，控制发动机2的ECU(Engine Control Unit，发动机控制单元)100是利用微型计算机构成的控制单元，具备冷却回路控制部101与气体回路控制部102。
冷却回路控制部101基于水温传感器31、发动机转速传感器32及燃料喷射量传感器33的各检测值(冷却水的温度、发动机转速、燃料喷射量)，预测燃烧室42的顶部的壁面温度即构成燃烧室42的顶部的气缸盖4的下表面的温度(以下简称作气缸盖温度)，基于所预测的气缸盖温度，利用后述的控制方法来控制切换阀单元6。由此，切换图1中说明的供冷却水流动的冷却回路。
另一方面，气体回路控制部102基于加速踏板开度传感器34、进气量传感器62、进气温度传感器65及进气压力传感器66的各检测值(加速踏板开度、进气量、进气温度、进气压力)，控制高压用EGR阀22、低压用EGR阀27及电子节流阀23等，由此进行上述EGR率的调节或EGR路径的切换等。而且，该气体回路控制部102控制燃料喷射阀43，从而调节燃料的喷射量、喷射的时期等。
图4是表示基于图3所示的冷却回路控制部101执行的控制方法的流程图，图5～图8是表示与发动机温度相应的冷却方法的方块图。以下，按照图4的流程图，参照图5～图8来说明冷却回路控制部101对冷却装置1的控制方法。
首先，发动机冷机时使第一至第三控制阀6b～6d全部闭阀(步骤S1)。
由此，如图5所示，冷却水仅在第一路径11中循环，冷却水流过位于该第一路径11上的高压用EGR冷却器21、高压用EGR阀22及电子节流阀23。在该第一路径11中流动的冷却水只要为相对较少的量即可，该量只要是气缸盖4内的冷却水受到局部加热而不会沸腾的程度即可。而且，在第一路径11中，冷却水不依发动机温度而始终流动。
接下来，判定发动机2的气缸盖温度T是否为指定的温度T1(例如150℃)以上(步骤S2)。另外，此处的判定也可以为发动机2的冷却水的温度是否为指定的温度t1(例如20℃)以上的判定。温度T1(或温度t1)相当于本发明的“低温侧指定值”。
当在步骤S2中判定气缸盖温度T为指定的温度T1以上时，使第一控制阀6b开阀(步骤S3)。
由此，如图6所示，冷却水在第一路径11与第二路径12中循环，除了流过第一路径11上的各部件(21、22、23)以外，冷却水还流过位于第二路径12上的怠速停机用水泵24、空调用暖气芯25、低压用EGR冷却器26及低压用EGR阀27。
接下来，判定气缸盖温度T是否为指定的温度T2(T2＞T1)以上(步骤S4)。另外，此处的判定也可以为冷却水的温度是否为指定的温度t2(例如60℃)以上的判定。温度T2(或温度t2)相当于本发明的“指定值”。
当在步骤S4中判定气缸盖温度T为指定的温度T2以上时，使第二控制阀6c开阀(步骤S5)。
由此，如图7所示，冷却水在第一至第三路径11～13中循环，除了流过第一、第二路径11、12上的各部件(21、22、23、24、25、26、27)以外，冷却水还流过位于第三路径13上的发动机油冷却器28及自动变速器的油热交换器29。
接下来，判定气缸盖温度T是否为指定的温度T3(T3＞T2)以上，即判定发动机2的暖机是否已完成(步骤S6)。另外，此处的判定也可以为冷却水的温度是否为指定的温度t3(例如80℃)以上的判定。
最后，当在步骤S6中判定为发动机2的暖机已完成时，使第三控制阀6d开阀(步骤S7)。
由此，如图8所示，冷却水在第一至第四路径11～14中的所有路径中循环，除了流过第一至第三路径11～13的各部件(21、22、23、24、25、26、27、28、29)以外，冷却水还流过位于第四路径14上的散热器7。
如上所述，根据本实施方式，能够获得如下效果。
在发动机冷机时，通过气体回路控制部102来控制高压用EGR阀22及电子节流阀23，以使EGR气体流过高压用EGR通路80，并且通过冷却回路控制部101来使第一至第三控制阀6b～6d全部闭阀，以使相对较少量的冷却水流过第一路径11。于是，通过高压用EGR冷却器21来回收EGR气体热，并且通过该回收的EGR气体热来加热流过第一路径11的冷却水。另一方面，第一路径11绕过散热器7，因此第一路径11内的冷却水不会被积极地冷却。因此，在发动机2的运转过程中，气缸盖4逐渐升温。
而且，在发动机冷机时，冷却水几乎不流过气缸体侧水套3b内，因此在发动机2的运转过程中，气缸体3逐渐升温。
如上所述，发动机冷机时，冷却水基本上不流过气缸体侧水套3b内，而只有比较少量的冷却水流过气缸盖侧水套4a，而且由于能够利用EGR气体热来使发动机2的燃烧室42周围升温，因此能够进一步尽早地使发动机2暖机。
而且，在发动机冷机时，还通过受到驱动的水泵5来使冷却水循环并流过高压用EGR冷却器21，因此能够防止高压用EGR冷却器21内部的冷却水沸腾而导致高压用EGR冷却器21发生破损，能够确保高压用EGR冷却器21的可靠性。
而且，在发动机冷机时能够通过EGR气体热来提高进气温度，因此在进行压缩点火的柴油发动机2中能够提高燃烧稳定性。
此外，由于冷却水始终循环，因此能够防止电子节流阀23的结冰(管内的水蒸气结露，动作变得迟缓)。
接下来，在发动机暖机过程中的前半部分，例如在气缸盖温度T为T2＞T≥T1的期间，通过气体回路控制部102来控制低压用EGR阀27，以使EGR气体流过低压用EGR通路90，并且通过冷却回路控制部101来使第一控制阀6b开阀，以使冷却水流过第一路径11及第二路径12。于是，通过低压用EGR冷却器26来回收EGR气体热，并且通过该回收的EGR气体热来加热流过第二路径12的冷却水。另一方面，由于第二路径12绕过散热器7，因此第二路径12内的冷却水不会被积极地冷却。因此，在发动机2的运转过程中，气缸盖4逐渐升温。
而且，在发动机暖机过程中的前半部分，与发动机冷机时同样地，冷却水几乎不流过气缸体侧水套3b内，因此在发动机2的运转过程中，气缸体3逐渐升温。由此，推进发动机2的暖机。
此外，由于冷却水还流过第二路径12上的空调用暖气芯25，因此能够通过与冷却水的热交换来加热空调用暖气芯25，从暖机中途便能够确保内置有该空调用暖气芯25的空调装置的暖气性能。
接下来，在发动机暖机过程中的后半部分，例如在气缸盖温度T为T3＞T≥T2的期间，通过冷却回路控制部101来使第二控制阀6c开阀，以使冷却水流过第一至第三路径11～13。于是，冷却水通过第三路径13流过气缸体3，气缸体3一定程度地得到冷却。但是，由于第三路径13绕过散热器7，因此第三路径13内的冷却水不会被积极地冷却。由此，推进发动机2的暖机。
而且，由于该第三路径13经由发动机油冷却器28和自动变速器的油热交换器29，因此能够冷却发动机油，并且恰当地加热变速器油以使其粘度下降，从而能够尽早地降低变速器的滑动阻力以提高燃料经济性。
此外，上述的暖机并不是利用流过排气通路70的排气气体来进行，而是利用流过EGR通路80、90的EGR气体的热来进行，因此设置在排气通路70中的氧化催化剂73达到活性温度所需的时间不受暖机造成的影响。即，能够同时实现发动机2的早期暖机和氧化催化剂73的早期激活。
接下来，当发动机2的暖机完成时，通过冷却回路控制部101来使第三控制阀6d开阀，以使冷却水流过第一至第四路径11～14中的所有路径。由于第四路径14连接于散热器7，因此能够通过该散热器7来对冷却水进行冷却，从而将暖机后的发动机2保持为指定温度。
如上所述，伴随发动机2的温度上升，通过冷却回路控制部101来控制切换阀单元6，并且通过气体回路控制部102，根据发动机2的负荷状态来控制EGR气体的回流，由此既能恰当地冷却发动机2又能促进暖机。
另外，本发明并不限定于例示的实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内，当然能够进行各种改良及设计上的变更。
例如，本实施方式中，本发明应用于直列四缸柴油发动机，但气缸数只要是多个，则无论为几个气缸皆可，而且，本发明并不限于柴油发动机，也可适用于汽油发动机。
＜实施方式的总结＞
最后，对所述实施方式中公开的发动机的冷却装置的特征结构及基于此的作用效果进行总结说明。
所述实施方式的技术涉及一种冷却发动机的冷却装置，所述发动机包括气缸体及气缸盖、进气通路及排气通路、将所述排气通路与所述进气通路之间连接并使排气气体的一部分回流到所述进气通路的EGR通路、以及进行该EGR通路内的排气气体与冷却液之间的热交换的EGR冷却器，所述气缸体及所述气缸盖中分别设有让所述冷却液流过的水套。该冷却装置包括：水泵，送出所述冷却液；气缸盖侧循环路径，使来自所述水泵的冷却液经由所述气缸盖的水套与所述EGR冷却器来进行循环；气缸体侧循环路径，使来自所述水泵的冷却液经由所述气缸体的水套来进行循环；切换阀单元，在所述发动机的冷机时，使来自所述水泵的冷却液流过所述气缸盖侧循环路径，当所述发动机的温度上升到指定值时，使来自所述水泵的冷却液不仅流过所述气缸盖侧循环路径而且还流过所述气缸体侧循环路径。
根据该结构，能够实现气缸盖及气缸体的2系统冷却，并且在发动机的冷机时通过使冷却液流过气缸盖的水套和EGR冷却器，从而能够在EGR的执行时利用被EGR冷却器回收的EGR气体热来使冷机时的发动机的燃烧室周围升温，从而能够进一步尽早地使发动机暖机。而且，由于使冷却液循环并流过EGR冷却器，因此能够防止EGR冷却器内部的冷却液沸腾而导致EGR冷却器发生破损，能够确保EGR冷却器的可靠性。
此外，由于不是利用流过排气通路的排气气体，而是利用流过EGR通路的EGR气体的热来进行暖机，因此即使在排气通路中设置有排气净化装置的情况下，排气净化装置的催化剂达到活性温度所需的时间也不受暖机带来的影响。即，能够同时实现发动机的早期暖机和排气净化装置的早期激活。
所述冷却装置中较为理想的是，所述发动机还包括基于所述排气通路内的排气气流而旋转以对所述进气通路的进气进行增压的增压器，所述EGR通路包括将所述排气通路中的增压器的上游侧与所述进气通路中的增压器的下游侧连接的第一EGR通路、和将所述排气通路中的增压器的下游侧与所述进气通路中的增压器的上游侧连接的第二EGR通路，所述EGR冷却器包括设置在所述第一EGR通路中的第一EGR冷却器、和设置在所述第二EGR通路中的第二EGR冷却器，所述气缸盖侧循环路径包括使冷却液流过所述第一EGR冷却器的第一路径、和使冷却液流过所述第二EGR冷却器的第二路径，所述切换阀单元在所述发动机的冷机时使来自所述水泵的冷却液流过所述第一路径，当所述发动机的温度上升到比所述指定值低的低温侧指定值时，使来自所述水泵的冷却液不仅流过所述第一路径而且还流过所述第二路径。
这样，在设置有第一EGR通路和第二EGR通路这两种EGR通路的情况下，通过根据发动机的负荷来灵活运用这些EGR通路，从而能够使从排气通路导出的EGR气体顺利地回流到进气通路。例如，在发动机的低负荷运转时，由于增压器的增压低，因此能够使EGR气体通过连接于进气通路中的增压器的下游侧(即增压后的进气所流过的部分)的第一EGR通路顺利地回流。与此相对，在发动机的中高负荷运转时，由于增压器的增压上升，因此EGR气体变得难以流过所述第一EGR通路。因此，在发动机的中高负荷运转时，通过利用连接于进气通路中的增压器的上游侧(即增压前的压力低的进气所流过的部分)的第二EGR通路，能够使EGR气体通过该第二EGR通路顺利地回流。
如上所述，在发动机的低负荷运转时(冷机时)，EGR气体流过第一EGR通路，因此，通过与此配合地使冷却液流过第一路径，从而能够通过位于第一EGR通路中的第一EGR冷却器来回收EGR气体热，以加热冷却液。而且，在发动机的中高负荷运转时，EGR气体流过第二EGR通路，因此通过与此配合地使冷却液流过第二路径，从而能够通过位于第二EGR通路中的第二EGR冷却器来回收EGR气体热，以加热冷却液。根据上述方案，能够不依发动机的运转状态来回收EGR气体热以用于使发动机暖机，能够进一步提高暖机性能。
所述冷却装置中较为理想的是，所述第一路径是使比所述第二路径少量的冷却液始终循环的路径，所述切换阀单元包括第一控制阀及第二控制阀，所述第一控制阀和所述第二控制阀根据所述发动机的暖机状态分别使所述第二路径和所述气缸体侧循环路径的各开口面积变化。具体而言，所述第一控制阀根据所述发动机的暖机状态使所述第二路径的开口面积变化，所述第二控制阀根据所述发动机的暖机状态使所述气缸体侧循环路径的开口面积变化。
根据该结构，由于始终使少量的冷却液流过第一路径，并且能够根据发动机的暖机状态来控制第二路径及气缸体侧循环路径的流量，因此能够更恰当地实现发动机的暖机促进。而且，在发动机冷机时，由于能够通过流过第一EGR通路的EGR气体的热来提高进气温度，因此尤其在进行压缩点火的柴油发动机中能够提高燃烧稳定性。
所述结构中较为理想的是，所述第二路径中设置有与冷却液进行热交换的空调用暖气芯。
根据该结构，由于通过与冷却液的热交换来加热空调用暖气芯，因此从暖机中途便能够确保内置有该空调用暖气芯的空调装置的暖气性能。
产业上的可利用性
如上所述，根据本发明，在汽车等的发动机中，能够实现发动机冷机时的暖机促进，并且能够提高EGR冷却器的可靠性，因此本发明能够在这样的发动机的制造产业领域中较佳地被利用。

Claims (4)

1.一种发动机的冷却装置，其特征在于：
所述发动机包括气缸体及气缸盖、进气通路及排气通路、将所述排气通路与所述进气通路之间连接并使排气气体的一部分回流到所述进气通路的EGR通路、进行该EGR通路内的排气气体与冷却液之间的热交换的EGR冷却器、以及对所述冷却液进行冷却的散热器，所述气缸体及所述气缸盖中分别设有让所述冷却液流过的水套，所述发动机的冷却装置包括：
水泵，送出所述冷却液；
气缸盖侧循环路径，使来自所述水泵的冷却液经由所述气缸盖的水套与所述EGR冷却器且绕过所述散热器来进行循环；
气缸体侧循环路径，使来自所述水泵的冷却液经由所述气缸体的水套且绕过所述散热器来进行循环；
切换阀单元，在所述发动机的温度小于比暖机完成温度低的指定值时，以让冷却液经由所述气缸盖的水套与所述EGR冷却器且绕过所述散热器来进行循环的方式，使来自所述水泵的冷却液流过所述气缸盖侧循环路径，当所述发动机的温度为所述指定值以上且小于所述暖机完成温度时，以让冷却液经由所述气缸体的水套、所述气缸盖的水套及所述EGR冷却器且绕过所述散热器来进行循环的方式，使来自所述水泵的冷却液不仅流过所述气缸盖侧循环路径而且还流过所述气缸体侧循环路径。
2.根据权利要求1所述的发动机的冷却装置，其特征在于：
所述发动机还包括基于所述排气通路内的排气气流而旋转以对所述进气通路的进气进行增压的增压器，
所述EGR通路包括将所述排气通路中的增压器的上游侧与所述进气通路中的增压器的下游侧连接的第一EGR通路、和将所述排气通路中的增压器的下游侧与所述进气通路中的增压器的上游侧连接的第二EGR通路，
所述EGR冷却器包括设置在所述第一EGR通路中的第一EGR冷却器、和设置在所述第二EGR通路中的第二EGR冷却器，
所述气缸盖侧循环路径包括使冷却液流过所述第一EGR冷却器的第一路径、和使冷却液流过所述第二EGR冷却器的第二路径，
所述切换阀单元在所述发动机的温度小于比所述指定值低的低温侧指定值时使来自所述水泵的冷却液流过所述第一路径，当所述发动机的温度为所述低温侧指定值以上且小于所述指定值时，使来自所述水泵的冷却液不仅流过所述第一路径而且还流过所述第二路径，当所述发动机的温度为所述指定值以上且小于所述暖机完成温度时，使来自所述水泵的冷却液不仅流过所述第一路径及第二路径而且还流过所述气缸体侧循环路径。
3.根据权利要求2所述的发动机的冷却装置，其特征在于：
所述第一路径是使比所述第二路径少量的冷却液始终循环的路径，
所述切换阀单元包括第一控制阀及第二控制阀，所述第一控制阀和所述第二控制阀根据所述发动机的暖机状态分别使所述第二路径和所述气缸体侧循环路径的各开口面积变化。
4.根据权利要求3所述的发动机的冷却装置，其特征在于：
所述第二路径中设置有与冷却液进行热交换的空调用暖气芯。
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