CN106246322A

CN106246322A - 车辆的热交换装置

Info

Publication number: CN106246322A
Application number: CN201610397497.4A
Authority: CN
Inventors: 河本直也
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-06-09
Filing date: 2016-06-07
Publication date: 2016-12-21
Also published as: JP6265171B2; JP2017002787A; US20160363038A1; EP3103981A1

Abstract

本发明提供一种车辆的热交换装置，其通过有效地利用冷却水在EGR冷却器中从废气接受的热而能够缩短基于机油冷却器以及ATF加热器的暖机所需的时间。车辆的热交换装置(1)在从内燃机(10)的水套出口(22)至水套入口(21)之间具备冷却水回路(40)，该冷却水回路将水泵(45)、EGR冷却器(17)、机油冷却器(25)以及ATF加热器(35)连接，EGR冷却器使冷却水与在EGR通路(13)中流动的废气进行热交换，机油冷却器使发动机油与冷却水进行热交换，ATF加热器使冷却水与作为自动变速器(30)的工作油的ATF进行热交换。在冷却水回路中，在EGR冷却器的下游连接有机油冷却器与ATF加热器。

Description

车辆的热交换装置

技术领域

本发明涉及车辆的热交换装置。

背景技术

专利文献1所公开的车辆的热交换装置具备冷却水回路，该冷却水回路在从内燃机的水套出口至水套入口之间以并联的方式将机油冷却器与加热器连接。

专利文献1：日本特开2014－196708号公报

如专利文献1所公开的冷却水回路那样，作为在从内燃机的水套出口至水套入口之间将各热交换器并联连接的方式，考虑将EGR冷却器、机油冷却器以及ATF加热器并联连接的方式。在这种情况下，从内燃机的水套出口流出的冷却水向EGR冷却器、机油冷却器以及ATF加热器分流流动。

此处，在机油冷却器中，使冷却水与发动机油进行热交换，在ATF加热器中，使冷却水与作为自动变速器的工作油的ATF进行热交换。而且，一般情况下，与EGR冷却器的热容量相比，机油冷却器以及发动机油的热容量较大，ATF加热器以及ATF的热容量也较大。因此，在内燃机的冷启动时，虽然利用冷却水提前对EGR冷却器进行暖机，但是通过ATF加热器中的ATF的升温而对自动变速器的暖机、以及通过机油冷却器中的发动机油的升温而对供给有该机油的各部分的暖机需要较长时间。

然而，在EGR冷却器的暖机未结束的期间，为了抑制在EGR通路内产生冷凝水，不使废气进行通过EGR通路而向进气通路侧的回流，但若EGR冷却器的暖机结束则使废气通过EGR通路而向进气通路侧回流。其结果，冷却水在EGR冷却器中从废气接受热量而变为高温。

然而，在上述结构中，从废气接受到热量后的高温的冷却水不从机油冷却器、ATF加热器通过，而是被导入内燃机的水套入口。因此，无法将从EGR冷却器通过的冷却水的热量灵活运用于基于机油冷却器、ATF加热器的暖机。特别是在从EGR冷却器通过后的冷却水通过散热器的情况下，冷却水通过在EGR冷却器中与废气的热交换而接受到的热量，未被利用于基于机油冷却器的暖机、基于ATF加热器的暖机而是散失。

发明内容

本发明是鉴于上述实际情况而完成的，其目的在于提供一种车辆的热交换装置，该车辆的热交换装置有效地利用冷却水在EGR冷却器中从废气接受到的热量，由此能够缩短基于机油冷却器以及ATF加热器的暖机所需的时间。

用于解决上述课题的车辆的热交换装置应用于搭载有内燃机与自动变速器的车辆，该内燃机具有将进气通路与排气通路连接而使废气向上述进气通路回流的EGR通路，该车辆的热交换装置沿冷却水的流动方向在从上述内燃机的水套的出口至该水套的入口之间具备冷却水回路，该冷却水回路将水泵、EGR冷却器、机油冷却器、以及ATF加热器连接，该EGR冷却器使冷却水与在上述EGR通路中流动的废气进行热交换，该机油冷却器使发动机油与冷却水进行热交换，该ATF加热器使冷却水与作为自动变速器的工作油的ATF进行热交换，在上述冷却水回路中，在上述EGR冷却器的下游连接有上述机油冷却器与上述ATF加热器。

根据上述结构，在EGR冷却器中流动的冷却水向机油冷却器与ATF加热器流动。因此，在EGR冷却器的暖机结束之后，能够将冷却水在EGR冷却器中从废气接受的热量利用于基于机油冷却器的暖机、基于ATF加热器的暖机。因此，能够缩短基于机油冷却器的暖机以及基于ATF加热器的暖机所需的时间。

另外，优选地，车辆的热交换装置在上述EGR通路设置有用于对废气的回流量进行调整的EGR阀，在上述冷却水回路中，使上述EGR阀与冷却水进行热交换的阀用热交换部与上述EGR冷却器以并联的方式连接。

根据上述结构，在冷启动时，能够利用从水套出口流出并在阀用热交换部中流动的冷却水对EGR阀进行暖机。因此，能够抑制废气从EGR阀通过时产生冷凝水。另外，在EGR阀的暖机之后，能够利用冷却水对从该阀通过的废气进行冷却。

而且，EGR阀的热容量比机油冷却器以及发动机油、ATF加热器以及ATF的热容量小，因此与基于机油冷却器以及ATF加热器的暖机相比提前实现暖机，从而能够将冷却水在阀用热交换部中从废气接受的热量利用于基于机油冷却器的暖机、基于ATF加热器的暖机。因此，能够进一步缩短基于机油冷却器以及ATF加热器的暖机结束所需的时间。

另外，优选地，车辆的热交换装置在上述EGR通路设置有用于对废气的回流量进行调整的EGR阀，并具备：检测部，其对从上述水套的出口流出的冷却水的温度进行检测；以及控制部，当由上述检测部检测出的冷却水的温度达到规定温度以上时，该控制部将上述EGR阀关闭，该规定温度比在基于上述ATF加热器以及上述机油冷却器的暖机结束而利用冷却水对ATF以及发动机油进行冷却时由该检测部检测出的冷却水的温度高。

在基于ATF加热器以及机油冷却器的暖机结束之后，凭借与从ATF加热器以及机油冷却器通过的冷却水的热交换而对ATF、发动机油进行冷却。因此，在极高温的冷却水在暖机结束之后流入至ATF加热器以及机油冷却器的情况下，无法对ATF、发动机油进行冷却。

根据上述结构，在从水套出口流出的冷却水的温度达到规定温度以上的情况下，将EGR阀关闭而使EGR通路中的废气的流动停止。因此，能够抑制因从内燃机新排出的废气的热量在EGR冷却器中被赋给从水套出口流出的规定温度以上的冷却水而导致冷却水的温度进一步升高的情况。由此，高温的冷却水在基于机油冷却器与ATF加热器的暖机结束之后流入至机油冷却器与ATF加热器的情况得到抑制。因此，能够抑制无法利用冷却水适当地对ATF、发动机油进行冷却的情况。

附图说明

图1是示出第一实施方式的车辆的热交换装置及其周围机构的示意图。

图2是示出该实施方式中的EGR切断控制的执行顺序的流程图。

图3是示出比较例中的冷却水回路的各部分的温度推移的时序图。

图4是示出第一实施方式中的冷却水回路的各部分的温度推移的时序图。

图5是示出第二实施方式的车辆的热交换装置及其周围机构的示意图。

具体实施方式

(第一实施方式)

以下，参照图1～图4对使车辆的热交换装置实现了具体化的第一实施方式进行说明。在本实施方式的车辆搭载有内燃机10与自动变速器30。

本实施方式中的内燃机10为汽油发动机，并具备：进气通路11，其用于将空气向燃烧室送入；以及排气通路12，其用于将在燃烧室中燃烧后的燃烧气体作为废气而排出。EGR通路13与进气通路11及排气通路12连接，该EGR通路13用于使在排气通路12中流动的废气向进气通路11回流。另外，EGR通路13设置有用于对废气的回流量进行调整的EGR阀14。在本实施方式中的EGR阀14一体形成有阀用热交换部15，该阀用热交换部15用于使EGR阀14与冷却水进行热交换。另外，在EGR通路13中，在EGR阀14的上游侧设置有EGR冷却器17。在EGR冷却器17中，构成为使得在EGR通路13中流动的废气与冷却水进行热交换。

另外，在内燃机10的气缸体与气缸盖形成有水套20。另外，在车辆设置有机油冷却器25，该机油冷却器25使用于对内燃机10的各部位的润滑、作为工作油而使用的发动机油与冷却水进行热交换。在机油冷却器25连接有机油通路26，发动机油在该机油通路26中流动，发动机油在通过机油通路26而被导入至机油冷却器25并与冷却水进行热交换之后返回至内燃机10的各润滑部位等。

自动变速器30经由变矩器31而与内燃机10连接。在自动变速器30收容有用于使该变速器30工作的工作油、即自动变速器油(以下，称为ATF)。在车辆设置有使得该ATF与冷却水进行热交换的ATF加热器35。在ATF加热器35连接有供自动变速器30内的ATF流动的ATF通路37，ATF在通过ATF通路37而被导入至ATF加热器35并与冷却水进行热交换之后，通过ATF通路37而返回至自动变速器30内。

车辆的热交换装置1具备供冷却水循环的冷却水回路40。在冷却水回路40中，入口侧通路41的下游端与作为上述水套20的入口的水套入口21连接。在入口侧通路41的中途连接有水泵45。该水泵45伴随着作为内燃机10的输出轴的曲轴的旋转而被驱动。另外，作为水套20的出口的水套出口22经由出口侧通路42而与控制阀46的流入口47连接。

控制阀46具备上述流入口47、第一流出口48以及第二流出口49，上述各开口47、48、49与控制阀46的内部空间连通。控制阀46构成为：通过对收容于内部空间的阀芯进行控制，能够对流入口47与第一流出口48的连通切断状态、流入口47与第二流出口49的连通切断状态进行调整。

第一热交换通路50的上游端与控制阀46的第一流出口48连接，第二热交换通路51的上游端与控制阀46的第二流出口49连接。第一热交换通路50的下游端与第二热交换通路51的下游端汇合、并与入口侧通路41的上游端连接。

在上述第一热交换通路50中，从上游侧按顺序连接有将EGR冷却器17与阀用热交换部15以并联的方式连接的第一并联通路50a、以及将机油冷却器25与ATF加热器35以并联的方式连接的第二并联通路50b。即，在第一热交换通路50中，在EGR冷却器17的下游将机油冷却器25与ATF加热器35连接。

另外，在上述第二热交换通路51的中途连接有散热器55。另外，车辆的热交换装置1具备用于对冷却水回路40中的冷却水的流通状态、温度进行控制的控制部60。控制部60构成为以微机为中心，该微机具备：中央处理控制装置(CPU)；只读存储器(ROM)，其预先存储有各种程序、映射表等；随机存取存储器(RAM)，其临时对CPU的运算结果等进行存储；输入接口；以及输出接口等。

设置于车辆的各种传感器的信号被输入至控制部60，由此对在冷却水回路40中流动的冷却水的温度、流通状态进行调整。作为上述各种传感器，能够举出检测吸入空气量GA的空气流量计61、对作为曲轴的转速的内燃机转速NE进行检测的转速传感器62、对作为加速踏板的踩踏量的加速操作量进行检测的加速传感器63、检测车速的车速传感器64。另外，水温传感器65构成通过将与从水套出口22流出并在出口侧通路42中流动的冷却水的温度对应的检测信号输出，而对从水套出口22流出的冷却水的温度进行检测的检测部，该水温传感器65的检测信号也被输入至控制部60。此外，以下，将水套出口22的冷却水的温度称为出口冷却水温。

控制部60基于上述各种传感器的检测信号对控制阀46以及EGR阀14进行控制，由此对在冷却水回路40中流动的冷却水的温度、流通状态进行调整。

详细而言，作为对控制阀46的控制，控制部60将其控制为使得流入口47与第一流出口48在内燃机10的运转过程中始终连通。由此，在内燃机10的运转过程中，从水套出口22流出的冷却水的至少一部分始终流入至第一热交换通路50。

另外，控制部60对流入口47与第二流出口49的连通状态进行调整，以使得水温传感器65的检测信号所示的出口冷却水温达到基于内燃机运转状态而设定的目标温度。详细而言，在控制部60中，基于转速传感器62的检测信号而掌握内燃机转速NE，并且基于空气流量计61以及加速传感器63等的检测信号而掌握内燃机10的负荷。而且，控制部60预先存储有表示目标温度相对于内燃机转速NE以及负荷的关系的映射表，通过将所掌握的内燃机转速NE与负荷应用于该映射表而设定目标温度。此外，在该映射表中，关于内燃机10的负荷，负荷越大，则将为了对该内燃机10进行冷却的目标温度设定为越低的温度，内燃机10的负荷越低，则为了提高该内燃机10的保温性能而将目标温度设定为越高的温度。另外，关于内燃机转速NE，为了抑制爆燃的产生，该转速NE越高，则将目标温度设定为越低的温度。而且，这样设定的目标温度的下限值被设定为内燃机10的暖机结束时的温度。

当出口冷却水温比目标温度低时，控制部60进行控制以将流入口47与第二流出口49的连通切断。即，当出口冷却水温比目标温度低时，无需利用散热器使冷却水的热量散失，因此将冷却水控制为不从第二流出口49向第二热交换通路51流动。另一方面，在出口冷却水温比目标温度高的情况下，为了使从水套出口22流出的冷却水流入至散热器55而使之散热，控制部60对控制阀46的阀芯进行控制而使流入口47与第二流出口49连通。而且，控制部60将阀芯控制为：出口冷却水温越高于目标温度，则使得处于连通状态的流入口47与第二流出口49之间的通路截面积越大，由此使得从水套出口流出的冷却水中的、流经散热器55的冷却水的流量增多。

另外，在出口冷却水温不足基准温度的状态下，控制部60使得EGR阀14完全关闭。该基准温度设定为比上述目标温度低的温度，且设定为如下温度：即便因基准温度以上的冷却水在EGR冷却器17以及阀用热交换部15中流动而使得在EGR冷却器17以及EGR阀14中流动的废气被冷却水冷却，也能够抑制废气中含有的水蒸气冷凝。即，在出口冷却水温不足基准温度的状态下，废气在EGR冷却器17以及EGR阀14中流动而被冷却水冷却，从而有可能使得废气中含有的水蒸气冷凝，因此将EGR阀14完全关闭。而且，若出口冷却水温达到上述基准温度以上，则控制部60根据通过来自上述各种传感器等的信号所掌握的内燃机运转状态、出口冷却水温度等而将EGR阀14打开，并对该阀的开度进行调整。

通过这种控制，在冷却水回路40中，冷却水以下述方式流通，并且冷却水的温度发生变化。此外，图1中沿着冷却水回路40的虚线箭头表示允许冷却水在各冷却水通路41、42、50、51中流通的状况下的冷却水流动的方向。

在内燃机10的冷启动时，出口冷却水温不足上述基准温度、且比上述目标温度低。因此，在内燃机10的冷启动时，在控制阀46中，虽然使流入口47与第一流出口48连通，但是却将流入口47与第二流出口49的连通切断。由此，在内燃机10的水套20中流动并从水套出口22流出的冷却水虽然流入至第一热交换通路50，但是却未流入至第二热交换通路51。因此，从水套20流出的冷却水在第一热交换通路50中向阀用热交换部15与EGR冷却器17分流流动之后汇合，并向机油冷却器25与ATF加热器35分流流动。然后，从机油冷却器25与ATF加热器35流出的冷却水汇合并被吸入至水泵45，进而流入至内燃机10的水套20。

而且，若内燃机10的运转持续而使得该内燃机10的温度逐渐上升，则出口冷却水温逐渐上升。若出口冷却水温达到基准温度，则该基准温度以上的冷却水向阀用热交换部15以及EGR冷却器17分流流动。EGR阀14以及EGR冷却器17的热容量均较小，因此，基准温度以上的冷却水流入则使得暖机提前结束。而且，若因出口冷却水温达到基准温度以上而通过控制部60的控制将EGR阀14打开，则废气在EGR通路13中流动。由此，冷却水在流经EGR冷却器17时从废气接受热量而变为高温。另外，冷却水在流经阀用热交换部15时也从废气接受热量而变为高温。因此，在第一热交换通路50中，从EGR冷却器17与阀用热交换部15分别流出的高温的冷却水在汇合之后向机油冷却器25与ATF加热器分流流动。这样，在本实施方式的冷却水回路40中，在EGR冷却器17以及阀用热交换部15的下游，将机油冷却器25与ATF加热器35连接。因此，在EGR冷却器17以及EGR阀14的暖机结束之后，冷却水在EGR冷却器17以及阀用热交换部15中从废气接受的热量被用于基于机油冷却器25的暖机、基于ATF加热器35的暖机，从而机油冷却器25与ATF加热器35的暖机所需的时间缩短。而且，流经机油冷却器25的冷却水与流经ATF加热器35的冷却水汇合并被吸入至水泵45，进而流入至内燃机10的水套20。

然后，若内燃机10的暖机结束、且出口冷却水温达到与内燃机10的运转状态相应的目标温度以上，则使得控制阀46的流入口47与第二流出口49形成为连通状态。由此，从水套出口22流出的冷却水的一部分在第二热交换通路51中流动，当冷却水流经散热器55时，使得冷却水的热量散失。另外，从水套出口22流出的冷却水中的剩余的一部分以上述方式在第一热交换通路50中流动。另外，在EGR冷却器17、EGR阀14、机油冷却器25、以及ATF加热器35的暖机结束之后，利用冷却水对在EGR冷却器17以及EGR阀14中流动的废气进行冷却，并且在机油冷却器25中利用冷却水对发动机油进行冷却，在ATF加热器35中利用冷却水对ATF进行冷却。而且，在第一热交换通路50中流动的冷却水与在第二热交换通路51中流动的冷却水汇合并被吸入至水泵45，进而流入至水套20。

此外，如上所述，在基于ATF加热器35以及机油冷却器25的暖机结束之后，凭借与从ATF加热器35以及机油冷却器25通过的冷却水的热交换而对ATF、发动机油进行冷却。因此，在基于ATF加热器35以及机油冷却器25的暖机结束之后，在极高温的冷却水流入至ATF加热器35以及机油冷却器25的情况下，变得无法适当地对ATF以及发动机油进行冷却。

因此，在本实施方式中，当水温传感器65的检测信号所示的出口冷却水温达到基于ATF加热器35以及机油冷却器25的暖机结束、且利用冷却水对ATF、发动机油进行冷却时由水温传感器65的检测信号所示的规定温度以上时，控制部60通过将EGR阀14关闭而将EGR切断。此外，该规定温度设定为比上述目标温度的下限值高的温度，并预先通过实验、模拟而导出基于ATF加热器35以及机油冷却器25的暖机结束、且利用冷却水对ATF、发动机油进行冷却时的出口冷却水温，由此设定该规定温度。

按照图2的流程图所示的处理顺序执行基于控制部60的EGR切断控制。在内燃机10的运转过程中，在每个规定周期反复执行图2所示的处理。

如图2所示，若开始进行EGR切断控制，则在步骤S11中判定出口冷却水温是否达到规定温度以上。在出口冷却水温达到规定温度以上的情况下(步骤S11：是)，转移至步骤S12，判定EGR切断许可条件是否成立。作为EGR切断许可条件，在高速行驶过程中进一步存在加速要求的情况等下，将内燃机10的输出要求较大的状况下的运转状态设为条件。即，在这种运转状态下，即便将EGR切断，油耗也不会成为太大的问题，因此许可EGR的切断。例如在车速传感器64的检测信号所示的车速达到规定速度以上、且加速操作量达到规定量以上的情况等下，控制部60判定为内燃机10的输出要求较大而EGR切断许可条件成立。而且，在步骤S12中，若判定为EGR切断许可条件成立(步骤S12：是)，则转移至步骤S13，将EGR阀14关闭而使其形成为完全关闭状态，并暂时使本处理结束。

这样，当出口冷却水温达到规定温度以上时，在EGR切断许可条件成立的情况下，使EGR阀14形成为完全关闭状态。因此，因从内燃机10新排出的废气的热量在EGR冷却器17中被赋给从水套出口22流出的规定温度以上的冷却水而导致高温的冷却水流入至ATF加热器35以及上述机油冷却器25的情况得到抑制。

另一方面，在步骤S11中，在判定为出口冷却水温不足规定温度的情况下(步骤S11：否)，暂时使本处理结束。即，在这种情况下，通过与图2所示的处理不同的处理来控制EGR阀14的开度。即，在出口冷却水温不足上述基准温度的情况下，控制部60以上述方式将EGR阀14控制为完全关闭状态。另外，在出口冷却水温达到上述基准温度以上、且不足上述规定温度的情况下，控制部60以与内燃机10的运转状态相应地调整EGR阀14的开度的方式进行控制。

另外，在步骤S12中，即使在判定为EGR切断许可条件不成立的情况下(步骤S12：否)，也暂时使本处理结束。即，在这种情况下，通过与图2所示的处理不同的处理，控制部60以与内燃机10的运转状态相应地调整EGR阀14的开度的方式进行控制。

接下来，参照图3及图4一边与比较例进行比较、一边对本实施方式的作用进行说明。此外，图3示出了比较例中的冷却水回路40的各部分处的冷却水温度，图4示出了本实施方式的冷却水回路40的各部分处的冷却水温度。在图3及图4中，实线L1表示从水套出口22流出的冷却水的温度亦即出口冷却水温。另外，虚线L2表示从EGR冷却器17流出的冷却水的温度。另外，从机油冷却器25与ATF加热器35分别流出的冷却水的温度以大致相同的方式变化，且由实线L3示出。

在比较例中，与本实施方式不同，在第一热交换通路50中，EGR冷却器17、EGR阀14的阀用热交换部15、机油冷却器25以及ATF加热器35以并联的方式连接。另外，在比较例中，不进行图2所示的出口冷却水温达到规定温度以上的情况下的EGR切断控制。此外，比较例中的其他结构与本实施方式相同，因此省略其说明。首先，参照图3对比较例中的冷却水温度的推移进行说明。

如图3所示，在时刻t0，冷却水回路40的各部分处的冷却水的温度为表示较冷时的情况的温度Ta，在该状态下使内燃机10开始运转。而且，若开始进行内燃机10的运转而使得冷却水回路40中的冷却水的循环开始，则如实线L1所示，内燃机10的温度逐渐上升，因此出口冷却水温逐渐上升。另外，从水套出口22流出的冷却水流入至EGR冷却器17与EGR阀14的阀用热交换部15，因此，伴随着实线L1所示的出口冷却水温的上升，如虚线L2所示，在EGR冷却器17中流动的冷却水的温度也上升。而且，若出口冷却水温度在时刻t1超过基准温度Tb，则使得EGR阀14打开，由此使得废气向EGR通路13流动。由此，如虚线L2所示，在EGR冷却器17中流动的冷却水接受废气的热量，因此温度急剧上升。

而且，若出口冷却水温在时刻t2达到基于内燃机10的运转状态的目标温度Tc以上，则控制阀46中的流入口47与第二流出口49连通，利用阀芯对其连通状态(流路截面积)进行调整，由此将出口冷却水温控制为目标温度Tc。此外，在图3中示出了目标温度Tc恒定的情况。

另外，由于从水套出口22流出的冷却水向机油冷却器25与ATF加热器35流动，所以如实线L3所示，在机油冷却器25与ATF加热器35中分别流动的冷却水的温度自时刻t0起逐渐上升。而且，在时刻t3，在机油冷却器25与ATF加热器35中分别流动的冷却水的温度变为温度Td，通过在机油冷却器25中使发动机油升温而实现的对供给有该机油的各部分的暖机、以及通过使ATF加热器35中的ATF升温而实现的对自动变速器30的暖机结束。

与此相对，在本实施方式中，冷却水的温度如图4所示那样变化。此外，在本例中，在时刻t10下的内燃机10的启动开始时，各部分处的冷却水的温度形成为与图3的比较例中的启动时的温度相同的温度Ta。

若内燃机10的运转在时刻t10开始而使得冷却水回路40中的冷却水的循环开始，则实线L1所示的出口冷却水温逐渐上升。另外，由于从水套出口22流出的冷却水流入至EGR冷却器17与EGR阀14的阀用热交换部15，因此，伴随着出口冷却水温的上升，如虚线L2所示，在EGR冷却器17中流动的冷却水的温度也上升。而且，若出口冷却水温度在时刻t11超过基准温度Tb，则通过将EGR阀14打开而使得废气向EGR通路13流动。由此，如虚线L2所示，在EGR冷却器17中流动的冷却水接受废气的热量而使得温度急剧上升。

而且，如实线L3所示，从水套出口22流出并在EGR冷却器17与EGR阀14的阀用热交换部15中流动的冷却水流入至机油冷却器25与ATF加热器35。因此，在机油冷却器25与ATF加热器35中分别流动的冷却水的温度自时刻t10起逐渐上升，在时刻t11以后，流入的冷却水的温度急剧上升，因此在机油冷却器25与ATF加热器35中分别流动的冷却水的温度也急剧上升。由此，在机油冷却器25与ATF加热器35中分别流动的冷却水的温度在时刻t12达到温度Td，通过在机油冷却器25中使发动机油升温而实现的对供给有该机油的各部分的暖机、以及通过ATF加热器35中的ATF的升温而实现的对自动变速器30的暖机结束。而且，该暖机结束所需的期间、即从时刻t10至时刻t12的期间，变为比图3所示的比较例中基于机油冷却器25与ATF加热器35的暖机所需的期间、即从时刻t0至时刻t3的期间短的期间。这样，在本实施方式中，基于机油冷却器25与ATF加热器35的暖机所需的期间缩短。

另外，若出口冷却水温在时刻t13达到基于内燃机10的运转状态的目标温度Tc以上，则控制阀46中的流入口47与第二流出口49连通，利用阀芯对其连通状态(流路截面积)进行调整，由此将出口冷却水温控制为目标温度Tc。此外，在图4中示出了目标温度Tc恒定的情况。

在图4中，若出口冷却水温度在时刻t14达到上述规定温度Te以上、且EGR切断许可条件成立，则将EGR阀14关闭。此处，若从内燃机10新排出的废气的热量在EGR冷却器17中被赋给从水套出口22流出的规定温度以上的冷却水，则如点划线L4所示，冷却水达到更高的温度。因此，流入至机油冷却器25与ATF加热器35的冷却水的温度升高，因此从机油冷却器25与ATF加热器35流出的冷却水的温度如点划线L5所示那样变为高温，无法适当地进行基于机油冷却器25与ATF加热器35中的冷却水的冷却。与此相对，在本实施方式中，在时刻t14，EGR阀14形成为完全关闭状态，EGR通路13中的废气的流动停止。因此，如虚线L2所示，即便冷却水在EGR冷却器17中流动，该冷却水也不会被赋予来自从内燃机10新排出的废气的热量，因此变为与出口冷却水温大致相同的温度。因此，高温的冷却水流入至机油冷却器25与ATF加热器35的情况得到抑制，因此能够抑制无法利用冷却水适当地对ATF、发动机油进行冷却的情况。

根据以上详述的本实施方式，能够实现以下效果。

(1)本实施方式的车辆的热交换装置1沿冷却水流动的方向在从水套出口22至水套入口21之间具备冷却水回路40，该冷却水回路40将水泵45、EGR冷却器17、机油冷却器25以及ATF加热器35连接。而且，在冷却水回路40中，在EGR冷却器17的下游连接有机油冷却器25与ATF加热器35。由此，在EGR冷却器17中流动的冷却水向机油冷却器25与ATF加热器35流动。因此，在EGR冷却器17的暖机结束之后，能够将冷却水在EGR冷却器17中从废气接受的热量有效地利用于基于机油冷却器25的暖机以及基于ATF加热器35的暖机。因此，能够缩短基于机油冷却器25以及ATF加热器35的暖机结束所需的时间。

(2)在本实施方式中，在EGR通路13设置有用于调整废气的回流量的EGR阀14，在冷却水回路40中，使得EGR阀14与冷却水进行热交换的阀用热交换部15与EGR冷却器17以并联的方式连接。由此，在冷启动时，能够利用从水套出口22流出并在阀用热交换部15中流动的冷却水对EGR阀14进行暖机。因此，在废气从EGR阀14通过时，能够抑制产生冷凝水的情况。另外，在EGR阀14的暖机之后，能够利用冷却水对从该阀14通过的废气进行冷却。

而且，EGR阀14的热容量较小，因此其暖机与基于机油冷却器25以及ATF加热器35的暖机结束相比提前结束，从而能够将冷却水在EGR阀14中从废气接受的热量有效地利用于基于机油冷却器25的暖机以及基于ATF加热器35的暖机。因此，能够进一步缩短基于机油冷却器25以及ATF加热器35的暖机结束所需的时间。

(3)在本实施方式的车辆的热交换装置1中，若水温传感器65的检测信号所示的出口冷却水温达到比因基于ATF加热器35以及机油冷却器25的暖机结束而利用冷却水对ATF以及发动机油进行冷却时的出口冷却水温高的规定温度以上，则利用控制部60将EGR阀14控制为关闭。

由此，在从水套出口22流出的冷却水的温度达到规定温度以上的情况下，EGR通路13中的废气的流动停止。因此，能够抑制因从内燃机10新排出的废气的热量在EGR冷却器17中被赋给从水套出口22流出的规定温度以上的冷却水而导致冷却水的温度变得更高的情况。因此，在基于机油冷却器25以及ATF加热器35的暖机结束之后，高温的冷却水流入至机油冷却器25与ATF加热器35的情况得到抑制。因此，能够抑制无法利用冷却水适当地对ATF、发动机油进行冷却的情况。

(4)在本实施方式中，当在EGR冷却器17的下游将机油冷却器25与ATF加热器35连接时，将机油冷却器25与ATF加热器35以并联的方式连接。由此，与在第一热交换通路50中构成为在EGR冷却器17的下游将机油冷却器25与ATF加热器35以串联的方式连接的情况相比，能够抑制冷却水在第一热交换通路50中流动时的压力损失增大的情况，因此能够抑制在第一热交换通路50中流动的冷却水的流量减少的情况。

(第二实施方式)

接下来，参照图5对车辆的热交换装置2的第二实施方式进行说明。如图5所示，与第一实施方式的冷却水回路40不同，在第二实施方式的车辆的热交换装置2的冷却水回路43未设置控制阀46，使第一热交换通路50的上游端以及第二热交换通路51的上游端连接于与水套出口22连接的出口侧通路42。另外，第一热交换通路50的下游端以及第二热交换通路51的下游端经由温控阀(thermostat valve)56而与入口侧通路41的上游端连接。此外，对于与第一实施方式相同的结构，在图5中利用与第一实施方式相同的附图标记进行表示，并适当地省略其说明。

温控阀56构成为使得第一热交换通路50以及入口侧通路41通过该温控阀56而始终连通。另外，温控阀56借助旁通通路44而与连接于水套出口22的出口侧通路42连接，由此使得从水套20流出的冷却水的一部分在通过旁通通路44而被供给至温控阀56的感温部之后流入至入口侧通路41。而且，温控阀56构成为：在通过旁通通路44供给的冷却水的温度、即出口冷却水温不足设定温度的状态下，将第二热交换通路51与入口侧通路41的连通切断，在出口冷却水温为设定温度以上时，使第二热交换通路51与入口侧通路41连通。此外，该设定温度是内燃机10被暖机的情况下的出口冷却水温的下限值以上的温度，且是比用于进行EGR切断控制的上述规定温度低的温度。

根据以上结构，在内燃机10的冷启动时，利用温控阀56禁止冷却水从第二热交换通路51向入口侧通路41的流通，因此使得第二热交换通路51中的冷却水的流通停止。因此，虽然从内燃机10的水套20流出的冷却水流入至第一热交换通路50，但是却未流入至第二热交换通路51。因此，从水套20流出的冷却水在第一热交换通路50中向阀用热交换部15与EGR冷却器17分流流动，然后汇合并向机油冷却器25与ATF加热器35分流流动。而且，从机油冷却器25与ATF加热器35分别流出的冷却水汇合并被吸入至水泵45，进而流入至内燃机10的水套20。

而且，若出口冷却水温达到基准温度，则该基准温度以上的冷却水向阀用热交换部15以及EGR冷却器17分流流动。由此，热容量小的EGR阀14以及EGR冷却器17因流入有基准温度以上的冷却水而使得暖机提前结束。而且，若因出口冷却水温达到基准温度以上而通过控制部60的控制将EGR阀14打开，则废气在EGR通路13中流动。由此，当冷却水EGR冷却器17中流动时，该冷却水从废气接受热量而变为高温。另外，冷却水在流经阀用热交换部15时也从废气接受热量而变为高温。由此，该高温的冷却水在汇合之后向机油冷却器25与ATF加热器35分流流动。这样，在本实施方式的冷却水回路43中，在EGR冷却器17以及阀用热交换部15的下游连接有机油冷却器25与ATF加热器35。因此，在EGR冷却器17以及EGR阀14的暖机结束之后，能够将冷却水在EGR冷却器17以及EGR阀14中从废气接受的热量有效地利用于基于机油冷却器25的暖机以及基于ATF加热器35的暖机。因此，基于机油冷却器25以及ATF加热器35的暖机结束所需的时间缩短。而且，在机油冷却器25中流动的冷却水与在ATF加热器35中流动的冷却水汇合并被吸入至水泵45，进而流入至内燃机10的水套20。

然后，若内燃机10的暖机结束、且出口冷却水温达到设定温度以上，则允许冷却水从通过温控阀56的第二热交换通路51向水泵45的流通。由此，从水套出口22流出的冷却水的一部分在第二热交换通路51中流动，当冷却水在散热器55中流动时，冷却水的热量散失。另外，从水套出口22流出的冷却水的剩余的一部分以上述方式在第一热交换通路50中流动。

此外，即使在本实施方式中，若水温传感器65的检测信号所示的出口冷却水温达到规定温度以上，则在EGR切断许可条件成立的情况下，控制部60也将EGR阀14控制为完全关闭状态。

即使在本实施方式，也能够实现与上述第一实施方式中的(1)～(4)的效果同等的效果。

(其他实施方式)

此外，在上述各实施方式中，可以实施如下变形。另外，对于以下变形例中能够组合的要素，还能够适当地进行组合而将其应用于上述各实施方式。

·在上述各实施方式中，在水套出口22至水套入口21之间，连接有EGR冷却器17、EGR阀14的阀用热交换部15、机油冷却器25、ATF加热器35、以及散热器55。然而，在水套出口22至水套入口21之间也可以连接有其他热交换器。从水套出口22至水套入口21之间所连接的热交换器例如可以为排气冷却适配器、排气热回收器、水冷式热绝缘器的热交换器、水冷式交流发电机的热交换器等的任一种。另外，这种热交换器可以连接于以并联的方式与第一热交换通路50以及第二热交换通路51连接的热交换通路的中途，也可以连接于第一热交换通路50、第二热交换通路51的中途。此外，在设置以并联的方式与第一热交换通路50以及第二热交换通路51连接的热交换通路的情况下，可以设置对向出口侧通路42与各热交换通路的连通状态进行控制的控制阀，也可以在各热交换通路分别独立地设置电磁阀。

另外，在车辆搭载有作为内燃机10的柴油发动机的情况下，作为连接于从水套出口22至水套入口21之间的热交换器，除了上述例示的热交换器之外，还可以为使得供给泵与冷却水进行热交换的热交换部、燃料冷却器等。而且，这种热交换器可以连接于以并联的方式与第一热交换通路50以及第二热交换通路51连接的热交换通路的中途，也可以连接于第一热交换通路50、第二热交换通路51的中途。此外，在作为内燃机10而搭载有柴油发动机的情况下，在使用第一实施方式的控制阀46而控制为与内燃机运转状态相应的出口冷却水温的目标温度的情况下，该目标温度的设定方式只要以与上述第一实施方式不同的方式进行设定即可。

·在上述各实施方式中，使得EGR阀14与冷却水进行热交换的阀用热交换部15与EGR冷却器17以并联的方式连接。然而，阀用热交换部15例如可以连接于处于EGR冷却器17的下游的、机油冷却器25以及ATF加热器35的上游，也可以连接于冷却水回路40的其他部位。另外，阀用热交换部15可以一体地形成于EGR阀14，也可以简单地固定于EGR阀14。另外，阀用热交换部15可以不固定于EGR阀14，在该情况下，阀用热交换部15可以不与冷却水回路连接。

·在上述各实施方式中，若水温传感器65的检测信号所示的出口冷却水温达到规定温度以上，则在EGR切断许可条件成立的情况下，将EGR阀控制为关闭。然而，若水温传感器65的检测信号所示的出口冷却水温达到规定温度以上，则可以始终将EGR阀关闭。

另外，可以形成为：即便在水温传感器65的检测信号所示的出口冷却水温达到规定温度以上的情况下，车辆的热交换装置也基于出口冷却水温以外的参数对EGR阀14进行开度控制。

·在上述各实施方式中，构成为：当出口冷却水温度达到特定的温度以上时，利用控制阀46、温控阀56等使冷却水向设置有散热器55的第二热交换通路51流动。然而，例如，也可以相对于出口侧通路42而直接将第一热交换通路50与第二热交换通路51连接，取代控制阀46、温控阀56而在第二热交换通路51的中途设置电磁阀，并对该电磁阀进行控制，由此进行这种冷却水的流通状态的切换。

另外，第二热交换通路51中的冷却水的流通开始的时期并不限定于上述各实施方式中例示的方式。因此，也可以构成为与基于ATF加热器35与机油冷却器25的暖机结束相比提前使冷却水向散热器55流动。另外，也可以构成为：在冷却水回路不设置控制阀46、温控阀56、电磁阀等，使得从水套出口流出的冷却水向第二热交换通路51也始终流动。即便在这种情况下，由于在EGR冷却器17的下游连接有机油冷却器25与ATF加热器35，因此也能够将冷却水在EGR冷却器17中从废气接受的热量利用于基于机油冷却器25以及ATF加热器35的暖机，从而能够缩短基于机油冷却器25以及ATF加热器35的暖机所需的时间。

·在上述各实施方式中，在EGR冷却器17的下游以并联的方式将机油冷却器25与ATF加热器35连接。然而，也可以在EGR冷却器17的下游以串联的方式将机油冷却器25与ATF加热器35连接。另外，在以串联的方式连接的情况下，可以是ATF加热器35比机油冷却器25更靠上游，也可以是机油冷却器25比ATF加热器35更靠上游。即，在车辆的热交换装置的冷却水回路中，只要在EGR冷却器17的下游将机油冷却器25与ATF加热器35连接即可。

附图标记说明：

1、2…热交换装置；10…内燃机；11…进气通路；12…排气通路；13…EGR通路；14…EGR阀；15…阀用热交换部；17…EGR冷却器；20…水套；21…水套入口；22…水套出口；26…机油通路；25…机油冷却器；30…自动变速器；31…变矩器；37…ATF通路；35…ATF加热器；40、43…冷却水回路；41…入口侧通路；42…出口侧通路；44…旁通通路；45…水泵；46…控制阀；47…流入口；48…第一流出口；49…第二流出口；50…第一热交换通路；50…第二热交换通路；55…散热器；56…温控阀；60…控制部；61…空气流量计；62…转速传感器；63…加速传感器；64…车速传感器；65…水温传感器。

Claims

1.一种车辆的热交换装置，其应用于搭载有内燃机与自动变速器的车辆，该内燃机具有将进气通路与排气通路连接而使废气向所述进气通路回流的EGR通路，该车辆的热交换装置沿冷却水的流动方向在从所述内燃机的水套的出口至该水套的入口之间具备冷却水回路，该冷却水回路将水泵、EGR冷却器、机油冷却器、以及ATF加热器连接，该EGR冷却器使冷却水与在所述EGR通路中流动的废气进行热交换，该机油冷却器使发动机油与冷却水进行热交换，该ATF加热器使冷却水与作为自动变速器的工作油的ATF进行热交换，其中，

在所述冷却水回路中，在所述EGR冷却器的下游连接有所述机油冷却器与所述ATF加热器。

2.根据权利要求1所述的车辆的热交换装置，其中，

在所述EGR通路设置有用于对废气的回流量进行调整的EGR阀，在所述冷却水回路中，使所述EGR阀与冷却水进行热交换的阀用热交换部与所述EGR冷却器以并联的方式连接。

3.根据权利要求1或2所述的车辆的热交换装置，其中，

在所述EGR通路设置有用于对废气的回流量进行调整的EGR阀，并具备：检测部，其对从所述水套的出口流出的冷却水的温度进行检测；以及控制部，当由所述检测部检测出的冷却水的温度达到规定温度以上时，该控制部将所述EGR阀关闭，该规定温度比在基于所述ATF加热器以及所述机油冷却器的暖机结束而利用冷却水对ATF以及发动机油进行冷却时由该检测部检测出的冷却水的温度高。

4.根据权利要求3所述的车辆的热交换装置，其中，

在所述冷却水回路设置有散热器，当从所述水套的出口流出的冷却水的温度达到规定温度以上时，所述控制部将冷却水的一部分控制为流经所述散热器而使所述冷却水散热。