JP2001304048A

JP2001304048A - エンジンの冷却水路切替装置

Info

Publication number: JP2001304048A
Application number: JP2000129598A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Ito; 篤史伊藤
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2000-04-28
Filing date: 2000-04-28
Publication date: 2001-10-31

Abstract

(57)【要約】【課題】エンジンの冷却水通路の連通を制御してスロ
ットルボデーの加熱と、ＥＧＲガス量制御弁の冷却とを
切り替えて制御する安価で簡単な構成の冷却水路切替装
置を提供すること。【解決手段】エンジン本体を冷却する主冷却水通路の
途中から分岐し、スロットルボデーを加熱する加熱用水
通路２０と、排気ガス還流通路３ａに設けられるＥＧＲ
ガス量制御弁３を冷却するＥＧＲ冷却用水通路１０とを
備えてなるエンジンの冷却装置において、加熱用水通路
２０とＥＧＲ冷却用水通路１０とを並列に配置すると共
に、主冷却水通路と、前記加熱用水通路２０及びＥＧＲ
冷却用水通路１０の連通を開閉制御する制御弁５ｂを設
けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スロットルボデー
のアイシングを防止する加熱用水通路と、排気再循環装
置を構成する排気再循環ガス量制御弁を冷却する冷却用
水通路とを、切り替え制御可能なエンジンの冷却水路切
替装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、排気通路から排出される排気
ガスの一部を吸気通路に再循環させて、燃焼室内に不活
性ガスを供給し、燃焼室内の燃焼温度を低下させてエン
ジンの排気ガス中に含まれる有害物質の窒素酸化物（Ｎ
Ｏｘという）を低減させる効果を持つ排気再循環（ＥＧ
Ｒという）装置が取り付けられているエンジンが見られ
る。吸気装置に再循環されるこのＥＧＲガス（還流ガ
ス）は不活性ガスを含むため、エンジンの運転領域に応
じてその供給量を制御する必要がある。そのため、ＥＧ
Ｒ装置にはＥＧＲガス量制御弁が設けられているのが普
通である。しかし、ＥＧＲガス量制御弁はその駆動源と
してダイアフラムや、モータなどを使用しているため熱
に弱く、エンジンの排気装置からＥＧＲ装置を介して吸
気通路に還流されるＥＧＲガスの量が多いエンジンの運
転領域や、ＥＧＲガス温が高温となるエンジンの高負荷
や、高回転領域においては、ＥＧＲガス量制御弁を冷却
する必要が生じる。一般的に、ＥＧＲガス量制御弁の冷
却はエンジン冷却水によって行われており、例えば、特
開平６−２２９３２８号公報（第１の従来技術という）
にはＥＧＲガス量制御弁の冷却用水通路とスロットルボ
デーを加熱するための水通路とが直列に接続して構成さ
れているものが開示されている。

【０００３】また、エンジンの吸気装置に取り付けられ
ているスロットルボデーを構成するスロットルバルブの
アイシング（氷結）を防止するために、スロットルボデ
ーのハウジングにエンジンの冷却水を循環させる加熱用
水通路を設けた温水式加熱装置がスロットルボデーに取
り付けられていることは一般に知られている。しかし、
従来の温水式加熱装置ではエンジンの暖気完了後におい
ても温水が循環し続けるために、吸入空気が暖められて
吸入空気の充填効率が低下するという問題がある。この
問題を解決するため、特開平１０−３３９１７９号公報
（第２の従来技術という）に開示されているように、吸
気温度に応動して加熱用水通路を開閉制御する温水カッ
トバルブを備えた温水式加熱装置が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ＥＧＲガス
は周知のように未燃ガスやオイル分を含むので、ＥＧＲ
ガスの温度が低下すると未燃ガスやオイル分のカーボン
などが固化してデポジット（堆積物）となって通路内に
溜まってしまうことがある。そのため、吸気装置に還流
させる前のＥＧＲガスの温度はできるだけ高温であるこ
とが望ましい。また、エンジンの低回転域、低負荷の運
転領域においては、ＥＧＲガスの吸入空気への導入によ
る吸入空気温の上昇によって、エンジンのポンピングロ
スが低減され、燃費が向上することなどが知られてい
る。そのような場合には、ＥＧＲガスはできるだけ高温
のままで吸入空気に導入することが望ましい。しかしな
がら、第１の従来技術に記載されているＥＧＲガス量制
御弁の冷却装置では、常に冷却水が循環するため、エン
ジンの運転領域に関わらずＥＧＲガスは冷却水によって
は冷却され、その温度は低くなる。このため、上記した
ような効果を得ることはできない、という問題があっ
た。

【０００５】さらに、第１の従来技術では、ＥＧＲガ
ス温が低いときでも冷却水によって、ＥＧＲガスが冷却
されるため、ＥＧＲガスの過冷却が起きやすい。そのた
め、上記したように、ＥＧＲ通路内でのＥＧＲガス温が
低下し、ＥＧＲ通路内にデポジットが発生しやすいとい
う問題があった。このデポジットがＥＧＲ通路などに付
着すると、通路が徐々に閉塞されるので、ＥＧＲ通路の
断面積が変化して意図した量のＥＧＲガスが吸気装置に
供給されなくなったり、完全に通路が詰まってＥＧＲガ
スを導入できなくなったりして、排出ガスの改善ができ
なくなるという問題を発生させる可能性がある。

【０００６】また、第２の従来技術のような温水カット
バルブによって、温水をカットする（吸入空気の温度を
低下させて充填効率を向上させる）ことが必要なエンジ
ンの運転領域は高回転域や高負荷域であってその領域は
非常に狭く、一般的には使用されない運転領域であると
共に、その効果も限定的なものである。しかしながら、
温水カットバルブを搭載するためには、搭載スペースの
確保や、部品増加に伴うコストの上昇などの問題が生じ
る。

【０００７】それゆえ、本発明は、ＥＧＲガス量制御弁
の冷却用水通路と、スロットルボデー加熱用水通路との
連通を制御してスロットルボデーの加熱と、ＥＧＲガス
量制御弁の冷却の両方を水路を切り替えられることで行
うことができる安価で簡単な構成の冷却水路切替装置を
提供することを、その課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために請求項１の発明にて講じた技術的手段は、エンジ
ンの吸気装置を流れる吸入空気の流量を制御するスロッ
トルボデーと、前記エンジンの燃焼室から排出される排
気ガスの一部を前記吸気装置に還流する排気ガス還流通
路と、前記還流される還流ガスの流量を制御する排気再
循環ガス量制御弁と、前記エンジンを冷却する主冷却水
通路の途中から分岐し、前記スロットルボデーを加熱す
る加熱用水通路と、前記主冷却水通路から分岐し、前記
排気再循環ガス量制御弁を冷却する冷却用水通路とを備
えてなるエンジンの冷却装置において、前記加熱用水通
路と前記冷却用水通路とがそれぞれ並列に配置されると
共に、前記加熱用水通路と前記冷却用水通路とそれぞれ
連通する連通部に、前記連通部と前記冷却用水通路及び
前記加熱用水通路との連通を開閉制御する制御弁とが設
けられていることである。

【０００９】上記した手段によれば、加熱用水通路と冷
却用水通路とを並列に配置し、両者と連通する連通部に
制御弁を設けて、両者の連通を切り替えることによっ
て、加熱用水通路とＥＧＲ冷却用水通路を１系統の水通
路で構成することができる。

【００１０】尚、前記制御弁が、還流ガスの温度を感知
する感温部によって感知された温度に応動して、前記加
熱用水通路と前記冷却用水通路との連通を制御すること
や、前記加熱用水通路と前記冷却用水通路とが前記吸気
装置に一体で構成されていること、前記制御弁を駆動さ
せる手段が前記感温部に内封されたワックスであること
が望ましい。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明に従った実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００１２】図１は、本発明の実施の形態を示すエンジ
ンの構成を示す図面である。

【００１３】図１において、例えば、エンジンのインテ
ークマニホルドのような吸気装置１には、スロットルボ
デー２を取り付けるフランジ１ａと、ＥＧＲガスを導入
するＥＧＲガス導入部１ｂと、図示しない主冷却水通路
と連通するＥＧＲ冷却用水通路１０の一部及び加熱用水
通路２０の一部とが、形成されている。スロットルボデ
ー２及び、ＥＧＲガス量制御弁３には、それぞれ加熱用
水通路２０の一部と、ＥＧＲ冷却用水通路１０の一部と
が形成されており、図示しないボルトなどで、それらが
吸気装置１に取り付けられることによって、それぞれの
通路が形成される。ＥＧＲガス制御弁３には図示しない
排気通路に連通するＥＧＲ通路（排気ガス還流通路）３
ａと、ＥＧＲ通路３ａから導入されるＥＧＲガスの量を
制御する図示しないＥＧＲバルブと、ＥＧＲバルブを駆
動させる駆動部３ｂと、駆動部３ｂ及びＥＧＲ通路部３
ａを接合する接続部３ｃとが設けられている。また、Ｅ
ＧＲガス量制御弁３には、ＥＧＲ冷却用水通路１０と加
熱用水通路２０の連通を制御する制御弁５ｂと、ＥＧＲ
ガス制御弁３の接続部３ｃの温度を感知し、制御弁５ｂ
を作動させる感温部５とが形成されている。制御弁５ｂ
は、円筒の一部が扇形断面で切り欠かれた形状を有し、
その円周面で通路の開口部を開閉することで通路の連通
を制御する。

【００１４】図２は、図１に示すＥＧＲガス量制御弁の
冷却用水通路の断面図である。

【００１５】吸気装置１にはＥＧＲガス導入部１ｂが設
けられ、ＥＧＲガス量制御弁３が取り付けられている。
ＥＧＲガス量制御弁３には感温部５が設けられ、その内
部には感温部材５ａが内封されている。吸気装置１に
は、図示しない主冷却通路と連通する入口ユニオン４ａ
が取り付けられ、入口ユニオン４ａの通路は吸気装置１
に形成された第１連通部６ａと連通されている。第１連
通部６ａには、第１ＥＧＲ冷却用水通路７ａと、第１加
熱用水通路９ａとが並列に設けられ、それぞれが第１連
通部６ａと連通されている。また、第１連通部６ａに
は、第１連通路６ａを、第１ＥＧＲ冷却用水通路７ａ又
は、第１加熱用水通路９ａのどちら（または両方）と連
通させるかを制御する制御弁５ｂが挿入されている。制
御弁５ｂは、接続部３ｃの温度によって感温部５に内封
された感温部材５ａが膨張、収縮されることで移動され
る。第１ＥＧＲ冷却用水通路７ａの下流には、ＥＧＲガ
ス量制御弁３の接続部３ｃに設けられた第２ＥＧＲ冷却
用水通路７ｃが連通され、接続部３ｃの熱が冷却水に伝
達されることで接続部３ｃを冷却する。入口ユニオン４
ａと対向する側には出口ユニオン４ｂが設けられ、入口
ユニオン４ａの側と略対称な通路形状を有する第２連通
部６ｂと、第３ＥＧＲ冷却用水通路７ｂと、第３加熱用
水通路９ｂとが設けられている。第２ＥＧＲ冷却用水通
路７ｃは、第３ＥＧＲ冷却用水通路７ｂと、第２連通路
６ｂとを介して出口ユニオン４ｂと連通されている。こ
の入口ユニオン４ａ、第１連通部６ａ、第１ＥＧＲ冷却
用水通路７ａ、第２ＥＧＲ通路７ｃ、第３ＥＧＲ冷却用
水通路７ｂ、第２連通部６ｂ、出口ユニオン４ｂとから
なる水通路が図１に示すＥＧＲ冷却用水通路１０を構成
している。

【００１６】図３は、図２中のＢ−Ｂ断面の断面図であ
る。

【００１７】図３において、吸気装置１に設けられた入
口ユニオン４ａは、第１連通部６ａと第１加熱用水通路
９ａとを介して、スロットルボデー２に設けられた第２
加熱用水通路９ｃと連通している。第２加熱用水通路９
ｃは、第１連通部６ａと対向する側に設けられた第３加
熱用水通路９ｂと第２連通部６ｂとを介して、出口ユニ
オン４ｂと連通されている。これによって、入口ユニオ
ン４ａ、第１連通部６ａ、第１加熱用水通路９ａ、第２
加熱用水通路９ｃ、第３連通部９ｂ、第２連通部６ｂ、
出口ユニオン４ｂとからなる図１に示すスロットルボデ
ー加熱用水通路２０が形成される。吸気装置１に設けら
れた入口ユニオン４ａから供給される冷却水（温水）
は、制御弁５ｂによって第１連通部６ａを介して第１加
熱用水通路９ａへと供給される。温水は、第１加熱用水
通路からスロットルボデー２に設けられる第２加熱用水
通路９ｃに供給され、スロットルボデー２との間で熱伝
達が行われ、温水の熱によってスロットルボデー２が加
熱される。

【００１８】ここで、図１、図２、図３を用いて、本発
明の作用について説明する。

【００１９】図１に示した入口ユニオン４ａから導入さ
れた冷却水は、ＥＧＲ冷却用水通路１０と加熱用水通路
２０とが連通する第１連通部６ａに供給される。第１連
通部６ａには制御弁５ｂが設けられており、感温部５に
内封された感温部材（ワックス）５ａがＥＧＲガス量制
御弁３の接続部３ｃの温度によって膨張または、収縮す
ることで移動し、第１ＥＧＲ冷却通路７ａまたは、加熱
用水通路９ａと、第１連通部６ａとの連通を制御する。

【００２０】接続部３ｃの温度が高い（ＥＧＲガス温の
高い）場合には、感温部材５ａは、その熱によって膨張
し、制御弁５ｂは第１冷却用水通路７ａと第１連通路６
ａとを連通する側に移動され、第１ＥＧＲ冷却通路７ａ
（ＥＧＲ冷却通路１０）に冷却水が導入される。これに
よって、冷却水は第１ＥＧＲ冷却水路７ａからＥＧＲガ
ス量制御弁３の接続部３ｃに設けられている第２ＥＧＲ
冷却通路７ｃに供給されて周囲（接続部３ｃとＥＧＲ通
路３ａ）を冷却し、ＥＧＲガスの熱が駆動部３ａに伝達
することを防止すると共に、ＥＧＲ通路３ａ内を通るＥ
ＧＲガスと熱交換して、その温度を低下させる。

【００２１】一方、接続部３ｃの温度が低い（ＥＧＲガ
ス温が低い）場合には、感温部材５ａはその熱によって
収縮し、制御弁５ｂは、第１加熱用水通路９ａと第１連
通部６ａとを連通する側に移動される。これによって、
加熱用水通路２０に温水（冷却水）が導入され、吸気装
置１に設けられた第１加熱用水通路９ａからスロットル
ボデー２に設けられる第２加熱用水通路９ｃを介して、
入口ユニオン４ａと対向する側に設けられた第３加熱用
水通路９ｂへと温水が供給される。そして、第２加熱用
水通路９ｃを介してスロットルボデー２に温水の持つ熱
エネルギーが伝達され、スロットルボデー２が加熱され
る。

【００２２】上記したように、本実施形態においては、
ＥＧＲガス量制御弁３の接続部３ｃの温度によって感温
部５に内封された感温部材５ａが膨張、あるいは収縮さ
れることで制御弁５ｂが移動され、入口ユニオン４ａ
（主冷却通路）と、ＥＧＲ冷却用水通路１０、加熱用水
通路２０の連通を制御する。

【００２３】これによって、例えば、ＥＧＲガス量制御
弁３の冷却が必要なＥＧＲガスの流量が多い、またはＥ
ＧＲガスの温度が高いエンジンの運転領域（高回転、高
負荷域）では、接続部３ｃの温度が高くなる。そのた
め、感温部材５ａが膨張して第１連通部６ａ内の制御弁
５ｂが移動して、第１ＥＧＲ冷却用水通路７ａと第１連
通部６ａとを連通させてＥＧＲ冷却用水通路１０が形成
されると共に、第１加熱用水通路９ａと第１連通部６ａ
との連通は遮断される。これによって、冷却水はＥＧＲ
冷却用水通路１０に供給され、ＥＧＲガス量制御弁３を
冷却すると共に、スロットルボデー２を加熱する加熱用
水通路２０には冷却水（温水）が供給されないため、ス
ロットルボデー２が加熱されて吸入空気温度が上昇し、
体積効率が低下することはない。

【００２４】一方、スロットルボデー２の冷間時の氷結
防止のためにスロットルボデー２に温水を供給すること
が必要なエンジンの運転領域（冷間時）と、吸入空気の
加熱によるポンピングロスの低減を行う運転領域（低負
荷、低回転域）においては、ＥＧＲガス量制御弁３の接
続部３ｃの温度は低い。このため、感温部材５ａは収縮
した状態となるので、第１連通部６ａ内の制御弁５ｂ
が、第１加熱用水通路９ａと第１連通部６ａとを連通さ
せる側に移動して、加熱用水通路２０が形成されると共
に、第１ＥＧＲ冷却用水通路７ａと第１連通部６ａの連
通は遮断される。これによって、温水が加熱用水通路２
０に供給されて、スロットルボデー２を加熱すると共
に、ＥＧＲ冷却用水通路１０には冷却水が供給されない
ので、ＥＧＲガス量制御弁に排気ガスの供給がない、あ
るいは排気ガスの温度が低いため冷却する必要がないＥ
ＧＲガス量制御弁３（ＥＧＲガス）を過冷却することは
ない。さらに、ＥＧＲガス量制御弁３の過冷却が防止さ
れることによって、ＥＧＲガスは周囲の部品に悪影響を
与えない程度の温度に保持されたまま吸気装置１に導入
されるので、ＥＧＲガスの導入によって吸入空気温を上
昇させることができ、これら運転領域でのポンピングロ
スの低減を図ることができる。

【００２５】加えて、制御弁５の形状によって、ＥＧＲ
冷却用水通路１０と、加熱用水通路２０内を流れる冷却
水（温水）の比率を可変にすることや、両方の通路に同
時に冷却水（温水）を供給するように構成することも、
制御弁５ｂの形状や移動量、感温部材５ａの物性値を調
整することで可能である。

【００２６】また、本実施形態において、ＥＧＲガス温
を感知する感温部材５ａは、ＥＧＲガス量制御弁３の接
続部３ｃに設けられていたが、確実にＥＧＲガス温を感
知して、制御弁５ｂの移動を行えるような位置であれ
ば、どこに配置されても問題ない。

【００２７】

【発明の効果】以上の如く、請求項１の発明によれば、
加熱用水通路とＥＧＲ冷却用水通路とが並列に配置さ
れ、主冷却水通路と、加熱用水通路及びＥＧＲ冷却用水
通路の連通を開閉制御する制御弁が設けられていること
によって、エンジンの運転領域に応じて、１系統の水通
路をＥＧＲガス量制御弁を冷却するＥＧＲ冷却用水通路
とするか、スロットルボデーを加熱する加熱用水通路と
するかを切り替えることができる。これによって、１系
統の水通路で２系統の通路（ＥＧＲ装置冷却用水通路と
スロットルボデー加熱用水通路）を有するのと同じ作
用、効果を得ることができる。

【００２８】また、ＥＧＲガス量制御弁を冷却する冷却
水の流入を制御することによって、吸気装置へ導入され
るＥＧＲガスの温度を制御することができる。これによ
って、エンジンの運転領域が低回転、低負荷域の場合に
は、ＥＧＲガスの過冷却が防止され、ＥＧＲガスの導入
に伴って吸入空気温を上昇させてポンピングロスを低減
させたり、燃料の霧化促進による燃費、エミッションの
向上、デポジットの発生の防止などを行うことができ
る。エンジンの運転領域が高回転、高負荷域の場合に
は、ＥＧＲガスを冷却することによって、高温、大流量
のＥＧＲガスによるＥＧＲガス量制御弁への影響を低減
させることができる。

【００２９】また、スロットルボデーへの温水の流入を
制御することによって、エンジンの高回転、高負荷域の
場合には、スロットルボデーへの温水のカットによる吸
入空気の体積効率の低下の防止を、冷間時にはスロット
ルボデーの加熱によるスロットルボデーの氷結の防止を
行うことができる。

【００３０】請求項２に示すように、排気ガス還流通路
又は、ＥＧＲガス量制御弁の温度を感知する感温部によ
って感知された排気ガス還流制御弁の温度に応動して、
ＥＧＲ冷却用水通路と加熱用水通路との連通を制御する
ことによって、水通路や制御弁の構造を簡単にすること
ができ、コストと部品点数の削減を行うことができる。

【００３１】また、請求項３に示すように、加熱用水通
路と冷却用水通路とが吸気装置に一体で構成されている
こと、請求項４に示すように制御弁を駆動させる手段が
感温部に内封されたワックスであることによって、簡単
で安価な構成ながらエンジンの運転領域に応じて主冷却
通路と、ＥＧＲ冷却用水通路またはスロットルボデー加
熱用水通路との連通の切替を行う制御弁を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す吸気装置とＥＧＲガ
ス量制御弁とスロットルボデーの斜視図である。

【図２】本発明の実施の形態のＥＧＲ冷却用水通路の経
路を示す断面図である。

【図３】本発明の実施の形態の加熱用水通路の経路を示
す図１のＢ―Ｂ断面図である。

【符号の説明】

１吸気装置２スロットルボデー３ＥＧＲガス量制御弁３ａＥＧＲ通路（排気還流通路）３ｂ駆動部３ｃ接続部４ａ入口ユニオン４ｂ出口ユニオン５感温部５ａ感温部材（ワックス）５ｂ制御弁６ａ第１連通部６ｂ第２連通部７ａ第１ＥＧＲ冷却用水通路７ｂ第３ＥＧＲ冷却用水通路７ｃ第２ＥＧＲ冷却用水通路９ａ第１加熱用水通路９ｂ第３加熱用水通路９ｃ第２加熱用水通路１０ＥＧＲ冷却用水通路１１密封せん（プラグ）２０スロットルボデー加熱用水通路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンの吸気装置を流れる吸入空気の
流量を制御するスロットルボデーと、前記エンジンの燃
焼室から排出される排気ガスの一部を前記吸気装置に還
流する排気ガス還流通路と、前記還流される還流ガスの
流量を制御する排気再循環ガス量制御弁と、前記エンジ
ンを冷却する主冷却水通路の途中から分岐し、前記スロ
ットルボデーを加熱する加熱用水通路と、前記主冷却水
通路から分岐し、前記排気再循環ガス量制御弁を冷却す
る冷却用水通路とを備えてなるエンジンの冷却装置にお
いて、前記加熱用水通路と前記冷却用水通路とがそれぞ
れ並列に配置されると共に、前記加熱用水通路と前記冷
却用水通路とそれぞれ連通する連通部に、前記連通部と
前記冷却用水通路及び前記加熱用水通路との連通を開閉
制御する制御弁が設けられていることを特徴とするエン
ジンの冷却水路切替装置。
【請求項２】前記制御弁が、還流ガスの温度を感知す
る感温部によって感知された温度に応動して、前記加熱
用水通路と前記冷却用水通路との連通を制御することを
特徴とする請求項１に記載のエンジンの冷却水路切替装
置。
【請求項３】前記加熱用水通路と前記冷却用水通路と
が前記吸気装置に一体で構成されていることを特徴とし
た請求項１または２に記載のエンジンの冷却水路切替装
置。
【請求項４】前記制御弁を駆動させる手段が前記感温
部に内封されたワックスであることを特徴とした請求項
１乃至３に記載のエンジンの冷却水路切替装置。