JP2009138558A - 内燃機関 - Google Patents

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Abstract

【課題】機関冷間時にあってもＥＧＲクーラ内における凝縮水の発生を抑制することのできる内燃機関を提供する
【解決手段】内燃機関１０は、排気と機関冷却水との熱交換により機関冷却水を昇温させる排気熱回収器５０と、排気通路１２から分岐したＥＧＲ通路２１を通じて排気の一部を吸気通路１１に再循環させるＥＧＲ機構２０と、排気熱回収器５０から供給される機関冷却水との熱交換によりＥＧＲ通路２１を流れる排気を冷却するＥＧＲクーラ２３とを備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、ＥＧＲ機構を通じて燃焼室に再循環される排気と機関冷却水との間で熱交換を行い、再循環される排気を冷却するＥＧＲクーラを備えた内燃機関に関する。
排気に含まれるＮＯｘ（窒素酸化物）を低減させるべく、排気の一部を燃焼室に再循環させるためのＥＧＲ機構を備えた内燃機関にあっては、このＥＧＲ機構を通じて再循環される排気を機関冷却水との熱交換によって冷却するためのＥＧＲクーラを備えるものが知られている（例えば特許文献１）。
図５に示されるように、こうしたＥＧＲクーラは内燃機関の排気通路から分岐して吸気通路に接続するＥＧＲ通路２の途中に設けられており、その内部には冷却水通路として液室３が設けられている。この液室３には、内燃機関の冷却水通路と接続された流入通路４が接続されており、図５に矢印で示されるようにこの流入通路４を通じて機関冷却水が流入するようになっている。尚、液室３に流入した機関冷却水は、図５に矢印で示されるように流出通路５を通じて内燃機関の冷却水通路に戻される。また、図５に示されるようにＥＧＲクーラ内には液室３内を通って排気通路側のＥＧＲ通路２Ａと吸気通路側のＥＧＲ通路２Ｂとを接続する排気冷却通路６が複数設けられている。
これにより、排気通路側のＥＧＲ通路２Ａを通じてＥＧＲクーラに流入した排気は、機関冷却水が流れる液室３内を延びる排気冷却通路６を通じて吸気通路側のＥＧＲ通路２Ｂに流入するようになる。これにより、液室３内を流れる機関冷却水と排気冷却通路６を流れる排気との間で熱交換が行われるようになる。
上記のようにその内部に機関冷却水が流れる冷却水通路と再循環される排気の通路とが隣接して設けられるＥＧＲクーラにあっては、隣接する各通路の隔壁を介して機関冷却水と排気との間で熱交換が行われるようになる。これにより、再循環される排気を冷却して燃焼室への充填効率を向上させるとともに、燃焼室における燃焼温度を低下させて、より効率的にＮＯｘの生成を抑制することができるようになる。
特開２０００‐４５８８４号公報
ところで、近年では更なる排気性状の向上や排出ガス規制の強化等に対応するために、機関冷間時から燃焼室に排気を再循環させることが望まれている。しかしながら、機関冷間時にあっては機関冷却水の温度が極めて低いため、ＥＧＲクーラを流れる排気と機関冷却水との温度差が非常に大きくなってしまう。その結果、機関冷間時にあっては再循環される排気がＥＧＲクーラ内で急激に冷却されることとなり、排気に含まれる水分がＥＧＲクーラ内で液化し、ＥＧＲクーラ内に大量の凝縮水が発生するおそれがある。
そしてこのように凝縮水が発生すると、ＥＧＲクーラが腐食するおそれがあるとともに、再循環される排気とともにこの凝縮水が吸気通路側に侵入するおそれがある。その結果、機関停止中にその凝縮水が凍結して吸気通路における排気の導入口が閉塞されたり、更には吸気バルブが固着したりする等の不都合が生じるおそれがある。
この発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は機関冷間時にあってもＥＧＲクーラ内における凝縮水の発生を抑制することのできる内燃機関を提供することにある。
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、排気と機関冷却水との熱交換により機関冷却水を昇温させる排気熱回収器と、排気通路から分岐したＥＧＲ通路を通じて排気の一部を吸気通路に再循環させるＥＧＲ機構と、前記排気熱回収器から供給される機関冷却水との熱交換により前記ＥＧＲ通路を流れる排気を冷却するＥＧＲクーラとを備えることをその要旨とする。
上記構成によれば、ＥＧＲクーラには排気熱回収器における熱交換によって昇温した機関冷却水が供給されるようになる。そのため、機関冷間時であってもＥＧＲクーラに供給される機関冷却水と排気との温度差が小さくなり、ＥＧＲクーラ内における凝縮水の発生を抑制することができるようになる。また、排気熱回収器によれば、排気の熱を利用して機関冷却水を昇温させることができるため、機関冷却水を加熱するために電力等の新たなエネルギを消費することなく、ＥＧＲクーラに供給する機関冷却水を昇温させることができる。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関において、前記排気熱回収器が前記排気通路における前記ＥＧＲ通路の分岐部位よりも下流側に設けられた排気浄化触媒の下流側に設けられてなることをその要旨とする。
上記構成によれば、排気熱回収器には排気浄化触媒を通過して温度が低下した排気が導入されることとなり、排気熱回収器における機関冷却水と排気との温度差が小さくなる。そのため、上記請求項２に記載の発明によれば、ＥＧＲクーラにおける凝縮水の発生を抑制するとともに、排気熱回収器における凝縮水の発生をも抑制することができるようになり、これらＥＧＲクーラ及び排気熱回収器における腐食の発生を併せて抑制することができる。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の内燃機関において、前記排気熱回収器を迂回して前記ＥＧＲクーラに機関冷却水を供給するバイパス通路を更に備えることをその要旨とする。
また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の内燃機関において、前記排気熱回収器を通じて前記ＥＧＲクーラに供給される機関冷却水の量と、前記バイパス通路を通じて前記ＥＧＲクーラに供給される機関冷却水の量とを調量する調量手段を更に備えることをその要旨とする。
そして、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の内燃機関において、前記調量手段は、前記排気熱回収器を介して前記ＥＧＲクーラに至る機関冷却水の供給通路及び前記バイパス通路の少なくとも一方の通路断面積を減少させて同通路における機関冷却水の流通を制限する絞りであることをその要旨とする。
上記請求項１又は請求項２に記載の発明のように排気熱回収器における熱交換によって昇温した機関冷却水をＥＧＲクーラに供給すれば機関冷間時における凝縮水の発生を抑制することができるようになる。ただし、暖機が完了して機関冷却水の温度が上昇したときに、排気熱回収器において昇温した機関冷却水がＥＧＲクーラに供給されると、ＥＧＲクーラにおける排気の冷却効果が低下する懸念がある。そこで、上記請求項３に記載の発明では、排気熱回収器を迂回してＥＧＲクーラに機関冷却水を供給するバイパス通路を設けるようにしている。これにより、機関冷却水の一部がバイパス通路を通じてＥＧＲクーラに供給されるようになり、排気熱回収器において昇温した機関冷却水と、バイパス通路を通じて排気熱回収器を迂回して供給される機関冷却水とが混合されてＥＧＲクーラに供給されるようになる。その結果、ＥＧＲクーラに供給する機関冷却水の温度が調整され、機関冷間時には凝縮水の発生を抑制するとともに、暖機完了後にはＥＧＲクーラにおける排気の冷却効果の低下を抑制することができるようになる。
尚、機関冷間時において凝縮水の発生を抑制する効果と、暖機完了後におけるＥＧＲクーラの冷却性能との両立を図る上では、内燃機関の特性や、排気熱回収器、及びＥＧＲクーラの特性を考慮した上で、排気熱回収器を通じてＥＧＲクーラに供給される機関冷却水の量と、バイパス通路を通じてＥＧＲクーラに供給される機関冷却水の量とを調量することが望ましい。この点、上記請求項４に記載の発明では、排気熱回収器を介してＥＧＲクーラに供給される機関冷却水の量とバイパス通路を通じてＥＧＲクーラに供給される機関冷却水の量とを調量する調量手段を設けるようにしている。こうした調量手段を設けることにより、凝縮水の発生を抑制する効果と、ＥＧＲクーラの冷却性能とを好適に両立させることができるようになる。
また、こうした調量手段として具体的には、請求項５に記載の発明のように排気熱回収器を介してＥＧＲクーラに至る機関冷却水の供給通路及びバイパス通路の少なくとも一方の通路断面積を減少させて同通路における機関冷却水の流通を制限する絞りを設けるといった構成を採用することができる。尚、上記調量手段には、こうした絞りを設ける構成の他、排気熱回収器に機関冷却水を供給する通路とバイパス通路との通路断面積を異ならせるといった構成も含まれるものとする。
請求項６に記載の発明は、請求項４に記載の内燃機関において、前記調量手段は、機関冷却水の温度に基づいて前記バイパス通路を開閉するサーモスタットバルブであり、前記サーモスタットバルブは、機関冷却水の温度が所定温度未満である場合に前記バイパス通路を閉塞して前記排気熱回収器によって昇温した機関冷却水を前記ＥＧＲクーラに供給する一方、機関冷却水の温度が所定温度以上である場合に前記バイパス通路を開放して同バイパス通路を通じて機関冷却水をＥＧＲクーラに供給することをその要旨とする。
請求項６に記載の発明では、上記調量手段として機関冷却水の温度に基づいてバイパス通路を開閉するサーモスタットバルブを設けるようにしている。上記構成によれば、機関冷却水の温度が所定温度未満であり、凝縮水が発生するおそれがある場合には、サーモスタットバルブによってバイパス通路が閉塞され、排気熱回収器によって昇温された機関冷却水がＥＧＲクーラに供給される。一方で、内燃機関の暖機が完了し、機関冷却水の温度が所定温度以上になった場合には、サーモスタットバルブによってバイパス通路が開放され、機関冷却水が排気熱回収器を迂回してＥＧＲクーラに供給される。これにより、ＥＧＲクーラにおいて凝縮水が発生する可能性に合わせた態様で適切に温度調節された機関冷却水を供給することができるようになり、ＥＧＲクーラによる排気の冷却効果の低下を極力抑制しつつ、機関冷間時のＥＧＲクーラにおける凝縮水の発生を好適に抑制することができるようになる。
（第１の実施形態）
以下、この発明にかかる内燃機関を車両に搭載される車載内燃機関に具体化した第１の実施形態について図１及び図２を参照して説明する。尚、図１（ａ），（ｂ）は本実施形態にかかる内燃機関の冷却水通路の概略構成を示す模式図であり、特に図１（ｂ）は図１（ａ）における一点鎖線で囲んだ部分を拡大して示す拡大図である。
図１（ａ）の上方に示されるように、本実施形態の内燃機関１０には、排気の一部を燃焼室に再循環させるＥＧＲ機構２０が設けられており、図１（ａ）に示されるように内燃機関１０の排気通路１２における排気浄化触媒１３よりも上流側の部位には、排気の一部を吸気通路１１へと再循環させるＥＧＲ通路２１が接続されている。
また、図１（ａ）に示されるようにＥＧＲ通路２１には、再循環させる排気の量を調量するＥＧＲバルブ２２が設けられているとともに、このＥＧＲバルブ２２よりも上流側の部位には排気と機関冷却水との熱交換により、再循環される排気を冷却するＥＧＲクーラ２３が設けられている。
ＥＧＲクーラ２３は、その内部に機関冷却水が流れる冷却水通路と再循環される排気の通路とが隣接して設けられており、隣接する各通路の隔壁を介して機関冷却水と排気との間で熱交換を行うものである。この熱交換により再循環される排気が冷却され、燃焼室への充填効率が向上するとともに、燃焼室における燃焼温度が低下して、ＥＧＲ機構２０によるＮＯｘ抑制効果が更に向上する。
また、内燃機関１０には、図１（ａ）の左側下方に示されるようにラジエータ３０を備える主冷却水通路３１が接続されている。主冷却水通路３１には、ウォータポンプ３２が設けられており、機関運転中にこのウォータポンプ３２が駆動されることにより内燃機関１０に形成されたウォータジャケット３３とラジエータ３０とを機関冷却水が循環する。すなわち、内燃機関１０のシリンダ及び機関各部の熱を奪って昇温した機関冷却水がこの主冷却水通路３１を通じてラジエータ３０に導入される。そして、ラジエータ３０によって冷却された機関冷却水はウォータポンプ３２によって圧送されて再びウォータジャケット３３に導入される。
また、本実施形態にかかる車両は、機関冷却水との熱交換により空気を昇温して車室内を暖房する暖房装置を備えている。図１（ａ）の右側下方に示されるようにウォータジャケット３３には、暖房装置のヒータコア４０に機関冷却水を供給する副冷却水通路４１が接続されており、ヒータコア４０には、内燃機関１０の燃焼熱によって昇温した機関冷却水がこの副冷却水通路４１を通じて導入される。そして、ヒータコア４０において副冷却水通路４１を通じて供給された機関冷却水と空気との間で熱交換が行われ、この熱交換によって暖められた空気が車室内の暖房に利用される。
副冷却水通路４１におけるヒータコア４０よりも下流側の部位は、図１（ａ）の右側に示されるように排気通路１２における排気浄化触媒１３よりも下流側の部位に設けられた排気熱回収器５０に接続されている。これにより、ヒータコア４０において空気との熱交換に供された機関冷却水は、副冷却水通路４１を通じて排気熱回収器５０に導入される。
排気熱回収器５０は、排気と機関冷却水との熱交換を行うものであり、ＥＧＲクーラ２３と同様にその内部に機関冷却水が流れる冷却水通路と排気の通路とが隣接して設けられており、隣接する各通路の隔壁を介して機関冷却水と排気との間で熱交換を行う。
排気熱回収器５０に導入された機関冷却水は、排気浄化触媒１３を通過して排気熱回収器５０に導入される排気との熱交換によって昇温する。こうして排気熱回収器５０によって排気の熱を利用して機関冷却水を昇温させることにより機関冷間時にあっても早期に暖機を完了させることができるようになる。
副冷却水通路４１における排気熱回収器５０よりも下流側の部位はＥＧＲクーラ２３に接続されている。これにより、排気熱回収器５０において排気との熱交換により昇温した機関冷却水はＥＧＲクーラ２３に導入される。そして、ＥＧＲクーラ２３において、上述したように再循環される排気と機関冷却水との熱交換が行われて再循環される排気が冷却される。
副冷却水通路４１におけるＥＧＲクーラ２３よりも下流側の部位は図１（ａ）の左側下方に示されるように主冷却水通路３１におけるウォータポンプ３２よりも上流側の部位に接続されている。これにより、上述のようにＥＧＲクーラ２３において熱交換に供された機関冷却水は主冷却水通路３１を流れる機関冷却水と合流し、ウォータポンプ３２によって圧送されてウォータジャケット３３に再び導入される。
また、図１（ａ）の右側に示されるように副冷却水通路４１におけるヒータコア４０から排気熱回収器５０に至るまでの部位には、ヒータコア４０側から供給される機関冷却水の一部を排気熱回収器５０を迂回させてＥＧＲクーラ２３に供給するバイパス通路４２が接続されている。
副冷却水通路４１とバイパス通路４２との接続部位には、各通路４１，４２を流れる機関冷却水の量を調量する調量手段として、絞り４３が設けられている。図１（ｂ）に拡大して示されるように絞り４３はバイパス通路４２を通じてＥＧＲクーラ２３に供給される機関冷却水の量よりも排気熱回収器５０を経由してＥＧＲクーラ２３に供給される機関冷却水の量が多くなるようにバイパス通路４２の通路断面積を減少させてバイパス通路４２における機関冷却水の流通を制限するものである。これにより、機関冷却水の循環に伴って、機関冷却水の多くが排気熱回収器５０を経由してＥＧＲクーラ２３に供給される一方、機関冷却水の一部がバイパス通路４２を通じて排気熱回収器５０を迂回してＥＧＲクーラ２３に導入されるようになる。
以下、図２を参照して本実施形態にかかる内燃機関１０における排気と機関冷却水との温度差の変化態様について説明する。
図２の左側に示されるように機関冷間始動時には機関冷却水の温度が極めて低くなっている。そのため、ＥＧＲクーラ２３を流れる排気と機関冷却水との温度差が非常に大きくなり、その温度差は排気に含まれる水分が液化して凝縮水が発生しやすい温度差よりも大きくなっている。
本実施形態にあっては上述したように排気熱回収器５０を経由して昇温した機関冷却水をＥＧＲクーラ２３に供給するようにしているため、図２において実線で示されるように機関冷却水の温度は、破線で示される一般の内燃機関に比べて速やかに上昇するようになる。これにより、図２に示されるようにＥＧＲクーラ２３に供給される機関冷却水と排気との温度差が速やかに凝縮水の発生しやすい温度差よりも小さくなり、凝縮水の発生が抑制される。
また、本実施形態の内燃機関１０にあっては、上述したようにバイパス通路４２を設け、機関冷却水の一部を排気熱回収器５０を迂回させてＥＧＲクーラ２３に供給するようにしている。そのため、図２に一点鎖線で示されるようにバイパス通路４２を設けずに、ＥＧＲクーラ２３に供給する全ての機関冷却水を排気熱回収器５０を経由させて供給するようにした場合と比較して、内燃機関１０の暖機が完了し機関冷却水の温度が高くなったときにＥＧＲクーラ２３に供給される機関冷却水の温度が低くなる。
これにより、図２に示されるように暖機完了後において、排気とＥＧＲクーラ２３に供給される機関冷却水との温度差がＥＧＲクーラ２３が冷却性能を十分に発揮することのできる温度差よりも大きくなり、暖機完了後にあってもＥＧＲクーラ２３による冷却性能を確保することができる。
以上説明した第１の実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
（１）ＥＧＲクーラ２３には排気熱回収器５０における熱交換によって昇温した機関冷却水が供給されるようになる。そのため、機関冷間時であってもＥＧＲクーラ２３に供給される機関冷却水と排気との温度差が小さくなり、ＥＧＲクーラ２３内における凝縮水の発生を抑制することができるようになる。また、排気熱回収器５０によれば、排気の熱を利用して機関冷却水を昇温させることができるため、機関冷却水を加熱するために電力等の新たなエネルギを消費することなく、ＥＧＲクーラ２３に供給する機関冷却水を昇温させることができる。
（２）排気通路１２における排気浄化触媒１３よりも下流側の部位に排気熱回収器５０を設けている。そのため、排気熱回収器５０には排気浄化触媒１３を通過して温度が低下した排気が導入されることとなり、排気熱回収器５０における機関冷却水と排気との温度差が小さくなる。そのため、ＥＧＲクーラ２３における凝縮水の発生を抑制するとともに、排気熱回収器５０における凝縮水の発生をも抑制することができるようになり、ＥＧＲクーラ２３及び排気熱回収器５０における腐食の発生を併せて抑制することができる。
（３）上述したように排気熱回収器５０における熱交換によって昇温した機関冷却水をＥＧＲクーラ２３に供給すれば機関冷間時における凝縮水の発生を抑制することができるようになる。ただし、暖機が完了して機関冷却水の温度が上昇したときに、排気熱回収器５０において昇温した機関冷却水がＥＧＲクーラ２３に供給されると、ＥＧＲクーラ２３における排気の冷却効果が低下する懸念がある。これに対し本実施形態の内燃機関１０にあっては、排気熱回収器５０を迂回してＥＧＲクーラ２３に機関冷却水を供給するバイパス通路４２を設けるようにしている。これにより、機関冷却水の一部がバイパス通路４２を通じてＥＧＲクーラ２３に供給されるようになり、排気熱回収器５０において昇温した機関冷却水と、バイパス通路４２を通じて排気熱回収器５０を迂回して供給される機関冷却水とが混合されてＥＧＲクーラ２３に供給されるようになる。その結果、ＥＧＲクーラ２３に供給する機関冷却水の温度が調整され、機関冷間時には凝縮水の発生を抑制するとともに、暖機後にはＥＧＲクーラ２３における排気の冷却効果の低下を抑制することができるようになる。
（４）また、排気熱回収器５０を介してＥＧＲクーラ２３に供給される機関冷却水の量とバイパス通路４２を通じてＥＧＲクーラ２３に供給される機関冷却水の量とを調量する調量手段として絞り４３を設けている。そのため、内燃機関１０の特性や、排気熱回収器５０、及びＥＧＲクーラ２３の特性を考慮した上で、排気熱回収器５０を通じてＥＧＲクーラ２３に供給される機関冷却水の量と、バイパス通路４２を通じてＥＧＲクーラ２３に供給される機関冷却水の量とを調量することができる。これにより、凝縮水の発生を抑制する効果と、ＥＧＲクーラ２３の冷却性能とを好適に両立させることができるようになる。
尚、上記第１の実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・上記第１の実施形態では、調量手段としてバイパス通路４２の通路断面積を減少させることにより、バイパス通路４２を流通する機関冷却水の量を制限する絞り４３を設ける構成を示した。これに対して内燃機関１０や、排気熱回収器５０、ＥＧＲクーラ２３の特性によっては、排気熱回収器５０を介してＥＧＲクーラ２３に至る副冷却水通路４１に絞りを設け、副冷却水通路４１よりもバイパス通路４２を流通する機関冷却水の量を多くする構成や、絞りを設けずに双方の通路に等しく機関冷却水を流通させる構成を採用することもできる。すなわち、調量手段としての絞りの配設態様を適宜変更することにより内燃機関１０や、排気熱回収器５０、ＥＧＲクーラ２３の特性に応じて排気熱回収器５０を経由してＥＧＲクーラ２３に供給される機関冷却水の量と、排気熱回収器５０を迂回してＥＧＲクーラ２３に供給される機関冷却水の量とを調量することが望ましい。
・また、こうした調量を行う調量手段として上記実施形態では絞り４３を設ける構成を示したが、調量手段として、こうした絞り４３を設ける構成の他、排気熱回収器５０を介してＥＧＲクーラ２３に至る副冷却水通路４１とバイパス通路４２との通路断面積自体を予め異ならせるように設計するといった構成を採用することもできる。
（第２の実施形態）
以下、図３及び図４を参照してこの発明にかかる内燃機関を具体化した第２の実施形態について説明する。尚、本実施形態にかかる内燃機関の構成は第１の実施形態と略同様であり、絞り４３に替えてサーモスタットバルブ４５を設けていることのみが異なっているため、第１の実施形態と同様の部材については同一の符号を付すのみとしてその詳細な説明を割愛し、相違点を中心に説明する。
図３（ａ），（ｂ）は、本実施形態にかかるサーモスタットバルブ４５の模式図である。図３（ａ），（ｂ）に示されるようにサーモスタットバルブ４５は、排気熱回収器５０に至る副冷却水通路４１が接続された排気熱回収器５０側の流出口４５ａと、バイパス通路４２が接続されたバイパス通路４２側の流出口４５ｂのうち、いずれか一方を選択的に閉塞する弁体４６を備えている。図３（ａ）に示されるように弁体４６は、スプリング４７によってバイパス通路４２側の流出口４５ｂを閉塞するように付勢され閉弁している。尚、サーモスタットバルブ４５には、その内部に図示しないワックスが封入されており、機関冷却水の温度が上昇し所定温度Ｔ１に達すると、ワックスが液化して膨張し、図３（ｂ）に示されるようにスプリング４７の付勢力に抗して弁体４６を押し戻し、開弁してバイパス通路４２側の流出口４５ｂを開放する。
以下、図４を参照して第２の実施形態にかかる内燃機関１０におけるサーモスタットバルブ４５に供給される機関冷却水の温度とサーモスタットバルブ４５の開度との関係を説明する。尚、図４は本実施形態にかかる内燃機関１０における機関冷却水の温度とサーモスタットバルブ４５の開度との関係を示すタイムチャートである。
図４に示されるように機関冷間始動時の機関冷却水温が極めて低いとき（時刻ｔ１以前）には、サーモスタットバルブ４５が閉弁しており、バイパス通路４２側の流出口４５ｂが閉塞されている。そのため、図４の下段に示されるように排気熱回収器５０を迂回してＥＧＲクーラ２３に供給される機関冷却水の量は零であり、ヒータコア４０側から供給される機関冷却水は全て排気熱回収器５０を経由してＥＧＲクーラ２３に供給される。このように機関冷却水の温度が極めて低く、排気と機関冷却水との温度差が非常に大きくなってＥＧＲクーラ２３に凝縮水が発生しやすい状態にある場合には、排気熱回収器５０によって昇温した機関冷却水がＥＧＲクーラ２３に供給されるようになる。
一方、図４に示されるように機関運転の継続により機関冷却水の温度が上昇し、所定温度Ｔ１以上になると（時刻ｔ１以降）、サーモスタットバルブ４５のワックスが次第に液化し、膨張することによって弁体４６をスプリング４７の押圧力に抗して押し戻す。これにより、図４の中段に示されるようにサーモスタットバルブ４５の開度が次第に大きくなり、図４の下段に示されるように次第に排気熱回収器５０を迂回してＥＧＲクーラ２３に供給される機関冷却水の量が増大するとともに、排気熱回収器５０を経由してＥＧＲクーラ２３に供給される機関冷却水の量が減少する。このように、機関冷却水の温度が上昇して排気と機関冷却水との温度差がある程度小さくなってＥＧＲクーラ２３に凝縮水が発生しにくくなると、ＥＧＲクーラ２３には、排気熱回収器５０によって昇温した機関冷却水と、バイパス通路４２を通じて排気熱回収器５０を迂回して供給される機関冷却水とが混合されて供給されるようになる。その結果、ＥＧＲクーラ２３に供給される機関冷却水の温度が低下し、ＥＧＲクーラ２３における排気の冷却性能が向上する。
そして、サーモスタットバルブ４５が最大開度まで開弁し、バイパス通路４２側の流出口４５ｂが開放される一方、排気熱回収器５０側の流出口４５ａが閉塞されると（時刻ｔ２以降）、排気熱回収器５０を経由してＥＧＲクーラ２３に供給される機関冷却水の量が零になり、ＥＧＲクーラ２３における冷却性能が最大になる。
以上説明した第２の実施形態によれば第１の実施形態における（１）〜（４）の効果に加えて以下の効果を得ることができるようになる。
（１）調量手段として機関冷却水の温度に基づいてバイパス通路４２を開閉するサーモスタットバルブ４５を設けるようにしている。そのため、機関冷却水の温度が所定温度Ｔ１未満であり、ＥＧＲクーラ２３において凝縮水が発生するおそれがある場合には、サーモスタットバルブ４５におけるバイパス通路４２側の流出口４５ｂが閉塞され、排気熱回収器５０によって昇温された機関冷却水がＥＧＲクーラ２３に供給される。一方で、内燃機関の暖機が完了し、機関冷却水の温度が所定温度Ｔ１以上になった場合には、サーモスタットバルブ４５におけるバイパス通路４２側の流出口４５ｂが開放され、機関冷却水が排気熱回収器５０を迂回してＥＧＲクーラ２３に供給される。これにより、ＥＧＲクーラ２３において凝縮水が発生する可能性に合わせた態様で適切に温度調節された機関冷却水を供給することができるようになり、ＥＧＲクーラ２３による排気の冷却効果の低下を極力抑制しつつ、機関冷間時のＥＧＲクーラ２３における凝縮水の発生を好適に抑制することができるようになる。
尚、上記第２の実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・上記第２の実施形態では、機関冷却水の温度が所定温度Ｔ１未満のときに閉弁してバイパス通路４２側の流出口４５ｂを閉塞するとともに排気熱回収器５０側の流出口４５ａを開放する一方、機関冷却水の温度が所定温度Ｔ１以上であるときに開弁してバイパス通路４２側の流出口４５ｂを開放するとともに排気熱回収器５０側の流出口４５ａを閉塞するサーモスタットバルブ４５を設ける構成を示した。これはサーモスタットバルブの一例であり、サーモスタットバルブの構成は適宜変更することができる。例えば、機関冷却水の温度が高くなるほどその開度が大きくなるサーモスタットバルブをバイパス通路４２に設け、機関冷却水の温度に基づいてバイパス通路４２を流通する機関冷却水の量のみを調量する構成を採用することもできる。一方、バイパス通路４２と分岐する部位よりも下流側であり、且つ排気熱回収器５０を経由してＥＧＲクーラ２３に至る副冷却水通路４１に機関冷却水の温度が高くなるほどその開度が小さくなるサーモスタットバルブを設け、機関冷却水の温度に基づいて排気熱回収器５０に供給される機関冷却水の量を調量する構成を採用することもできる。
・また、上記実施形態では、機関冷却水の温度に基づいてその内部に封入されたワックスが液化し、膨張することにより弁体が移動する自立型のサーモスタットバルブ４５を例示したが、これもサーモスタットバルブの構成の一例であり、その他、機関冷却水の温度に基づいて電気的に開閉駆動されるバルブを設ける構成を採用することもできる。
尚、上記第１及び第２の実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・バイパス通路４２、サーモスタットバルブ４５を省略してもよい。すなわち少なくとも排気熱回収器５０によって昇温した機関冷却水をＥＧＲクーラ２３に供給する構成を採用すれば、機関冷間時のＥＧＲクーラ２３における排気と機関冷却水との温度差を小さくすることができ、ＥＧＲクーラ２３における凝縮水の発生を抑制することができる。
（ａ）はこの発明の第１実施形態にかかる内燃機関の機関冷却水通路の概略構成を示す模式図、（ｂ）はその一部を拡大して示す拡大図。 同実施形態にかかる内燃機関における排気と機関冷却水との温度差の変化態様を示すタイムチャート。 （ａ），（ｂ）は第２の実施形態にかかる内燃機関の冷却水通路に設けられたサーモスタットバルブの構成を示す模式図。 同実施形態にかかる内燃機関における機関冷却水の温度とサーモスタットバルブの開度との関係を示すタイムチャート。 一般のＥＧＲクーラの構成を示す断面図。
符号の説明
１０…内燃機関、１１…吸気通路、１２…排気通路、１３…排気浄化触媒、２０…ＥＧＲ機構、２１…ＥＧＲ通路、２２…ＥＧＲバルブ、２３…ＥＧＲクーラ、３０…ラジエータ、３１…主冷却水通路、３２…ウォータポンプ、３３…ウォータジャケット、４０…ヒータコア、４１…副排気通路、４２…バイパス通路、４３…絞り、４５…サーモスタットバルブ、４６…弁体、４７…スプリング、５０…排気熱回収器。

Claims (6)

  1. 排気と機関冷却水との熱交換により機関冷却水を昇温させる排気熱回収器と、
    排気通路から分岐したＥＧＲ通路を通じて排気の一部を吸気通路に再循環させるＥＧＲ機構と、
    前記排気熱回収器から供給される機関冷却水との熱交換により前記ＥＧＲ通路を流れる排気を冷却するＥＧＲクーラと
    を備える内燃機関。
  2. 前記排気熱回収器が前記排気通路における前記ＥＧＲ通路の分岐部位よりも下流側に設けられた排気浄化触媒の下流側に設けられてなる
    請求項１に記載の内燃機関。
  3. 前記排気熱回収器を迂回して前記ＥＧＲクーラに機関冷却水を供給するバイパス通路を更に備える
    請求項１又は請求項２に記載の内燃機関。
  4. 前記排気熱回収器を通じて前記ＥＧＲクーラに供給される機関冷却水の量と、前記バイパス通路を通じて前記ＥＧＲクーラに供給される機関冷却水の量とを調量する調量手段を更に備える
    請求項３に記載の内燃機関。
  5. 請求項４に記載の内燃機関において、
    前記調量手段は、前記排気熱回収器を介して前記ＥＧＲクーラに至る機関冷却水の供給通路及び前記バイパス通路の少なくとも一方の通路断面積を減少させて同通路における機関冷却水の流通を制限する絞りである
    ことを特徴とする内燃機関。
  6. 請求項４に記載の内燃機関において、
    前記調量手段は、機関冷却水の温度に基づいて前記バイパス通路を開閉するサーモスタットバルブであり、
    前記サーモスタットバルブは、機関冷却水の温度が所定温度未満である場合に前記バイパス通路を閉塞して前記排気熱回収器によって昇温した機関冷却水を前記ＥＧＲクーラに供給する一方、機関冷却水の温度が所定温度以上である場合に前記バイパス通路を開放して同バイパス通路を通じて機関冷却水をＥＧＲクーラに供給する
    ことを特徴とする内燃機関。
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