JP2011149385A - Cooling water circulating device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の冷却水循環装置に関する。 The present invention relates to a cooling water circulation device for an internal combustion engine.
従来、暖機時にウォータポンプの稼動状態を調整する等して冷却水の循環流量を減量する内燃機関(エンジン)が知られている。例えば、特許文献1には、エンジン暖機時に冷却水の流量を減少させ、冷却水の温度差に起因する冷却水の自然対流を利用して冷却水の温度差を小さくすることが開示されている。冷却水の温度差を小さくすることにより、シリンダブロックやシリンダヘッドの変形を抑制することができる。
Conventionally, an internal combustion engine (engine) that reduces the circulating flow rate of cooling water by adjusting the operating state of a water pump during warm-up is known. For example,
ところで、昨今のエンジンは、EGR(Exhaust Gas Recirculation)システムを備えたものがある。EGRシステムは、一般的に、エンジンを冷却する冷却水を利用してEGRガスを冷却するEGRクーラを備えている。EGRクーラは非常に高温となるEGRガスを冷却する。このため、前記特許文献1に開示されているように、冷却水の循環流量を抑制すると、EGRクーラ内で冷却水の温度が過度に上昇し、いわゆるドライアウトの状態となってしまうことが懸念される。
By the way, some recent engines have an EGR (Exhaust Gas Recirculation) system. The EGR system generally includes an EGR cooler that cools EGR gas using cooling water that cools the engine. The EGR cooler cools the EGR gas that becomes extremely hot. For this reason, as disclosed in
そこで、本明細書開示の冷却水循環装置は、エンジンの早期暖機の実現と、EGRクーラにおけるドライアウトの抑制を課題とする。 Therefore, the cooling water circulation device disclosed in the present specification has a problem of realizing early warm-up of the engine and suppressing dryout in the EGR cooler.
かかる課題を解決するために、本明細書開示の冷却水循環装置は、エンジン暖機時にエンジン本体内に設けられたウォータジャケットへの冷却水の循環を抑制する冷却水循環抑制手段と、前記ウォータジャケットと連通し、一端部に前記冷却水を導入する冷却水導入口を備えると共に他端部に前記冷却水を排出する冷却水排出口を備えるEGRクーラと、前記冷却水を貯留するリザーバタンクと、前記EGRクーラの前記冷却水導入口と前記冷却水排出口との間に一端が接続されると共に、他端が前記リザーバタンクに接続された冷却水管と、を備えたことを特徴としている。 In order to solve such a problem, a cooling water circulation device disclosed in the present specification includes a cooling water circulation suppressing unit that suppresses circulation of cooling water to a water jacket provided in the engine body when the engine is warmed up, and the water jacket. An EGR cooler having a cooling water inlet for introducing the cooling water at one end and a cooling water outlet for discharging the cooling water at the other end; a reservoir tank for storing the cooling water; One end of the EGR cooler is connected between the cooling water introduction port and the cooling water discharge port, and the other end is provided with a cooling water pipe connected to the reservoir tank.
EGRクーラは、一端部に冷却水を導入する冷却水導入口を備えている。また、EGRクーラは他端部に冷却水を排出する冷却水排出口を備えている。これらの冷却水導入口や冷却水排出口の近傍の冷却水は、対流によりEGRクーラの外部に存在する冷却水と入れ替わることができる。また、冷却水導入口と冷却水排出口との間の冷却水は、自然対流により冷却水管内、リザーバタンク内の冷却水と入れ替わることができる。これにより、EGRクーラの全域においてドライアウトが抑制される。 The EGR cooler includes a cooling water inlet for introducing cooling water to one end. The EGR cooler is provided with a cooling water discharge port for discharging cooling water at the other end. The cooling water in the vicinity of these cooling water inlets and cooling water outlets can be replaced with cooling water existing outside the EGR cooler by convection. The cooling water between the cooling water inlet and the cooling water outlet can be replaced with the cooling water in the cooling water pipe and the reservoir tank by natural convection. Thereby, dryout is suppressed in the whole area of the EGR cooler.
このような冷却水循環装置は、前記冷却水管に配設され、エンジン暖機時に前記冷却水循環抑制手段によって冷却水の循環が抑制されているときに開弁状態とされる開閉弁を備えることができる。エンジン暖機促進を目的として冷却水の循環が抑制されていると、高温のEGRガスとの熱交換が行われるEGRクーラにおいてリザーバタンクとの連通が必要となる。一方、エンジン暖機が完了し、冷却水の循環が行われているときであれば、EGRクーラにおけるドライアウト発生の可能性は低い。また、エンジン暖機完了後は、EGRクーラ内を冷却水が流通するようにすれば、EGRクーラとリザーバタンクとを直接連通させることは不要となる。冷却水管に開閉弁を設けることによってこのような要請に応えることができる。 Such a cooling water circulation device can be provided with an on-off valve that is disposed in the cooling water pipe and is opened when the cooling water circulation is suppressed by the cooling water circulation suppression means when the engine is warmed up. . If the circulation of the cooling water is suppressed for the purpose of promoting engine warm-up, the EGR cooler in which heat exchange with the high-temperature EGR gas is performed requires communication with the reservoir tank. On the other hand, if the engine warm-up is completed and the cooling water is being circulated, the possibility of occurrence of dryout in the EGR cooler is low. Further, if the cooling water is allowed to flow through the EGR cooler after the engine warm-up is completed, it is not necessary to directly connect the EGR cooler and the reservoir tank. Such a request can be met by providing an on-off valve in the cooling water pipe.
本明細書開示の冷却水循環装置によれば、エンジンの早期暖機を実現すると共に、EGRクーラにおけるドライアウトを抑制することができる。 According to the cooling water circulation device disclosed in the present specification, early warm-up of the engine can be realized, and dry-out in the EGR cooler can be suppressed.
以下、本発明を実施するための形態を図面と共に詳細に説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
冷却水循環装置100の概略構成について図1を参照しつつ説明する。冷却水循環装置100は、エンジン本体1内に設けられたウォータジャケットを含んでいる。エンジン本体1は、シリンダブロック1aとシリンダヘッド1bを含んでいる。ウォータジャケットは、シリンダブロック1aからシリンダヘッド1bへ冷却水を流入させるように設けられている。シリンダブロック1aの下端部1a1にはウォータポンプ7が配設されている。ウォータポンプ7は、エンジン暖機時にエンジン本体1内に設けられたウォータジャケットへの冷却水の循環を抑制する冷却水循環抑制手段に相当する。このウォータポンプ7については、後に詳説する。
A schematic configuration of the cooling
冷却水循環装置100は、さらに、EGRクーラ2、ヒータコア3、ラジエータ4、オイルクーラ5、冷却水を貯留するリザーバタンク6を備えている。また、冷却水循環装置100は、ラジエータ4への冷却水の流通状態を制御するサーモスタット8を備えている。
The cooling
EGRクーラ2は、一端部に冷却水導入口2aを備え、他端部に冷却水排出口2bを備えている。EGRクーラ2は、冷却水導入口2aから内部に導入された冷却水によってEGRガスを冷却する。EGRクーラ2は、シリンダブロック1a内のウォータジャケットと第1配管9を介して接続されている。第1配管9は、冷却水導入口2aに接続されている。冷却水排出口2bには、第2配管10の一端が取り付けられている。第2配管10の他端は、シリンダヘッド2b内のウォータジャケットとヒータコア3とを接続する第3配管11に接続されている。
The EGR
シリンダヘッド1b内のウォータジャケットとラジエータ4とは、第4配管12を介して接続されている。シリンダブロック1aとオイルクーラ5とは、第5配管13を介して接続されている。オイルクーラ5は、第6配管14を介して第4配管12と接続されている。また、第4配管12は、第7配管15を介してシリンダブロック1aの下端部1a1に接続されている。この第7配管15は、ラジエータ4に対するバイパス管となる。ヒータコア3は、第8配管16を介してシリンダブロック1aの下端部1a1に接続されている。ラジエータ4は、第9配管17を介してシリンダブロック1aの下端部1a1に接続されている。第9配管17のシリンダブロック1aの下端部1a1への接続部にはサーモスタット8が装備されている。
The water jacket in the
EGRクーラ2と、リザーバタンク6とは、第10配管18によって接続されている。第10配管18は、冷却水管に相当する。第10配管18の一端は、図1に示すように、冷却水導入口2aと冷却水排出口2bとの間に接続されている。また、第10配管18の他端は、リザーバタンク6の下端部に接続されている。
The EGR
第10配管18には、エンジン暖機時にウォータポンプ7によって冷却水の循環が抑制されているときに開弁状態とされる開閉弁19が配設されている。この開閉弁19が開弁状態とされることにより、EGRクーラ2内の冷却水は、第10配管18を介してリザーブタンク6内の冷却水と自然対流による入れ替えが行われる。なお、リザーバタンク6は、エンジン本体1が車両に搭載された状態でEGRクーラ2よりも高い位置に搭載されることが望ましい。これにより、EGRクーラ2内で高温となった冷却水は、リザーバタンク6側へ上昇しやすくなる。
開閉弁19は、暖機完了後は、閉弁状態とされる。暖機完了後は、ウォータポンプ7による冷却水の循環が活発に行われるようになる。このような場合に、開閉弁19が閉弁状態とされれば、冷却水のリザーバタンク6への流れを遮断することができ、EGRクーラ2の冷却効率を維持することができる。なお、開閉弁19の廃止とともに、第10配管18の内径を小さくするようにしてもよい。第10配管18の内径を小さくするのは、EGRクーラ2に冷却水を流通させたいときに、第10配管18からの冷却水の流出量を少なくする趣旨である。
The
The on-off
ここで、ウォータポンプ7について詳細に説明する。ウォータポンプ7は、エンジン暖機時に冷却水の循環流量を抑制するように調整すべく、電動式となっている。これにより、エンジン暖機時は、エンジン本体1の回転数にかかわらず、回転を抑制若しくは停止することができ、冷却水の循環流量を調整することができる。ウォータポンプは、このような機能を発揮することができるものであれば他の形式のものであってもよい。例えば、ランクシャフトやカムシャフトの回転力を動力源として電磁クラッチによりその回転力の伝達状態を調整することによって冷却水の圧送を抑制するものであってもよい。なお、冷却水の循環の抑制には、完全に冷却水の圧送を停止する場合も含まれる。
Here, the water pump 7 will be described in detail. The water pump 7 is electrically driven so as to adjust the circulating flow rate of the cooling water when the engine is warmed up. Thereby, at the time of engine warm-up, rotation can be suppressed or stopped irrespective of the rotation speed of the engine
エンジン本体1には、水温計20が装備されている。冷却水循環装置100は、制御部に相当するECU21を備えている。ECU21は、ウォータポンプ7、開閉弁19、水温計20と電気的に接続されている。ECU21は、水温計20によって冷却水の温度を測定し、ウォータポンプ7の回転数、開閉弁19の開閉を制御する。以下、ECU21が行う制御の一例を図2に示すフロー図を参照しつつ説明する。
The
ECU21は、ステップS1において、水温計20から冷却水温Tを取得する。そして、ECU21は、ステップS2においてTが予め定められた閾値T0以上であるか否かを判断する。ステップS2においてNOと判断したとき、すなわち、冷却水温Tが低温だったときは、エンジン暖機時であるとしてステップS3へ進む。一方、ステップS2でYESと判断したとき、すなわち、冷却水温Tが高温だったときは、暖機が完了しているとしてステップS4へ進む。
In step S1, the
ステップS3では、ECU21は、ウォータポンプ7へ停止指令を発する。また、これと共に、開閉弁19へ開弁指令を発する。ウォータポンプ7が停止することにより、エンジン本体1における暖機の促進が図られる。このとき、EGRクーラ2には新たな冷却水が導入されないため、冷却水の流通による冷却は期待できない。しかしながら、冷却水導入口2aを通じた冷却水の対流、冷却水排出口2bを通じた冷却水の対流、さらに、第10配管18を通じた冷却水の対流により、全域に亘ってドライアウトが抑制される。
In step S <b> 3, the
一方、ステップS4では、ECU21は、ウォータポンプ7へ駆動指令を発する。また、これと共に、開閉弁19に閉弁指令を発する。ウォータポンプ7が駆動されることにより、冷却水の積極的な循環が開始される。これにより、エンジン本体1の冷却が行われる。また、温められた冷却水がヒータコア3へ送られ、車両室内へ暖かい空気を供給できるようになる。冷却水の温度がさらに上昇すれば、サーモスタット8が開弁し、冷却水はラジエータで冷却される。さらに、EGRクーラ2におけるEGRガスの冷却が行われる。このとき、EGRクーラ2には冷却水導入口2aから冷却水が導入され、冷却水排出口2bから冷却水が排出される。すなわち、EGRクーラ2内部の冷却水流路の途中に接続された第10配管18から冷却水が排出されることがないので、効率よくEGRガスの冷却が行われる。
On the other hand, in step S <b> 4, the
以上説明したように、実施例の冷却水循環装置100によれば、エンジン本体1の早期暖機を実現すると共に、EGRクーラにおけるドライアウトを抑制することができる。
As described above, according to the cooling
上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。上記実施例において、冷却水循環抑制手段は、ウォータポンプとしているが、例えば、エンジン暖機時に、エンジン本体内に設けられたウォータジャケットをバイパスするようなバイパス通路に設けられたバイパス弁とすることができる。要は、暖機時にエンジン本体内に設けられたウォータジャケット内の冷却水の循環を抑制する手段であれば採用することができる。 The above-described embodiments are merely examples for carrying out the present invention, and the present invention is not limited thereto. Various modifications of these embodiments are within the scope of the present invention. It is apparent from the above description that various other embodiments are possible within the scope. In the above embodiment, the cooling water circulation suppression means is a water pump. For example, when the engine is warmed up, the cooling water circulation suppression means may be a bypass valve provided in a bypass passage that bypasses the water jacket provided in the engine body. it can. In short, any means that suppresses the circulation of the cooling water in the water jacket provided in the engine body during warm-up can be employed.
1…エンジン本体
1a…シリンダブロック
1b…シリンダヘッド
2…EGRクーラ
2a…冷却水導入口
2b…冷却水排出口
3…ヒータコア
4…オイルクーラ
5…ラジエータ
6…リザーバタンク
7…ウォータポンプ(W/P)
9…第1配管
10…第2配管
11…第3配管
12…第4配管
13…第5配管
14…第6配管
15…第7配管
16…第8配管
17…第9配管
18…第10配管
19…開閉弁
20…水温計
21…ECU(制御部)
100…冷却水循環装置
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF SYMBOLS 9 ... 1st piping 10 ... 2nd piping 11 ... 3rd piping 12 ... 4th piping 13 ... 5th piping 14 ... 6th piping 15 ... 7th piping 16 ... 8th piping 17 ... 9th piping 18 ... 10th piping 19 ... Open /
100 ... Cooling water circulation device
Claims (2)
前記ウォータジャケットと連通し、一端部に前記冷却水を導入する冷却水導入口を備えると共に他端部に前記冷却水を排出する冷却水排出口を備えるEGRクーラと、
前記冷却水を貯留するリザーバタンクと、
前記EGRクーラの前記冷却水導入口と前記冷却水排出口との間に一端が接続されると共に、他端が前記リザーバタンクに接続された冷却水管と、
を、備えたことを特徴とした冷却水循環装置。 Cooling water circulation suppression means for suppressing the circulation of cooling water to the water jacket provided in the engine body when the engine is warmed up,
An EGR cooler that communicates with the water jacket, includes a cooling water inlet for introducing the cooling water at one end, and includes a cooling water outlet for discharging the cooling water at the other end;
A reservoir tank for storing the cooling water;
A cooling water pipe having one end connected between the cooling water introduction port and the cooling water discharge port of the EGR cooler and the other end connected to the reservoir tank;
The cooling water circulation device characterized by comprising.
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JP2010012781A JP2011149385A (en) | 2010-01-25 | 2010-01-25 | Cooling water circulating device |
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