JP2013024083A

JP2013024083A - エンジンの冷却回路

Info

Publication number: JP2013024083A
Application number: JP2011157899A
Authority: JP
Inventors: Akira Iijima; 章飯島
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2011-07-19
Filing date: 2011-07-19
Publication date: 2013-02-04
Also published as: WO2013011768A1

Abstract

【課題】ウォーターポンプの余計な駆動力を低減することで、燃費の悪化を抑制する。
【解決手段】冷却回路１は、ウォーターポンプ９よりも下流側のエンジン冷却水供給水路８に接続されたＥＧＲ冷却水路１１と、ＥＧＲ冷却水路１１に配設され、エンジン２の排気系から吸気系に再循環させる排気ガスを冷却するＥＧＲクーラ１２と、ＥＧＲ冷却水路１１に配設されたＥＧＲクーラ側遮断バルブ１７と、ＥＧＲクーラ側遮断バルブ１７を制御する制御手段１６とを備え、制御手段１６は、エンジン２の排気系から吸気系に排気ガスを再循環させる排気再循環を行うＥＧＲ領域内では、冷却水をＥＧＲクーラ１２に流すべく、ＥＧＲクーラ側遮断バルブ１７を開とし、ＥＧＲ領域外では、ＥＧＲクーラ１２への通水を遮断するべく、ＥＧＲクーラ側遮断バルブ１７を閉とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、水冷式エンジンの冷却回路に関する。

一般的なエンジン（内燃機関）では、図６に示すように冷却水が流れる。

図６に示す冷却回路３０では、エンジン３１（シリンダヘッド３３）の冷却水出口とサーモスタット３４の冷却水入口とが第一エンジン冷却水戻し管３５によって連通され、サーモスタット３４の冷却水出口とラジエータ３６の冷却水入口とが第二エンジン冷却水戻し管３７によって連通されている。ラジエータ３６の冷却水出口とウォーターポンプ３８の吸込口とが第一エンジン冷却水供給管３９で連通され、ウォーターポンプ３８の吐出口とエンジン３１（シリンダブロック３２）の冷却水入口とが第二エンジン冷却水供給管４０によって連通されている。第一エンジン冷却水戻し管３５とＥＧＲクーラ４１の冷却水入口とが第一ＥＧＲ冷却水管４２によって連通されており、ＥＧＲクーラ４１の冷却水出口と第一エンジン冷却水供給管３９とが第二ＥＧＲ冷却水管４３によって連通されている。

また、サーモスタット３４とウォーターポンプ３８とはバイパス管４４によって連通されており、第一エンジン冷却水戻し管３５内の冷却水温度が所定温度より低い場合には、サーモスタット３４は自ずと閉となり、冷却水をラジエータ３６には流さずにバイパス管４４を介してウォーターポンプ３８へと流すようになっている。

この種のエンジンの冷却回路は、例えば特許文献１に開示されている。

特開２０１０−１５１０９６号公報

一般的に、エンジン（シリンダブロック、シリンダヘッド）で最大水流量が要求される運転状況と、ＥＧＲクーラで最大水流量が要求される運転状況とは異なる。そのため、特に図６に示す冷却回路の場合、ＥＧＲクーラで最大水流量が要求されない運転状況であっても、余計に冷却水をＥＧＲクーラに流す必要があり、燃費が悪化する虞がある。

そこで、本発明の目的は、ウォーターポンプの余計な駆動力を低減することで、燃費の悪化を抑制することができるエンジンの冷却回路を提供することにある。

上述の目的を達成するために、本発明は、エンジンの冷却水出口とラジエータの冷却水入口とがエンジン冷却水戻し水路により接続されると共に、前記ラジエータの冷却水出口と前記エンジンの冷却水入口とがエンジン冷却水供給水路により接続され、前記エンジン冷却水供給水路にウォーターポンプが配設される冷却回路であって、前記ウォーターポンプよりも下流側の前記エンジン冷却水供給水路に接続されたＥＧＲ冷却水路と、前記ＥＧＲ冷却水路に配設され、前記エンジンの排気系から吸気系に再循環させる排気ガスを冷却するＥＧＲクーラと、前記ＥＧＲ冷却水路に配設されたＥＧＲクーラ側遮断バルブと、前記ＥＧＲクーラ側遮断バルブを制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記エンジンの排気系から吸気系に排気ガスを再循環させる排気再循環を行うＥＧＲ領域内では、冷却水を前記ＥＧＲクーラに流すべく、前記ＥＧＲクーラ側遮断バルブを開とし、前記ＥＧＲ領域外では、前記ＥＧＲクーラへの通水を遮断するべく、前記ＥＧＲクーラ側遮断バルブを閉とするものである。

前記ＥＧＲ冷却水路に設けられ、ＥＧＲクーラ出口水温を検出するＥＧＲクーラ出口水温検出手段をさらに備え、前記制御手段は、前記ＥＧＲ領域外であっても、前記ＥＧＲクーラ出口水温検出手段により検出したＥＧＲクーラ出口水温が所定温度以上のときには、前記ＥＧＲクーラ側遮断バルブを開とするものであっても良い。

本発明によれば、ウォーターポンプの余計な駆動力を低減することで、燃費の悪化を抑制することができるエンジンの冷却回路を提供することができるという優れた効果を奏する。

本発明の一実施形態に係るエンジンの冷却回路のブロック図である。ＥＧＲ領域（ＥＧＲを行う領域）を示す図である。ＥＣＵによる第一遮断バルブの制御フローを示す図である。ＥＣＵによる第二遮断バルブの制御フローを示す図である。他の実施形態に係るエンジンの冷却回路のブロック図である。冷却水の流れの一例を示すエンジンの冷却回路のブロック図である。

以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

図１に示す本実施形態に係る冷却回路１においては、エンジン２は、シリンダブロック３とシリンダヘッド４とを有している。

エンジン２（シリンダヘッド４）の冷却水出口とラジエータ５の冷却水入口とはエンジン冷却水戻し水路６により接続されており、エンジン冷却水戻し水路６には、サーモスタット７が配設されている。エンジン冷却水戻し水路６は、エンジン２の冷却水出口とサーモスタット７の冷却水入口とを連通する第一エンジン冷却水戻し管６ａと、サーモスタット７の冷却水出口とラジエータ５の冷却水入口とを連通する第二エンジン冷却水戻し管６ｂとから構成されている。

ラジエータ５の冷却水出口とエンジン２（シリンダブロック３）の冷却水入口とはエンジン冷却水供給水路８により接続されており、エンジン冷却水供給水路８には、ウォーターポンプ９が配設されている。エンジン冷却水供給水路８は、ラジエータ５の冷却水出口とウォーターポンプ９の吸込口とを連通する第一エンジン冷却水供給管８ａと、ウォーターポンプ９の吐出口とエンジン２の冷却水入口とを連通する第二エンジン冷却水供給管８ｂとから構成されている。

ウォーターポンプ９は、エンジン２のクランクシャフト等に連結され、クランクシャフト等の回転で駆動される機械式のものである。

サーモスタット７とウォーターポンプ９とはバイパス管（バイパス水路）１０によって接続されており、第一エンジン冷却水戻し管６ａ内の冷却水温度が所定温度（例えば、８６℃）よりも低い場合には、サーモスタット７は自ずと閉となり、冷却水をラジエータ５には流さずにバイパス管１０を介してウォーターポンプ９へと流すようになっている。

第二エンジン冷却水供給管８ｂ（つまり、ウォーターポンプ９よりも下流側のエンジン冷却水供給水路８）にＥＧＲ冷却水路１１が接続されており、ＥＧＲ冷却水路１１には、エンジン２の排気系から吸気系に再循環させる排気ガスを冷却するＥＧＲクーラ１２が配設されている。ＥＧＲ冷却水路１１の戻し部は、第二エンジン冷却水戻し管６ｂ（つまり、サーモスタット７よりも下流側のエンジン冷却水戻し水路６）に接続されている。ＥＧＲ冷却水路１１は、第二エンジン冷却水供給管８ｂとＥＧＲクーラ１２の冷却水入口とを繋ぐ第一ＥＧＲ冷却水管１１ａと、ＥＧＲクーラ１２の冷却水出口と第二エンジン冷却水戻し管６ｂとを繋ぐ第二ＥＧＲ冷却水管１１ｂとから構成されている。

第一ＥＧＲ冷却水管１１ａ（つまり、ＥＧＲクーラ１２よりも上流側のＥＧＲ冷却水路１１）には、ＥＧＲクーラ１２への水流量を制限する絞り部（絞り）１３が設けられている。

本実施形態では、第一ＥＧＲ冷却水管１１ａ（ＥＧＲ冷却水路１１）の接続部よりも下流側の第二エンジン冷却水供給管８ｂ（エンジン冷却水供給水路８）に、エンジン側遮断バルブ（以下、第一遮断バルブという）１４が配設されており、第一エンジン冷却水戻し管６ａ（つまり、サーモスタット７よりも上流側のエンジン冷却水戻し水路６）には、エンジン出口水温を検出するエンジン出口水温センサ（エンジン出口水温検出手段）１５が配設されている。第一遮断バルブ１４は、制御手段としてのＥＣＵ（電子制御ユニット）１６により開閉制御されるものである。

ＥＵＣ１６は、エンジン２の暖機中は、エンジン２への通水を遮断する一方で冷却水をＥＧＲクーラ１２のみに流すべく、第一遮断バルブ１４を閉とし、一方、エンジン２の暖機中を除く通常運転時（暖機完了）は、冷却水をエンジン２及びＥＧＲクーラ１２に流すべく、第一遮断バルブ１４を開とするようになっている。

本実施形態では、ＥＣＵ１６は、エンジン出口水温センサ１５により検出されるエンジン出口水温が所定温度（例えば、８０℃）未満のときにエンジン２が暖機中と判断し、一方、エンジン出口水温センサ１５により検出されるエンジン出口水温が前述の所定温度以上のときにエンジン２の通常運転時と判断するようになっている。

ＥＣＵ１６による第一遮断バルブ１４の制御フローを図３により説明する。

先ず、ＥＣＵ１６は、ステップＳ１１において、エンジン２が暖機中であるか否かを判定する。次いで、ステップＳ１１においてエンジン２が暖機中である（ＹＥＳ）と判断した場合、ＥＣＵ１６は、ステップＳ１２において第一遮断バルブ１４を閉とし、本制御をリターンする。一方、ステップＳ１１においてエンジン２が暖機中でない（ＮＯ；通常運転時）と判断した場合、ＥＣＵ１６は、ステップＳ１３において第一遮断バルブ１４を開とし、本制御をリターンする。

また、本実施形態では、絞り部１３よりも上流側の第一ＥＧＲ冷却水管１１ａ（つまり、絞り部１３及びＥＧＲクーラ１２よりも上流側のＥＧＲ冷却水路１１）に、ＥＧＲクーラ側遮断バルブ（以下、第二遮断バルブという）１７が配設されており、第二ＥＧＲ冷却水管１１ｂ（つまり、ＥＧＲクーラ１２よりも下流側のＥＧＲ冷却水路１１）には、ＥＧＲクーラ出口水温を検出するＥＧＲクーラ出口水温センサ（ＥＧＲクーラ出口水温検出手段）１８が配設されている。第二遮断バルブ１７は、ＥＣＵ１６により開閉制御されるものである。

ＥＵＣ１６は、エンジン２の排気系から吸気系に排気ガスを再循環させるＥＧＲ（排気再循環）を行うＥＧＲ領域内（図２参照）では、冷却水をＥＧＲクーラ１２に流すべく、第二遮断バルブ１７を開とし、一方、ＥＧＲ領域外では、ＥＧＲクーラ１２への通水を遮断するべく、第二遮断バルブ１７を閉とするようになっている。前述のＥＧＲ領域は、例えば、エンジン負荷が低い低負荷領域に設定される（図２参照）。

本実施形態では、ＥＣＵ１６は、図示しないＥＧＲ通路にＥＧＲクーラ１２と直列に配設されるＥＧＲバルブが開のときにＥＧＲ領域内と判断し、一方、前述のＥＧＲバルブが閉のときにＥＧＲ領域外と判断するようになっている。ＥＧＲバルブが開のときは、ＥＧＲを行っていると判断でき、一方、ＥＧＲバルブが閉のときは、ＥＧＲを行っていないと判断できるためである。

また、ＥＣＵ１６は、ＥＧＲ領域外であっても、ＥＧＲクーラ出口水温センサ１８により検出したＥＧＲクーラ出口水温が所定温度（例えば、９５℃）以上のときには、第二遮断バルブ１７を開とするようになっている。このような条件で第二遮断バルブ１７を開とするのは、ＥＧＲクーラ１２内の冷却水の沸騰を防止するためである。係る所定温度は、冷却水が沸騰する温度（沸点）よりも低く設定される。

ＥＣＵ１６による第二遮断バルブ１７の制御フローを図４により説明する。

先ず、ＥＣＵ１６は、ステップＳ２１において、ＥＧＲ領域外であるか否かを判定する。ステップＳ２１においてＥＧＲ領域外である（ＹＥＳ）と判断した場合、ＥＣＵ１６は、ステップＳ２２において第二遮断バルブ１７を閉とし、ステップＳ２４に進む。一方、ステップＳ２１においてＥＧＲ領域外でない（ＮＯ；ＥＧＲ領域内）と判断した場合、ＥＣＵ１６は、ステップＳ２３において第二遮断バルブ１７を開とし、本制御をリターンする。

次いで、ＥＣＵ１６は、ステップＳ２４において、ＥＧＲクーラ出口水温センサ１８により検出したＥＧＲクーラ出口水温が所定温度以上であるか否かを判定する。ステップＳ２４においてＥＧＲクーラ出口水温が所定温度以上である（ＹＥＳ）と判断した場合、ＥＣＵ１６は、ステップＳ２５において第二遮断バルブ１７を開とし、本制御をリターンする。一方、ステップＳ２４においてＥＧＲクーラ出口水温が所定温度未満である（ＮＯ）と判断した場合、ＥＣＵ１６は、第二遮断バルブ１７を閉とした状態を維持し、本制御をリターンする。

次に、本実施形態の作用を説明する。

ＥＧＲ領域内では、ＥＣＵ１６によって第二遮断バルブ１７が開とされ、ＥＧＲクーラ１２に冷却水が流れるようになる。この際、絞り部１３によりＥＧＲクーラ１２への水流量は制限される。ＥＧＲクーラ１２で要求される水流量がエンジン２で要求される水流量と比較して少ないためである。

一方、ＥＧＲ領域外では、ＥＣＵ１６によって第二遮断バルブ１７が閉とされ、ＥＧＲクーラ１２への通水が遮断される。ＥＧＲ領域外においては、前述のＥＧＲバルブが閉とされ、ＥＧＲクーラ１２への排気ガスの供給が止められるため、ＥＧＲクーラ１２への通水を一時的に遮断しても影響はない。なお、第二遮断バルブ１７が閉とされても、エンジン２（シリンダブロック３、シリンダヘッド４）への水流量は変化しない。

本実施形態によれば、ＥＧＲ領域外ではＥＧＲクーラ１２の回路（ＥＧＲ冷却水路１１）が閉じられるため、ウォーターポンプ９の吐出流量が下がり、結果としてウォーターポンプ９の駆動力が低減する。よって、燃費が向上する。

つまり、ＥＧＲ領域外ではＥＧＲクーラ１２に無駄に冷却水を流さないので、ウォーターポンプ９の余計な駆動力を低減することができる。その結果、燃費が向上する。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態には限定されず他の様々な実施形態を採ることが可能である。

例えば、第二ＥＧＲ冷却水管１１ｂ（つまり、ＥＧＲクーラ１２よりも下流側のＥＧＲ冷却水路１１）に絞り部１３を配設しても良い。このようにしても、ＥＧＲクーラ１２への水流量を制限することが可能である。

また、図５に示すように、第二ＥＧＲ冷却水管１１ｂ（つまり、ＥＧＲクーラ１２よりも下流側のＥＧＲ冷却水路１１）に、第二遮断バルブ１７を配設しても良い。このようにしても、第二遮断バルブ１７を閉とすることで、ＥＧＲクーラ１２への通水を遮断することが可能である。

さらに、本発明は、ディーゼルエンジン、ガソリンエンジン等の各種エンジンの冷却回路に適用することができる。

１冷却回路
２エンジン
５ラジエータ
６エンジン冷却水戻し水路
８エンジン冷却水供給水路
９ウォーターポンプ
１１ＥＧＲ冷却水路
１２ＥＧＲクーラ
１６ＥＣＵ（制御手段）
１７ＥＧＲクーラ側遮断バルブ（第二遮断バルブ）
１８ＥＧＲクーラ出口水温センサ（ＥＧＲクーラ出口水温検出手段）

Claims

エンジンの冷却水出口とラジエータの冷却水入口とがエンジン冷却水戻し水路により接続されると共に、前記ラジエータの冷却水出口と前記エンジンの冷却水入口とがエンジン冷却水供給水路により接続され、前記エンジン冷却水供給水路にウォーターポンプが配設される冷却回路であって、
前記ウォーターポンプよりも下流側の前記エンジン冷却水供給水路に接続されたＥＧＲ冷却水路と、前記ＥＧＲ冷却水路に配設され、前記エンジンの排気系から吸気系に再循環させる排気ガスを冷却するＥＧＲクーラと、前記ＥＧＲ冷却水路に配設されたＥＧＲクーラ側遮断バルブと、前記ＥＧＲクーラ側遮断バルブを制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、
前記エンジンの排気系から吸気系に排気ガスを再循環させる排気再循環を行うＥＧＲ領域内では、冷却水を前記ＥＧＲクーラに流すべく、前記ＥＧＲクーラ側遮断バルブを開とし、
前記ＥＧＲ領域外では、前記ＥＧＲクーラへの通水を遮断するべく、前記ＥＧＲクーラ側遮断バルブを閉とする
ことを特徴とするエンジンの冷却回路。
前記ＥＧＲ冷却水路に設けられ、ＥＧＲクーラ出口水温を検出するＥＧＲクーラ出口水温検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記ＥＧＲ領域外であっても、前記ＥＧＲクーラ出口水温検出手段により検出したＥＧＲクーラ出口水温が所定温度以上のときには、前記ＥＧＲクーラ側遮断バルブを開とする
請求項１に記載のエンジンの冷却回路。