JP2018127915A - Engine cooling system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジン冷却システムに関する。 The present invention relates to an engine cooling system.
この種のエンジン冷却システムとして、エンジン始動時に冷却水を排熱回収器により昇温し、EGRクーラに流通させる冷却水の温度を排気露点温度まで早期に昇温することで、凝縮水の発生防止を図るようにした構造が種々提案されている(例えば、特許文献1,2参照)。 As this type of engine cooling system, the temperature of the cooling water is raised by the exhaust heat recovery device when the engine is started, and the temperature of the cooling water flowing through the EGR cooler is raised to the exhaust dew point temperature at an early stage to prevent the generation of condensed water. Various structures have been proposed (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
ところで、上記特許文献1記載の技術では、エンジン始動時に排熱回収器により昇温される冷却水は、エンジンバイパス流路から低圧EGR側流路、ラジエータを迂回するラジエータバイパス流路、ウォータポンプ入口流路等の複数の流路で構成された主冷却水回路を循環される。このため、冷却水温が排気露点温度に達するまでの間に、冷却水がこれら複数の流路を流れることで、冷却水から外気への放熱量が多くなり、冷却水の昇温を効率的に行えない可能性がある。すなわち、冷却水の昇温効率が低下することで、エンジン始動からEGRガスの導入開始までに時間を要することになり、排気エミッション性能を十分に改善できない可能性がある。 By the way, in the technique described in Patent Document 1, the cooling water heated by the exhaust heat recovery device at the time of engine start is supplied from the engine bypass flow path to the low pressure EGR side flow path, the radiator bypass flow path that bypasses the radiator, and the water pump inlet. It is circulated through a main cooling water circuit composed of a plurality of flow paths such as flow paths. For this reason, the amount of heat released from the cooling water to the outside air is increased by the cooling water flowing through the plurality of flow paths until the cooling water temperature reaches the exhaust dew point temperature. It may not be possible. That is, since the temperature rise efficiency of the cooling water is reduced, it takes time from the start of the engine to the start of introduction of the EGR gas, and the exhaust emission performance may not be sufficiently improved.
また、上記特許文献1,2記載の技術では、エンジン始動時に排熱回収器により冷却水の昇温は促進されるが、冷却水回路に水冷式のオイルクーラ等を設けていないため、エンジンオイルについては早期の昇温効果が得られない構造になっている。このため、例えば冷間時等においては、エンジンオイルが暖機温度に達するまでに時間を要することになり、燃費性能を十分に向上できない可能性がある。
Further, in the technologies described in
本開示の技術は、EGRクーラを流れる冷却水の昇温を効果的に促進させて、EGRガスの早期導入を可能にすることで、排気エミッション性能の向上を図りつつ、エンジンオイルの早期昇温を図ることで、燃費性能の向上を図ることを目的とする。 The technology of the present disclosure effectively promotes the temperature rise of the cooling water flowing through the EGR cooler and enables early introduction of EGR gas, thereby improving the exhaust emission performance and improving the engine oil early temperature rise. The purpose is to improve the fuel efficiency performance.
本開示の技術は、エンジンの冷却水を圧送するポンプと、前記ポンプの吐出ポートから、少なくとも前記エンジンを介して前記ポンプの吸入ポートに接続されて冷却水を流通させるエンジン側流路と、前記ポンプの吐出ポートから、EGRクーラを介して前記ポンプの吸入ポートに接続されて冷却水を流通させるEGRクーラ側流路と、前記EGRクーラ側流路に設けられて、前記エンジンの潤滑油を冷却水と熱交換させるオイルクーラと、前記エンジン側流路又は前記EGRクーラ側流路の少なくとも一方の流路を流れる冷却水の温度を取得する温度センサと、前記エンジン側流路を開閉可能なバルブと、前記EGRクーラ側流路を流れる冷却水を昇温可能な昇温装置と、前記温度センサにより取得される冷却水の温度がEGRガスの冷却により凝縮水を生成させ得る所定の閾値温度未満の場合に、前記バルブを閉弁させて前記エンジン側流路の冷却水の流れを停止させると共に、前記EGR側流路に冷却水を流通させ、且つ、前記昇温装置を作動させて前記EGR側流路を流れる冷却水を昇温する昇温制御を実施する制御部と、を備えることを特徴とする。 The technology of the present disclosure includes a pump that pumps cooling water of an engine, an engine-side flow path that is connected to a suction port of the pump through at least the engine from the discharge port of the pump, and distributes the cooling water, An EGR cooler-side flow path that is connected to the pump intake port via an EGR cooler and circulates cooling water from the pump discharge port, and is provided in the EGR cooler-side flow path to cool the engine lubricating oil. An oil cooler that exchanges heat with water, a temperature sensor that acquires a temperature of cooling water that flows through at least one of the engine-side flow path or the EGR cooler-side flow path, and a valve that can open and close the engine-side flow path A temperature raising device capable of raising the temperature of the cooling water flowing through the EGR cooler side flow path, and the temperature of the cooling water acquired by the temperature sensor is the cooling temperature of the EGR gas. When the temperature is lower than a predetermined threshold temperature at which more condensed water can be generated, the valve is closed to stop the flow of cooling water in the engine side flow path, and the cooling water is circulated through the EGR side flow path. And a controller that performs temperature increase control for operating the temperature increase device to raise the temperature of the cooling water flowing through the EGR-side flow path.
また、前記温度センサが、前記EGRクーラよりも下流側の前記EGRクーラ側流路に配置されたクーラ出口温度センサであり、前記制御部は、前記昇温制御の実施によりにより前記クーラ出口温度センサで取得される冷却水の温度が前記閾値温度に達すると、前記EGRクーラへのEGRガスの導入を開始させることが好ましい。 Further, the temperature sensor is a cooler outlet temperature sensor disposed in the EGR cooler side flow path downstream of the EGR cooler, and the control unit is configured to perform the temperature increase control, thereby performing the temperature increase control. It is preferable that the introduction of EGR gas to the EGR cooler is started when the temperature of the cooling water acquired in step S1 reaches the threshold temperature.
また、前記温度センサとして、前記エンジンよりも下流側の前記エンジン側流路に配置されたエンジン出口温度センサをさらに備え、前記制御部は、前記EGRガスの導入開始から前記エンジン出口温度センサで取得される冷却水の温度が前記閾値温度を超えるまでは、前記昇温制御を継続させることが好ましい。 The temperature sensor further includes an engine outlet temperature sensor disposed in the engine side flow path downstream of the engine, and the control unit acquires the engine outlet temperature sensor from the start of introduction of the EGR gas. It is preferable to continue the temperature increase control until the temperature of the cooling water to be exceeded exceeds the threshold temperature.
また、前記エンジン側流路は、該エンジン側流路を流れる冷却水を外気との熱交換により冷却するラジエータ及び、前記エンジンと前記ラジエータとの間から分岐して該ラジエータを迂回するバイパス流路をさらに備え、前記エンジン側流路と前記バイパス流路との分岐部には、前記エンジンを通過した冷却水の温度が前記閾値温度よりも高い所定の暖機温度に達するまでは、冷却水を前記ラジエータから迂回させて前記バイパス流路に流通させるサーモスタットが設けられてもよい。 The engine-side flow path includes a radiator that cools cooling water flowing in the engine-side flow path by heat exchange with outside air, and a bypass flow path that branches from between the engine and the radiator and bypasses the radiator Further, at the branch portion between the engine side flow path and the bypass flow path, the cooling water is supplied until the temperature of the cooling water that has passed through the engine reaches a predetermined warm-up temperature that is higher than the threshold temperature. A thermostat that bypasses the radiator and flows through the bypass flow path may be provided.
また、前記エンジン側流路は、前記エンジンと前記サーモスタットとの間から分岐すると共に、冷却水の熱で空気を昇温するヒータコアが介装されたヒータコア側流路をさらに備え、前記バルブが前記バイパス流路及び前記ヒータコア側流路の少なくとも一方に設けられたてもよい。 The engine-side flow path further includes a heater core-side flow path that is branched from between the engine and the thermostat, and in which a heater core that raises the temperature of the air with heat of cooling water is interposed, and the valve includes the valve It may be provided in at least one of the bypass channel and the heater core side channel.
また、前記EGRクーラよりも下流側の前記EGRクーラ側流路に、冷却水の熱で空気を昇温するヒータコアが介装されてもよい。 In addition, a heater core that raises the temperature of the air with the heat of the cooling water may be interposed in the EGR cooler side flow path downstream of the EGR cooler.
また、前記昇温装置が、前記EGRクーラよりも上流側の前記EGRクーラ側流路に配置されてもよい。 Moreover, the said temperature rising apparatus may be arrange | positioned at the said EGR cooler side flow path upstream from the said EGR cooler.
また、前記昇温装置が、ヒータ式の昇温装置であってもよい。 Further, the temperature raising device may be a heater type temperature raising device.
また、前記昇温装置が、排気熱式の昇温装置であってもよい。 The temperature raising device may be an exhaust heat type temperature raising device.
また、前記昇温装置が、蓄熱器式の昇温装置であってもよい。 The temperature raising device may be a regenerator type temperature raising device.
本開示の技術によれば、EGRクーラを流れる冷却水の昇温を効果的に促進させて、EGRガスの早期導入を可能にすることで、排気エミッション性能の向上を図りつつ、エンジンオイルの早期昇温を図ることで、燃費性能の向上を図ることができる。 According to the technology of the present disclosure, the temperature of the cooling water flowing through the EGR cooler is effectively promoted to enable early introduction of EGR gas, thereby improving the exhaust emission performance and improving the engine oil early. The fuel efficiency can be improved by raising the temperature.
以下、添付図面に基づいて、本発明の実施形態に係るエンジン冷却システムについて説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。 Hereinafter, an engine cooling system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The same parts are denoted by the same reference numerals, and their names and functions are also the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated.
[第一実施形態]
まず、図1に基づいて、本実施形態に係るエンジン冷却システムが適用されるエンジンシステム10の全体構成から説明する。エンジンシステム10は、ディーゼルエンジン(以下、単に「エンジン」という)Eを備えている。エンジンEの吸気マニホールド10aには吸気通路11が接続され、排気マニホールド10bには排気通路12が接続されている。吸気通路11には、吸気上流側から順に、過給機のコンプレッサ13、吸気を冷却するインタークーラ14が配置され、排気通路12には、過給機のタービン15が配置されている。また、エンジンシステム10には、排気の一部を排気通路12から吸気通路11に再循環する排気再循環装置(Exhaust Gas Recirculation:以下、EGR装置)20が設けられている。
[First embodiment]
First, an overall configuration of an
EGR装置20は、排気通路12のタービン15よりも上流側と吸気通路11のコンプレッサ13よりも下流側とを連通するEGR流路21に、EGRクーラ22、EGRバルブ24を順に配置して構成されている。EGR流路21は、排気通路12からEGR流路21に流れる再循環排気ガス(以下、EGRガスと称する)を吸気通路11に供給する流路を形成している。EGRクーラ22は、後述するEGRクーラ側冷却水流路48に介装されており、EGRガスを冷却水との間で熱交換して冷却する。EGRバルブ24は、EGR流路21上に設けられ、EGR流路21上のEGRガス流量を調節する。EGRバルブ24は、電子制御ユニット(以下、ECU)64と電気的に接続され、ECU64の指令により制御されるようになっている。なお、EGR装置20は、コンプレッサ13よりも下流側の吸気通路11にEGRガスを還流する高圧EGR装置に限定されず、コンプレッサ13よりも上流側の吸気通路11にEGRガスを還流する低圧EGR装置であってもよい。
The EGR
次に、本実施形態に係るエンジン冷却システムの全体構成を説明する。 Next, the overall configuration of the engine cooling system according to the present embodiment will be described.
図1に示すように、エンジン冷却システムは、エンジン側冷却水流路40と、EGRクーラ側冷却水流路48とを備えている。エンジン側冷却水流路40には、ヒータコア31、サーモスタット34及び、ラジエータ32が設けられている。EGRクーラ側冷却水流路48には、オイルクーラ35、EGRクーラ22及び、昇温装置50が設けられている。また、ウォータポンプ33には、ウォータポンプ33出口側のポンプ吐出ポート41及び、ウォータポンプ33入口側のポンプ吸入ポート47が設けられている。
As shown in FIG. 1, the engine cooling system includes an engine side cooling
エンジン側冷却水流路40は、エンジンEのシリンダブロック内に形成されると共に、その入口側をポンプ吐出ポート41に接続されたウォータジャケット42と、ウォータジャケット42出口とラジエータ32入口とを接続するラジエータ入口側流路43と、ラジエータ32出口とポンプ吸入ポート47とを接続するラジエータ出口側流路44と、ラジエータ入口側流路43から分岐すると共に、ポンプ吸入ポート47(又は、ラジエータ出口側流路44)に合流してラジエータ32を迂回するバイパス流路45と、バイパス流路45との分岐部よりも上流側とヒータコア31入口とを接続するヒータコア入口側流路46Aと、ヒータコア31出口とポンプ吸入ポート47(又は、バイパス流路45)とを接続するヒータコア出口側流路46Bとを備えている。
The engine-side
ヒータコア31は、車両の車室内に温風を供給する空調用ヒータ(図示せず)の一部を構成するものであり、エンジン冷却水(以下、冷却水と称する)の熱を放熱して暖房に利用するための熱交換器として設けられている。
The
ラジエータ32は、冷却水を、このラジエータ32の表面に供給される冷却風との間で熱交換させ、冷却水の熱を放熱させて冷却する熱交換器として設けられている。
The
ウォータポンプ33は、エンジンEの動力で駆動して冷却水を圧送するものである。なお、ウォータポンプ33は、エンジンEの動力以外で駆動されるポンプであってもよい。
The
サーモスタット34は、ラジエータ入口側流路43とバイパス流路45との分岐部に設けられている。サーモスタット34は、サーモスタット34を通過する冷却水の温度が所定の暖機温度(例えば、約80℃)未満のときは、冷却水をラジエータ32から迂回させるバイパス流路45に流通させる。一方、サーモスタット34を通過する冷却水の温度が所定の暖機温度(例えば、約80℃)以上になると、サーモスタット34は、冷却水の流れをバイパス流路45からラジエータ入口側流路43に切り替えるようになっている。
The
本実施形態において、バイパス流路45には、バイパス流路45内の流路を閉塞して冷却水の流れを停止可能なバイパス側開閉バルブ38が設けられている。また、ヒータコア出口側流路46Bには、ヒータコア出口側流路46B内の流路を閉塞して冷却水の流れを停止可能なヒータコア側開閉バルブ37が設けられている。これら各バルブ37,38の開閉作動は、電気的に接続されたECU64の指令により制御されるようになっている。
In the present embodiment, the
なお、ヒータコア側開閉バルブ37は、ヒータコア入口側流路46Aに設けられてもよい。また、ヒータコア側開閉バルブ37と、バイパス側開閉バルブ38とは、別体に構成されているが、他の実施形態においては、ヒータコア側開閉バルブ37とバイパス側開閉バルブ38とは、例えば一体のロータリーバルブにより一体構造として構成されていてもよい。
The heater core side opening / closing
エンジン側冷却水温センサ39は、ヒータコア入口側流路46Aとの分岐部(又は、サーモスタット34)よりも上流側のラジエータ入口側流路43に設けられており、ウォータジャケット42からラジエータ入口側流路43内に流れ込む冷却水の温度を測定する。EGRクーラ側冷却水温センサ65は、EGRクーラ出口側流路48Bに設けられており、EGRクーラ22を通過した冷却水の温度を測定する。これら各センサ39,65のセンサ値は、電気的に接続されたECU64に入力される。
The engine-side cooling
EGRクーラ側冷却水流路48は、ポンプ吐出ポート41(或は、ポンプ吐出ポート41とウォータジャケット42入口との間に図示しない冷却水流路が介設されている場合は当該冷却水流路)から分岐してEGRクーラ22入口に接続されたEGRクーラ入口側流路48Aと、EGRクーラ22出口とポンプ吸入ポート47とを接続するEGRクーラ出口側流路48Bとを備えている。また、EGRクーラ入口側流路48Aには、冷却水をエンジンオイルとの間で熱交換させる水冷式のオイルクーラ35及び、EGRクーラ22に流入する冷却水を昇温する昇温装置50が介装されている。なお、オイルクーラ35及び、昇温装置50は、EGRクーラ出口側流路46Bに設けられてもよい。
The EGR cooler side cooling
図2は、昇温装置50の一例を示す模式図である。図2に示す昇温装置50は、ヒータ式の昇温装置により構成されている。ヒータ式の昇温装置は、例えば、電気式の電熱ヒータ51を備え、電熱ヒータ51がニクロム線等の電気抵抗の高い金属線に電流を流して発熱させる。オルタネータ、発電機52等により発電された電力、及び/又はバッテリに蓄えられた電力を、ECU64により制御されるコントローラ53を介して昇温装置50に通電させ、昇温装置50を発熱させる。なお、コントローラ53は、ECU64の機能要素の一部として、ECU64と一体に設けられてもよい。
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of the
図3は、昇温装置50の他の一例を示す模式図である。図3に示す昇温装置50は、排気熱式の昇温装置により構成されている。排気熱式の昇温装置50は、排気ガスの有している熱量を利用して冷却水を昇温させる昇温装置である。より具体的には、排気熱式の昇温装置50は、排気ガスの排気熱を回収する排気熱回収器54と、EGRクーラ側冷却水流路48を流れる冷却水と冷媒との熱交換を行う熱交換器55と、排気熱回収器54と熱交換器55との間で冷媒を循環させる冷媒循環流路56と、冷媒循環流路56上に設けられ且つECU64により制御される冷媒ポンプ57と、を備えている。
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating another example of the
排気熱回収器54は、例えば、排気ガス流路に配置された触媒(例えば、三元触媒やSCR触媒)の下流側の配管に沿うように配置される。冷間始動時において、排気ガスの温度低下により触媒の活性化を妨げないように、触媒の下流側に配置される。このような機構により、排気熱回収器54が排気ガスの排気熱を回収し、冷媒循環流路56上の冷媒と熱交換を行う。冷媒ポンプ57が冷媒を冷媒循環流路56内で循環させ、熱交換器55において冷媒とEGRクーラ側冷却水流路48を流れる冷却水との熱交換を行う。従って、EGRクーラ側冷却水流路48を流れる冷却水を排気ガスの熱量(熱エネルギー)によって昇温することができる。
For example, the exhaust
図4は、昇温装置50の他の一例を示す模式図である。図4に示す昇温装置50は、潜熱蓄熱器式の昇温装置により構成されている。蓄熱器式の昇温装置50は、エンジンEが暖機状態にある場合に冷却水が有している熱量を例えば潜熱蓄熱器58等の蓄熱器に蓄熱しておき、エンジンEの始動時に、ECU64に接続されたコントローラ59の制御により放熱することによって冷却水を昇温させる昇温装置とすることができる。なお、コントローラ59は、ECU64の機能要素の一部として、ECU64と一体に設けられてもよい。
FIG. 4 is a schematic diagram showing another example of the
図5は、昇温装置50の他の一例を示す模式図である。図5に示す温装置50は、別の蓄熱器式の昇温装置により構成されている。蓄熱器式の昇温装置50は、エンジンEが暖機状態にある場合に冷却水又は排気ガスが有している熱量を蓄積する蓄熱器60と、EGRクーラ側冷却水流路48を流れる冷却水と冷媒との熱交換を行う熱交換器61と、蓄熱器60と熱交換器61との間で冷媒を循環させる冷媒循環流路62と、冷媒循環流路62上に設けられた冷媒ポンプ63と、を備えている。
FIG. 5 is a schematic diagram showing another example of the
蓄熱器60は、ECU64に接続されたコントローラ66の制御指令を受けて制御され、放熱するようになっている。よって、蓄熱器60が冷却水又は排気ガスの熱量を蓄積し、冷媒循環流路62上の冷媒と熱交換を行う。冷媒ポンプ63が冷媒を冷媒循環流路62内で循環させ、熱交換器61において冷媒とEGRクーラ側冷却水流路48を流れる冷却水との熱交換を行う。従って、EGRクーラ側冷却水流路48を流れる冷却水を蓄熱器60に蓄熱された熱量によって昇温することができる。なお、蓄熱器60は、例えば過去のエンジン動作時に蓄積した排気ガス又は冷却水の熱量を放熱するため、例えば、排気ガス流路又は冷却水回路のいずれの場所に配置されてもよい。また、コントローラ66は、ECU64の機能要素の一部として、ECU64と一体に設けられてもよい。
The heat accumulator 60 is controlled in response to a control command from a
次に、図6〜8に基づいて、本実施形態に係るエンジン冷却システムの冷却水温度に応じた流路切り替え動作について説明する。 Next, the flow path switching operation according to the coolant temperature of the engine cooling system according to the present embodiment will be described based on FIGS.
図6は、エンジンEの始動時に、冷却水温度Twが所定のEGR導入閾値温度Tthvよりも低い場合の冷却水の流れを説明する図である。本実施形態において、EGR導入閾値温度Tthvは、排気露点温度(例えば、約50℃)であり、冷却水温Twがそれ未満の温度領域においては、EGRクーラ22にてEGRガスから凝縮水を生成させ得る温度閾値として設定されている。
6, at the start of the engine E, the cooling water temperature T w is a diagram explaining the flow of cooling water is lower than the predetermined EGR introduction threshold temperature T THV. In this embodiment, EGR introduction threshold temperature T THV is exhaust dew point temperature (e.g., about 50 ° C.), the cooling water temperature T w is less temperature range, the condensed water from the EGR gas in the
冷却水温TwがEGR導入閾値温度Tthvよりも低い場合、ECU64(図1参照)からの指令に応じてヒータコア側開閉バルブ37及び、バイパス側開閉バルブ38が閉弁される。すなわち、図6中に実線で示すように、ウォータポンプ33により圧送される冷却水は、ポンプ吐出ポート41から、オイルクーラ35及び、昇温装置50が介装されたEGRクーラ入口側流路48A→EGRクーラ22→EGRクーラ出口側流路48B→ポンプ吸入ポート47の順に循環される。この状態で、昇温装置50により冷却水を昇温することで、冷却水温Twは早期にEGR導入閾値温度Tthvまで上昇し、EGRガスの早期導入が図られるようになっている。また、昇温された冷却水をオイルクーラ35によりエンジンオイルとの間で熱交換させて、エンジンオイルの昇温を促進させることで、エンジンフリクションが効果的に低減されるようになっている。
If the cooling water temperature T w is lower than the EGR introduction threshold temperature T THV, heater core on-off
図7は、冷却水温TwがEGR導入閾値温度Tthv以上、且つ、エンジンEの暖機温度(例えば、約80℃)に達するまでの間の冷却水の流れを説明する図である。冷却水温TwがEGR導入閾値温度Tthvに達すると、ECU64(図1参照)からの指令に応じてヒータコア側開閉バルブ37及び、バイパス側開閉バルブ38が閉弁から開弁に切り替えられる。また、冷却水温Twが暖機温度に達するまでの間は、サーモスタット34により、冷却水はラジエータ32を迂回するバイパス流路45に流通される。
7, the cooling water temperature T w is EGR introduction threshold temperature T THV or more, and, the warm-up temperature of the engine E (e.g., about 80 ° C.) is a diagram illustrating the flow of cooling water until reached. When the cooling water temperature T w reaches the EGR introduction threshold temperature T THV, ECU 64 and the heater core on-off
すなわち、図7中に実線で示すように、ウォータポンプ33により圧送される冷却水は、(1)ポンプ吐出ポート41から、ウォータジャケット42→ラジエータ入口側流路43→サーモスタット34→バイパス流路45→ポンプ吸入ポート47の順に流れる流路、(2)ラジエータ入口側流路43から、ヒータコア入口側流路46A→ヒータコア31→ヒータコア出口側流路46B→ポンプ吸入ポート47の順に流れる流路、及び、(3)ポンプ吐出ポート41から、オイルクーラ35及び、昇温装置50が介装されたEGRクーラ入口側流路48A→EGRクーラ22→EGRクーラ出口側流路48B→ポンプ吸入ポート47の順に流される計3つの流路を循環される。
That is, as shown by the solid line in FIG. 7, the cooling water pumped by the
図8は、冷却水温Twが暖機温度(例えば、約80℃)に達した状態における冷却水の流れを説明する図である。冷却水温Twが暖機温度に達すると、冷却水の流路はサーモスタット34によりバイパス流路45からラジエータ入口側流路43に切り替えられる。すなわち、図8中に実線で示すように、ウォータポンプ33により圧送される冷却水は、(1)ポンプ吐出ポート41から、ウォータジャケット42→ラジエータ入口側流路43→ラジエータ32→ラジエータ出口側流路44→ポンプ吸入ポート47の順に流れる流路、(2)ラジエータ入口側流路43から、ヒータコア入口側流路46A→ヒータコア31→ヒータコア出口側流路46B→ポンプ吸入ポート47の順に流れる流路、及び、(3)ポンプ吐出ポート41から、オイルクーラ35及び、昇温装置50が介装されたEGRクーラ入口側流路48A→EGRクーラ22→EGRクーラ出口側流路48B→ポンプ吸入ポート47の順に流される計3つの流路を循環される。
8, the cooling water temperature T w is the warm-up temperature (e.g., about 80 ° C.) is a diagram illustrating the flow of cooling water in the state has been reached. When the cooling water temperature T w reaches the warm-up temperature, the flow path of the cooling water is switched from the
次に、図9に基づいて、本実施形態のエンジン冷却システムの制御フローを説明する。本制御はエンジンEの始動(イグニッションスイッチのキースイッチONによる始動又は所謂アイドリングストップの機能解除によるエンジンEの始動)と同時にスタートする。 Next, the control flow of the engine cooling system of the present embodiment will be described based on FIG. This control starts simultaneously with the start of the engine E (starting by turning on the key switch of the ignition switch or starting the engine E by releasing the so-called idling stop function).
ステップS100では、EGRクーラ側冷却水温センサ65又は、エンジン側冷却水温センサ39によって検出される冷却水温Tw0がEGR導入閾値温度Tthv未満にあるか否かが判定される。冷却水温Tw0がEGR導入閾値温度Tthv未満の場合(肯定)、本制御はステップS110に進む。一方、冷却水温Tw0がEGR導入閾値温度Tthv以上の場合(否定)、本制御は終了する。なお、当該判定に用いるセンサ値は、各水温センサ65,39のセンサ値に限定されず、図示しないエンジンオイル温度センサのセンサ値を用いてもよい。
At step S100, EGR cooler-side cooling
ステップS110では、ECU64からの指令に応じてヒータコア側開閉バルブ37及び、バイパス側開閉バルブ38が閉弁され、且つ、昇温装置50により冷却水を昇温する「冷却水昇温制御」が実施される。
In step S110, the heater core side opening / closing
ステップS120では、EGRクーラ側冷却水温センサ65によって検出されるEGRクーラ22出口の冷却水温Tw1がEGR導入閾値温度Tthvに達しているか否かが判定される。冷却水温Tw1がEGR導入閾値温度Tthvに達している場合(肯定)、本制御はステップS130に進み、ECU64からの指令に応じてEGRバルブ24を開弁することで、EGRガスの導入が開始される。一方、冷却水温Tw1がEGR導入閾値温度Tthvに達していない場合(否定)、本制御はステップS110に戻され、「冷却水昇温制御」が継続される。
In step S120, whether or not the cooling water temperature T w1 of the
ステップS140では、エンジン側冷却水温センサ39によって検出されるウォータジャケット42出口の冷却水温Tw2がEGR導入閾値温度Tthv以上にあるか否かが判定される。冷却水温Tw2がEGR導入閾値温度Tthv未満の場合(否定)、本制御はステップS110に戻され、「冷却水昇温制御」が継続される。すなわち、EGRガスの導入開始後に、エンジン側冷却水流路40内の冷却水温Tw2がEGR導入閾値温度Tthv以上になるまでは、「冷却水昇温制御」を継続することで、エンジン側冷却水流路40からEGRクーラ側冷却水流路48に低温冷却水が流れ込むことを効果的に防止できるようになっている。
In step S140, whether or not the cooling water temperature T w2 of the
ステップS140の判定において、冷却水温Tw2がEGR導入閾値温度Tthv以上の場合(肯定)、本制御はステップS150に進み、「冷却水昇温制御」を終了する。すなわち、ヒータコア側開閉バルブ37及び、バイパス側開閉バルブ38が開弁され、且つ、昇温装置50による冷却水の昇温を停止して、その後、本制御は終了される。なお、エンジンEの早期暖機を優先する場合は、ステップS150にて、各バルブ37,38を開弁しつつ、昇温装置50による冷却水の昇温を冷却水温Tw2が暖機温度に達するまで、或は、図示しないエンジンオイル温度センサのセンサ値が所定のオイル暖機温度(例えば、約90℃)に達するまで継続させてもよい。
In the determination of step S140, when the cooling water temperature T w2 is more EGR introduction threshold temperature T THV (Yes), the control proceeds to step S150, the ends "Cooling MizuNoboru temperature control". That is, the heater core side opening / closing
以上詳述したように、本実施形態のエンジン冷却システムによれば、エンジンEの始動時に、冷却水温がEGRガスの冷却により凝縮水を発生させ得るEGR導入閾値温度Tthv未満の場合には、エンジン側冷却水流路40内の冷却水を停止させると共に、EGR側冷却水流路48に冷却水を循環させ、さらに、EGR側冷却水流路48内を循環する冷却水を昇温装置50により昇温する「冷却水昇温制御」が実施されるようになっている。これにより、図10の特性線Aに示すように、冷却水をEGR導入閾値温度Tthvまで上昇させるのに要する時間(t1参照)が、昇温制御を行わない特性線Bに示す従来技術の時間(t2参照)に比べて、効果的に短縮されるようになり、EGRガスの早期導入が可能になることで、排気エミッション性能を確実に向上することができる。
As described above in detail, according to the engine cooling system of the present embodiment, when the engine E is started, when the cooling water temperature is lower than the EGR introduction threshold temperature T thv that can generate condensed water by cooling the EGR gas, The cooling water in the engine side cooling
また、EGR側冷却水流路48を、オイルクーラ35、昇温装置50及びEGRクーラ22のみが介装された短い流路で構成することで、冷却水の外気への放熱量を抑制することが可能となり、昇温時に長い流路を用いる上記特許文献1記載の技術に比べ、特に冷間始動時においても、冷却水の昇温時間を確実に短縮することができる。
Further, by configuring the EGR side cooling
また、EGR側冷却水流路48にオイルクーラ35を設け、昇温された冷却水をオイルクーラ35によりエンジンオイルとの間で熱交換させて、エンジンオイルの早期昇温を促進させることで、エンジンフリクションが効果的に低減されるようになり、冷間時の燃費性能を確実に向上することができる。
Further, an
[第二実施形態]
次に、図11に基づいて、本発明の第二実施形態に係るエンジン冷却システムを説明する。第二実施形態は、第一実施形態において、ヒータコア側冷却水46A,Bを省略すると共に、ヒータコア31をEGRクーラ22よりも下流側のEGRクーラ出口側流路48Bに配置したものである。このように構成することで、EGRクーラ22を流れる冷却水の昇温を図りつつ、室内ヒータの早期使用も可能にすることができる。また、ヒータコア側開閉バルブ37を廃止して、「冷却水昇温制御」に用いるバルブをバイパス側開閉バルブ38の一個のみにすることで、装置全体の簡素化及び、コストの削減を図ることができる。
[Second Embodiment]
Next, based on FIG. 11, the engine cooling system which concerns on 2nd embodiment of this invention is demonstrated. In the second embodiment, in the first embodiment, the heater core side cooling waters 46 </ b> A and B are omitted, and the
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。 In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, In the range which does not deviate from the meaning of this invention, it can change suitably and can implement.
例えば、ヒータコア側開閉バルブ37及びバイパス側開閉バルブ38の少なくとも一方を、冷却水温がEGR導入閾値温度Tthv未満の場合に閉弁すると共に、冷却水温がEGR導入閾値温度Tthv以上になると開弁するサーモスタットにより構成してもよい。
For example, at least one of the heater core on-off
また、エンジンEはディーゼルエンジンに限定されず、例えばガソリンエンジン等の他のエンジンにも広く適用することが可能である。 The engine E is not limited to a diesel engine, and can be widely applied to other engines such as a gasoline engine.
10 エンジンシステム
20 EGR装置
21 EGR流路
22 EGRクーラ
24 EGRバルブ
30 エンジン冷却システム
31 ヒータコア
32 ラジエータ
33 ウォータポンプ
34 サーモスタット
35 オイルクーラ
37 ヒータコア側開閉バルブ(バルブ)
38 バイパス側開閉バルブ(バルブ)
39 エンジン側冷却水温センサ(温度センサ)
40 エンジン側冷却水流路(エンジン側流路)
41 ポンプ吐出ポート
42 ウォータジャケット(エンジン側流路)
43 ラジエータ入口側流路(エンジン側流路)
44 ラジエータ出口側流路(エンジン側流路)
45 バイパス流路(エンジン側流路)
46A ヒータコア入口側流路(エンジン側流路)
46B ヒータコア出口側流路(エンジン側流路)
47 ポンプ吸入ポート
48 EGRクーラ側冷却水流路(EGRクーラ側流路)
48A EGRクーラ入口側流路(EGRクーラ側流路)
48B EGRクーラ出口側流路(EGRクーラ側流路)
50 昇温装置
64 ECU(制御部)
65 EGRクーラ側冷却水温センサ(温度センサ)
DESCRIPTION OF
38 Bypass side open / close valve (valve)
39 Engine side coolant temperature sensor (temperature sensor)
40 Engine-side cooling water flow path (engine-side flow path)
41
43 Radiator inlet side flow path (engine side flow path)
44 Radiator outlet side flow path (engine side flow path)
45 Bypass passage (engine side passage)
46A Heater core inlet side flow path (engine side flow path)
46B Heater core outlet side flow path (engine side flow path)
47
48A EGR cooler inlet side channel (EGR cooler side channel)
48B EGR cooler outlet channel (EGR cooler channel)
50
65 EGR cooler cooling water temperature sensor (temperature sensor)
Claims (10)
前記ポンプの吐出ポートから、少なくとも前記エンジンを介して前記ポンプの吸入ポートに接続されて冷却水を流通させるエンジン側流路と、
前記ポンプの吐出ポートから、EGRクーラを介して前記ポンプの吸入ポートに接続されて冷却水を流通させるEGRクーラ側流路と、
前記EGRクーラ側流路に設けられて、前記エンジンの潤滑油を冷却水と熱交換させるオイルクーラと、
前記エンジン側流路又は前記EGRクーラ側流路の少なくとも一方の流路を流れる冷却水の温度を取得する温度センサと、
前記エンジン側流路を開閉可能なバルブと、
前記EGRクーラ側流路を流れる冷却水を昇温可能な昇温装置と、
前記温度センサにより取得される冷却水の温度がEGRガスの冷却により凝縮水を生成させ得る所定の閾値温度未満の場合に、前記バルブを閉弁させて前記エンジン側流路の冷却水の流れを停止させると共に、前記EGR側流路に冷却水を流通させ、且つ、前記昇温装置を作動させて前記EGR側流路を流れる冷却水を昇温する昇温制御を実施する制御部と、を備える
ことを特徴とするエンジン冷却システム。 A pump for pumping engine coolant,
An engine-side flow path that is connected to the suction port of the pump through at least the engine from the discharge port of the pump and distributes cooling water;
An EGR cooler-side flow passage that is connected to the suction port of the pump through an EGR cooler and distributes cooling water from the discharge port of the pump;
An oil cooler provided in the EGR cooler side flow path for exchanging heat of the lubricating oil of the engine with cooling water;
A temperature sensor for acquiring a temperature of cooling water flowing through at least one of the engine side flow path or the EGR cooler side flow path;
A valve capable of opening and closing the engine side flow path;
A temperature raising device capable of raising the temperature of the cooling water flowing through the EGR cooler side flow path;
When the temperature of the cooling water acquired by the temperature sensor is lower than a predetermined threshold temperature at which condensed water can be generated by cooling the EGR gas, the valve is closed to flow the cooling water in the engine side flow path. And a controller for performing temperature rise control for causing the cooling water to flow through the EGR side flow path and operating the temperature raising device to raise the temperature of the cooling water flowing through the EGR side flow path. An engine cooling system comprising:
前記制御部は、前記昇温制御の実施により前記クーラ出口温度センサで取得される冷却水の温度が前記閾値温度に達すると、前記EGRクーラへのEGRガスの導入を開始させる
請求項1に記載のエンジン冷却システム。 The temperature sensor is a cooler outlet temperature sensor disposed in the EGR cooler side flow path downstream of the EGR cooler;
The said control part starts introduction | transduction of EGR gas to the said EGR cooler, if the temperature of the cooling water acquired with the said cooler exit temperature sensor by implementation of the said temperature rising control reaches the said threshold temperature. Engine cooling system.
前記制御部は、前記EGRガスの導入開始から前記エンジン出口温度センサで取得される冷却水の温度が前記閾値温度を超えるまでは、前記昇温制御を継続させる
請求項2に記載のエンジン冷却システム。 As the temperature sensor, further comprising an engine outlet temperature sensor disposed in the engine side flow path downstream of the engine,
The engine cooling system according to claim 2, wherein the control unit continues the temperature increase control until the temperature of the cooling water acquired by the engine outlet temperature sensor from the start of introduction of the EGR gas exceeds the threshold temperature. .
前記エンジン側流路と前記バイパス流路との分岐部には、前記エンジンを通過した冷却水の温度が前記閾値温度よりも高い所定の暖機温度に達するまでは、冷却水を前記ラジエータから迂回させて前記バイパス流路に流通させるサーモスタットが設けられ、
前記バルブが前記バイパス流路に設けられた
請求項1から3の何れか一項に記載のエンジン冷却システム。 The engine side flow path further includes a radiator that cools cooling water flowing through the engine side flow path by heat exchange with outside air, and a bypass flow path that branches from between the engine and the radiator to bypass the radiator. Prepared,
The branch of the engine side flow path and the bypass flow path bypasses the cooling water from the radiator until the temperature of the cooling water that has passed through the engine reaches a predetermined warm-up temperature that is higher than the threshold temperature. A thermostat is provided for circulation to the bypass flow path,
The engine cooling system according to any one of claims 1 to 3, wherein the valve is provided in the bypass flow path.
前記バルブが前記バイパス流路及び前記ヒータコア側流路の少なくとも一方に設けられた
請求項4に記載のエンジン冷却システム。 The engine-side flow path further includes a heater core-side flow path that is branched from between the engine and the thermostat and in which a heater core that raises the temperature of the air with heat of cooling water is interposed.
The engine cooling system according to claim 4, wherein the valve is provided in at least one of the bypass channel and the heater core side channel.
請求項1から4の何れか一項に記載のエンジン冷却システム。 The engine cooling system according to any one of claims 1 to 4, wherein a heater core that raises the temperature of the air with heat of cooling water is interposed in the EGR cooler side flow path downstream of the EGR cooler.
請求項1から6の何れか一項に記載のエンジン冷却システム。 The engine cooling system according to any one of claims 1 to 6, wherein the temperature raising device is disposed in the EGR cooler side flow path upstream of the EGR cooler.
請求項1から7の何れか一項に記載のエンジン冷却システム。 The engine cooling system according to any one of claims 1 to 7, wherein the temperature raising device is a heater type temperature raising device.
請求項1から7の何れか一項に記載のエンジン冷却システム。 The engine cooling system according to any one of claims 1 to 7, wherein the temperature raising device is an exhaust heat type temperature raising device.
請求項1から7の何れか一項に記載のエンジン冷却システム。 The engine cooling system according to any one of claims 1 to 7, wherein the temperature raising device is a regenerator type temperature raising device.
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