JP4140400B2 - Ｅｇｒ冷却装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンのＥＧＲ（排気再循環）ガスを冷却するＥＧＲ冷却に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンの排気中に含まれている窒素酸化物（ＮＯx ）の量を低減させるための手段としてＥＧＲがある。これは、エンジンの排気通路から排気の一部を取り出して吸気通路へ還流させることにより、シリンダ内の燃焼ガス温度を低下させて、ＮＯx の生成を抑制するものである。ＥＧＲによりＮＯx の生成が抑制される理由として、シリンダ内の空気の一部が、排気中のＣＯ２、Ｈ２Ｏなどと置き換わることにより気体の熱容量が増大し、これにより燃焼ガスの温度上昇が抑えられること、および空気過剰率が低下する、つまり吸気中の酸素濃度が低下することによりＮＯＸ生成が抑制されることが挙げられる。
【０００３】
この場合、再循環される排気（以降、ＥＧＲガスと書く）を、予め何らかの冷却手段により温度を下げて、エンジンの吸気通路へ還流させれば、ＥＧＲによるＮＯx低減効果をさらに高めることができる。
【０００４】
このため、エンジンの冷却水を用いてＥＧＲガス温度を下げる、いわゆる水冷式のＥＧＲクーラが提案されている。
【０００５】
ところで、エンジンのアイドリング中あるいは、始動直後等の排気温度が低い場合、排気中における炭化水素の濃度が高く、これらの成分がＥＧＲクーラ内のＥＧＲガス通路内壁に付着・堆積して、ＥＧＲクーラの冷却性能が低下する可能性がある。
【０００６】
この問題を解決するために、ＥＧＲクーラと並列にバイパス管路を設けるとともに、ＥＧＲクーラの遮断およびバイパス管路の連通とＥＧＲクーラの連通およびバイパス管路の遮断とを切替える管路切替え弁を設け、エンジンの排気温度が低いときは、ＥＧＲガスを、ＥＧＲクーラを通さずに上述のバイパス通路を通して吸気通路へ還流させる技術が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−２８０５６５号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の特開平１１−２８０５６５号公報に開示されるＥＧＲ装置においては、ＥＧＲクーラのほかに、バイパス管路、管路切替え弁等が必要になる。これらの追加部品を車両のエンジンルーム内に配置するのは非常に困難であり、組付け工数が増大するという問題がある。
【０００９】
本発明は、このような問題に鑑みて成されたものであり、その目的は、ＥＧＲ冷却装置の構成に工夫を凝らして、組付け作業性に優れるＥＧＲ冷却装置を提供することにある。
【００１０】
本発明の請求項１に記載のＥＧＲ冷却装置は、エンジンの排気通路と吸気通路を結ぶＥＧＲ通路途中に設けられ且つその内部にエンジンの冷却水の一部を通過させてＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラと、ＥＧＲクーラへの冷却水の導入および遮断を切替える冷却水切替え弁とを備えるＥＧＲ冷却装置であって、ＥＧＲクーラは、ＥＧＲガスが流れる第１通路と、第１通路と平行に設けられＥＧＲガスが流れる第２通路と、第１通路の連通および遮断を切替える第１切替え弁と、第２通路の連通および遮断を切替える第２切替え弁とを備え、第１通路の流通抵抗は第２通路の流通抵抗よりも大きく、冷却水切替え弁によるＥＧＲクーラへの冷却水の導入遮断時には、第２切替え弁により第２通路が連通され且つ第１切替え弁により第１通路が遮断される構成としている。
【００１１】
上述の構成によれば、エンジンの運転中、ＥＧＲクーラに冷却水が導入されない時には第２通路が連通状態となり、ＥＧＲガスはＥＧＲクーラの第２通路を流れて吸気通路に至る。このとき、第２通路を流れるＥＧＲガスとエンジン冷却水間での熱交換がほんど行われずＥＧＲガスの温度はほとんど低下しない。すなわち、第２通路は、従来のＥＧＲ冷却装置におけるバイパス通路としての機能を果たすことができる。一方、ＥＧＲクーラに冷却水が導入される時に第１切替え弁により第１通路を連通させれば、ＥＧＲガスは第１通路を通過中に冷却水との熱交換により温度が低下する。すなわち、第１通路は、従来のＥＧＲ冷却装置におけるＥＧＲクーラの機能を果たすことになる。
【００１２】
これにより、従来のＥＧＲ冷却装置においてＥＧＲクーラとは別の独立した部品であったバイパス通路および通路切替え弁を、ＥＧＲクーラ内に一体的に内蔵させ、これらを1つの部品とすることができる。したがって、ＥＧＲ冷却装置のエンジンへの組付け工数を大幅に低減することができる。
【００１３】
また、本発明の請求項１に記載のＥＧＲ冷却装置においては、第１通路および第２通路それぞれの連通・遮断を独立して制御可能できるので、エンジンの中・高負荷時において、第１通路および第２通路の両方にＥＧＲガスを流すことも可能である。これにより、従来のＥＧＲ冷却装置ではＥＧＲクーラ使用時、すなわちＥＧＲガス冷却時においてはＥＧＲガスが流れないバイパス通路をＥＧＲガス冷却に利用することができる。したがって、従来のＥＧＲ冷却装置ではエンジン始動時等短時間のみ使用していた、言い換えると稼動率が低かったバイパス通路をＥＧＲガスの冷却のためにも利用することで、ＥＧＲ冷却装置全体の体格を小さくすることができる。また、第１通路の流通抵抗を第２通路の流通抵抗よりも大きい構成とすることにより、第１通路におけるＥＧＲガスから冷却水への放熱量を増大して、ＥＧＲクーラの冷却効率（第１通路の単位表面積当りの放熱量）を増大する、言い換えるとＥＧＲクーラを小型化することができる。
【００１４】
本発明の請求項２に記載のＥＧＲ冷却装置は、前記第１切替え弁は弁開度を連続的に制御可能である構成としている。これにより、エンジンの中・高負荷域運転状態において、ＥＧＲガスを冷却しつつエンジンに吸入させるＥＧＲガス流量を調節することができる。したがって、従来のＥＧＲ冷却装置において、ＥＧＲクーラの下流側に接続されてエンジンに吸入させるＥＧＲガス流量を調節する、いわゆるＥＧＲバルブを廃止して、ＥＧＲ冷却装置の組付け工数を低減できる。この場合、本発明の請求項３に記載のＥＧＲ冷却装置のように、第１切替え弁および第２切替え弁は弁開度を連続的に制御可能である構成とすれば、エンジンに吸入させるＥＧＲガス流量の調節をよりきめ細かく行うことができる。
【００１５】
本発明の請求項４に記載のＥＧＲ冷却装置は、第１通路および第２通路はＥＧＲガス流動方向と直交する方向における断面形状が同一の管状部材から形成される構成としている。
【００１６】
一般に、ＥＧＲガスを第２通路に流す、言い換えるとＥＧＲガスを冷却しないのは、エンジンの運転状態が低速・低負荷域の場合である。すなわちＥＧＲガス流量が少ない状態である。したがって、第１通路の断面積は第２通路の断面積よりも大きく設定されている。そこで、ＥＧＲクーラにおいて、第１通路および第２通路を同一の管状部材から形成するとともに、第１通路の断面積および第２通路の断面積がそれぞれ所定値となるように各通路に用いる管状部材の本数を決定すれば、管状部材を製作するための型を複数種類準備しなくてよいので、ＥＧＲクーラの製作コストを低減することができる。
【００１８】
本発明の請求項５に記載のＥＧＲ冷却装置は、第１通路を形成する管状部材はその内部に熱交換促進用のインナーフィンを備え、第２通路にはインナーフィンが無い構成としている。これにより、第１通路におけるＥＧＲガスから冷却水への放熱量を増大してＥＧＲクーラの冷却効率（第１通路の単位表面積当りの放熱量）を増大する、言い換えるとＥＧＲクーラを小型化することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態によるＥＧＲ冷却装置２を、自動車用エンジンに搭載されるＥＧＲシステム１００に適用した場合を例に図に基づいて説明する。
【００２０】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態によるＥＧＲ冷却装置２が適用されるＥＧＲシステム１００の全体構成を説明する模式図である。
【００２１】
図２は、本発明の第１実施形態によるＥＧＲ冷却装置２におけるＥＧＲクーラ３の断面図である。
【００２２】
図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【００２３】
ＥＧＲシステム１００は、図１に示すように、エンジン１の排気通路４と吸気通路５をＥＧＲ通路６により連通させて、エンジンの排気の一部を吸気通路５に還流させる、つまりエンジンのシリンダ内に吸入させるものである。そして、吸気通路５に還流される排気、すなわちＥＧＲガス流量がエンジン１の運転状態（回転数、負荷等）に応じて最適な流量となるように、主には後述する切替え弁３３の弁開度を調節している。通常、ＥＧＲ通路６は、吸気通路５のエアクリーナ１１の下流側に開口・接続している。
【００２４】
ＥＧＲ冷却装置２は、図１に示すように、ＥＧＲ通路６の途中に設けられるＥＧＲクーラによりＥＧＲガスを冷却し、吸気通路５に還流されるＥＧＲガスの温度を下げるためのものである。
【００２５】
ＥＧＲ冷却装置２は、ＥＧＲ通路６の途中に設けられエンジン冷却水によりＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ３と、エンジン１の冷却水通路１２から冷却水をＥＧＲクーラ３まで導入する冷却水導入管路８と、冷却水導入管路８の途中に設けられ冷却水導入管路８の連通・遮断を切替える冷却水切替え弁９とから構成されている。そして、ＥＧＲクーラ３は、ＥＧＲガスが流れる第１通路であるメイン通路３１と、メイン通路３１と並列に設けられＥＧＲガスが流れる第２通路であるバイパス通路３２と、メイン通路３１の連通・遮断を切替える第１切替え弁である切替え弁３３と、バイパス通路３２の連通・遮断を切替える第２切替え弁である切替え弁３４とを備えている。
【００２６】
エンジン１の冷却水回路において、ウォータポンプ１４により加圧された冷却水は、図１中の矢印で示すように、エンジン１内を循環した後、冷却水通路１２を経てラジエータ１３に流入し冷却される。そして、冷却水通路２１を経てウォータポンプ１４に吸入され加圧されて再びエンジン1内に送られる。
【００２７】
一方、図１に示すように、ＥＧＲクーラ３の冷却水入口３ｃは冷却水導入通路８ａを介してエンジン１の冷却水通路１２に連通するとともに、ＥＧＲクーラ３の冷却水出口３ｄは冷却水流出通路８ｂを介してエンジン１の冷却水通路２１に連通している。これにより、エンジン１からラジエータ１３に向かう冷却水の一部が、冷却水導入通路８ａを経てＥＧＲクーラ３に至りウォータジャケット３５を通過し、冷却水流出通路８ｂを経て冷却水通路２１に合流してウォータポンプ１４に吸入される。
【００２８】
また、冷却水導入通路８ａの途中には、図１に示すように、冷却水切替え弁９が設けられている。冷却水切替え弁９は、電磁弁を備えて電気的に制御され、冷却水導入管路８の連通・遮断を切替えることによりＥＧＲクーラ３への冷却水の導入・遮断を制御している。
【００２９】
次に、本発明の第１実施形態によるＥＧＲ冷却装置２のＥＧＲクーラ３の構成について説明する。
【００３０】
ＥＧＲクーラ３の本体部３９は、耐熱性および耐腐食性に優れる材質、たとえばステンレス鋼等から形成されている。ＥＧＲクーラ３本体部３９の一端側（図２の左側）には、図２に示すように、ガス入口３ａが設けられ、他端側（図２の右下側）にはガス出口３ｂが設けられている。したがって、ＥＧＲガスは、図２中の矢印で示すように、ガス入口３ａからＥＧＲクーラ３に入り、ガス出口３ｂからＥＧＲクーラ３から流出する。
【００３１】
ＥＧＲクーラ３は、ＥＧＲガスが流れる通路として、図２に示すように、メイン通路３１およびメイン通路３１と並列に設けられるバイパス通路３２を備えている。ＥＧＲガスは、メイン通路３１内およびバイパス通路３２内を図２の矢印で示す方向に流れる。メイン通路３１およびバイパス通路３２はステンレス鋼により管状に形成されており、ＥＧＲガス流動方向（図２の左右方向）と直交する方向における両通路３１、３２の断面形状は、図３に示すように同一である。また、メイン通路３１の内部には、図３に示すように、インナーフィン３１ａが装着されている。このインナーフィン３１ａにより、メイン通路３１におけるＥＧＲガスから冷却水への放熱量を増大させている。なお、本発明の第１実施形態によるＥＧＲ冷却装置２のＥＧＲクーラは、メイン通路３１を６本、バイパス通路３２を３本備えている。メイン通路３１およびバイパス通路３２の両端部には、エンドプレート３６ａ、３６ｂが、ろう付け又は溶接等により気密的に取り付けられている。
【００３２】
すなわち、本体部３９、両通路３１、３２の外周、エンドプレート３６ａおよび３６ｂにより取囲まれる空間が、冷却水が流れるウォータジャケット３５となる。本体部３９には、ウォータジャケット３５に対応して、図２に示すように、冷却水入口３ｃおよび冷却水出口３ｄが設けられている。冷却水が、冷却水入口３ｃからウォータジャケット３５内に流入し、ウォータジャケット３５内を冷却水出口３ｄに向かって流れることにより、メイン通路３１およびバイパス通路３２内を流れるＥＧＲガスと冷却水との間で熱交換が行われる。つまりＥＧＲガスが冷却される。
【００３３】
メイン通路３１およびバイパス通路３２の下流側（図２の右側）のエンドプレート３６ｂの下流側（図２の右側）には、図２に示すように、弁座板３８が配置されている。弁座板３８は、耐熱性、耐摩耗性に優れる材質、たとえばニッケル、モリブデン等を含有する合金鋼から形成されている。弁座板３８には、後述する切替え弁３３、３４が着座する弁座部３８ａ、３８ｂが形成されている。
【００３４】
エンドプレート３６ｂと弁座板３８の間には、図２に示すように、仕切り板３７が配設されている。仕切り板３７は、エンドプレート３６ｂと弁座板３８の間において、メイン通路３１とバイパス通路３２の間の連通を遮断している。
【００３５】
弁座板３８の下流側（図２の右側）には、図２に示すように、メイン通路３１の連通・遮断を切替える第１切替え弁である切替え弁３３、およびバイパス通路３２の連通・遮断を切替える第２切替え弁である切替え弁３４が取り付けられている。
【００３６】
切替え弁３３、３４は、動力源として、たとえばステッピングモータあるいはリニアソレノイド等が用いられ、弁開度、すなわち弁体３３ａ、弁体３４ａのリフト（図２中における左右方向の位置）を連続的に制御できる方式のものである。つまり、全閉位置および全開位置だけでなく、全閉位置−全開位置間の任意の位置に保持可能な構造のものである。
【００３７】
これにより、コントローラ１０により切替え弁３３あるいは切替え弁３４のどちらか一方の弁開度を制御する、または切替え弁３３および切替え弁３４の両方の弁開度を同時に制御して、吸気通路５に還流されるＥＧＲガス流量を制御することが可能となる。
【００３８】
切替え弁３３の弁体３３ａが弁座板３８の弁座部３８ａに着座すると、メイン通路３１が遮断され、弁体３３ａが弁座部３８ａから離れる方向（図２の右方向）に所定距離移動して開放状態になると、メイン通路３１が連通状態となる。同様に、切替え弁３４の弁体３４ａが弁座板３８の弁座部３８ｂに着座すると、バイパス通路３２が遮断され、弁体３４ａが弁座部３８ｂから離れる方向（図２の右方向）に所定距離移動して開放状態になると、バイパス通路３２が連通状態となる。なお、図２は、切替え弁３３を着座状態、切替え弁３４を開放状態で示している。
【００３９】
次に、上述した構成のＥＧＲ冷却装置２が適用されるＥＧＲシステム１００の作動についてＥＧＲ冷却装置２の作動を中心に、図１の模式図に基づいて説明する。
【００４０】
ＥＧＲシステム１００において、コントローラ１０は、図１に示すように、イグニッションスイッチ１９を介してバッテリ２０から電力を供給されている。そして、エンジン１の運転状態、すなわち、各種センサ１５、１６、１７、１９により検出した検出信号に基づいて、切替え弁３３、切替え弁３４を駆動して、吸気通路５に還流されるＥＧＲガスの冷却・非冷却を制御するとともに、吸気通路５に還流されるＥＧＲガス流量を最適値に制御している。なお、本発明の第１実施形態によるＥＧＲシステム１００においては、エンジン１の運転状態を検出するためのセンサとして、冷却水温度を検出する水温センサ１５、排気温度を検出する排気温センサ１６、クランク軸（図示せず）の回転数を検出する回転数センサ１７および負荷センサ１８を用いている。ここで、負荷センサ１８として、たとえば、エンジン１の燃料噴射量センサ（図示せず）、あるいはスロットルバルブの回動位置を検出するスロットルセンサ（図示せず）等を用いることが可能である。
【００４１】
（１）エンジン１が無負荷域または極低負荷域且つ排気温度が所定値以下の場合。
【００４２】
ここで、排気温度の所定値とは、エンジンの通常運転中における排気温度より低く、エンジン１の始動直後、あるいはアイドリング運転時等において出現する値であり、エンジン毎に決定される。
【００４３】
この場合、コントローラ１０は、切替え弁３３を遮断状態に、切替え弁３４を連通状態に、冷却水切替え弁８を遮断状態にそれぞれ駆動する。さらに、吸気通路５に還流されるＥＧＲガス流量が最適値となるように切替え弁３４のバルブ開度を制御する。
【００４４】
これにより、ＥＧＲガスはＥＧＲクーラ３のバイパス通路３２を経由して吸気通路へ還流されるとともに、ＥＧＲクーラ３には冷却水が流れなくなる。バイパス通路３２にはインナーフィン３１ａが無く、ＥＧＲクーラ３に冷却水が流れないので、ＥＧＲクーラ３におけるＥＧＲガスの温度低下は極わずかとなり、エンジン１の燃焼状態を安定させることができる。また、バイパス通路３２にはインナーフィン３１ａが無いため、ＥＧＲガス中の微粒子成分、特に粘性の強い成分が付着せず、したがって、ＥＧＲクーラ３中にＥＧＲガス中の微粒子成分が付着・堆積することがない。
【００４５】
（２）エンジン１が低負荷域および中負荷域且つ排気温度が所定値を超える場合。
【００４６】
この場合、コントローラ１０は、切替え弁３３を連通状態に、切替え弁３４を遮断状態に、冷却水切替え弁８を連通状態にそれぞれ駆動する。さらに、吸気通路５に還流されるＥＧＲガス流量が最適値となるように切替え弁３３のバルブ開度を制御する。
【００４７】
これにより、ＥＧＲガスはＥＧＲクーラ３のメイン通路３１を経由して吸気通路へ還流されるとともに、ＥＧＲクーラ３のウォータジャケット３５内に冷却水が流れる。メイン通路３１にはインナーフィン３１ａ装着され、ＥＧＲクーラ３に冷却水が流れるので、ＥＧＲガスは、ＥＧＲクーラ３を通過することにより冷却されて温度が低下する。したがって、ＥＧＲシステム１００によるＮＯｘ低減効果を良好に発揮させることができる。
【００４８】
（３）エンジン１が低負荷域および中負荷域且つ排気温度が第２の所定値を超える場合。
【００４９】
ここで、排気温度の第２の所定値とは、エンジンの通常運転中における排気温度より高く、エンジン１の負荷が大きい場合等において出現する値であり、エンジン毎に決定される。
【００５０】
この場合、コントローラ１０は、切替え弁３３を連通状態に、切替え弁３４を連通状態に、冷却水切替え弁８を連通状態にそれぞれ駆動する。さらに、吸気通路５に還流されるＥＧＲガス流量が最適値となるように切替え弁３３のバルブ開度および切替え弁３４のバルブ開度を制御する。
【００５１】
これにより、ＥＧＲガスはＥＧＲクーラ３のメイン通路３１およびバイパス通路３２を経由して吸気通路へ還流されるとともに、ＥＧＲクーラ３のウォータジャケット３５内に冷却水が流れる。メイン通路３１にはインナーフィン３１ａ装着され、ＥＧＲクーラ３に冷却水が流れるので、ＥＧＲガスは、ＥＧＲクーラ３を通過することにより冷却されて温度が低下する。また、バイパス通路３２においても、その外表面からＥＧＲガスの熱を冷却水に放熱するのでＥＧＲガスの温度を低下させることができる。すなわち、従来のＥＧＲ冷却装置におけるバイパス通路はＥＧＲガスの冷却機能を備えていないのに対して、本発明の第１実施形態によるＥＧＲ冷却装置２においては、バイパス通路３２にＥＧＲガス冷却機能を附加させている。したがって、ＥＧＲシステム１００によるＮＯｘ低減効果を良好に発揮させることができる。
【００５２】
以上説明した、本発明の第１実施形態によるＥＧＲ冷却装置２においては、ＥＧＲクーラ３へ冷却水を導入する冷却水導入通路８の途中に、ＥＧＲクーラ３への冷却水の導入および遮断を切替える冷却水切替え弁９を設け、且つＥＧＲクーラ３には、ＥＧＲガスが流れるメイン通路３１と、メイン通路３１と並列に設けられるバイパス通路３２と、メイン通路３１の連通および遮断を切替える切替え弁３３と、バイパス通路３２の連通および遮断を切替える切替え弁３４とを備える構成としている。
【００５３】
従来のＥＧＲ冷却装置において、ＥＧＲクーラとは別の独立した部品であるバイパス通路および管路切替え弁を、ＥＧＲクーラ３内にバイパス通路３２および切替え弁３３、３４として一体化して1つの部品として構成したことで、特に、ＥＧＲガス関係の配管の接続個所数を大幅に減らして、ＥＧＲ冷却装置２のエンジン１への組付け工数を低減することができる。
【００５４】
また、冷却水切替え弁９により必要に応じてＥＧＲクーラ３への冷却水の導入を遮断できる。すなわち、エンジンの始動直後、あるいはエンジン運転状態が低負荷域の場合等、ＥＧＲガスが、メイン通路３１ではなくバイパス通路３２を流れる場合に、ＥＧＲクーラ３への冷却水導入を遮断しＥＧＲクーラ３の冷却機能を停止させることができる。これにより、バイパス通路３２を流れるＥＧＲガス温度の低下を最小限度に抑えて、エンジン１の始動直後、あるいはエンジン１の運転状態が極低負荷域の場合において燃焼を安定させることができる。
【００５５】
また、切替え弁３３、３４は独立して制御できるので、エンジン１の排気温度がより高い場合おいて、メイン通路３１およびバイパス通路３２の両方にＥＧＲガスを流すことが可能である。これにより、バイパス通路３２においてもＥＧＲガスの熱を冷却水に放熱されるのでＥＧＲガス冷却が可能となる。すなわち、従来のＥＧＲ冷却装置ではＥＧＲクーラ使用時、すなわちＥＧＲガス冷却時においてはＥＧＲガスが流れないバイパス通路をＥＧＲガス冷却に利用することができる。したがって、従来のＥＧＲ冷却装置ではエンジン始動時等短時間のみ使用していた、言い換えると稼動率が低かったバイパス通路をＥＧＲガスの冷却のためにも利用することで、ＥＧＲ冷却装置全体の体格を小さくすることができる。
【００５６】
また、メイン通路３１およびバイパス通路３１をＥＧＲガス流動方向と直交する方向における断面形状が同一の管状部材から形成している。これにより、管状部材を製作するための型を１種類としてＥＧＲクーラ３の製作コストを低減することができる。また、メイン通路３１の総断面積およびバイパス通路３２の総断面積は、管状部材の本数を変更することにより必要に応じて容易に変更することができる。
【００５７】
（第２実施形態）
図４は、本発明の第２実施形態によるＥＧＲ冷却装置２が適用されるＥＧＲシステム１００の全体構成を説明する模式図である。
【００５８】
本発明の第２実施形態によるＥＧＲ冷却装置２が適用されるＥＧＲシステム１００においては、ＥＧＲクーラ３の構成が変更されるとともに、ＥＧＲバルブ７が追加されている。
【００５９】
ＥＧＲバルブ７は、従来のＥＧＲ冷却装置に用いられているＥＧＲバルブと同等のものである。すなわち、吸気通路５に還流されるＥＧＲガス流量を連続的に制御するものである。
【００６０】
ＥＧＲクーラ３においては、第１実施形態における切替え弁３３、３４に替えて、切替え弁３０１、３０２が取り付けられている。
【００６１】
切替え弁３３、３４が、弁開度を連続的に制御可能な方式であるのに対して、切替え弁３０１、３０２は、遮断（全閉）位置と連通（全開）位置の、どちらかのみに駆動可能な方式のものである。
【００６２】
第２実施形態によるＥＧＲ冷却装置２が適用されるＥＧＲシステム１００においては、切替え弁３０１、３０２は、それぞれメイン通路３１、バイパス通路３２の連通・遮断のみを制御し、ＥＧＲガス流量の調節は、ＥＧＲバルブ７により行なっている。
【００６３】
切替え弁において弁開度を連続的に制御する場合、ＥＧＲガス流量の制御精度を向上させるためには、何らかの弁開度センサが必要であり、このため、切替え弁のコストが上昇する可能性がある。第２実施形態においては、弁開度を連続的に制御する切替え弁はＥＧＲバルブ７のみであるので、ＥＧＲシステム１００のコスト上昇を抑えることができる。
【００６４】
なお、以上説明した、本発明の第１、第２実施形態によるＥＧＲ冷却装置２において、切替え弁３３、３４、３０１、３０２の弁タイプを茸弁型としているが、他の形式の弁を用いてもよい。たとえば、バタフライ弁あるいはスリーブ弁等を用いてもよい。
【００６５】
また、以上説明した、本発明の一実施形態によるＥＧＲ冷却装置１が適用されるエンジンは水冷式であれば、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンのどちらでもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態によるＥＧＲ冷却装置２の全体構成を説明する模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態によるＥＧＲ冷却装置２におけるＥＧＲクーラ３の断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態によるＥＧＲ冷却装置２の全体構成を説明する模式図である。
【符号の説明】
１ エンジン
２ ＥＧＲ冷却装置
３ ＥＧＲクーラ
３ａ 排気入口
３ｂ 排気出口
３ｃ 冷却水入口
３ｄ 冷却水出口
３１ メイン通路
３２ バイパス通路
３３ 切替え弁（第１切替え弁）
３３ａ 弁体
３４ 切替え弁（第２切替え弁）
３４ａ 弁体
３５ ウォータジャケット
３６ エンドプレート
３７ 仕切り板
３８ 弁座板
３８ａ 弁座部
３８ｂ 弁座部
３９ カバー
４ 排気通路
５ 吸気通路
６ ＥＧＲ通路
７ ＥＧＲバルブ
８ａ 冷却水導入通路
８ｂ 冷却水流出通路
９ 冷却水切替え弁
１０ コントローラ
１１ エアクリーナ
１２ 冷却水通路
１３ ラジエータ
１４ ウォータポンプ
１５ 水温センサ
１６ 排気温センサ
１７ 回転数センサ
１８ 負荷センサ
１９ イグニッションスイッチ
２０ バッテリ
２１ 冷却水通路
１００ ＥＧＲシステム
３０１ 切替え弁（第１切替え弁）
３０２ 切替え弁（第２切替え弁）
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンのＥＧＲ（排気再循環）ガスを冷却するＥＧＲ冷却に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンの排気中に含まれている窒素酸化物（ＮＯx ）の量を低減させるための手段としてＥＧＲがある。これは、エンジンの排気通路から排気の一部を取り出して吸気通路へ還流させることにより、シリンダ内の燃焼ガス温度を低下させて、ＮＯx の生成を抑制するものである。ＥＧＲによりＮＯx の生成が抑制される理由として、シリンダ内の空気の一部が、排気中のＣＯ２、Ｈ２Ｏなどと置き換わることにより気体の熱容量が増大し、これにより燃焼ガスの温度上昇が抑えられること、および空気過剰率が低下する、つまり吸気中の酸素濃度が低下することによりＮＯＸ生成が抑制されることが挙げられる。
【０００３】
この場合、再循環される排気（以降、ＥＧＲガスと書く）を、予め何らかの冷却手段により温度を下げて、エンジンの吸気通路へ還流させれば、ＥＧＲによるＮＯx低減効果をさらに高めることができる。
【０００４】
このため、エンジンの冷却水を用いてＥＧＲガス温度を下げる、いわゆる水冷式のＥＧＲクーラが提案されている。
【０００５】
ところで、エンジンのアイドリング中あるいは、始動直後等の排気温度が低い場合、排気中における炭化水素の濃度が高く、これらの成分がＥＧＲクーラ内のＥＧＲガス通路内壁に付着・堆積して、ＥＧＲクーラの冷却性能が低下する可能性がある。
【０００６】
この問題を解決するために、ＥＧＲクーラと並列にバイパス管路を設けるとともに、ＥＧＲクーラの遮断およびバイパス管路の連通とＥＧＲクーラの連通およびバイパス管路の遮断とを切替える管路切替え弁を設け、エンジンの排気温度が低いときは、ＥＧＲガスを、ＥＧＲクーラを通さずに上述のバイパス通路を通して吸気通路へ還流させる技術が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−２８０５６５号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の特開平１１−２８０５６５号公報に開示されるＥＧＲ装置においては、ＥＧＲクーラのほかに、バイパス管路、管路切替え弁等が必要になる。これらの追加部品を車両のエンジンルーム内に配置するのは非常に困難であり、組付け工数が増大するという問題がある。
【０００９】
本発明は、このような問題に鑑みて成されたものであり、その目的は、ＥＧＲ冷却装置の構成に工夫を凝らして、組付け作業性に優れるＥＧＲ冷却装置を提供することにある。
【００１０】
本発明の請求項１に記載のＥＧＲ冷却装置は、エンジンの排気通路と吸気通路を結ぶＥＧＲ通路途中に設けられ且つその内部にエンジンの冷却水の一部を通過させてＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラと、ＥＧＲクーラへの冷却水の導入および遮断を切替える冷却水切替え弁とを備えるＥＧＲ冷却装置であって、ＥＧＲクーラは、ＥＧＲガスが流れる第１通路と、第１通路と平行に設けられＥＧＲガスが流れる第２通路と、第１通路の連通および遮断を切替える第１切替え弁と、第２通路の連通および遮断を切替える第２切替え弁とを備え、第１通路の流通抵抗は第２通路の流通抵抗よりも大きく、冷却水切替え弁によるＥＧＲクーラへの冷却水の導入遮断時には、第２切替え弁により第２通路が連通され且つ第１切替え弁により第１通路が遮断される構成としている。
【００１１】
上述の構成によれば、エンジンの運転中、ＥＧＲクーラに冷却水が導入されない時には第２通路が連通状態となり、ＥＧＲガスはＥＧＲクーラの第２通路を流れて吸気通路に至る。このとき、第２通路を流れるＥＧＲガスとエンジン冷却水間での熱交換がほんど行われずＥＧＲガスの温度はほとんど低下しない。すなわち、第２通路は、従来のＥＧＲ冷却装置におけるバイパス通路としての機能を果たすことができる。一方、ＥＧＲクーラに冷却水が導入される時に第１切替え弁により第１通路を連通させれば、ＥＧＲガスは第１通路を通過中に冷却水との熱交換により温度が低下する。すなわち、第１通路は、従来のＥＧＲ冷却装置におけるＥＧＲクーラの機能を果たすことになる。
【００１２】
これにより、従来のＥＧＲ冷却装置においてＥＧＲクーラとは別の独立した部品であったバイパス通路および通路切替え弁を、ＥＧＲクーラ内に一体的に内蔵させ、これらを1つの部品とすることができる。したがって、ＥＧＲ冷却装置のエンジンへの組付け工数を大幅に低減することができる。
【００１３】
また、本発明の請求項１に記載のＥＧＲ冷却装置においては、第１通路および第２通路それぞれの連通・遮断を独立して制御可能できるので、エンジンの中・高負荷時において、第１通路および第２通路の両方にＥＧＲガスを流すことも可能である。これにより、従来のＥＧＲ冷却装置ではＥＧＲクーラ使用時、すなわちＥＧＲガス冷却時においてはＥＧＲガスが流れないバイパス通路をＥＧＲガス冷却に利用することができる。したがって、従来のＥＧＲ冷却装置ではエンジン始動時等短時間のみ使用していた、言い換えると稼動率が低かったバイパス通路をＥＧＲガスの冷却のためにも利用することで、ＥＧＲ冷却装置全体の体格を小さくすることができる。また、第１通路の流通抵抗を第２通路の流通抵抗よりも大きい構成とすることにより、第１通路におけるＥＧＲガスから冷却水への放熱量を増大して、ＥＧＲクーラの冷却効率（第１通路の単位表面積当りの放熱量）を増大する、言い換えるとＥＧＲクーラを小型化することができる。
【００１４】
本発明の請求項２に記載のＥＧＲ冷却装置は、前記第１切替え弁は弁開度を連続的に制御可能である構成としている。これにより、エンジンの中・高負荷域運転状態において、ＥＧＲガスを冷却しつつエンジンに吸入させるＥＧＲガス流量を調節することができる。したがって、従来のＥＧＲ冷却装置において、ＥＧＲクーラの下流側に接続されてエンジンに吸入させるＥＧＲガス流量を調節する、いわゆるＥＧＲバルブを廃止して、ＥＧＲ冷却装置の組付け工数を低減できる。この場合、本発明の請求項３に記載のＥＧＲ冷却装置のように、第１切替え弁および第２切替え弁は弁開度を連続的に制御可能である構成とすれば、エンジンに吸入させるＥＧＲガス流量の調節をよりきめ細かく行うことができる。
【００１５】
本発明の請求項４に記載のＥＧＲ冷却装置は、第１通路および第２通路はＥＧＲガス流動方向と直交する方向における断面形状が同一の管状部材から形成される構成としている。
【００１６】
一般に、ＥＧＲガスを第２通路に流す、言い換えるとＥＧＲガスを冷却しないのは、エンジンの運転状態が低速・低負荷域の場合である。すなわちＥＧＲガス流量が少ない状態である。したがって、第１通路の断面積は第２通路の断面積よりも大きく設定されている。そこで、ＥＧＲクーラにおいて、第１通路および第２通路を同一の管状部材から形成するとともに、第１通路の断面積および第２通路の断面積がそれぞれ所定値となるように各通路に用いる管状部材の本数を決定すれば、管状部材を製作するための型を複数種類準備しなくてよいので、ＥＧＲクーラの製作コストを低減することができる。
【００１８】
本発明の請求項５に記載のＥＧＲ冷却装置は、第１通路を形成する管状部材はその内部に熱交換促進用のインナーフィンを備え、第２通路にはインナーフィンが無い構成としている。これにより、第１通路におけるＥＧＲガスから冷却水への放熱量を増大してＥＧＲクーラの冷却効率（第１通路の単位表面積当りの放熱量）を増大する、言い換えるとＥＧＲクーラを小型化することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態によるＥＧＲ冷却装置２を、自動車用エンジンに搭載されるＥＧＲシステム１００に適用した場合を例に図に基づいて説明する。
【００２０】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態によるＥＧＲ冷却装置２が適用されるＥＧＲシステム１００の全体構成を説明する模式図である。
【００２１】
図２は、本発明の第１実施形態によるＥＧＲ冷却装置２におけるＥＧＲクーラ３の断面図である。
【００２２】
図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【００２３】
ＥＧＲシステム１００は、図１に示すように、エンジン１の排気通路４と吸気通路５をＥＧＲ通路６により連通させて、エンジンの排気の一部を吸気通路５に還流させる、つまりエンジンのシリンダ内に吸入させるものである。そして、吸気通路５に還流される排気、すなわちＥＧＲガス流量がエンジン１の運転状態（回転数、負荷等）に応じて最適な流量となるように、主には後述する切替え弁３３の弁開度を調節している。通常、ＥＧＲ通路６は、吸気通路５のエアクリーナ１１の下流側に開口・接続している。
【００２４】
ＥＧＲ冷却装置２は、図１に示すように、ＥＧＲ通路６の途中に設けられるＥＧＲクーラによりＥＧＲガスを冷却し、吸気通路５に還流されるＥＧＲガスの温度を下げるためのものである。
【００２５】
ＥＧＲ冷却装置２は、ＥＧＲ通路６の途中に設けられエンジン冷却水によりＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ３と、エンジン１の冷却水通路１２から冷却水をＥＧＲクーラ３まで導入する冷却水導入管路８と、冷却水導入管路８の途中に設けられ冷却水導入管路８の連通・遮断を切替える冷却水切替え弁９とから構成されている。そして、ＥＧＲクーラ３は、ＥＧＲガスが流れる第１通路であるメイン通路３１と、メイン通路３１と並列に設けられＥＧＲガスが流れる第２通路であるバイパス通路３２と、メイン通路３１の連通・遮断を切替える第１切替え弁である切替え弁３３と、バイパス通路３２の連通・遮断を切替える第２切替え弁である切替え弁３４とを備えている。
【００２６】
エンジン１の冷却水回路において、ウォータポンプ１４により加圧された冷却水は、図１中の矢印で示すように、エンジン１内を循環した後、冷却水通路１２を経てラジエータ１３に流入し冷却される。そして、冷却水通路２１を経てウォータポンプ１４に吸入され加圧されて再びエンジン1内に送られる。
【００２７】
一方、図１に示すように、ＥＧＲクーラ３の冷却水入口３ｃは冷却水導入通路８ａを介してエンジン１の冷却水通路１２に連通するとともに、ＥＧＲクーラ３の冷却水出口３ｄは冷却水流出通路８ｂを介してエンジン１の冷却水通路２１に連通している。これにより、エンジン１からラジエータ１３に向かう冷却水の一部が、冷却水導入通路８ａを経てＥＧＲクーラ３に至りウォータジャケット３５を通過し、冷却水流出通路８ｂを経て冷却水通路２１に合流してウォータポンプ１４に吸入される。
【００２８】
また、冷却水導入通路８ａの途中には、図１に示すように、冷却水切替え弁９が設けられている。冷却水切替え弁９は、電磁弁を備えて電気的に制御され、冷却水導入管路８の連通・遮断を切替えることによりＥＧＲクーラ３への冷却水の導入・遮断を制御している。
【００２９】
次に、本発明の第１実施形態によるＥＧＲ冷却装置２のＥＧＲクーラ３の構成について説明する。
【００３０】
ＥＧＲクーラ３の本体部３９は、耐熱性および耐腐食性に優れる材質、たとえばステンレス鋼等から形成されている。ＥＧＲクーラ３本体部３９の一端側（図２の左側）には、図２に示すように、ガス入口３ａが設けられ、他端側（図２の右下側）にはガス出口３ｂが設けられている。したがって、ＥＧＲガスは、図２中の矢印で示すように、ガス入口３ａからＥＧＲクーラ３に入り、ガス出口３ｂからＥＧＲクーラ３から流出する。
【００３１】
ＥＧＲクーラ３は、ＥＧＲガスが流れる通路として、図２に示すように、メイン通路３１およびメイン通路３１と並列に設けられるバイパス通路３２を備えている。ＥＧＲガスは、メイン通路３１内およびバイパス通路３２内を図２の矢印で示す方向に流れる。メイン通路３１およびバイパス通路３２はステンレス鋼により管状に形成されており、ＥＧＲガス流動方向（図２の左右方向）と直交する方向における両通路３１、３２の断面形状は、図３に示すように同一である。また、メイン通路３１の内部には、図３に示すように、インナーフィン３１ａが装着されている。このインナーフィン３１ａにより、メイン通路３１におけるＥＧＲガスから冷却水への放熱量を増大させている。なお、本発明の第１実施形態によるＥＧＲ冷却装置２のＥＧＲクーラは、メイン通路３１を６本、バイパス通路３２を３本備えている。メイン通路３１およびバイパス通路３２の両端部には、エンドプレート３６ａ、３６ｂが、ろう付け又は溶接等により気密的に取り付けられている。
【００３２】
すなわち、本体部３９、両通路３１、３２の外周、エンドプレート３６ａおよび３６ｂにより取囲まれる空間が、冷却水が流れるウォータジャケット３５となる。本体部３９には、ウォータジャケット３５に対応して、図２に示すように、冷却水入口３ｃおよび冷却水出口３ｄが設けられている。冷却水が、冷却水入口３ｃからウォータジャケット３５内に流入し、ウォータジャケット３５内を冷却水出口３ｄに向かって流れることにより、メイン通路３１およびバイパス通路３２内を流れるＥＧＲガスと冷却水との間で熱交換が行われる。つまりＥＧＲガスが冷却される。
【００３３】
メイン通路３１およびバイパス通路３２の下流側（図２の右側）のエンドプレート３６ｂの下流側（図２の右側）には、図２に示すように、弁座板３８が配置されている。弁座板３８は、耐熱性、耐摩耗性に優れる材質、たとえばニッケル、モリブデン等を含有する合金鋼から形成されている。弁座板３８には、後述する切替え弁３３、３４が着座する弁座部３８ａ、３８ｂが形成されている。
【００３４】
エンドプレート３６ｂと弁座板３８の間には、図２に示すように、仕切り板３７が配設されている。仕切り板３７は、エンドプレート３６ｂと弁座板３８の間において、メイン通路３１とバイパス通路３２の間の連通を遮断している。
【００３５】
弁座板３８の下流側（図２の右側）には、図２に示すように、メイン通路３１の連通・遮断を切替える第１切替え弁である切替え弁３３、およびバイパス通路３２の連通・遮断を切替える第２切替え弁である切替え弁３４が取り付けられている。
【００３６】
切替え弁３３、３４は、動力源として、たとえばステッピングモータあるいはリニアソレノイド等が用いられ、弁開度、すなわち弁体３３ａ、弁体３４ａのリフト（図２中における左右方向の位置）を連続的に制御できる方式のものである。つまり、全閉位置および全開位置だけでなく、全閉位置−全開位置間の任意の位置に保持可能な構造のものである。
【００３７】
これにより、コントローラ１０により切替え弁３３あるいは切替え弁３４のどちらか一方の弁開度を制御する、または切替え弁３３および切替え弁３４の両方の弁開度を同時に制御して、吸気通路５に還流されるＥＧＲガス流量を制御することが可能となる。
【００３８】
切替え弁３３の弁体３３ａが弁座板３８の弁座部３８ａに着座すると、メイン通路３１が遮断され、弁体３３ａが弁座部３８ａから離れる方向（図２の右方向）に所定距離移動して開放状態になると、メイン通路３１が連通状態となる。同様に、切替え弁３４の弁体３４ａが弁座板３８の弁座部３８ｂに着座すると、バイパス通路３２が遮断され、弁体３４ａが弁座部３８ｂから離れる方向（図２の右方向）に所定距離移動して開放状態になると、バイパス通路３２が連通状態となる。なお、図２は、切替え弁３３を着座状態、切替え弁３４を開放状態で示している。
【００３９】
次に、上述した構成のＥＧＲ冷却装置２が適用されるＥＧＲシステム１００の作動についてＥＧＲ冷却装置２の作動を中心に、図１の模式図に基づいて説明する。
【００４０】
ＥＧＲシステム１００において、コントローラ１０は、図１に示すように、イグニッションスイッチ１９を介してバッテリ２０から電力を供給されている。そして、エンジン１の運転状態、すなわち、各種センサ１５、１６、１７、１９により検出した検出信号に基づいて、切替え弁３３、切替え弁３４を駆動して、吸気通路５に還流されるＥＧＲガスの冷却・非冷却を制御するとともに、吸気通路５に還流されるＥＧＲガス流量を最適値に制御している。なお、本発明の第１実施形態によるＥＧＲシステム１００においては、エンジン１の運転状態を検出するためのセンサとして、冷却水温度を検出する水温センサ１５、排気温度を検出する排気温センサ１６、クランク軸（図示せず）の回転数を検出する回転数センサ１７および負荷センサ１８を用いている。ここで、負荷センサ１８として、たとえば、エンジン１の燃料噴射量センサ（図示せず）、あるいはスロットルバルブの回動位置を検出するスロットルセンサ（図示せず）等を用いることが可能である。
【００４１】
（１）エンジン１が無負荷域または極低負荷域且つ排気温度が所定値以下の場合。
【００４２】
ここで、排気温度の所定値とは、エンジンの通常運転中における排気温度より低く、エンジン１の始動直後、あるいはアイドリング運転時等において出現する値であり、エンジン毎に決定される。
【００４３】
この場合、コントローラ１０は、切替え弁３３を遮断状態に、切替え弁３４を連通状態に、冷却水切替え弁８を遮断状態にそれぞれ駆動する。さらに、吸気通路５に還流されるＥＧＲガス流量が最適値となるように切替え弁３４のバルブ開度を制御する。
【００４４】
これにより、ＥＧＲガスはＥＧＲクーラ３のバイパス通路３２を経由して吸気通路へ還流されるとともに、ＥＧＲクーラ３には冷却水が流れなくなる。バイパス通路３２にはインナーフィン３１ａが無く、ＥＧＲクーラ３に冷却水が流れないので、ＥＧＲクーラ３におけるＥＧＲガスの温度低下は極わずかとなり、エンジン１の燃焼状態を安定させることができる。また、バイパス通路３２にはインナーフィン３１ａが無いため、ＥＧＲガス中の微粒子成分、特に粘性の強い成分が付着せず、したがって、ＥＧＲクーラ３中にＥＧＲガス中の微粒子成分が付着・堆積することがない。
【００４５】
（２）エンジン１が低負荷域および中負荷域且つ排気温度が所定値を超える場合。
【００４６】
この場合、コントローラ１０は、切替え弁３３を連通状態に、切替え弁３４を遮断状態に、冷却水切替え弁８を連通状態にそれぞれ駆動する。さらに、吸気通路５に還流されるＥＧＲガス流量が最適値となるように切替え弁３３のバルブ開度を制御する。
【００４７】
これにより、ＥＧＲガスはＥＧＲクーラ３のメイン通路３１を経由して吸気通路へ還流されるとともに、ＥＧＲクーラ３のウォータジャケット３５内に冷却水が流れる。メイン通路３１にはインナーフィン３１ａ装着され、ＥＧＲクーラ３に冷却水が流れるので、ＥＧＲガスは、ＥＧＲクーラ３を通過することにより冷却されて温度が低下する。したがって、ＥＧＲシステム１００によるＮＯｘ低減効果を良好に発揮させることができる。
【００４８】
（３）エンジン１が低負荷域および中負荷域且つ排気温度が第２の所定値を超える場合。
【００４９】
ここで、排気温度の第２の所定値とは、エンジンの通常運転中における排気温度より高く、エンジン１の負荷が大きい場合等において出現する値であり、エンジン毎に決定される。
【００５０】
この場合、コントローラ１０は、切替え弁３３を連通状態に、切替え弁３４を連通状態に、冷却水切替え弁８を連通状態にそれぞれ駆動する。さらに、吸気通路５に還流されるＥＧＲガス流量が最適値となるように切替え弁３３のバルブ開度および切替え弁３４のバルブ開度を制御する。
【００５１】
これにより、ＥＧＲガスはＥＧＲクーラ３のメイン通路３１およびバイパス通路３２を経由して吸気通路へ還流されるとともに、ＥＧＲクーラ３のウォータジャケット３５内に冷却水が流れる。メイン通路３１にはインナーフィン３１ａ装着され、ＥＧＲクーラ３に冷却水が流れるので、ＥＧＲガスは、ＥＧＲクーラ３を通過することにより冷却されて温度が低下する。また、バイパス通路３２においても、その外表面からＥＧＲガスの熱を冷却水に放熱するのでＥＧＲガスの温度を低下させることができる。すなわち、従来のＥＧＲ冷却装置におけるバイパス通路はＥＧＲガスの冷却機能を備えていないのに対して、本発明の第１実施形態によるＥＧＲ冷却装置２においては、バイパス通路３２にＥＧＲガス冷却機能を附加させている。したがって、ＥＧＲシステム１００によるＮＯｘ低減効果を良好に発揮させることができる。
【００５２】
以上説明した、本発明の第１実施形態によるＥＧＲ冷却装置２においては、ＥＧＲクーラ３へ冷却水を導入する冷却水導入通路８の途中に、ＥＧＲクーラ３への冷却水の導入および遮断を切替える冷却水切替え弁９を設け、且つＥＧＲクーラ３には、ＥＧＲガスが流れるメイン通路３１と、メイン通路３１と並列に設けられるバイパス通路３２と、メイン通路３１の連通および遮断を切替える切替え弁３３と、バイパス通路３２の連通および遮断を切替える切替え弁３４とを備える構成としている。
【００５３】
従来のＥＧＲ冷却装置において、ＥＧＲクーラとは別の独立した部品であるバイパス通路および管路切替え弁を、ＥＧＲクーラ３内にバイパス通路３２および切替え弁３３、３４として一体化して1つの部品として構成したことで、特に、ＥＧＲガス関係の配管の接続個所数を大幅に減らして、ＥＧＲ冷却装置２のエンジン１への組付け工数を低減することができる。
【００５４】
また、冷却水切替え弁９により必要に応じてＥＧＲクーラ３への冷却水の導入を遮断できる。すなわち、エンジンの始動直後、あるいはエンジン運転状態が低負荷域の場合等、ＥＧＲガスが、メイン通路３１ではなくバイパス通路３２を流れる場合に、ＥＧＲクーラ３への冷却水導入を遮断しＥＧＲクーラ３の冷却機能を停止させることができる。これにより、バイパス通路３２を流れるＥＧＲガス温度の低下を最小限度に抑えて、エンジン１の始動直後、あるいはエンジン１の運転状態が極低負荷域の場合において燃焼を安定させることができる。
【００５５】
また、切替え弁３３、３４は独立して制御できるので、エンジン１の排気温度がより高い場合おいて、メイン通路３１およびバイパス通路３２の両方にＥＧＲガスを流すことが可能である。これにより、バイパス通路３２においてもＥＧＲガスの熱を冷却水に放熱されるのでＥＧＲガス冷却が可能となる。すなわち、従来のＥＧＲ冷却装置ではＥＧＲクーラ使用時、すなわちＥＧＲガス冷却時においてはＥＧＲガスが流れないバイパス通路をＥＧＲガス冷却に利用することができる。したがって、従来のＥＧＲ冷却装置ではエンジン始動時等短時間のみ使用していた、言い換えると稼動率が低かったバイパス通路をＥＧＲガスの冷却のためにも利用することで、ＥＧＲ冷却装置全体の体格を小さくすることができる。
【００５６】
また、メイン通路３１およびバイパス通路３１をＥＧＲガス流動方向と直交する方向における断面形状が同一の管状部材から形成している。これにより、管状部材を製作するための型を１種類としてＥＧＲクーラ３の製作コストを低減することができる。また、メイン通路３１の総断面積およびバイパス通路３２の総断面積は、管状部材の本数を変更することにより必要に応じて容易に変更することができる。
【００５７】
（第２実施形態）
図４は、本発明の第２実施形態によるＥＧＲ冷却装置２が適用されるＥＧＲシステム１００の全体構成を説明する模式図である。
【００５８】
本発明の第２実施形態によるＥＧＲ冷却装置２が適用されるＥＧＲシステム１００においては、ＥＧＲクーラ３の構成が変更されるとともに、ＥＧＲバルブ７が追加されている。
【００５９】
ＥＧＲバルブ７は、従来のＥＧＲ冷却装置に用いられているＥＧＲバルブと同等のものである。すなわち、吸気通路５に還流されるＥＧＲガス流量を連続的に制御するものである。
【００６０】
ＥＧＲクーラ３においては、第１実施形態における切替え弁３３、３４に替えて、切替え弁３０１、３０２が取り付けられている。
【００６１】
切替え弁３３、３４が、弁開度を連続的に制御可能な方式であるのに対して、切替え弁３０１、３０２は、遮断（全閉）位置と連通（全開）位置の、どちらかのみに駆動可能な方式のものである。
【００６２】
第２実施形態によるＥＧＲ冷却装置２が適用されるＥＧＲシステム１００においては、切替え弁３０１、３０２は、それぞれメイン通路３１、バイパス通路３２の連通・遮断のみを制御し、ＥＧＲガス流量の調節は、ＥＧＲバルブ７により行なっている。
【００６３】
切替え弁において弁開度を連続的に制御する場合、ＥＧＲガス流量の制御精度を向上させるためには、何らかの弁開度センサが必要であり、このため、切替え弁のコストが上昇する可能性がある。第２実施形態においては、弁開度を連続的に制御する切替え弁はＥＧＲバルブ７のみであるので、ＥＧＲシステム１００のコスト上昇を抑えることができる。
【００６４】
なお、以上説明した、本発明の第１、第２実施形態によるＥＧＲ冷却装置２において、切替え弁３３、３４、３０１、３０２の弁タイプを茸弁型としているが、他の形式の弁を用いてもよい。たとえば、バタフライ弁あるいはスリーブ弁等を用いてもよい。
【００６５】
また、以上説明した、本発明の一実施形態によるＥＧＲ冷却装置１が適用されるエンジンは水冷式であれば、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンのどちらでもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態によるＥＧＲ冷却装置２の全体構成を説明する模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態によるＥＧＲ冷却装置２におけるＥＧＲクーラ３の断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態によるＥＧＲ冷却装置２の全体構成を説明する模式図である。
【符号の説明】
１ エンジン
２ ＥＧＲ冷却装置
３ ＥＧＲクーラ
３ａ 排気入口
３ｂ 排気出口
３ｃ 冷却水入口
３ｄ 冷却水出口
３１ メイン通路
３２ バイパス通路
３３ 切替え弁（第１切替え弁）
３３ａ 弁体
３４ 切替え弁（第２切替え弁）
３４ａ 弁体
３５ ウォータジャケット
３６ エンドプレート
３７ 仕切り板
３８ 弁座板
３８ａ 弁座部
３８ｂ 弁座部
３９ カバー
４ 排気通路
５ 吸気通路
６ ＥＧＲ通路
７ ＥＧＲバルブ
８ａ 冷却水導入通路
８ｂ 冷却水流出通路
９ 冷却水切替え弁
１０ コントローラ
１１ エアクリーナ
１２ 冷却水通路
１３ ラジエータ
１４ ウォータポンプ
１５ 水温センサ
１６ 排気温センサ
１７ 回転数センサ
１８ 負荷センサ
１９ イグニッションスイッチ
２０ バッテリ
２１ 冷却水通路
１００ ＥＧＲシステム
３０１ 切替え弁（第１切替え弁）
３０２ 切替え弁（第２切替え弁）
Claims (6)
- エンジンの排気通路と吸気通路を結ぶＥＧＲ通路途中に設けられ且つその内部に前記エンジンの冷却水の一部を通過させてＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラと、
前記ＥＧＲクーラへの前記冷却水の導入および遮断を切替える冷却水切替え弁とを備えるＥＧＲ冷却装置であって、
前記ＥＧＲクーラは、ＥＧＲガスが流れる第１通路と、
前記第１通路と平行に設けられＥＧＲガスが流れる第２通路と、
前記第１通路の連通および遮断を切替える第１切替え弁と、
前記第２通路の連通および遮断を切替える第２切替え弁とを備え、
前記第１通路の流通抵抗は前記第２通路の流通抵抗よりも大きく、
前記冷却水切替え弁による前記ＥＧＲクーラへの前記冷却水の導入遮断時には、前記第２切替え弁により前記第２通路が連通され且つ前記第１切替え弁により前記第１通路が遮断されることを特徴とするＥＧＲ冷却装置。 - 前記第１切替え弁は弁開度を連続的に制御可能であることを特徴とする請求項１に記載のＥＧＲ冷却装置。
- 前記第１切替え弁および前記第２切替え弁は弁開度を連続的に制御可能であることを特徴とする請求項１に記載のＥＧＲ冷却装置。
- 前記第１通路および前記第２通路はＥＧＲガス流動方向と直交する方向における断面形状が同一の管状部材から形成されることを特徴とする請求項１ないし請求項３に記載のＥＧＲ冷却装置。
- 前記第１通路を形成する前記管状部材はその内部に熱交換促進用のインナーフィンを備え、前記第２通路には前記インナーフィンが無いことを特徴とする請求項４に記載のＥＧＲ冷却装置。
- 前記冷却水切替え弁、前記前記第１切替え弁、および前記第２切替え弁を駆動するコントローラを備え、
前記コントローラは、
前記冷却水切替え弁による前記ＥＧＲクーラへの前記冷却水の導入遮断時には、前記第２切替え弁により前記第２通路が連通され且つ前記第１切替え弁により前記第１通路が遮断されるよう駆動し、
前記冷却水切替え弁による前記ＥＧＲクーラへの前記冷却水の導入時には、前記第２切替え弁により前記第２通路が遮断され且つ前記第１切替え弁により前記第１通路が連通されるよう駆動、又は、前記第２切替え弁により前記第２通路が連通され且つ前記第１切替え弁により前記第１通路が連通されるよう駆動することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載のＥＧＲ冷却装置。
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