JP5083277B2 - Cooling device for internal combustion engine - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関の冷却装置に関する。   The present invention relates to a cooling device for an internal combustion engine.

水冷式の内燃機関は、その内部に冷却水の循環流路を有し、循環流路の冷却水をウォータポンプの稼動によりラジエータ側に循環させて冷却し、冷却された冷却水を再び内燃機関側に循環させることで、内燃機関の冷却を実行する(例えば、特許文献1)。ウォータポンプとしては、内燃機関の回転と同期することで稼動する機械式や、電気モータ等によって稼動する電動式が広く用いられている。
ウォータポンプの稼動が故障等により停止すると、冷却水が循環されないために内燃機関の冷却能力が著しく低下する。そのため、内燃機関がオーバーヒートして損傷する場合がある、といった問題がある。
The water-cooled internal combustion engine has a cooling water circulation passage inside thereof, and the cooling water in the circulation passage is circulated to the radiator side by the operation of the water pump to cool the cooling water, and the cooled cooling water is again returned to the internal combustion engine. By circulating to the side, cooling of the internal combustion engine is executed (for example, Patent Document 1). As the water pump, a mechanical type that operates by synchronizing with the rotation of the internal combustion engine and an electric type that operates by an electric motor or the like are widely used.
When the operation of the water pump is stopped due to a failure or the like, the cooling capacity of the internal combustion engine is significantly reduced because the cooling water is not circulated. Therefore, there is a problem that the internal combustion engine may be overheated and damaged.

このような問題を解決するために、電動ウォータポンプの故障を検出し、故障を検出した場合にエンジンの制御パラメータを変更してフェイルセーフ運転を実行することによって、エンジンの損傷を未然に防止する技術が特許文献2、3に記載されている。   In order to solve such a problem, the failure of the electric water pump is detected, and when the failure is detected, the engine control parameter is changed and the fail safe operation is executed to prevent the engine from being damaged. Techniques are described in Patent Documents 2 and 3.

また、内燃機関の制御装置として、排気ガスの一部を吸気側に還流することで燃費を向上させたり窒素酸化物(NOx)の生成量を抑制したりできる排気ガス還流(Exhaust Gas Recirculation:以下、EGRと略記する)装置が広く適用されている。EGR装置は、内燃機関の冷却水の一部が循環するEGRクーラを備えており、吸気側へ還流させるEGRガスを適切な温度へ冷却する。
この場合、EGRクーラを循環する冷却水の量が不足すると、排気ガス中のNOx量の増加に伴って還流されるEGRガス量が増加した時にEGRクーラ内の冷却水が沸騰するおそれがある。冷却水が沸騰すると、EGRクーラ内の圧力が大きく上昇するために、EGR装置や冷却系が故障、破損する場合がある、といった問題点がある。
Further, as a control device for an internal combustion engine, exhaust gas recirculation (Exhaust Gas Recirculation), which can improve fuel efficiency by suppressing a part of the exhaust gas to the intake side or suppress the amount of nitrogen oxide (NOx) generated, is described below. , Apparatus abbreviated as EGR) is widely applied. The EGR device includes an EGR cooler in which a part of the cooling water of the internal combustion engine circulates, and cools the EGR gas that is recirculated to the intake side to an appropriate temperature.
In this case, if the amount of cooling water circulating through the EGR cooler is insufficient, the cooling water in the EGR cooler may boil when the amount of EGR gas recirculated with the increase in the amount of NOx in the exhaust gas increases. When the cooling water boils, the pressure in the EGR cooler rises greatly, and there is a problem that the EGR device and the cooling system may break down or be damaged.

このような問題点を解決するために、ラジエータで冷却された冷却液をエンジン本体へ流す冷却ラインと、エンジン本体で加熱された冷却液をラジエータへ流す戻しラインと、冷却液をEGRクーラへ供給し得るよう冷却ラインから分岐して戻しラインに合流するEGR用ラインとを備え、冷却ラインの分岐位置からエンジン本体を介して戻しラインの合流位置まで構成される流路に、冷却液の流通を抑制する絞り部を形成してEGRクーラへ供給する水量を増加させることによって、EGRクーラ内の冷却液が沸騰することを防止する技術が特許文献4に記載されている。   In order to solve such problems, a cooling line for flowing the coolant cooled by the radiator to the engine body, a return line for flowing the coolant heated by the engine body to the radiator, and supplying the coolant to the EGR cooler And an EGR line that branches from the cooling line and merges with the return line, and distributes the coolant to the flow path that is configured from the branch position of the cooling line to the merge position of the return line via the engine body. Patent Document 4 discloses a technique for preventing the cooling liquid in the EGR cooler from boiling by forming a throttle portion to be suppressed and increasing the amount of water supplied to the EGR cooler.

実開平06−037523号公報Japanese Utility Model Publication No. 06-037523 特開2000−303839号公報JP 2000-303839 A 特開2008−121656号公報JP 2008-121656 A 特開2008−051010号公報JP 2008-051010 A

近年、暖機性の大幅な向上を目的として、内燃機関の暖機運転時にウォータポンプの稼動を停止することで冷却水の循環を一時的に停止させる制御が広く実行されている。この制御を実行すると、EGR装置を備える内燃機関においては、EGRクーラ内の冷却水の循環も停止してしまう。そのため、ウォータポンプの稼動が停止された状態が続くと、高温のEGRガスが還流されることでEGRクーラ内の冷却水が沸騰してEGR装置や冷却系が故障、破損する場合がある。
しかしながら、特許文献2〜4の技術では、EGRクーラ内の冷却水を循環させることが困難であることから、EGRクーラ内の冷却水が沸騰することを適切に抑制することができない、といった問題点がある。
In recent years, control for temporarily stopping the circulation of cooling water by stopping the operation of the water pump during the warm-up operation of the internal combustion engine has been widely performed for the purpose of greatly improving the warm-up performance. When this control is executed, in an internal combustion engine equipped with an EGR device, the circulation of the cooling water in the EGR cooler is also stopped. For this reason, if the operation of the water pump is stopped, the high temperature EGR gas is recirculated, whereby the cooling water in the EGR cooler may boil and the EGR device or the cooling system may break down or be damaged.
However, in the techniques of Patent Documents 2 to 4, since it is difficult to circulate the cooling water in the EGR cooler, it is not possible to appropriately suppress the boiling of the cooling water in the EGR cooler. There is.

また、特許文献2〜4の技術では、トラブルや故障等によってウォータポンプの稼動が停止した場合に、内燃機関内やEGRクーラ内の冷却水を循環させることが困難である。よって、内燃機関やEGR装置がオーバーヒートして損傷することを適切に抑制することができない、といった問題点がある。   In the techniques of Patent Documents 2 to 4, it is difficult to circulate the cooling water in the internal combustion engine or the EGR cooler when the operation of the water pump is stopped due to trouble or failure. Therefore, there is a problem that the internal combustion engine and the EGR device cannot be appropriately suppressed from being overheated and damaged.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、ポンプ停止時においても冷媒の循環を確保することができる内燃機関の冷却装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of this point, and an object of the present invention is to provide a cooling device for an internal combustion engine that can ensure the circulation of the refrigerant even when the pump is stopped.

上記目的を達成するために、本発明の内燃機関の冷却装置は、内燃機関のEGRガスを冷却するEGRクーラを備える内燃機関の冷却装置であって、ラジエータを循環した冷媒を前記内燃機関に向けて流通させる第1流路と、前記内燃機関を循環した冷媒を前記ラジエータに向けて流通させる第2流路と、前記第1流路に設けられ、前記内燃機関が第1温度以上の場合に稼動することで前記冷媒を循環させる冷媒ポンプと、前記ラジエータと前記冷媒ポンプとの間の前記第1流路に設けられ、前記内燃機関が第2温度以上の場合に開弁することで前記第1流路を冷媒を流通可能とする第1サーモスタットと、前記内燃機関と前記ラジエータとの間の前記第2流路に設けられ、前記内燃機関が第3温度以上の場合に開弁することで前記第2流路を冷媒を流通可能とする第2サーモスタットと、前記冷媒ポンプの出口側の前記第1流路から分岐して前記EGRクーラを経由して前記第2流路の前記第2サーモスタットよりも下流側に合流し、前記冷媒の一部を前記EGRクーラを循環させる第3流路と、前記ラジエータと前記第1サーモスタットとの間の前記第1流路から分岐して前記第1サーモスタットと前記冷媒ポンプとの間の前記第1流路に合流し、前記冷媒を前記第1サーモスタットをバイパスさせて流通させるバイパス流路と、を備えることを特徴とする(請求項1)。
このような構成とすることにより、冷媒を循環させるポンプが停止している場合であっても、内燃機関内やEGRクーラ内の冷媒を自然対流によって循環させることができる。
In order to achieve the above object, a cooling device for an internal combustion engine according to the present invention is a cooling device for an internal combustion engine including an EGR cooler for cooling EGR gas of the internal combustion engine. Provided in the first flow path, the second flow path for circulating the refrigerant circulated through the internal combustion engine toward the radiator, and the first flow path when the internal combustion engine is at a first temperature or higher. A refrigerant pump that circulates the refrigerant by operating, and is provided in the first flow path between the radiator and the refrigerant pump, and opens when the internal combustion engine is at a second temperature or higher. A first thermostat that allows the refrigerant to flow through one flow path, and the second flow path between the internal combustion engine and the radiator, and opens when the internal combustion engine is at or above a third temperature; The second flow path A second thermostat which allows refrigerant to flow, joins the downstream side of the second thermostat in the second flow path via the EGR cooler branch from the first flow path on the outlet side of the refrigerant pump A part of the refrigerant that circulates the EGR cooler, and a branch from the first passage between the radiator and the first thermostat, and the first thermostat and the refrigerant pump A bypass flow path that merges with the first flow path in between and causes the refrigerant to flow through the first thermostat (Claim 1).
By adopting such a configuration, the refrigerant in the internal combustion engine or the EGR cooler can be circulated by natural convection even when the pump for circulating the refrigerant is stopped.

特に、本発明の内燃機関の冷却装置は、前記第1流路が、前記EGRクーラよりも下方に設けられ、かつ、前記第2流路は、前記EGRクーラよりも上方に設けられることを特徴とすることができる(請求項2)。
このような構成とすることで、自然対流による冷媒の流れが発生することから、冷媒を循環させるポンプが停止している場合であっても、内燃機関内やEGRクーラ内の冷媒を循環させることができる。
In particular, the internal combustion engine cooling apparatus according to the present invention is characterized in that the first flow path is provided below the EGR cooler, and the second flow path is provided above the EGR cooler. (Claim 2).
By adopting such a configuration, a refrigerant flow is generated by natural convection, so that the refrigerant in the internal combustion engine or the EGR cooler is circulated even when the pump for circulating the refrigerant is stopped. Can do.

また、本発明の内燃機関の冷却装置は、前記バイパス流路が、前記冷媒ポンプが稼動していない場合にのみ前記冷媒を流通させることを特徴とすることができる(請求項3)。
このような構成とすることで、冷媒を循環させるポンプが稼動している場合に、ラジエータにて冷却された冷媒を主サーモスタットを経由させて内燃機関側へ循環させることができる。よって、冷媒の温度制御が不能になることを抑制することができる。
In the cooling device for an internal combustion engine of the present invention, the bypass passage allows the refrigerant to flow only when the refrigerant pump is not operating (Claim 3).
With such a configuration, when the pump for circulating the refrigerant is operating, the refrigerant cooled by the radiator can be circulated to the internal combustion engine side via the main thermostat. Therefore, it can suppress that the temperature control of a refrigerant | coolant becomes impossible.

そして、本発明の内燃機関の冷却装置は、前記第2サーモスタットが、前記第1サーモスタットよりも低温で開弁することを特徴とすることができる(請求項4)。
このような構成とすることで、第1サーモスタットによる冷媒の温度制御を第2サーモスタットが妨げることを抑制することができる。
In the cooling apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the second thermostat opens at a lower temperature than the first thermostat (Claim 4).
By setting it as such a structure, it can suppress that a 2nd thermostat prevents the temperature control of the refrigerant | coolant by a 1st thermostat.

更に、本発明の内燃機関の冷却装置は、前記EGRクーラと前記第2流路との間の前記第3流路に設けられ、前記EGRクーラが所定の温度以上の場合に開弁することで前記第3流路を連通させる第3サーモスタットを備え、前記第3サーモスタットが、前記第2サーモスタットよりも低温で開弁することを特徴とすることができる(請求項5)。
このような構成とすることで、内燃機関の暖機状態に応じてEGRクーラを循環する冷媒の量を調節することができる。よって、暖気状態に応じたEGRクーラの冷却能力に調整することができることから、適切な温度のEGRガスを吸気側に還流させることができる。
Furthermore, the internal combustion engine cooling device of the present invention is provided in the third flow path between the EGR cooler and the second flow path, and opens when the EGR cooler is at a predetermined temperature or higher. A third thermostat for communicating the third flow path may be provided, and the third thermostat may be opened at a lower temperature than the second thermostat (Claim 5).
By setting it as such a structure, the quantity of the refrigerant | coolant which circulates through an EGR cooler can be adjusted according to the warming-up state of an internal combustion engine. Therefore, since it is possible to adjust the cooling capacity of the EGR cooler according to the warm-up state, it is possible to recirculate EGR gas having an appropriate temperature to the intake side.

また、本発明の内燃機関の冷却装置は、前記内燃機関が第4温度以上の場合に前記ラジエータを冷却するラジエータ冷却手段を備え、前記ラジエータ冷却手段が、前記内燃機関が第4温度未満であって、前記EGRクーラの温度が第1しきい値以上の場合に、前記ラジエータを冷却することを特徴とすることができる(請求項6)。
このような構成とすることで、EGRクーラの温度が第1しきい値以上の場合に、ラジエータの冷却能力を向上させてEGRクーラを循環する冷媒を適切に冷却することができる。よって、EGRクーラの冷却能力が低下することを抑制しつつ内燃機関の暖機性を向上させることができる。
The cooling apparatus for an internal combustion engine according to the present invention further includes a radiator cooling means for cooling the radiator when the internal combustion engine is at or above a fourth temperature, and the radiator cooling means is configured such that the internal combustion engine is less than a fourth temperature. The radiator may be cooled when the temperature of the EGR cooler is equal to or higher than a first threshold value (Claim 6).
With such a configuration, when the temperature of the EGR cooler is equal to or higher than the first threshold value, it is possible to improve the cooling capacity of the radiator and appropriately cool the refrigerant circulating in the EGR cooler. Therefore, it is possible to improve the warm-up property of the internal combustion engine while suppressing the decrease in the cooling capacity of the EGR cooler.

本発明の内燃機関の冷却装置によれば、自然対流による冷媒の流れが発生することから、冷媒を循環させるポンプが停止している場合であっても、内燃機関内やEGRクーラ内の冷媒を循環させることができる。よって、ポンプ停止時においても冷媒の循環を確保することができる。   According to the cooling device for an internal combustion engine of the present invention, since the refrigerant flow is generated by natural convection, the refrigerant in the internal combustion engine or the EGR cooler is removed even when the pump for circulating the refrigerant is stopped. It can be circulated. Therefore, it is possible to ensure the circulation of the refrigerant even when the pump is stopped.

実施例のエンジン冷却システムの概略構成を示した構成図である。It is the block diagram which showed schematic structure of the engine cooling system of an Example. 各温度における冷却水の流れを示している。The flow of cooling water at each temperature is shown. 冷却水温と各部品の稼動領域との関係の一例を示している。An example of the relationship between the cooling water temperature and the operation area of each component is shown. 冷却水温に基づくEGRガス還流量の制御例を示している。The control example of the EGR gas recirculation amount based on the cooling water temperature is shown. エンジンECUの処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of a process of engine ECU. エンジンECUの処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of a process of engine ECU. Qwマップの一例を示している。An example of a Qw map is shown. エンジンECUの処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of a process of engine ECU. エンジンECUの処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of a process of engine ECU. 実施例のエンジン冷却システムの概略構成を示した構成図である。It is the block diagram which showed schematic structure of the engine cooling system of an Example. 冷却水温と各部品の稼動領域との関係の一例を示している。An example of the relationship between the cooling water temperature and the operation area of each component is shown. エンジンECUの処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of a process of engine ECU. 各温度における冷却水の流れを示している。The flow of cooling water at each temperature is shown.

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.

本発明の実施例1について図面を参照しつつ説明する。図1は、本発明の内燃機関の冷却装置を組み込んだエンジン冷却システム1の概略構成を示した構成図である。なお、図1にはエンジンの1気筒の構成のみを示している。   Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram showing a schematic configuration of an engine cooling system 1 incorporating a cooling device for an internal combustion engine of the present invention. FIG. 1 shows only the configuration of one cylinder of the engine.

図1に示すエンジン冷却システム1は、動力源であるエンジン100を備えており、エンジン100を冷却するラジエータ11、およびラジエータ11を冷却するラジエータファン12を備えている。また、エンジン冷却システム1は、エンジン冷却システム1の運転動作を総括的に制御するECU(Electronic Control Unit)10を備えている。そして、エンジン冷却システム1は、排気ガス導入通路13を冷却するEGRクーラ14を備えており、排気ガス導入通路13を通過し吸気側に還流されるEGRガスの温度を調節する。更に、エンジン冷却システム1は、ラジエータ11とエンジン100とを循環する冷媒が流通する第1流路21および第2流路22、EGRクーラ14を循環する冷媒が流通する第3流路23を備えている。また、エンジン冷却システム1は、冷媒を循環させるウォータポンプ24、第1流路21の連通を制御する主サーモスタット25、第2流路22の連通を制御する副サーモスタット26を備えている。そして、エンジン冷却システム1は、第1流路21から分岐して主サーモスタット25をバイパスするバイパス流路27を備えている。   An engine cooling system 1 shown in FIG. 1 includes an engine 100 that is a power source, and includes a radiator 11 that cools the engine 100 and a radiator fan 12 that cools the radiator 11. The engine cooling system 1 also includes an ECU (Electronic Control Unit) 10 that comprehensively controls the operation of the engine cooling system 1. The engine cooling system 1 includes an EGR cooler 14 that cools the exhaust gas introduction passage 13 and adjusts the temperature of the EGR gas that passes through the exhaust gas introduction passage 13 and is returned to the intake side. The engine cooling system 1 further includes a first flow path 21 and a second flow path 22 through which the refrigerant circulating through the radiator 11 and the engine 100 flows, and a third flow path 23 through which the refrigerant circulating through the EGR cooler 14 flows. ing. The engine cooling system 1 also includes a water pump 24 that circulates the refrigerant, a main thermostat 25 that controls the communication of the first flow path 21, and a sub thermostat 26 that controls the communication of the second flow path 22. The engine cooling system 1 includes a bypass passage 27 that branches from the first passage 21 and bypasses the main thermostat 25.

エンジン100は、車両に搭載される多気筒エンジンであって、各気筒は燃焼室を構成するピストンを備えている。各燃焼室のピストンはそれぞれコネクティングロッドを介して出力軸部材であるクランクシャフトに連結されている。
吸気ポートから燃焼室内へ流入した混合ガスは、ピストンの上昇運動により燃焼室内で圧縮される。ECU10は、クランク角センサからのピストンの位置、および吸気カム角センサからのカム軸回転位相の情報に基づき、点火タイミングを決定しイグナイタに信号を送る。イグナイタはECU10の信号に従って、指示された点火タイミングでバッテリからの電力を点火プラグに通電する。点火プラグはバッテリからの電力により点火し、圧縮混合ガスを着火させて、燃焼室内を膨張させピストンを下降させる。この下降運動がコネクティングロッドを介してクランクシャフトの軸回転に変更されることにより、エンジン100は動力を得る。
The engine 100 is a multi-cylinder engine mounted on a vehicle, and each cylinder includes a piston that constitutes a combustion chamber. The piston of each combustion chamber is connected to a crankshaft as an output shaft member via a connecting rod.
The mixed gas flowing into the combustion chamber from the intake port is compressed in the combustion chamber by the upward movement of the piston. The ECU 10 determines the ignition timing based on the position of the piston from the crank angle sensor and the cam shaft rotation phase information from the intake cam angle sensor, and sends a signal to the igniter. The igniter energizes the spark plug with the electric power from the battery at the instructed ignition timing according to the signal from the ECU 10. The spark plug is ignited by electric power from the battery, ignites the compressed mixed gas, expands in the combustion chamber, and lowers the piston. The descending motion is changed to the shaft rotation of the crankshaft through the connecting rod, whereby the engine 100 obtains power.

エンジン100の燃焼室の周辺にはウォータジャケットが設けられており、ウォータジャケット内部は燃焼室等を冷却するための冷媒(冷却水)が循環している。本実施例の冷却水としては、エチレングリコール水溶液からなる一般的なLLC(Long Life Coolant)を用いるが、その他の冷媒を使用してもよい。
そして、ウォータジャケットには冷却水の温度を測定するための水温センサ31が設けられており、ウォータジャケット内部の冷却水温の検出結果をECU10へ送信する。ECU10は、水温センサ31が検出した冷却水温をエンジン100の温度と認識する。この場合、水温センサ31は、エンジン100内部の比較的高温な冷却水の温度を検出できるような位置に設けられることが望ましく、例えば冷却水の出口付近(第2流路22との接続部付近)に設けることができる。
A water jacket is provided around the combustion chamber of the engine 100, and a coolant (cooling water) for cooling the combustion chamber and the like circulates inside the water jacket. As the cooling water in this embodiment, a general LLC (Long Life Coolant) made of an ethylene glycol aqueous solution is used, but other refrigerants may be used.
The water jacket is provided with a water temperature sensor 31 for measuring the temperature of the cooling water, and the detection result of the cooling water temperature inside the water jacket is transmitted to the ECU 10. ECU 10 recognizes the coolant temperature detected by water temperature sensor 31 as the temperature of engine 100. In this case, the water temperature sensor 31 is preferably provided at a position where the temperature of the relatively high-temperature cooling water inside the engine 100 can be detected. For example, near the outlet of the cooling water (near the connection with the second flow path 22) ).

排気ガス導入通路13は、浄化触媒の上流側の排気通路より分岐してEGRクーラ14を経由し吸気通路に合流する構成により、燃焼後の排気ガスの一部を吸気側へと還流させる。排気ガス導入通路13へと分岐した排気ガスは、図示しないEGRバルブにて流量を調節されつつ吸気通路へ進み、吸入空気とともに吸気ポートに噴射される燃料と混合されて、燃焼室へと供給される。EGRバルブは、ECU10の指令に従ってバルブ開度を調節することで、吸気通路への排気ガスの還流供給量を適切な量へと調節する。このように、運転状態に応じた適切な量のEGRガスを吸気通路に還流供給することにより、エンジン100の燃焼温度を低下させてNOx排出量を低減させることができる。なお、排気通路と排気ガス導入通路13との分岐部は、浄化触媒の下流側に設けられてもよい。
排気ガス導入通路13は、EGRクーラ14をバイパスするバイパス通路(図示しない)を備えている。バイパス通路は、還流させるEGRガス温度が低温の場合にEGRガスを流通させることで、EGRクーラ14を経由させずにEGRガスを吸気側へ還流させる。これによって、EGRガスが必要以上に低温化することを抑制することができることから、エンジン100の燃焼が悪化するのを抑制することができる。
The exhaust gas introduction passage 13 is branched from the exhaust passage on the upstream side of the purification catalyst and merges with the intake passage via the EGR cooler 14 to recirculate a part of the exhaust gas after combustion to the intake side. The exhaust gas branched into the exhaust gas introduction passage 13 proceeds to the intake passage while the flow rate is adjusted by an EGR valve (not shown), is mixed with the fuel injected into the intake port together with the intake air, and is supplied to the combustion chamber. The The EGR valve adjusts the amount of exhaust gas recirculation supplied to the intake passage to an appropriate amount by adjusting the valve opening according to a command from the ECU 10. In this manner, by supplying an appropriate amount of EGR gas according to the operating state to the intake passage, the combustion temperature of the engine 100 can be lowered and the NOx emission amount can be reduced. The branch portion between the exhaust passage and the exhaust gas introduction passage 13 may be provided on the downstream side of the purification catalyst.
The exhaust gas introduction passage 13 includes a bypass passage (not shown) that bypasses the EGR cooler 14. The bypass passage causes the EGR gas to flow back to the intake side without passing through the EGR cooler 14 by circulating the EGR gas when the temperature of the EGR gas to be refluxed is low. As a result, the EGR gas can be prevented from lowering in temperature more than necessary, so that the combustion of the engine 100 can be prevented from deteriorating.

EGRクーラ14は、その内部を冷却水が循環しており、ECU10からの指令に従って循環する冷却水の流速や流量を調整することで、排気ガス導入通路13を通過するEGRガスの温度を調節する。第1流路21を流通する冷却水の一部は、ウォータポンプ24の稼動力によって第3流路23を流通してEGRクーラ14内部に送られる。そして、EGRクーラ14内部の冷却水は、排気ガス導入通路13を通過するEGRガスから熱を吸収し、EGRガス温度を燃焼に適した温度へと調節する。この場合、EGRクーラ14の冷却水入口部に冷却水流量調整バルブを設けて、EGRクーラ14内部を循環する冷却水の流量を調整することが望ましい。そして、熱交換後の冷却水は、第3流路23から第2流路22を流通してラジエータ11にて冷却された後に、再び第1流路21へと送られる。
また、EGRクーラ14には、EGRクーラ温度センサ32が設けられており、EGRクーラ14内部の冷却水の温度を検出し、検出結果をECU10へ送信する。ECU10は、EGRクーラ温度センサ32が検出した冷却水温をEGRクーラ14の温度と認識する。この場合、EGRクーラ温度センサ32は、EGRクーラ14内部の冷却水の温度に代えて、EGRクーラ14の温度を直接検出してもよい。
The EGR cooler 14 has cooling water circulating therein, and adjusts the flow rate and flow rate of the circulating cooling water according to a command from the ECU 10 to adjust the temperature of the EGR gas passing through the exhaust gas introduction passage 13. . A part of the cooling water flowing through the first flow path 21 flows through the third flow path 23 by the operating force of the water pump 24 and is sent into the EGR cooler 14. The cooling water inside the EGR cooler 14 absorbs heat from the EGR gas passing through the exhaust gas introduction passage 13 and adjusts the EGR gas temperature to a temperature suitable for combustion. In this case, it is desirable to provide a cooling water flow rate adjustment valve at the cooling water inlet of the EGR cooler 14 to adjust the flow rate of the cooling water circulating inside the EGR cooler 14. Then, the cooling water after heat exchange flows from the third flow path 23 through the second flow path 22 and is cooled by the radiator 11, and then is sent to the first flow path 21 again.
Further, the EGR cooler 14 is provided with an EGR cooler temperature sensor 32, detects the temperature of the cooling water inside the EGR cooler 14, and transmits the detection result to the ECU 10. The ECU 10 recognizes the coolant temperature detected by the EGR cooler temperature sensor 32 as the temperature of the EGR cooler 14. In this case, the EGR cooler temperature sensor 32 may directly detect the temperature of the EGR cooler 14 instead of the temperature of the cooling water inside the EGR cooler 14.

ラジエータ11は、上部タンク、ラジエータコア、下部タンクで構成されている放熱器である。エンジン100を冷却することで高温になった冷却水は、第2流路22を流通してラジエータ11の上部タンクに導かれ、ラジエータコアを通過する。ラジエータコアは、高温の冷却水がラジエータコアを通過する際に熱を奪って空気中に放熱するものであって、放熱効率を向上させるために多数のフィンが設けられている。ラジエータコアで冷却された冷却水は、下部タンクから第1流路21を流通して再びエンジン100に戻される。
ラジエータファン12は、ラジエータ11とエンジン100との間に配置され、ラジエータ11からエンジン100の方向へ空気の流れを作ることでラジエータ11を冷却する。ラジエータファン12は、ECU10の指令に従ってファンの回転を調整することで、ラジエータ11の冷却能力を制御する。ラジエータファン12は、エンジン100の回転と同期させることでファンを回転させても良いし、電動モータ等によってファンを回転させても良い。エンジン100の回転と同期させる場合には、回転の伝達部にクラッチ機構等の可変伝達機構を用いることで、ファンの回転を任意に調整できる構成とする。また、ラジエータファン12は、ラジエータ11とエンジン100との間に限られず、ラジエータ11を冷却できる任意の位置に配置することができる。
The radiator 11 is a radiator that includes an upper tank, a radiator core, and a lower tank. Cooling water that has become hot due to cooling of the engine 100 flows through the second flow path 22 and is guided to the upper tank of the radiator 11 and passes through the radiator core. The radiator core takes heat and dissipates heat into the air when high-temperature cooling water passes through the radiator core, and is provided with a large number of fins in order to improve heat dissipation efficiency. The cooling water cooled by the radiator core flows through the first flow path 21 from the lower tank and is returned to the engine 100 again.
The radiator fan 12 is disposed between the radiator 11 and the engine 100, and cools the radiator 11 by creating an air flow from the radiator 11 toward the engine 100. The radiator fan 12 controls the cooling capacity of the radiator 11 by adjusting the rotation of the fan in accordance with a command from the ECU 10. The radiator fan 12 may rotate the fan in synchronization with the rotation of the engine 100, or may rotate the fan by an electric motor or the like. In the case of synchronizing with the rotation of the engine 100, a variable transmission mechanism such as a clutch mechanism is used for the rotation transmission unit so that the rotation of the fan can be arbitrarily adjusted. Further, the radiator fan 12 is not limited to between the radiator 11 and the engine 100, and can be disposed at an arbitrary position where the radiator 11 can be cooled.

エンジン冷却システム1は、内部を冷却水が流通する第1流路21、第2流路22および第3流路23を備えている。第1流路21は、ラジエータ11の下部タンクとエンジン100とを連通させる構成であり、ラジエータ11で冷却された冷却水をエンジン100へと循環させる。また、第2流路22は、エンジン100とラジエータ11の上部タンクとを連通させる構成であり、エンジン100で加熱された冷却水をラジエータ11へと循環させる。そして、第3流路23は、後述するウォータポンプ24の出口(下流)側の第1流路21から分岐し、EGRクーラ14を経由して第2流路22に合流する構成であり、冷却水の一部をEGRクーラ14へと循環させる。
この場合、第1流路21は、EGRクーラ14よりも下方に設置され、第2流路22は、EGRクーラ14よりも上方に設置される構成を採用する。このような構成とすることで、エンジン100やEGRクーラ14にて加熱されて密度(比重)が小さくなった冷却水がより上方の第2流路22方向へ移動し、ラジエータ11にて冷却されて密度(比重)が大きくなった冷却水がより下方の第1流路21方向へ移動する。よって、自然対流による冷却水の流れが発生することから、ウォータポンプ24の稼動が停止している場合であっても、エンジン100内やEGRクーラ14内の冷却水が循環することができる。
そして、第3流路23は、ウォータポンプ24の出口直後で第1流路21から分岐する構成を採用する。このような構成とすることで、自然対流によってラジエータ11を通過して冷却された冷却水がエンジン100内部の冷却水と混合することを抑制することができることから、暖機性向上効果が低下することを抑制することができる。
The engine cooling system 1 includes a first flow path 21, a second flow path 22, and a third flow path 23 through which cooling water flows. The first flow path 21 is configured to allow the lower tank of the radiator 11 and the engine 100 to communicate with each other, and circulates cooling water cooled by the radiator 11 to the engine 100. The second flow path 22 is configured to communicate the engine 100 and the upper tank of the radiator 11, and circulates the cooling water heated by the engine 100 to the radiator 11. The third flow path 23 is branched from a first flow path 21 on the outlet (downstream) side of a water pump 24 to be described later, and is joined to the second flow path 22 via the EGR cooler 14. Part of the water is circulated to the EGR cooler 14.
In this case, the 1st flow path 21 is installed below the EGR cooler 14, and the 2nd flow path 22 employ | adopts the structure installed above the EGR cooler 14. FIG. With such a configuration, the cooling water that has been heated by the engine 100 or the EGR cooler 14 and has a reduced density (specific gravity) moves toward the second flow path 22 above and is cooled by the radiator 11. Thus, the cooling water whose density (specific gravity) has increased moves toward the lower first flow path 21. Therefore, since the flow of the cooling water by natural convection is generated, the cooling water in the engine 100 and the EGR cooler 14 can circulate even when the operation of the water pump 24 is stopped.
The third flow path 23 adopts a configuration that branches from the first flow path 21 immediately after the outlet of the water pump 24. By setting it as such a structure, it can suppress that the cooling water cooled and passed through the radiator 11 by natural convection is mixed with the cooling water inside the engine 100, and a warming-up improvement effect falls. This can be suppressed.

ウォータポンプ24は、第1流路21に設けられており、その稼動力によって冷却水をラジエータ11、エンジン100およびEGRクーラ14に循環させる。ウォータポンプ24は、エンジン100のクランクシャフト軸の回転力をベルト等によって伝達されることで稼動する機械式を採用するが、電気モータ等によって稼動する電動式を採用してもよいし、両方式を組み合わせて用いてもよい。ウォータポンプ24は、クランクシャフト軸の回転力の伝達部に電磁クラッチを有し、電磁クラッチの係合率を調節してクランクシャフト軸からの回転力の伝達率を制御することで、ウォータポンプ24の稼動力を制御する。この場合、電磁クラッチに代えてその他の可変伝達機構を用いることで、ウォータポンプ24の稼動力を制御してもよい。   The water pump 24 is provided in the first flow path 21, and circulates cooling water to the radiator 11, the engine 100, and the EGR cooler 14 by the operating force. The water pump 24 employs a mechanical type that operates by transmitting the rotational force of the crankshaft shaft of the engine 100 by a belt or the like, but may employ an electric type that operates by an electric motor or the like, or both types. May be used in combination. The water pump 24 has an electromagnetic clutch in the transmission portion of the rotational force of the crankshaft shaft, and controls the transmission rate of the rotational force from the crankshaft shaft by adjusting the engagement rate of the electromagnetic clutch. Control the operating power of In this case, the operating force of the water pump 24 may be controlled by using another variable transmission mechanism instead of the electromagnetic clutch.

主サーモスタット25は、ラジエータ11とウォータポンプ24との間の第1流路21に設けられており、エンジン100の温度に基づいて第1流路21の連通を制御する。主サーモスタット25は、サーモワックスを稼動源とする一般的なサーモスタットを採用するが、リニアソレノイドを稼動源とする電動サーモスタットを採用してもよい。主サーモスタット25は、エンジン100の温度、すなわち冷却水の温度に応じてその弁開度を変化させることで、第1流路21を流通する冷却水の流量を調節する。主サーモスタット25は、冷却水温が第2温度(例えば、90[℃])未満では閉弁することで第1流路21を閉鎖し、冷却水温が第2温度以上で徐々に開弁することで第1流路21を連通させるよう構成される。
主サーモスタット25には、エンジン100のウォータジャケット上方、およびEGRクーラ14の下流側の第3流路23と連通した冷却水の流路が接続されており、加熱された冷却水の一部がラジエータ11を経由せずに主サーモスタット25に供給される。これによって、エンジン100やEGRクーラ14が高温の場合に、より確実に主サーモスタット25の弁開度を向上させて冷却水の流量を増加させることができる。
なお、主サーモスタット25は、本発明の第1サーモスタットに相当する。
The main thermostat 25 is provided in the first flow path 21 between the radiator 11 and the water pump 24, and controls the communication of the first flow path 21 based on the temperature of the engine 100. The main thermostat 25 employs a general thermostat having a thermo wax as an operating source, but may employ an electric thermostat having a linear solenoid as an operating source. The main thermostat 25 adjusts the flow rate of the cooling water flowing through the first flow path 21 by changing the valve opening degree according to the temperature of the engine 100, that is, the temperature of the cooling water. The main thermostat 25 closes the first flow path 21 by closing when the cooling water temperature is lower than the second temperature (for example, 90 [° C.]), and gradually opens the cooling water temperature at the second temperature or higher. It is comprised so that the 1st flow path 21 may be connected.
The main thermostat 25 is connected to a cooling water flow path communicating with the third flow path 23 above the water jacket of the engine 100 and downstream of the EGR cooler 14, and a part of the heated cooling water is supplied to the radiator. 11 is supplied to the main thermostat 25 without going through 11. Thereby, when the engine 100 and the EGR cooler 14 are hot, the valve opening degree of the main thermostat 25 can be improved more reliably and the flow rate of the cooling water can be increased.
The main thermostat 25 corresponds to the first thermostat of the present invention.

副サーモスタット26は、第2流路22のよりエンジン100に隣接した位置に設けられており、エンジン100の温度に基づいて第2流路22の連通を制御する。副サーモスタット26は、主サーモスタット25と同様の構造を有し、エンジン100の温度、すなわち冷却水の温度に応じてその弁開度を変化させることで、第2流路22を流通する冷却水の流量を調節する。
この場合、副サーモスタット26は、主サーモスタット25よりも低温の第3温度(例えば、85[℃])で開弁する構成とする。このような構成とすることで、エンジン100の暖機の際に副サーモスタット26が先に開弁することから、主サーモスタット25による冷却水の温度制御を副サーモスタット26が妨げることを抑制することができる。更に、ウォータポンプ24が故障等により稼動できない場合に、エンジン100内部の冷却水温が上昇することで副サーモスタット26が早期に開弁する。それによって、エンジン100からラジエータ11方向への冷却水の自然対流が生じることから、エンジン100内部の冷却水が循環するためにエンジン100が冷却される。
なお、副サーモスタット26は、本発明の第2サーモスタットに相当する。
The sub thermostat 26 is provided at a position closer to the engine 100 than the second flow path 22, and controls the communication of the second flow path 22 based on the temperature of the engine 100. The sub thermostat 26 has a structure similar to that of the main thermostat 25, and changes the valve opening degree according to the temperature of the engine 100, that is, the temperature of the cooling water, thereby allowing the cooling water flowing through the second flow path 22. Adjust the flow rate.
In this case, the sub thermostat 26 is configured to open at a third temperature (for example, 85 [° C.]) lower than the main thermostat 25. By adopting such a configuration, since the sub thermostat 26 is opened first when the engine 100 is warmed up, it is possible to suppress the sub thermostat 26 from interfering with the temperature control of the cooling water by the main thermostat 25. it can. Further, when the water pump 24 cannot be operated due to a failure or the like, the sub thermostat 26 opens early due to an increase in the coolant temperature inside the engine 100. As a result, natural convection of the cooling water from the engine 100 toward the radiator 11 occurs, so that the cooling water inside the engine 100 circulates, so that the engine 100 is cooled.
The sub thermostat 26 corresponds to the second thermostat of the present invention.

バイパス流路27は、ラジエータ11と主サーモスタット25との間(上流側)の第1流路21から分岐して、主サーモスタット25とウォータポンプ24との間(下流側)の第1流路21に合流する構成を採ることで、主サーモスタット25をバイパスさせて冷却水を流通させる。
このバイパス流路27を設けることによって、主サーモスタット25が第1流路21を閉鎖している場合であっても、主サーモスタット25を経由させずに冷却水を流通させることができる。よって、主サーモスタット25が閉弁し、かつウォータポンプ24の稼動が停止している場合であっても、第3流路23、ラジエータ11、第1流路21からバイパス流路27の間で自然対流による冷却水の流れが発生する(図2(b)参照)。そのため、エンジン100の暖機中にEGRクーラ14が高温となった場合に、EGRクーラ14内の冷却水が循環することができることから、EGRクーラ14がオーバーヒートすることを抑制することができる。
この場合、バイパス流路27の上流側の分岐部は主サーモスタット25の直前から分岐させる構成を採用する。このような構成とすることにより、バイパス流路27を通じて循環する冷却水の温度が主サーモスタット25周辺に伝導しやすいことから、循環する冷却水温が高い場合に主サーモスタット25の開弁を促進させることができる。よって、ラジエータ11の冷却能力が不足している場合等に、主サーモスタット25を早期に開弁させて循環する冷却水の流量を増加させることで、エンジン100の冷却能力を向上させることができる。
The bypass flow path 27 branches from the first flow path 21 between the radiator 11 and the main thermostat 25 (upstream side), and the first flow path 21 between the main thermostat 25 and the water pump 24 (downstream side). By adopting a configuration that joins the main thermostat 25, the main thermostat 25 is bypassed and the cooling water is circulated.
By providing the bypass flow path 27, the cooling water can be circulated without passing through the main thermostat 25 even when the main thermostat 25 closes the first flow path 21. Therefore, even when the main thermostat 25 is closed and the operation of the water pump 24 is stopped, the natural flow between the third flow path 23, the radiator 11, and the first flow path 21 to the bypass flow path 27 can be reduced. A cooling water flow is generated by convection (see FIG. 2B). Therefore, when the EGR cooler 14 becomes high temperature while the engine 100 is warmed up, the cooling water in the EGR cooler 14 can be circulated, so that the EGR cooler 14 can be prevented from overheating.
In this case, a configuration is adopted in which the upstream branch portion of the bypass flow path 27 is branched immediately before the main thermostat 25. By adopting such a configuration, the temperature of the cooling water circulating through the bypass channel 27 is easily conducted to the vicinity of the main thermostat 25, and therefore, when the circulating cooling water temperature is high, the valve opening of the main thermostat 25 is promoted. Can do. Therefore, when the cooling capacity of the radiator 11 is insufficient, the cooling capacity of the engine 100 can be improved by opening the main thermostat 25 at an early stage and increasing the flow rate of circulating cooling water.

バイパス流路27には、一方弁27aが設けられている。一方弁27aは、ウォータポンプ24が稼動しているときは閉弁してバイパス流路27を閉鎖し、ウォータポンプ24の稼動が停止しているときに開弁してバイパス流路27を連通させ、ウォータポンプ24の方向に冷却水を流通させる。これにより、ウォータポンプ24が稼動している場合にはバイパス流路27が閉鎖されるために、主サーモスタット25を経由させて冷却水を流通させることができる(図2参照)。よって、主サーモスタット25による冷却水の温度制御を適切に実行することができる。
一方弁27aとしては、ウォータポンプ24の負圧によって閉弁し、負圧がない場合に自身の重みによって開弁する重力弁等を適用することができる。この場合、冷却水の自然対流によっては閉弁しない程度の適度な重みを有する重力弁を適用する。
The bypass flow path 27 is provided with a one-way valve 27a. On the other hand, the valve 27a is closed when the water pump 24 is operating to close the bypass passage 27, and is opened when the operation of the water pump 24 is stopped to allow the bypass passage 27 to communicate. The cooling water is circulated in the direction of the water pump 24. Thereby, since the bypass flow path 27 is closed when the water pump 24 is operating, the cooling water can be circulated through the main thermostat 25 (see FIG. 2). Therefore, the temperature control of the cooling water by the main thermostat 25 can be appropriately executed.
On the other hand, as the valve 27a, a gravity valve that is closed by the negative pressure of the water pump 24 and opens by its own weight when there is no negative pressure can be applied. In this case, a gravity valve having an appropriate weight that does not close by natural convection of the cooling water is applied.

ECU10は、演算処理を行うCPU(Central Processing Unit)と、プログラム等を記憶するROM(Read Only Memory)と、データ等を記憶するRAM(Random Access Memory)やNVRAM(Non Volatile RAM)と、を備えるコンピュータである。ECU10は、クランク角センサ、吸気カム角センサ、エアフロメータ、スロットルポジションセンサ、排気温センサ、水温センサ31等の検出結果を読み込み、スロットルバルブの動作、吸気弁および排気弁の開閉タイミング、インジェクタの動作、点火プラグの点火時期、EGRガスの還流量など、エンジン100の運転動作を統合的に制御する。   The ECU 10 includes a CPU (Central Processing Unit) that performs arithmetic processing, a ROM (Read Only Memory) that stores programs, a RAM (Random Access Memory) that stores data, and an NVRAM (Non Volatile RAM). It is a computer. The ECU 10 reads the detection results of the crank angle sensor, the intake cam angle sensor, the air flow meter, the throttle position sensor, the exhaust temperature sensor, the water temperature sensor 31 and the like, and operates the throttle valve, the opening / closing timing of the intake valve and the exhaust valve, and the operation of the injector The operation of the engine 100 is controlled in an integrated manner, such as the ignition timing of the spark plug and the recirculation amount of EGR gas.

また、ECU10は、エンジン100の暖機時にウォータポンプ24の稼動を停止させる暖機性向上制御を実行する。
図3は、冷却水温と各部品の稼動領域との関係の一例を示している。ECU10は、水温センサ31の検出結果に基づいて、エンジン100の冷却水温が所定温度未満の場合に、ウォータポンプ24の電磁クラッチを分断させる。この制御を実行することで、エンジン100の暖機中にウォータジャケット内部の冷却水が循環するのを抑制することができることから、エンジン100の暖機性を向上させることができる。ここで、電磁クラッチを分断させるか否かを判断するための所定温度は、ウォータポンプ24の稼動開始温度(第1温度)未満の任意の冷却水温を適用するが、例えば85[℃]に設定することができる。また、第1温度とは、エンジン100の冷却を優先すべき任意の冷却水温を適用するが、例えば90[℃]に設定することができる。
ECU10は、エンジン100の冷却水温が第1温度以上となった場合に、ウォータポンプ24の電磁クラッチを係合させて、冷却水の循環を開始させる。
Further, the ECU 10 executes warm-up improvement control for stopping the operation of the water pump 24 when the engine 100 is warm-up.
FIG. 3 shows an example of the relationship between the cooling water temperature and the operation area of each component. Based on the detection result of the water temperature sensor 31, the ECU 10 disconnects the electromagnetic clutch of the water pump 24 when the coolant temperature of the engine 100 is lower than a predetermined temperature. By executing this control, it is possible to suppress the cooling water inside the water jacket from being circulated during the warm-up of the engine 100, so that the warm-up performance of the engine 100 can be improved. Here, as the predetermined temperature for determining whether or not to disconnect the electromagnetic clutch, an arbitrary cooling water temperature lower than the operation start temperature (first temperature) of the water pump 24 is applied, and is set to 85 [° C.], for example. can do. Moreover, although the arbitrary cooling water temperature which should give priority to cooling of the engine 100 is applied with 1st temperature, it can set to 90 [degreeC], for example.
The ECU 10 engages the electromagnetic clutch of the water pump 24 to start circulation of the cooling water when the cooling water temperature of the engine 100 becomes the first temperature or higher.

そして、ECU10は、エンジン100の暖機の進行状況に応じて、EGRガスの還流量を変更する制御を実行する。
図4は、冷却水温に基づくEGRガス還流量の制御例を示している。ECU10は、水温センサ31の検出結果に基づいて、エンジン100の冷却水温が所定温度未満の場合に、EGRガスの還流を停止させる。内燃機関が低温の際にEGRガスを還流させると、EGRガスが低温であるために内燃機関の燃焼が悪化してしまう。そのため、冷却水温が所定温度に満たない場合にEGRガスの還流を停止させることで、エンジン100の燃焼が悪化することを抑制することができる。ここで、EGRガスの還流を停止させるか否かを判断するための所定温度は、エンジン100の燃焼が悪化しないと判断できる任意の冷却水温を適用するが、例えば40[℃]に設定することができる。
Then, the ECU 10 executes control for changing the recirculation amount of the EGR gas in accordance with the progress of warming up of the engine 100.
FIG. 4 shows a control example of the EGR gas recirculation amount based on the cooling water temperature. Based on the detection result of the water temperature sensor 31, the ECU 10 stops the recirculation of EGR gas when the coolant temperature of the engine 100 is lower than a predetermined temperature. When the EGR gas is recirculated when the internal combustion engine is at a low temperature, the combustion of the internal combustion engine is deteriorated because the EGR gas is at a low temperature. Therefore, it is possible to prevent the combustion of engine 100 from deteriorating by stopping the recirculation of EGR gas when the coolant temperature is less than the predetermined temperature. Here, as the predetermined temperature for determining whether or not to stop the recirculation of the EGR gas, an arbitrary cooling water temperature at which it can be determined that the combustion of the engine 100 does not deteriorate is applied, for example, set to 40 [° C.]. Can do.

ECU10は、エンジン100の冷却水温が所定温度以上となった場合に、EGRガスの還流を開始させる。この制御を実行することで、吸気負圧が少なくなり吸気時のポンプ損が低下することから、エンジン100の燃費を向上させることができる。また、エンジン100の燃焼温度が低下することから、NOxの排出量を低減させることができる。この場合、ECU10は、冷却水温が所定温度(例えば60[℃])まではEGRクーラ14をバイパスさせてEGRガスを還流させることで、EGRガスが低温化することで燃焼が不安定化するのを抑制する。
暖機性向上制御中は主サーモスタット25が閉弁し、かつウォータポンプ24の稼動が停止しているために、冷却水温が所定温度以上となってEGRガスの還流が開始されると、徐々にEGRクーラ14の温度が上昇してゆく。ここで、EGRクーラ14の温度が上昇すると、第3流路23、ラジエータ11、第1流路21からバイパス流路27の間で自然対流による冷却水の流れが発生することから、EGRクーラ14内の冷却水が循環する。そのため、EGRクーラ14内に低温の冷却水が流入することから、EGRクーラ14がオーバーヒートすることを抑制することができる(図2(a)(b)参照)。
The ECU 10 starts the recirculation of EGR gas when the coolant temperature of the engine 100 becomes equal to or higher than a predetermined temperature. By executing this control, the intake negative pressure decreases and the pump loss during intake decreases, so the fuel consumption of the engine 100 can be improved. Moreover, since the combustion temperature of the engine 100 is lowered, the amount of NOx emission can be reduced. In this case, the ECU 10 bypasses the EGR cooler 14 and recirculates the EGR gas until the cooling water temperature reaches a predetermined temperature (for example, 60 [° C.]), so that the combustion becomes unstable due to the low temperature of the EGR gas. Suppress.
During the warm-up improvement control, the main thermostat 25 is closed and the operation of the water pump 24 is stopped. Therefore, when the cooling water temperature becomes equal to or higher than the predetermined temperature and the recirculation of the EGR gas is started, gradually. The temperature of the EGR cooler 14 increases. Here, when the temperature of the EGR cooler 14 rises, a flow of cooling water by natural convection is generated between the third flow path 23, the radiator 11, and the first flow path 21 and the bypass flow path 27, so that the EGR cooler 14 The cooling water inside circulates. Therefore, since the low-temperature cooling water flows into the EGR cooler 14, it is possible to suppress the EGR cooler 14 from overheating (see FIGS. 2A and 2B).

ECU10は、エンジン100の冷却水温が所定温度以上となった場合に、EGRガスの還流を停止させる。この制御を実行することで、高温のEGRガスが大量に還流されることでEGRクーラ14がオーバーヒートするのを抑制することができる。ここで、EGRガスの還流を停止させるか否かを判断するための所定温度は、EGRクーラ14がオーバーヒートする可能性があると判断できる任意の冷却水温を適用するが、例えば100[℃]に設定することができる。   ECU10 stops the recirculation | reflux of EGR gas, when the cooling water temperature of the engine 100 becomes more than predetermined temperature. By executing this control, it is possible to prevent the EGR cooler 14 from overheating due to a large amount of high-temperature EGR gas being refluxed. Here, as the predetermined temperature for determining whether or not to stop the recirculation of the EGR gas, any cooling water temperature at which it is possible to determine that the EGR cooler 14 may be overheated is applied. Can be set.

更に、ECU10は、エンジン100の暖機中に、冷却水温またはEGRクーラ14の温度に応じてラジエータファン12の運転を制御する(図3参照)。
ECU10は、水温センサ31の検出結果に基づいて、エンジン100の冷却水温が所定温度未満の場合に、ラジエータファン12の運転を停止させる。この制御を実行することで、冷却水の温度が過度に低下することを抑制することができる。ここで、ラジエータファン12の運転を停止させるか否かを判断するための所定温度は、ラジエータファン12の運転開始温度(第4温度)未満の任意の冷却水温を適用することができるが、例えば90[℃]に設定することができる。また、第4温度とは、ラジエータ11の冷却能力に応じて任意の冷却水温を適用することができるが、例えば95[℃]に設定することができる。
ECU10は、エンジン100の冷却水温が第4温度以上となった場合に、ラジエータファン12の運転を開始させる。また、ECU10は、EGRクーラ温度センサ32の検出結果に基づいて、EGRクーラ14の温度が第1しきい値以上となった場合、すなわちEGRクーラ14の冷却が必要であると判断する場合に、ラジエータファン12の運転を開始させる。これにより、エンジン100やEGRクーラ14を循環する冷却水をより低温に冷却することができることから、エンジン100やEGRクーラ14がオーバーヒートするのを抑制することができる。ここで、第1しきい値とは、EGRクーラ14がオーバーヒートする可能性があると判断できる任意の冷却水温を適用するが、例えば100[℃]に設定することができる。
Further, the ECU 10 controls the operation of the radiator fan 12 according to the coolant temperature or the temperature of the EGR cooler 14 while the engine 100 is warmed up (see FIG. 3).
Based on the detection result of the water temperature sensor 31, the ECU 10 stops the operation of the radiator fan 12 when the cooling water temperature of the engine 100 is lower than a predetermined temperature. By executing this control, it is possible to suppress the temperature of the cooling water from excessively decreasing. Here, as the predetermined temperature for determining whether or not to stop the operation of the radiator fan 12, any cooling water temperature lower than the operation start temperature (fourth temperature) of the radiator fan 12 can be applied. It can be set to 90 [° C.]. Moreover, although arbitrary cooling water temperature can be applied with 4th temperature according to the cooling capacity of the radiator 11, it can set to 95 [degreeC], for example.
The ECU 10 starts the operation of the radiator fan 12 when the coolant temperature of the engine 100 becomes the fourth temperature or higher. Further, when the ECU 10 determines that the temperature of the EGR cooler 14 is equal to or higher than the first threshold value based on the detection result of the EGR cooler temperature sensor 32, that is, when the EGR cooler 14 needs to be cooled, The operation of the radiator fan 12 is started. Thereby, since the cooling water which circulates through the engine 100 and the EGR cooler 14 can be cooled to a lower temperature, the engine 100 and the EGR cooler 14 can be prevented from overheating. Here, although the arbitrary cooling water temperature which can judge that the EGR cooler 14 may overheat is applied with a 1st threshold value, it can set to 100 [degreeC], for example.

つづいて、ECU10の制御の流れに沿って、エンジン冷却システム1の動作を説明する。図5はECU10の処理の一例を示すフローチャートである。本実施例のエンジン冷却システム1は、第1流路と、第2流路と、冷媒ポンプと、主サーモスタットと、副サーモスタットと、第3流路と、バイパス流路とを備えることで、冷媒を循環させるポンプが停止している場合であっても、内燃機関内やEGRクーラ内の冷媒を循環させてオーバーヒートを抑制することができる。   Next, the operation of the engine cooling system 1 will be described along the control flow of the ECU 10. FIG. 5 is a flowchart showing an example of processing of the ECU 10. The engine cooling system 1 according to the present embodiment includes a first flow path, a second flow path, a refrigerant pump, a main thermostat, a sub thermostat, a third flow path, and a bypass flow path. Even when the pump that circulates is stopped, the refrigerant in the internal combustion engine or the EGR cooler can be circulated to suppress overheating.

ECU10の制御は、エンジンの始動要求がされると、すなわちイグニッションスイッチがONにされると開始し、イグニッションスイッチがONの間、所定時間毎に実行される。まず、ECU10はステップS1で、ウォータポンプ24の電磁クラッチを分断させつつ、ラジエータファン12の運転を停止させることで、エンジン100の暖機性向上制御を実行する(図2(a)参照)。ECU10は、ステップS1の処理を終えると、次のステップS2へ進む。   The control of the ECU 10 starts when an engine start request is made, that is, when the ignition switch is turned on, and is executed at predetermined intervals while the ignition switch is on. First, in step S1, the ECU 10 executes the warm-up improvement control of the engine 100 by stopping the operation of the radiator fan 12 while disconnecting the electromagnetic clutch of the water pump 24 (see FIG. 2A). After finishing the process of step S1, the ECU 10 proceeds to the next step S2.

ステップS2で、ECU10は、EGRクーラ温度センサ32の検出結果に基づいて、EGRクーラ14内の冷却水温が第1しきい値未満であるか否かを判断する。ここで、第1しきい値については前述したために、その詳細な説明は省略する。EGRクーラ14内の冷却水温が第1しきい値未満でない、すなわち第1しきい値以上である場合(ステップS2/NO)、ECU10は、EGRクーラ14がオーバーヒートする可能性があると判断し、ステップS7へ進む。EGRクーラ14内の冷却水温が第1しきい値未満である場合(ステップS2/YES)は、ECU10は次のステップS3へ進む。   In step S <b> 2, the ECU 10 determines whether or not the cooling water temperature in the EGR cooler 14 is less than the first threshold value based on the detection result of the EGR cooler temperature sensor 32. Here, since the first threshold value has been described above, a detailed description thereof will be omitted. When the cooling water temperature in the EGR cooler 14 is not lower than the first threshold value, that is, not lower than the first threshold value (step S2 / NO), the ECU 10 determines that the EGR cooler 14 may be overheated, Proceed to step S7. If the cooling water temperature in the EGR cooler 14 is lower than the first threshold value (step S2 / YES), the ECU 10 proceeds to the next step S3.

ステップS3で、ECU10は、水温センサ31の検出結果に基づいて、冷却水温が副サーモスタット26の開弁温度(第3温度)以上であるか否かを判断する。ここで、副サーモスタット26の開弁温度については前述したために、その詳細な説明は省略する。冷却水温が副サーモスタット26の開弁温度以上でない場合(ステップS3/NO)、ECU10は制御の処理を終了する。冷却水温が副サーモスタット26の開弁温度以上である場合(ステップS3/YES)は、ECU10は副サーモスタット26が開弁している、すなわち第2流路が連通していると判断し、次のステップS4へ進む。   In step S <b> 3, the ECU 10 determines whether the cooling water temperature is equal to or higher than the valve opening temperature (third temperature) of the sub thermostat 26 based on the detection result of the water temperature sensor 31. Here, since the valve opening temperature of the sub thermostat 26 was mentioned above, the detailed description is abbreviate | omitted. When the cooling water temperature is not equal to or higher than the valve opening temperature of the sub thermostat 26 (step S3 / NO), the ECU 10 ends the control process. When the cooling water temperature is equal to or higher than the valve opening temperature of the sub thermostat 26 (step S3 / YES), the ECU 10 determines that the sub thermostat 26 is open, that is, the second flow path is in communication, and the next Proceed to step S4.

ステップS4で、ECU10は、水温センサ31の検出結果に基づいて、冷却水温が主サーモスタット25の開弁温度(第2温度)以上であるか否かを判断する。ここで、主サーモスタット25の開弁温度については前述したために、その詳細な説明は省略する。冷却水温が主サーモスタット25の開弁温度以上でない場合(ステップS4/NO)、ECU10は制御の処理を終了する。冷却水温が主サーモスタット25の開弁温度以上である場合(ステップS4/YES)は、ECU10は主サーモスタット25が開弁している、すなわち第1流路が連通していると判断し、次のステップS5へ進む。   In step S <b> 4, the ECU 10 determines whether or not the cooling water temperature is equal to or higher than the valve opening temperature (second temperature) of the main thermostat 25 based on the detection result of the water temperature sensor 31. Here, since the valve opening temperature of the main thermostat 25 was mentioned above, the detailed description is abbreviate | omitted. When the cooling water temperature is not equal to or higher than the valve opening temperature of the main thermostat 25 (step S4 / NO), the ECU 10 ends the control process. When the cooling water temperature is equal to or higher than the valve opening temperature of the main thermostat 25 (step S4 / YES), the ECU 10 determines that the main thermostat 25 is open, that is, the first flow path is in communication, and the next Proceed to step S5.

ステップS5で、ECU10は、エンジン100が充分に暖機されたと判断し、ステップS1で分断させたウォータポンプ24の電磁クラッチを係合させて、ウォータポンプ24を稼動させる。この制御を実行することで、充分に暖機されて高温となったエンジン100やEGRクーラ14に冷却水を循環させて適切な温度まで冷却することができる(図2(c)参照)。
ECU10は、ステップS5の処理を終えると、次のステップS6へ進む。
In step S5, the ECU 10 determines that the engine 100 has been sufficiently warmed up, engages the electromagnetic clutch of the water pump 24 separated in step S1, and operates the water pump 24. By executing this control, the coolant can be circulated through the engine 100 and the EGR cooler 14 that have been sufficiently warmed up to a high temperature to cool to an appropriate temperature (see FIG. 2C).
After finishing the process of step S5, the ECU 10 proceeds to the next step S6.

ステップS6で、ECU10は、水温センサ31の検出結果に基づいて、冷却水温がラジエータファン12の運転開始温度(第4温度)以上であるか否かを判断する。ここで、ラジエータファン12の運転開始温度については前述したために、その詳細な説明は省略する。冷却水温がラジエータファン12の運転開始温度以上でない場合(ステップS6/NO)、ECU10は制御の処理を終了する。冷却水温がラジエータファン12の運転開始温度以上である場合(ステップS6/YES)は、ECU10は次のステップS7へ進む。   In step S <b> 6, the ECU 10 determines whether the cooling water temperature is equal to or higher than the operation start temperature (fourth temperature) of the radiator fan 12 based on the detection result of the water temperature sensor 31. Here, since the operation start temperature of the radiator fan 12 has been described above, a detailed description thereof will be omitted. If the coolant temperature is not equal to or higher than the operation start temperature of the radiator fan 12 (step S6 / NO), the ECU 10 ends the control process. If the coolant temperature is equal to or higher than the operation start temperature of the radiator fan 12 (step S6 / YES), the ECU 10 proceeds to the next step S7.

ステップS2の判断がNOの場合に、またはステップS6の処理を終えると、ECU10はステップS7へ進む。ステップS7で、ECU10は、エンジン冷却システム1を循環する冷却水の温度が高いと判断し、ステップS1で停止させたラジエータファン12の運転を開始させて、ラジエータ11を冷却する。この制御を実行することで、ラジエータ11の冷却能力を向上させて、エンジン冷却システム1を循環する冷却水をより低温に冷却できることから、エンジン100やEGRクーラ14がオーバーヒートすることを抑制することができる。
ECU10は、ステップS7の処理を終えると、制御の処理を終了する。
When the determination in step S2 is NO or when the process in step S6 is completed, the ECU 10 proceeds to step S7. In step S7, the ECU 10 determines that the temperature of the cooling water circulating in the engine cooling system 1 is high, starts the operation of the radiator fan 12 stopped in step S1, and cools the radiator 11. By executing this control, the cooling capacity of the radiator 11 can be improved and the cooling water circulating in the engine cooling system 1 can be cooled to a lower temperature, so that the engine 100 and the EGR cooler 14 can be prevented from overheating. it can.
When the ECU 10 finishes the process of step S7, the ECU 10 ends the control process.

つづいて、ウォータポンプ24の故障を判定するフローを説明する。図6はECU10の処理の一例を示すフローチャートである。ECU10の制御は、ステップS7の制御が実行されると、すなわちラジエータファン12の運転が開始されると開始し、ラジエータファン12が運転する間、所定時間毎に実行される。まず、ECU10はステップS8で、水温センサ31の検出結果に基づいて、ラジエータファン12の運転開始後から所定期間に冷却水温が低下しているか否かを判断する。ここで、所定期間は冷却水の流速等に基づいて任意の期間に設定することができる。ラジエータファン12の運転開始後から所定期間に冷却水温が低下している場合(ステップS8/YES)、ECU10は、ウォータポンプ24が正常に稼動していると判断し、制御の処理を終了する。ラジエータファン12の運転開始後から所定期間に冷却水温が低下していない場合(ステップS8/NO)は、ECU10は次のステップS9へ進む。   Next, a flow for determining a failure of the water pump 24 will be described. FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of processing of the ECU 10. The control of the ECU 10 starts when the control of step S7 is executed, that is, when the operation of the radiator fan 12 is started, and is executed at predetermined time intervals while the radiator fan 12 is operating. First, in step S8, the ECU 10 determines whether or not the cooling water temperature has decreased for a predetermined period from the start of the operation of the radiator fan 12 based on the detection result of the water temperature sensor 31. Here, the predetermined period can be set to an arbitrary period based on the flow rate of the cooling water or the like. If the coolant temperature has decreased for a predetermined period after the radiator fan 12 starts operating (step S8 / YES), the ECU 10 determines that the water pump 24 is operating normally, and ends the control process. If the cooling water temperature has not decreased for a predetermined period after the start of operation of the radiator fan 12 (step S8 / NO), the ECU 10 proceeds to the next step S9.

ステップS9で、ECU10は、ウォータポンプ24が正常に稼動していないと判断し、ウォータポンプ24が異常である旨を警告する。警告としては、警告ランプを点灯させる等、運転者にウォータポンプ24の異常を伝達できる種々の手法を採用することができる。
ECU10は、ステップS9の処理を終えると、次のステップS10へ進む。
In step S9, the ECU 10 determines that the water pump 24 is not operating normally, and warns that the water pump 24 is abnormal. As the warning, various methods that can transmit the abnormality of the water pump 24 to the driver, such as turning on a warning lamp, can be employed.
After finishing the process of step S9, the ECU 10 proceeds to the next step S10.

ステップS10で、ECU10は、水温センサ31の検出結果に基づいて、自然対流による冷却水の循環によってエンジン100の冷却水温が所定温度以下に維持されているか否かを判断する。ここで、所定温度とは、エンジン100がオーバーヒートする可能性があると判断できる任意の冷却水温を適用するが、例えば100[℃]に設定することができる。エンジン100の冷却水温が所定温度以下に維持されている場合(ステップS10/YES)、ECU10は、エンジン100の出力を維持できると判断し、制御の処理を終了する。エンジン100の冷却水温が所定温度以下に維持されていない場合(ステップS10/NO)は、ECU10は次のステップS11へ進む。   In step S10, the ECU 10 determines whether or not the cooling water temperature of the engine 100 is maintained at a predetermined temperature or less by circulating the cooling water by natural convection based on the detection result of the water temperature sensor 31. Here, the predetermined temperature is an arbitrary cooling water temperature at which the engine 100 can be determined to be overheated, and can be set to 100 [° C.], for example. When the coolant temperature of engine 100 is maintained at a predetermined temperature or lower (step S10 / YES), ECU 10 determines that the output of engine 100 can be maintained, and ends the control process. If the coolant temperature of engine 100 is not maintained below the predetermined temperature (step S10 / NO), ECU 10 proceeds to next step S11.

ステップS11で、ECU10は、エンジン100の出力を維持するとオーバーヒートする可能性があると判断し、エンジン100の出力を制限する。この場合、ECU10は、図7のエンジン100の冷却受熱(Qw)マップに基づいて、例えばQwが最大値の50[%]を超えないようにエンジン100の出力を制限することで、エンジン100がオーバーヒートすることを抑制する。なお、エンジン100の出力制限は、車両の走行状態に応じて任意に設定することができる。
ECU10は、ステップS11の処理を終えると、次のステップS12へ進む。
In step S11, ECU 10 determines that there is a possibility of overheating if the output of engine 100 is maintained, and limits the output of engine 100. In this case, the ECU 10 limits the output of the engine 100 based on the cooling heat receiving (Qw) map of the engine 100 in FIG. 7 so that, for example, Qw does not exceed 50% of the maximum value. Suppresses overheating. It should be noted that the output limit of engine 100 can be arbitrarily set according to the traveling state of the vehicle.
When the ECU 10 finishes the process of step S11, the ECU 10 proceeds to next step S12.

ステップS12で、ECU10は、水温センサ31の検出結果に基づいて、出力制限後のエンジン100の冷却水温が所定温度以下に維持されているか否かを判断する。ここで、所定温度とは、エンジン100がオーバーヒートする危険性があると判断できる任意の冷却水温を適用するが、例えば110[℃]に設定することができる。エンジン100の冷却水温が所定温度以下に維持されている場合(ステップS12/YES)、ECU10は、エンジン100がオーバーヒートする危険性は低いと判断し、制御の処理を終了する。エンジン100の冷却水温が所定温度以下に維持されていない場合(ステップS12/NO)は、ECU10は次のステップS13へ進む。   In step S12, the ECU 10 determines whether or not the cooling water temperature of the engine 100 after the output restriction is maintained below a predetermined temperature based on the detection result of the water temperature sensor 31. Here, the predetermined temperature is an arbitrary cooling water temperature at which it can be determined that there is a risk of overheating of the engine 100, and can be set to 110 [° C.], for example. When the coolant temperature of engine 100 is maintained at a predetermined temperature or lower (step S12 / YES), ECU 10 determines that the risk of overheating of engine 100 is low, and ends the control process. When the cooling water temperature of engine 100 is not maintained below the predetermined temperature (step S12 / NO), ECU 10 proceeds to next step S13.

ステップS13で、ECU10は、エンジン100がオーバーヒートする危険性があると判断し、エンジン100の出力を車両が退避走行に必要な最低限の出力に制限する。この場合、ECU10は、図7のエンジン100の冷却受熱(Qw)マップに基づいて、例えばQwが最大値の25[%]を超えないようにエンジン100の出力を制限することで、エンジン100がオーバーヒートすることを抑制する。なお、エンジン100の出力制限は、車両の走行状態に応じて任意に設定することができる。
ECU10は、ステップS13の処理を終えると、制御の処理を終了する。
In step S13, the ECU 10 determines that there is a risk of overheating of the engine 100, and limits the output of the engine 100 to the minimum output necessary for the vehicle to evacuate. In this case, the ECU 10 restricts the output of the engine 100 based on the cooling heat receiving (Qw) map of the engine 100 in FIG. 7 so that the Qw does not exceed 25% of the maximum value, for example. Suppresses overheating. It should be noted that the output limit of engine 100 can be arbitrarily set according to the traveling state of the vehicle.
ECU10 complete | finishes the process of control, after finishing the process of step S13.

次に、EGRクーラ温度センサ32の検出結果に基づいてラジエータファン12の停止を判定するフローを説明する。図8はECU10の処理の一例を示すフローチャートである。ECU10の制御は、ステップS7の制御が実行されると、すなわちラジエータファン12の運転が開始されると開始し、ラジエータファン12が運転する間、所定時間毎に実行される。まず、ECU10はステップS14で、EGRクーラ温度センサ32の検出結果に基づいて、EGRクーラ14内の冷却水温が第1しきい値以上であるか否かを判断する。ここで、第1しきい値については前述したために、その詳細な説明は省略する。EGRクーラ14内の冷却水温が第1しきい値以上である場合(ステップS14/YES)、ECU10は、ラジエータ11の冷却を継続する必要があると判断し、制御の処理を終了する。EGRクーラ14内の冷却水温が第1しきい値以上でない場合(ステップS14/NO)は、ECU10は次のステップS15へ進む。   Next, a flow for determining stop of the radiator fan 12 based on the detection result of the EGR cooler temperature sensor 32 will be described. FIG. 8 is a flowchart showing an example of processing of the ECU 10. The control of the ECU 10 starts when the control of step S7 is executed, that is, when the operation of the radiator fan 12 is started, and is executed at predetermined time intervals while the radiator fan 12 is operating. First, in step S14, the ECU 10 determines whether or not the coolant temperature in the EGR cooler 14 is equal to or higher than a first threshold value based on the detection result of the EGR cooler temperature sensor 32. Here, since the first threshold value has been described above, a detailed description thereof will be omitted. When the cooling water temperature in the EGR cooler 14 is equal to or higher than the first threshold value (step S14 / YES), the ECU 10 determines that it is necessary to continue cooling the radiator 11, and ends the control process. If the cooling water temperature in the EGR cooler 14 is not equal to or higher than the first threshold value (step S14 / NO), the ECU 10 proceeds to the next step S15.

ステップS15で、ECU10は、EGRクーラ14がオーバーヒートする可能性が低いと判断し、ステップS3で運転を開始させたラジエータファン12の運転を停止させる。ECU10は、ステップS15の処理を終えると、制御の処理を終了する。   In step S15, the ECU 10 determines that the possibility that the EGR cooler 14 is overheated is low, and stops the operation of the radiator fan 12 that started the operation in step S3. After finishing the process of step S15, the ECU 10 ends the control process.

そして、水温センサ31の検出結果に基づいてウォータポンプ24およびラジエータファン12の稼動停止を判定するフローを説明する。図9はECU10の処理の一例を示すフローチャートである。ECU10の制御は、ステップS5またはステップS7の制御が実行されると、すなわちウォータポンプ24またはラジエータファン12の稼動が開始されると開始し、ウォータポンプ24またはラジエータファン12が稼動する間、所定時間毎に実行される。まず、ECU10はステップS16で、水温センサ31の検出結果に基づいて、冷却水温がラジエータファン12の運転停止温度以下であるか否かを判断する。ここで、ラジエータファン12の運転停止温度とは、ラジエータファン12の運転開始温度(第4温度)より低温の任意の冷却水温を適用するが、例えば90[℃]とすることができる。冷却水温がラジエータファン12の運転停止温度以下でない場合(ステップS16/NO)、ECU10は、ラジエータ11の冷却を継続する必要があると判断し、制御の処理を終了する。EGRクーラ14内の冷却水温が所定温度以下である場合(ステップS16/YES)は、ECU10は次のステップS17へ進む。   And the flow which determines the operation stop of the water pump 24 and the radiator fan 12 based on the detection result of the water temperature sensor 31 is demonstrated. FIG. 9 is a flowchart illustrating an example of processing of the ECU 10. The control of the ECU 10 is started when the control of step S5 or step S7 is executed, that is, when the operation of the water pump 24 or the radiator fan 12 is started, and for a predetermined time while the water pump 24 or the radiator fan 12 is operated. It is executed every time. First, in step S <b> 16, the ECU 10 determines whether the cooling water temperature is equal to or lower than the operation stop temperature of the radiator fan 12 based on the detection result of the water temperature sensor 31. Here, the operation stop temperature of the radiator fan 12 is an arbitrary cooling water temperature lower than the operation start temperature (fourth temperature) of the radiator fan 12, and can be set to 90 ° C., for example. If the cooling water temperature is not lower than the operation stop temperature of the radiator fan 12 (step S16 / NO), the ECU 10 determines that the cooling of the radiator 11 needs to be continued, and ends the control process. If the coolant temperature in the EGR cooler 14 is equal to or lower than the predetermined temperature (step S16 / YES), the ECU 10 proceeds to the next step S17.

ステップS17で、ECU10は、エンジン100がオーバーヒートする可能性が低いと判断し、ステップS7で運転を開始させたラジエータファン12の運転を停止させる。ECU10は、ステップS17の処理を終えると、次のステップS18へ進む。   In step S17, the ECU 10 determines that the possibility that the engine 100 is overheated is low, and stops the operation of the radiator fan 12 that has started the operation in step S7. After finishing the process of step S17, the ECU 10 proceeds to the next step S18.

ステップS18で、ECU10は、水温センサ31の検出結果に基づいて、冷却水温がウォータポンプ24の稼動停止温度以下であるか否かを判断する。ここで、ウォータポンプ24の稼動停止温度とは、ウォータポンプ24の稼動開始温度(第1温度)より低温の任意の冷却水温を適用するが、例えば85[℃]とすることができる。冷却水温がウォータポンプ24の稼動停止温度以下でない場合(ステップS18/NO)、ECU10は、ウォータポンプ24の稼動を継続する必要があると判断し、制御の処理を終了する。冷却水温がウォータポンプ24の稼動停止温度以下である場合(ステップS18/YES)は、ECU10は次のステップS19へ進む。   In step S <b> 18, the ECU 10 determines whether the cooling water temperature is equal to or lower than the operation stop temperature of the water pump 24 based on the detection result of the water temperature sensor 31. Here, as the operation stop temperature of the water pump 24, an arbitrary cooling water temperature lower than the operation start temperature (first temperature) of the water pump 24 is applied, and may be set to, for example, 85 [° C.]. If the coolant temperature is not equal to or lower than the operation stop temperature of the water pump 24 (step S18 / NO), the ECU 10 determines that the operation of the water pump 24 needs to be continued and ends the control process. If the coolant temperature is equal to or lower than the operation stop temperature of the water pump 24 (step S18 / YES), the ECU 10 proceeds to the next step S19.

ステップS19で、ECU10は、エンジン100がオーバーヒートする可能性が低いと判断し、ステップS5で係合させた電磁クラッチを分断させてウォータポンプ24の稼動を停止させる。ECU10は、ステップS19の処理を終えると、制御の処理を終了する。   In step S19, the ECU 10 determines that the possibility of overheating of the engine 100 is low, and disconnects the electromagnetic clutch engaged in step S5 to stop the operation of the water pump 24. After finishing the process of step S19, the ECU 10 ends the control process.

以上のように、本実施例のエンジン冷却システム1は、第1流路と、第2流路と、冷媒ポンプと、主サーモスタットと、副サーモスタットと、第3流路と、バイパス流路とを備えることで、冷媒を循環させるポンプが停止している場合であっても、内燃機関内やEGRクーラ内の冷媒を循環させることができる。よって、ポンプ停止時においても冷媒の循環を確保することでオーバーヒートを抑制することができる。   As described above, the engine cooling system 1 according to this embodiment includes the first flow path, the second flow path, the refrigerant pump, the main thermostat, the sub thermostat, the third flow path, and the bypass flow path. By providing, even if the pump that circulates the refrigerant is stopped, the refrigerant in the internal combustion engine or the EGR cooler can be circulated. Therefore, overheating can be suppressed by ensuring the circulation of the refrigerant even when the pump is stopped.

つづいて、本発明の実施例2について説明する。本実施例のエンジン冷却システム2は、EGRクーラと第2流路との間の第3流路にEGRサーモスタットを備える点でエンジン冷却システム1と相違している。   Next, a second embodiment of the present invention will be described. The engine cooling system 2 of the present embodiment is different from the engine cooling system 1 in that an EGR thermostat is provided in a third flow path between the EGR cooler and the second flow path.

本実施例のエンジン冷却システム2は、実施例1と同様に第1流路21、第2流路22、第3流路23、ウォータポンプ24、主サーモスタット25、副サーモスタット26、バイパス流路27を備えることで、ウォータポンプ24が停止している場合であっても、エンジン100やEGRクーラ14内の冷却水を自然対流によって循環させることができる。
更に、エンジン冷却システム2は、第3流路23にEGRサーモスタット28を備えることで、エンジン100の暖機状態に応じてEGRクーラ14を循環する冷却水の流量を調整することができる。よって、適切な温度のEGRガスを吸気側に還流させることができるうえに、EGRクーラ14がオーバーヒートすることを抑制することができる。
As in the first embodiment, the engine cooling system 2 of the present embodiment includes a first flow path 21, a second flow path 22, a third flow path 23, a water pump 24, a main thermostat 25, a sub thermostat 26, and a bypass flow path 27. The cooling water in the engine 100 and the EGR cooler 14 can be circulated by natural convection even when the water pump 24 is stopped.
Furthermore, the engine cooling system 2 includes the EGR thermostat 28 in the third flow path 23, so that the flow rate of the cooling water circulating through the EGR cooler 14 can be adjusted according to the warm-up state of the engine 100. Therefore, it is possible to recirculate EGR gas having an appropriate temperature to the intake side, and to suppress overheating of the EGR cooler 14.

図10は、本発明の内燃機関の冷却装置を組み込んだエンジン冷却システム2の概略構成を示した構成図である。
EGRサーモスタット28は、第3流路23のよりEGRクーラ14に隣接した位置に設けられており、EGRクーラ14の温度に基づいて第3流路23の連通を制御する。EGRサーモスタット28は、主サーモスタット25と同様の構造を有し、EGRクーラ14の温度、すなわちEGRクーラ14内部の冷却水の温度に応じてその弁開度を変化させることで、第3流路23を流通する冷却水の流量を調節する。それによって、EGRクーラ14を循環する冷却水の流量を調節し、EGRクーラ14の冷却能力を制御する。
この場合、EGRサーモスタット28は、副サーモスタット26よりも低温であって、EGRガスの冷却を開始する冷却水温(例えば、60[℃])から徐々に開弁する構成とする。このような構成とすることで、エンジン100の暖機制御においてEGRガスの還流が開始された場合に、エンジン100の暖機状態、すなわち還流されるEGRガス温度に応じてEGRサーモスタット28が開弁する。よって、EGRクーラ14を循環する冷却水の流量を適切に調節することができることから、EGRガスの過冷却または冷却不足を抑制することができる(図11参照)。
なお、EGRサーモスタット28は、本発明の第3サーモスタットに相当する。
FIG. 10 is a configuration diagram showing a schematic configuration of an engine cooling system 2 incorporating the cooling device for an internal combustion engine of the present invention.
The EGR thermostat 28 is provided at a position closer to the EGR cooler 14 than the third flow path 23, and controls the communication of the third flow path 23 based on the temperature of the EGR cooler 14. The EGR thermostat 28 has the same structure as the main thermostat 25, and changes the valve opening degree according to the temperature of the EGR cooler 14, that is, the temperature of the cooling water inside the EGR cooler 14, so that the third flow path 23 Adjust the flow rate of the cooling water flowing through. Thereby, the flow rate of the cooling water circulating through the EGR cooler 14 is adjusted, and the cooling capacity of the EGR cooler 14 is controlled.
In this case, the EGR thermostat 28 is configured to open gradually from a cooling water temperature (for example, 60 [° C.]) that is lower than the sub thermostat 26 and starts cooling the EGR gas. With this configuration, when the recirculation of the EGR gas is started in the warm-up control of the engine 100, the EGR thermostat 28 is opened according to the warm-up state of the engine 100, that is, the EGR gas temperature to be recirculated. To do. Therefore, since the flow rate of the cooling water circulating through the EGR cooler 14 can be appropriately adjusted, it is possible to suppress overcooling or insufficient cooling of the EGR gas (see FIG. 11).
The EGR thermostat 28 corresponds to the third thermostat of the present invention.

つづいて、ECU10の制御の流れに沿って、エンジン冷却システム2の動作を説明する。図12はECU10の処理の一例を示すフローチャートである。なお、エンジン冷却システム2のECU10は、実施例1のエンジン冷却システム1のステップS1からステップS19の処理とあわせて、以下のステップS20からステップS26までの制御を行う。よってステップS1からステップS19の制御は実施例1のエンジン冷却システム1と同一であるため、その詳細な説明は省略する。
本実施例のエンジン冷却システム2は、第3流路23にEGRサーモスタット28を備えることで、エンジン100の暖機状態に応じてEGRクーラ14を循環する冷却水の流量を調整することができる。
Next, the operation of the engine cooling system 2 will be described along the control flow of the ECU 10. FIG. 12 is a flowchart illustrating an example of processing of the ECU 10. The ECU 10 of the engine cooling system 2 performs the following control from step S20 to step S26 together with the processing from step S1 to step S19 of the engine cooling system 1 of the first embodiment. Therefore, since the control from step S1 to step S19 is the same as that of the engine cooling system 1 of the first embodiment, detailed description thereof is omitted.
The engine cooling system 2 according to the present embodiment includes the EGR thermostat 28 in the third flow path 23, so that the flow rate of the cooling water circulating through the EGR cooler 14 can be adjusted according to the warm-up state of the engine 100.

ECU10の制御は、エンジンの始動要求がされると、すなわちイグニッションスイッチがONにされると開始し、イグニッションスイッチがONの間、所定時間毎に実行される。まず、ECU10はステップS20で、EGRバルブに閉鎖するよう指令し、EGRガスの還流を停止させる(図11参照)。この制御を実行することで、低温のEGRガスが還流することによってエンジン100の燃焼が悪化することを抑制することができる。
ECU10は、ステップS20の処理を終えると、次のステップS21へ進む。
The control of the ECU 10 starts when an engine start request is made, that is, when the ignition switch is turned on, and is executed at predetermined intervals while the ignition switch is on. First, in step S20, the ECU 10 instructs the EGR valve to close and stops the recirculation of the EGR gas (see FIG. 11). By executing this control, it is possible to prevent the combustion of the engine 100 from deteriorating due to the recirculation of the low-temperature EGR gas.
When the ECU 10 finishes step S20, the ECU 10 proceeds to next step S21.

ステップS21で、ECU10は、水温センサ31の検出結果に基づいて、エンジン100の冷却水温がEGRガス還流開始温度以上であるか否かを判断する。ここで、EGRガス還流開始温度とは、EGRガスの還流を開始させてもエンジン100の燃焼が悪化しないと判断できる任意の冷却水温を適用するが、例えば40[℃]に設定することができる。エンジン100の冷却水温がEGRガス還流開始温度以上でない場合(ステップS21/NO)、ECU10は制御の処理を終了する。エンジン100の冷却水温がEGRガス還流開始温度以上である場合(ステップS21/YES)は、ECU10は次のステップS22へ進む。   In step S <b> 21, the ECU 10 determines whether the coolant temperature of the engine 100 is equal to or higher than the EGR gas recirculation start temperature based on the detection result of the water temperature sensor 31. Here, the EGR gas recirculation start temperature is an arbitrary cooling water temperature at which it can be determined that combustion of the engine 100 does not deteriorate even if EGR gas recirculation is started, and can be set to 40 [° C.], for example. . If the coolant temperature of engine 100 is not equal to or higher than the EGR gas recirculation start temperature (step S21 / NO), ECU 10 ends the control process. When the coolant temperature of engine 100 is equal to or higher than the EGR gas recirculation start temperature (step S21 / YES), ECU 10 proceeds to next step S22.

ステップS22で、ECU10は、ステップS20で閉鎖させたEGRバルブに開放するよう指令し、バイパス通路を通じて、すなわちEGRクーラ14をバイパスさせてEGRガスの還流を開始する(図11参照)。この制御を実行することで、エンジン100の燃費を向上させたりNOxの排出量を低減させたりすることができる。この場合、ECU10は、冷却水温に応じてEGRバルブ開度を制御し、適切なEGRガスの還流量に調節する(図4参照)。
ECU10は、ステップS22の処理を終えると、次のステップS23へ進む。
In step S22, the ECU 10 instructs the EGR valve closed in step S20 to open, and starts recirculation of EGR gas through the bypass passage, that is, by bypassing the EGR cooler 14 (see FIG. 11). By executing this control, it is possible to improve the fuel efficiency of the engine 100 or reduce the NOx emission amount. In this case, the ECU 10 controls the EGR valve opening according to the coolant temperature and adjusts it to an appropriate recirculation amount of the EGR gas (see FIG. 4).
After finishing the process of step S22, the ECU 10 proceeds to the next step S23.

ステップS23で、ECU10は、水温センサ31の検出結果に基づいて、エンジン100の冷却水温がEGRガス冷却開始温度以上であるか否かを判断する。ここで、EGRガス冷却開始温度とは、EGRガスを冷却してもエンジン100の燃焼が悪化しないと判断できる任意の冷却水温を適用するが、例えば60[℃]に設定することができる。エンジン100の冷却水温がEGRガス冷却開始温度以上でない場合(ステップS23/NO)、ECU10は制御の処理を終了する。エンジン100の冷却水温がEGRガス冷却開始温度以上である場合(ステップS23/YES)は、ECU10は次のステップS24へ進む。   In step S23, the ECU 10 determines whether or not the cooling water temperature of the engine 100 is equal to or higher than the EGR gas cooling start temperature based on the detection result of the water temperature sensor 31. Here, the EGR gas cooling start temperature is an arbitrary cooling water temperature at which it can be determined that combustion of the engine 100 does not deteriorate even when the EGR gas is cooled, and can be set to 60 [° C.], for example. If the coolant temperature of engine 100 is not equal to or higher than the EGR gas cooling start temperature (step S23 / NO), ECU 10 ends the control process. When the coolant temperature of engine 100 is equal to or higher than the EGR gas cooling start temperature (step S23 / YES), ECU 10 proceeds to next step S24.

ステップS24で、ECU10は、EGRサーモスタット28が開弁している、すなわち第3流路23が連通していると判断し、ステップS22でバイパスさせたEGRガスをEGRクーラ14を経由させて還流させる(図11参照)。この制御を実行することで、EGRガスをEGRクーラ14にて冷却して密度を高めることができることから、より多くのEGRガスを還流させることができる。この場合、EGRサーモスタット28が開弁することで、第3流路23、ラジエータ11、第1流路21からバイパス流路27の間で自然対流による冷却水の流れが発生することから、EGRクーラ14内の冷却水が循環する。そのため、EGRクーラ14内に低温の冷却水が流入することから、ウォータポンプ24の稼動が停止している場合であってもEGRクーラ14がオーバーヒートすることを抑制することができる(図13(b)参照)。
ECU10は、ステップS24の処理を終えると、次のステップS25へ進む。
In step S24, the ECU 10 determines that the EGR thermostat 28 is open, that is, the third flow path 23 is in communication, and recirculates the EGR gas bypassed in step S22 via the EGR cooler 14. (See FIG. 11). By executing this control, the EGR gas can be cooled by the EGR cooler 14 to increase the density, so that more EGR gas can be recirculated. In this case, since the EGR thermostat 28 is opened, a flow of cooling water by natural convection is generated between the third flow path 23, the radiator 11, and the first flow path 21 to the bypass flow path 27. Therefore, the EGR cooler The cooling water in 14 circulates. Therefore, since the low-temperature cooling water flows into the EGR cooler 14, it is possible to suppress the EGR cooler 14 from overheating even when the operation of the water pump 24 is stopped (FIG. 13B). )reference).
After finishing the process of step S24, the ECU 10 proceeds to the next step S25.

ステップS25で、ECU10は、水温センサ31の検出結果に基づいて、エンジン100の冷却水温がEGRガス還流停止温度以上であるか否かを判断する。ここで、EGRガス還流停止温度とは、EGRクーラ14がオーバーヒートする可能性があると判断できる任意の冷却水温を適用するが、例えば100[℃]に設定することができる。エンジン100の冷却水温がEGRガス還流停止温度以上でない場合(ステップS25/NO)、ECU10は制御の処理を終了する。エンジン100の冷却水温がEGRガス還流停止温度以上である場合(ステップS25/YES)は、ECU10は次のステップS26へ進む。   In step S25, the ECU 10 determines whether or not the cooling water temperature of the engine 100 is equal to or higher than the EGR gas recirculation stop temperature based on the detection result of the water temperature sensor 31. Here, as the EGR gas recirculation stop temperature, any cooling water temperature at which it can be determined that the EGR cooler 14 may be overheated is applied, and can be set to 100 [° C.], for example. When the coolant temperature of engine 100 is not equal to or higher than the EGR gas recirculation stop temperature (step S25 / NO), ECU 10 ends the control process. When the coolant temperature of engine 100 is equal to or higher than the EGR gas recirculation stop temperature (step S25 / YES), ECU 10 proceeds to next step S26.

ステップS26で、ECU10は、EGRバルブに閉鎖するよう指令し、EGRガスの還流を停止させる(図11参照)。この制御を実行することで、高温のEGRガスが大量に還流されることでEGRクーラ14がオーバーヒートするのを抑制することができる。
ECU10は、ステップS26の処理を終えると、制御の処理を終了する。
In step S26, the ECU 10 instructs the EGR valve to close, and stops the recirculation of the EGR gas (see FIG. 11). By executing this control, it is possible to prevent the EGR cooler 14 from overheating due to a large amount of high-temperature EGR gas being refluxed.
ECU10 complete | finishes the process of control, after finishing the process of step S26.

以上のように、本実施例のエンジン冷却システム2は、EGRクーラと第2流路との間の第3流路にEGRサーモスタットを備えることにより、内燃機関の暖機状態に応じてEGRクーラを循環する冷却水の流量を調整することができる。よって、適切な温度のEGRガスを吸気側に還流させることができるうえに、EGRクーラ14がオーバーヒートすることを抑制することができる。   As described above, the engine cooling system 2 according to the present embodiment includes the EGR thermostat in the third flow path between the EGR cooler and the second flow path, so that the EGR cooler is provided according to the warm-up state of the internal combustion engine. The flow rate of the circulating cooling water can be adjusted. Therefore, it is possible to recirculate EGR gas having an appropriate temperature to the intake side, and to suppress overheating of the EGR cooler 14.

上記実施例は本発明を実施するための一例にすぎない。よって本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。   The above embodiments are merely examples for carrying out the present invention. Therefore, the present invention is not limited to these, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims.

1 エンジン冷却システム
10 ECU
11 ラジエータ
12 ラジエータファン
13 排気ガス導入通路
14 EGRクーラ
21 第1流路
22 第2流路
23 第3流路
24 ウォータポンプ(冷媒ポンプ)
25 主サーモスタット(第1サーモスタット)
26 副サーモスタット(第2サーモスタット)
27 バイパス流路
27a 一方弁
31 水温センサ
32 EGRクーラ温度センサ
100 エンジン
1 Engine cooling system 10 ECU
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Radiator 12 Radiator fan 13 Exhaust gas introduction path 14 EGR cooler 21 1st flow path 22 2nd flow path 23 3rd flow path 24 Water pump (refrigerant pump)
25 Main thermostat (1st thermostat)
26 Deputy thermostat (second thermostat)
27 Bypass passage 27a One-way valve 31 Water temperature sensor 32 EGR cooler temperature sensor 100 Engine

Claims (6)

内燃機関のEGRガスを冷却するEGRクーラを備える内燃機関の冷却装置であって、
ラジエータを循環した冷媒を前記内燃機関に向けて流通させる第1流路と、
前記内燃機関を循環した冷媒を前記ラジエータに向けて流通させる第2流路と、
前記第1流路に設けられ、前記内燃機関が第1温度以上の場合に稼動することで前記冷媒を循環させる冷媒ポンプと、
前記ラジエータと前記冷媒ポンプとの間の前記第1流路に設けられ、前記内燃機関が第2温度以上の場合に開弁することで前記第1流路を冷媒を流通可能とする第1サーモスタットと、
前記内燃機関と前記ラジエータとの間の前記第2流路に設けられ、前記内燃機関が第3温度以上の場合に開弁することで前記第2流路を冷媒を流通可能とする第2サーモスタットと、
前記冷媒ポンプの出口側の前記第1流路から分岐して前記EGRクーラを経由して前記第2流路の前記第2サーモスタットよりも下流側に合流し、前記冷媒の一部を前記EGRクーラを循環させる第3流路と、
前記ラジエータと前記第1サーモスタットとの間の前記第1流路から分岐して前記第1サーモスタットと前記冷媒ポンプとの間の前記第1流路に合流し、前記冷媒を前記第1サーモスタットをバイパスさせて流通させるバイパス流路と、
を備えることを特徴とする内燃機関の冷却装置。
A cooling device for an internal combustion engine comprising an EGR cooler for cooling EGR gas of the internal combustion engine,
A first flow path for circulating the refrigerant circulated through the radiator toward the internal combustion engine;
A second flow path for circulating the refrigerant circulated through the internal combustion engine toward the radiator;
A refrigerant pump that is provided in the first flow path and circulates the refrigerant by operating when the internal combustion engine is at or above a first temperature;
A first thermostat that is provided in the first flow path between the radiator and the refrigerant pump and that allows the refrigerant to flow through the first flow path by opening when the internal combustion engine is at a second temperature or higher. When,
A second thermostat provided in the second flow path between the internal combustion engine and the radiator and allowing the refrigerant to flow through the second flow path by opening when the internal combustion engine is at a third temperature or higher. When,
Branching from the first flow path on the outlet side of the refrigerant pump and joining the downstream side of the second thermostat of the second flow path via the EGR cooler, a part of the refrigerant is transferred to the EGR cooler A third flow path for circulating
The first flow path between the radiator and the first thermostat branches off from the first flow path to join the first flow path between the first thermostat and the refrigerant pump, and the refrigerant bypasses the first thermostat. A bypass flow path to be distributed,
A cooling device for an internal combustion engine, comprising:
前記第1流路は、前記EGRクーラよりも下方に設けられ、かつ、前記第2流路は、前記EGRクーラよりも上方に設けられることを特徴とする請求項1記載の内燃機関の冷却装置。   The cooling apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the first flow path is provided below the EGR cooler, and the second flow path is provided above the EGR cooler. . 前記バイパス流路は、前記冷媒ポンプが稼動していない場合にのみ前記冷媒を流通させることを特徴とする請求項1または2記載の内燃機関の冷却装置。   The cooling apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the bypass passage allows the refrigerant to flow only when the refrigerant pump is not operating. 前記第2サーモスタットは、前記第1サーモスタットよりも低温で開弁することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項記載の内燃機関の冷却装置。   4. The cooling device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the second thermostat opens at a lower temperature than the first thermostat. 5. 前記EGRクーラと前記第2流路との間の前記第3流路に設けられ、前記EGRクーラが所定の温度以上の場合に開弁することで前記第3流路を連通させる第3サーモスタットを備え、
前記第3サーモスタットは、前記第2サーモスタットよりも低温で開弁することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項記載の内燃機関の冷却装置。
A third thermostat that is provided in the third flow path between the EGR cooler and the second flow path, and opens the valve when the EGR cooler is at a predetermined temperature or higher to communicate the third flow path; Prepared,
5. The cooling device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the third thermostat opens at a lower temperature than the second thermostat. 6.
前記内燃機関が第4温度以上の場合に前記ラジエータを冷却するラジエータ冷却手段を備え、
前記ラジエータ冷却手段は、前記内燃機関が第4温度未満であって、前記EGRクーラの温度が第1しきい値以上の場合に、前記ラジエータを冷却することを特徴とする請求項1から5のいずれか1項記載の内燃機関の冷却装置。
Radiator cooling means for cooling the radiator when the internal combustion engine is at a fourth temperature or higher,
The radiator cooling means cools the radiator when the internal combustion engine is less than a fourth temperature and the temperature of the EGR cooler is equal to or higher than a first threshold value. The internal combustion engine cooling device according to claim 1.
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