JP6269825B2

JP6269825B2 - 内燃機関の冷却回路

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Publication number: JP6269825B2
Application number: JP2016520897A
Authority: JP
Inventors: 永井　宏幸; 宏幸永井
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2014-05-23
Filing date: 2014-05-23
Publication date: 2018-01-31
Anticipated expiration: 2034-05-23
Also published as: US10450938B2; WO2015177930A1; CN106414941B; EP3147473A4; CN106414941A; RU2647349C1; US20170184008A1; JPWO2015177930A1; EP3147473A1; EP3147473B1

Description

本発明は内燃機関の冷却回路に関する。

ＪＰ２００７−２１８１１５Ａでは、暖機時に冷却液を間欠的に流通させる水冷式エンジンが開示されている。

冷却液を圧送する圧送部と、複数の熱交換器が並列接続されるバルブ部と、内燃機関の排気から冷却液によって熱を回収する廃熱回収器と、を含む循環回路を備える内燃機関の冷却回路では、廃熱回収器における冷却液の流通をバルブ部で停止させることができる。

ところがこの場合には、上記のように冷却液の流通を停止させている状態で、廃熱回収器において冷却液が過剰に昇温し、冷却液の沸騰が起きる結果、冷却液に気泡が発生する虞がある。そして、発生した気泡が、圧送部の圧送不良を引き起こす虞がある。

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、廃熱回収器で発生する気泡に起因して、圧送部に圧送不良が発生することを防止可能にする内燃機関の冷却回路を提供することを目的とする。

本発明のある態様の内燃機関の冷却回路は、内燃機関と、前記内燃機関を冷却する冷却液を圧送する圧送部と、複数の熱交換器が並列接続されると共に、これら複数の熱交換器における前記冷却液の流通状態を変更するバルブ部と、前記内燃機関の排気から冷却液によって熱を回収する廃熱回収器と、前記圧送部、前記バルブ部及び前記廃熱回収器を含む第１の循環回路と、前記圧送部及び前記廃熱回収器を含む一方、前記バルブ部を含まない第２の循環回路と、を備え、前記第２の循環回路を介して前記廃熱回収器を流通する冷却液の流量が、前記第１の循環回路を介して前記廃熱回収器を流通する冷却液の流量より少ない内燃機関の冷却回路である。

図１は第１実施形態にかかる内燃機関の冷却回路の概略構成図である。図２は廃熱回収器を示す図である。図３はマルチコントロールバルブを示す図である。図４は内燃機関の冷却回路の比較例を示す図である。図５は第２実施形態にかかる内燃機関の冷却回路の概略構成図である。図６は第３実施形態にかかる内燃機関の冷却回路の概略構成図である。図７は第４実施形態にかかる内燃機関の冷却回路の概略構成図である。図８は第５実施形態にかかる内燃機関の冷却回路の概略構成図である。図９はマルチコントロールバルブの変形例を示す図である。図１０は廃熱回収器の変形例を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。いくつかの図面を通して付された同じ符号は、同一又は対応する構成を示す。

（第１実施形態）
図１は第１実施形態にかかる内燃機関の冷却回路１の概略構成図である。以下では、内燃機関の冷却回路を冷却回路と称す。冷却回路１は、ポンプ２と、内燃機関３と、ＥＧＲバルブ４と、マルチコントロールバルブ５と、廃熱回収器（ＥＨＲＳ）６と、ヒータコア７と、ＥＧＲクーラ８と、オイルクーラ９と、ラジエータ１０と、オリフィス１１と、接続通路２０と、を備える。接続通路２０に沿った矢印は、内燃機関３を冷却する冷却液の流れを示す。冷却回路１は冷却液を循環させる。冷却液には、不凍液を適用することができる。

ポンプ２は、冷却液を圧送する。ポンプ２には、内燃機関３の動力で駆動する機械式のポンプを適用することができる。ポンプ２は冷却液流入部２１を備える。冷却液流入部２１は、ポンプ２のハウジングに設けられる。図１では、説明の便宜上、冷却液流入部２１をポンプ２から離れた位置に示す。冷却液流入部２１はポンプ２の一部でなくてもよい。

内燃機関３は、冷却液によって冷却を行う水冷式の内燃機関である。内燃機関３には、冷却液を流通させる冷却通路が設けられる。ＥＧＲバルブ４は、内燃機関３の排気系から吸気系に還流される排気、すなわちＥＧＲガスの流量を調整する。オリフィス１１は、流通する冷却液の流量を絞る絞り部を構成する。

マルチコントロールバルブ５は、複数の熱交換器それぞれにおける冷却液の流通状態を変更する。以下では、マルチコントロールバルブをＭＣＶと称す。ＭＣＶ５には、複数の熱交換器としてヒータコア７、オイルクーラ９及びラジエータ１０が並列接続される。ヒータコア７は、廃熱回収器６を介してＭＣＶ５に接続される。このように、ＭＣＶ５が並列接続する複数の熱交換器それぞれは、他の構成を介してＭＣＶ５に接続されてよい。

廃熱回収器６は、内燃機関３の排気から冷却液によって熱を回収する。このため、廃熱回収器６は、内燃機関３の排気と冷却液との間で熱交換を行うことで、内燃機関３の廃熱を回収する。廃熱回収器６は、内燃機関３の排気通路に設けられる。

ヒータコア７は、冷却液からの放熱で内燃機関３を搭載する車両の車室内の暖房に利用する空気を加熱する。ヒータコア７は、当該空気と冷却液との間で熱交換を行うことで、当該空気を加熱する。ＥＧＲクーラ８は、冷却液とＥＧＲガスとの間で熱交換を行うことで、ＥＧＲガスを冷却する。ＥＧＲクーラ８は、ＥＧＲバルブ４とともに内燃機関３の排気還流通路に設けられる。

オイルクーラ９は、冷却液への放熱で内燃機関３の出力回転を変速する変速機の潤滑オイルを冷却する。オイルクーラ９は、潤滑オイルと冷却液との間で熱交換を行うことで、潤滑オイルを冷却する。変速機には無段変速機を適用することができる。変速機は、自動変速機やマニュアルトランスミッションであってもよい。

ラジエータ１０は、冷却液を放熱させる。ラジエータ１０は具体的には、送風や走行風として送り込まれる空気と冷却液との間で熱交換を行うことで、冷却液を放熱させる。

接続通路２０は、循環回路Ｃ１１及び循環回路Ｃ１２を形成する。循環回路Ｃ１１は、ポンプ２、ＭＣＶ５及び廃熱回収器６を含む循環回路である。循環回路Ｃ１２は、ポンプ２及び廃熱回収器６を含む循環回路である。

循環回路Ｃ１１は、ポンプ２、内燃機関３、ＭＣＶ５、廃熱回収器６、ヒータコア７及びＥＧＲクーラ８にこの順で冷却液を循環させる。ＭＣＶ５は、循環回路Ｃ１１において廃熱回収器６の上流に配置される。ＭＣＶ５は具体的には、内燃機関３及び廃熱回収器６間に配置される。ヒータコア７は、循環回路Ｃ１１において廃熱回収器６の下流に配置される。ヒータコア７は具体的には、廃熱回収器６及び冷却液流入部２１間に配置される。

循環回路Ｃ１２は、ポンプ２、内燃機関３、オリフィス１１、廃熱回収器６、ヒータコア７及びＥＧＲクーラ８にこの順で冷却液を循環させる。循環回路Ｃ１２は、ポンプ２が冷却液を圧送している状態で、冷却液を循環させる。したがって、循環回路Ｃ１２は、ポンプ２が冷却液を圧送している状態で、廃熱回収器６に冷却液を流通させる。

循環回路Ｃ１２は、廃熱回収器６の上流で循環回路Ｃ１１と合流する。具体的には循環回路Ｃ１２は、ＭＣＶ５及び廃熱回収器６間で循環回路Ｃ１１と合流する。循環回路Ｃ１２は、ＭＣＶ５の上流で循環回路Ｃ１１から分岐する。具体的には循環回路Ｃ１２は、ポンプ２及びＭＣＶ５間で循環回路Ｃ１１から分岐する。さらに具体的には循環回路Ｃ１２は、内燃機関３及びＭＣＶ５間で循環回路Ｃ１１から分岐する。

オリフィス１１は、循環回路Ｃ１２を介して廃熱回収器６を流通する冷却液の流量を、循環回路Ｃ１１を介して廃熱回収器６を流通する冷却液の流量より少なくする。オリフィス１１は、循環回路Ｃ１２のうち循環回路Ｃ１１と共通しない部分に設けられる。

接続通路２０は、循環回路Ｃ１３、循環回路Ｃ１４及び循環回路Ｃ１５をさらに形成する。循環回路Ｃ１３は、ポンプ２及びＥＧＲバルブ４を含む循環回路である。循環回路Ｃ１４は、ポンプ２及びオイルクーラ９を含む循環回路である。循環回路Ｃ１５は、ポンプ２及びラジエータ１０を含む循環回路である。

循環回路Ｃ１３は、ポンプ２、内燃機関３、ＥＧＲバルブ４及びＥＧＲクーラ８にこの順で冷却液を循環させる。循環回路Ｃ１４は、ポンプ２、内燃機関３、ＭＣＶ５及びオイルクーラ９にこの順で冷却液を循環させる。循環回路Ｃ１５は、ポンプ２、内燃機関３、ＭＣＶ５及びラジエータ１０にこの順で冷却液を循環させる。

このような冷却回路１において、循環回路Ｃ１１、循環回路Ｃ１４及び循環回路Ｃ１５は、ＭＣＶ５で互いに分岐し、冷却液流入部２１で互いに合流する。

図２は、廃熱回収器６を示す図である。廃熱回収器６は、排気と冷却液との間で熱交換を行う熱交換部６１を備える。熱交換部６１は、廃熱回収器６内に設けられる。熱交換部６１には、矢印で示すように排気及び冷却液が流通する。廃熱回収器６は、流入する排気を熱交換部６１を介して流通させるバイパスレス型の廃熱回収器として構成される。循環回路Ｃ１２は、循環回路Ｃ１１と熱交換部６１を共通にする。

図３は、ＭＣＶ５を示す図である。ＭＣＶ５はロータリバルブであり、複数の開口部である開口部５１、開口部５２、開口部５３及び開口部５４と、回転弁体５５と、筐体５６と、バイパス通路５７と、プレッシャリリーフバルブ５８と、を備える。

開口部５１は内燃機関３と接続される。開口部５２はヒータコア７と、開口部５３はオイルクーラ９と、開口部５４はラジエータ１０と接続される。開口部５２は具体的には、廃熱回収器６を介してヒータコア７と接続される。

開口部５１は、開口部５２、開口部５３及び開口部５４の合流先又は分岐元となる開口部である。開口部５２、開口部５３及び開口部５４は、ヒータコア７、オイルクーラ９及びラジエータ１０に対応する。開口部５１、開口部５２、開口部５３及び開口部５４は、筐体５６に設けられる。筐体５６は筒状の形状を有する。

回転弁体５５は、筐体５６に収容される。回転弁体５５は、開口部５１、開口部５２、開口部５３及び開口部５４を回転動作によって開閉する。回転弁体５５は、回転弁体５５を駆動するアクチュエータによって駆動される。当該アクチュエータには、ステップモータを適用することができる。

バイパス通路５７は回転弁体５５をバイパスする通路であり、回転弁体５５が開口部５２、開口部５３及び開口部５４を遮断した状態で、開口部５１及び開口部５４を連通するように設けられる。なお、バイパス通路５７は開口部５１と開口部５４とを連通する代わりに、筐体５６のうち回転弁体５５に接していない部位と開口部５４とを連通するように設けてもよい。

プレッシャリリーフバルブ５８は、バイパス通路５７に設けられる。プレッシャリリーフバルブ５８は、作用する冷却液の圧力に応じて開閉する。プレッシャリリーフバルブ５８には、冷却液の前後差圧が設定圧以上の場合に開弁し、冷却液の前後差圧が設定圧より小さい場合に閉弁する差圧弁を用いることができる。

ＭＣＶ５は、回転弁体５５の回転位置に応じて、次に説明する複数の開弁パターンを有する。

第１の開弁パターンは、循環経路Ｃ１１を含め、ＭＣＶ５を経由するすべての循環回路、すなわちここでは循環回路Ｃ１１、循環回路Ｃ１４及び循環回路Ｃ１５を遮断するパターンである。第１の開弁パターンでは、開口部５２、開口部５３及び開口部５４を遮断する。別例として、第１の開弁パターンでは、開口部５１を遮断することもできる。なお、開弁パターンの語は、このようにＭＣＶ５を経由するすべての循環回路を遮断する場合を含む。

第２の開弁パターンは、ヒータコア７、オイルクーラ９及びラジエータ１０のうちヒータコア７に冷却液を流通させるパターンである。第３の開弁パターンは、ヒータコア７、オイルクーラ９及びラジエータ１０のうちヒータコア７及びオイルクーラ９に冷却液を流通させるパターンである。第４の開弁パターンは、ヒータコア７、オイルクーラ９及びラジエータ１０に冷却液を流通させるパターンである。第２から第４の開弁パターンでは、ヒータコア７、オイルクーラ９及びラジエータ１０のうちから少なくともいずれかに選択的に冷却液を流通させることができる。

第５の開弁パターンは、ヒータコア７、オイルクーラ９及びラジエータ１０のうちラジエータ１０に冷却液を流通させるパターンである。第５の開弁パターンは、ヒータコア７、オイルクーラ９及びラジエータ１０のうちからラジエータ１０に選択的に冷却液を流通させる場合と、第１の開弁パターンの選択中にプレッシャリリーフバルブ５８が開弁した場合と、を含む。本実施形態の場合、第５の開弁パターンで、ヒータコア７、オイルクーラ９及びラジエータ１０のうちラジエータ１０のみに冷却液を流通させることができる。

次に本実施形態にかかる冷却回路１の主な作用効果を説明する。図４は冷却回路１の比較例である冷却回路１´を示す図である。冷却回路１と比較し、冷却回路１´は、オリフィス１１及び循環回路Ｃ１２を備えない。このような冷却回路１´では、廃熱回収器６への冷却液の流通をＭＣＶ５で停止させることができる。ＭＣＶ５は、例えば第１の開弁パターンによって開口部５２、開口部５３及び開口部５４を遮断し、機関暖機を促進する場合に、廃熱回収器６への冷却液の流通を停止させる。

この場合、ＭＣＶ５を経由するすべての循環回路、すなわちここでは循環回路Ｃ１１、循環回路Ｃ１４及び循環回路Ｃ１５をＭＣＶ５で遮断することで、内燃機関３を流通する冷却液の流量が減少する。結果、機関暖機が促進される。この場合、ラジエータ１０での冷却液の放熱が防止されることでも、機関暖機が促進される。

ところが、冷却回路１´では、上記のように廃熱回収器６への冷却液の流通を停止させている状態で、廃熱回収器６で冷却液が過剰に昇温し、冷却液の沸騰が起こる結果、冷却液に気泡が発生する虞がある。

このような事態は例えば、ＭＣＶ５で循環回路Ｃ１１、循環回路Ｃ１４及び循環回路Ｃ１５を遮断する上記状態で、内燃機関３の排気が廃熱回収器６に多量に流入した場合に発生し得る。また、これは、上記状態で固着などの機械的不具合や電気、制御的不具合によってＭＣＶ５を駆動できなくなった場合に発生し得る。そして、冷却液に気泡が発生すると、発生した気泡が、ポンプ２の圧送不良を引き起こす虞がある。

このような事情に鑑み、冷却回路１は、内燃機関３と、ポンプ２と、ＭＣＶ５と、廃熱回収器６と、循環回路Ｃ１１と、循環回路Ｃ１２と、を備える。

上記構成の冷却回路１は、ＭＣＶ５が循環回路Ｃ１１を遮断した状態において、廃熱回収器６で気泡が発生してもポンプ２が圧送不良を起こさないだけの流量である最低流量を確保しながら、循環回路Ｃ１２で冷却液を循環することを可能にする。このため、廃熱回収器６で発生する気泡に起因して、ポンプ２に圧送不良が発生することを防止可能にする。上記構成の冷却回路１は、循環回路Ｃ１２が、ポンプ２が冷却液を圧送している状態で、冷却液を循環させる場合に、上記作用効果を奏することができる。

冷却回路１では、ＭＣＶ５が、循環回路Ｃ１１において廃熱回収器６の上流に配置される。また、循環回路Ｃ１２が、ＭＣＶ５の上流で循環回路Ｃ１１から分岐し、循環回路Ｃ１１におけるＭＣＶ５の下流かつ廃熱回収器６の上流（すなわち、ＭＣＶ５と廃熱回収器６との間）で循環回路Ｃ１１と合流する。冷却回路１は、このような構成である場合に、ＭＣＶ５が循環回路Ｃ１１を遮断した状態において、最低流量を確保しながら、循環回路Ｃ１２で冷却液を循環することを可能にする。結果、廃熱回収器６で発生する気泡に起因して、ポンプ２に圧送不良が発生することを防止可能にする。

冷却回路１では、循環回路Ｃ１２を介して廃熱回収器６を流通する冷却液の流量が、循環回路Ｃ１１を介して廃熱回収器６を流通する冷却液の流量より少ない。これは、最低流量を確保できれば、ポンプ２に圧送不良が発生することを防止できるためである。冷却回路１は、このような構成である場合に、大幅な構造変更や制御変更を行うことなく、第１の開弁パターンや第５の開弁パターンとの両立を図りながら、廃熱回収器６で発生する気泡に起因して、ポンプ２に圧送不良が発生することを防止可能にする。

冷却回路１では、ＭＣＶ５に並列接続される複数の熱交換器がヒータコア７を含み、循環回路Ｃ１１がヒータコア７を含む。このような構成の冷却回路１は、ヒータコア７の改善をさらに可能にする。このような構成の冷却回路１は具体的には、ヒータコア７が循環回路Ｃ１１において廃熱回収器６の下流に配置される構成である場合に、車室内の暖房に利用する空気の加熱補助を可能にする。

冷却回路１では、ＭＣＶ５が第１の開弁パターンを有する。冷却回路１は、冷却回路１´を用いて前述したように冷却液に気泡が発生することに鑑み、このような構成である場合に適している。

冷却回路１では、ＭＣＶ５に並列接続される複数の熱交換器が、ヒータコア７と、オイルクーラ９と、ラジエータ１０とを含む。そして、ＭＣＶ５は、第２の開弁パターン、第３の開弁パターン及び第４の開弁パターンをさらに有する。冷却回路１は、このような構成である場合に、廃熱回収器６で発生する気泡に起因して、ポンプ２に圧送不良が発生することを防止可能にする。

第５の開弁パターンは、冷却液の温度が高い場合に選択される。また、第１の開弁パターンの選択中にＭＣＶ５に機械的不具合や電気、制御的不具合が発生した場合に、フェイルセーフとしてプレッシャリリーフバルブ５８が開くことで、選択される。そして、このようにしてフェイルセーフを含む第５の開弁パターンが選択される時には、冷却液の温度が高く、廃熱回収器６で気泡が発生し易くなる。このような事情に照らして、冷却回路１は、ＭＣＶ５が第５の開弁パターンをさらに有する場合に適している。

冷却回路１では、廃熱回収器６がバイパスレス型の廃熱回収器として構成される。この場合、廃熱回収器６に流入する排気は、熱交換部６１を流通する。結果、機関運転状態が高回転高負荷である場合に、冷却液が多量の排気によって過剰に昇温され易くなる。したがって、廃熱回収器６で気泡が発生し易くなる。このため、冷却回路１は、廃熱回収器６が上記のように構成される場合に適している。

循環回路Ｃ１２を介して廃熱回収器６を流通する冷却液の流量は、ポンプ２が吐出する冷却液の流量の１／３０から１／１０の範囲内に設定することができる。具体的には、冷却回路１では、内燃機関３の回転速度が１,０００ｒｐｍから２,０００ｒｐｍである場合に、ポンプ２が吐出する冷却液の流量が１０Ｌ／ｍｉｎ程度になる。そして、ポンプ２が吐出する冷却液の流量が１０Ｌ／ｍｉｎである場合に、循環回路Ｃ１２を介して廃熱回収器６を流通する冷却液の流量を０．３Ｌ／ｍｉｎから１Ｌ／ｍｉｎの範囲内に設定する。

これにより、例えばフェイルセーフに対応する第５の開弁パターンの選択中に設定される内燃機関３の出力制限下においても、ポンプ２に流入する冷却液が含む気泡の割合をポンプ２の動作が不安定となる０．５％より低くすることができる。

（第２実施形態）
図５は第２実施形態にかかる冷却回路１の概略構成図である。本実施形態では、接続通路２０が次のような循環回路Ｃ１１及び循環回路Ｃ１２を形成する。本実施形態では、循環回路Ｃ１２が循環回路Ｃ１３を兼ねる。循環回路Ｃ１４及び循環回路Ｃ１５は、第１実施形態と同様に形成される。

循環回路Ｃ１１は、ポンプ２、内燃機関３、ＭＣＶ５、ヒータコア７、廃熱回収器６及びＥＧＲクーラ８にこの順で冷却液を循環させる。このため、ヒータコア７は循環回路Ｃ１１において廃熱回収器６の上流に配置される。ヒータコア７は具体的には、ＭＣＶ５及び廃熱回収器６間に配置される。循環回路Ｃ１２は、ポンプ２、内燃機関３、ＥＧＲバルブ４、廃熱回収器６及びＥＧＲクーラ８にこの順で冷却液を循環させる。

本実施形態にかかる冷却回路１は、オリフィス１１を備えない。その代りに、本実施形態にかかる冷却回路１では、循環回路Ｃ１２のうち循環回路Ｃ１１と共通しない部分の接続通路２０の一部又は全部が、次のように構成される。すなわち、循環回路Ｃ１２を介して廃熱回収器６を流通する冷却液の流量が、循環回路Ｃ１１を介して廃熱回収器６を流通する冷却液の流量より少なくなるように構成される。

次に本実施形態の冷却回路１の主な作用効果について説明する。本実施形態にかかる冷却回路１も、ＭＣＶ５が循環回路Ｃ１１を遮断した状態において、最低流量を確保しながら、循環回路Ｃ１２で冷却液を循環することを可能にする。このため、廃熱回収器６で発生する気泡に起因して、ポンプ２に圧送不良が発生することを防止可能にする。

本実施形態では、ヒータコア７が循環回路Ｃ１１において廃熱回収器６の上流に配置される。そして、このような構成の冷却回路１も、ヒータコア７の改善を可能にする。具体的には、冷却回路１はこのような構成である場合に、廃熱回収器６で発生する気泡がヒータコア７で滞留し、熱交換効率が低下することを防止可能にする。

冷却回路１は、オリフィス１１を備える代わりに、上述したようにして循環回路Ｃ１２を介して廃熱回収器６を流通する冷却液の流量を設定することもできる。

（第３実施形態）
図６は第３実施形態にかかる冷却回路１の概略構成図である。本実施形態では、内燃機関３は冷却液流出部３１を備える。図６では、説明の便宜上、冷却液流出部３１を内燃機関３から離れた位置に示す。冷却液流出部３１は内燃機関３の一部でなくてもよい。本実施形態では、ポンプ２は、循環回路Ｃ１１、循環回路Ｃ１４及び循環回路Ｃ１５を互いに合流させる冷却液流入部２１を備えない。本実施形態では、ＭＣＶ５が、ポンプ２に入口側から接続するように配置される。冷却回路１がオリフィス１１を備えない点については、第２実施形態の場合と同様である。

本実施形態では、接続通路２０が、次のような循環回路Ｃ１１、循環回路Ｃ１２、循環回路Ｃ１４及び循環回路Ｃ１５を形成する。本実施形態では、循環回路Ｃ１２が循環回路Ｃ１３を兼ねる。

循環回路Ｃ１１は、ポンプ２、内燃機関３、廃熱回収器６、ヒータコア７、ＥＧＲクーラ８及びＭＣＶ５にこの順で冷却液を循環させる。このため、ＭＣＶ５は、循環回路Ｃ１１において廃熱回収器６の下流に配置される。循環回路Ｃ１２は、ポンプ２、内燃機関３、廃熱回収器６、ヒータコア７、ＥＧＲバルブ４にこの順で冷却液を循環させる。

循環回路Ｃ１２は、廃熱回収器６の下流で循環回路Ｃ１１から分岐する。具体的には循環回路Ｃ１２は、廃熱回収器６及びＭＣＶ５間で循環回路Ｃ１１から分岐する。循環回路Ｃ１２は、ＭＣＶ５の下流で循環回路Ｃ１１と合流する。具体的には循環回路Ｃ１２は、ＭＣＶ５及びポンプ２間で循環回路Ｃ１１と合流する。

循環回路Ｃ１４は、ポンプ２、内燃機関３、オイルクーラ９及びＭＣＶ５にこの順で冷却液を循環させる。循環回路Ｃ１５は、ポンプ２、内燃機関３、ラジエータ１０及びＭＣＶ５にこの順で冷却液を循環させる。

このような冷却回路１において、循環回路Ｃ１１、循環回路Ｃ１４及び循環回路Ｃ１５は冷却液流出部３１で互いに分岐し、ＭＣＶ５で互いに合流する。

次に本実施形態の冷却回路１の主な作用効果について説明する。本実施形態にかかる冷却回路１では、ＭＣＶ５が、循環回路Ｃ１１において廃熱回収器６の下流に配置される。また、循環回路Ｃ１２が、循環回路Ｃ１１における廃熱回収器６の下流かつＭＣＶ５の上流（すなわち、廃熱回収器６とＭＣＶ５との間）で循環回路Ｃ１１から分岐し、ＭＣＶ５の下流で循環回路Ｃ１１と合流する。冷却回路１は、このような構成である場合にも、ＭＣＶ５が循環回路Ｃ１１を遮断した状態において、最低流量を確保しながら、循環回路Ｃ１２で冷却液を循環することを可能にする。このため、廃熱回収器６で発生する気泡に起因して、ポンプ２に圧送不良が発生することを防止可能にする。

（第４実施形態）
図７は第４実施形態にかかる冷却回路１の概略構成図である。本実施形態では、第１実施形態や第２実施形態と同様、ＭＣＶ５が、循環回路Ｃ１１において廃熱回収器６の上流に配置される。本実施形態では、廃熱回収器６が、オイルクーラ９の上流に配置される。廃熱回収器６は具体的には、ＭＣＶ５及びオイルクーラ９間に配置される。冷却回路１がオリフィス１１を備えない点については、第２実施形態の場合と同様である。

本実施形態では、接続通路２０が、次のような循環回路Ｃ１１、循環回路Ｃ１２及び循環回路Ｃ１６を形成する。循環回路Ｃ１１は循環回路Ｃ１４を兼ねる。循環回路Ｃ１３及び循環回路Ｃ１５は、第１実施形態と同様に形成される。

循環回路Ｃ１１は、ポンプ２、内燃機関３、ＭＣＶ５、廃熱回収器６及びオイルクーラ９にこの順で冷却液を循環させる。循環回路Ｃ１２は、ポンプ２、内燃機関３、廃熱回収器６及びオイルクーラ９にこの順で冷却液を循環させる。このため、循環回路Ｃ１１及び循環回路Ｃ１２は、オイルクーラ９を含む。循環回路Ｃ１６は、ヒータコア７を含む循環回路である。循環回路Ｃ１６は、ポンプ２、内燃機関３、ＭＣＶ５、ヒータコア７及びＥＧＲクーラ８にこの順で冷却液を循環させる。

このように構成された冷却回路１では、循環回路Ｃ１１、循環回路Ｃ１５及び循環回路Ｃ１６がＭＣＶ５で互いに分岐し、冷却液流入部２１で互いに合流する。

本実施形態にかかる冷却回路１では、ＭＣＶ５に並列接続される複数の熱交換器が、オイルクーラ９を含む。また、循環回路Ｃ１１及び循環回路Ｃ１２がオイルクーラ９を含むとともに、廃熱回収器６がオイルクーラ９の上流に配置される。このような構成の冷却回路１は、廃熱回収器６で回収した熱をオイルクーラ９で潤滑オイルの加温に利用できる。このため、内燃機関３の出力回転を変速する変速機の暖機をさらに可能にする。冷却回路１は、変速機の暖機を行うことで、具体的には内燃機関３の燃費向上を可能にする。

（第５実施形態）
図８は第５実施形態にかかる冷却回路１の概略構成図である。本実施形態では、接続通路２０が、次のような循環回路Ｃ１２を形成する。循環回路Ｃ１１、循環回路Ｃ１３、循環回路Ｃ１４及び循環回路Ｃ１５は、第１実施形態と同様に形成される。冷却回路１がオリフィス１１を備えない点については、第２実施形態の場合と同様である。

本実施形態では、循環回路Ｃ１２が、ポンプ２、内燃機関３、ＭＣＶ５、廃熱回収器６、ヒータコア７及びＥＧＲクーラ８にこの順で冷却液を循環させる。このように構成された循環回路Ｃ１２は、廃熱回収器６に加えてＭＣＶ５をさらに含む。また、開口部５４を介して冷却液を流通させる。

本実施形態では、ＭＣＶ５は複数の開弁パターンとして、第２の開弁パターン、第３の開弁パターン、第４の開弁パターン及び第５の開弁パターンを有する一方で、第１の開弁パターンを有しない。本実施形態では、第５の開弁パターンで、ヒータコア７、オイルクーラ９及びラジエータ１０のうちからラジエータ１０に選択的に冷却液を流通させる場合に、循環回路Ｃ１２を介してヒータコア７にも冷却液を流通させる。

次に本実施形態の冷却回路１の主な作用効果について説明する。本実施形態の冷却回路１は、上記のように構成される。結果、フェイルセーフを含む第５の開弁パターンの選択中に、最低流量を確保しつつ、循環回路Ｃ１２を介して冷却液を循環させることを可能にする。このため、このような構成の冷却回路１は、フェイルセーフを含む第５の開弁パターンの選択中に、廃熱回収器６で発生する気泡に起因して、ポンプ２に圧送不良が発生することを防止可能にする。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

上記実施形態では、廃熱回収器６が、ＭＣＶ５に並列接続される複数の熱交換器のうちいずれかと直列接続される場合について説明した。しかしながら、廃熱回収器６は、複数の熱交換器のうちいずれかと直列接続されなくてもよい。すなわち、廃熱回収器６は、循環回路Ｃ１１に熱交換器として単独で設けられてもよい。

図９に示すように、ＭＣＶ５は複数の電磁弁である電磁弁５９１から電磁弁５９３を有して構成されてもよい。図９に示すＭＣＶ５は、上述した実施形態のＭＣＶ５と比較し、回転弁体５５の代わりに電磁弁５９１から電磁弁５９３を備え、前述した第１から第５の開弁パターンに対応するように個別に開閉を制御される。電磁弁５９１から電磁弁５９３は、開口部５２、開口部５３及び開口部５４にそれぞれ設けられる。このようなＭＣＶ５にも、複数の熱交換器を並列接続することができる。

図１０に示すように、廃熱回収器６には、熱交換部６１を迂回するバイパス通路６２と、バイパス通路６２を連通、遮断するバイパスバルブ６３と、をさらに備えるバイパス型の廃熱回収器を適用することもできる。バイパスバルブ６３には、バイパス通路６２を遮断する場合に、熱交換部６１に排気を流通させるバルブを適用することができる。

この場合でも、冷却回路１は例えばバイパスバルブ６３がバイパス通路６２を遮断したままの状態で故障した場合に、廃熱回収器６で発生する気泡に起因して、ポンプ２に圧送不良が発生することを防止可能にする。

Claims

内燃機関と、
前記内燃機関を冷却する冷却液を圧送する圧送部と、
複数の熱交換器が並列接続されると共に、これら複数の熱交換器における前記冷却液の流通状態を変更するバルブ部と、
前記内燃機関の排気から冷却液によって熱を回収する廃熱回収器と、
前記圧送部、前記バルブ部及び前記廃熱回収器を含む第１の循環回路と、
前記圧送部及び前記廃熱回収器を含む一方、前記バルブ部を含まない第２の循環回路と、
を備え、
前記第２の循環回路を介して前記廃熱回収器を流通する冷却液の流量が、前記第１の循環回路を介して前記廃熱回収器を流通する冷却液の流量より少ない内燃機関の冷却回路。
請求項１に記載の内燃機関の冷却回路であって、
前記バルブ部が、前記第１の循環回路において前記廃熱回収器の上流に配置され、
前記第２の循環回路が、前記バルブ部の上流で前記第１の循環回路から分岐し、前記バルブ部と前記廃熱回収器の間で前記第１の循環回路と合流する内燃機関の冷却回路。
請求項１に記載の内燃機関の冷却回路であって、
前記バルブ部が、前記第１の循環回路において前記廃熱回収器の下流に配置され、
前記第２の循環回路が、前記廃熱回収器と前記バルブ部の間で前記第１の循環回路から分岐し、前記バルブ部の下流で前記第１の循環回路と合流する内燃機関の冷却回路。
請求項１に記載の内燃機関の冷却回路であって、
前記複数の熱交換器が、冷却液からの放熱で前記内燃機関を搭載する車両の車室内の暖房に利用する空気を加熱する加熱器を含み、
前記第１の循環回路が、前記加熱器をさらに含む内燃機関の冷却回路。
請求項１に記載の内燃機関の冷却回路であって、
前記複数の熱交換器が、冷却液への放熱で前記内燃機関の出力回転を変速する変速機の潤滑オイルを冷却する冷却器を含み、
前記第１の循環回路及び前記第２の循環回路が前記冷却器をさらに含むとともに、前記廃熱回収器が前記冷却器の上流に配置される内燃機関の冷却回路。
請求項２又は３に記載の内燃機関の冷却回路であって、
前記バルブ部が、前記第１の循環回路を含め、前記バルブ部を経由するすべての循環回路を遮断する開弁パターンを有する内燃機関の冷却回路。
請求項６に記載の内燃機関の冷却回路であって、
前記複数の熱交換器が、
冷却液からの放熱で前記内燃機関を搭載する車両の車室内の暖房に利用する空気を加熱する加熱器と、
冷却液への放熱で前記内燃機関の出力回転を変速する変速機の潤滑オイルを冷却する冷却器と、
冷却液の放熱を行う放熱器と、
を含み、
前記バルブ部が、
前記複数の熱交換器のうち前記加熱器に冷却液を流通させる開弁パターンと、
前記複数の熱交換器のうち前記加熱器及び前記冷却器に冷却液を流通させる開弁パターンと、
前記複数の熱交換器のうち前記加熱器、前記冷却器及び前記放熱器に冷却液を流通させる開弁パターンと、
をさらに有する内燃機関の冷却回路。
請求項７に記載の内燃機関の冷却回路であって、
前記バルブ部が、前記複数の熱交換器のうち前記放熱器のみに冷却液を流通させる開弁パターンをさらに有する内燃機関の冷却回路。
請求項１に記載の内燃機関の冷却回路であって、
前記廃熱回収器が、排気と冷却液との間で熱交換を行う熱交換部を備え、
前記廃熱回収器は、流入する排気を前記熱交換部を介して流通させるバイパスレス型の廃熱回収器として構成される内燃機関の冷却回路。
請求項１から９いずれか１項に記載の内燃機関の冷却回路であって、
前記第２の循環回路が、前記圧送部が冷却液を圧送している状態で、冷却液を循環させる内燃機関の冷却回路。