WO2018008519A1 - 冷却システム及び冷却システムの制御装置 - Google Patents

冷却システム及び冷却システムの制御装置 Download PDF

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warm
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知隆 杉下
基正 飯塚
悠二 伊藤
宏哉 安東
健雄 松本
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株式会社デンソー
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Definitions

  • the present disclosure relates to a cooling system for cooling an internal combustion engine and a control device for the cooling system.
  • the heat receiving portion of the exhaust heat recovery device is arranged on the most downstream side of the exhaust passage.
  • the exhaust gas from the internal combustion engine passes through the catalyst provided in the exhaust passage and then reaches the heat receiving portion to exchange heat. Since the exhaust gas radiates heat in the catalyst and the exhaust passage and reaches the heat receiving part, the temperature is lower than that immediately after it is discharged from the internal combustion engine, and as a result, the exhaust heat recovery amount is reduced.
  • This disclosure is intended to provide a cooling system and a control device for the cooling system capable of achieving both early warm-up of the internal combustion engine without reducing the exhaust heat recovery amount.
  • the present disclosure is a cooling system for cooling an internal combustion engine, which is connected to an upstream connection portion (201) of a main exhaust passage (20) through which exhaust gas discharged from the internal combustion engine (1) passes, and at least meets an EGR request.
  • a recirculation passage (26) that recirculates a corresponding amount of exhaust gas to the intake passage (10) to the internal combustion engine, and heat exchange between the refrigerant that is provided in the recirculation passage and circulates through the internal combustion engine and the exhaust gas.
  • a sub exhaust passage (28) connected to the downstream connection portion (202) downstream of the upstream connection portion of the main exhaust passage and returning the exhaust gas having passed through the cooling device from the recirculation passage to the main exhaust passage. ) Is provided.
  • an exhaust valve (21) for adjusting the flow rate of the exhaust gas flowing into the recirculation passage is provided between the upstream connection portion and the downstream connection portion.
  • a cooling device is provided in the recirculation passage, and exhaust heat recovery is performed by exchanging heat between the exhaust gas and the refrigerant. Therefore, exhaust heat recovery is performed rather than exhaust heat recovery at the downstream end side of the exhaust passage. The amount collected can be increased. Since the sub exhaust passage for returning the exhaust gas that has passed through the cooling device to the main exhaust passage is provided, the exhaust gas can be passed through the cooling device even when there is no EGR request. Regardless of the presence or absence of the EGR request, heat exchange between the exhaust gas and the refrigerant can be performed in the cooling device. It becomes possible to supply the heated refrigerant to the internal combustion engine, and early warm-up of the internal combustion engine can be realized.
  • FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a cooling system according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of an ECU used in the cooling system according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a flowchart for explaining the operation of the cooling system according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a flowchart for explaining the operation of the cooling system according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a configuration diagram illustrating a cooling system according to the second embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of an ECU used in the cooling system according to the second embodiment.
  • FIG. 7 is a flowchart for explaining the operation of the cooling system according to the second embodiment.
  • FIG. 8 is a flowchart for explaining the operation of the cooling system according to the second embodiment.
  • FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a cooling system according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of an ECU used in the cooling system according to the first embodiment.
  • FIG. 9 is a configuration diagram illustrating a cooling system according to the third embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of an ECU used in the cooling system according to the third embodiment.
  • FIG. 11 is a flowchart for explaining the operation of the cooling system according to the third embodiment.
  • FIG. 12 is a flowchart for explaining the operation of the cooling system according to the third embodiment.
  • FIG. 13 is a flowchart for explaining the operation of the cooling system according to the third embodiment.
  • FIG. 14 is a configuration diagram illustrating a cooling system according to the fourth embodiment.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating a specific configuration example of the cooling system according to the first embodiment.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating a specific configuration example of the cooling system according to the second embodiment.
  • FIG. 17 is a view showing the XVII-XVII cross section of FIG. 15 and FIG.
  • FIG. 18 is a view showing a modification of the cross section shown in FIG.
  • FIG. 19 is a view showing a modification of the cooling device shown in FIGS. 15 and 16.
  • 20 is a view showing a XX-XX cross section of FIG.
  • the cooling system 100 is a system for cooling the internal combustion engine 1.
  • An intake passage 10 and a main exhaust passage 20 are connected to the internal combustion engine 1.
  • the intake passage 10 is a passage for supplying air to the internal combustion engine 1.
  • An air cleaner 36 is provided at the intake port of the intake passage 10.
  • a throttle 11, an intake pressure sensor 12, and an injector 13 are provided in order from the air cleaner 36 side.
  • the throttle 11 is a device that controls the flow rate of air by changing the cross-sectional area of the intake passage 10.
  • the intake pressure sensor 12 is a sensor that measures the pressure in the intake passage 10.
  • the injector 13 injects fuel into the air flowing through the intake passage 10. A mixture of fuel and air supplied from the intake passage 10 is supplied to the internal combustion engine 1. In the internal combustion engine 1, the air-fuel mixture burns, and the exhaust gas is discharged to the main exhaust passage 20.
  • the main exhaust passage 20 is a passage for discharging exhaust gas discharged from the internal combustion engine 1 to the outside.
  • an upstream catalyst 24, an exhaust valve 21, and a downstream catalyst 25 are provided in order from the internal combustion engine 1 side.
  • the upstream catalyst 24 is a so-called start catalyst (also referred to as S / C).
  • the downstream catalyst 25 is a so-called underfloor catalyst (also referred to as UFC).
  • the exhaust valve 21 is a valve for adjusting a ratio of distributing the exhaust gas to the main exhaust passage 20 and the recirculation passage 26.
  • a recirculation passage 26 is provided so as to connect the main exhaust passage 20 and the intake passage 10.
  • the recirculation passage 26 is connected to the main exhaust passage 20 at the upstream connection portion 201 between the upstream catalyst 24 and the downstream catalyst 25.
  • the recirculation passage 26 is connected to the intake passage 10 between the throttle 11 and the injector 13.
  • a cooling device 27 for cooling the exhaust gas is provided in the recirculation passage 26, a cooling device 27 for cooling the exhaust gas is provided.
  • a refrigerant circulation passage 34 is connected to the cooling device 27.
  • the cooling device 27 is configured to exchange heat between the refrigerant flowing through the refrigerant circulation passage 34 and the exhaust gas flowing through the recirculation passage 26.
  • the exhaust gas that has passed through the cooling device 27 is supplied to the intake passage 10 with the temperature lowered.
  • the refrigerant that has passed through the cooling device 27 is supplied to the internal combustion engine 1 with its temperature raised.
  • an EGR valve 23 is provided in the recirculation passage 26, an EGR valve 23 is provided.
  • the EGR valve 23 is a valve for adjusting the amount of exhaust gas recirculated to the intake passage 10.
  • the EGR valve 23 is provided between the cooling device 27 and the intake passage 10.
  • a sub exhaust passage 28 is provided so as to connect the recirculation passage 26 and the main exhaust passage 20.
  • the auxiliary exhaust passage 28 is connected to the recirculation passage 26 at a return connection portion 261 between the cooling device 27 and the EGR valve 23.
  • the sub exhaust passage 28 is connected to the main exhaust passage 20 at a downstream connection portion 202 between the exhaust valve 21 and the downstream catalyst 25.
  • a refrigerant circulation passage 29 and a refrigerant circulation passage 34 are provided as passages through which a refrigerant for cooling the internal combustion engine 1 circulates.
  • a water pump 30, a radiator 31, and a thermostat 32 are provided in the refrigerant circulation passage 29.
  • a water pump 30, a water temperature sensor 14, a heater core 33, and a cooling device 27 are provided in the refrigerant circulation passage 34. Therefore, the refrigerant circulation passage 29 and the refrigerant circulation passage 34 share the water pump 30 and merge at a portion passing through the water pump 30.
  • the thermostat 32 In the initial startup of the internal combustion engine 1, the thermostat 32 is in a substantially closed state because the temperature of the refrigerant is low.
  • the refrigerant mainly flows through the refrigerant circulation passage 34.
  • the refrigerant flowing through the refrigerant circulation passage 34 exchanges heat with the high-temperature exhaust gas in the cooling device 27 and rises in temperature, and flows into the internal combustion engine 1.
  • the thermostat 32 When the internal combustion engine 1 is warmed up, the thermostat 32 is opened and the refrigerant begins to flow into the refrigerant circulation passage 29 as well.
  • the water temperature sensor 14 constantly detects the refrigerant temperature. The operation control of the internal combustion engine 1 is performed and the cooling system 100 is controlled according to the detected refrigerant temperature.
  • an ECU (Electronic Control Unit) 40 that is a control device used in the cooling system 100 will be described with reference to FIG.
  • a temperature detection signal output from the water temperature sensor 14 is input to the ECU 40.
  • the ECU 40 outputs drive signals to the exhaust valve 21 and the EGR valve 23.
  • the ECU 40 includes a refrigerant temperature acquisition unit 401, a warm-up determination unit 402, and a valve adjustment unit 403 as functional components.
  • the refrigerant temperature acquisition unit 401 is a part that receives a temperature detection signal output from the water temperature sensor 14.
  • the refrigerant temperature acquisition unit 401 outputs refrigerant temperature information to the warm-up determination unit 402.
  • the warm-up determination unit 402 is a part that determines whether or not the internal combustion engine 1 has been warmed up. Warm-up determination unit 402 outputs a determination result as to whether or not the warm-up has been completed to valve adjustment unit 403. The valve adjustment unit 403 outputs a drive signal for driving the exhaust valve 21 and the EGR valve 23 based on the preset valve drive logic and the determination result of the warm-up determination unit 402.
  • step S101 of FIG. 3 the valve adjustment unit 403 outputs a drive signal for fully opening the exhaust valve 21.
  • the exhaust valve 21 is fully opened in response to this drive signal.
  • the exhaust valve 21 is fully opened, the exhaust gas flowing through the main exhaust passage 20 is discharged through the main exhaust passage 20 while hardly flowing through the recirculation passage 26.
  • step S102 the refrigerant temperature acquisition unit 401 detects the coolant water temperature Tw.
  • step S103 the warm-up determination unit 402 determines whether the detected water temperature Tw is higher than the warm-up completion water temperature Th. If the detected water temperature Tw is higher than the warm-up completion water temperature Th, the warm-up determination is terminated, and if the detected water temperature Tw is not higher than the warm-up completion water temperature Th, the process proceeds to step S104.
  • step S104 warm-up promotion processing is executed.
  • the warm-up promotion process will be described with reference to FIG.
  • the valve adjustment unit 403 detects an EGR request.
  • the EGR request may be output from another functional block in the ECU 40 or may be output from another ECU.
  • step S202 following step S201 the valve adjustment unit 403 outputs a drive signal for adjusting the opening degree of the exhaust valve 21 and the EGR valve 23.
  • the opening degree of the exhaust valve 21 is adjusted so that at least an amount of exhaust gas that satisfies the EGR request flows through the recirculation passage 26.
  • the opening degree of the EGR valve 23 is adjusted so that an amount of exhaust gas that satisfies the EGR request flows into the intake passage 10.
  • step S202 Since the exhaust gas flows through the recirculation passage 26 by the process of step S202, heat exchange is performed between the refrigerant flowing through the cooling device 27 and the exhaust gas, and the temperature of the refrigerant circulating through the internal combustion engine 1 rises. As the temperature of the refrigerant rises, warming up of the internal combustion engine 1 is promoted.
  • step S203 the refrigerant temperature acquisition unit 401 detects the coolant water temperature Tw.
  • step S204 the warm-up determination unit 402 determines whether the detected water temperature Tw is higher than the warm-up completion water temperature Th. If the detected water temperature Tw is higher than the warm-up completion water temperature Th, the warm-up determination is terminated, and if the detected water temperature Tw is not higher than the warm-up completion water temperature Th, the process returns to step S201.
  • the cooling system 100 is a cooling system that cools the internal combustion engine 1 and includes the recirculation passage 26 and the cooling device 27.
  • the recirculation passage 26 is connected to the upstream side connection portion 201 of the main exhaust passage 20 through which the exhaust gas discharged from the internal combustion engine 1 passes, and at least the exhaust gas amount corresponding to the EGR request is recirculated to the intake passage 10 to the internal combustion engine 1.
  • the cooling device 27 is provided in the recirculation passage 26 and performs heat exchange between the refrigerant circulating in the internal combustion engine 1 and the exhaust gas.
  • the cooling system 100 is further connected to a downstream connection portion 202 downstream of the upstream connection portion 201 of the main exhaust passage 20, and the exhaust gas that has passed through the cooling device 27 is returned from the recirculation passage 26 to the main exhaust passage 20.
  • a sub exhaust passage 28 is provided.
  • the cooling system 100 is further provided with an EGR valve 23 for adjusting the flow rate of the exhaust gas flowing into the intake passage 10 in the recirculation passage 26 closer to the intake passage 10 than the return connection portion 261 to which the auxiliary exhaust passage is connected. ing.
  • the cooling system 100 further includes an exhaust valve 21 that adjusts the flow rate of the exhaust gas flowing into the recirculation passage 26 between the upstream connection portion 201 and the downstream connection portion 202 in the main exhaust passage 20.
  • the cooling device 27 is provided in the recirculation passage 26 and the exhaust heat recovery is performed by exchanging heat between the exhaust gas and the refrigerant. Therefore, the exhaust heat recovery is performed on the downstream end side of the exhaust passage. Also, the amount of exhaust heat recovery can be increased. Since the auxiliary exhaust passage 28 for returning the exhaust gas that has passed through the cooling device 27 to the main exhaust passage 20 is provided, the exhaust gas can be passed through the cooling device 27 even when there is no EGR request. Therefore, the heat exchange between the exhaust gas and the refrigerant can be performed in the cooling device 27 regardless of whether or not there is an EGR request. It becomes possible to supply the heated refrigerant to the internal combustion engine 1, and early warm-up of the internal combustion engine 1 can be realized.
  • the upstream catalyst 24 is provided on the upstream side of the main exhaust passage 20 with the upstream connection portion 201 and the downstream connection portion 202 interposed therebetween, and the downstream side of the main exhaust passage 20 is downstream.
  • a side catalyst 25 is provided.
  • the upstream catalyst 24 is disposed upstream of the upstream connection portion 201 and the downstream connection portion 202, the exhaust gas can be passed through the upstream catalyst 24 regardless of whether the exhaust valve 21 is opened or closed. Since exhaust gas always passes through the upstream catalyst 24, the upstream catalyst 24 can be operated from the start of the internal combustion engine 1.
  • the cooling system 100 of the present embodiment further includes an ECU 40 that is a control device that adjusts the opening degree of the EGR valve 23 and the exhaust valve 21.
  • the ECU 40 includes a refrigerant temperature acquisition unit 401 that acquires the temperature of the refrigerant, a warm-up determination unit 402 that determines the warm-up state of the internal combustion engine 1 based on the temperature acquired by the refrigerant temperature acquisition unit 401, and a warm-up determination unit 402. And a valve adjusting unit 403 that adjusts the opening degree of at least one of the EGR valve 23 and the exhaust valve 21 based on the warm-up state determined by the above.
  • the valve adjustment unit 403 adjusts the opening degree of the EGR valve 23 and the exhaust valve 21, so that heat exchange with the refrigerant can be performed to the exhaust gas cooling device 27 in accordance with the warm-up state of the internal combustion engine 1. The amount of inflow can be adjusted.
  • the cooling system 100A is configured by additionally arranging a sub exhaust valve 22 in the cooling system 100 of the first embodiment.
  • the sub exhaust valve 22 is provided in the sub exhaust passage 28.
  • the configuration of the cooling system 100A is the same as the configuration of the cooling system 100 except for the arrangement of the auxiliary exhaust valve 22, and thus the description thereof is omitted.
  • the ECU 40A which is a control device used in the cooling system 100A, will be described with reference to FIG.
  • a temperature detection signal output from the water temperature sensor 14 is input to the ECU 40A.
  • the ECU 40A outputs drive signals to the exhaust valve 21, the sub exhaust valve 22, and the EGR valve 23.
  • the ECU 40A includes a refrigerant temperature acquisition unit 401A, a warm-up determination unit 402A, and a valve adjustment unit 403A as functional components.
  • the refrigerant temperature acquisition unit 401 ⁇ / b> A is a part that receives a temperature detection signal output from the water temperature sensor 14.
  • the refrigerant temperature acquisition unit 401A outputs refrigerant temperature information to the warm-up determination unit 402A.
  • the warm-up determination unit 402A is a part that determines whether or not the internal combustion engine 1 has been warmed up. Warm-up determination unit 402A outputs a determination result as to whether or not the warm-up is completed to valve adjustment unit 403A.
  • the valve adjustment unit 403A outputs a drive signal for driving the exhaust valve 21, the auxiliary exhaust valve 22, and the EGR valve 23 based on the preset valve drive logic and the determination result of the warm-up determination unit 402A.
  • step S301 of FIG. 7 the valve adjustment unit 403A outputs a drive signal for fully opening the exhaust valve 21 and fully closing the sub exhaust valve 22.
  • the exhaust valve 21 is fully opened in response to this drive signal.
  • the sub exhaust valve 22 is fully closed in response to this drive signal.
  • step S302 the refrigerant temperature acquisition unit 401A detects the coolant water temperature Tw.
  • step S303 the warm-up determination unit 402A determines whether the detected water temperature Tw is higher than the warm-up completion water temperature Th. If the detected water temperature Tw is higher than the warm-up completion water temperature Th, the warm-up determination is terminated. If the detected water temperature Tw is not higher than the warm-up completion water temperature Th, the process proceeds to step S304.
  • step S304 warm-up promotion processing is executed.
  • the warm-up promotion process will be described with reference to FIG.
  • the valve adjustment unit 403A detects an EGR request.
  • the EGR request may be output from another functional block in the ECU 40A or may be output from another ECU.
  • step S402 the valve adjustment unit 403A outputs a drive signal for adjusting the opening degree of the exhaust valve 21 and the EGR valve 23 and a drive signal for fully opening the sub exhaust valve 22.
  • the opening degree of the exhaust valve 21 is adjusted so that at least an amount of exhaust gas that satisfies the EGR request flows through the recirculation passage 26.
  • the opening degree of the EGR valve 23 is adjusted so that an amount of exhaust gas that satisfies the EGR request flows into the intake passage 10.
  • the sub exhaust valve 22 flows the remaining exhaust gas that has flowed into the recirculation passage 26 but does not flow into the intake passage 10.
  • step S402 Since the exhaust gas flows through the recirculation passage 26 by the process of step S402, heat exchange is performed between the refrigerant flowing through the cooling device 27 and the exhaust gas, and the temperature of the refrigerant circulating through the internal combustion engine 1 rises. As the temperature of the refrigerant rises, warming up of the internal combustion engine 1 is promoted.
  • step S403 the refrigerant temperature acquisition unit 401A detects the coolant water temperature Tw.
  • step S404 the warm-up determination unit 402A determines whether the detected water temperature Tw is higher than the warm-up completion water temperature Th. If the detected water temperature Tw is higher than the warm-up completion water temperature Th, the warm-up determination is terminated, and if the detected water temperature Tw is not higher than the warm-up completion water temperature Th, the process returns to step S201.
  • the cooling system 100A according to the present embodiment has the same effects as the cooling system 100 described above unless there is a technical contradiction.
  • the auxiliary exhaust passage 28 is provided with the auxiliary exhaust valve 22 that adjusts the flow rate of the exhaust gas flowing into the auxiliary exhaust passage 28. By configuring in this way, the amount of exhaust gas flowing through the recirculation passage 26 flowing into the sub exhaust passage 28 can be adjusted.
  • the cooling system 100A of the present embodiment includes an ECU 40A that is a control device that adjusts the opening degree of the EGR valve 23, the exhaust valve 21, and the sub exhaust valve 22.
  • the ECU 40A includes a refrigerant temperature acquisition unit 401A that acquires the temperature of the refrigerant, a warm-up determination unit 402A that determines a warm-up state of the internal combustion engine 1 based on the temperature acquired by the refrigerant temperature acquisition unit 401A, and a warm-up determination unit 402A.
  • a valve adjusting unit 403A that adjusts at least one opening degree of the EGR valve 23, the exhaust valve 21, and the auxiliary exhaust valve 22 based on the warm-up state determined by the above.
  • valve adjustment unit 403A adjusts the opening degree of the EGR valve 23 and the exhaust valve 21 so that heat exchange with the refrigerant is possible according to the warm-up state of the internal combustion engine 1. The amount of inflow can be adjusted. Further, since the valve adjustment unit 403A adjusts the opening degree of the sub exhaust valve 22, it is possible to prevent the exhaust gas flowing through the recirculation passage 26 from flowing into the sub exhaust passage 28 more than necessary.
  • the cooling system 100B is obtained by additionally arranging a sub exhaust valve 22 in the cooling system 100 of the first embodiment.
  • the sub exhaust valve 22 is provided in the sub exhaust passage 28.
  • the upstream catalyst 24 and the downstream catalyst 25 are further arranged on the downstream side of the downstream connection portion 202.
  • An exhaust temperature sensor 50 is additionally arranged in the cooling system 100B.
  • the exhaust temperature sensor 50 is provided upstream of the exhaust valve 21 in the main exhaust passage 20.
  • the other configuration of the cooling system 100B is the same as the configuration of the cooling system 100, and a description thereof will be omitted.
  • a temperature detection signal output from the water temperature sensor 14 is input to the ECU 40B.
  • a temperature detection signal output from the exhaust temperature sensor 50 is input to the ECU 40B.
  • the ECU 40B outputs drive signals to the exhaust valve 21, the auxiliary exhaust valve 22, and the EGR valve 23.
  • the ECU 40B includes a temperature acquisition unit 401B, a warm-up determination unit 402B, and a valve adjustment unit 403B as functional components.
  • the temperature acquisition unit 401 ⁇ / b> B is a part that receives temperature detection signals output from the water temperature sensor 14 and the exhaust temperature sensor 50.
  • the temperature acquisition unit 401B outputs refrigerant temperature information and exhaust gas temperature information to the warm-up determination unit 402B.
  • the warm-up determination unit 402B is a part that determines whether or not the warm-up of the internal combustion engine 1 has been completed and whether or not the upstream catalyst 24 and the downstream catalyst 25 have been warmed up. Warm-up determination unit 402B outputs a determination result as to whether or not the warm-up is completed to valve adjustment unit 403B.
  • the valve adjustment unit 403B outputs a drive signal for driving the exhaust valve 21, the sub exhaust valve 22, and the EGR valve 23 based on the valve drive logic set in advance and the determination result of the warm-up determination unit 402B.
  • step S501 of FIG. 11 the valve adjustment unit 403B outputs a drive signal for fully opening the exhaust valve 21 and fully closing the sub exhaust valve 22.
  • the exhaust valve 21 is fully opened in response to this drive signal.
  • the sub exhaust valve 22 is fully closed in response to this drive signal.
  • step S502 the temperature acquisition unit 401B acquires a catalyst warm-up request.
  • step S503 the temperature acquisition unit 401B determines whether or not there is a catalyst warm-up request. If there is a catalyst warm-up request, the process returns to step S501, and if there is no catalyst warm-up request, the process proceeds to step S504.
  • exhaust gas can flow through the upstream catalyst 24 and the downstream catalyst 25, and catalyst warm-up can be promoted.
  • step S504 the temperature acquisition unit 401B detects the coolant water temperature Tw.
  • step S505 the warm-up determination unit 402B determines whether the detected water temperature Tw is higher than the warm-up completion water temperature Th. If the detected water temperature Tw is higher than the warm-up completion water temperature Th, the warm-up determination is terminated, and if the detected water temperature Tw is not higher than the warm-up completion water temperature Th, the process proceeds to step S506.
  • step S506 warm-up promotion processing is executed.
  • the warm-up promotion process will be described with reference to FIG.
  • the valve adjustment unit 403B detects an EGR request.
  • the EGR request may be output from another functional block in the ECU 40B or may be output from another ECU.
  • step S602 the valve adjustment unit 403B outputs a drive signal for adjusting the opening degree of the exhaust valve 21 and the EGR valve 23 and a drive signal for fully opening the sub exhaust valve 22.
  • the opening degree of the exhaust valve 21 is adjusted so that at least an amount of exhaust gas that satisfies the EGR request flows through the recirculation passage 26.
  • the opening degree of the EGR valve 23 is adjusted so that an amount of exhaust gas that satisfies the EGR request flows into the intake passage 10.
  • the sub exhaust valve 22 flows the remaining exhaust gas that has flowed into the recirculation passage 26 but does not flow into the intake passage 10.
  • step S602 Since the exhaust gas flows through the recirculation passage 26 by the process of step S602, heat exchange is performed between the refrigerant flowing through the cooling device 27 and the exhaust gas, and the temperature of the refrigerant circulating through the internal combustion engine 1 rises. As the temperature of the refrigerant rises, warming up of the internal combustion engine 1 is promoted.
  • step S603 the temperature acquisition unit 401B detects the coolant temperature Tw.
  • step S604 the warm-up determination unit 402B determines whether the detected water temperature Tw is higher than the warm-up completion water temperature Th. If the detected water temperature Tw is higher than the warm-up completion water temperature Th, the process proceeds to step S605. If the detected water temperature Tw is not higher than the warm-up completion water temperature Th, the process returns to step S601.
  • the valve adjustment unit 403B outputs a drive signal for fully closing the auxiliary exhaust valve 22. The sub exhaust valve 22 is fully closed in response to this drive signal.
  • step S701 the valve adjustment unit 403B outputs a drive signal that fully opens the exhaust valve 21 and fully closes the sub exhaust valve 22.
  • the exhaust valve 21 is fully opened in response to this drive signal.
  • the sub exhaust valve 22 is fully closed in response to this drive signal.
  • step S702 the temperature acquisition unit 401B acquires a catalyst warm-up request.
  • step S703 the temperature acquisition unit 401B determines whether or not there has been a catalyst warm-up request. If there is a catalyst warm-up request, the process returns to step S701, and if there is no catalyst warm-up request, the process proceeds to step S704.
  • exhaust gas can flow through the upstream catalyst 24 and the downstream catalyst 25, and catalyst warm-up can be promoted.
  • step S704 the temperature acquisition unit 401B detects the coolant water temperature Tw.
  • step S705 the warm-up determination unit 402B determines whether the detected water temperature Tw is higher than the warm-up completion water temperature Th. If the detected water temperature Tw is higher than the warm-up completion water temperature Th, the warm-up determination is terminated, and if the detected water temperature Tw is not higher than the warm-up completion water temperature Th, the process proceeds to step S706.
  • step S706 warm-up promotion processing is executed.
  • the warm-up promotion process is the same as that described with reference to FIG.
  • the temperature acquisition unit 401B detects the exhaust gas temperature Tex of the exhaust gas.
  • the warm-up determination unit 402B determines whether the detected exhaust temperature Tex exceeds the upper limit exhaust temperature Tex_max. If the detected exhaust temperature Tex exceeds the upper limit exhaust temperature Tex_max, the process proceeds to step S709. If the detected exhaust temperature Tex does not exceed the upper limit exhaust temperature Tex_max, the process returns to step S707.
  • step S709 the valve adjustment unit 403B adjusts the opening degree of the exhaust valve 21 and outputs a drive signal for fully opening the sub exhaust valve 22.
  • the exhaust valve 21 is in a state in which the opening degree is adjusted according to this drive signal.
  • the sub exhaust valve 22 is fully opened in response to this drive signal.
  • the cooling system 100B according to the present embodiment has the same effects as the cooling system 100 and the cooling system 100A described above unless there is a technical contradiction.
  • the upstream side catalyst 24 and the downstream side catalyst 25 are provided in the main exhaust passage 20 on the downstream side of the upstream side connection part 201 and the downstream side connection part 202. Since exhaust gas can be guided to the recirculation passage 26 from the upstream side of the upstream catalyst 24, higher temperature exhaust gas can be supplied to the cooling device 27. Therefore, since the temperature of the refrigerant circulating in the internal combustion engine 1 can be further increased, it is possible to warm up earlier.
  • the cooling system 100B of the present embodiment includes an ECU 40B as a control device that adjusts the opening degree of the EGR valve 23, the exhaust valve 21, and the sub exhaust valve 22.
  • the ECU 40B determines whether the upstream catalyst 24 and the downstream catalyst 25 are warmed up, based on the warming up determination unit 402B and the warming up state determined by the warming up determination unit 402B.
  • a valve adjusting unit 403B that adjusts at least one opening of the sub exhaust valve 22.
  • valve adjustment unit 403A adjusts the opening degree of the EGR valve 23 and the exhaust valve 21, the amount of exhaust gas flowing through the main exhaust passage 20 is adjusted according to the warm-up state of the upstream catalyst 24 and the downstream catalyst 25. be able to.
  • the ECU 40B further includes a temperature acquisition unit 401B that is a gas temperature acquisition unit that acquires the temperature of the exhaust gas.
  • Warm-up determination unit 402B determines the warm-up state based on the temperature acquired by temperature acquisition unit 401B.
  • the exhaust gas temperature sensor 50 is provided, and the temperature acquisition unit 401B receives the output signal to acquire the temperature of the exhaust gas.
  • the exhaust gas temperature acquisition mode is not limited thereto.
  • the temperature of the exhaust gas can be acquired by using an estimated value from the operating state of the internal combustion engine 1 such as a map of the rotational speed and load of the internal combustion engine 1.
  • the cooling system 100C is obtained by additionally arranging a sub exhaust valve 22 in the cooling system 100 of the first embodiment.
  • the sub exhaust valve 22 is provided in the sub exhaust passage 28.
  • the cooling system 100C is further provided with a bypass circulation passage 37 and a water pump 35.
  • the bypass circulation passage 37 is provided in the refrigerant circulation passage 34.
  • the bypass circulation passage 37 is provided so as to bypass the internal combustion engine 1 so that the refrigerant flowing through the cooling device 27 and the heater core 33 does not flow into the internal combustion engine 1.
  • the water pump 35 is provided in the bypass circulation passage 37.
  • the cooling system 100C has the same effects as the cooling system 100, the cooling system 100A, and the cooling system 100B described above unless there is a technical contradiction.
  • the cooling system 100 ⁇ / b> C of the present embodiment includes a refrigerant circulation passage 34 that circulates refrigerant between the internal combustion engine 1 and the cooling device 27.
  • the refrigerant circulation passage 34 is provided with a bypass circulation passage 37 that circulates the refrigerant to the cooling device 27 without passing through the internal combustion engine 1.
  • a water pump 35 is provided in the bypass circulation passage 37. By stopping the water pump 30 and driving the water pump 35, the refrigerant can be circulated to the cooling device 27 without being circulated to the internal combustion engine 1.
  • the refrigerant having a high temperature in the cooling device 27 can be heated by being circulated through the heater core 33, for example.
  • the refrigerant circulation passage 34 is preferably provided with a valve for closing during such operation.
  • the auxiliary exhaust passage 28 is provided so as to include a portion from the return connection portion 261 to the upstream connection portion 201 of the recirculation passage 26 and the cooling device 27 and to be located outside. ing.
  • the exhaust gas flowing through the main exhaust passage 20 flows into the recirculation passage 26 from the upstream connection portion 201 in accordance with the opening state of the exhaust valve 21.
  • the exhaust gas flowing through the recirculation passage 26 flows toward the return connection portion 261 while exchanging heat with water as a refrigerant in the cooling device 27.
  • the exhaust gas flowing through the recirculation passage 26 flows into the sub exhaust passage 28 from the opening provided in the return connection portion 261.
  • the exhaust gas flowing into the auxiliary exhaust passage 28 flows along the outside of the recirculation passage 26 and the cooling device 27 and reaches the downstream side connection portion 202.
  • the auxiliary exhaust passage 28 includes a portion extending from the portion closer to the cooling device 17 to the upstream connection portion 201 than the return connection portion 261 of the recirculation passage 26, and the cooling device 27. It is provided so that it may be located outside.
  • the exhaust gas flowing through the main exhaust passage 20 flows into the recirculation passage 26 from the upstream connection portion 201 in accordance with the opening state of the exhaust valve 21.
  • the exhaust gas flowing through the recirculation passage 26 flows toward the return connection portion 261 while exchanging heat with water as a refrigerant in the cooling device 27.
  • the exhaust gas flowing through the recirculation passage 26 flows into the auxiliary exhaust passage 28 from the connection passage 281 connected to the return connection portion 261.
  • the exhaust gas flowing into the auxiliary exhaust passage 28 flows along the outside of the recirculation passage 26 and the cooling device 27 and reaches the downstream side connection portion 202.
  • a circular tubular secondary exhaust passage 28 surrounds the circular tubular cooling device 27.
  • a refrigerant passage portion 271 forming a water passage and an exhaust gas passage portion 272 forming an exhaust gas passage are formed.
  • the exhaust gas passage portion 272 is provided so as to be located in the middle of the recirculation passage 26.
  • the refrigerant passage part 271 has a plurality of tubes through which water passes and fins provided between the plurality of tubes.
  • the refrigerant passage portion 271 is provided so as to be located in the middle of the refrigerant circulation passage 34.
  • a rectangular tubular secondary exhaust passage 28D surrounds the rectangular tubular cooling device 27D.
  • a refrigerant passage portion 271D that forms a water passage and an exhaust gas passage portion 272D that forms an exhaust gas passage are formed inside the cooling device 27D. Since the cross-sectional shape is the same as that described with reference to FIG. 17 except that the cross-sectional shape is not a circle but a rectangle, the description thereof is omitted.
  • the rectangular tubular cooling device 27E can be surrounded by a rectangular tubular secondary exhaust passage 28E.
  • the cooling device 27E includes a refrigerant passage portion 271E that forms a water passage and an exhaust gas passage portion 272E that forms an exhaust gas passage.
  • the exhaust gas passage portion 272 ⁇ / b> E is configured by a plurality of pipes, and is provided in the middle of the recirculation passage 26.
  • the refrigerant passage portion 271E is configured such that water flows around the exhaust gas passage portion 272E.
  • auxiliary exhaust passage 28 outside so as to include at least a part of the cooling device 27 and the recirculation passage 26, heat dissipation of the exhaust gas flowing through the recirculation passage 26 is suppressed, and the high temperature state is maintained.
  • the cooling device 27 can be supplied. Since the temperature of the refrigerant that exchanges heat with the exhaust gas in the cooling device 27 can be increased, early warm-up of the internal combustion engine 1 can be realized.

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Abstract

主排気通路（２０）の上流側接続部（２０１）よりも下流側の下流側接続部（２０２）に接続され、冷却装置（２７）を通過した排ガスを再循環通路（２６）から主排気通路（２０）に戻す副排気通路（２８）が設けられている。主排気通路（２０）において、上流側接続部（２０１）と下流側接続部（２０２）との間に、再循環通路（２６）へ流れる排ガスの流量を調整する排気バルブ（２１）が設けられている。

Description

冷却システム及び冷却システムの制御装置 関連出願の相互参照
　本出願は、2016年7月4日に出願された日本国特許出願2016-132555号に基づくものであって、その優先権の利益を主張するものであり、その特許出願の全ての内容が、参照により本明細書に組み込まれる。
　本開示は、内燃機関を冷却する冷却システム、及び冷却システムの制御装置に関する。
　内燃機関を冷却する冷却システムに排気熱回収器を用いたものとして、下記特許文献１に記載のものが知られている。下記特許文献１に記載の冷却システムでは、内燃機関の排気通路に排気熱回収装置を設けている。この排気熱回収装置により、触媒の昇温促進処理と、内燃機関の冷却水の昇温促進処理と、を必要に応じて切り替えて実行するように構成されている。
特開２０１０－５９８６２号公報
　特許文献１では、排気熱回収器の受熱部が排気通路の最下流に配置されている。内燃機関の排ガスは、排気通路に設けられた触媒を通過していてから受熱部に至り、熱交換を行っている。排ガスは、触媒や排気通路で放熱してから受熱部に至るので、内燃機関から排出した直後よりも温度が低下し、結果として排気熱回収量が低下する。
　本開示は、排気熱回収量を低下させずに内燃機関の早期暖機を両立させることができる冷却システム及び冷却システムの制御装置を提供することを目的とする。
　本開示は、内燃機関を冷却する冷却システムであって、前記内燃機関（１）から排出される排ガスが通る主排気通路（２０）の上流側接続部（２０１）に接続され、少なくともＥＧＲ要求に応じた排ガス量を前記内燃機関への吸気通路（１０）に還流させる再循環通路（２６）と、前記再循環通路に設けられ、前記内燃機関を循環する冷媒と排ガスとの間で熱交換を行う冷却装置（２７）と、を備えている。前記主排気通路の前記上流側接続部よりも下流側の下流側接続部（２０２）に接続され、前記冷却装置を通過した排ガスを前記再循環通路から前記主排気通路に戻す副排気通路（２８）が設けられている。更に、前記再循環通路において、前記副排気通路が接続されている戻り接続部（２６１）よりも前記吸気通路側に、前記吸気通路へ流れる排ガスの流量を調整するＥＧＲバルブ（２３）と、前記主排気通路において、前記上流側接続部と前記下流側接続部との間に、前記再循環通路へ流れる排ガスの流量を調整する排気バルブ（２１）と、が設けられている。
　本開示によれば、再循環通路に冷却装置を設け、排ガスと冷媒とを熱交換させることで排気熱回収を行っているので、排気通路の下流端側で排気熱回収を行うよりも排気熱回収量を増やすことができる。冷却装置を通った排ガスを主排気通路に戻すための副排気通路が設けられているので、ＥＧＲ要求が無い場合であっても排ガスを冷却装置に通すことができる。ＥＧＲ要求の有無にかかわらず、冷却装置において排ガスと冷媒との熱交換を行うことができる。内燃機関に昇温された冷媒を供給することが可能となり、内燃機関の早期暖機を実現することができる。
　尚、「発明の概要」及び「請求の範囲」に記載した括弧内の符号は、後述する「発明を実施するための形態」との対応関係を示すものであって、「発明の概要」及び「請求の範囲」が、後述する「発明を実施するための形態」に限定されることを示すものではない。
図１は、第１実施形態である冷却システムを示す構成図である。 図２は、第１実施形態である冷却システムに用いられるＥＣＵの構成を示す図である。 図３は、第１実施形態である冷却システムの動作を説明するためのフローチャートである。 図４は、第１実施形態である冷却システムの動作を説明するためのフローチャートである。 図５は、第２実施形態である冷却システムを示す構成図である。 図６は、第２実施形態である冷却システムに用いられるＥＣＵの構成を示す図である。 図７は、第２実施形態である冷却システムの動作を説明するためのフローチャートである。 図８は、第２実施形態である冷却システムの動作を説明するためのフローチャートである。 図９は、第３実施形態である冷却システムを示す構成図である。 図１０は、第３実施形態である冷却システムに用いられるＥＣＵの構成を示す図である。 図１１は、第３実施形態である冷却システムの動作を説明するためのフローチャートである。 図１２は、第３実施形態である冷却システムの動作を説明するためのフローチャートである。 図１３は、第３実施形態である冷却システムの動作を説明するためのフローチャートである。 図１４は、第４実施形態である冷却システムを示す構成図である。 図１５は、第１実施形態である冷却システムの具体的構成例を示す図である。 図１６は、第２実施形態である冷却システムの具体的構成例を示す図である。 図１７は、図１５及び図１６のXVII－XVII断面を示す図である。 図１８は、図１７に示される断面の変形例を示す図である。 図１９は、図１５及び図１６に示される冷却装置の変形例を示す図である。 図２０は、図１９のXX-XX断面を示す図である。
　以下、添付図面を参照しながら本実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
　第１実施形態である冷却システム１００について、図１を参照しながら説明する。冷却システム１００は、内燃機関１を冷却するためのシステムである。内燃機関１には、吸気通路１０と主排気通路２０とが繋がれている。
　吸気通路１０は、内燃機関１に空気を供給するための通路である。吸気通路１０の吸気口には、エアクリーナ３６が設けられている。吸気通路１０には、エアクリーナ３６側から順に、スロットル１１と、吸気圧センサ１２と、インジェクタ１３と、が設けられている。
　スロットル１１は、吸気通路１０の通路断面積を変化させて、空気の流量を制御する装置である。吸気圧センサ１２は、吸気通路１０の圧力を計測するセンサである。インジェクタ１３は、吸気通路１０を流れる空気に燃料を噴射するものである。吸気通路１０から供給される燃料と空気との混合気は内燃機関１に供給される。内燃機関１において混合気は燃焼し、排ガスが主排気通路２０に排出される。
　主排気通路２０は、内燃機関１から排出される排ガスを外部に排出するための通路である。主排気通路２０には、内燃機関１側から順に、上流側触媒２４と、排気バルブ２１と、下流側触媒２５と、が設けられている。
　上流側触媒２４は、いわゆるスタートキャタリスト（Ｓ／Ｃとも称される）と呼ばれるものである。下流側触媒２５は、いわゆるアンダーフロアキャタリスト（ＵＦＣとも称される）と呼ばれるものである。排気バルブ２１は、排ガスを、主排気通路２０と再循環通路２６とに分配する比率を調整するためのバルブである。
　主排気通路２０と吸気通路１０とを繋ぐように、再循環通路２６が設けられている。再循環通路２６は、上流側触媒２４と下流側触媒２５との間における上流側接続部２０１において主排気通路２０と繋がれている。再循環通路２６は、スロットル１１とインジェクタ１３との間において吸気通路１０と繋がれている。
　再循環通路２６には、排ガスを冷却するための冷却装置２７が設けられている。冷却装置２７には、冷媒循環通路３４が繋がれている。冷却装置２７では、冷媒循環通路３４を流れる冷媒と、再循環通路２６を流れる排ガスとが熱交換するように構成されている。冷却装置２７を通過した排ガスは、温度が低下させられた状態で吸気通路１０に供給される。冷却装置２７を通過した冷媒は、温度が上昇させられた状態で内燃機関１に供給される。
　再循環通路２６には、ＥＧＲバルブ２３が設けられている。ＥＧＲバルブ２３は、吸気通路１０に還流する排ガスの量を調整するためのバルブである。ＥＧＲバルブ２３は、冷却装置２７と吸気通路１０との間に設けられている。
　再循環通路２６と主排気通路２０とを繋ぐように、副排気通路２８が設けられている。副排気通路２８は、冷却装置２７とＥＧＲバルブ２３との間における戻り接続部２６１において再循環通路２６と繋がれている。副排気通路２８は、排気バルブ２１と下流側触媒２５との間における下流側接続部２０２において主排気通路２０と繋がれている。
　内燃機関１を冷却するための冷媒が循環する通路として、冷媒循環通路２９と冷媒循環通路３４とが設けられている。冷媒循環通路２９には、ウォーターポンプ３０と、ラジエータ３１と、サーモスタット３２と、が設けられている。冷媒循環通路３４には、ウォーターポンプ３０と、水温センサ１４と、ヒータコア３３と、冷却装置２７と、が設けられている。従って、冷媒循環通路２９と冷媒循環通路３４とはウォーターポンプ３０を共有しており、ウォーターポンプ３０を通る部分において合流している。
　内燃機関１の起動初期においては、冷媒の温度が低いため、サーモスタット３２は略閉じた状態となっている。ウォーターポンプ３０を駆動すると、冷媒は主に冷媒循環通路３４を流れる。冷媒循環通路３４を流れる冷媒は、冷却装置２７において高温の排ガスと熱交換して温度が上昇し、内燃機関１に流入する。
　内燃機関１の暖機が進むと、サーモスタット３２が開かれていき、冷媒循環通路２９にも冷媒が流れ始める。尚、水温センサ１４は冷媒の温度を常時検出している。検出された冷媒の温度に応じて、内燃機関１の運転制御がなされると共に、冷却システム１００が制御される。
　続いて、図２を参照しながら、冷却システム１００に用いられる制御装置であるＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ）４０について説明する。ＥＣＵ４０には、水温センサ１４から出力される温度検出信号が入力される。ＥＣＵ４０は、排気バルブ２１及びＥＧＲバルブ２３に駆動信号を出力する。
　ＥＣＵ４０は、機能的な構成要素として、冷媒温度取得部４０１と、暖機判断部４０２と、バルブ調整部４０３と、を備えている。冷媒温度取得部４０１は、水温センサ１４から出力される温度検出信号を受け取る部分である。冷媒温度取得部４０１は、冷媒の温度情報を暖機判断部４０２に出力する。
　暖機判断部４０２は、内燃機関１の暖機が完了した否かを判断する部分である。暖機判断部４０２は、暖機が完了したか否かの判断結果をバルブ調整部４０３に出力する。バルブ調整部４０３は、予め設定されたバルブ駆動ロジック及び暖機判断部４０２の判断結果に基づいて、排気バルブ２１及びＥＧＲバルブ２３を駆動する駆動信号を出力する。
　図３及び図４を参照しながら、ＥＣＵ４０の動作について説明する。図３のステップＳ１０１では、バルブ調整部４０３が排気バルブ２１を全開する駆動信号を出力する。排気バルブ２１は、この駆動信号に応じて全開状態となる。排気バルブ２１が全開状態となると、主排気通路２０を流れる排ガスは再循環通路２６にはほとんど流れずに、主排気通路２０を通って排出される。
　ステップＳ１０１に続くステップＳ１０２では、冷媒温度取得部４０１が冷媒の水温Ｔｗを検出する。ステップＳ１０２に続くステップＳ１０３では、暖機判断部４０２が、検出した水温Ｔｗが暖機完了水温Ｔｈを上回っているか判断する。検出した水温Ｔｗが暖機完了水温Ｔｈを上回っていれば暖機判定を終了し、検出した水温Ｔｗが暖機完了水温Ｔｈを上回っていなければステップＳ１０４の処理に進む。
　ステップＳ１０４では、暖機促進処理を実行する。暖機促進処理については、図４を参照しながら説明する。ステップＳ２０１では、バルブ調整部４０３がＥＧＲ要求を検出する。ＥＧＲ要求は、ＥＣＵ４０内の別の機能ブロックから出力されてもよく、他のＥＣＵから出力されてもよい。
　ステップＳ２０１に続くステップＳ２０２では、バルブ調整部４０３が、排気バルブ２１及びＥＧＲバルブ２３の開度を調整する駆動信号を出力する。排気バルブ２１は、少なくともＥＧＲ要求を満たす量の排ガスが再循環通路２６に流れるように開度調整される。ＥＧＲバルブ２３は、ＥＧＲ要求を満たす量の排ガスが吸気通路１０に流れるように開度調整される。
　ステップＳ２０２の処理により再循環通路２６に排ガスが流れるので、冷却装置２７を流れる冷媒と排ガスとの間で熱交換が行われ、内燃機関１を循環する冷媒の温度が上昇する。冷媒の温度が上昇することによって、内燃機関１の暖機が促進される。
　ステップＳ２０２に続くステップＳ２０３では、冷媒温度取得部４０１が冷媒の水温Ｔｗを検出する。ステップＳ２０３に続くステップＳ２０４では、暖機判断部４０２が、検出した水温Ｔｗが暖機完了水温Ｔｈを上回っているか判断する。検出した水温Ｔｗが暖機完了水温Ｔｈを上回っていれば暖機判定を終了し、検出した水温Ｔｗが暖機完了水温Ｔｈを上回っていなければステップＳ２０１の処理に戻る。
　上記したように第１実施形態の冷却システム１００は、内燃機関１を冷却する冷却システムであって、再循環通路２６と、冷却装置２７とを備えている。再循環通路２６は、内燃機関１から排出される排ガスが通る主排気通路２０の上流側接続部２０１に接続され、少なくともＥＧＲ要求に応じた排ガス量を内燃機関１への吸気通路１０に還流させる。冷却装置２７は、再循環通路２６に設けられ、内燃機関１を循環する冷媒と排ガスとの間で熱交換を行う。冷却システム１００には更に、主排気通路２０の上流側接続部２０１よりも下流側の下流側接続部２０２に接続され、冷却装置２７を通過した排ガスを再循環通路２６から主排気通路２０に戻す副排気通路２８が設けられている。冷却システム１００には更に、再循環通路２６において、副排気通路が接続されている戻り接続部２６１よりも吸気通路１０側に、吸気通路１０へ流れる排ガスの流量を調整するＥＧＲバルブ２３が設けられている。冷却システム１００には更に、主排気通路２０において、上流側接続部２０１と下流側接続部２０２との間に、再循環通路２６へ流れる排ガスの流量を調整する排気バルブ２１が設けられている。
　本実施形態によれば、再循環通路２６に冷却装置２７を設け、排ガスと冷媒とを熱交換させることで排気熱回収を行っているので、排気通路の下流端側で排気熱回収を行うよりも排気熱回収量を増やすことができる。冷却装置２７を通った排ガスを主排気通路２０に戻すための副排気通路２８が設けられているので、ＥＧＲ要求が無い場合であっても排ガスを冷却装置２７に通すことができる。従って、ＥＧＲ要求の有無にかかわらず、冷却装置２７において排ガスと冷媒との熱交換を行うことができる。内燃機関１に昇温された冷媒を供給することが可能となり、内燃機関１の早期暖機を実現することができる。
　また本実施形態の冷却システム１００では、上流側接続部２０１及び下流側接続部２０２を挟んで、主排気通路２０の上流側に上流側触媒２４が設けられ、主排気通路２０の下流側に下流側触媒２５が設けられている。
　上流側接続部２０１及び下流側接続部２０２よりも上流側に上流側触媒２４が配置されているので、排気バルブ２１の開閉状態によらずに上流側触媒２４に排ガスを通すことができる。上流側触媒２４に必ず排ガスが通るので、上流側触媒２４を内燃機関１の起動初期から作用させることができる。
　また本実施形態の冷却システム１００では、更に、ＥＧＲバルブ２３及び排気バルブ２１の開度を調整する制御装置であるＥＣＵ４０を備えている。ＥＣＵ４０は、冷媒の温度を取得する冷媒温度取得部４０１と、冷媒温度取得部４０１が取得した温度に基づいて内燃機関１の暖機状態を判断する暖機判断部４０２と、暖機判断部４０２が判断した暖機状態に基づいて、ＥＧＲバルブ２３及び排気バルブ２１の少なくとも一方の開度を調整するバルブ調整部４０３と、を備える。
　バルブ調整部４０３は、ＥＧＲバルブ２３及び排気バルブ２１の開度を調整するので、内燃機関１の暖機状態に応じて冷媒との熱交換が可能となるように、排ガスの冷却装置２７への流入量を調整することができる。
　続いて、第２実施形態である冷却システム１００Ａについて、図５を参照しながら説明する。冷却システム１００Ａは、第１実施形態の冷却システム１００に、副排気バルブ２２を追加配置したものである。副排気バルブ２２は、副排気通路２８に設けられている。冷却システム１００Ａの構成は、副排気バルブ２２の配置以外は冷却システム１００の構成と同様であるので、その説明を省略する。
　続いて、図６を参照しながら、冷却システム１００Ａに用いられる制御装置であるＥＣＵ４０Ａについて説明する。ＥＣＵ４０Ａには、水温センサ１４から出力される温度検出信号が入力される。ＥＣＵ４０Ａは、排気バルブ２１、副排気バルブ２２及びＥＧＲバルブ２３に駆動信号を出力する。
　ＥＣＵ４０Ａは、機能的な構成要素として、冷媒温度取得部４０１Ａと、暖機判断部４０２Ａと、バルブ調整部４０３Ａと、を備えている。冷媒温度取得部４０１Ａは、水温センサ１４から出力される温度検出信号を受け取る部分である。冷媒温度取得部４０１Ａは、冷媒の温度情報を暖機判断部４０２Ａに出力する。
　暖機判断部４０２Ａは、内燃機関１の暖機が完了したか否かを判断する部分である。暖機判断部４０２Ａは、暖機が完了したか否かの判断結果をバルブ調整部４０３Ａに出力する。バルブ調整部４０３Ａは、予め設定されたバルブ駆動ロジック及び暖機判断部４０２Ａの判断結果に基づいて、排気バルブ２１、副排気バルブ２２及びＥＧＲバルブ２３を駆動する駆動信号を出力する。
　図７及び図８を参照しながら、ＥＣＵ４０Ａの動作について説明する。図７のステップＳ３０１では、バルブ調整部４０３Ａが、排気バルブ２１を全開し副排気バルブ２２を全閉する駆動信号を出力する。排気バルブ２１は、この駆動信号に応じて全開状態となる。副排気バルブ２２は、この駆動信号に応じて全閉状態となる。排気バルブ２１が全開状態となると、主排気通路２０を流れる排ガスは再循環通路２６にはほとんど流れずに、主排気通路２０を通って排出される。
　ステップＳ３０１に続くステップＳ３０２では、冷媒温度取得部４０１Ａが冷媒の水温Ｔｗを検出する。ステップＳ３０２に続くステップＳ３０３では、暖機判断部４０２Ａが、検出した水温Ｔｗが暖機完了水温Ｔｈを上回っているか判断する。検出した水温Ｔｗが暖機完了水温Ｔｈを上回っていれば暖機判定を終了し、検出した水温Ｔｗが暖機完了水温Ｔｈを上回っていなければステップＳ３０４の処理に進む。
　ステップＳ３０４では、暖機促進処理を実行する。暖機促進処理については、図８を参照しながら説明する。図８のステップＳ４０１では、バルブ調整部４０３ＡがＥＧＲ要求を検出する。ＥＧＲ要求は、ＥＣＵ４０Ａ内の別の機能ブロックから出力されてもよく、他のＥＣＵから出力されてもよい。
　ステップＳ４０１に続くステップＳ４０２では、バルブ調整部４０３Ａが、排気バルブ２１及びＥＧＲバルブ２３の開度を調整する駆動信号と、副排気バルブ２２を全開する駆動信号とを出力する。排気バルブ２１は、少なくともＥＧＲ要求を満たす量の排ガスが再循環通路２６に流れるように開度調整される。ＥＧＲバルブ２３は、ＥＧＲ要求を満たす量の排ガスが吸気通路１０に流れるように開度調整される。副排気バルブ２２は、再循環通路２６に流入したものの吸気通路１０には流れない残余の排ガスを流す。
　ステップＳ４０２の処理により再循環通路２６に排ガスが流れるので、冷却装置２７を流れる冷媒と排ガスとの間で熱交換が行われ、内燃機関１を循環する冷媒の温度が上昇する。冷媒の温度が上昇することによって、内燃機関１の暖機が促進される。
　ステップＳ４０２に続くステップＳ４０３では、冷媒温度取得部４０１Ａが冷媒の水温Ｔｗを検出する。ステップＳ４０３に続くステップＳ４０４では、暖機判断部４０２Ａが、検出した水温Ｔｗが暖機完了水温Ｔｈを上回っているか判断する。検出した水温Ｔｗが暖機完了水温Ｔｈを上回っていれば暖機判定を終了し、検出した水温Ｔｗが暖機完了水温Ｔｈを上回っていなければステップＳ２０１の処理に戻る。
　本実施形態である冷却システム１００Ａは、技術的に矛盾しない限り、上述した冷却システム１００と同様の作用効果を奏する。
　更に本実施形態の冷却システム１００Ａでは、副排気通路２８に、副排気通路２８へ流れる排ガスの流量を調整する副排気バルブ２２を備えている。このように構成することで、再循環通路２６を流れる排ガスが副排気通路２８に流れ込む量を調整することができる。
　更に本実施形態の冷却システム１００Ａでは、ＥＧＲバルブ２３、排気バルブ２１、及び副排気バルブ２２の開度を調整する制御装置であるＥＣＵ４０Ａを備えている。ＥＣＵ４０Ａは、冷媒の温度を取得する冷媒温度取得部４０１Ａと、冷媒温度取得部４０１Ａが取得した温度に基づいて内燃機関１の暖機状態を判断する暖機判断部４０２Ａと、暖機判断部４０２Ａが判断した暖機状態に基づいて、ＥＧＲバルブ２３、排気バルブ２１、及び副排気バルブ２２の少なくとも一つの開度を調整するバルブ調整部４０３Ａと、を備えている。
　バルブ調整部４０３Ａは、ＥＧＲバルブ２３及び排気バルブ２１の開度を調整するので、内燃機関１の暖機状態に応じて冷媒との熱交換が可能となるように、排ガスの冷却装置２７への流入量を調整することができる。更に、バルブ調整部４０３Ａは、副排気バルブ２２の開度を調整するので、再循環通路２６を流れる排ガスが必要以上に副排気通路２８に流れ込むことを抑制することができる。
　続いて、第３実施形態である冷却システム１００Ｂについて、図９を参照しながら説明する。冷却システム１００Ｂは、第１実施形態の冷却システム１００に、副排気バルブ２２を追加配置したものである。副排気バルブ２２は、副排気通路２８に設けられている。冷却システム１００Ｂでは更に、上流側触媒２４及び下流側触媒２５を、下流側接続部２０２よりも下流側に配置している。冷却システム１００Ｂには更に、排気温センサ５０が追加配置されている。排気温センサ５０は、主排気通路２０の排気バルブ２１よりも上流側に設けられている。その他の冷却システム１００Ｂの構成は、冷却システム１００の構成と同様であるので説明を省略する。
　続いて、図１０を参照しながら、冷却システム１００Ｂに用いられる制御装置であるＥＣＵ４０Ｂについて説明する。ＥＣＵ４０Ｂには、水温センサ１４から出力される温度検出信号が入力される。ＥＣＵ４０Ｂには、排気温センサ５０から出力される温度検出信号が入力される。ＥＣＵ４０Ｂは、排気バルブ２１、副排気バルブ２２及びＥＧＲバルブ２３に駆動信号を出力する。
　ＥＣＵ４０Ｂは、機能的な構成要素として、温度取得部４０１Ｂと、暖機判断部４０２Ｂと、バルブ調整部４０３Ｂと、を備えている。温度取得部４０１Ｂは、水温センサ１４及び排気温センサ５０から出力される温度検出信号を受け取る部分である。温度取得部４０１Ｂは、冷媒の温度情報及び排ガスの温度情報を暖機判断部４０２Ｂに出力する。
　暖機判断部４０２Ｂは、内燃機関１の暖機が完了したか否かと、上流側触媒２４及び下流側触媒２５の暖機が完了したか否かと、を判断する部分である。暖機判断部４０２Ｂは、暖機が完了したか否かの判断結果をバルブ調整部４０３Ｂに出力する。バルブ調整部４０３Ｂは、予め設定されたバルブ駆動ロジック及び暖機判断部４０２Ｂの判断結果に基づいて、排気バルブ２１、副排気バルブ２２及びＥＧＲバルブ２３を駆動する駆動信号を出力する。
　図１１及び図１２を参照しながら、ＥＣＵ４０Ｂの動作について説明する。図１１のステップＳ５０１では、バルブ調整部４０３Ｂが、排気バルブ２１を全開し副排気バルブ２２を全閉する駆動信号を出力する。排気バルブ２１は、この駆動信号に応じて全開状態となる。副排気バルブ２２は、この駆動信号に応じて全閉状態となる。排気バルブ２１が全開状態となると、主排気通路２０を流れる排ガスは再循環通路２６にはほとんど流れずに、主排気通路２０を通って排出される。
　ステップＳ５０１に続くステップＳ５０２では、温度取得部４０１Ｂが触媒暖機要求を取得する。ステップＳ５０２に続くステップＳ５０３では、温度取得部４０１Ｂが、触媒暖機要求があったか否かを判断する。触媒暖機要求があればステップＳ５０１の処理に戻り、触媒暖機要求がなければステップＳ５０４の処理に進む。触媒暖機要求がある間はステップＳ５０１の状態を維持することで、上流側触媒２４及び下流側触媒２５に排ガスを流すことができ、触媒暖機を促進することができる。
　ステップＳ５０４では、温度取得部４０１Ｂが冷媒の水温Ｔｗを検出する。ステップＳ５０４に続くステップＳ５０５では、暖機判断部４０２Ｂが、検出した水温Ｔｗが暖機完了水温Ｔｈを上回っているか判断する。検出した水温Ｔｗが暖機完了水温Ｔｈを上回っていれば暖機判定を終了し、検出した水温Ｔｗが暖機完了水温Ｔｈを上回っていなければステップＳ５０６の処理に進む。
　ステップＳ５０６では、暖機促進処理を実行する。暖機促進処理については、図１２を参照しながら説明する。図１２のステップＳ６０１では、バルブ調整部４０３ＢがＥＧＲ要求を検出する。ＥＧＲ要求は、ＥＣＵ４０Ｂ内の別の機能ブロックから出力されてもよく、他のＥＣＵから出力されてもよい。
　ステップＳ６０１に続くステップＳ６０２では、バルブ調整部４０３Ｂが、排気バルブ２１及びＥＧＲバルブ２３の開度を調整する駆動信号と、副排気バルブ２２を全開する駆動信号とを出力する。排気バルブ２１は、少なくともＥＧＲ要求を満たす量の排ガスが再循環通路２６に流れるように開度調整される。ＥＧＲバルブ２３は、ＥＧＲ要求を満たす量の排ガスが吸気通路１０に流れるように開度調整される。副排気バルブ２２は、再循環通路２６に流入したものの吸気通路１０には流れない残余の排ガスを流す。
　ステップＳ６０２の処理により再循環通路２６に排ガスが流れるので、冷却装置２７を流れる冷媒と排ガスとの間で熱交換が行われ、内燃機関１を循環する冷媒の温度が上昇する。冷媒の温度が上昇することによって、内燃機関１の暖機が促進される。
　ステップＳ６０２に続くステップＳ６０３では、温度取得部４０１Ｂが冷媒の水温Ｔｗを検出する。ステップＳ６０３に続くステップＳ６０４では、暖機判断部４０２Ｂが、検出した水温Ｔｗが暖機完了水温Ｔｈを上回っているか判断する。検出した水温Ｔｗが暖機完了水温Ｔｈを上回っていればステップＳ６０５の処理に進み、検出した水温Ｔｗが暖機完了水温Ｔｈを上回っていなければステップＳ６０１の処理に戻る。ステップＳ６０５では、バルブ調整部４０３Ｂが、副排気バルブ２２を全閉する駆動信号を出力する。副排気バルブ２２は、この駆動信号に応じて全閉状態となる。
　続いて、図１３を参照しながら、ＥＣＵ４０Ｂの別の動作について説明する。ステップＳ７０１では、バルブ調整部４０３Ｂが、排気バルブ２１を全開し副排気バルブ２２を全閉する駆動信号を出力する。排気バルブ２１は、この駆動信号に応じて全開状態となる。副排気バルブ２２は、この駆動信号に応じて全閉状態となる。排気バルブ２１が全開状態となると、主排気通路２０を流れる排ガスは再循環通路２６にはほとんど流れずに、主排気通路２０を通って排出される。
　ステップＳ７０１に続くステップＳ７０２では、温度取得部４０１Ｂが触媒暖機要求を取得する。ステップＳ７０２に続くステップＳ７０３では、温度取得部４０１Ｂが、触媒暖機要求があったか否かを判断する。触媒暖機要求があればステップＳ７０１の処理に戻り、触媒暖機要求がなければステップＳ７０４の処理に進む。触媒暖機要求がある間はステップＳ７０１の状態を維持することで、上流側触媒２４及び下流側触媒２５に排ガスを流すことができ、触媒暖機を促進することができる。
　ステップＳ７０４では、温度取得部４０１Ｂが冷媒の水温Ｔｗを検出する。ステップＳ７０４に続くステップＳ７０５では、暖機判断部４０２Ｂが、検出した水温Ｔｗが暖機完了水温Ｔｈを上回っているか判断する。検出した水温Ｔｗが暖機完了水温Ｔｈを上回っていれば暖機判定を終了し、検出した水温Ｔｗが暖機完了水温Ｔｈを上回っていなければステップＳ７０６の処理に進む。
　ステップＳ７０６では、暖機促進処理を実行する。暖機促進処理については、図１２を参照しながら説明した内容と同じであるので説明を省略する。ステップＳ７０６に続くステップＳ７０７では、温度取得部４０１Ｂが排ガスの排気温Ｔｅｘを検出する。ステップＳ７０７に続くステップＳ７０８では、暖機判断部４０２Ｂが、検出した排気温Ｔｅｘが上限排気温Ｔｅｘ＿ｍａｘを上回っているか判断する。検出した排気温Ｔｅｘが上限排気温Ｔｅｘ＿ｍａｘを上回っていればステップＳ７０９の処理に進み、検出した排気温Ｔｅｘが上限排気温Ｔｅｘ＿ｍａｘを上回っていなければステップＳ７０７の処理に戻る。ステップＳ７０９では、バルブ調整部４０３Ｂが、排気バルブ２１の開度を調整し副排気バルブ２２を全開する駆動信号を出力する。排気バルブ２１は、この駆動信号に応じて開度が調整された状態となる。副排気バルブ２２は、この駆動信号に応じて全開状態となる。
　本実施形態である冷却システム１００Ｂは、技術的に矛盾しない限り、上述した冷却システム１００及び冷却システム１００Ａと同様の作用効果を奏する。
　更に本実施形態の冷却システム１００Ｂでは、上流側接続部２０１及び下流側接続部２０２よりも下流側において、主排気通路２０に上流側触媒２４及び下流側触媒２５が設けられている。上流側触媒２４よりも上流側から排ガスを再循環通路２６に導くことができるので、より高温の排ガスを冷却装置２７に供給することができる。従って、内燃機関１を循環する冷媒の温度をより上昇させることができるので、より早期の暖機が可能となる。
　更に本実施形態の冷却システム１００Ｂでは、ＥＧＲバルブ２３、排気バルブ２１、及び副排気バルブ２２の開度を調整する制御装置としてのＥＣＵ４０Ｂを備えている。ＥＣＵ４０Ｂは、上流側触媒２４及び下流側触媒２５の暖機状態を判断する暖機判断部４０２Ｂと、暖機判断部４０２Ｂが判断した暖機状態に基づいて、ＥＧＲバルブ２３、排気バルブ２１、及び副排気バルブ２２の少なくとも一つの開度を調整するバルブ調整部４０３Ｂと、を備えている。
　バルブ調整部４０３Ａは、ＥＧＲバルブ２３及び排気バルブ２１の開度を調整するので、上流側触媒２４及び下流側触媒２５の暖機状態に応じて、主排気通路２０に流れる排ガスの量を調整することができる。
　更に本実施形態の冷却システム１００Ｂでは、ＥＣＵ４０Ｂは、更に、排ガスの温度を取得するガス温度取得部である温度取得部４０１Ｂを備えている。暖機判断部４０２Ｂは、温度取得部４０１Ｂが取得した温度に基づいて暖機状態を判断する。本実施形態では、排気温センサ５０を設け、その出力信号を温度取得部４０１Ｂが受信することで排ガスの温度を取得していたが、排ガスの温度取得態様としてはこれに限られない。例えば、内燃機関１の回転数と負荷のマップといった、内燃機関１の運転状態からの推定値を用いることで排ガスの温度を取得することもできる。
　続いて、第４実施形態である冷却システム１００Ｃについて、図１４を参照しながら説明する。冷却システム１００Ｃは、第１実施形態の冷却システム１００に、副排気バルブ２２を追加配置したものである。副排気バルブ２２は、副排気通路２８に設けられている。冷却システム１００Ｃには更に、バイパス循環通路３７及びウォーターポンプ３５が設けられている。バイパス循環通路３７は、冷媒循環通路３４に設けられている。バイパス循環通路３７は、冷却装置２７及びヒータコア３３を流れる冷媒が内燃機関１に流れ込まないように、内燃機関１をバイパスするように設けられている。ウォーターポンプ３５は、バイパス循環通路３７に設けられている。
　本実施形態である冷却システム１００Ｃは、技術的に矛盾しない限り、上述した冷却システム１００、冷却システム１００Ａ、及び冷却システム１００Ｂと同様の作用効果を奏する。
　更に本実施形態の冷却システム１００Ｃでは、内燃機関１と冷却装置２７との間で冷媒を循環させる冷媒循環通路３４を備えている。冷媒循環通路３４には、内燃機関１を通さずに冷却装置２７に冷媒を循環させるバイパス循環通路３７が設けられている。バイパス循環通路３７には、ウォーターポンプ３５が設けられている。ウォーターポンプ３０を停止し、ウォーターポンプ３５を駆動することで、冷媒を内燃機関１に循環させずに冷却装置２７に循環させることができる。冷却装置２７において高温となった冷媒は、例えばヒータコア３３に循環させることで暖房を行うことができる。また、冷媒循環通路３４には、このような運転時に閉止するためのバルブを設けることが好ましい。
　続いて、図１５を参照しながら、第１実施形態である冷却システム１００の具体的構成例について説明する。図１５に示されるように、副排気通路２８は、再循環通路２６の戻り接続部２６１から上流側接続部２０１までに至る部分と、冷却装置２７とを内包し外側に位置するように設けられている。
　主排気通路２０を流れる排ガスは、排気バルブ２１の開度状況に応じて、上流側接続部２０１から再循環通路２６に流れ込む。再循環通路２６を流れる排ガスは、冷却装置２７において冷媒である水と熱交換しながら戻り接続部２６１に向かって流れる。再循環通路２６を流れる排ガスは、戻り接続部２６１に設けられた開口部分から副排気通路２８に流入する。副排気通路２８に流れこんだ排ガスは、再循環通路２６及び冷却装置２７の外側に沿って流れ、下流側接続部２０２に至る。
　続いて、図１６を参照しながら、第２実施形態である冷却システム１００Ａの具体的構成例について説明する。図１６に示されるように、副排気通路２８は、再循環通路２６の戻り接続部２６１よりも冷却装置１７寄りの部分から上流側接続部２０１までに至る部分と、冷却装置２７とを内包し外側に位置するように設けられている。
　主排気通路２０を流れる排ガスは、排気バルブ２１の開度状況に応じて、上流側接続部２０１から再循環通路２６に流れ込む。再循環通路２６を流れる排ガスは、冷却装置２７において冷媒である水と熱交換しながら戻り接続部２６１に向かって流れる。再循環通路２６を流れる排ガスは、戻り接続部２６１に繋がれた接続通路２８１から副排気通路２８に流入する。副排気通路２８に流れこんだ排ガスは、再循環通路２６及び冷却装置２７の外側に沿って流れ、下流側接続部２０２に至る。
　図１７に示されるように、図１５及び図１６のXVII－XVII断面では、円形管状の冷却装置２７の周囲を円形管状の副排気通路２８が囲んでいる。冷却装置２７の内部においては、水の通路を形成する冷媒通路部２７１と、排ガスの通路を形成する排ガス通路部２７２が形成されている。排ガス通路部２７２は、再循環通路２６の途上に位置するように設けられている。冷媒通路部２７１は、水が通る複数のチューブと、複数のチューブ間に設けられたフィンとを有している。冷媒通路部２７１は、冷媒循環通路３４の途上に位置するように設けられている。
　図１８に示されるように、図１５及び図１６のXVII－XVII断面の変形例では、矩形管状の冷却装置２７Ｄの周囲を矩形管状の副排気通路２８Ｄが囲んでいる。冷却装置２７Ｄの内部においては、水の通路を形成する冷媒通路部２７１Ｄと、排ガスの通路を形成する排ガス通路部２７２Ｄが形成されている。断面形状が円形ではなく矩形であること以外は図１７を参照しながら説明した内容と同じであるので、その説明を省略する。
　図１９及び図２０に示されるように、矩形管状の冷却装置２７Ｅの周囲を矩形管状の副排気通路２８Ｅが囲むように構成することもできる。冷却装置２７Ｅは、水の通路を形成する冷媒通路部２７１Ｅと、排ガスの通路を形成する排ガス通路部２７２Ｅが形成されている。排ガス通路部２７２Ｅは、複数の管路によって構成されており、再循環通路２６の途上に位置するように設けられている。冷媒通路部２７１Ｅは、排ガス通路部２７２Ｅの周囲を水が流れるように構成されている。
　図１５から図２０を参照しながら説明した具体例は、技術的に矛盾しないかぎり、第１実施形態から第４実施形態に適用することができる。
　このように、副排気通路２８を、冷却装置２７及び再循環通路２６の少なくとも一部を内包するように外側に設けることで、再循環通路２６を流れる排ガスの放熱を抑制し、高温状態のまま冷却装置２７に供給することができる。冷却装置２７において排ガスと熱交換する冷媒の温度を高めることができるので、内燃機関１の早期暖機を実現することができる。
　以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。

Claims (11)

  1. 　内燃機関を冷却する冷却システムであって、
    　前記内燃機関（１）から排出される排ガスが通る主排気通路（２０）の上流側接続部（２０１）に接続され、少なくともＥＧＲ要求に応じた排ガス量を前記内燃機関への吸気通路（１０）に還流させる再循環通路（２６）と、
    　前記再循環通路に設けられ、前記内燃機関を循環する冷媒と排ガスとの間で熱交換を行う冷却装置（２７）と、を備え、
    　前記主排気通路の前記上流側接続部よりも下流側の下流側接続部（２０２）に接続され、前記冷却装置を通過した排ガスを前記再循環通路から前記主排気通路に戻す副排気通路（２８）が設けられており、
    　更に、前記再循環通路において、前記副排気通路が接続されている戻り接続部（２６１）よりも前記吸気通路側に、前記吸気通路へ流れる排ガスの流量を調整するＥＧＲバルブ（２３）と、
    　前記主排気通路において、前記上流側接続部と前記下流側接続部との間に、前記再循環通路へ流れる排ガスの流量を調整する排気バルブ（２１）と、が設けられている、冷却システム。
  2. 　請求項１に記載の冷却システムであって、
    　前記上流側接続部及び前記下流側接続部を挟んで、前記主排気通路の上流側に上流側触媒（２４）が設けられ、前記主排気通路の下流側に下流側触媒（２５）が設けられている、冷却システム。
  3. 　請求項１又は２に記載の冷却システムであって、
    　更に、前記副排気通路に、前記副排気通路へ流れる排ガスの流量を調整する副排気バルブ（２２）を備える、冷却システム。
  4. 　請求項１又は２に記載の冷却システムであって、
    　更に、前記ＥＧＲバルブ及び前記排気バルブの開度を調整する制御装置（４０）を備え、
    　前記制御装置は、
    　前記冷媒の温度を取得する冷媒温度取得部（４０１）と、
    　前記冷媒温度取得部が取得した温度に基づいて前記内燃機関の暖機状態を判断する暖機判断部（４０２）と、
    　前記暖機判断部が判断した暖機状態に基づいて、前記ＥＧＲバルブ及び前記排気バルブの少なくとも一方の開度を調整するバルブ調整部（４０３）と、を備える、冷却システム。
  5. 　請求項３に記載の冷却システムであって、
    　更に、前記ＥＧＲバルブ、前記排気バルブ、及び前記副排気バルブの開度を調整する制御装置（４０Ａ）を備え、
    　前記制御装置は、
    　前記冷媒の温度を取得する冷媒温度取得部（４０１Ａ）と、
    　前記冷媒温度取得部が取得した温度に基づいて前記内燃機関の暖機状態を判断する暖機判断部（４０２Ａ）と、
    　前記暖機判断部が判断した暖機状態に基づいて、前記ＥＧＲバルブ、前記排気バルブ、及び前記副排気バルブの少なくとも一つの開度を調整するバルブ調整部（４０３Ａ）と、を備える、冷却システム。
  6. 　請求項１に記載の冷却システムであって、
    　前記上流側接続部及び前記下流側接続部よりも下流側において、前記主排気通路に上流側触媒及び下流側触媒が設けられている、冷却システム。
  7. 　請求項６に記載の冷却システムであって、
    　更に、前記副排気通路に、前記副排気通路へ流れる排ガスの流量を調整する副排気バルブ（２２）と、
    　前記ＥＧＲバルブ、前記排気バルブ、及び前記副排気バルブの開度を調整する制御装置（４０Ｂ）を備え、
    　前記制御装置は、
    　前記上流側触媒及び前記下流側触媒の暖機状態を判断する暖機判断部（４０２Ｂ）と、
    　前記暖機判断部が判断した暖機状態に基づいて、前記ＥＧＲバルブ、前記排気バルブ、及び前記副排気バルブの少なくとも一つの開度を調整するバルブ調整部（４０３Ｂ）と、を備える、冷却システム。
  8. 　請求項７に記載の冷却システムであって、
    　前記制御装置は、更に、前記排ガスの温度を取得するガス温度取得部（４０１Ｂ）を備え、
    　前記暖機判断部は、前記ガス温度取得部が取得した温度に基づいて暖機状態を判断する、冷却システム。
  9. 　請求項１から８のいずれか１項に記載の冷却システムであって、
    　更に、前記内燃機関と前記冷却装置との間で冷媒を循環させる冷媒循環通路３４を備え、
    　前記冷媒循環通路には、前記内燃機関を通さずに前記冷却装置に冷媒を循環させるバイパス循環通路が設けられ、
    　前記バイパス循環通路には、ウォーターポンプ（３５）が設けられている、冷却システム。
  10. 　請求項１から９のいずれか１項に記載の冷却システムであって、
    　前記副排気通路は、前記冷却装置及び前記再循環通路の少なくとも一部を内包するように外側に設けられている、冷却システム。
  11. 　内燃機関を冷却する冷却システムの制御装置であって、
    　温度取得部と、暖機判断部と、バルブ調整部と、を備え、
    　前記冷却システムは、
    　前記内燃機関（１）から排出される排ガスが通る主排気通路（２０）の上流側接続部に接続され、少なくともＥＧＲ要求に応じた排ガス量を前記内燃機関への吸気通路（１０）に還流させる再循環通路（２６）と、
    　前記再循環通路に設けられ、前記内燃機関を循環する冷媒と排ガスとの間で熱交換を行う冷却装置（２７）と、を備え、
    　前記主排気通路の前記上流側接続部よりも下流側の下流側接続部に接続され、前記冷却装置を通過した排ガスを前記再循環通路から前記主排気通路に戻す副排気通路（２８）が設けられており、
    　更に、前記再循環通路において、前記副排気通路が接続されている戻り接続部よりも前記吸気通路側に、前記吸気通路へ流れる排ガスの流量を調整するＥＧＲバルブ（２３）と、
    　前記主排気通路において、前記上流側接続部と前記下流側接続部との間に、前記再循環通路へ流れる排ガスの流量を調整する排気バルブ（２１）と、が設けられているものであり、
    　前記温度取得部は、前記冷媒の温度を取得し、
    　前記暖機判断部は、前記温度取得部が取得した温度に基づいて前記内燃機関の暖機状態を判断し、
    　前記バルブ調整部は、前記暖機判断部が判断した暖機状態に基づいて前記ＥＧＲバルブ及び前記排気バルブの少なくとも一方の開度を調整する、制御装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109519261A (zh) * 2018-11-26 2019-03-26 燕山大学 一种基于回路热管的汽车尾气余热回收装置
WO2021209778A1 (ja) * 2020-04-14 2021-10-21 日産自動車株式会社 熱交換システム制御方法及び熱交換システム制御装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005113761A (ja) * 2003-10-07 2005-04-28 Toyota Motor Corp 内燃機関の冷却装置
JP2005528554A (ja) * 2002-06-04 2005-09-22 ヴァレオ テルミーク モツール 排気の熱制御装置を含む内燃エンジンの排気ライン
JP2008121617A (ja) * 2006-11-15 2008-05-29 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気還流装置
JP2011047305A (ja) * 2009-08-26 2011-03-10 Toyota Motor Corp 内燃機関
JP2012219777A (ja) * 2011-04-13 2012-11-12 Nippon Soken Inc 内燃機関の排気再循環装置
WO2014148584A1 (ja) * 2013-03-22 2014-09-25 日本碍子株式会社 熱交換器
US20150121848A1 (en) * 2013-11-05 2015-05-07 Ford Global Technologies, Llc Exhaust throttling for cabin heating

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005528554A (ja) * 2002-06-04 2005-09-22 ヴァレオ テルミーク モツール 排気の熱制御装置を含む内燃エンジンの排気ライン
JP2005113761A (ja) * 2003-10-07 2005-04-28 Toyota Motor Corp 内燃機関の冷却装置
JP2008121617A (ja) * 2006-11-15 2008-05-29 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気還流装置
JP2011047305A (ja) * 2009-08-26 2011-03-10 Toyota Motor Corp 内燃機関
JP2012219777A (ja) * 2011-04-13 2012-11-12 Nippon Soken Inc 内燃機関の排気再循環装置
WO2014148584A1 (ja) * 2013-03-22 2014-09-25 日本碍子株式会社 熱交換器
US20150121848A1 (en) * 2013-11-05 2015-05-07 Ford Global Technologies, Llc Exhaust throttling for cabin heating

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109519261A (zh) * 2018-11-26 2019-03-26 燕山大学 一种基于回路热管的汽车尾气余热回收装置
CN109519261B (zh) * 2018-11-26 2021-06-08 燕山大学 一种基于回路热管的汽车尾气余热回收装置
WO2021209778A1 (ja) * 2020-04-14 2021-10-21 日産自動車株式会社 熱交換システム制御方法及び熱交換システム制御装置

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