特許 5993759 エンジンの吸気冷却装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5993759

(24)【登録日】2016年8月26日

(45)【発行日】2016年9月14日

(54)【発明の名称】エンジンの吸気冷却装置

(51)【国際特許分類】

   F01P 3/18 20060101AFI20160901BHJP

   F01P 3/20 20060101ALI20160901BHJP

   F01P 7/16 20060101ALI20160901BHJP

【ＦＩ】

   F01P3/18 G

   F01P3/18 Q

   F01P3/20 M

   F01P7/16 504A

   F01P7/16 504B

   F01P7/16 501

【請求項の数】4

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2013-36644(P2013-36644)

(22)【出願日】2013年2月27日

(65)【公開番号】特開2014-163336(P2014-163336A)

(43)【公開日】2014年9月8日

【審査請求日】2015年9月7日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004765

【氏名又は名称】カルソニックカンセイ株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000220217

【氏名又は名称】東京ラヂエーター製造株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100075513

【弁理士】

【氏名又は名称】後藤 政喜

(74)【代理人】

【識別番号】100120260

【弁理士】

【氏名又は名称】飯田 雅昭

(72)【発明者】

【氏名】酒川 佳

(72)【発明者】

【氏名】横山 裕一

【審査官】 二之湯 正俊

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−２１１５４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２４９１２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１１−５２２９９６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｐ ３／１８

Ｆ０１Ｐ ７／１６

Ｆ０２Ｂ ２９／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンの冷却水が流通する冷却水回路と、前記エンジンの吸気を過給する過給器と、を備えるエンジンにおいて、前記エンジンに備えられるエンジンの吸気冷却装置であって、
前記冷却水回路は、第１冷却水回路と、第２冷却水回路とを含み、
吸気を前記第１冷却水回路の冷却水により冷却する第１吸気冷却装置と、前記第１吸気冷却装置により冷却された吸気を前記第２冷却水回路の冷却水によりさらに冷却する第２吸気冷却装置と、が備えられ、
前記第１冷却水回路は、前記エンジンから出た冷却水を、前記第１吸気冷却装置を流通させて再びエンジンに戻し、
前記第２冷却水回路は、前記エンジンから出た冷却水を、前記第２吸気冷却装置を流通させて再びエンジンに戻し、
前記エンジンから出て前記第１吸気冷却装置へと向かう冷却水と、前記第２吸気冷却装置から出て前記エンジンへと向かう冷却水と、の間で熱交換を行う熱交換器を備えたことを特徴とするエンジンの吸気冷却装置。

【請求項2】

前記第１冷却水回路は、冷却水を冷却する第１ラジエタを備えると共に、前記第２冷却水回路には、前記第２冷却水回路を流れる冷却水を冷却する第２ラジエタが備えられ、
前記エンジンから出て、前記第２ラジエタにより冷却された冷却水が、前記第２吸気冷却装置を流通することを特徴とする
請求項１に記載のエンジンの吸気冷却装置。

【請求項3】

前記第１吸気冷却装置から出た前記第１冷却水回路の冷却水と、前記熱交換器を出た前記第２冷却水回路の冷却水と、を合流させて、前記エンジンへと戻すことを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジンの吸気冷却装置。

【請求項4】

前記熱交換器に入る前記第１冷却水回路の冷却水の水温を検出する第１水温検出部と、
前記熱交換器に入る前記第２冷却水回路の冷却水の水温を検出する第２水温検出部と、
前記第２冷却水回路の冷却水を、前記熱交換器を流通させずバイパスさせるバイパス流路と、
前記第２冷却水回路の冷却水を、前記バイパス流路に流すか否かを制御するバルブと、
前記バルブの動作を制御する制御装置と、
をさらに備え、
前記制御装置は、
前記第２冷却水回路の冷却水の水温が前記第１冷却水回路の冷却水の水温よりも低い場合は、前記第２冷却水回路の冷却水を前記熱交換器に流通させるように、前記バルブを制御し、
前記第１冷却水回路の冷却水の水温が前記第２冷却水回路の冷却水の水温よりも低い場合は、前記第２冷却水回路の冷却水を前記熱交換器に流通させずバイパスさせるように、前記バルブを制御する
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載のエンジンの吸気冷却装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、過給器付きエンジンに備えられる吸気冷却装置に関する。

【背景技術】

【0002】

エンジンの排気によって吸気を過給する過給器付きエンジンが一般に用いられている。過給器により吸気が過給されると、吸気温度が高温となる。また、排気を吸気側に再循環させるＥＧＲシステムが備わっている場合は、さらに吸気温度が高温となる場合がある。吸気温度が高温となると燃費効率が低下する虞がある。

【0003】

これを防ぐために、過給された吸気の温度を下げる冷却装置を備えることが行われている。冷却装置は、例えばエンジンの冷却水を吸気通路に流通させ、冷却水によって吸気温度を低下させている。

【0004】

一方で、エンジンの冷却水は、エンジンの運転に最適な温度に制御されるため、吸気と冷却水との気水温度差が大きくとれず、吸気温度の低下に限度がある。

【0005】

これに対して、エンジンの冷却水回路の一部を分岐した第２冷却水回路に、第２のラジエタを備え、このラジエタによって低温となった冷却水によって、エンジンに吸気される吸気温度を低下させる内燃機関の冷却装置が知られている（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】米国特許出願公開第２００８／００６６６９７号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

吸気温度を下げるために冷却水温度を下げると、この低温の冷却水がエンジンに流入する。特にエンジンの暖機時に低温の冷却水温度が流入した場合は、エンジン内部で冷却水温度が低下して、エンジンの暖機が遅れてしまう。エンジンの暖機が遅れてしまうと、エンジンの燃費性能が低下するという問題がある。

【0008】

本発明は、このような問題点に鑑みてなされてものであり、エンジンの吸気を冷却する冷却装置を備えながら、エンジンの暖機の遅れを改善することができるエンジンの吸気冷却装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明のある態様によると、エンジンの冷却水が流通する冷却水回路と、エンジンの吸気を過給する過給器と、を備えるエンジンにおいて、エンジンに備えられるエンジンの吸気冷却装置であって、冷却水回路は、第１冷却水回路と、第２冷却水回路とを含み、吸気を第１冷却水回路の冷却水により冷却する第１吸気冷却装置と、第１吸気冷却装置により冷却された吸気を第２冷却水回路の冷却水によりさらに冷却する第２吸気冷却装置と、が備えられ、第１冷却水回路は、エンジンから出た冷却水を、第１吸気冷却装置を流通させて再びエンジンに戻し、第２冷却水回路は、エンジンから出た冷却水を、第２吸気冷却装置を流通させて再びエンジンに戻し、エンジンから出て第１吸気冷却装置へと向かう冷却水と、第２吸気冷却装置から出てエンジンへと向かう冷却水と、の間で熱交換を行う熱交換器を備えたことを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

上記態様によれば、エンジンから出た第１冷却水回路の冷却水と、第２吸気冷却装置から出た第２冷却水回路の冷却水とが、熱交換器において熱交換を行うので、エンジンへと戻る第２冷却水回路の冷却水温度が上昇して、エンジンのコールドスタート時においても、エンジンの暖機の遅れ改善される。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の第１の実施形態のエンジンを中心とした冷却装置の説明図である。

【図2】本発明の第２の実施形態のエンジンを中心とした冷却装置の説明図である。

【図3】本発明の第２の実施形態のコントローラが実行する処理のフローチャートである。

【図4】本発明の第３の実施形態のエンジンを中心とした冷却装置の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。

【0013】

図１は、本発明の第１の実施形態のエンジン１０を中心とした冷却装置１の説明図である。

【0014】

第１の実施形態の冷却装置１は、例えば車両に搭載されて、車両の駆動源であるエンジン１０と、過給器（タービン）１８とを備え、過給された吸気の温度を、冷却水（クーラント）を用いて適切に冷却するものである。

【0015】

図１において、太矢印は高温側冷却水回路３１、細矢印は低温側冷却水回路３２、点線は排気管１６内の排気の流れ、一点鎖線は吸気管１４内の吸気の流れを示す。

【0016】

冷却装置１は、エンジン１０と、エンジン１０の冷却水を流通させる冷却水回路３０とを備える。

【0017】

エンジン１０の内部には、冷却水が流通する冷却水流路１１が形成される。冷却水流路１１は冷却水回路３０に連通する。冷却水流路１１には、ウォーターポンプ（Ｗ／Ｐ）１２とサーモスタット（Ｔ／Ｓ）１３とが備えられている。

【0018】

ウォーターポンプ１２は、冷却水を冷却水流路１１及び冷却水回路３０に循環させる。サーモスタット１３は、冷却水の温度が低い場合にはラジエタ４１をバイパスさせ、冷却水の温度が高い場合には、冷却水をラジエタ４１に経由させて冷却水温度を低下させる。

【0019】

エンジン１０には、吸気管１４及び排気管１６が連通する。吸気管１４は、タービン１８により過給される。過給された吸気は、高温側インタクーラ（第１吸気冷却装置）７１及び低温側インタクーラ（第２吸気冷却装置）７２により温度が低下され、温度が低下された吸気がエンジン１０に送られる。排気管１６は、エンジン１０の排気をタービン１８を介して排出する。排気はタービン１８を回転させ、タービン１８の回転により吸気管１４の吸気が過給される。

【0020】

エンジン１０には、ファン１９が備えられる。ファン１９によりラジエタ４１及びサブラジエタ４２に送風され、これらの冷却が促進される。

【0021】

排気管１６からはＥＧＲ回路２０が分岐する。ＥＧＲ回路２０は、排気の一部を吸気に再循環させる排気再循環装置（ＥＧＲ）を構成する。ＥＧＲ回路２０には、高温側の第１のＥＧＲクーラ（第１排気冷却装置）２１と、その下流側に位置する同じく高温側の第２のＥＧＲクーラ（第２排気冷却装置）２２とが備えられ、ＥＧＲバルブ２３を介して吸気管１４に連通する。

【0022】

ＥＧＲ回路２０によって排気の一部を吸気に戻すことにより、エンジン１０の燃焼室における酸素濃度を低下させて燃焼温度を低下させることができ、ＮＯｘ等の酸化物の発生が抑制される。再循環される排気の温度は低いほど効率が高いため、排気温度を低下させるための高温側の第１のＥＧＲクーラ２１及びその下流側に位置する同じく高温側の第２のＥＧＲクーラ２２を設けている。

【0023】

吸気管１４において、高温側インタクーラ７１と低温側インタクーラ７２とには、それぞれに冷却水が流通し、タービン１８により過給された吸気の温度を低下させる。吸気温度は場合により高温となり、冷却水との温度差が大きいため、高温側インタクーラ７１と低温側インタクーラ７２との二段階で吸気温度を低下させている。高温側インタクーラ７１によって温度が低下された吸気を、さらに低温側インタクーラ７２によって温度を低下させる。吸気管１４において、高温側インタクーラ７１及び低温側インタクーラ７２の下流側に、ＥＧＲバルブ２３が備えられる。ＥＧＲバルブ２３は、ＥＧＲ回路２０を経由して吸気管１４に再循環する排気の量を制御する。

【0024】

冷却水回路３０は、高温側冷却水回路（第１冷却水回路）３１と低温側冷却水回路（第２冷却水回路）３２とを備える。

【0025】

高温側冷却水回路３１は、エンジン１０の冷却水流路１１のほか、ラジエタ（第１ラジエタ）４１、高温側の第１のＥＧＲクーラ２１及びその下流側に位置する同じく高温側の第２のＥＧＲクーラ２２を経由する冷却水回路により構成される。

【0026】

高温側冷却水回路３１においては、エンジン１０のウォーターポンプ１２から送出される冷却水は、エンジンの冷却水流路１１を循環すると共に、ラジエタ４１を経由して、再びエンジン１０の冷却水流路に戻る。また、ウォーターポンプ１２から送出される冷却水の一部は、エンジン１０を出て、高温側の第１のＥＧＲクーラ２１及びその下流側に位置する同じく高温側の第２のＥＧＲクーラ２２を経由して、再びエンジン１０の冷却水流路１１に戻る。また、ウォーターポンプ１２から送出される冷却水の一部は、エンジン１０を出て、熱交換器７６、及び高温側インタクーラ７１を経由して、再びエンジン１０の冷却水流路１１に戻る。

【0027】

低温側冷却水回路３２は、サーモスタット４４、サブラジエタ（第２ラジエタ）４２、低温側インタクーラ７２及び熱交換器７６を経由する冷却水回路により構成される。

【0028】

エンジン１０のウォーターポンプから送出される冷却水は、エンジン１０を出てサーモスタット４４及びサブラジエタ４２を経由して低温側インタクーラ７２に送られる。低温側インタクーラ７２を出た冷却水は熱交換器７６を介して、再びエンジン１０の冷却水流路１１へと戻る。サーモスタット４４は、低温側冷却水回路３２の冷却水の温度が低い場合はサブラジエタ４２をバイパスさせて、冷却水温度がさらに低下することを防ぐ。

【0029】

このように、低温側冷却水回路３２は、冷却水がサブラジエタ４２を通過することにより、高温側冷却水回路３１よりも低温の冷却水が流通するように構成されている。

【0030】

熱交換器７６は、高温側冷却水回路３１においてエンジン１０から出た冷却水と、低温側冷却水回路３２において低温側インタクーラ７２から出た冷却水と、で熱交換を行う。熱交換器７６は、例えば二重管構造を有し、高温側冷却水回路３１の冷却水と低温側冷却水回路３２の冷却水とが互いに対向流となるように構成することにより熱交換を行う。

【0031】

このように構成された本発明の第１の実施形態の動作を説明する。

【0032】

エンジン１０が停止してから長時間経過した場合など、エンジン１０及び冷却水の温度が低い状態からエンジン１０を始動（コールドスタート）するときは、エンジン１０の摺動抵抗が大きく、また、触媒の効率も低下しているので、エンジン１０の動作効率が低く燃費性能が悪化すると共に、排気中の規制物質も増加する。このため、エンジン１０のコールドスタート時にはエンジン１０の暖機をできるだけ速やかに行う必要がある。

【0033】

そこで、本発明の第１の実施形態の冷却装置１は、前述のような構成により、次のように動作する。

【0034】

エンジン１０において、ウォーターポンプ１２によって冷却水流路１１を冷却水が循環する。このとき、冷却水温度が低い場合は、サーモスタット１３が切り換えられ、ラジエタ４１をバイパスする。これにより、エンジン１０の運転により冷却水が加熱されて、冷却水温度が上昇する。

【0035】

冷却水流路１１の流通する冷却水の一部は、高温側冷却水回路３１に流れ、高温側の第１のＥＧＲクーラ２１及びその下流側に位置する同じく高温側の第２のＥＧＲクーラ２２を経由して冷却水流路１１に戻る。また、高温側冷却水回路３１の冷却水の一部は、高温側インタクーラ７１を経由して、冷却水流路１１に戻る。

【0036】

このように、高温側冷却水回路３１では、高温の排気と接触することで冷却水の温度が低下しないように構成されている。また、高温側インタクーラ７１において、過給された高温の吸気と接触することで冷却水の温度の低下が抑えられる。これにより、エンジン１０のコールドスタート時にも、比較的高温の冷却水が流通することで、エンジン１０の暖機の遅れが改善される。

【0037】

冷却水流路１１を流通する冷却水の一部は、低温側冷却水回路３２に流れ、サブラジエタ４２、低温側インタクーラ７２及び熱交換器７６を経由して冷却水流路１１に戻る。低温側冷却水回路３２の冷却水は、サブラジエタ４２で外気と熱交換を行うことで温度が低下する。温度が低下した冷却水は低温側インタクーラ７２において過給された吸気と熱交換を行うことにより、吸気温度を低下させると共に冷却水温度が上昇する。低温側インタクーラ７２を出た冷却水は、熱交換器７６で高温側冷却水回路３１の冷却水と熱交換を行うことでさらに温度が上昇する。温度が上昇した冷却水は、再びエンジン１０へと戻る。高温側冷却水回路３１の冷却水は、熱交換器７６で低温側冷却水回路３２の冷却水と熱交換を行うことで若干温度が低下するが、高温側インタクーラ７１において過給された高温の吸気と熱交換を行うことにより温度が上昇して再びエンジン１０へと戻る。

【0038】

このように、低温側冷却水回路３２では、サブラジエタ４２において冷却水温度が低下した冷却水により、低温側インタクーラ７２で過給された吸気の温度を低下させる。

【0039】

温度が低下した冷却水は、低温側インタクーラ７２と熱交換器７６とを通過することにより温度が再び上昇させられて、この冷却水が再びエンジン１０に戻るように構成されている。この冷却水は、高温側冷却水回路３１と低温側冷却水回路３２とが合流してエンジン１０に戻る。このとき、高温側冷却水回路３１と低温側冷却水回路３２とが混じり合う。この構成により、低温側冷却水回路３２において、エンジン１０に戻る冷却水の温度が低下することがないので、エンジン１０の暖機の遅れが改善される。

【0040】

以上のように、本発明の第１の実施形態では、エンジン１０から出た高温側冷却水回路３１の冷却水と、低温側インタクーラ７２から出た低温側冷却水回路３２の冷却水とが、熱交換器７６において熱交換を行うように構成した。

【0041】

特に、低温側冷却水回路３２は、サブラジエタ４２によって冷却水の温度を低下させているので、過給された吸気の温度を低下させることができ、エンジンの動作効率を向上しつつ、ＮＯｘの発生を抑制できる。

【0042】

エンジン１０へと戻る低温側冷却水回路３２の冷却水は、熱交換器７６を通過することによって温度が上昇するので、エンジン１０の暖機の遅れが改善される。高温側インタクーラ７１に流れる高温側冷却水回路３１の冷却水は、熱交換器７６を通過することによって温度が低下するので、高温側インタクーラ７１において吸気温度を低下させることができる。高温側インタクーラ７１を出た冷却水は、エンジン１０の手前で低温側冷却水回路３２の冷却水と合流してエンジン１０に流れるので、エンジン１０に流れる冷却水の温度が上昇して、エンジン１０の暖機の遅れが改善される。

【0043】

これにより、エンジン１０のコールドスタート時にも、エンジン１０の暖機の遅れが改善される。

【0044】

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。

【0045】

図３は、本発明の第２の実施形態のエンジン１０を中心とした冷却装置１の説明図である。なお、第１の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、その説明は省略する。

【0046】

第２の実施形態では、低温側冷却水回路３２おいて、熱交換器７６の入口側にバルブ８５を設け、熱交換器７６をバイパスするバイパス通路８６を設けた。このバルブ７５の開閉によって、熱交換器７６を流れる低温側冷却水回路３２の冷却水を制御する。

【0047】

また、第２の実施形態では、高温側冷却水回路３１から熱交換器７６へと流入する冷却水の水温を検出する第１水温計８１と低温側冷却水回路３２から熱交換器７６へと流入する冷却水の水温を検出する第２水温計８２と、を備えた。これら第１水温計８１が検出した高温側冷却水回路３１の水温ＴｗＨと、第２水温計８２が検出した低温側冷却水回路３２の水温ＴｗＬとに基づいて、バルブ８５の開閉を制御するコントローラ６０を備えた。

【0048】

次に、このように構成された第２の実施形態の冷却装置１の動作を説明する。

【0049】

図３は、本発明の第２の実施形態のコントローラ６０が実行する冷却水回路の制御のフローチャートである。

【0050】

図３のフローチャートは、エンジン１０が起動されたときにコントローラ６０により実行される。

【0051】

まず、コントローラ６０は、低温側冷却水回路３２において、冷却水温度がサーモスタット４４の開弁温度に到達したか否かを確認する（ステップＳ１０）。冷却水温度がサーモスタット４４の開弁温度に到達していない場合は、冷却水温度が低い状態であると判定できるため、第１水温計８１及び第２水温計８２の誤動作を判定できる。なお、冷却水温度ではなく、サーモスタット４４が開弁したか否かを確認してもよい。

【0052】

次に、コントローラ６０は、第１水温計８１から、高温側冷却水回路３１の熱交換器７６の入口側の水温ＴｗＨを検出する。また、第２水温計８２から、低温側冷却水回路３２の熱交換器７６の出口側の水温ＴｗＬを検出する。そして、水温ＴｗＬが水温ＴｗＨよりも低いか否かを判定する（ステップＳ２０）。

【0053】

水温ＴｗＬが水温ＴｗＨよりも低いと判定した場合は、ステップＳ３０に移行して、コントローラ６０は、バルブ８５を開くように制御する。これにより、低温側冷却水回路３２の冷却水が熱交換器７６を通過するようになり、熱交換器７６において、低温側冷却水回路３２の冷却水と高温側冷却水回路３１の冷却水とが熱交換を行う。その後、ステップＳ４０に移行する。

【0054】

ステップＳ４０では、コントローラ６０は、水温ＴｗＬが水温ＴｗＨよりも高いか否かを判定する。水温ＴｗＬが水温ＴｗＨ未満である場合は、ステップＳ４０の処理を繰り返し、待機する。この場合は、バルブ８５は開いたままであり、熱交換器７６において、低温側冷却水回路３２の冷却水と高温側冷却水回路３１の冷却水とが熱交換を行う。

【0055】

水温ＴｗＬが水温ＴｗＨよりも高いと判定した場合は、ステップＳ５０に移行し、コントローラ６０は、バルブ８５を閉じるように制御する。これにより、低温側冷却水回路３２の冷却水は、熱交換器７６を通過せずバイパス通路８６を通過するようになり、熱交換器７６を流れる高温側冷却水回路３１の冷却水との間で熱交換は行われない。その後、ステップＳ６０に移行する。

【0056】

ステップＳ２０において、水温ＴｗＬが水温ＴｗＨ以上であると判定した場合は、ステップＳ３０及びＳ４０の処理を行うことなく、すなわち、バルブ８５を開くことなくステップＳ５０に移行し、コントローラ６０は、バルブ８５を閉じるように制御する。

【0057】

ステップＳ６０では、コントローラ６０は、エンジン１０の運転が停止されたか否かを判定する。エンジン１０が運転中である場合は、ステップ２０に戻り、処理を繰り返す。エンジン１０の運転が停止された場合は、本フローチャートによる処理を終了する。

【0058】

このように第２の実施形態の冷却装置１では、コントローラ６０が、熱交換器７６において、低温側冷却水回路３２の水温ＴｗＬと、高温側冷却水回路３１の水温ＴｗＨとの温度に基づいて、バルブ８５を開閉して熱交換を行わせるか否かを決定する。

【0059】

すなわち、熱交換器７６に流入する低温側冷却水回路３２の冷却水の温度ＴｗＬが高温側冷却水回路３１の冷却水の温度ＴｗＨよりも低い場合は、熱交換器７６において熱交換を行う。これにより、低温側冷却水回路３２の冷却水温度を上昇させることができて、エンジン１０に流入する冷却水の温度が低下することなく、エンジンの暖機の遅れが改善される。また、熱交換器７６における熱交換により、高温側冷却水回路３１の冷却水温度を低下させることができて、高温側インタクーラ７１において過給された吸気の温度をより冷却することができる。

【0060】

一方で、熱交換器７６に流入する低温側冷却水回路３２の冷却水の温度ＴｗＬよりも高温側冷却水回路３１の冷却水の温度ＴｗＨが低い場合は、熱交換器７６での熱交換を行なわない。これにより、低温側冷却水回路３２の冷却水よりも低温の冷却水と熱交換を行わないことで、エンジン１０に流入する冷却水の温度が低下することなく、エンジンの暖機の遅れが改善される。また、高温側冷却水回路３１の冷却水温度がより高温の冷却水と熱交換を行わないことで、高温側インタクーラ７１において過給された吸気の温度をより冷却することができる。

【0061】

次に、本発明の第３の実施形態について説明する。

【0062】

図４は、本発明の第３の実施形態のエンジン１０を中心とした冷却装置１の説明図である。なお、第１及び第２の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、その説明は省略する。

【0063】

第３実施形態では、第１又は第２実施形態における高温側の第２のＥＧＲクーラ２２に代えて低温側の第３のＥＧＲクーラ２４を備え、これに低温側冷却水回路３２の冷却水が流入するように構成した。また、ＥＧＲ回路２０に備えられる高温側の第１のＥＧＲクーラ２１に流入する高温側冷却水回路３１の冷却水と、低温側の第３のＥＧＲクーラ２４から出た低温側冷却水回路３２の冷却水とで熱交換を行う第２熱交換器４６を備えた。前述のように、エンジン１０の吸気温度は低いほど効率がよいので、ＥＧＲにより再循環される排気温度を低下させるために、低温側の第３のＥＧＲクーラ２４にサブラジエタ４２から出た低温の冷却水が流れるように構成した。

【0064】

高温側冷却水回路３１においては、エンジン１０のウォーターポンプ１２から送出される冷却水の一部は、エンジン１０を出て、第２熱交換器４６及び高温側の第１のＥＧＲクーラ２１を経由して、再びエンジン１０の冷却水流路１１に戻る。

【0065】

低温側冷却水回路３２においては、サブラジエタ４２を出た冷却水の一部が、低温側の第３のＥＧＲクーラ２４に送られる。低温側の第３のＥＧＲクーラ２４を出た冷却水は第２熱交換器４６を介して、再びエンジン１０の冷却水流路１１へと戻る。

【0066】

第２熱交換器４６は、高温側冷却水回路３１においてエンジン１０から出た冷却水と、低温側冷却水回路３２において低温側の第３のＥＧＲクーラ２４から出た冷却水と、で熱交換を行う。第２熱交換器４６は、熱交換器７６と同様に、例えば二重管構造を有し、高温側冷却水回路３１の冷却水と低温側冷却水回路３２の冷却水とが互いに対向流となるように構成することにより熱交換を行う。

【0067】

このように、第３の実施形態では、ＥＧＲにより再循環される排気を冷却するために、高温側の第１のＥＧＲクーラ２１と低温側の第３のＥＧＲクーラ２４とを吸気管１４に設けたことは前述の第１及び第２実施例と共通であるが、低温側の第３のＥＧＲクーラ２４は、サブラジエタ４２において冷却水温度が低下した冷却水によって排気温度を低下させるように構成した。

【0068】

高温側冷却水回路３１では、高温の排気と接触することで冷却水の温度が低下しないように構成されているので、エンジン１０のコールドスタート時にも、比較的高温の冷却水が流通することで、エンジン１０の暖機の遅れが改善される。

【0069】

また、低温側冷却水回路３２では、サブラジエタ４２によって温度が低下された冷却水が、低温側の第３のＥＧＲクーラ２４及び第２熱交換器４６を経由して冷却水流路１１に戻る。低温側冷却水回路３２の冷却水は、低温側の第３のＥＧＲクーラ２４において排気と熱交換を行うことにより、排気温度を低下させると共に冷却水温度は上昇する。低温側の第３のＥＧＲクーラ２４を出た冷却水は、第２熱交換器４６で高温側冷却水回路３１の冷却水と熱交換を行うことでさらに温度が上昇する。温度が上昇した冷却水は、再びエンジン１０へと戻る。

【0070】

これら高温側冷却水回路３１の冷却水と低温側冷却水回路３２の冷却水とはエンジン１０の手前で合流して、エンジン１０に戻る。この構成により、低温側冷却水回路３２において、エンジン１０に戻る冷却水の温度が低下することがないので、エンジン１０の暖機の遅れが改善される。

【0071】

なお、第３の実施形態においても、コントローラ６０が、低温側冷却水回路３２の水温と高温側冷却水回路３１の水温とに基づいて、第２熱交換器４６をバイパスさせるか否かを決定してもよい。

【0072】

低温側冷却水回路３２おいて、第２熱交換器４６の入口側にバルブ６５を設け、第２熱交換器４６をバイパスするバイパス通路６６を設ける。このバルブ６５の開閉によって、第２熱交換器４６を流れる低温側冷却水回路３２の冷却水を制御する。

【0073】

また、高温側冷却水回路３１から第２熱交換器４６へと流入する冷却水の水温を検出する第３水温計６１と低温側冷却水回路３２から第２熱交換器４６へと流入する冷却水の水温を検出する第４水温計６２と、を備えた。

【0074】

コントローラ６０は、前述の第２実施形態と同様に、第３水温計６１が検出した高温側冷却水回路３１の水温ＴｗＨ３と第４水温計６２が検出した低温側冷却水回路３２の水温ＴｗＬ４とに基づいて、バルブ６５の開閉を制御する。

【0075】

例えば、第２熱交換器４６に流入する低温側冷却水回路３２の水温ＴｗＬ４が高温側冷却水回路３１の水温ＴｗＨ３よりも低い場合は、第２熱交換器４６において熱交換を行うようにバルブ６５を切り換える。これにより、低温側冷却水回路３２の冷却水温度を上昇させることができて、エンジン１０に流入する冷却水の温度が低下することなく、エンジンの暖機の遅れが改善される。また、高温側冷却水回路３１の冷却水温度を低下させることができて、高温側の第１のＥＧＲクーラ２１において、排気温度をより冷却することができる。

【0076】

一方で、第２熱交換器４６に流入する低温側冷却水回路３２の水温ＴｗＬ４よりも高温側冷却水回路３１の水温ＴｗＨ３が低い場合は、第２熱交換器４６での熱交換を行なわないようにバルブ６５を切り換える。これにより、低温側冷却水回路３２の冷却水よりも低温の冷却水と熱交換を行わないことで、エンジン１０に流入する冷却水の温度が低下することなく、エンジンの暖機の遅れが改善される。また、高温側冷却水回路３１の冷却水温度がより高温の冷却水と熱交換を行わないことで、高温側の第１のＥＧＲクーラ２１での排気をより冷却することができる。

【0077】

このように、第３実施形態では、第１及び第２実施形態と同様に過給された吸気の温度を低下させるだけでなく、排気温度を高温側の第１のＥＧＲクーラ２１で低下させた後、低温側冷却水回路３２の冷却水によって低温側の第３のＥＧＲクーラ２４において排気温度を下げることができる。このように構成した場合にも、高温側冷却水回路３１及び低温側冷却水回路３２を循環してエンジン１０に戻る冷却水の温度を低下させることがないので、エンジン１０のコールドスタート時にも、エンジン１０の暖機の遅れを改善することができる。

【0078】

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つを示したものに過ぎず、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。

【符号の説明】

【0079】

１ 冷却装置
１０ エンジン
１１ 冷却水流路
１２ ウォーターポンプ（Ｗ／Ｐ）
１３ サーモスタット（Ｔ／Ｓ）
１８ 過給器（タービン）
２０ ＥＧＲ回路
２１ 第１のＥＧＲクーラ（第１排気冷却装置）
高温側の第１のＥＧＲクーラ［第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態］
２２ 第２のＥＧＲクーラ（第２排気冷却装置）
高温側の第２のＥＧＲクーラ［第１実施形態、第２実施形態］
２３ ＥＧＲバルブ
２４ 第３のＥＧＲクーラ（第３排気冷却装置）
低温側の第３のＥＧＲクーラ［第３実施形態］
３０ 冷却水回路
３１ 高温側冷却水回路（第１冷却水回路）
３２ 低温側冷却水回路（第２冷却水回路）
４１ ラジエタ（第１ラジエタ）
４２ サブラジエタ（第２ラジエタ）
６０ コントローラ
７１ 高温側インタクーラ（第１吸気冷却装置）
７２ 低温側インタクーラ（第２吸気冷却装置）
７６ 熱交換器
８１ 第１水温計
８２ 第２水温計
８５ バルブ
８６ バイパス通路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】