JP2008231941A - 還流ガスの冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コストの上昇を抑制しつつ、排気ガス還流装置を流通する還流ガスを効率よく冷却する。
【解決手段】 還流ガスの冷却装置は、エンジンの排気ガスの一部をＥＧＲバルブの開弁により再度エンジンの吸気管に還流させる排気ガス還流装置に設けられる還流ガスの冷却装置である。この冷却装置は、エンジンの排気管と吸気管とを接続するＥＧＲパイプ５６２，５６４と、エンジンの内部を循環する冷却水が流通する複数の冷却水配管５５２と、複数の冷却水配管５５２のうち、隣接する冷却水配管５５２に当接して設けられるフィン５５４とからなるラジエータ５５０とを含む。ＥＧＲパイプ５６２，５６４は、還流ガスがフィン５５４および冷却水配管５５２のうちの少なくともいずれか一方の一部に接触して流通するように形成される。
【選択図】図６

Description

本発明は、内燃機関の排気ガスの一部を還流弁の開弁により再度前記内燃機関の吸気管に還流させる排気ガス還流装置に設けられる還流ガスの冷却装置に関し、特に、内燃機関の冷却水のラジエータの一部を利用して還流ガスを冷却する技術に関する。

排気ガス還流装置（以下の説明においては、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）装置と記載する）は、排気ガスの一部をエンジンの吸気側に還流させることで、排気ガス中に含まれるＮＯｘを低減させる装置である。より多くの量の排気ガスをエンジンの吸気側に還流させるため、排気ガスを還流させる還流通路には、高温状態にある排気ガスの温度を下げるためのＥＧＲクーラが設けられる。

このような技術として、たとえば、特開２００２−１２９９９６号公報（特許文献１）は、内燃機関の排気エミッションの悪化防止に寄与する内燃機関の排気浄化装置を開示する。この排気浄化装置は、内燃機関の吸気系に排気の一部を再循環させるＥＧＲ装置と、ＥＧＲ装置を再循環するＥＧＲガスを冷却させるＥＧＲクーラと、を具備する。排気浄化装置は、内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、ＥＧＲ装置を再循環するＥＧＲガスの温度を計測するＥＧＲガス温度計測手段と、運転状態検出手段により検出された運転状態及びＥＧＲガス温度計測手段により計測されたＥＧＲガスの温度に基づいてＥＧＲクーラの冷却効率を推定するＥＧＲクーラ冷却効率推定手段と、内燃機関に吸入される空気の量およびＥＧＲガスの量をパラメータに含み内燃機関に供給する燃料の量を決定する燃料主噴射量決定手段と、ＥＧＲクーラ冷却効率と共に変化する内燃機関に吸入される新気の量をＥＧＲクーラ冷却効率推定手段により推定されたＥＧＲクーラ冷却効率に基づいて補正する吸入新気量補正手段と、ＥＧＲクーラ冷却効率と共に変化する内燃機関に吸入されるＥＧＲガスの量をＥＧＲクーラ冷却効率推定手段により推定されたＥＧＲクーラ冷却効率に基づいて補正するＥＧＲガス量補正手段と、を具備することを特徴とする。

上述した公報に開示された内燃機関の排気浄化装置によると、ＥＧＲガス温度からＥＧＲクーラ効率を推定することができ、この推定されたＥＧＲクーラ効率からＥＧＲガス量、吸入新気量を補正することができる。この結果、ＥＧＲガス量及び吸入新気量を適正化することができ、排気エミッションの悪化を抑制することができる。
特開２００２−１２９９９６号公報

しかしながら、上述した公報に開示されたＥＧＲクーラにおいては、ＥＧＲクーラに流通する冷却水の導入の態様について何ら記載されていない。特に、ＥＧＲクーラに導入される冷却水として、エンジンの冷却水を用いる技術が公知であるが、たとえば、エンジンの冷却水を用いる場合、エンジンから排出された冷却水を用いると、冷却水はエンジンにより加熱されているため、ＥＧＲクーラにおける冷却効率が低下するという問題がある。また、エンジンに導入される前の冷却水を用いる場合には、エンジンに流通する冷却水の流量が減少するため、冷却効率が低下するという問題がある。上述した公報に開示された排気浄化装置においては、このような問題を解決することができない。また、エンジンの冷却回路とは別にＥＧＲクーラ用の冷却回路を形成するようにすると、部品点数が増加して、コストが上昇することとなる。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、コストの上昇を抑制しつつ、排気ガス還流装置を流通する還流ガスを効率よく冷却する還流ガスの冷却装置を提供することである。

第１の発明に係る還流ガスの冷却装置は、内燃機関の排気ガスの一部を還流弁の開弁により再度内燃機関の吸気管に還流させる排気ガス還流装置に設けられる還流ガスの冷却装置である。この冷却装置は、内燃機関の排気管と吸気管とを接続する還流通路と、内燃機関の内部を循環する冷却水が流通する複数の冷却水配管と、複数の冷却水配管のうち、隣接する冷却水配管に当接して設けられるフィンとからなるラジエータとを含む。還流通路は、還流ガスがフィンおよび冷却水配管のうちの少なくともいずれか一方の一部に接触して流通するように形成される。

第１の発明によると、還流通路は、還流ガスがフィンおよび冷却水配管のうちの少なくともいずれか一方の一部に接触して流通するように形成される。内燃機関を循環する冷却水の冷却回路に設けられるラジエータにおいて、内燃機関の暖機前あるいは内燃機関に対する負荷が低いときには、サーモスタット等の切換弁によりラジエータの冷却水が内燃機関の冷却に用いられることがないため、ラジエータの冷却水の温度は、内燃機関から排出される冷却水の温度と比較して低い。また、ラジエータは、内燃機関の最も厳しい熱環境を想定して冷却水の貯留量等が設定されるため、ラジエータには、多量の冷却水が貯留されている。したがって、ラジエータにおいて還流ガスと冷却水との間で熱交換されたときに、冷却水が過熱状態となることなく、還流ガスを効率よく冷却することができる。また、暖機後においては、内燃機関の運転状態によっては、サーモスタットによりラジエータを経由する流路に切り換えられるため、ラジエータ内の冷却水がウォータポンプの作動により循環されることとなる。このとき、ラジエータにおいて還流ガスと冷却水との間で熱交換されても、冷却水は循環しているため、過熱状態となることなく、還流ガスを効率よく冷却することができる。また、ＥＧＲ率が大きい場合およびＥＧＲ率が小さい場合のいずれの場合も、冷却装置を流通した後の還流ガスの温度が低いほど燃料消費率が低くなる傾向にある。すなわち、還流ガスを効率よく冷却して、還流ガスの温度をより低下させることにより、ＥＧＲ制御時の燃費の向上分（燃料消費率の低下分）を拡大することができる。さらに、内燃機関を循環する冷却回路を用いることにより、別途冷却回路を設ける必要がないため、部品点数の増加を抑制することができ、コストの上昇を抑制することができる。したがって、コストの上昇を抑制しつつ、排気ガス還流装置を流通する還流ガスを効率よく冷却する還流ガスの冷却装置を提供することができる。

第２の発明に係る還流ガスの冷却装置においては、第１の発明の構成に加えて、還流通路は、排気管に接続され、還流ガスがラジエータに導入されるように形成される第１の還流ガス通路と、第１の還流ガス通路に接続され、フィンおよび冷却水配管のうちの少なくともいずれか一方の一部を他の部分から隔てるように形成される第２の還流ガス通路と、第２の還流ガス通路に接続され、第２還流ガス通路を通過した還流ガスが吸気管に還流されるように形成される第３の還流ガス通路とを含む。

第２の発明によると、第１の還流ガス通路、第２の還流ガス通路および第３の還流ガス通路により、還流ガスをラジエータのフィンおよび冷却水通路のうちの少なくともいずれか一方の一部に接触して流通するように設けられるため、内燃機関を循環する冷却水の冷却回路に設けられるラジエータにより還流ガスを効率よく冷却することができる。

第３の発明に係る還流ガスの冷却装置においては、第２の発明の構成に加えて、第２の還流ガス通路は、冷却水配管における冷却水の下流側に形成される。

第３の発明によると、第２の還流ガス通路が形成される部分以外の冷却水配管は、ラジエータの外部の空気との接触により冷却されることとなる。第２の還流ガス通路が冷却水の下流側に形成されることにより、ラジエータの外部の空気との接触により冷却された冷却水を用いて還流ガスの温度を低下させることができる。そのため、内燃機関から流通する冷却水を用いて還流ガスを冷却する場合と比較して、より多くの排気ガスをエンジンの吸気側に還流させることができる。そのため、内燃機関から排出される排気ガス中のＮＯｘを低減することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。

図１を参照して、本実施の形態に係る還流ガスの冷却装置が設けられるＥＧＲ装置が搭載されたエンジンシステムについて説明する。

図１に示すように、このエンジンシステムにおいては、エアクリーナ２００から吸入される空気が、吸気管７５２を流通して、エンジン７５０の燃焼室に導入される。その際、吸入空気量がエアフローメータ２０２により検知されて、エンジンＥＣＵ１０００に吸入空気量を表す信号が入力される。

また、スロットルバルブ３００の開度により、吸入空気量が変化する。このスロットルバルブ３００の開度は、エンジンＥＣＵ１０００からの信号に基づいて作動したスロットルモータ３０４により変化される。スロットルバルブ３００の開度は、スロットルポジションセンサ３０２により検知されて、エンジンＥＣＵ１０００にスロットルバルブ３００の開度を表わす信号が入力される。

燃料は、フューエルタンク４００に貯蔵され、フューエルポンプ４０２により高圧フューエルポンプ８００を介して高圧フューエルインジェクタ８０４から燃焼室に噴射される。インテークマニホールドから導入された空気と、フューエルタンク４００から高圧フューエルインジェクタ８０４を介して燃焼室に噴射された燃料との混合気が、エンジンＥＣＵ１０００から制御信号が入力されるイグナイタ一体式イグニッションコイル８０８を用いて着火されて燃焼する。

混合気が燃焼した後の排気ガスは、排気管７５４の途中に設けられた、三元触媒コンバータ９００および三元触媒コンバータ９０２を通って、大気に排出される。

このエンジンシステムは、図１に示すように、三元触媒コンバータ９００の下流側から還流通路であるＥＧＲパイプ５００を通ってＥＧＲバルブ５０２によりその流量が制御されるＥＧＲ装置を有する。このＥＧＲ装置は、エンジンから排出される排気管７５４中の排気ガスの一部を吸気管７５２へ再循環させ、新しい混合気と混ぜて燃焼温度を下げることにより、窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生を抑制したり、ポンピングロスを抑制して燃費向上を図るものである。

ＥＧＲパイプ５００の途中には、ＥＧＲクーラ５０４が設けられる。ＥＧＲクーラ５０４によりＥＧＲパイプ５００内を流通する還流ガスを冷却することができる。還流ガスを冷却することにより、体積が減少して、より密度の高い還流ガスを吸気管に還流させることができる。これにより、燃費のさらなる向上が図られる。

なお、ＥＧＲクーラ５０４の還流ガスの出口側には、還流ガスの温度を検出するガス温度検出センサ（図示せず）が設けられる。ガス温度検出センサは、検出された還流ガスの温度を示す検出信号をエンジンＥＣＵ１０００に送信する。

図２に、図１のＥＧＲ装置の部分を拡大した図を、図３にＥＧＲ装置のＥＧＲバルブ５０２の部分を拡大した図を示す。

図２および図３に示すように、ＥＧＲガスは、三元触媒コンバータ９００を通過した後の排気ガスがＥＧＲパイプ５００を通ってＥＧＲバルブ５０２まで導入される。ＥＧＲバルブ５０２は、エンジンＥＣＵ１０００によりデューティ制御が実行されている。エンジンＥＣＵ１０００は、エンジン回転数、アクセルポジションセンサ１０２からの信号およびガス温度検出センサからの還流ガスの温度を示す信号などの各種の信号に基づいて、ＥＧＲバルブ５０２の開度を制御する。

また、図３に示すように、ＥＧＲバルブ５０２は、エンジンＥＣＵ１０００からの制御信号により動作するステッピングモータ５０２Ａと、ステッピングモータ５０２Ａによりリニアにバルブ開度が制御されるポペットバルブ５０２Ｃと、リターンスプリング５０２Ｂとを含む。燃焼室に還流されるＥＧＲガスは高温のため、ＥＧＲバルブ５０２の性能や耐久性に悪影響を及ぼすため、エンジンの冷却水により冷却するための冷却水通路５０２Ｄが設けられている。

このエンジンシステムには、このようなＥＧＲ装置の他に、以下に示すシステムが導入されている。

このエンジンシステムには、燃料噴射制御システムが導入され、エアフローメータ２０２およびバキュームセンサ３０６によって吸入空気量を検出し、燃料噴射量が制御される。エンジンＥＣＵ１０００は、各センサからの信号により、最適な燃焼状態となるように、エンジン回転数およびエンジン負荷に応じた燃料噴射量および燃料噴射時期の制御を行なう。

また、このエンジンシステムにおいては、エンジン回転数と吸入空気量（バキュームセンサ３０６およびエアフローメータ２０２により検出）により燃料噴射量が決定される。また、始動後の空燃比は、図１に示す酸素センサ７１０，７１２からの信号によりフィードバック制御される。すなわち、燃料噴射制御は、エンジンの状態に応じて演算した基本噴射時間に、各センサの信号に補正を加え、燃料噴射時期制御および噴射量制御が実行される。

また、このエンジンシステムには、点火時期制御システムが導入されている。エンジンＥＣＵ１００は、各センサからの信号により最適な点火時期を算出し、イグナイタ一体式イグニッションコイル８０８に点火信号を出力する。点火時期は、初期セット点火時期または基本進角度および補正進角度により決定される。また、このエンジンシステムには、ノックセンサ７０４によりノッキングが検知されると、ノッキングが発生しなくなるまで一定角度ずつ点火時期を遅角させて、ノッキングが発生しなくなると一定角度ずつ進角させるノックコントロールシステムが導入されている。

エンジンの点火時期の算出は、エンジン回転数信号、カムポジションセンサからの信号、吸気流量の信号、スロットルバルブ開度信号、エンジン冷却水温信号などに基づいて、エンジンＥＣＵ１０００が運転状態に応じて算出して、イグナイタ一体型イグニッションコイル８０８へ点火信号を出力する。すなわち、点火時期制御は、エンジンの状態に応じて演算した基本点火時期に、各センサの信号による補正を加え、適正な点火時期を算出する。なお、エンジンの冷却水温は、エンジン水温センサ７０６により検出される。エンジン水温センサ７０６は、検出結果を示すエンジン冷却水温信号をＥＣＵ１０００に送信する。

また、このエンジンシステムには、スロットル制御システムが導入されている。このスロットル制御システムは、エンジンの状態に応じて演算したスロットルバルブ３００の開度に、各センサの信号による補正を加えて、適正な開度になるように制御される。すなわち、エンジンの燃焼状態に応じた適切なスロットルバルブ３００の開度になるように、エンジンＥＣＵ１０００がスロットルバルブ３００の開度をスロットルモータ３０４を用いて制御する。

また、このエンジンシステムは、アイドル回転数制御システムが導入されている。このアイドル回転数制御システムは、エンジン冷却水温に応じたファーストアイドル回転数、エンジン暖気後のアイドル回転数を制御する。アイドル回転数制御は、エアフローメータ２０２およびバキュームセンサ３０６からの信号に基づいて吸入空気量を算出し、エンジンＥＣＵ１０００が最適なスロットルバルブ３００の開度およびインジェクタ開弁時間を算出し、アイドル回転数を目標回転数に近づける。

以上のような構成を有するエンジンシステムにおいて、ＥＧＲクーラ５０４を、たとえば、エンジン７５０の冷却回路に別途接続された冷却水通路に設ける場合を想定する。

たとえば、図４に示すように、エンジン７５０の冷却回路は、ラジエータ５５０と、エンジン７５０内に形成される冷却水通路と、ラジエータ５５０とエンジン７５０内とを接続する冷却水通路５２２，５２４と、冷却水通路５２２，５２４をバイパスするバイパス通路５１８と、冷却水通路５２４とバイパス通路５１８との接続部分に冷却水の流路を切り換えるサーモスタット５１４と、冷却水通路５２４とエンジン７５０との間に設けられるウォータポンプ５１６とから構成されるものとする。

サーモスタット５１４は、サーモスタット５１４を流通する冷却水の温度が上昇すると、機械的に作動する切換弁である。サーモスタット５１４は、冷却水の温度が低いと、バイパス通路５１８から冷却水通路５２４に冷却水が流通するように内部の弁を切り換える。サーモスタット５１４は、冷却水の温度が高いと、バイパス通路５１８からの冷却水通路５２４への流通を遮るように内部の弁を切り換える。このとき、冷却水は、ラジエータ５５０を経由して冷却水通路５２４に流通することとなる。

このような構成を有するエンジン７５０の冷却回路に対して、バイパス通路５１８と並列に冷却水通路５２２，５２４を接続する冷却水通路５２６が設けられる。冷却水通路５２６の両端部は、バイパス通路５１８の両端部よりもエンジン７５０側の設けられる。

すなわち、冷却水通路５２６の一方端は、冷却水通路５２２の、エンジン７５０とバイパス通路５１８と冷却水通路５２２との分岐位置との間に接続される。また、冷却水通路５２６の他方端は、冷却水通路５２４の、ウォータポンプ５１６とサーモスタット５１４との間に設けられる。ＥＧＲクーラ５０４の内部の熱交換器は、冷却水通路５２６の途中に設けられ、図４の実線の矢印に示すように冷却水が循環されるものとする。

このような構成においては、エンジン７５０から流通する冷却水がＥＧＲクーラ５０４の内部の熱交換器を流通することとなる。すなわち、ＥＧＲクーラ５０４は、エンジン７５０から流通する冷却水を用いて還流ガスを冷却することとなる。エンジン７５０から流通する冷却水はエンジン７５０の作動により生じる熱で加熱されているため、ＥＧＲクーラ５０４における冷却効率が低下する場合がある。

そこで、本発明は、排気ガス還流装置の冷却装置を、ＥＧＲパイプ５００がラジエータ５５０のフィンおよび冷却水配管のうちの少なくともいずれか一方の一部に接触して流通するように形成される構成とする点に特徴を有する。

具体的には、図５に示すように、上述したエンジン７５０の冷却回路に対して、ＥＧＲクーラ５０４がラジエータ５５０の一部を共有するように一体的に設けられる構成とする。すなわち、ＥＧＲクーラ５０４の内部の熱交換器をラジエータ５５０の一部により実現される構成となる。なお、図５の実線の矢印は、冷却水の温度が低いときの冷却水の流通方向を示し、図５の破線の矢印は、冷却水の温度が高いときの冷却水の流通方向示す。

なお、ＥＧＲクーラ５０４の還流ガスの出口側には、還流ガスの温度を検出するガス温度検出センサ５５４が設けられる。ガス温度検出センサ５５４は、検出された還流ガスの温度を示す検出信号をエンジンＥＣＵ１０００に送信する。

本実施の形態に係る還流ガスの冷却装置であるＥＧＲクーラ５０４は、図６に示すようにラジエータ５５０に設けられる。

ラジエータ５５０は、アッパータンク５５６と、コア５６０と、ロアタンク５５８とから構成される。アッパータンク５５６は、冷却水通路５５２に接続される。すなわち、アッパータンク５５６には、冷却水通路５２２から流通する冷却水が流通する。アッパータンク５５６に流通する冷却水は、コア５６０を経由して、ロアタンク５５８に流通する。

ロアタンク５５８は、冷却水通路５２４に接続される。すなわち、ロアタンク５５８に流通した冷却水は、冷却水通路５２４に流通することとなる。

コア５６０は、複数の冷却水配管５５２と各冷却水配管５５２の間に設けられるフィン５５４とから構成される。フィン５５４は、冷却水配管５５２に当接して設けられる。各冷却水配管５５２の一方端は、アッパータンク５５６に接続される。各冷却水配管５５２の他方端は、ロアタンク５５８に接続される。

したがって、図６の矢印に示すように、アッパータンク５５６に供給された冷却水は、複数の冷却水配管５５２のそれぞれに分岐して流通する。各冷却水配管５５２に流通する冷却水の熱は、冷却水がアッパータンク５５６からロアタンク５５８に流通する途中でフィン５５４に伝達される。フィン５５４に伝達された熱は、走行風あるいは冷却ファン（図示せず）の作動により送風された空気等のラジエータ５５０の外部の空気と熱交換される。このようにして、冷却水配管５５２を流通する冷却水は、下流側に流通するほど温度が低下することとなる。

ＥＧＲクーラ５０４は、冷却水配管５５２およびフィン５５４のうちの少なくともいずれか一方の一部を他の部分から隔てるように形成される。本実施の形態において、ＥＧＲクーラ５０４は、直方形状であって、冷却水配管５５２およびフィン５５４の冷却水の下流側の一部を囲うように設けられる。すなわち、ＥＧＲクーラ５０４は、その内部に冷却水配管５５２およびフィン５５４が貫通するように設けられる。

本実施の形態においては、ＥＧＲクーラ５０４は、冷却水配管５５２およびフィン５５４を熱交換器として内部に含むように形成するものとして説明したが、冷却水配管５５２およびフィン５５４のうちの少なくともいずれかを熱交換器として内部に含むようにしてもよい。

図６の矢視Ａを示す図７に示すように、ＥＧＲクーラ５０４には、一方端が排気管７５４に接続されるＥＧＲパイプ（１）５６２の他方端が接続される。また、ＥＧＲクーラ５０４には、冷却水配管５５２あるいはフィン５５４に接触した後のＥＧＲガスが流通するＥＧＲパイプ（２）５６４の一方端が接続される。ＥＧＲパイプ（２）５６４の他方端は、ＥＧＲバルブ５０２に接続される。なお、ＥＧＲクーラ５０４は、ＥＧＲパイプ（１）５６２およびＥＧＲパイプ（２）５６４との接続部分を除いて、たとえば、シールあるいは溶接等を用いて密閉された構造となる。また、ＥＧＲパイプ（１）５６２およびＥＧＲパイプ（２）５６４から図１に示されるＥＧＲパイプ５００が構成される。

ＥＧＲパイプ（１）５６２およびＥＧＲパイプ（２）５６４の形状および構造は、ＥＧＲ制御の態様、エンジン７５０の振動あるいは想定され得る車両の外部環境の変化に基づいて、設計的あるいは実験的に適宜設定されればよく、特に限定されるものではない。

以上のような構造を有する本実施の形態に係る還流ガスの冷却装置であるＥＧＲクーラ５０４の作用について説明する。

ＥＧＲバルブ５０２の開度が略ゼロである場合には、エンジン７５０の作動により生じる排気ガスは、排気管７５４を流通して外部に排出される。エンジン７５０の作動状態に応じて、ＥＧＲバルブ５０２の開度が増加すると、排気ガスの一部は、還流ガスとしてＥＧＲパイプ５００を流通する。ＥＧＲパイプ５００を流通する還流ガスは、ラジエータ５５０のフィン５５４または冷却水配管５５２の一部に接触して流通する。そのため、還流ガスとフィン５５４または冷却水配管５５２内の冷却水とが熱交換するため、還流ガスの温度が低下することとなる。フィン５５４または冷却水配管５５２との熱交換により冷却された還流ガスは吸気管７５２に還流される。還流ガスが吸気管７５２に還流されると、燃焼が緩慢となり燃料温度が低下する。また、還流ガスが冷却されると、密度が高くなるため、より多くの排気ガスが吸気管７５２に還流されることとなる。これにより、エミッションの悪化の抑制および燃費の向上が図られる。

特に、エンジン７５０の暖機前あるいはエンジン７５０の軽負荷運転時においては、サーモスタット５１４は、冷却水がバイパス通路５２８を経由してエンジン７５０に流通するような切換状態となる。このとき、ラジエータ５５０の冷却水はエンジン７５０の冷却に用いられていないため、冷却水の温度はエンジン７５０から排出される冷却水の温度よりも低い。また、ラジエータ５５０には、多量の冷却水が貯留されている。したがって、還流ガスとの熱交換により、ラジエータ５５０内の冷却水が過熱状態となることもない。そのため、冷却効率は、エンジン７５０から排出される冷却水を用いて還流ガスを冷却する場合よりも高い。これにより、ＥＧＲクーラ５０４の出口における還流ガスの温度は低下する。

図８にＥＧＲクーラ５０４の出口温度と燃料消費率との関係を示す。図８において、縦軸が燃料消費率を示し、横軸がＥＧＲクーラ５０４の出口温度を示す。図８に示すように、ＥＧＲ率が大きい場合およびＥＧＲ率が小さい場合のいずれの場合も、ＥＧＲクーラ５０４の出口温度が低いほど燃料消費率が低くなる傾向にある。また、同じ出口温度であってもＥＧＲ率が大きいほど燃料消費率は低くなる傾向にある。すなわち、ＥＧＲクーラ５０４において還流ガスの温度をより低下させることにより、ＥＧＲ制御時の燃費の向上分（燃料消費率の低下分）が拡大することを意味する。なお、ＥＧＲ率は、還流ガスの流量と吸入空気量との比である。

また、図９にＥＧＲクーラ５０４の出口温度と点火時期との関係を示す。図９において、縦軸が進角側の点火時期を示し、横軸がＥＧＲクーラ５０４の出口温度を示す。図９に示すように、ＥＧＲ率が大きい場合およびＥＧＲ率が小さい場合のいずれの場合も、ＥＧＲクーラ５０４の出口温度が低いほど点火時期が進角側に移行する傾向にある。また、同じ出口温度であってもＥＧＲ率が大きいほど点火時期がより進角側に移行する傾向にある。したがって、ＥＧＲクーラ５０４において還流ガスの温度をより低下させることにより、点火時期がより進角側に移行されることとなる。

以上のようにして、本実施の形態に係る還流ガスの冷却装置によると、エンジンの暖機前あるいはエンジンの軽負荷運転時には、サーモスタットによりラジエータの冷却水がエンジンの冷却に用いられることがないため、ラジエータの冷却水の温度は、エンジンから排出される冷却水の温度と比較して低い。また、ラジエータは、エンジンの最も厳しい熱環境を想定して冷却水の貯留量等が設定されるため、ラジエータには、多量の冷却水が貯留されている。したがって、ラジエータにおいて還流ガスと冷却水との間で熱交換されたときに、冷却水が過熱状態となることなく、還流ガスを効率よく冷却することができる。

また、暖機後においては、エンジンの運転状態によっては、サーモスタットがラジエータを経由する流路に切り換えられるため、ラジエータ内の冷却水がウォータポンプの作動により循環されることとなる。このとき、ラジエータにおいて還流ガスと冷却水との間で熱交換されても、冷却水は循環しているため、過熱状態となることなく、還流ガスを効率よく冷却することができる。さらに、エンジンを循環する冷却回路を用いることにより、別途冷却回路を設ける必要がないため、部品点数の増加を抑制することができ、コストの上昇を抑制することができる。したがって、コストの上昇を抑制しつつ、排気ガス還流装置を流通する還流ガスを効率よく冷却する還流ガスの冷却装置を提供することができる。

さらに、ＥＧＲクーラが冷却水の下流側に形成されることにより、ラジエータの外部の空気との接触により冷却された冷却水を用いて還流ガスの温度を低下させることができる。そのため、エンジンから流通する冷却水を用いて還流ガスを冷却する場合と比較して、より多くの排気ガスをエンジンの吸気側に還流させることができる。そのため、エンジンから排出される排気ガス中のＮＯｘを低減することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本実施の形態に係るＥＧＲ装置が搭載された車両のエンジンシステム図である。 図１のＥＧＲ装置の拡大図である。 図２のＥＧＲバルブの拡大図である。 エンジンの冷却回路を示す図である。 本実施の形態におけるエンジンの冷却回路を示す図である。 本実施の形態に係る還流ガスの冷却装置であるＥＧＲクーラの構造を示す図である。 図６の矢視Ａを示す図である。 ＥＧＲクーラの出口における還流ガスの温度と燃料消費率との関係を示す図である。 ＥＧＲクーラの出口における還流ガスの温度と点火時期との関係を示す図である。

符号の説明

１００ アクセルペダル、１０２ アクセルポジションセンサ、２００ エアクリーナ、２０２ エアフローメータ、３００ スロットルバルブ、３０２ スロットルポジションセンサ、３０４ スロットルモータ、３０６ バキュームセンサ、４００ フューエルタンク、４０２ フューエルポンプ、４０４ チャコールキャニスタ、４０６ キャニスタバージ用ＶＳＶ、５００，５６２，５６４ ＥＧＲパイプ、５０２ ＥＧＲバルブ、５０２Ａ ステッピングモータ、５０２Ｂ リターンスプリング、５０２Ｃ ポペットバルブ、５０２Ｄ，５２２，５２４ 冷却水通路、５０４ ＥＧＲクーラ、５１４ サーモスタット、５１６ ウォータポンプ、５１８ バイパス通路、５５０ ラジエータ、５５４ 水温検知センサ、６００ 気流制御バルブ、６０２ 気流制御バルブ用ＶＳＶ、７００ 燃圧センサ、７０２ クランクポジションセンサ、７０４ ノックセンサ、７０６ エンジン水温センサ、７０８ カムポジションセンサ、７１０，７１２ 酸素センサ、７５０ エンジン、７５２ 吸気管、７５４ 排気管、８００ 高圧フューエルポンプ、８０２ ＶＶＴ用ＯＣＶ、８０４ 高圧フューエルインジェクタ、８０６ ＥＤＵ、８０８ イグナイタ一体式イグニッションコイル、９００，９０２ 三元触媒コンバータ、１０００ エンジンＥＣＵ。

Claims (3)

1. 内燃機関の排気ガスの一部を還流弁の開弁により再度前記内燃機関の吸気管に還流させる排気ガス還流装置に設けられる還流ガスの冷却装置であって、
   前記内燃機関の排気管と前記吸気管とを接続する還流通路と、
   前記内燃機関の内部を循環する冷却水が流通する複数の冷却水配管と、複数の前記冷却水配管のうち、隣接する冷却水配管に当接して設けられるフィンとからなるラジエータとを含み、
   前記還流通路は、前記還流ガスが前記フィンおよび前記冷却水配管のうちの少なくともいずれか一方の一部に接触して流通するように形成される、還流ガスの冷却装置。
2. 前記還流通路は、
   前記排気管に接続され、前記還流ガスが前記ラジエータに導入されるように形成される第１の還流ガス通路と、
   前記第１の還流ガス通路に接続され、前記フィンおよび前記冷却水配管のうちの少なくともいずれか一方の一部を他の部分から隔てるように形成される第２の還流ガス通路と、
   前記第２の還流ガス通路に接続され、前記第２還流ガス通路を通過した前記還流ガスが前記吸気管に還流されるように形成される第３の還流ガス通路とを含む、請求項１に記載の還流ガスの冷却装置。
3. 前記第２の還流ガス通路は、前記冷却水配管における冷却水の下流側に形成される、請求項２に記載の還流ガスの冷却装置。

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