JPH11257165A - 内燃機関の排気再循環装置用の冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 内燃機関の排気再循環装置用の冷却装置にお
いて、再循環される排気ガスの不必要な冷却を防止する
ことである。 【解決手段】 排気再循環装置の冷却媒体のための経路
（第三循環経路）と、経路内において冷却媒体を流動さ
せるための流動手段３と、所定機関回転数以上となった
時にだけ経路を開放する開放手段６、とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気再
循環装置用の冷却装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】排気ガスの主成分は不活性ガスであるた
めに、排気ガスの一部を気筒内へ再循環させることによ
り、不活性ガスの比較的大きな熱容量が最高燃焼温度を
低下させ、燃焼に際して発生するＮＯ_x 量を低減するこ
とができる。このために、内燃機関に排気系と吸気系と
を連通する排気再循環装置を設けることが公知である。

【０００３】再循環させる排気ガス量が多いほど、発生
するＮＯ_x 量を大幅に低減することができるために、再
循環させる排気ガスを冷却して多量の排気ガスの再循環
を可能にすることが提案されている。このための冷却装
置が、特開平６−２２９３２８号公報に開示されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述の排気再循環装置
用の冷却装置によれば、再循環させる排気ガスは常に冷
却されることになる。しかしながら、気筒内温度が低い
時に冷却された排気ガスが再循環されると、燃料が十分
に気化せずに燃焼が悪化し、多量の未燃燃料が排出され
ることとなる。もちろん、この時に排気ガスの再循環を
停止すると、ＮＯ _x の発生量が増加することになる。

【０００５】従って、本発明の目的は、再循環される排
気ガスの不必要な冷却を防止することができる内燃機関
の排気再循環装置用の冷却装置を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明による請求項１に
記載の内燃機関の排気再循環装置用の冷却装置は、排気
再循環装置の冷却媒体のための経路と、前記経路内にお
いて前記冷却媒体を流動させるための流動手段と、所定
機関回転数以上となった時にだけ前記経路を開放する開
放手段、とを具備することを特徴とする。

【０００７】また、本発明による請求項２に記載の内燃
機関の排気再循環装置用の冷却装置は、請求項１に記載
の冷却装置において、前記流動手段が内燃機関によって
駆動されるポンプであり、前記開放手段は、前記所定機
関回転数以上の時における前記ポンプの吐出圧力が作用
すると前記経路を開放する圧力弁であることを特徴とす
る。

【０００８】また、本発明による請求項３に記載の内燃
機関の排気再循環装置用の冷却装置は、請求項２に記載
の冷却装置において、前記冷却媒体及び前記ポンプは、
前記内燃機関の冷却系通路のための冷却媒体及びポンプ
と共用され、前記経路は、前記冷却媒体が所定温度以上
となると前記内燃機関の冷却系通路を開放するサーモス
タットを介して環状となる循環経路であることを特徴と
する。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は、本発明による排気再循環
装置用の冷却装置が取り付けられた内燃機関の冷却系を
示す概略図である。同図において、１は機関本体、２は
ラジエータ、３は機関本体１により駆動されるウォータ
ポンプ、４は排気再循環装置（図示せず）を冷却するた
めのクーラである。排気再循環装置は、一般的なもので
あり、排気系と吸気系とを連通する排気再循環通路と、
排気再循環通路に設けられた制御弁とを有している。制
御弁を閉弁することによって排気再循環は停止され、制
御弁を開弁することによって排気再循環は実施される。
クーラ４は、主に排気再循環通路を冷却して再循環させ
る排気ガスを冷却するものである。この内燃機関の冷却
系は、冷却水が循環する以下の三つの循環経路を有して
いる。

【００１０】第一循環経路は、ウォータポンプ３を介し
て主に機関本体１内を通り環状となっており、一点鎖線
の矢印によって冷却水の流れが示されている。また、第
二循環経路は、ウォータポンプ３及びサーモスタット５
を介して機関本体１及びラジエータ２を通り環状となっ
ており、点線の矢印によって冷却水の流れが示されてい
る。また、第三循環経路は、ウォータポンプ３及びサー
モスタット５及び圧力弁６を介してクーラ４及びラジエ
ータ２を通り環状となっており、実線の矢印によって冷
却水の流れが示されている。

【００１１】ウォータポンプ３は、第一及び第二及び第
三循環経路の共通部分に配置されている。サーモスタッ
ト５は、第二及び第三循環経路だけの共通部分に配置さ
れており、冷却水が所定温度未満の時には第二及び第三
循環経路を同時に閉鎖し、冷却水が所定温度以上の時に
は第二及び第三循環経路を同時に開放するものである。
また、圧力弁６は、第三循環経路における第一及び第二
循環経路との非共通部分に配置されており、冷却水が所
定圧力未満の時には第三循環経路だけを閉鎖し、冷却水
が所定圧力以上の時には第三循環経路だけを開放するも
のである。第一循環経路における第二及び第三循環経路
との非共通部分には絞り７が設けられている。

【００１２】このように構成された内燃機関の冷却系に
おいて、機関始動直後の機関冷間時には、冷却水が所定
温度未満であるために、サーモスタット５によって第二
及び第三循環経路は閉鎖されている。ウォータポンプ３
は、機関始動と同時に駆動されるために、この時には、
冷却水は、第一循環経路だけを循環し、ラジエータ２を
通過することなく機関本体１だけを通過する。こうして
内燃機関の早期暖機が実現される。

【００１３】その後、機関暖機が完了して冷却水が所定
温度以上となると、サーモスタット５は第二及び第三循
環経路を開放する。前述したように、第一循環経路にお
ける第二及び第三循環経路との非共通部分には絞り６が
設けられおり、第三循環経路における第一及び第二循環
経路との非共通部分には圧力弁６が配置されているため
に、この時には、冷却水は、主に第二循環経路を循環し
てラジエータ２及び機関本体１内を通過する。こうし
て、冷却水は、機関本体１を良好に冷却すると共に、そ
の後にラジエータ２によって冷却され、異常に高温とな
ることは防止される。

【００１４】図２は、排気再循環を実施するための機関
回転数及び機関負荷に対するマップである。同図におい
て、領域Ａは高負荷域であり、領域Ｂは低負荷高回転域
であり、領域Ｃは低負荷低回転域である。排気再循環
は、新気の一部に代えて排気ガスを気筒内へ供給するも
のであるために、ＮＯ_x の発生量を低減することはでき
るが、高い機関出力を得ることはできない。それによ
り、高い機関出力が必要な高負荷域Ａにおいては、前述
の制御弁を閉弁して排気再循環は停止される。

【００１５】また、低負荷高回転域Ｂは、高い機関出力
は必要なく、多量の排気ガスを再循環させてＮＯ_x の発
生量を大幅に低減することが好ましい。それにより、前
述の制御弁は開弁されて排気再循環が実施される。この
領域Ｂにおいては、比較的多量の燃料が噴射されるため
に燃焼によって気筒内温度は比較的高くなっている。そ
れにより、再循環させる排気ガスが冷却されていても、
噴射された燃料は十分に気化して良好な燃焼が実現され
る。

【００１６】低負荷低回転域Ｃは、高い機関出力は必要
とされないために、多量の排気ガスを再循環させること
は可能である。それにより、前述の制御弁は開弁されて
排気再循環が実施される。しかしながら、この時には、
比較的少量の燃料しか噴射されないために気筒内温度は
比較的低く、再循環される排気ガスが冷却されている
と、噴射された燃料が十分に気化せずに燃焼が悪化す
る。

【００１７】本実施形態の冷却系において、前述したよ
うに、機関暖機が完了すると、サーモスタット５が第二
循環経路と共に第三循環経路を開放するが、第三循環経
路には、圧力弁６が設けられているために、冷却水が所
定圧力以上とならないと、冷却水は、第三循環経路を循
環しない。

【００１８】ポンプ３は、内燃機関により駆動され、機
関回転数が高くなるほど吐出圧力が高くなるものであ
る。こうして、低回転域のポンプ３の吐出圧力は、冷却
水を所定圧力以上とせず、圧力弁６によって第三循環経
路は閉鎖されて冷却水がクーラ４を通過しないために、
排気再循環装置の冷却は行われない。それにより、排気
再循環が実施される低負荷低回転域Ｃにおいては、再循
環される排気ガスは冷却されず、燃焼が悪化することは
ない。

【００１９】また、高回転域となると、ポンプ３の吐出
圧力が上昇して冷却水は所定圧力以上となるために、圧
力弁６は第三循環経路を開放し、冷却水は、第二循環経
路に加えて第三循環経路を循環するようになる。それに
より、排気再循環が実施される低負荷高回転域Ｂにおい
ては、冷却水がクーラ４を通過し、排気再循環装置の冷
却が実施されるために、再循環される排気ガスは冷却さ
れて圧力が低下し、多量の排気ガスを気筒内へ供給する
ことが可能となる。

【００２０】本実施形態において、排気再循環装置のク
ーラ４へ冷却水を供給するためのポンプ３は、機関本体
へ冷却水を供給するポンプと共用されているが、これ
は、本発明を限定するものではなく、機関本体用の循環
経路及びポンプを独立して設けるようにしても良い。こ
うして、排気再循環装置用の冷却系を機関本体用の冷却
系と別にすれば、排気再循環装置の冷却媒体として、機
関本体用の冷却水以外の冷却用流体が使用可能である。
例えば、冷却媒体として大気を使用すれば、排気再循環
装置の冷却系の経路は循環経路とする必要はない。

【００２１】本実施形態において、機関冷間時は、サー
モスタット５によって第三循環経路が閉鎖され、内燃機
関の高回転域においても冷却水はクーラ４を通過せず、
再循環させる排気ガスは冷却されないようになってい
る。これは、機関冷間時の気筒内温度が機関暖機後に比
較して多少低いことに基づき、排気再循環が実施される
低負荷高回転域において、燃料の気化状態を改善するた
めである。しかしながら、この時には、冷却された排気
ガスが冷却されていても未燃燃料を多量に発生するほど
燃料の気化状態が悪くなって燃焼が悪化することはな
く、サーモスタット５を第三循環経路から省略すること
も可能である。また、第三循環経路は、サーモスタット
５とラジエータ２との間に接続するようにしてもよい。
それにより、第三循環経路内の冷却水は、ラジエータ２
によって冷却されないこととなるが、機関本体の冷却水
の量に比べて少量であるために冷却水全体が異常に高温
となることはない。ポンプ３の直上流側は、ポンプ３の
吸入によって圧力低下が発生するために、このような構
成によって、圧力弁６にはウォータポンプ３の直下流と
直上流との比較的大きな圧力差が作用することとなり、
圧力弁６の確実な開弁が可能となる。

【００２２】

【発明の効果】このように、本発明による内燃機関の排
気再循環装置用の冷却装置によれば、排気再循環装置の
冷却媒体のための経路と、経路内において冷却媒体を流
動させるための流動手段と、所定機関回転数以上となっ
た時にだけ経路を開放する開放手段、とを具備するため
に、気筒内温度が低くて冷却された排気ガスが再循環さ
れると燃料が十分に気化せずに燃焼が悪化する機関低回
転時には、再循環される排気ガスの不必要な冷却は実施
されない。

【００２３】また、本発明による請求項２に記載の内燃
機関の排気再循環装置用の冷却装置によれば、請求項１
に記載の冷却装置において、流動手段が内燃機関によっ
て駆動されるポンプであり、開放手段は、所定機関回転
数以上の時におけるポンプの吐出圧力が作用すると経路
を開放する圧力弁であるために、特に制御が必要なく前
述の効果を簡単な構成で自動的に実現することができ
る。

【００２４】また、本発明による請求項３に記載の内燃
機関の排気再循環装置用の冷却装置によれば、請求項２
に記載の冷却装置において、冷却媒体及びポンプは、内
燃機関の冷却系通路のための冷却媒体及びポンプと共用
されるために、非常に低コストで前述の構成を実現する
ことができる。さらに、経路は、冷却媒体が所定温度以
上となると内燃機関の冷却系通路を開放するサーモスタ
ットを介して環状となる循環経路であるために、サーモ
スタットによって機関冷間時にも再循環される排気ガス
の冷却が防止され、この時の燃料の気化状態を改善して
燃焼をさらに良好にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による排気再循環装置用の冷却装置が取
り付けられた内燃機関の冷却系を示す概略図である。

【図２】排気再循環を実施するためのマップである。

【符号の説明】

１…機関本体 ２…ラジエータ ３…ポンプ ４…クーラ ５…サーモスタット ６…圧力弁

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 排気再循環装置の冷却媒体のための経路
   と、前記経路内において前記冷却媒体を流動させるため
   の流動手段と、所定機関回転数以上となった時にだけ前
   記経路を開放する開放手段、とを具備することを特徴と
   する内燃機関の排気再循環装置用の冷却装置。
2. 【請求項２】 前記流動手段が内燃機関によって駆動さ
   れるポンプであり、前記開放手段は、前記所定機関回転
   数以上の時における前記ポンプの吐出圧力が作用すると
   前記経路を開放する圧力弁であることを特徴とする請求
   項１に記載の冷却装置。
3. 【請求項３】 前記冷却媒体及び前記ポンプは、前記内
   燃機関の冷却系通路のための冷却媒体及びポンプと共用
   され、前記経路は、前記冷却媒体が所定温度以上となる
   と前記内燃機関の冷却系通路を開放するサーモスタット
   を介して環状となる循環経路であることを特徴とする請
   求項２に記載の冷却装置。