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公開番号2025053984
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-07
出願番号2023163135
出願日2023-09-26
発明の名称内燃機関の冷却システム
出願人株式会社豊田自動織機
代理人弁理士法人岡田国際特許事務所
主分類F02M 26/33 20160101AFI20250331BHJP(燃焼機関;熱ガスまたは燃焼生成物を利用する機関設備)
要約【課題】既存の冷却配管の径の拡大を行うことなく、EGRクーラでの冷却水の沸騰の回避と、ターボチャージャへの冷却水の不足の回避とを両立できる内燃機関の冷却システムを提供する。
【解決手段】EGR配管H30と、EGR配管に設けられたEGR弁V2及びEGRクーラ30と、ターボチャージャ20と、冷却水をターボチャージャへ導く第1配管H11と、ターボチャージャから吐出された冷却水をEGRクーラへ導く第2配管H12と、一方端が第1配管に接続されて他方端が第2配管に接続されたバイパス配管H14と、バイパス配管に設けられたバイパス弁V1と、バイパス弁とEGR弁を制御する制御装置80とを有し、制御装置は冷却水の温度が閾値温度以上の場合、EGR配管を流れるEGRガスを減量または停止させるようにEGR弁を制御し、EGR弁の開度に応じて、バイパス配管を流れる冷却水を減量または停止させるようにバイパス弁を制御する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
内燃機関の冷却システムであって、
前記内燃機関の排気の一部を吸気に戻すＥＧＲ配管と、
前記ＥＧＲ配管に設けられて前記ＥＧＲ配管の開度を調節するＥＧＲ弁と、
前記ＥＧＲ配管に設けられて前記ＥＧＲ配管内を流れるＥＧＲガスの温度を下げるＥＧＲクーラと、
ターボチャージャと、
冷却水を前記ターボチャージャへ導く第１配管と、
前記ターボチャージャから吐出された冷却水を前記ＥＧＲクーラへ導く第２配管と、
一方端が前記第１配管に接続されて他方端が前記第２配管に接続されたバイパス配管と、
前記バイパス配管に設けられて前記バイパス配管の開度を調節するバイパス弁と、
前記バイパス弁と前記ＥＧＲ弁を制御する制御装置と、
を有し、
前記制御装置は、
冷却水の温度が閾値温度以上の場合、前記ＥＧＲ配管内を流れる前記ＥＧＲガスを減量または停止させるように前記ＥＧＲ弁を制御して、前記ＥＧＲ弁の開度に応じて、前記バイパス配管内を流れる冷却水を減量または停止させるように前記バイパス弁を制御する、
内燃機関の冷却システム。
続きを表示（約 650 文字）【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の冷却システムであって、
前記閾値温度は、１００℃以上の温度に設定されている、
内燃機関の冷却システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載の内燃機関の冷却システムであって、
前記制御装置は、
前記内燃機関への燃料噴射制御を行っており、
冷却水の温度が前記閾値温度以上の場合、前記内燃機関の負荷を低減するように燃料噴射量を低減する、
内燃機関の冷却システム。
【請求項４】
請求項１または２に記載の内燃機関の冷却システムであって、
前記内燃機関における冷却水の吐出口の近傍には冷却水の温度を検出する第１温度検出装置が設けられ、前記ＥＧＲクーラにおける冷却水の流入口の近傍には冷却水の温度を検出する第２温度検出装置が設けられ、前記ＥＧＲクーラにおける冷却水の吐出口の近傍には冷却水の温度を検出する第３温度検出装置が設けられており、
前記制御装置は、
前記第１温度検出装置を用いて検出した第１冷却水温度が前記閾値温度未満の場合は、前記第２温度検出装置を用いて検出した第２冷却水温度と前記第３温度検出装置を用いて検出した第３冷却水温度とに基づいて前記ＥＧＲクーラ内で冷却水が沸騰するか否かを予測し、沸騰しないと予測した場合は前記バイパス配管内を流れる冷却水を減量または停止させるように前記バイパス弁を制御する、
内燃機関の冷却システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の冷却システムに関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
内燃機関を搭載した車両は、小型・軽量の内燃機関でより大きな出力を得るためのターボチャージャや、排気ガス中のＮＯｘ等の発生量を抑制するために排気の一部を吸気に戻すＥＧＲシステムを搭載している。ターボチャージャは、排気ガスのエネルギーを利用してタービンを回転駆動することと、タービンの回転数が非常に高速であることにより高温になるので、充分な冷却が必要である。またＥＧＲシステムは、例えば排気マニホルドから吸気管へ接続されるＥＧＲ配管と、ＥＧＲ配管に設けられるＥＧＲクーラとＥＧＲ弁とを有している。ＥＧＲ配管内を流れるＥＧＲガスは、排気マニホルドからの非常に高温の排気ガスであり、ＥＧＲクーラにて温度を下げられてＥＧＲ弁の開度で流量が調整される（制御装置にて開度が調整される）。なお、ＥＧＲクーラとＥＧＲ弁には、非常に高温のＥＧＲガスが流れるので、充分な冷却が必要である。このため、冷却水を循環させてターボチャージャ、ＥＧＲクーラ、ＥＧＲ弁を冷却する冷却システムが構築されている。
【０００３】
例えば特許文献１には、電動アシストターボチャージャとＥＧＲクーラへの冷却水を循環させる専用の冷却水経路を備えた電動アシストターボチャージャの冷却装置が開示されている。当該冷却水経路は、サブラジエータ、冷却水ポンプ、電動アシストターボチャージャ、ＥＧＲクーラを経由してサブラジエータに戻る経路が構築されている。そして一方端が電動アシストターボチャージャの上流側に接続されて他方端が電動アシストターボチャージャの下流側に接続されたバイパス配管が設けられ、バイパス配管にはバイパス配管を開閉するバイパス弁が設けられている。また電動アシストターボチャージャには、電動モータのステータの温度を検出するステータ温度センサが設けられている。制御装置は、電動アシストターボチャージャを駆動してステータの温度が高くなった場合にはバイパス弁を閉じて冷却水を電動アシストターボチャージャへ導いている。また電動アシストターボチャージャの駆動を停止してステータの温度が低くなった場合にはバイパス弁を開いてより多くの冷却水をバイパス配管に流してＥＧＲクーラの冷却能力を高めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１２－０９７６１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＥＧＲクーラが設けられたＥＧＲ配管には、内燃機関の排気ガスの一部が流れ、内燃機関が高回転・高負荷で運転された際には、非常に高温の排気ガスが流れる場合がある。このような高温の排気ガスがＥＧＲ配管に長時間流れた場合、ＥＧＲクーラを冷却する冷却水が沸騰してＥＧＲクーラの冷却能力が低下する可能性がある。
【０００６】
特許文献１に開示の技術は、ＥＧＲクーラに導かれた冷却水の沸騰について考慮がなされておらず、例えば内燃機関が高回転・高負荷で電動アシストターボチャージャが駆動された場合、バイパス弁が閉じられる。この場合、電動アシストターボチャージャを冷却して高温となった冷却水がＥＧＲクーラに供給されることになり、ＥＧＲクーラに供給された冷却水が沸騰してＥＧＲクーラの冷却能力が低下する可能性がある。
【０００７】
また、ＥＧＲクーラへの冷却水の沸騰を回避するために、ＥＧＲクーラへの冷却配管の径を大きくすると、内燃機関及び内燃機関の周囲の種々の部品の設計変更と信頼性試験等の手間と時間がかかるのであまり好ましくない。また、ターボチャージャをバイパスするバイパス配管を設けることでＥＧＲクーラをより冷却してＥＧＲクーラでの冷却水の沸騰を回避できるが、ターボチャージャへの冷却水が減量されるのでターボチャージャが冷却不足となってオイルコーキング等が発生する懸念がある。従って、ＥＧＲクーラでの冷却水の沸騰の回避と、ターボチャージャへの冷却水の不足の回避とを両立させるために、パイバス配管を流れる冷却水の流量を調整するバイパス弁を設けて、より適切にバイパス弁を制御する必要がある。
【０００８】
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、既存の冷却配管の径の拡大を行うことなく、ＥＧＲクーラでの冷却水の沸騰の回避と、ターボチャージャへの冷却水の不足の回避とを両立できる内燃機関の冷却システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、第１の発明は、内燃機関の冷却システムであって、前記内燃機関の排気の一部を吸気に戻すＥＧＲ配管と、前記ＥＧＲ配管に設けられて前記ＥＧＲ配管の開度を調節するＥＧＲ弁と、前記ＥＧＲ配管に設けられて前記ＥＧＲ配管内を流れるＥＧＲガスの温度を下げるＥＧＲクーラと、ターボチャージャと、冷却水を前記ターボチャージャへ導く第１配管と、前記ターボチャージャから吐出された冷却水を前記ＥＧＲクーラへ導く第２配管と、一方端が前記第１配管に接続されて他方端が前記第２配管に接続されたバイパス配管と、前記バイパス配管に設けられて前記バイパス配管の開度を調節するバイパス弁と、前記バイパス弁と前記ＥＧＲ弁を制御する制御装置と、を有する。そして前記制御装置は、冷却水の温度が閾値温度以上の場合、前記ＥＧＲ配管内を流れる前記ＥＧＲガスを減量または停止させるように前記ＥＧＲ弁を制御して、前記ＥＧＲ弁の開度に応じて、前記バイパス配管内を流れる冷却水を減量または停止させるように前記バイパス弁を制御する、内燃機関の冷却システムである。
【００１０】
次に、第２の発明は、上記第１の発明に係る内燃機関の冷却システムであって、前記閾値温度は、１００℃以上の温度に設定されている、内燃機関の冷却システムである。
（【００１１】以降は省略されています）

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