JP2008115774A - Engine cooling apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an engine cooling apparatus that can prevent boiling of cooling water near an exhaust heat recovery device exposed to a high temperature state even after engine shutdown, in an engine with an exhaust heat recovery device. <P>SOLUTION: The engine cooling apparatus includes a first circulating flow passage 11 that allows a coolant to circulate between an engine 10 and an exhaust heat recovery device 20, a second circulating flow passage 12 that allows a coolant to circulate between an engine 10 and a radiator 30, and a pump 13 for transporting the coolant that circulates between the first circulating flow passage 11 and the second circulating flow passage 12, wherein after the shutdown of the engine 10, a controller 14 is provided for driving the pump 13 depending on an internal environment of the exhaust heat recovery device 20. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、エンジンと排気熱回収器およびラジエータとの間で冷媒を循環させるエンジン冷却装置に関する。   The present invention relates to an engine cooling device that circulates refrigerant between an engine, an exhaust heat recovery device, and a radiator.

自動車等に搭載されるエンジンの冷却は、一般にエンジンとラジエータとの間において冷媒（例えば、冷却水）を循環させることによって行われる。
ところが、例えば、高負荷をかけていたエンジンを停止させると、エンジンの余熱によりエンジン内部の冷却水の温度が上昇して沸騰することがある。そこで、このような冷却水の沸騰を防止するため、エンジンとラジエータとの間の循環流路にサーモスタット弁を設け、エンジン停止後もエンジンとラジエータとの間で冷却水の循環を可能にした冷却装置があった（例えば、特許文献１を参照）。
特許文献１の冷却装置は、エンジンの停止後に冷却水が設定温度以上になると、電磁アクチュエータによってサーモスタット弁を強制開弁させ、ラジエータ側の比較的低温の冷却水を自然対流によってエンジン側の循環流路に導入している。 Cooling of an engine mounted on an automobile or the like is generally performed by circulating a refrigerant (for example, cooling water) between the engine and a radiator.
However, for example, when an engine that has been subjected to a high load is stopped, the temperature of the cooling water inside the engine may rise due to the residual heat of the engine and boil. Therefore, in order to prevent such boiling of the cooling water, a thermostat valve is provided in the circulation flow path between the engine and the radiator, and the cooling water can be circulated between the engine and the radiator even after the engine is stopped. There was a device (see, for example, Patent Document 1).
In the cooling device of Patent Document 1, when the cooling water reaches a set temperature or higher after the engine is stopped, the thermostat valve is forcibly opened by an electromagnetic actuator, and the relatively low-temperature cooling water on the radiator side is circulated on the engine side by natural convection. It is introduced on the road.

また、冷却水の沸騰を防止する他の対策として、エンジン停止後も冷却水の循環を行えるように、エンジンの駆動状態とは独立して動作可能な電動式のウォーターポンプを採用した冷却装置があった（例えば、特許文献２を参照）。
特許文献２の冷却装置は、エンジンの冷却水出口近傍における冷却水の温度をエンジンの動作中から停止後にかけて検知し、その温度変化等に基づいて電動式ウォーターポンプを駆動している。また、エンジンとラジエータとの循環流路にサーモスタット弁を設け、冷却水の温度が高いときにサーモスタット弁を開弁してラジエータ側の比較的低温の冷却水がエンジン側に循環するように構成されている。 As another measure to prevent boiling of the cooling water, there is a cooling device that employs an electric water pump that can operate independently of the engine drive state so that the cooling water can be circulated even after the engine is stopped. (For example, see Patent Document 2).
The cooling device of Patent Document 2 detects the temperature of the cooling water in the vicinity of the cooling water outlet of the engine from when the engine is operating to after it is stopped, and drives the electric water pump based on the temperature change or the like. In addition, a thermostat valve is provided in the circulation path between the engine and the radiator, and when the temperature of the cooling water is high, the thermostat valve is opened so that the relatively low-temperature cooling water on the radiator side circulates to the engine side. ing.

一方、最近では排気熱回収器付きのエンジンが実用化されている。このような排気熱回収器付きのエンジンを搭載した自動車においては、エンジンから発生する熱をエンジン冷却水によって回収し、車内の暖房等に有効利用することが行われている（例えば、特許文献３を参照）。
特許文献３の排気熱回収器付きのエンジンは、エンジンから排出される排気ガスと冷却水とを排気熱回収器にそれぞれ導入し、当該排気熱回収器内で熱交換を行うことによって高温の排気ガスから熱回収を行っている。 On the other hand, recently, an engine with an exhaust heat recovery device has been put into practical use. In an automobile equipped with such an engine with an exhaust heat recovery device, heat generated from the engine is recovered by engine cooling water and effectively used for heating the inside of the vehicle (for example, Patent Document 3). See).
The engine with an exhaust heat recovery device of Patent Document 3 introduces exhaust gas and cooling water discharged from the engine into the exhaust heat recovery device, respectively, and performs heat exchange in the exhaust heat recovery device, thereby causing high-temperature exhaust. Heat recovery from gas.

特開平９−１９５７６８号公報（図１）JP-A-9-195768 (FIG. 1) 特開２００５−９０２３６号公報（図１）Japanese Patent Laying-Open No. 2005-90236 (FIG. 1) 特開２００６−１９２９５０号公報（図１）JP 2006-192950 A (FIG. 1)

特許文献１の冷却装置は、ウォーターポンプとして機械式のものを使用している。このため、エンジン停止とともにウォーターポンプも停止する。従って、エンジンの停止後は、サーモスタット弁が強制開弁されるものの冷却水は自然循環されるに過ぎないため、冷却性能は著しく低下する。このため、エンジン停止後の冷却水の沸騰を確実に防止することは困難である。
また、サーモスタット弁に強制開弁用の電磁アクチュエータを組み込んでいるため、構成が複雑になるとともにコストアップにもなる。 The cooling device of Patent Document 1 uses a mechanical device as a water pump. For this reason, a water pump also stops with an engine stop. Therefore, after the engine is stopped, the thermostat valve is forcibly opened, but the cooling water is only naturally circulated, so that the cooling performance is significantly reduced. For this reason, it is difficult to reliably prevent boiling of the cooling water after the engine is stopped.
Further, since the electromagnetic actuator for forced opening is incorporated in the thermostat valve, the configuration becomes complicated and the cost is increased.

特許文献２の冷却装置は、電動式ウォーターポンプを採用しているため、上記特許文献１の冷却装置とは異なりエンジン停止後も冷却水を循環させることができる。
しかし、この電動式ウォーターポンプはエンジンの冷却水出口近傍における冷却水の温度に基づいて動作するものであるため、例えば、エンジンから離間した位置に排気熱回収器を設けた場合では、当該排気熱回収器の近傍の冷却水が高温状態である場合でもそれを検知することができない。そのため、排気熱回収器付近の冷却水が沸騰しても電動式ウォーターポンプは動作せず、さらにサーモスタット弁も開弁しないことから、ラジエータ側の比較的低温の冷却水を排気熱回収器にまで循環させることができない。 Since the cooling device of Patent Document 2 employs an electric water pump, unlike the cooling device of Patent Document 1, the cooling water can be circulated even after the engine is stopped.
However, since this electric water pump operates based on the temperature of the coolant near the coolant outlet of the engine, for example, when an exhaust heat recovery device is provided at a position away from the engine, the exhaust heat Even when the cooling water in the vicinity of the collector is in a high temperature state, it cannot be detected. Therefore, even if the cooling water near the exhaust heat recovery device boils, the electric water pump does not operate, and the thermostat valve does not open, so the relatively low-temperature cooling water on the radiator side reaches the exhaust heat recovery device. It cannot be circulated.

特許文献３の排気熱回収器付きのエンジンは、例えば、高外気温時などの排気熱の回収が不要な場合において、排気熱回収器内の冷却水を外部に設けた水タンクに移して排気熱回収器内を空気雰囲気とすることで、排気ガスから冷却水への熱伝達を防止している。
ところが、排気熱の回収が不要な場合でも、排気熱回収器に蓄積される熱をある程度排除しなければ配管が加熱するなどして故障の原因となることがある。このため、特許文献３のように排気熱回収器の内部から冷却水を抜き取ることはエンジンの耐久性の点において好ましくない。
また、排気熱回収器とは別に水タンクを設けることは、スペース面およびコスト面からも好ましくない。 The engine with an exhaust heat recovery device of Patent Document 3 is exhausted by transferring the cooling water in the exhaust heat recovery device to a water tank provided outside when exhaust heat recovery is unnecessary, for example, at high outside temperatures. By making the inside of the heat recovery device an air atmosphere, heat transfer from the exhaust gas to the cooling water is prevented.
However, even when exhaust heat recovery is unnecessary, piping may heat up and cause failure unless heat accumulated in the exhaust heat recovery device is removed to some extent. For this reason, it is not preferable in terms of engine durability to extract the cooling water from the exhaust heat recovery device as in Patent Document 3.
In addition, it is not preferable from the viewpoint of space and cost to provide a water tank separately from the exhaust heat recovery device.

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、排気熱回収器付きのエンジンにおいて、エンジン停止後も高温状態に曝される排気熱回収器付近の冷却水が沸騰することを防止できるエンジン冷却装置を提供する点にある。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to boil cooling water in the vicinity of an exhaust heat recovery unit that is exposed to a high temperature state even after the engine is stopped in an engine with an exhaust heat recovery unit. This is to provide an engine cooling device that can prevent this.

本発明に係るエンジン冷却装置の特徴構成は、エンジンと排気熱回収器およびラジエータとの間で冷媒を循環させるエンジン冷却装置であって、前記エンジンと前記排気熱回収器との間に前記冷媒を流通させる第１循環流路と、前記エンジンと前記ラジエータとの間に前記冷媒を流通させる第２循環流路と、前記第１循環流路及び前記第２循環流路を流通する冷媒を搬送するポンプとを備え、前記エンジンの停止後、前記排気熱回収器の内部環境に応じて前記ポンプを駆動させる制御部を設けたことにある。   A characteristic configuration of an engine cooling device according to the present invention is an engine cooling device that circulates a refrigerant between an engine, an exhaust heat recovery unit, and a radiator, and the refrigerant is disposed between the engine and the exhaust heat recovery unit. A first circulation channel that circulates, a second circulation channel that circulates the refrigerant between the engine and the radiator, and a refrigerant that circulates through the first circulation channel and the second circulation channel are conveyed. And a control unit that drives the pump in accordance with the internal environment of the exhaust heat recovery unit after the engine is stopped.

エンジンから排出される排気ガスの熱を回収するために使用される排気熱回収器は、エンジン動作中に高温状態に曝される。この高温状態はエンジン停止後もしばらくの間継続する。このため、排気熱回収器の内部に残存する冷媒は、エンジン停止後においても沸騰し易い状態となっている。
そこで、本構成のエンジン冷却装置では、エンジン停止後においてエンジンＥＣＵ等の制御部が排気熱回収器の内部環境に応じてポンプを駆動できるように構成してある。
ここで、「内部環境」とは排気熱回収器の内部の物理的性質または物理的状態のことをいい、排気熱回収器の内部を通る冷媒の温度や蒸気圧、排気熱回収器の内部を通る排気ガスの温度等で表わされる。
例えば、排気熱回収器の内部の物理的状態が所定の状態を超えることにより冷媒が沸騰状態になったことを制御部が認識すると、エンジン停止後であっても制御部はポンプを駆動させ、あるいは駆動を継続して第１循環流路に冷媒を循環させる。これにより、排気熱回収器に高温の冷媒が滞留することがない。従って、排気熱回収器の内部において冷媒が局所的に沸騰状態となることを防止することができる。 An exhaust heat recovery device used to recover the heat of exhaust gas exhausted from the engine is exposed to high temperatures during engine operation. This high temperature state continues for a while after the engine stops. For this reason, the refrigerant remaining inside the exhaust heat recovery unit is in a state where it easily boils even after the engine is stopped.
Therefore, the engine cooling device of this configuration is configured such that the control unit such as the engine ECU can drive the pump according to the internal environment of the exhaust heat recovery device after the engine is stopped.
Here, the “internal environment” refers to the physical properties or physical state inside the exhaust heat recovery unit. The temperature and vapor pressure of the refrigerant that passes through the exhaust heat recovery unit, and the exhaust heat recovery unit It is expressed by the temperature of exhaust gas passing through.
For example, when the control unit recognizes that the refrigerant has boiled due to the internal physical state of the exhaust heat recovery unit exceeding a predetermined state, the control unit drives the pump even after the engine is stopped. Alternatively, the driving is continued and the refrigerant is circulated through the first circulation channel. As a result, the high-temperature refrigerant does not stay in the exhaust heat recovery device. Therefore, it is possible to prevent the refrigerant from locally boiling in the exhaust heat recovery device.

本発明に係るエンジン冷却装置において、前記内部環境の検知手段として冷媒温度センサを設け、当該冷媒温度センサからの出力情報に基づいて前記制御部が前記ポンプの駆動を制御することも可能である。   In the engine cooling device according to the present invention, a refrigerant temperature sensor may be provided as the internal environment detection means, and the control unit may control driving of the pump based on output information from the refrigerant temperature sensor.

本構成のエンジン冷却装置であれば、内部環境の検知手段として設けた冷媒温度センサ（例えば、水温センサ）が、例えば排気熱回収器の内部の冷媒温度が所定値以上に達したことを検知し、この冷媒温度に関する出力情報を制御部に伝達する。これにより、制御部は排気熱回収器の内部において冷媒が沸騰状態となったことを認識し、制御部が、ポンプ、あるいはポンプおよび制御弁を制御することにより、排気熱回収器側に冷媒を循環させることができる。   In the engine cooling device of this configuration, a refrigerant temperature sensor (for example, a water temperature sensor) provided as an internal environment detection unit detects that the refrigerant temperature inside the exhaust heat recovery device has reached a predetermined value or more, for example. The output information related to the refrigerant temperature is transmitted to the control unit. As a result, the control unit recognizes that the refrigerant has boiled inside the exhaust heat recovery unit, and the control unit controls the pump or the pump and the control valve so that the refrigerant is supplied to the exhaust heat recovery unit side. It can be circulated.

本発明に係るエンジン冷却装置において、前記内部環境の検知手段として排気温度センサを設け、当該排気温度センサからの出力情報に基づいて前記制御部が前記ポンプの駆動を制御することも可能である。   In the engine cooling apparatus according to the present invention, an exhaust temperature sensor may be provided as the internal environment detection means, and the control unit may control driving of the pump based on output information from the exhaust temperature sensor.

本構成のエンジン冷却装置であれば、内部環境の検知手段として設けた排気温度センサが、例えばエンジンから排出される排気ガスの温度が所定値以上に達したことを検知し、この排気温度に関する出力情報を制御部に伝達する。これにより、制御部は排気熱回収器の内部において冷媒が沸騰状態となったことを認識し、制御部が、ポンプ、あるいはポンプおよび制御弁を制御することにより、排気熱回収器側に冷媒を循環させることができる。   In the case of the engine cooling device of this configuration, an exhaust temperature sensor provided as a means for detecting the internal environment detects, for example, that the temperature of exhaust gas exhausted from the engine has reached a predetermined value or more, and outputs related to the exhaust temperature. Information is transmitted to the control unit. As a result, the control unit recognizes that the refrigerant has boiled inside the exhaust heat recovery unit, and the control unit controls the pump or the pump and the control valve so that the refrigerant is supplied to the exhaust heat recovery unit side. It can be circulated.

本発明に係るエンジン冷却装置において、前記内部環境に関連したエンジン動作履歴情報を取得する情報取得部を設け、当該情報取得部からの前記エンジン動作履歴情報に基づいて前記制御部が前記ポンプの駆動を制御することも可能である。   In the engine cooling device according to the present invention, an information acquisition unit that acquires engine operation history information related to the internal environment is provided, and the control unit drives the pump based on the engine operation history information from the information acquisition unit. It is also possible to control.

本構成のエンジン冷却装置では、情報取得部が内部環境に関連したエンジン動作履歴情報を取得する。ここで、「エンジン動作履歴情報」には、運転履歴やエンジン回転数等が挙げられる。このエンジン動作履歴情報に基づいて、制御部は排気熱回収器の内部において冷媒が沸騰状態となっているか否かを判断する。この結果を受けて、制御部が、ポンプ、あるいはポンプおよび制御弁を制御することにより、排気熱回収器側に冷媒を循環させることができる。   In the engine cooling device of this configuration, the information acquisition unit acquires engine operation history information related to the internal environment. Here, the “engine operation history information” includes an operation history, an engine speed, and the like. Based on the engine operation history information, the control unit determines whether or not the refrigerant is boiling in the exhaust heat recovery device. In response to this result, the control unit can circulate the refrigerant to the exhaust heat recovery device side by controlling the pump or the pump and the control valve.

本発明に係るエンジン冷却装置において、前記エンジンの停止後における前記ポンプの駆動時に、前記第２循環流路における前記冷媒の循環量を調節する制御弁を設けることも可能である。   In the engine cooling apparatus according to the present invention, it is possible to provide a control valve that adjusts the circulation amount of the refrigerant in the second circulation passage when the pump is driven after the engine is stopped.

上述したように、エンジンＥＣＵ等の制御部が排気熱回収器の内部環境に応じてポンプを駆動し、第１循環流路に冷媒を循環させることによって、エンジン停止後においても排気熱回収器の内部で冷媒が局所的に沸騰状態となることを防止することができる。ところが、前記第１循環流路はエンジンと排気熱回収器との間に冷媒を流通させる流路であるため、第１循環流路を流通する冷媒は比較的熱を蓄積し易い。
そこで、本構成のエンジン冷却装置では、エンジン停止後におけるポンプの駆動時に、第２循環流路における冷媒の循環量を調節する制御弁を設けている。第２循環流路はエンジンとラジエータとの間に冷媒を流通させる流路であるため、第２循環流路内の冷媒は蓄積した熱をラジエータにおいて放出することができる。
従って、エンジン停止後におけるポンプの駆動時に、制御弁を開状態に調節してラジエータを通過した第２循環流路内の比較的温度の低い冷媒を、第１循環流路を介して排気熱回収器に導入し、排気熱の冷却効率を向上させることができる。これにより、排気熱回収器の内部において冷媒が局所的に沸騰状態となることを、より確実に防止することができる。 As described above, the control unit such as the engine ECU drives the pump according to the internal environment of the exhaust heat recovery device and circulates the refrigerant in the first circulation flow path, so that the exhaust heat recovery device can be operated even after the engine is stopped. It is possible to prevent the refrigerant from boiling locally inside. However, since the first circulation channel is a channel through which the refrigerant flows between the engine and the exhaust heat recovery device, the refrigerant flowing through the first circulation channel is relatively easy to accumulate heat.
Therefore, the engine cooling device of this configuration is provided with a control valve that adjusts the circulation amount of the refrigerant in the second circulation channel when the pump is driven after the engine is stopped. Since the second circulation channel is a channel through which the refrigerant flows between the engine and the radiator, the refrigerant in the second circulation channel can release the accumulated heat in the radiator.
Therefore, when the pump is driven after the engine is stopped, the refrigerant having a relatively low temperature in the second circulation passage that has passed through the radiator by adjusting the control valve to the open state is recovered through the first circulation passage. The cooling efficiency of exhaust heat can be improved. Thereby, it can prevent more reliably that a refrigerant | coolant will be in a boiling state locally in an exhaust heat recovery device.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、本発明は以下の実施形態および図面に記載される構成に限定されるものではなく、これらと均等な構成も含み得る。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to the structure described in the following embodiment and drawing, The structure equivalent to these can also be included.

図１は、本発明のエンジン冷却装置１００の一実施形態を示す概略構成図である。このエンジン冷却装置１００により、エンジン１０と排気熱回収器２０およびラジエータ３０との間で冷媒を循環させることができる。従って、エンジン１０は水冷式エンジンとする。
排気熱回収器２０は、エンジン１０から排出される高温の排気ガスから熱を回収する装置である。排気熱回収器２０には高温の排気ガスが通過する排気管２４及びエンジン１０の冷却水が通過する後述の第２循環流路１１が通されており、排気熱回収器２０の内部において排気ガスと冷却水との間で熱交換が行われるように構成されている。排気熱回収器２０で回収された熱は、例えば車内の暖房等に利用される。
ラジエータ３０は、ファン３１を備えた従来公知のものを採用することができる。ファン３１は、後述する制御手段１４によって適宜動作するように制御される。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of an engine cooling device 100 of the present invention. With this engine cooling device 100, the refrigerant can be circulated between the engine 10, the exhaust heat recovery device 20, and the radiator 30. Therefore, the engine 10 is a water-cooled engine.
The exhaust heat recovery unit 20 is a device that recovers heat from the high-temperature exhaust gas discharged from the engine 10. The exhaust heat recovery unit 20 is passed through an exhaust pipe 24 through which high-temperature exhaust gas passes and a second circulation passage 11 (to be described later) through which cooling water of the engine 10 passes, and the exhaust gas is exhausted inside the exhaust heat recovery unit 20. Heat exchange is performed between the cooling water and the cooling water. The heat recovered by the exhaust heat recovery device 20 is used for heating the inside of the vehicle, for example.
A conventionally well-known thing provided with the fan 31 can be employ | adopted for the radiator 30. FIG. The fan 31 is controlled so as to operate appropriately by the control means 14 described later.

エンジン冷却装置１００は、第１循環流路１１と、第２循環流路１２と、ウォーターポンプ（ポンプの一例）１３とを備える。またエンジン冷却装置１００には、ウォーターポンプ１３の動作を制御する制御部１４が設けられている。   The engine cooling device 100 includes a first circulation channel 11, a second circulation channel 12, and a water pump (an example of a pump) 13. The engine cooling device 100 is provided with a control unit 14 that controls the operation of the water pump 13.

第１循環流路１１は、エンジン１０と排気熱回収器２０との間に冷却水（冷媒の一例）を流通させる流路である。第１循環流路１１は、エンジン１０から排気熱回収器２０に向かう第１往路１１ａと、排気熱回収器２０からエンジン１０に戻る第１復路１１ｂとによって構成される。第１往路１１ａと第１復路１１ｂとの間には必要に応じて、回収した熱を利用して車内を暖房するためのヒータ２３が設けられる。   The first circulation channel 11 is a channel through which cooling water (an example of a refrigerant) flows between the engine 10 and the exhaust heat recovery device 20. The first circulation flow path 11 is configured by a first forward path 11 a from the engine 10 toward the exhaust heat recovery unit 20 and a first return path 11 b from the exhaust heat recovery unit 20 to the engine 10. A heater 23 is provided between the first forward path 11a and the first return path 11b as needed to heat the interior of the vehicle using the recovered heat.

第２循環流路１２は、エンジン１０とラジエータ３０との間に冷却水を流通させる流路である。第２循環流路１２は、エンジン１０からラジエータ３０に向かう第２往路１２ａと、ラジエータ３０からエンジン１０に戻る第２復路１２ｂとによって構成される。第２往路１２ａと第２復路１２ｂとの間にはバイパス路１２ｃが設けられる。バイパス路１２ｃと第２復路１２ｂとの接続部には第２循環流路１２を流通する冷却水の循環量を調節するための制御弁４０が設けられる。この制御弁４０としては、例えば温度によって弁開度が変化するサーモスタット弁が採用される。また、制御弁４０には温度に関係なく開弁させるための強制開弁機構（図示せず）も設けられる。強制開弁機構は、サーモスタット弁の弁体を駆動するためのワックスを加熱するヒータとしたり、弁体を直接駆動するアクチュエータとすることができる。
制御弁４０が開状態にあると、エンジン１０から排出された高温の冷却水は一部がバイパス路１２ｃを通過するが、残りは第２往路１２ａを通ってラジエータ３０に導入される。ラジエータ３０で熱を放出した冷却水は、第２復路１２ｂを通ってエンジン１０に戻る。制御弁４０が閉状態にあると、エンジン１０から排出された高温の冷却水は第２往路１２ａを通過することなく全部がバイパス路１２ｃを経由してエンジン１０に戻る。 The second circulation flow path 12 is a flow path for circulating cooling water between the engine 10 and the radiator 30. The second circulation flow path 12 is configured by a second forward path 12 a from the engine 10 toward the radiator 30 and a second return path 12 b from the radiator 30 to the engine 10. A bypass path 12c is provided between the second forward path 12a and the second return path 12b. A control valve 40 for adjusting the circulation amount of the cooling water flowing through the second circulation passage 12 is provided at a connection portion between the bypass passage 12c and the second return passage 12b. As the control valve 40, for example, a thermostat valve whose valve opening varies with temperature is employed. The control valve 40 is also provided with a forced valve opening mechanism (not shown) for opening regardless of the temperature. The forced valve opening mechanism can be a heater for heating wax for driving the valve body of the thermostat valve, or an actuator for directly driving the valve body.
When the control valve 40 is in the open state, a part of the high-temperature cooling water discharged from the engine 10 passes through the bypass path 12c, but the rest is introduced into the radiator 30 through the second forward path 12a. The cooling water that has released heat from the radiator 30 returns to the engine 10 through the second return path 12b. When the control valve 40 is in the closed state, all of the high-temperature cooling water discharged from the engine 10 returns to the engine 10 via the bypass path 12c without passing through the second forward path 12a.

ウォーターポンプ１３は、第１循環流路１１及び第２循環流路１２を流通する冷却水を搬送するために設けられる。本実施形態では、第１循環流路１１と第２循環流路１２とが流路の一部を共有しており、その共有部分であるエンジン１０の冷却水導入口付近にウォーターポンプ１３を設けている。また、ウォーターポンプ１３は電動式ポンプであり、エンジン１０の駆動状態に関係なく独立して動作することができる。従って、エンジン１０の停止後においても、ウォーターポンプ１３を駆動させることにより、第１循環流路１１、あるいは第１循環流路１１および第２循環流路１２に冷却水を搬送することが可能である。   The water pump 13 is provided for conveying the cooling water flowing through the first circulation channel 11 and the second circulation channel 12. In the present embodiment, the first circulation channel 11 and the second circulation channel 12 share a part of the channel, and the water pump 13 is provided in the vicinity of the cooling water inlet of the engine 10 that is the common part. ing. The water pump 13 is an electric pump and can operate independently regardless of the driving state of the engine 10. Therefore, even after the engine 10 is stopped, the cooling water can be conveyed to the first circulation channel 11 or the first circulation channel 11 and the second circulation channel 12 by driving the water pump 13. is there.

制御部１４は、通常エンジン１０の冷却水出口付近に設けたエンジン側水温センサ１６からの信号を受信してウォーターポンプ１３および制御弁４０の動作を制御しているが、本発明においては、上記制御に加えて排気熱回収器２０の内部環境に応じてウォーターポンプ１３を駆動させることができる。また、制御部１４は、排気熱回収器２０の内部環境に応じて制御弁４０の弁開度を調節することもできる。ここで、「内部環境」とは排気熱回収器２０の内部の物理的性質または物理的状態のことをいい、排気熱回収器２０の内部を通る冷却水の温度や蒸気圧、排気熱回収器２０の内部を通る排気ガスの温度等で表わされる。
本実施形態では、制御部１４は冷却水が沸騰状態となったか否かを内部環境の変化として監視している。従って、排気熱回収器２０の付近には内部環境の検知手段として冷却水の温度を検知するための水温センサ２２や排気温度を検知するための排気温度センサ２１等の各種センサが設けられる。水温センサ２２および排気温度センサ２１は、図１のように排気熱回収器２０の下流側に設けることが好ましいが、排気熱回収器２０の内部に設けることも可能である。
制御部１４は水温センサ２２から出力情報として冷却水温度のデータを受信することにより、直接的に冷却水が沸騰しているか否かを認識することができる。あるいは、排気温度センサ２１から出力情報として排気温度のデータを受信することにより、間接的に冷却水が沸騰しているか否かを認識することができる。
なお、本実施形態では、車両に搭載されるエンジンＥＣＵに制御部１４の機能を兼用させているが、エンジンＥＣＵとは別に制御部１４を設けることも可能である。 The control unit 14 receives signals from the engine-side water temperature sensor 16 provided in the vicinity of the cooling water outlet of the engine 10 and controls the operations of the water pump 13 and the control valve 40. In the present invention, In addition to the control, the water pump 13 can be driven according to the internal environment of the exhaust heat recovery unit 20. The control unit 14 can also adjust the valve opening degree of the control valve 40 according to the internal environment of the exhaust heat recovery device 20. Here, “internal environment” refers to the physical properties or physical state inside the exhaust heat recovery unit 20, and the temperature and vapor pressure of the cooling water passing through the exhaust heat recovery unit 20, the exhaust heat recovery unit 20 is represented by the temperature of the exhaust gas passing through 20.
In the present embodiment, the control unit 14 monitors whether or not the cooling water is in a boiling state as a change in the internal environment. Accordingly, various sensors such as a water temperature sensor 22 for detecting the temperature of the cooling water and an exhaust temperature sensor 21 for detecting the exhaust temperature are provided in the vicinity of the exhaust heat recovery unit 20 as a means for detecting the internal environment. The water temperature sensor 22 and the exhaust temperature sensor 21 are preferably provided on the downstream side of the exhaust heat recovery unit 20 as shown in FIG. 1, but can also be provided inside the exhaust heat recovery unit 20.
The controller 14 can recognize whether or not the cooling water is boiling directly by receiving the cooling water temperature data as output information from the water temperature sensor 22. Alternatively, by receiving exhaust temperature data as output information from the exhaust temperature sensor 21, it is possible to recognize whether or not the cooling water is boiling indirectly.
In the present embodiment, the engine ECU mounted on the vehicle also has the function of the control unit 14, but the control unit 14 may be provided separately from the engine ECU.

次に、制御部１４が行うウォーターポンプ１３及び制御弁４０の制御フローを図２のフローチャートに示す。このフローチャートは、制御部１４が排気熱回収器２０の内部の冷却水温度に基づいて、ウォーターポンプ１３及び制御弁４０の制御を行う場合の一つの例を示している。   Next, the control flow of the water pump 13 and the control valve 40 performed by the control unit 14 is shown in the flowchart of FIG. This flowchart shows an example in which the control unit 14 controls the water pump 13 and the control valve 40 based on the cooling water temperature inside the exhaust heat recovery device 20.

エンジン１０が停止すると（Ｓ１）、制御部１４は、排気熱回収器２０に設けた水温センサ２２から受信した冷却水温度に関する検知データに基づいて、排気熱回収器２０の内部の冷却水が沸騰状態となっているか否かを判断する（Ｓ２）。この判断は、冷却水温度が所定値以上に達しているか否かによって行われる。ステップ２において「沸騰状態ではない」と判断した場合（Ｓ２：Ｎｏ）、制御部１４は引き続いて冷却水の沸騰状態の判断を継続する。「沸騰状態となった」と判断した場合（Ｓ２：Ｙｅｓ）、ステップ３に進行する。ステップ３では、制御部１４は冷却水温度が制御弁４０の開弁温度以下であるか否かを判断する（Ｓ３）。この開弁温度は上述の沸騰状態を判断するための所定値より高く設定される。ステップ３において「開弁温度以下である」と判断した場合（Ｓ３：Ｙｅｓ）、制御部１４はウォーターポンプ１３を駆動する（Ｓ４）。これにより、排気熱回収器２０に温度の高い冷却水が滞留することがなく、排気熱回収器２０の内部において冷却水が局所的に沸騰状態となることを防止することができる。一方、ステップ３において「開弁温度以下でない」と判断した場合（Ｓ３：Ｎｏ）、制御部１４は制御弁４０を強制開弁し（Ｓ５）、その後ウォーターポンプ１３を駆動する（Ｓ４）。これにより、ラジエータ３０で放熱された第２循環流路１２の内部の比較的温度の低い冷媒を、第１循環流路１１を介して排気熱回収器２０に導入することができる。このため、排気熱回収器２０の内部において冷却水が局所的に沸騰状態となることを排気熱の冷却効率を向上させて、より確実に防止することができる。冷却水の循環により排気熱回収器２０の内部の冷却水温度が低下すると、ステップ２に戻って制御部１４は再び沸騰状態の判断を行う。   When the engine 10 is stopped (S1), the control unit 14 boiles the cooling water inside the exhaust heat recovery unit 20 based on the detection data regarding the cooling water temperature received from the water temperature sensor 22 provided in the exhaust heat recovery unit 20. It is determined whether or not it is in a state (S2). This determination is made based on whether or not the cooling water temperature has reached a predetermined value or more. If it is determined in step 2 that it is not “boiling state” (S2: No), the control unit 14 continues to determine the boiling state of the cooling water. When it is determined that “the boiling state has been reached” (S2: Yes), the process proceeds to Step 3. In step 3, the control unit 14 determines whether or not the cooling water temperature is equal to or lower than the valve opening temperature of the control valve 40 (S3). This valve opening temperature is set to be higher than a predetermined value for determining the above-described boiling state. If it is determined in step 3 that the temperature is equal to or lower than the valve opening temperature (S3: Yes), the control unit 14 drives the water pump 13 (S4). As a result, the high-temperature cooling water does not stay in the exhaust heat recovery unit 20, and the cooling water can be prevented from locally boiling in the exhaust heat recovery unit 20. On the other hand, if it is determined in step 3 that the temperature is not lower than the valve opening temperature (S3: No), the control unit 14 forcibly opens the control valve 40 (S5), and then drives the water pump 13 (S4). As a result, the refrigerant having a relatively low temperature inside the second circulation passage 12 radiated by the radiator 30 can be introduced into the exhaust heat recovery device 20 through the first circulation passage 11. For this reason, it is possible to improve the cooling efficiency of the exhaust heat and more reliably prevent the cooling water from locally boiling in the exhaust heat recovery unit 20. When the cooling water temperature inside the exhaust heat recovery device 20 decreases due to the circulation of the cooling water, the control unit 14 returns to step 2 and determines the boiling state again.

〔別実施形態〕
＜１＞エンジン冷却装置１００において、排気熱回収器２０の内部環境の検知手段として、上述した冷却水の温度を検知するための水温センサ２２に代えて冷却水の蒸気圧を検知するための圧力センサを第１循環流路１１に設けることも可能である。この場合、圧力センサが所定値以上の蒸気圧を検知することにより、制御部１４は排気熱回収器２０の内部において冷却水が沸騰状態になったか否かを直接的に認識することができる。そして、この認識結果を受けて冷却水が沸騰状態になったと判断した場合、上記実施形態と同様に、制御部１４は、ウォーターポンプ１３、あるいはウォーターポンプ１３および制御弁４０を制御することにより、排気熱回収器２０に冷却水を循環させる。 [Another embodiment]
<1> In the engine cooling apparatus 100, as a means for detecting the internal environment of the exhaust heat recovery unit 20, a pressure for detecting the vapor pressure of the cooling water instead of the water temperature sensor 22 for detecting the temperature of the cooling water described above. It is also possible to provide a sensor in the first circulation channel 11. In this case, when the pressure sensor detects a vapor pressure equal to or higher than a predetermined value, the control unit 14 can directly recognize whether or not the cooling water has boiled inside the exhaust heat recovery device 20. Then, when it is determined that the cooling water has boiled in response to this recognition result, the control unit 14 controls the water pump 13 or the water pump 13 and the control valve 40 in the same manner as in the above embodiment. Cooling water is circulated through the exhaust heat recovery unit 20.

＜２＞エンジン冷却装置１００において、内部環境に関連したエンジン動作履歴情報を取得する情報取得部１５を設けることも可能である。ここで、「エンジン動作履歴情報」には、運転履歴やエンジン回転数等が挙げられる。つまり、エンジン負荷の大きい運転が長時間継続したり、エンジン回転数が高い状態が長時間継続したりした場合、冷却水の温度が高くなって沸騰状態となり易くなる。従って、このようなエンジン動作履歴情報に基づいて、制御部１４は排気熱回収器２０の内部において冷却水が沸騰状態となったか否かを判断することができる。そして、冷却水が沸騰状態になったと判断した場合、上記実施形態と同様に、制御部１４は、ウォーターポンプ１３、あるいはウォーターポンプ１３および制御弁４０を制御することにより、排気熱回収器２０に冷却水を循環させる。 <2> In the engine cooling apparatus 100, an information acquisition unit 15 that acquires engine operation history information related to the internal environment may be provided. Here, the “engine operation history information” includes an operation history, an engine speed, and the like. That is, when an operation with a large engine load continues for a long time or a state where the engine speed is high continues for a long time, the temperature of the cooling water becomes high and it becomes easy to be in a boiling state. Therefore, based on such engine operation history information, the control unit 14 can determine whether or not the cooling water has boiled inside the exhaust heat recovery device 20. When it is determined that the cooling water has boiled, the control unit 14 controls the water pump 13 or the water pump 13 and the control valve 40 to control the exhaust heat recovery device 20 in the same manner as in the above embodiment. Circulate cooling water.

本発明のエンジン冷却装置１００は、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、アルコールエンジン、ガスエンジン等の任意の種類のエンジンにおいて適用することが可能である。また、レシプロエンジン、スターリングエンジン、ロータリーエンジン等の任意の方式のエンジンにおいて適用することが可能である。   The engine cooling device 100 of the present invention can be applied to any type of engine such as a gasoline engine, a diesel engine, an alcohol engine, and a gas engine. Further, the present invention can be applied to any type of engine such as a reciprocating engine, a Stirling engine, or a rotary engine.

本発明のエンジン冷却装置の実施形態を示す概略構成図Schematic configuration diagram showing an embodiment of an engine cooling device of the present invention 制御部が行う制御フローの例を示すフローチャートThe flowchart which shows the example of the control flow which a control part performs

符号の説明Explanation of symbols

１０ エンジン
１１ 第１循環流路
１２ 第２循環流路
１３ ウォーターポンプ
１４ 制御部（エンジンＥＣＵ）
１５ 情報取得部
２０ 排気熱回収器
２１ 排気温度センサ
２２ 冷媒温度センサ（水温センサ）
３０ ラジエータ
４０ 制御弁（サーモスタット弁） DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Engine 11 1st circulation flow path 12 2nd circulation flow path 13 Water pump 14 Control part (engine ECU)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 15 Information acquisition part 20 Exhaust heat recovery device 21 Exhaust temperature sensor 22 Refrigerant temperature sensor (water temperature sensor)
30 Radiator 40 Control valve (thermostat valve)

Claims (5)

エンジンと排気熱回収器およびラジエータとの間で冷媒を循環させるエンジン冷却装置であって、
前記エンジンと前記排気熱回収器との間に前記冷媒を流通させる第１循環流路と、
前記エンジンと前記ラジエータとの間に前記冷媒を流通させる第２循環流路と、
前記第１循環流路及び前記第２循環流路を流通する冷媒を搬送するポンプとを備え、
前記エンジンの停止後、前記排気熱回収器の内部環境に応じて前記ポンプを駆動させる制御部を設けてあるエンジン冷却装置。 An engine cooling device for circulating a refrigerant between an engine and an exhaust heat recovery unit and a radiator,
A first circulation channel for circulating the refrigerant between the engine and the exhaust heat recovery unit;
A second circulation channel for circulating the refrigerant between the engine and the radiator;
A pump that conveys the refrigerant flowing through the first circulation channel and the second circulation channel;
An engine cooling device provided with a control unit for driving the pump according to the internal environment of the exhaust heat recovery device after the engine is stopped. 前記内部環境の検知手段として冷媒温度センサを設け、当該冷媒温度センサからの出力情報に基づいて前記制御部が前記ポンプの駆動を制御する請求項１に記載のエンジン冷却装置。   The engine cooling apparatus according to claim 1, wherein a refrigerant temperature sensor is provided as the internal environment detection unit, and the control unit controls driving of the pump based on output information from the refrigerant temperature sensor. 前記内部環境の検知手段として排気温度センサを設け、当該排気温度センサからの出力情報に基づいて前記制御部が前記ポンプの駆動を制御する請求項１に記載のエンジン冷却装置。   The engine cooling apparatus according to claim 1, wherein an exhaust temperature sensor is provided as the internal environment detection unit, and the control unit controls driving of the pump based on output information from the exhaust temperature sensor. 前記内部環境に関連したエンジン動作履歴情報を取得する情報取得部を設け、当該情報取得部からの前記エンジン動作履歴情報に基づいて前記制御部が前記ポンプの駆動を制御する請求項１に記載のエンジン冷却装置。   The information acquisition unit that acquires engine operation history information related to the internal environment is provided, and the control unit controls driving of the pump based on the engine operation history information from the information acquisition unit. Engine cooling device. 前記エンジンの停止後における前記ポンプの駆動時に、前記第２循環流路における前記冷媒の循環量を調節する制御弁を設けてある請求項１〜４のいずれか１項に記載のエンジン冷却装置。   The engine cooling device according to any one of claims 1 to 4, further comprising a control valve that adjusts a circulation amount of the refrigerant in the second circulation passage when the pump is driven after the engine is stopped.
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