JP6099385B2 - 内燃機関を有する車両 - Google Patents

Description

本発明は、自動変速機に供給するオイルをエンジン冷却水との熱交換により加熱するための変速機用オイルウォーマと、排気ガス還流通路に導入する排気ガスをエンジン冷却水との熱交換により冷却するための排気ガス冷却装置とを備えた内燃機関を有する車両に関する。

従来、自動変速機に供給するオイルをエンジン冷却水との熱交換により加熱するための変速機用オイルウォーマと、排気ガス還流通路に導入する排気ガスをエンジン冷却水との熱交換により冷却するための排気ガス冷却装置とを備えた車両において、自動変速機に供給するオイルの加熱のためのエンジン冷却水、及び排気ガス還流通路に導入する排気ガスの冷却のためのエンジン冷却水は、内燃機関のウォータジャケットからそれぞれ別々の管路を経て導入され、それぞれ別々の管路を経て内燃機関のウォータジャケットに還流する（例えば、特許文献１を参照）。

ところで、前段で述べたような構成には、以下に述べるような不具合が存在する。すなわち、エンジン冷却水により自動変速機に供給するオイルを加熱して気筒の冷却水路に還流させる際には、エンジン冷却水が自動変速機を通過する際に冷却されるので、暖機運転を行う期間が延びる。すなわち、暖機運転時の燃料噴射量の増量補正を行う期間が延び、さらにアイドリングストップを行うことが可能になる期間が短くなるので、燃費が悪化するという問題が存在する。また、排気ガス還流通路に導入する排気ガスの冷却に用いられた冷却水が再びラジエータへの管路に還流すると、冷却水の温度が上昇するのでエンジン温度も上昇し、暖機完了後においてはノッキングが発生しやすくなる。このとき、ノッキング発生に伴う点火タイミングの遅角量増加補正が行われる回数が増加し、燃費が悪化するという問題が存在する。

特開２００６−１０５１０４号公報

本発明は以上の点に着目し、エンジン冷却水を介した熱交換を利用して自動変速機に供給するオイルの加熱及び排気ガス還流通路に導入する排気ガスの冷却を行うことによる燃費の低下を抑制することを目的とする。

以上の課題を解決すべく、本発明に係る内燃機関を有する車両は、以下に述べるような構成を有する。すなわち本発明に係る車両は、自動変速機に供給するオイルをエンジン冷却水との熱交換により加熱するための変速機用オイルウォーマと、排気通路と吸気通路とを連通する排気ガス還流通路、前記排気ガス還流通路を開閉し当該排気ガス還流通路を流れる排気ガスの流量を制御する排気ガス還流制御弁を備えた排気ガス還流装置と、前記排気ガス還流通路に導入する排気ガスをエンジン冷却水との熱交換により冷却するための排気ガス冷却装置とを備えている内燃機関であって、エンジン冷却水を前記変速機用オイルウォーマから前記排気ガス冷却装置を経て還流させる冷却水循環管路をさらに備え、この冷却水循環管路が始動時を含めてエンジン冷却水が流通可能である。

このようなものであれば、前記変速機用オイルウォーマとの熱交換により冷却されたエンジン冷却水を前記排気ガス冷却装置に送り排気ガスを冷却するので排気ガスをより効果的に冷却できるとともに、前記変速機用オイルウォーマを経て前記排気ガス冷却装置に送られた冷却水は排気ガスにより加熱されるので、エンジンの暖機を速やかに行うことができ、燃費の向上を図ることができる。その一方で、前記排気ガス冷却装置に送られた冷却水は前記変速機用オイルウォーマとの熱交換により冷却されているので、暖機完了後にこの冷却水がエンジンに還流してもノッキングは発生しにくく、ノッキング発生に伴う点火タイミングの遅角量増加補正が行われる回数の減少を図ることができるので、この点からも燃費の向上を図ることができる。

エンジンの暖機をさらに速やかに行うための構成として、前記排気ガス冷却装置を、触媒より下流かつ前記排気ガス還流装置の排気ガス還流通路の上流側端より上流に配しているものが挙げられる。このようなものであれば、触媒を通過した直後の高温の排気ガスにより冷却水を加熱することができるからである。また、触媒より下流に前記排気ガス冷却装置を配していることにより、触媒より上流に前記排気ガス冷却装置を配している構成と比較して触媒を活性化するための加熱を速やかに行うこともできる。

本発明によれば、エンジン冷却水を介した熱交換を利用して自動変速機に供給するオイルの加熱及び排気ガス還流通路に導入する排気ガスの冷却を行うことによる燃費の低下を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る車両の内燃機関を概略的に示す図。 同実施形態に係る自動変速機の概略構成図。 同実施形態に係る車両のエンジン冷却水配管を概略的に示す図。

図１に、車両用内燃機関の概要を示す。本実施形態における内燃機関Ｅは、火花点火式ガソリンエンジンであり、複数の気筒１（図１には、そのうち一つを図示している）を具備している。各気筒１の吸気ポート近傍には、燃料を噴射するインジェクタ１１を設けている。また、各気筒１の燃焼室の天井部に、点火プラグ１２を取り付けてある。点火プラグ１２は、点火コイルにて発生した誘導電圧の印加を受けて、中心電極と接地電極との間で火花放電を惹起するものである。点火コイルは、半導体スイッチング素子であるイグナイタとともに、コイルケースに一体的に内蔵される。

吸気を供給するための吸気通路３は、外部から空気を取り入れて各気筒１の吸気ポートへと導く。吸気通路３上には、エアクリーナ３１、電子スロットルバルブ３２、サージタンク３３、吸気マニホルド３４を、上流からこの順序に配置している。

排気を排出するための排気通路４は、気筒１内で燃料を燃焼させた結果発生した排気を各気筒１の排気ポートから外部へと導く。この排気通路４上には、排気マニホルド４２及び排気浄化用の三元触媒４１を配置している。

また、この内燃機関Ｅには、排気ガス還流装置たる外部ＥＧＲ装置２が付帯している。この外部ＥＧＲ装置２は、排気通路４における前記三元触媒４１の下流側と吸気通路３におけるサージタンク３３の下流側とを連通するＥＧＲ通路２１と、ＥＧＲ通路２１を開閉し当該ＥＧＲ通路２１を流れるＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲ弁２３とを要素とする。また、本実施形態では、排気通路４の前記三元触媒４１の下流側に排気バイパス通路４２を設けており、この排気バイパス通路４２中に排気ガス冷却装置たるＥＧＲクーラ２０を配している。そして、この排気バイパス通路４２中における前記ＥＧＲクーラ２０の下流側から前記ＥＧＲ通路２１を分岐させて設けている。

図２に、車両が備える駆動系の例を示す。この駆動系は、トルクコンバータ７及び遊星歯車機構を利用した本発明の変速機たる自動変速機８を備えてなる。

内燃機関Ｅが出力する回転トルクは、内燃機関Ｅのクランク軸からトルクコンバータ７の入力側のポンプインペラ７１に入力され、出力側のタービンランナ７２に伝達される。タービンランナ７２の回転は、自動変速機８の入力軸に伝達された後適宜駆動方向、変速比が調整された後、プライマリーリダクションドライブギヤ８１４を介してプライマリーリダクションドリブンギヤ８１５の回転軸である出力軸８１５ａに伝達され、さらに出力ギア１０１に伝達される。出力ギア１０１は、デファレンシャル装置のリングギア１０２と噛合し、デファレンシャル装置を介して車軸１０３及び駆動輪（図示せず）を回転させる。この自動変速機８は、油圧を利用して作動する周知の構成のものである。この自動変速機の作動に用いられる作動油は、図３に示すようなオイルウォーマ通路８０ｂを介して変速機用オイルウォーマ８０ａに導かれ、エンジン冷却水と熱交換を行うことにより加熱される。

そして本実施形態では、エンジン冷却水は、図３に示すような配管内を循環する。すなわち、エンジン冷却水の一部は、ラジエータ通路９３内を流通し、内燃機関Ｅのウォータジャケットからラジエータ９１に導かれて外気と熱交換を行うことにより冷却された後前記ウォータジャケットに還流する。また、エンジン冷却水の他の一部は内燃機関Ｅのウォータジャケットから、空調用ヒータ通路９４内を流通して空調用ヒータコア９２に導かれ、客室内の暖房の熱源に供された後内燃機関Ｅに還流する内燃機関Ｅのウォータジャケットに還流する。その上で、この空調用ヒータ通路９４内を流通する冷却水のさらに一部は、この空調用ヒータ通路９４内の前記空調用ヒータコア９３の上流側の部位から分岐させて設けた冷却水バイパス通路９５内を流通し、内燃機関Ｅのウォータジャケットに還流する。この冷却水バイパス通路９５は、前記空調用ヒータコア９３の上流側から、前記変速機用オイルウォーマ８０ａ、前記ＥＧＲクーラ２０を経て前記ウォータジャケットに還流し、請求項中の冷却水循環管路としての機能を有する。

ここで、前記冷却水バイパス通路９５内を流通する冷却水の水温は、以下のように変化する。すなわち、冷却水が前記変速機用オイルウォーマ８０ａに達すると、冷却水は変速機用オイルウォーマ８０ａ内の作動油に熱を奪われることにより温度がβ（℃）低下する。その後、冷却水がＥＧＲクーラ２０に達すると、冷却水は排気ガスにより加熱され温度がα（℃）上昇する。ここで、変速機用オイルウォーマ８０ａ内の作動油に熱を奪われることによる温度低下幅β（℃）とＥＧＲクーラ２０において排気ガスにより加熱されることによる温度上昇幅α（℃）は、実験によりβ≦αであることが判明しているので、この冷却水バイパス通路９５内を流通して内燃機関Ｅのウォータジャケットに還流する冷却水の温度は、前記冷却水バイパス通路内を流通する際に大気と熱交換を行うことによる温度低下を考慮すると、前記冷却水バイパス通路９５内に導入された時点での冷却水の温度と略等しいといえる。

以上に述べたように、本実施形態の構成によれば、前記変速機用オイルウォーマ８０ａとの熱交換により冷却されたエンジン冷却水がＥＧＲクーラ２０に導入されてこのエンジン冷却水により排気ガスを冷却するので排気ガスをより効果的に冷却できる。その一方で、前記変速機用オイルウォーマ８０ａを経て前記ＥＧＲクーラ２０に送られた冷却水は排気ガスにより加熱されるので、エンジンＥ及び自動変速機８の暖機を速やかに行うことができ、燃費の向上を図ることができる。さらに、前記ＥＧＲクーラ２０に送られた冷却水は前記変速機用オイルウォーマ８０ａとの熱交換により冷却され、上述したように前記ウォータジャケットに還流した時点は冷却水バイパス通路９５内に導入された時点と温度が略等しいので、従来のＥＧＲクーラに送られた冷却水をラジエータに導入してエンジンに還流させる構成と比較してノッキングが発生しにくく、ノッキング発生に伴う点火タイミングの遅角量増加補正が行われる回数の減少を図ることができ、この点からも燃費の向上を図ることができる。

また、前記ＥＧＲクーラ２０を、三元触媒４１より下流かつ前記ＥＧＲ通路２１の上流側端より上流に配しているので、三元触媒４１を通過した直後の高温の排気ガスにより冷却水を加熱することができ、従ってエンジンの暖機をさらに速やかに行うことができる。さらに、三元触媒４１より下流に前記ＥＧＲクーラ２０を配していることにより、三元触媒４１より上流に前記ＥＧＲクーラ２０を配している構成と比較して、三元触媒４１を活性化するための加熱を速やかに行うこともでき、この点からも燃費の向上に寄与することができる。

なお、本発明は以上に述べた実施形態に限らない。

例えば、上述した実施形態における排気バイパス通路を省略し、排気ガス冷却装置（ＥＧＲクーラ）を排気通路の触媒と排気マフラとの間に設ける構成や、触媒の上流に排気ガス冷却装置（ＥＧＲクーラ）を設ける態様等を採用しても、エンジン冷却水を前記変速機用オイルウォーマから前記排気ガス冷却装置を経て還流させる冷却水循環管路をさらに備えている構成のものであれば、本発明の最も重要な効果、すなわち、排気ガスをより効果的に冷却できるという効果、エンジン及び自動変速機の暖機を速やかに行うことができ、燃費の向上を図ることができるという効果、及びノッキングが発生しにくく、ノッキング発生に伴う点火タイミングの遅角量増加補正が行われる回数の減少を図ることができるという効果を得ることはできる。

また、エンジンから空調用ヒータコアに冷却水を導く管路でなく、エンジンからラジエータの冷却水を導く管路から変速機用オイルウォーマに冷却水を導く管路を分岐させるようにしてもよい。

その他、本発明の趣旨を損ねない範囲で種々に変更してよい。

Ｅ…内燃機関
２…排気ガス還流装置（外部ＥＧＲ装置）
２１…排気ガス還流通路（ＥＧＲ通路）
２３…排気ガス還流装置（ＥＧＲ弁）
２０…排気ガス冷却装置（ＥＧＲクーラ）
８…自動変速機
８０ａ…変速機用オイルウォーマ
９５…冷却水循環管路（冷却水バイパス通路）

Claims (2)

1. 自動変速機に供給するオイルをエンジン冷却水との熱交換により加熱するための変速機用オイルウォーマと、排気通路と吸気通路とを連通する排気ガス還流通路、前記排気ガス還流通路を開閉し当該排気ガス還流通路を流れる排気ガスの流量を制御する排気ガス還流制御弁を備えた排気ガス還流装置と、前記排気ガス還流通路に導入する排気ガスをエンジン冷却水との熱交換により冷却するための排気ガス冷却装置とを備えている車両であって、
   エンジン冷却水を前記変速機用オイルウォーマから前記排気ガス冷却装置を経て還流させる冷却水循環管路をさらに備え、この冷却水循環管路が始動時を含めてエンジン冷却水が流通可能であることを特徴とする内燃機関を有する車両。
2. 前記排気ガス冷却装置を、触媒より下流かつ前記排気ガス還流装置の排気ガス還流通路の上流側端より上流に配している請求項１記載の内燃機関を有する車両。

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